매스콘크리트

☞ KCS 14 20 42 : 2018 매스콘크리트

 

■ 정의 

- 부재 혹은 구조물의 치수가 커서 시멘트의 수화열에 의한 온도상승 및 강하를 고려하여 설계 ·시공해야 하는 콘크리트 

 

■ 적용범위 

- 매스콘크리트로 다루어야 하는 구조물의 부재치수는 일반적인 표준으로서

(1) 넓이가 넓은 평판구조의 경우 두께 0.8m 이상,

(2) 하단이 구속된 벽체의 경우 두께 0.5m 이상으로 한다.

(3) 그러나 프리스트레스트 콘크리트 구조물 등 부배합의 콘크리트가 쓰이는 경우에는 더 얇은 부재라도 구속조건에 따라 이 기준의 적용대상이 된다.

▷ 부배합 : 콘크리트 배합시 단위시멘트량이 많은 배합 (300kg/m3)

▷ 구속조건

  ⓐ 내부구속(internal restraint) : 콘크리트 단면 내의 온도차이에 의한 변형의 부등분포에 의해 발생하는 구속작용

  ⓑ 외부구속(external restraint) : 새로 타설된 콘크리트 블록의 온도에 의한 자유로운 변형이 외부로부터 구속되는 작용

 

■ 온도균열의 제어 

 

(1) 매스 콘크리트를 시공할 때는

구조물에 필요한 기능 및 품질을 손상시키지 않도록 온도균열을 제어하여야 하며, 이를 위하여

① 콘크리트의 품질 및 시공 방법의 선정,

② 수축·온도철근의 배치 등의 적절한 조치를 취하여야 한다.

 

(2) 매스 콘크리트를 설계하고 시공할 때

유의사항은 온도균열의 제어이기 때문에

① 건설되는 구조물의 용도, 필요한 기능 및 품질에 대응하도록 균열방지 대책을 수립하거나

② 균열 폭, 간격, 발생 위치에 대한 제어를 실시하여야 한다.

 

(3) 매스 콘크리트를 시공할 때는

① 시멘트, 혼화 재료, 골재 등의 재료 및 배합의 적절한 선정,

② 블록분할과 이음 위치,

③ 콘크리트 타설의 시간간격의 선정,

④ 거푸집 재료 및 종류와 구조,

⑤ 콘크리트의 냉각 및 양생 방법의 선정 등을 검토하여야 한다.

 

(4) 구조물을 설계할 때에 신축이음이나 수축이음을 계획하여 균열 발생을 제어할 수도 있으며, 이때 구조물의 기능을 고려하여 위치 및 구조를 정하고 필요에 따라서 배근, 지수판, 충전재를 설계한다. 특히, 외부구속을 많이 받는 벽체 구조물의 경우에는 수축이음을 설치하여 균열 발생 위치를 제어하는 것이 효과적이므로 이를 검토하여야 한다.

 

▷ 신축이음(expansion joint) : 구조물의 신축에 대응하기 위해 설치하는 이음

▷ 수축이음

ⓐ 벽체구조물의 경우 온도균열을 제어하기 위해서는 구조물의 길이 방향에 일정 간격으로 단면 감소 부분을 만들어 그 부분에 균열이 집중되도록 하고 나머지 부분에서는 균열이 발생하지 않도록 하여 균열이 발생한 위치에 대한 사후 조치를 쉽게 하기 위해 수축이음을 설치할 수 있다. 계획된 위치에서 균열 발생을 확실히 유도하기 위해서 수축이음의 단면 감소율을 35% 이상으로 하여야 한다.

ⓑ 수축이음의 위치는 구조물의 내력에 영향을 미치지 않는 곳에 설치하며, 필요한 간격은 구조물의 치수, 철근량, 타설온도, 타설방법 등에 의해 큰 영향을 받으므로 이들을 고려하여 정하여야 한다. 균열 유발부는 누수 및 철근의 부식 등이 일어날 가능성이 높으므로 시공 전에 이에 대한 대책을 세울 필요가 있으며, 설치 후에도 적당한 보수를 하여야 한다.

 

(5) 그 밖의 균열방지 및 제어방법으로는

 

① 온도저하 및 제어방법

관로식 냉각(pipe-cooling)	매스 콘크리트의 시공에서 콘크리트를 타설한 후 콘크리트의 내부온도를 제어하기 위해 미리 묻어 둔 파이프 내부 에 냉수 또는 공기를 강제적으로 순환시켜 콘크리트를 냉각하는 방법으로 포스트 쿨링(post-cooling)이라고도 함
선행 냉각(pre-cooling)	매스 콘크리트의 시공에서 콘크리트를 타설하기 전에 콘크리트의 온도를 제어하기 위해 얼음이나 액체질소 등으로 콘크리트 원재료를 냉각하는 방법
급열 양생(heat curing)	양생 기간 중 어떤 열원을 이용하여 콘크리트를 보온하여 시행하는 양생
보온 양생(insulation curing)	단열성이 높은 재료 등으로 콘크리트 표면을 덮어 열의 방출을 적극 억제하여 시멘트의 수화열을 이용해서 필요한 온도를 유지하고 부재의 내부와 표면의 온도차이를 저감하는 양생

 

② 팽창콘크리트의 사용에 의한 균열방지방법

 

▷ 팽창콘크리트

ⓐ 팽창재를 시멘트, 물, 잔골재, 굵은 골재 및 기타의 혼화 재료와 같이 비빈것으로 경화한 후에도 체적 팽창을 일으키는 모든 콘크리트 

ⓑ 팽창콘크리트의 팽창을 철근 등에 의해 구속시킴에 따라 콘크리트에는 압축응력의 화학적 프리스트레스가 도입되며, 또 철근 등에는 초기 인장변형의 화학적 프리스트레스가 도입된다. 

ⓒ 팽창 콘크리트를 팽창력의 크기에 따라 분류하면

수축보상용 콘크리트	건조수축 등에 의해 발생하는 인장응력을 상쇄 혹은 저감시킬 정도의 작은 화학적 프리스트레스용 콘크리트틑 도입한 철근콘크리트
화학적 프리스트레스용 콘크리트	화학적 프리스트레스가 일부 건조수축에 의해 감쇄되지만, 그래도 화학적 프리스트레스가 남아 있도록 수축보상용 콘크리트보다도 다량의 팽창제를 혼합해서 큰 화학적 프리스트레스를 부여한 철근콘크리트
충전용 모르타르와 콘크리트	팽창력을 이용하여 좁고 긴 공간 등 다짐이 어려운 곳 등의 충전을 주목적

ⓓ 이미 타설된 콘크리트 및 암반 등에 생긴 내부공간에 타설하는 충전용 콘크리트, 고량 받침부 등의 하부에 충전하는 충전용 모르타르에 대한 적용

 

③ 수축·온도철근의 배치에 의한 방법 등이 있는데, 그 효과와 경제성을 종합적으로 판단하여야 한다.

- 수축ㆍ온도철근(shrinkage-temperature reinforcement)

: 수축과 온도 변화에 의한 균열을 억제하기 위해 쓰이는 철근

 

끝.