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문제 정의
- 본 연구에서 적용한 구조물의 경우, 벽체조형물이 H형상을 하고 있어 콘크리트 타설 후의 다짐작업이 불가능한 부분이 존재하여 자체 충전성에 의해서 구석까지 채워줄 수 있는 고유동성의 노출콘크리트 공법이 필요할 것으로 판단되었다. 따라서 주로 일반강도(18～30㎫)에 적용하고 있는 노출콘크리트에 초고강도 콘크리트를 적용함으로써, 그에 따른 품질특성 및 주의사항을 파악하여 향후 초고강도 노출콘크리트 시공시 기초 자료를 제시하고자 한다.
제안 방법
- 다음으로 실구조물과 동일한 벽면두께 · 거푸집종류 · 노출콘크리트용 보강재 등을 고려하여 제작한 모의부재를 대상으로 Mock-up Test를 실시하여 충진성, 표면마감성(육안관찰) 및 수화열을 평가한 후 실구조물에 적용하였다.
- 현장적용에 앞서 실내실험을 통한 최적배합을 도출한 후, B/P Test을 통해 콘크리트의 기초물성(슬럼프플로우, 공기량, 50㎝도달시간, 경시변화, 압축강도) 및 생산성을 평가하였다. 다음으로 실구조물과 동일한 벽면두께 · 거푸집종류 · 노출콘크리트용 보강재 등을 고려하여 제작한 모의부재를 대상으로 Mock-up Test를 실시하여 충진성, 표면마감성(육안관찰) 및 수화열을 평가한 후 실구조물에 적용하였다.
- 본 연구의 실험방법으로는 슬럼프플로우, 공기량, 50㎝도달시간, 경시변화 및 압축강도를 측정하였다. 특히 노출콘크리트 타설시 수화열, 충진성, 표면마감성(육안평가) 및 균열발생정도를 확인하기 위해 T형 거푸집을 제작하여 Mock-up Test를 실시하였으며, 실구조물 타설시 측압을 고려하여 3층으로 나누어 실시하되 실내측에는 앵커형 보강재로 고정시킨 후 타설하였다.
- 본 연구의 실험방법으로는 슬럼프플로우, 공기량, 50㎝도달시간, 경시변화 및 압축강도를 측정하였다. 특히 노출콘크리트 타설시 수화열, 충진성, 표면마감성(육안평가) 및 균열발생정도를 확인하기 위해 T형 거푸집을 제작하여 Mock-up Test를 실시하였으며, 실구조물 타설시 측압을 고려하여 3층으로 나누어 실시하되 실내측에는 앵커형 보강재로 고정시킨 후 타설하였다.
- 실내실험 및 B/P Test를 통해 도출된 실험결과를 근거로 Mock-up Test를 실시하였다. 거푸집의 형태는 그림5와 같이 조인트부분의 채움 및 균열발생정도 확인하기 위해 T형을 선택하였으며, 표면광택효과를 위해 코팅합판재질을 사용하여 제작하였다.
- 실내실험 및 B/P Test를 통해 도출된 실험결과를 근거로 Mock-up Test를 실시하였다. 거푸집의 형태는 그림5와 같이 조인트부분의 채움 및 균열발생정도 확인하기 위해 T형을 선택하였으며, 표면광택효과를 위해 코팅합판재질을 사용하여 제작하였다. 콘크리트 타설일로부터 7일 경과후에 거푸집을 해체하여 노출표면을 육안관찰한 결과, 그림6과 같이 표면광택효과는 양호하였으며, 조인트부분의 균열도 전혀 발생하지 않았다.
- 1차 타설시 10㎥/hr의 속도로 타설한 결과, 거푸집이 콘크리트의 측압을 견디지 못하고 그림9와 같이 거푸집 터짐현상이 발생하였다. 2차 타설시에는 그림10과 같이 거푸집에 발생되는 횡압력을 분산시키고 지지력을 강화하기 위해 거푸집에 앵커형 보강재를 설치하였으며, 4㎥/hr의 타설속도로 작업을 진행하였다. 또한 그림11과 같이 다짐 및 충진성을 높이기 위해 3개 구획으로 나누어 타설하였으며, 공기포를 제거하고 표면곰보(물곰보)를 최소화하기 위해 저주파(1차), 고주파(2차)를 이용해 진동다짐을 실시하였다.
- 2차 타설시에는 그림10과 같이 거푸집에 발생되는 횡압력을 분산시키고 지지력을 강화하기 위해 거푸집에 앵커형 보강재를 설치하였으며, 4㎥/hr의 타설속도로 작업을 진행하였다. 또한 그림11과 같이 다짐 및 충진성을 높이기 위해 3개 구획으로 나누어 타설하였으며, 공기포를 제거하고 표면곰보(물곰보)를 최소화하기 위해 저주파(1차), 고주파(2차)를 이용해 진동다짐을 실시하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용한 노출콘크리트의 재료로써 시멘트는 A사 Pre-Mixed Type Cement, 굵은골재는 해미산 13㎜, 잔골재는 태안 세척사를 사용하였으며, 화학혼화제는 B사 초고강도용 폴리카르본산계 혼화제와 수축저감제를 사용하였다. 모의부재 및 실구조물 타설시 사용한 거푸집은 콘크리트의 광택효과를 나타내기 위해 코팅합판재질을 사용하였다.
- 본 연구에 사용한 노출콘크리트의 재료로써 시멘트는 A사 Pre-Mixed Type Cement, 굵은골재는 해미산 13㎜, 잔골재는 태안 세척사를 사용하였으며, 화학혼화제는 B사 초고강도용 폴리카르본산계 혼화제와 수축저감제를 사용하였다. 모의부재 및 실구조물 타설시 사용한 거푸집은 콘크리트의 광택효과를 나타내기 위해 코팅합판재질을 사용하였다.
- 거푸집의 해체는 내 · 외부 온도차가 작고 온도하강곡선이 완만한 시점인 4일 경과 후 실시하였으며, 거푸집 해체 모습은 그림14와 같다.
성능/효과
- 실험결과 그림1～그림3과 같이 슬럼프플로우는 최초 740×750㎜에서 30분경시후 710×720㎜으로 목표치인 700±50㎜을 만족하였으며, 공기량은 최초 1.7%에서 30분경시후 1.5%로 목표치인 1.5±0.3%를 만족하였다.
- 거푸집의 형태는 그림5와 같이 조인트부분의 채움 및 균열발생정도 확인하기 위해 T형을 선택하였으며, 표면광택효과를 위해 코팅합판재질을 사용하여 제작하였다. 콘크리트 타설일로부터 7일 경과후에 거푸집을 해체하여 노출표면을 육안관찰한 결과, 그림6과 같이 표면광택효과는 양호하였으며, 조인트부분의 균열도 전혀 발생하지 않았다. 표면일부에서는 비교적 작은 물기포자국이 발견되었는데, 이는 콘크리트 내부의 공기포 및 수분이 거푸집의 코팅면을 통과해 밖으로 방출되지 못함으로써 발생한 현상이라 판단된다.
- 표면일부에서는 비교적 작은 물기포자국이 발견되었는데, 이는 콘크리트 내부의 공기포 및 수분이 거푸집의 코팅면을 통과해 밖으로 방출되지 못함으로써 발생한 현상이라 판단된다. 따라서 실구조물 타설시 표면곰보 현상에 대한 대비가 필요함을 확인할 수 있었다.
- 그림12와 같이 2층 좌측부분 3곳에 온도센서를 장착하여 수화열을 측정하였다. 수화열 계측결과, 그림13의 수화열 그래프와 같이 타설 후 24시간이 지난 후 수화열이 발생하기 시작하여 40시간 후 수화열이 최고점에 도달하였으며 최고온도 65.8℃에서의 내․외부 온도차가 약19.2℃를 나타내었다. 온도균열지수 계산결과 0.
- 2℃를 나타내었다. 온도균열지수 계산결과 0.78정도로 유해한 균열발생을 제한할 지수로 평가되어 균열저항성은 상당히 우수한 것으로 나타났다.
- 1) 콘크리트의 기본물성인 슬럼프플로우, 공기량, 50㎝도달시간, 경시변화 및 압축강도는 요구조건에 만족한 결과를 보였으며, 수화열 계측결과 실구조물에서 온도균열지수가 0.78로써 유해한 균열발생을 제한할 지수로 평가되었다.
- 3) 물기포 발생방지를 위해 저주파(1차) 및 고주파(2차)로 진동다짐을 실시했음에도 불구하고 벽체 일부분에 표면곰보(물곰보)현상이 발생하였다. 그 크기와 개수는 미미하였지만, 향후 초고강도 노출콘크리트 적용시 표면마감성 향상을 위한 시공방법개선을 통해 표면곰보현상에 방지대책수립이 필요할 것으로 사료된다.
후속연구
- 본 연구에서 적용한 구조물의 경우, 벽체조형물이 H형상을 하고 있어 콘크리트 타설 후의 다짐작업이 불가능한 부분이 존재하여 자체 충전성에 의해서 구석까지 채워줄 수 있는 고유동성의 노출콘크리트 공법이 필요할 것으로 판단되었다. 따라서 주로 일반강도(18～30㎫)에 적용하고 있는 노출콘크리트에 초고강도 콘크리트를 적용함으로써, 그에 따른 품질특성 및 주의사항을 파악하여 향후 초고강도 노출콘크리트 시공시 기초 자료를 제시하고자 한다.
- 2) 초고강도 콘크리트의 경우 타설시 높은 단위용적중량으로 인해 측압이 발생하여 거푸집 터짐현상을 유발할 수 있기 때문에, 타설속도 및 거푸집 보강을 고려한 시공관리가 필요할 것이라 판단된다.
- 3) 물기포 발생방지를 위해 저주파(1차) 및 고주파(2차)로 진동다짐을 실시했음에도 불구하고 벽체 일부분에 표면곰보(물곰보)현상이 발생하였다. 그 크기와 개수는 미미하였지만, 향후 초고강도 노출콘크리트 적용시 표면마감성 향상을 위한 시공방법개선을 통해 표면곰보현상에 방지대책수립이 필요할 것으로 사료된다.
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