[논문]매스콘크리트 벽체에서 콘크리트 응결 특성과 측압과의 관계

박찬규; 유재현; 백승준; 정재홍; 진용만

매스콘크리트 벽체에서 콘크리트 응결 특성과 측압과의 관계
Relation of Concrete Setting Characteristic and Lateral Pressure in Mass Concrete Wall 원문보기

박찬규 (삼성물산(주) 건설부문 기술연구소) , 유재현 (삼성물산(주) 건설부문 인천LNG현장) , 백승준 (삼성물산(주) 건설부문 인천LNG현장) , 정재홍 (삼성물산(주) 건설부문 기술연구소) , 진용만 (동남기업(주))

This paper reports the relation of concrete setting characteristic and lateral pressure in mass concrete wall such as side wall of LNG underground storage tank. In order to estimate the lateral pressure, initial setting time of low heat cement concrete with type of mineral admixture was measured for three concrete mixtures(W/P=41.6%) containing limestone powder, fly ash, and slag powder. As a result, the lateral pressure of the concrete containing limestone powder was the smallest than those of other concretes as well as the initial setting time.

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문제 정의

본 연구에서는 타설 높이가 높은 대형 매스 콘크리트 벽체 구조물에 대한 저발열 콘크리트 배합설계 시 각 분 체 재료의 종류에 따른 콘크리트 응결 특성과 측압에 대한 검토를 수행하였다. 검토 결과 수화열에 의한 온도상승량도 저감되면서 콘크리트 응결도 빠른 혼화재로는 석회석 미분말이 탁월한 것으로 나타났다.

제안 방법

이 기준 배합비에 근거하여 동일한 분체량(W/P가 일정)을 가지도록 플라이애쉬와 슬래그 미분말을 치환하여 콘크리트 응결 특성을 파악하였다. 그리고 상이한 분 체 재료일지라도 동일한 작업성 확보를 위하여 폴리 카르본산계 고성능 감수 제의 양을 변화 시켜 공기량과 슬럼프 기준(19~21cm)을 맞추었다. 표 2는 이러한 콘크리트 배합비를 나타낸 것이다.
콘크리트의 응결 특성을 파악하기 위하여 사용된 기준 배합은 수화열 검토와 작업성 및 강도 등을 종합하여 결정한 설계 강도 300膻玖紀에 해당하는 최적배합비로서 당 현장의 측벽에 사용된 것이며, 분 체 재료 는 저열시멘트(고벨라이트 시멘트)와 석회석 미분말(LSP)로 구성되어 있다. 이 기준 배합비에 근거하여 동일한 분체량(W/P가 일정)을 가지도록 플라이애쉬와 슬래그 미분말을 치환하여 콘크리트 응결 특성을 파악하였다. 그리고 상이한 분 체 재료일지라도 동일한 작업성 확보를 위하여 폴리 카르본산계 고성능 감수 제의 양을 변화 시켜 공기량과 슬럼프 기준(19~21cm)을 맞추었다.

대상 데이터

그 결과 가능한 수화열에 의한 온도균열제어와 함께 크게 측압이 발생하지 않는 콘크리트 배합설계가 LNG 지하저장 탱크 측벽과 같은 구조물에 요구된다. 이에 본 연구에서는 대형 매스 콘크리트 벽체 시공 시 수화열 제어와 더불어 반드시 검토되어야 하는 측압에 대하여 콘크리트에 사용되는 분체재료 종류별로 검토를 실시하였으며, 대상 구조물은 인천 LNG 인수기지 #213, 214 지하저장 탱크의 측벽 부분이다.
인천 LNG 지하저장 탱크 #213, 214호기는 20만 kg의 용량이며, 철근콘크리트 구조물로서 sluny wall, bottom slab, side wall 및 roof 등의 주요 부재로 구성되어 있다. 이러한 부재중에 side walle 표 1과 그림 1에 나타낸 바와 같이 그 두께가 3.

이론/모형

인천 LNG 지하저장 탱크 #213, 214의 측벽의 거푸집 설계 시 사용된 측압은 DIN 18218의 규정 식을 이용하여 계산하였다.

성능/효과

그림 4는 실제 콘크리트 타설온도와 측압 계산 시 사용되었던 콘크리트 타설 온도와의 관계를 타설 lot 별로 나타낸 것이다. 5 lot를 제외한 모든 lot에서 실제 콘크리트 타설 온도는 설계온도보다 약간 높음을 알 수 있으며, 이와 같은 온도관리하에 1회 타설 높이가 8.0m이고 콘크리트 타설 온도가 12~15℃로 낮은 계절에서도 석회석 미분말을 사용한 콘크리트를 적용하여 큰 변형 발생 없이 안정적이고 경제적인 시 공을 할 수가 있었다.
본 연구에서는 타설 높이가 높은 대형 매스 콘크리트 벽체 구조물에 대한 저발열 콘크리트 배합설계 시 각 분 체 재료의 종류에 따른 콘크리트 응결 특성과 측압에 대한 검토를 수행하였다. 검토 결과 수화열에 의한 온도상승량도 저감되면서 콘크리트 응결도 빠른 혼화재로는 석회석 미분말이 탁월한 것으로 나타났다. 그런데 플라이애쉬와 저열 시멘트를 사용하는 경우 낮은 온도에서 응결지연이 많이 되므로 본 공사와 유사한 종류의 공사 시 거푸집 설계에 주의를 요하는 것으로 나타났다.
특히 slurry wall과 기 타설된 lot에 의해 새롭게 타설되는 lot는 온도 거동 시 구속되기 때문에 외부구속이 강한 구조물에 속한다. 그 결과 수화열 제어 시 단열온도상승 곡선에서 최대 상 승 온도를 상당히 저감시킨 저발열 콘크리트의 사용이 필수적임을 알 수 있다.
그리고 동일한 타설 온도에서 석회석 미분말 仁 (LSP) 를 첨가한 경우가 응결 시간이 가장 짧은 것으로 나타났고 플라이애쉬를 사용한 경우가 胃 가장 응결 시간이 긴 것으로 나타났다. 이는 사 76 용 된 분체의 분말 도의 영향과 함께 석회석 미 륻 분말의 경우 시멘트의 수화반응을 상당히 촉진 - 시켰기 때문인 것으로 판단된다.
그림 3에서 알 수 있는 바와 같이 플라이애쉬를 사용한 경우에 1월~3워 11월 및 12월에, 슬래그 미분말을 사용한 경우에는 1월, 2월 및 12월만 콘크리트의 최대 측압이 50kN/m'을 넘는 것으로 나타났다. 그러나 석회석 미분말을 사용한 경우에는 계절에 관계없이 50kN/m! 이하의 최대 측압을 나타내어 가장 경제적인 것으로 나타났다. 특히 플라이애쉬의 경우 타설 온도가 낮은 경우에 콘크리트 측압이 매우 크게 발생하기 때문에 이와 유사한 구조물을 시공할 시에 주의를 요하는 것으로 나타났다.
표 2는 이러한 콘크리트 배합비를 나타낸 것이다. 표 2에서 알 수 있는 바와 같이 동일한 분체량에서 거의 같은 기준의 작업성을 확보하기 위해서는 플라이애쉬의 경우는 고성능 감수제의 사용량이 약간 더 첨가되어야 하고 슬래그 미분말의 경우는 약간 감소하는 것으로 나타났다.
플라이애쉬의 경우에는 플라이애쉬의 분말도도 작고 또는 동일한 작업성을 확보하기 위하여 고성능감수 제가 다른 두 배합보다 많이 사용되었기 때문에 상대적으로 응결 시간이 지연되어 나타난 것으로 판단되어 지며, 콘크리트의 타설 온도가 낮을수록 응결 시간의 차이는 더 커지는 것으로 나타났다.

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