토목시공기술사 100회 4교시 4번 문제 - 수화열 콘크리트 구조물 영향
토목시공기술사 문제 풀이 연습
제 100회 4교시 4번 문제
콘크리트 구조물에서 수화열이 구조물에 미치는 영향에 대하여 설명하시오.
Ⅰ. 개요
1. 콘크리트 구조물에서 수화열은 구조물에 긍정적인 영향과 부정적인 영향을 모두 주는 양면성의 요소임.
2. 긍정적인 요소로는 수화열 발현을 통해 강도 증진에 도움을 주는 것이고 부정적인 요소로는 온도균열로 인한 내구성 저하와 품질 저하가 있음.
3. 수화열은 강도, 물량에 비례하므로 특히, Mass Concrete 사용 현장에서 주요 관리 대상임. ※고강도 P.S.C., Dam, 교량(교대, 교각), 부배합 구조물
4. Hybrid 섬유보강 재료, 고로슬래그, Flyash 등 혼화재 사용으로 수화열을 효율적으로 관리할 수 있음
Ⅱ. 수화열 발생 Mechanism
1. 발생 Mechanism
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| 수화열 발생 Mechanism |
Ⅲ. 콘크리트 구조물에서 수화열이 구조물에 미치는 영향
1. 수화열은 콘크리트의 강도 발현에 필수불가결한 요소임
2. 수화열은 시멘트의 점착력, 즉 강도와 비례함
3. 하지만, 고강도 콘크리트, Mass 콘크리트에서는 발열량으로 인한 문제 요지가 많으므로 주요 관리 항목임
4. 긍정적 영향
가. 강도 발현
나. D.C.M.(Deep Cement Method, 지반개량공법)에 활용 가능
5. 부정적 영향
가. 수화열 → 온도응력 발생 → 온도균열 발생 → 내구성 저하 → 열화
나. 균열, 열화 등의 원인으로 누수 발생, 강도 저하 야기
Ⅳ. 수화열에 영향을 주는 요인
1. 설계: 구조물 두께/형상, 철근량
2. 배합: 부배합, S/a, Gmax
3. 시공: 운반시간, 다짐, 양생
4. 환경: 습도, 기온, 바람
Ⅴ. 콘크리트 구조물에서 수화열 발생 제어 대책
1. 수화열 저감
가. 재료: 저열 Cement, 혼화재(Flyash, 고로슬래그) 사용
나. 배합: 빈배합(250kg/㎥ 이하)
2. 온도 저감
가. Cooling Method
나. Pre/Post Cooling
3. 온도응력제어: 균열 관리
가. 신축이음, 수축이음, 블록분할 타설 등
4. 온도균열저감
가. 온도철근, 섬유보강
Ⅵ. 일반적인 수화열 대책
1. 재료: 저분말 Cement 사용, 저열 Cement 사용, 양호한 골재 사용(흡수율↓, 반응성↓)
2. 배합: 양입도 골재 사용, Slump 감소 방지, AE제 사용, 지연제 사용
3. 시공: 계획적인 일타설량/작업량, Pre/Post Cooling, Pre-wetting
※콘크리트 온도 1℃↓ 위해 시멘트 물 골재
4. 섬유보강방안
가. 특히, 폭열에 대한 대책으로 활용 가능하여 관심도 많은 공법
나. 증기방출구 역할 가능, 온도균열 억제 가능
다. 혼입율에 대한 기준 미비 문제
Ⅶ. 혼화재 사용에 따른 수화열 저감
1. Flyash를 30% 가량 섞는 것만으로 수화열이 절반 가량 줄어듦
2. 또한 고품질 콘크리트 기대 가능
3. 다만, 요즘 Flyash, 고로슬래그 등의 재료 가격 상승으로 경제성 고민 필요
Ⅷ. 마무리
콘크리트의 수화열은 강도발현을 위해 필수 요소이나 온도응력 발생으로 여러 문제를 야기함. 혼화재, 섬유보호재 활용 등으로 효과적으로 관리가 필요하며 더불어 이에 대한 기준 마련도 필요할 것으로 사료됨.
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