자료출처 : http://cafe.naver.com/archpass/90023


수화열에 의한 온도균열


1. 서 언

  콘크리트의 경화과정에서 시멘트의 수화는 발열을 수반하는 화학반응이기 때문에 콘크리트의 온도상승을 일으키고, 콘크리트의 높은 온도상승은 균열발생의 원인이 된다. 특히, 최근의 건설 구조물은 대형화, 고층화됨에 따라 매스콘크리트를 사용하는 경우가 많아졌고, 이에 따른 균열제어 대책도 다양하게 연구 발전되고 있다. 
따라서 본고에서는 매스콘크리트의 온도균열 원인을 분석하고 이에 따른 방지대책을 검토하여 이를 최대한 억제할 수 있는 방안에 대하여 고찰해 본다.

2. 발생원인

  매스콘크리트란 건축공사 표준시방서의 경우는「부재단면의 최소치수가 크고 또한 시멘트의 수화열에 의한 온도상승으로 유해한 균열이 발생할 우려가 있는 콘크리트」라고 정의 하고 있다. 또한 콘크리트 표준시방서의 경우는 「부재 혹은 구조물의 치수가 커서 시멘트의 수화열로 인한 온도의 상승을 고려하여 설계ㆍ시공해야 하는 콘크리트」로서 해설에는「일반적인 표준으로서 넓이가 넓은 평판구조에서는 두께 0.8m 이상, 하단이 구속된 벽체에서는 두께 0.5m이상」으로 설명하고 있다.
매스콘크리트의 온도균열 발생 원인은 내부구속에 의한 것과 외부구속에 의한 것의 두 가지로 나눌 수 있다. 

(1) 내부 구속응력에 의한 원인

 내부구속균열은 원형의 단면이 큰 기둥이라고 가정할 때 그림 1과 같이 외기온의 영향으로 온도가 낮은 표면부분의 콘크리트가 높은 내부의 콘크리트의 팽창력을 구속함으로서 표면부에 인장응력이 작용하여 균열이 발생하게 되는 것이다. 즉, 콘크리트의 내부와 표면과의 온도 차에 의해 발생하는데 표면과 내부의 온도차는 콘크리트 내부온도가 피크에 달하였을 때 최대가 되는 경우가 많다. 균열은 콘크리트 온도가 최대가 되는 재령 1~3일 또는 거푸집의 해체 직후에 생기기 쉽다. 균열 폭은 0.1~0.3mm 정도로서 규칙성은 없고, 단면을 관통하지 않는다.

(2) 외부 구속응력에 의한 균열
외부구속에 의한 균열은 그림 2의 우측과 같이 지반 또는 기타설한 콘크리트에 의해 새로 타설한 콘크리트가 구속되어 발생한다. 타설된 콘크리트는 온도가 최고치에 도달한 후에 최종적으로 외기온과 같을 때까지 온도가 내려간다. 이 온도강하에 의해 콘크리트의 체적은 수축하지만 하부에 구속되어 있는 부분은 수축을 할 수 없게 되어 외부구속응력에 의한 균열이 발생하게 되는 것이다. 
외부구속응력에 의한 균열은 타설 후 1~2주 후에 거푸집 제거 후 발생하고, 균열의 폭이 0.2~0.5mm정도의 세로로 곧게 뻗은 관통균열이 발생한다.
3. 균열저감 대책

  수화열에 의한 온도균열을 방지하기 위한 대책은 무수히 많은 요소를 고려하여야 하겠지만 대표적인 사항을 들면 다음과 같다. 
   1) 콘크리트 타설전 수화열에 의한 온도응력을 예측 및 해석하여 충분한 계획을 수립한다.
   2) 발열량이 적은 시멘트를 사용하고, 단위 시멘트량을 줄인다. 
   3) 굵은골재 최대치수를 크게 한다.(펌프압송의 곤란으로 40mm 골재를 사용하지 않는 추세임에 이는 시정되어야 할 것임)
   4) 혼화재료를 활용한다.(플라이애쉬, 고로슬래그 미분말, 석회석 미분말 등)
   5) 온도철근을 배근하여 변형을 구속한다.
   6) 부어넣는 콘크리트의 온도를 낮춘다.
   7) 유동화 콘크리트 공법을 도입한다. 
   8) 줄눈을 설치한다.
   9) 부어넣기 간격, 높이 등을 고려한다. 
   10) 파이프쿨링 등의 방법으로 수화열을 낮춘다.
   11) 거푸집 존치기간을 연장하고, 양생을 철저히 한다.
   12) 매트기초와 같은 넓은 면적은 초지연 콘크리트를 이용한 응결시간차공법 및 콘크리트 배합을 조정한 수화발열차공법도 개발되어져 있다.


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Posted by 海天(해천)


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