양생방법
숙지황
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콘크리트의 所要强度를 내기 위하여 마지막으로 주의를 기울여야 될 사항이 바로 콘크리트 양생작업이다. | ||||||||||||||||||||||||||
콘크리트의 양생에서 무엇보다 중요한 사항은 온도와 습도의 유지이다. | ||||||||||||||||||||||||||
특히 토기양생에서는 적절한 온도와 습도의 유지가 중요한 역할을 하며 초기 양생이 제대로 이루어지지 않을 경우 콘크리트의 장기강도는 크게 손상되었다. |
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Ⅰ. 콘크리트 양생 | ||||||||||||||||||||||||||
1. 서론 | ||||||||||||||||||||||||||
콘크리트가 경화하여 충분한 강도를 얻으려면 시멘트 수화 반응이 필요하다. | ||||||||||||||||||||||||||
시멘트와 물의 수화반응은 아래와 같은 조건에서는 현저히 저하 또는 지연된다. | ||||||||||||||||||||||||||
① 수화반응에 필요한 물이 충분치 않을 때 | ||||||||||||||||||||||||||
② 온도가 낮을 때 | ||||||||||||||||||||||||||
③경화초기에 진동, 충격, 급격한 온도 변화를 받을 때 | ||||||||||||||||||||||||||
양생이란 이들 조건에서 콘크리트를 보호하여 진행시키는 조치로서 양생방법을 목적별로 분류하면, | ||||||||||||||||||||||||||
① 습윤양생(수화에 필요한 물의 유지 및 보급) | ||||||||||||||||||||||||||
② 보온양생(적당한 온도로 보호) | ||||||||||||||||||||||||||
③ 촉진양생(상압증기)으로 구분할 수 있다. | ||||||||||||||||||||||||||
2. 습윤 양생 | ||||||||||||||||||||||||||
콘크리트가 경화될 때 시멘트 수화작용에 필요한 W/C는 22∼27%이지만 콘크리트에서는 워커빌리티를 향상시키기 위해 이보다 많이 사용된다. | ||||||||||||||||||||||||||
그러나 블리딩이나 표면이 건조되면 콘크리트 내부의 물이 표면으로 이동되어 충분한 수화반응을 할 수 없는 경우가 있는데 초기 재령에서 급격한 건조는 강도발현이 늦을뿐만 아니라 표면크랙이 원인이 되기도 한다. |
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습윤양생 기간과 강도 관계를 나타내는 연구로서 H.J.Gilkey데이타가 잘 알려져 있다. | ||||||||||||||||||||||||||
습윤양생하면 장기 강도가 증진하고 대기중에 방치하면 강도가 격감하며 재차 습윤상태로 돌이키면 강도는 증대한다. | ||||||||||||||||||||||||||
3. 보온양생 | ||||||||||||||||||||||||||
시멘트 수화반응은 화학반응이기 때문에 양생온도가 저하되는 만큼 강도 발현이 지연된다. | ||||||||||||||||||||||||||
또 경화되지 않았을 때 동결을 받으면 강도는 영구히 저하된다. 온도가 저하되면 수분은 얼음으로 되어 이 부분이 공구상태로 존재하기 때문이다. | ||||||||||||||||||||||||||
일반적으로 압축강도가 50kg/cm2에 달하면 초기동해 영향을 받지 않으므로 한중 콘크리트의 초기양생에서 이것을 목표로 하고 있다. | ||||||||||||||||||||||||||
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4. 촉진양생(상압증기 양생) | ||||||||||||||||||||||||||
일반적으로 시멘트 콘크리트 제품을 만들 때 형틀의 조기 회전, 조기 출하등의 관점으로부터 조기에 고강도를 발현하는 방법으로 이 촉진양생을 많이 하며 양생방법은 대부분 상압증기 양생방법을 많이 이용하고 오토 클레이브 양생하는 방법도 있다. |
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KS에서는 상압증기 양생을 하는 경우(파일 제조 경우) | ||||||||||||||||||||||||||
① 온도가 균등히 상승하도록 증기를 통해야 한다. | ||||||||||||||||||||||||||
② 콘크리트를 비빈후 2시간이상 경과한 다음 증기 양생 | ||||||||||||||||||||||||||
③ 상승온도는 20℃/h이하의 비율로 최고 65℃까지 | ||||||||||||||||||||||||||
④ 양생종료후 온도를 서서히 내리고 외기 온도와 큰 차가 없을 때 꺼낸다. 라고 규정되어 있다. | ||||||||||||||||||||||||||
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(1) 전양생 | ||||||||||||||||||||||||||
최적의 전양생 기간은 사용하는 시멘트 종류에 따라 일정치 않지만 일반적으로 KS에서는 2시간 이상, JIS에서는 2시간, 또는 3시간 이상 ACI에서는 1∼7시간, HANS에 연구결과 3∼5시간 정도이다. |
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전 양생기간을 변화시킨 경우의 강도 변화는 <그림4>와 같이 4시간 전후 전양생이 가장 좋은 결과를 나타냈는데 이는 <그림5>와 같이 시멘트 수화 잠복기간이 지난 시점에서 증기 양생하는 것이 가장 바람직한 것으로 보인다. |
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[시험조건] | ||||||||||||||||||||||||||
포틀랜드시멘트 1.24kg, 모래(조립율2.69) 2.08g 물517㎖를 5ㅫ×10cm 원통 공시체로 제작 | ||||||||||||||||||||||||||
증기양생온도: 20℃ | ||||||||||||||||||||||||||
전양생기간: 15분, 30분, 1시간, 2시간, 4시간, 8시간 16시간(7수준) | ||||||||||||||||||||||||||
가열속도: 20℃/h | ||||||||||||||||||||||||||
최고온도: 65℃, 85℃(2수준) | ||||||||||||||||||||||||||
최고온도 지속시간: 5시간 | ||||||||||||||||||||||||||
냉각온도: 20℃/h로 30℃까지 냉각되면 증기 양생을 중지하고 시료를 꺼냄 | ||||||||||||||||||||||||||
(2) 승온 공정 | ||||||||||||||||||||||||||
전양생과 밀접한 관계로서 콘크리트 품질을 좌우하는 중요한 공정이다. | ||||||||||||||||||||||||||
일반적으로 상승온도는 15∼20℃/h가 최적이며 30℃/h이상 보다 빠른 경우 콘크리트를 팽창시켜 품질 저하 원인이 된다. 그러나 저속으로 온도를 올리면 콘크리트에 해를 주지 않지만 전양생기간이 길어 경제적인 양생 방법이 되지 못한다. 이의 일례가 <그림6>이다. |
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<그림6> 압축강도와 온도상승 속도간의 관계 | ||||||||||||||||||||||||||
(3) 정온공정 | ||||||||||||||||||||||||||
촉진양행 할 때 최고온도는 65℃이하로 규정되어 있는데 최고 온도가 높으면 촉진 양생후 단시간 강도는 높지만 그 이후 시간 경과에 따른 강도 신장은 작게된다. |
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이것은 온도가 높으면 수화가 촉진되어 시멘트 입자표면의 수화물이 치밀하기 때문에 시멘트 입자 내부에서의 수화진행이 방해되기 때문이라 생각한다. | ||||||||||||||||||||||||||
한편 최고 온도 유지시간이 길면 수화가 증진되어 콘크리트 강도가 높지만 실제 제품을 만드는 경우 경제성등을 고려하면 최고온도 유지시간을 규제하여 한다. |
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주6시간 경과되면 강도발생 비율이 약60%(표준양생 28일 강도 대비)이므로 유지시간은 6시간 정도가 좋지 않나 생각된다. | ||||||||||||||||||||||||||
(4) 항온공정 | ||||||||||||||||||||||||||
이 공정은 물리적인 면으로 보아 제품을 만드는데 중요한 하나의 공정이다. 조내의 증기 공급을 정지시키면 조내온도는 급격히 저하 콘크리트 제품표면은 동시에 저하되지만 콘크리트 중심 온도는 시간이 걸리면 저하된다. |
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Ⅱ. 시멘트 벽돌 및 속빈 시멘트블록의 양생방벅과 관련한 제고찰 | ||||||||||||||||||||||||||
1. 시멘트 벽돌 및 속빈 시멘트 블록의 양생방법 | ||||||||||||||||||||||||||
진동압축성형후 습도 약 100%이상인 양생실에 넣어 500℃ 이상 보존한 후 이외에 적상하여 성형후 통상 4,000℃ 이상 다습상태로 양생한다. | ||||||||||||||||||||||||||
이때 양생실에 500℃ 이상 보존시키는 방법은 다음과 같다. | ||||||||||||||||||||||||||
(1) 시멘트 벽돌 | ||||||||||||||||||||||||||
<표1> 및 <표5>에서 보는 바와 같이 최고온도 65℃일 경우가 압축강도 및 원가면에서 적당함(이때 65℃가 되도록 온도를 서서히 증가시키는데 걸리는 소요시간은 5.0시간으로 이때 단위당 유류대의 원가는 0.83원으로 됨) |
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(2) 속빈시멘트 블록 | ||||||||||||||||||||||||||
<표1> 및 <표5>에서 보는 바와 같이 최고온도 60℃일 경우가 압축강도 및 원가면에서 적당함(이때 60℃가 되도록 온도를 서서히 증가시키는데 걸리는 소요시간 및 단위당 유류대의 원가는 <표5>와 같음) |
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(3) 시멘트 벽돌 및 속빈 시멘트 블록, 공히 최고온도 상승후 그 상태에서 7∼10시간 보존 후 양생실 문을 개방함(이때 양생실내에 있는 수증기가 완전히 증발한 후에 제품을 야적장에 이동시키도록 함) |
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[비고] | ||||||||||||||||||||||||||
KSF 4002(속빈 시멘트 블록) | ||||||||||||||||||||||||||
제3(재료 및 제조방법) | ||||||||||||||||||||||||||
2. 양생온도에 따른 제품별 압축강도 비교 | ||||||||||||||||||||||||||
<표1> | ||||||||||||||||||||||||||
기간 : 82. 4. 1 ∼ 5. 20 | ||||||||||||||||||||||||||
최고온도 | 속 빈 시 멘 트 블 록 (3급, 40kg/cm2) | |||||||||||||||||||||||||
(B형, 50kg/cm2) | 100mm | 190mm | ||||||||||||||||||||||||
초기강도 | σ7 | σ14 | 초기강도 | σ7 | σ14 | 초기강 | σ7 | σ14 | ||||||||||||||||||
60℃ | 43 | 45 | 60 | 40 | 42 | 53 | ||||||||||||||||||||
65℃ | 50 | 55 | 54 | 57 | 64 | |||||||||||||||||||||
70℃ | 63 | 66 | ||||||||||||||||||||||||
[비고] | ||||||||||||||||||||||||||
1) 시멘트 벽돌은 시멘트 1포당 280장 생산, 잔골재(강사, 왕사, 석분)의 배합비는 3:62:35를 기준으로 한 것임. | ||||||||||||||||||||||||||
2) 속빈 시멘트 블록은 | ||||||||||||||||||||||||||
100mm: 40장/포 잔골재(강사, 왕사, 석분)의 배합비 14:64:22 기준 | ||||||||||||||||||||||||||
190mm: 16장/포 잔골재(강사, 왕사, 석분)의 배합비 20:49:31 기준 | ||||||||||||||||||||||||||
3. 시멘트 포당 생산량에 따른 압축강도 비교 | ||||||||||||||||||||||||||
<표2> 시멘트 벽돌 | ||||||||||||||||||||||||||
기간: 82. 4. 1 ∼ 5. 20 | ||||||||||||||||||||||||||
생산량 / 포 | 초 기 강 도4) | σ7 | σ14 | σ28 | ||||||||||||||||||||||
251) | 76 | 96 | 109 | |||||||||||||||||||||||
2802) | 55 | 61 | 66.5 | |||||||||||||||||||||||
3103) | 37.5 | 51 | ||||||||||||||||||||||||
[註] | ||||||||||||||||||||||||||
1) 잔골재(강사, 왕사, 석분)의 배합비율 - 4:60:36 | ||||||||||||||||||||||||||
2) 잔골재(강사, 왕사, 석분)의 배합비율 - 7:49:44 | ||||||||||||||||||||||||||
3) 잔골재(강사, 왕사, 석분)의 배합비율 - 3:63:34 | ||||||||||||||||||||||||||
4) 초기강도는 양생도시 520℃(65℃×8시간) 일때의 강도수치를 말함. | ||||||||||||||||||||||||||
참고사항: 혼화제를 사용했을 경우 | ||||||||||||||||||||||||||
<표3> 1) 증기 양생 | ||||||||||||||||||||||||||
기간 : 82. 5. 15 ∼ | ||||||||||||||||||||||||||
생산량 / 포 | 초 기 강 도 | σ7 | σ14 | 비 고 | ||||||||||||||||||||||
287 | 77 | 88 | 혼화제 첨가시 | |||||||||||||||||||||||
287 | 53 | 61 | 혼화제를 첨가하지 않을 경우 | |||||||||||||||||||||||
<표4> 2) 살수 양생 | ||||||||||||||||||||||||||
기간 : 82. 5. 15∼ | ||||||||||||||||||||||||||
생산량 / 포 | 초 기 강 도 | σ7 | σ14 | 비 고 | ||||||||||||||||||||||
280 | " | 56 | 혼화제를 사용하지 않을 경우 | |||||||||||||||||||||||
280 | " | 64 | 혼화제 첨가시 | |||||||||||||||||||||||
330 | " | 53 | " | |||||||||||||||||||||||
4. 최고온도에 따른 유류대의 제품별 단위당 원가 비교 | ||||||||||||||||||||||||||
<표5> 기간 : 82. 2. 1 ∼ 5. 20 | ||||||||||||||||||||||||||
최 고 온 도 | 시멘트 벽돌 B형 | 속 빈 시 멘 트 블 록 (3급) | ||||||||||||||||||||||||
100mm | 150mm | 190mm | ||||||||||||||||||||||||
60 | 4.68(4.04) | 4.50(6.18) | 4.97(8.73) | |||||||||||||||||||||||
65 | 5.0시간 (0.83원) | 5.3(11.90) | ||||||||||||||||||||||||
70 | 7.32시간 (1.20원) | |||||||||||||||||||||||||
[비 고] | ||||||||||||||||||||||||||
1) 여기서 말하는 시간은 최고온도까지 올리는데 소요되는 시간을 말함. | ||||||||||||||||||||||||||
2) ( )안은 최고온도를 올리는데 소요된 유류대의 단위 제품당 소요금액임. | ||||||||||||||||||||||||||
(B.C유 188.43원/l, 경유 268.0원/l) | ||||||||||||||||||||||||||
3) 양생도시는 양생실의 문을 개방하는 시간에 따라 차이가 있음. | ||||||||||||||||||||||||||
(통상 최고온도에 도달한 후 7∼10시간 이후에 양생실 문을 개방함) | ||||||||||||||||||||||||||
4) 각 표안의 수치는 조사기간중의 평균치임. | ||||||||||||||||||||||||||
[참고]: KSF4002(속빈 시멘트 블록), 3(재료 및 제조방법) | ||||||||||||||||||||||||||
성형후는 습도 약 100%의 실내에서 500℃5)이상 보존하고, 그 후 성형후 의 통상 4,000℃ 이상 다습상태로 양생한다. 다시 그 후는 7일간 이상 보존해서 축하한다. |
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이 경우 <표4>에 나타내는 최대흡수율에 대한 함수율 비를 얻을수 있도록 건조하는 것이 바람직하다. 상기의 양생은 오토크레이브, 화학처리등에 의한 특수양생의 경우는 이에 적용하지 않는다. |
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[註 5)] 도시는 양생온도(℃)와 양생시간(h)을 서로 곱한 값이다. | ||||||||||||||||||||||||||
[비고] | ||||||||||||||||||||||||||
1) 초기에 있어서 실내양생에 상압의 증기양생을 실시하는 경우에는 다음의 주의가 필요하다. | ||||||||||||||||||||||||||
① 시멘트의 응결을 시작하는 시기에 급격한 온도의 변화를 주어서는 안된다. | ||||||||||||||||||||||||||
② 양생실 온도의 올리는 방법 및 내리는 방법은 급격한 온도의 변화가 생기지 않도록 실시해야 한다. | ||||||||||||||||||||||||||
③ 양생실의 온도는 최고 65℃를 초과하지 않는 것이 바람직하다. | ||||||||||||||||||||||||||
2) 양생 및 보존기간중에 동해를 일으키지 않아야 한다. | ||||||||||||||||||||||||||