PSC 거더의 단면 개선과 장경간화를 위한 주요 영향 요소는 단면 형상과 콘크리트 강도이며, 이중 콘크리트의 강도에 의한 영향은 거더의 휨강도 증가보다는 거더 상하연의 허용인장강도 증가에 크게 기여한다. 본 연구에서는 60MPa급 고강도 PSC를 논산-전주간 고속도로 확장공사 1공구 원수교의 거더에 시험 시공하였고, 논산방향 4차선에 35m 단경간 IPC 거더 8본에 타설하였다. 거더 콘크리트 타설 기간 중 지속적인 표면수 관리와 생산시 에어미터법을 사용하여 단위수량을 보정하여 고강도 콘크리트의 품질관리를 실시하였다. 현장 거더 콘크리트의 압축강도는 목표 강도를 안정적으로 확보함을 확인하였고, 거더 콘크리트의 수화열을 측정하였다. 하지만 동일재료와 시공방법을 사용하였음에도 강도의 편차가 다소 크게 나타나 향후 고강도 콘크리트를 현장에서 타설하여 적용할 경우 이에 대한 대책을 반드시 마련해야 할 것으로 판단된다.
PSC 거더의 단면 개선과 장경간화를 위한 주요 영향 요소는 단면 형상과 콘크리트 강도이며, 이중 콘크리트의 강도에 의한 영향은 거더의 휨강도 증가보다는 거더 상하연의 허용인장강도 증가에 크게 기여한다. 본 연구에서는 60MPa급 고강도 PSC를 논산-전주간 고속도로 확장공사 1공구 원수교의 거더에 시험 시공하였고, 논산방향 4차선에 35m 단경간 IPC 거더 8본에 타설하였다. 거더 콘크리트 타설 기간 중 지속적인 표면수 관리와 생산시 에어미터법을 사용하여 단위수량을 보정하여 고강도 콘크리트의 품질관리를 실시하였다. 현장 거더 콘크리트의 압축강도는 목표 강도를 안정적으로 확보함을 확인하였고, 거더 콘크리트의 수화열을 측정하였다. 하지만 동일재료와 시공방법을 사용하였음에도 강도의 편차가 다소 크게 나타나 향후 고강도 콘크리트를 현장에서 타설하여 적용할 경우 이에 대한 대책을 반드시 마련해야 할 것으로 판단된다.
The most effective factors that improve sections and elongate spans of the prestressed concrete girders are shapes of sections and strengths of concretes, and the concrete strength is more influenced to enhance the allowable tensile strength on top and bottom fibers than increasing of flexural stren...
The most effective factors that improve sections and elongate spans of the prestressed concrete girders are shapes of sections and strengths of concretes, and the concrete strength is more influenced to enhance the allowable tensile strength on top and bottom fibers than increasing of flexural strength of girders. In this study, 60 MPa high-strength prestressed concretes were constructed at the Wonsoo Bridge where in the 1st section of expanding constructions of the Nonsan to Junjoo Expressway, the high-strength concrete was placed on the eight- 35 meters simple span IPC girders of four lanes of Nonsan direction. During casting of girder concretes, quality controls were carried out with continuing controls of surface moistures and corrections of the unit water using the air-meter methods right after batching. It was confirmed that compressive strengths of girder concretes ensure the target strength and the heat of hydrations of girder concrete were measured. Though using same materials and constructing methods, there're a wide range of strengths of each girder, so, when high-strength concretes cast in the place hereafter, a countermove should be prepared.
The most effective factors that improve sections and elongate spans of the prestressed concrete girders are shapes of sections and strengths of concretes, and the concrete strength is more influenced to enhance the allowable tensile strength on top and bottom fibers than increasing of flexural strength of girders. In this study, 60 MPa high-strength prestressed concretes were constructed at the Wonsoo Bridge where in the 1st section of expanding constructions of the Nonsan to Junjoo Expressway, the high-strength concrete was placed on the eight- 35 meters simple span IPC girders of four lanes of Nonsan direction. During casting of girder concretes, quality controls were carried out with continuing controls of surface moistures and corrections of the unit water using the air-meter methods right after batching. It was confirmed that compressive strengths of girder concretes ensure the target strength and the heat of hydrations of girder concrete were measured. Though using same materials and constructing methods, there're a wide range of strengths of each girder, so, when high-strength concretes cast in the place hereafter, a countermove should be prepared.
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문제 정의
정착부에서는 400mm 간격으로 상/중/하의 중앙부 및 측부의 온도를 측정하였고, 10m 부분에서는 상하부 플랜지의 중앙 및 측부, 웹 중앙의 온도를 30분 간격으로 측정하였다. 또한 외기 온도를 동시에 측정하여, 향후 고강도 콘크리트의 수화열 연구에 관한 중요한 데이터로 삼고자 하였다.
이에 본 연구에서는 실제 교량 구조물을 대상으로 고강도 콘크리트를 이용한 현장타설 PSC 부재를 시험 시공하여, 설계강도 60MPa급 고강도 PSC의 적용 방안을 수립하는 것을 주요 목표로 한다. 최근까지도 고속도로 교량의 상부구조용으로 40～45MPa급 콘크리트를 사용해온 점을 고려할 때, 기존 연구와 함께 고강도 PSC의 현장 시험시공을 통해 설계강도 60MPa급 현장타설 PSC의 실용화가 최종적인 목표라 할 수 있다.
제안 방법
60MPa급 현장타설 고강도 PSC를 논산-전주간 고속도로 확장공사 1공구의 원수교에서 시공하였고, 논산방향 4차선 35m 단경간 IPC 거더교의 8개 거더를 제작하였다. 거더 제작은 기존 40MPa급 IPC 단면을 그대로 사용하고, 콘크리트의 강도를 60MPa급 콘크리트로 대체하였다. 현장 거더 콘크리트의 생산시 단위수량의 보정을 위해 에어미터법에 의한 단위수량 추정방법을 사용하였고, 추정단위수량이 보정단위수량의 ±10kg/m3 범위에 들 경우에 콘크리트를 출하하였다.
앞선 연구에서 60MPa급 고강도콘크리트의 단열온도상승시험과 현장 Mock-up 시험을 통해서 수화열 거동에 대해서 이미 다루었고, 이로 인한 온도 균열도 일반적인 설계 및 시공방법을 통해서 제어가 가능하다고 판단하였다. 본 연구에서는 실제 구조물에 타설된 고강도콘크리트의 수화열을 측정하여, 향후 PSC 구조물에 고강도 콘크리트를 타설하는 데에 있어서 수화열 문제에 대한 적합성을 검토하는 차원에서 상대적으로 매시브한 정착부 부분과 날렵한 부분, 즉 다이아프램이 없는 부분에서의 콘크리트 온도를 측정하였고, 수화열 측정 위치는 그림 4와 같다. 정착부에서는 400mm 간격으로 상/중/하의 중앙부 및 측부의 온도를 측정하였고, 10m 부분에서는 상하부 플랜지의 중앙 및 측부, 웹 중앙의 온도를 30분 간격으로 측정하였다.
8개의 거더의 굳지 않은 콘크리트의 물성은 표 1과 같다. 생산 전 잔골재 표면수를 측정하여 현장 일일 배합표를 수정하여 콘크리트를 시험 생산하였다. 생산 직후 콘크리트의 슬럼프플로우와 공기량을 측정하고, 에어미터법을 사용하여 공기량시험기와 콘크리트 무게를 측정하고 단위수량을 역으로 추정하였다.
생산 전 잔골재 표면수를 측정하여 현장 일일 배합표를 수정하여 콘크리트를 시험 생산하였다. 생산 직후 콘크리트의 슬럼프플로우와 공기량을 측정하고, 에어미터법을 사용하여 공기량시험기와 콘크리트 무게를 측정하고 단위수량을 역으로 추정하였다. 추정된 단위수량을 현장의 보정단위수량과 비교하여 ±10kg/m3이내에 들어오지 않을 경우, 보정단위수량과의 차만큼 제하고 다시 생산하여 단위수량을 측정하여 ±10kg/m3의 범위 내에 들어올 경우 콘크리트를 타설하였다.
본 연구에서는 실제 구조물에 타설된 고강도콘크리트의 수화열을 측정하여, 향후 PSC 구조물에 고강도 콘크리트를 타설하는 데에 있어서 수화열 문제에 대한 적합성을 검토하는 차원에서 상대적으로 매시브한 정착부 부분과 날렵한 부분, 즉 다이아프램이 없는 부분에서의 콘크리트 온도를 측정하였고, 수화열 측정 위치는 그림 4와 같다. 정착부에서는 400mm 간격으로 상/중/하의 중앙부 및 측부의 온도를 측정하였고, 10m 부분에서는 상하부 플랜지의 중앙 및 측부, 웹 중앙의 온도를 30분 간격으로 측정하였다. 또한 외기 온도를 동시에 측정하여, 향후 고강도 콘크리트의 수화열 연구에 관한 중요한 데이터로 삼고자 하였다.
현장 거더 콘크리트의 생산시 단위수량의 보정을 위해 에어미터법에 의한 단위수량 추정방법을 사용하였고, 추정단위수량이 보정단위수량의 ±10kg/m3 범위에 들 경우에 콘크리트를 출하하였다.
대상 데이터
60MPa급 현장타설 고강도 PSC를 논산-전주간 고속도로 확장공사 1공구의 원수교에서 시공하였고, 논산방향 4차선 35m 단경간 IPC 거더교의 8개 거더를 제작하였다. 거더 제작은 기존 40MPa급 IPC 단면을 그대로 사용하고, 콘크리트의 강도를 60MPa급 콘크리트로 대체하였다.
이중 25일은 우천으로 시공을 못하였고 다른 날짜에는 1일에 거더 1개씩을 타설하여 거더를 제작하였다. 거더 제작장은 1공구 원수교 인접 현장에 마련하였고, 배치플랜트는 10분 거리의 1공구 현장 배치플랜트를 사용하였다.
시험시공 교량은 논산-전주간 호남고속도로 확장공사 1공구의 원수교로 선정되었다. 본 호남고속도로 확장공사는 주변 고속도로, 즉 익산-장수간 및 전주-광양간 고속도로 신설에 따른 교통 수요에 효율적으로 대처하기 위해 2005년부터 시공 중이다.
본 호남고속도로 확장공사는 주변 고속도로, 즉 익산-장수간 및 전주-광양간 고속도로 신설에 따른 교통 수요에 효율적으로 대처하기 위해 2005년부터 시공 중이다. 시험시공은 2007년 10월 24일 부터 11월 1일까지 총 9일 동안 진행하였다. 이중 25일은 우천으로 시공을 못하였고 다른 날짜에는 1일에 거더 1개씩을 타설하여 거더를 제작하였다.
성능/효과
앞선 연구에서 60MPa급 고강도콘크리트의 단열온도상승시험과 현장 Mock-up 시험을 통해서 수화열 거동에 대해서 이미 다루었고, 이로 인한 온도 균열도 일반적인 설계 및 시공방법을 통해서 제어가 가능하다고 판단하였다. 본 연구에서는 실제 구조물에 타설된 고강도콘크리트의 수화열을 측정하여, 향후 PSC 구조물에 고강도 콘크리트를 타설하는 데에 있어서 수화열 문제에 대한 적합성을 검토하는 차원에서 상대적으로 매시브한 정착부 부분과 날렵한 부분, 즉 다이아프램이 없는 부분에서의 콘크리트 온도를 측정하였고, 수화열 측정 위치는 그림 4와 같다.
표면수 관리 단계에서부터 확인이 가능하였지만 고강도 콘크리트를 제조하는 데에서 표면수의 편차가 분명히 나타났고, 기타 요인과 상승하여 콘크리트 강도의 편차가 다소 나타났다. 하지만 목표 물성인 3일 재령에서 30MPa을 모든 거더 콘크리트에서 안정적으로 획득하였고, 28일 재령에서도 60MPa을 모두 획득함을 확인 할 수 있었다.
표면수 관리 단계에서부터 확인이 가능하였지만 고강도 콘크리트를 제조하는 데에서 표면수의 편차가 분명히 나타났고, 기타 요인과 상승하여 콘크리트 강도의 편차가 다소 나타났다. 하지만 목표 물성인 3일 재령에서 30MPa을 모든 거더 콘크리트에서 안정적으로 획득하였고, 28일 재령에서도 60MPa을 모두 획득함을 확인 할 수 있었다. 이는 현장 골재의 사정이 매우 좋지 않았고, 제작 과정에서도 국내 최초 시험 시공으로 인해 많은 시행착오를 거쳤음에도 소정의 목표 강도를 획득함을 확인하여 차후 현장타설 고강도 PSC의 실용화의 가장 큰 요소인 안정적인 강도 획득 문제는 다소 해결되었다고 할 수 있다.
고강도 콘크리트를 타설 할 때 타설 시간이 길어지면 콜드조인트의 생성 가능성이 커지므로, 최대한 빨리 타설하여야 한다. 현장 거더 콘크리트의 압축강도는 목표 강도인 3일 재령에서 30MPa과 28일 재령에서 60MPa을 다소 안정적으로 확보하는 것으로 나타났다. 하지만 동일 재료와 동일 시공방법을 사용하였음에도 강도의 편차가 커서 향후 고강도콘크리트를 현장에서 타설하여 적용할 경우 이에 대한 대책을 반드시 마련해야 할 것으로 판단된다.
후속연구
하지만 고강도 콘크리트의 현장 적용은 적용 사례의 부족, 경제성, 품질 확보 등의 문제점이 아직 완전히 해결되지 않고 있다. 고강도 콘크리트의 안정적인 품질 확보와 효과적인 성능 발휘를 위해서는 최적의 재료를 선정하고, 제조 방법에 있어서도 기존의 보통강도 콘크리트와 다른 세심한 품질관리 방안이 필요하며 아울러 고성능 콘크리트의 고유한 수화열 거동을 파악한 온도 균열의 방지 대책을 수립하여야 한다.
현장 거더 콘크리트의 압축강도는 목표 강도인 3일 재령에서 30MPa과 28일 재령에서 60MPa을 다소 안정적으로 확보하는 것으로 나타났다. 하지만 동일 재료와 동일 시공방법을 사용하였음에도 강도의 편차가 커서 향후 고강도콘크리트를 현장에서 타설하여 적용할 경우 이에 대한 대책을 반드시 마련해야 할 것으로 판단된다. 거더 콘크리트의 수화열은 상대적으로 매시브한 정착부 하부에서 84.
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