[논문]저온환경에서의 양생시트 변화에 따른 콘크리트의 온도이력 특성

백대현; 홍석민; 한민철; 한천구

[국내논문] 저온환경에서의 양생시트 변화에 따른 콘크리트의 온도이력 특성
Temperature History of the Concrete Corresponding to Various Curing Sheets in the Low Temperature 원문보기

백대현 (청주대학교 대학원) , 홍석민 (청주대학교 대학원) , 한민철 (청주대학교 건축공학부) , 한천구 (청주대학교 건축공학부)

본 연구에서는 저온 환경에서 단열양생시트 변화에 따른 콘크리트의 온도이력 및 강도특성을 검토하였다. 실험결과 -5$^{\circ}$C에서 노출과 air cap포장지의 경우 초기 24시간 이내로 콘크리트의 온도가 영하의 온도로 저하되어 초기동해가 발생되었다. 반면, 비닐+부직포의 경우 초기 24시간이내의 최저온도가 약 3$^{\circ}$C로 영상의 온도를 유지하였고 이중버블시트의 경우 약 7$^{\circ}$C로 나타나 양호한 단열 보온성능을 나타내었다. 코어압축강도를 측정한 결과 비닐+부직포와 이중버블시트로 양생한 시험체의 압축강도가 양생초기의 우수한 단열효과로 인해 다른 시험체의 압축강도보다 높게 나타났다.

In this paper, insulating effect and strength development of concrete under low temperature are reported varying curing sheets. According to test results, in temperature -5$^{\circ}$C concrete subject to exposure and air cap condition, result in a frost damage at early age by a fall of below zero temperature. Mean while, the combination of PE film and non-woven fabric maintained around 3 $^{\circ}$C within first 24 hours since placement. For double bubble sheets, concrete temperature maintained above 7$^{\circ}$C due to its excellent heat insulating capability. As a result of core strength test, strength of specimens cured with viny + non-woven fabric and double bubble sheets had higher strength than strength of other specimens due to good heat insulation effect at early age.

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문제 정의

따라서 본 연구는 한중시공시 이와 같은 가열보온 양생의 문제점을 해결할 수 있는 단열보온양생에 관한 일련의 연구로서, 특히 단열양생방법별 정온조건에서 양생온도변화에 따른 콘크리트의 온도이력 특성을 분석함으로서 한중시공시 2중 버블시트의 효용성에 대하여 입증하고자 한다.
본 연구는 저온환경에서의 양생시트 변화에 따른 콘크리트의 온도이력 특성에 관한 분석으로써 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
이때 각 시험체는 2수준의 양생온도에 7일간 양생한 다음, 이후 20±3℃의 기중에서 21일간 양생한다. 이는 7일간의 양생조건이면 초기동해 피해의 최악의 설정 조건을 만족하고, 이후 정상적인 양생조건을 가정하여 피해를 검토하는 것으로 계획한다.

제안 방법

각 시험체는 2수준의 양생온도에서 7일간 양생한 다음, 이후 20±3℃의 기중에서 21일간 양생하여 재령별로 코어를 채취해 압축강도를 측정하였다.
먼저 실험요인으로 W/C 50 % 1수준에 대하여, 목표슬럼프 150±15 mm, 목표공기량 4.5±1.5 %를 만족하도록 배합설계 하였다.
실험사항으로 굳지않은 콘크리트에서는 슬럼프, 공기량을 측정하고 경화 콘크리트에서는 온도이력과, 계획된 재령에서 코어 공시체를 채취하여 압축강도를 측정하는 것으로 하였다.
양생온도 및 단열양생방법 종류별 내부 온도 이력은 그림 1 및 2과 같이 연속된 슬래브로 가정한 시험체의 내부에 온도 측정용 열전대를 매립 한 후 온도 이력계를 이용하여 측정하였다.
양생온도는 -5℃, -15℃의 2수준으로 계획하고, 단열양생재의 종류로는 노출, 비닐+부직포, 에어캡, 2중 버블시트의 4수준으로 실험계획 하였다.

이론/모형

본 연구의 실험방법으로 굳지않은 콘크리트 슬럼프 KS F 2402, 공기량은 KS F 2421 경화 콘크리트 압축강도 시험은 KS F 2405, 코어공시체 압축강도 KS F 2422에 의거하여 실시하였다.

성능/효과

(1) 표면 양생시트 변화에 따른 콘크리트의 내부 온도이력을 측정한 결과 -5℃ 일정온도 조건의 경우 노출과 에어캡 포장지의 경우 초기 24시간 이전에 콘크리트의 온도가 0℃이하로 저하 하였고, 비닐+부직포와 이중버블시트의 경우 각각 36시간과 60시간 후에 0℃이하로 저하되어 이중버블시트의 우수한 단열성능을 확인 할 수 있었다.
(2) 코어 압축강도 측정결과 -5℃ 일정온도 조건의 경우 노출의 다른 양생시트와 비교 강도 값이 가장 크게 저하하여 초기동해의 피해를 입은 것으로 사료되며, 양생시트로 보양한 경우 에어캡 포장지, 비닐+부직포, 이중버블시트의 순으로 강도 값이 크게 나왔는데 각 양생시트의 열전도율에 따라 양생온도에 따른 적산온도 차이에 따른 것이라고 사료된다.
굳지않은 콘크리트의 특성으로써, 슬럼프, 공기량은 모두 목표치를 만족하는 것으로 나타났다.
비닐+부직포 조합으로 양생한 경우 약 36시간 후에 콘크리트의 온도가 0℃이하로 저하되는 것을 알 수 있었고, 이중버블시트로 양생한 경우는 타설 후 60시간이 지난 후에 콘크리트의 온도가 0℃미만으로 저하되어 초기동해가 방지됨을 확인할 수 있었다.
온도이력 측정결과, 각 표면 단열 양생시트 변화별 표면, 중심부 및 하부간의 온도차가 거의 없는 것을 확인할 수 있었는데, 이는 부재가 얇은 슬래브 두께로 가정하였기 때문이라고 분석된다.
한편, 적산온도 및 평균양생 온도에서 이중버블시트의 경우 다른 양생시트와 비교하여 높은 적산온도와 평균양생온도 확보하여 이중버블시트의 우수한 단열효과를 확인할 수 있었다.

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