• 목록
  • 아래로
  • 위로
  • 쓰기
  • 검색

콘크리트 시공기술 3

숙지황 숙지황
6 0 0

콘크리트의 과혹한 시공환경


I. 머리말


과혹한 시공환경은 관념적으로 두가지 면에서 생각할 수 있다. 그 하나는 시공자체가 일반의 방법으로는 곤란하고 어떤 특수한 일을 고려하여야 할 때이고, 또 하나는 콘크리트의 시공중 적어도 소정의 품질에 달할 때까지 콘크리트에 유하한 영향을 주는 상황이 있어 이것에 대한 어떤 대책을 강구하면서 시공을 하여야 할 때이다. 그러나 전자의 경우는 시공을 가능하게 하기 위해서 특수한 방법을 채용하면 그것이 콘크리트의 품질에 어느정도의 영향을 줄 때가 많다.


이것의 관계는 <그림 1>과 같다.




비용이나 공기도 시공의 중요한 목표이기는 하나 품질목표의 달성이야말로 가장 중요한 목표인 것이다. 다라서 과혹한 환경 또는 이에 대응한 특수한 시공법은 콘크리트의 어떠한 영향을 주는가를 명백히 하여야 한다. 이 때문에 콘크리트는 어떠한 것인가? 어떻게 하여야 하는가를 이해하지 않으면 아니된다. 그렇지 않으면 그 환경이 과혹한지 아니한지도 인식조차 할 수 없게 된다.


II.지역적인 조달조건


콘크리트공사에서는 지방적인 재료와 노무를 사용한다. 우리나라에서 해외에 나가 공사를 하게 될 대 그곳에서 조달하는 재료의 품질이나 노무의 질에 문제가 있을 때가 있다. 이와 같이 재료의 생산조달조건이나 노무에 대하여 충분한 사전의 조사를 하여 둘 필요가 있다.


III.기상조건


옥외에서 하는 콘크리트 공사는 기상조건이 큰 영향을 미치고 다음과 같은 경우가 있다.


1. 暑中


서중 또는 더운 지방에서 콘크리트 공사를 할 때 몇가지 특별한 조건이 있다.


(1) 수분의 증발


타설한 초기에 수분의 증발이 심하게 된다. 이 때문에 슬럼프의 저하가 빨라지고 공기가 건조하여 있거나 바람이 있을 때는 더욱 심하여진다. 이런 결과로 초기구열의 발생을 촉진한다. 타설후 될 수 있는 대로 빨리 건조를 방지하기 위한 양생을 시작하여야 한다.


(2) 응결의 촉진


온도가 높아지면 수화반응이 촉진된다. 이 때문에 슬럼프의 저하가 빨라지고 Cold Joint의 발생가능성이 많게 된다.


수화가 늦은 시멘트나 응결지연효과가 있는 혼화제를 사용하는 대책이 있다.


(3)콘크리트온도의 상승


외기의 온도가 높고 수화반응이 빨라지는 것이 겹쳐 콘크리트의 온도가 초기에 높아지기 쉽다.


그렇게 되면 온도반응에 의한 구열이 생기기 쉽고 장기강도의 발현이 어렵게 된다 특히 고강도가 필요하며 단위시멘트량을 많이 할 때는 그 경향이 더욱 크다.


이에 대하여 타설시의 콘크리트 온도를 제한하거나 (30℃), 양생에 특별한 주의를 하는 동시에 소정의 강도를 얻을 수 있는가에 대하여 사전의 검토가 필요하다. 살수에 의하여 습윤을 유지하는 것은 물의 증발잠열에 의하여 온도를 억제하는 효과가 있다.


2. 寒中


한중에서는 강도의 발현이 늦은 것이 문제가 된다. 심할때는 동결 되기도 한다. 어느정도의 강도(50km2/c2 ~ 35kg/cm2)에 달하기 전에 동결하면 큰 피해를 받게 된다.


타설시의 콘크리트온도를 10~20℃로 保持하며 양생에 특수한 고려가 필요하다. 또한 거푸집의 탈형은 신중히 기하여야 한다.


3. 降雨 및 强雪


비빈콘크리트는 그것이 어느정도까지 굳기 전에는 물을 주어서는 아니된다. 따라서 강우 및 강설중에 콘크리트 공사를 하는 것은 어렵다.


총량으로서는 콘크리트의 타설수에 비하여 아주 소량의 비일지라도 그것은 표면에 집중하게 되어 그 부분을 취약하게 한다. 또 타설시에는 콘크리트의 경사면이나 골이 생기기 때문에 그곳으로 물이 흘러 내려가 두꺼운 laitance층을 남기게 된다.


천후에 대하여는 사전에 예측하여 준비를 할 필요가 있고 비에 맞어 취약하게 된 부분은 걷어내어 보수를 하여야 한다.


IV. 局部的인 案件


시공대상의 콘크리트에 접하여 존재하는 유해한 제조건이다.


1. 수중


이런 경우 경화전에 물에 접하는 것은 피할 수 없다. 수중에서 콘크리트를 낙하시키면 전부 분리되고 만다. 또 수중에서 심하게 이동하여도 분리되고 시멘트분을 逸散하게 된다. 공중에서와 같은 진동다짐도 할 수 없다.


따라서 수중 콘크리트의 품질은 고 d중의 경우에 비하여 어쩔 수 없는 일이나 현재의 기술 Level로는 일정한 품질의 것은 시공이 가능하다.


콘크리트의 분리를 적게 하고 동시에 Workablilty를 保持하기 위하여는 배합에 있어서 물시멘트비를 50% 이하, 단위시멘트량은 370kg/m2이상으로 하여 양질의 감수제를 사용하고 슬럼프로 시공법에 따라 어느 범위로 억제한다.


타설은 수중의 낙하시키지 않도록 도레미관 또는 이와 상응하는 것을 사용하여 소정의 곳까지 연속하여 타설한다. 어느때와 유수 중에 공사를 할 수는 없다.


2. 진동下


사용중인 도로, 궤도, 교량 및 진동원이 있는 공장 등에서 콘크리트를 타설할 때 진동의 영향이 문제가 된다. 또 가까운 곳의 Pile등 공사용의 진동원이 있을 때도 있다. 타설 초기의 진동은 콘크리트에 대하여 좋은 영향이 되나 경화할 때까지 연속적으로 진동을 받을 때는 강도나 철근과의 부착에 대하여 걱정이 된다. 이 문제에 관하여 많은 품시험보고가 있으나 보통의 진동이면 그리 유해한 영향은 없다. 그러나 철근을 따라 진동이 전하여 갈 때의 부착강도나 수직인 타계면의 부착에 대하여는 문제가 있다고 한다. 진동을 여러 가지 종류의 것이 있어 일괄하여 말할 수는 없다.


아마도 진폭의 크기가 다소의 영향을 미친다고 생각되며 지진때와 같은 큰 전단력을 받을 때는 무시할 수 없는 영향이 있다. 일반의 진동의 경우 사전에 그의 성질을 조사하는 동시에 구조체로서의 분리, 작업시간의 선정 등 대책을 강구한다.


3. 국부적인 저온 또는 고온


특수한 경우이기는 하나 냉동냉장차의 증축, 爐등 열원이 있는 곳에 가까운 장소에서 증축과 같은 예이고 저온 또는 고온의 상태를 접하여 콘크리트를 타설할 때가 있다.


저온의 경우에서 콘크리트의 경화에 방해가 되고 고온일 때는 수화에 필요한 수분이 증발될 때가 있다.


고온에 의하기도 하나 필요에 따라서는 인슈레이션시설을 하거나 될 수 있는대로 영향을 받지 않을 때에 빨리 경화시키기 위하여 조강시멘트를 사용하는 방법도 있다.


알미나 시멘트는 비빈후 일정한 시간이 지나 일시에 경화하는 성질이 있기 때문에 이것을 이용하여 비비어 두었다가 경화 직전에 타설한다. 다만 알미나시멘트는 재령이 지나면 강도가 심하게 저하하기 때문에 필요강도에 대하여는 미리 검토할 필요가 있다.


특수한 고온으로는 지열발전의 지열정을 확보하기 위하여 사용되는 시멘트스라리가 있다. 온도가 200℃ 이상이기 때문에 이 목적을 위하여 지열시멘트가 개발되었다.


4. 침식성의 화학작용


화학작용을 받는 예로서는 화학 공장 부지내의 지중공사등이 있다. 또 화학공장의 배액처리조도 같은 문제가 있다. 이런 경우 사전에 현지조사가 중요하고 화학물질에 대응하는 Asphalt나 고분자 재료 등으로 콘크리트를 확보하는 설계상의 고려가 필요하다.


또한 중동지방의 사막에는 진한 염분을 함유한 지층이 있다. 이런 곳에서는 내유산염시멘트를 사용하고 있다.


V. 대상의 특수성


시공하는 콘크리트구조물자체가 원인이 되어 특별한 고려를 하여야 할 때이다.


1. Mass 콘크리트


부재의 치수가 크게 되면 표면적의 증가보다 체적의 증가율이 크게 되기 때문에 수화반응에 의하여 열이 축적되어 콘크리트의 온도가 상승한다. 내외의 온도구배나 시간적 온도구배에 의하여 구열이 발생하고 강도증진에도 불리하게 영향한다.


mass 콘크리트의 대표적인 것은 댐이다. 배합상은 수화열의 발생이 적은 시멘트를 사용하고 될 수 있는대로 단위수량을 적게 하여야 한다. 시공상은 온도조절 때문에 Lift의 높이를 제한하거나 인공냉각 등 양생에 특수한 방법을 하여야 한다. 댐 이외에도 원자력발전소시설이나 대형건설공사에서는 단면치수가 2~3m의 것도 있다. 댐에 비하여 작으나 단위시멘트량이 많아 내부온도는 상당히 높다. 이런 때 구조상 부록분할이나 파이프링 등 일이 까다롭게 된다.


대책으로는 배합상 수화열의 발생이 적은 시멘트를 사용한다. 단위시멘트도 필요한 범위내에서 적게 하기 위하여 슬럼프를 될 수 있는대로 작게 한다. 시공면에서는 타설콘크리트의 온도를 되도록 낮게 하는 동시에 타설후는 내부온도를 측정하여 최고온도에 달한 후에는 그의 급격한 강하를 방지하며 양생한다.


온도응력에 의한 구열에 대하여는 최고온도에 달한 후의 강하량과 그 때의 수축에 대한 주변의 구속도와의 두가지의 원인이 있다. 따라서 콘크리트의 타설방법으로는 두가지 방법이 있다.


Lift의 높이를 작게 하여 각 lift간의 타설시간 간극을 길게 하면 온도상승을 낮게 되나 밑의 층에 의한 구속력은 강하게 된다. 이에 대하여는 lift를 높게 하고 간극을 짧게 타설하면 온도상승의 면에서는 불리하나 구속력의 점으로는 유리하게 된다.


어느때나 정도의 차가 있으나 이런 때 온도상승과 발생하는 인장력을 해석적으로 예측하여 방책을 결정한다.


2. 복잡한 구조물


(1)경사면


상면에 판을 대지 않고 필요한 다짐을 하여여 콘크리트가 흘러내리지 않도록 workability와 타설 속도에 주의하여야 한다. 또 부재의 치수정도를 保持하는 수단도 강구하여야 한다. 경사가 급하게 되면 상면에도 판을 대는 것이 필요하게 되며 이 때는 그 면에 Bleeding이나 기포가 모이게 된다. 따라서 다질 때에 이 것들을 제거하도록 주의하여야 한다.


(2) 원자력발전소의 격납기기구와 같이 배근이나 관통관이 복잡하게 들어 있을 때


이럴 때는 배근이나 Penetration의 설치 및 거푸집의 조립에 있어서 그의 순서와 정밀유지에 신중한 배려를 하여야 한다. 콘크리트의 workabilitydml 성정, 타설구획의 타설방법에 대하여도 충분한 검토를 하여야 한다.


(3)장소타설 및 pile 및 지중연속벽


pile경에 맞은 구멍을 지중에 파서 그 중에 철근을 세워서 콘크리트를 타설하여 pile을 구축하는 것을 장소타설 pile이라고 한다. 굴삭은 여러 가지 방법이 있으나 공벽의 安全保持를 위하여 인공니수를 사용하는 방법을 널리 채용하고 있다.


지중연속벽은 거의 같은 순서로 지중에 철근콘크리트벽을 만드는 것이고 일반으로 인공니수중에서 콘크리트공사를 한다.


니수중의 콘크리트에 대하여는 전술한 수중의 경우와 같이 품질상 다소의 불안이 있기 때문에 신중한 시공이 요망된다. 또한 굴삭때 남는 흙이나 인공니수의 침전물, 인공 니수와 시멘트에 의한 응결물질이 구멍의 바닥에 고여 있거나 또 연속벽의 타설이음에 남을 때가 있다. 이것은 pile의 내력과 구조물의 성능을 심히 나쁘게 하기 때문에 이를 제거하는데 특별한 배려가 있어야 한다.


4. 보수 및 보강공사


콘크리트구조체가 노후하거나 화재 등의 피해를 받을 때의 보수와 증축 및 용도변경의 경우의 보강이 있다. 어느 것이나 보통의 경우에 비하여 시공이 아주 까다롭다.


시공상은 기존콘크리트 또는 구조체와의 일체화에 유의하여야 한다. 또한 타설하기가 어려울 때가 많으므로 그 방법도 대상에 따라 계획된다.


VI. 특수공법


특수한 공법을 채용함에 따라 생기는 문제가 있다.


1. 후라이데이잉휨공법


싸이로와 같은 단순한 형상의 구조물을 일정높이의 거푸집으로 점차 상승시키면서 시공하는 방법이다. 콘크리트 품질은 외기온과 거푸집상승속도와 연관된 강도관리와 거푸집후의 양생이 주요문제가 된다.


배합은 미리 시공중의 외기온을 예상하여 몇가지를 준비하여 둔다. 초기강도는 몰드에 의하여 시험을 할 수 있으나 구조체의 강도와 다를때가 있다. 그리하여 Cylinder상의 것을 일정한 힘으로 직접 구조체 콘크리트에 삽입하여 그 깊이를 전기신호로 바꾸어 상시강도를 감시하는 방법이 개발되었다.


양생에 있어서는 내부는 문제가 없으니 외축은 타설후 몇 시간내에 외기에 닿게 되므로 신중히 대처하여야 한다. 방법으로는 외측 동바리에 Sheet를 달아내려 햇볕을 가리거나 배관을 하여 분수양생을 할 때가 있다.


2. 역타설공법


공기단축을 목적으로 하여 건축의 지하부분을 밑으로 굴착을 진행하면서 위로부터 콘크리트를 타설하는 공법이다.


콘크리트공사로서 어려운 일은 거푸집의 설치가 기히 굳은 콘크리트 밑의 시공이음을 잘하여 일체화시키는 일이다. 콘크리트는 타설후 다소 침하하기 때문에 일체화는 매우 어려우며, 외벽주위는 방지상 큰 결함이 있다. 이 점에 대해서는 다음과 같은 방법이 있다.


(1) 직접 콘크리트를 타설하는 방법


위위 콘크리트하면에 미리 구배를 만들어 둔다. 밑으로부터 슬럼프가 작고 또한 충진성이 좋은 콘크리트를 타설하고 최후는 거푸집에 누두상의 곳을 만들어 다소의 head를 두고 충분히 진동다짐을 한다.


(2) 충진재를 사용하는 공법


틈을 두었다가 콘크리트가 굳은 후 틈 사이를 청소한 후 팽창성을 그라우팅을 한다. 방수가 걱정이 될 때는 방수판을 사용할 때도 있다.


VII.작업상 특수한 조건이 있을 때


시공대상이나 공법은 특수하지 않으나 작업의 공간적 시간적 연장이 보통과는 다를때가 있다.


1. 심히 높은 곳에 콘크리트를 운반하는 경우


작업장내에서 콘크리트의 운반은 보통 콘크리트 Pump를 사용할 때가 많다. 고층건물은 100m높이 이상으로 경량 콘크리트를 압송하는 경우도 있다.


이럴 때 문제가 되는 것은 슬럼프가 저하된다. 극단인 경우는 압송이 안될 때도 있다. 공기량도 저하하며 (보통 1%의 범위내), 때로는 강도에 영향을 미칠 때도 있다. 대책으로는 다음과 같은 수단이 강구된다.


① 경량골재가 압송중의 압력으로 흡수하는 것을 지하기 위하여 사전에 충분히 흡수하도록 한다.


② workability가 좋은 콘크리트의 배합으로 한다.


③ 품질관리를 잘하여 공급콘크리트의 슬럼프변동을 적게 한다.


④ 강력한 pump를 사용한다.


⑤ 경이 큰 압송관을 사용한다.


⑥ 숙련된 pump의 운전사를 사용한다.


⑦ 곤란이 예상될 때는 도중에 또 한 대의 pump를 두어 중계압송하는 방법도 있다.


2. 낮은 곳으로의 운반


슈-트로 콘크리트를 낙하시키면 콘크리트가 분리되기 때문에 가급적 이 공법은 피해야 한다. 에레베이터는 아무런 문제가 없으나 경제성을 검토하여야 한다. 콘크리트 pump는 압송 기술상 어려운 점이 있다. 콘크리트가 자중으로 수송관중을 낙하하기 때문에 공기가 채이어 압송이 곤란하게 된다.


이를 위하여 하방에 일정길이의 수평부분을 두어 자유 낙하를 방지하거나 위 부분에 공기를 빼내는 Air Valve를 설치하는 등의 조치가 있어야 한다.


3. 장거리운반


(1) 제조프랜트가 현장으로부터 먼 곳에 위치할 때


콘크리트의 운반에 시간이 걸리면 슬럼프의 저하가 크게 되고 타설 후의 응결도 발라져 cold joint가 되기 쉽다.


응결지연제를 사용하는 것이 하나의 대책이기는 하나 응결지연제 중에는 슬럼프의 저하를 방지하는데 효과가 없는 경우도 있다.


이에 대하여는 저하하는 슬럼프의 량을 예측하여 제조시의 슬럼프를 조정하는 소극적인 방법도 있다. 이 이외에 현장도착 후 감수제를 첨가하는 방법과 공장에서 시멘트와 골재만을 투입하고 현장에서 물을 혼합하여 비비는 방법이 있다. 이러한 방법을 사용할 때는 재료의 계랑, 비빔성의 균일화 등 품질관리에 특별한 주의를 하여야 하고 필요한 실시계획을 세워 사전 실험이 필요하다.


(2) 현장내의 수평운반거리가 길 때.


방법으로는 궤도, 벨트컨베어 및 pump 등이 있다. 궤도로 운반하면 진동에 의하여 분리가 생길 염려가 있어 필요할 때는 된비빔을 한다. 벨트컨베어는 도중에 흘러내리지 않도록 하고 일광에 대하여 sheet등으로 일광을 차단한다. pump로 압송할 때는 수평부분이 넘어 길면 관속에서 윗부분에 Bleeding이 생기어 때로는 閉塞를 일으킬 가능성이 있다 경량콘크리트의 경우 특히 이런 염려가 있다. 배합상의 고려도 하고 압송을 중단하지 않도록 한다.


VIII. 結語


어떠한 경우도 틀림없이 대처하기 위해서는


(1) 콘크리트에 과한 정확한 지식


(2) 환경과 재료의 선택으로부터 양생에 이르기까지 시공작업이 콘크리트의 품질에 미치는 영향에 대한 경험과 지식이 필요하다.


콘크리트기술은 극히 경제적 실증적인 것이기 때문에 체험이 가장 중요하다. 수식이니 문장보다도 콘크리트에 관한 체험적 지식이야말로 이상한 사태에 대처할 수 있는 것이다.  

신고공유스크랩

댓글 0

댓글 쓰기
에디터 모드

신고

"님의 댓글"

이 댓글을 신고하시겠습니까?

댓글 삭제

"님의 댓글"

이 댓글을 삭제하시겠습니까?

공유

퍼머링크