콘크리트

콘크리트와 펌핑 - 1

2022-09-15T01:16:43+09:00

콘크리트 펌프와 콘크리트 펌핑

콘크리트 펌프(Concrte Pump)는 주로 토목현장에 있어서 트레일러 型으로 사용되어 왔었으나 차량 탑재식의 소위 콘크리트 펌프차가 나타나고 나서 건축사용으로 급격히
보급되었다.

콘크리트 펌프차가 재래의 타워공법보다 우수한 점은

1. 기동성이 풍부하다.

2. 노동력이 대폭으로 절약된다.

3. 콘크리트를 연속적으로 수송할 수 있다.

4. 외부 발판에 따라서 간단하게 배관할 수 있으며 여분공사를 남기지 않는다는 것을 들 수 있다.

최근에 와서는 건축공사 현장에서 콘크리트 타설위치가 더 높아지고 넓어지므로 인해 적절한 장비의 선택이나 콘크리트를 압송할 때의 일반 원칙들이 더욱 중요시 되고 있다.

따라서 본란에서는 콘크리트 펌프 사용자들이 콘크리트 펌프 사용방법을 정확히 이해하여 콘크리트 펌핑을 좀더 쉽게 할 수 있도록 하며.,
또한 현장에서 발생될 수 있는 문제점을 사전에 예방하는데 도움이 되도록 쉽게 설명이 되었다.

Ⅰ. 콘크리트 펌핑

Ⅱ. 콘크리트 펌프

Ⅲ. Pipe line

Ⅳ. 콘크리트 펌프의 설치

Ⅴ. 펑핑가능한 콘크리트

Ⅵ. 펌프의 가동

Ⅶ. 파이프 세척

Ⅷ. 콘크리트의 배분

Ⅸ. 극한조건에서의 펌핑

Ⅹ. 막힘의 원인

Ⅰ. 콘크리트 펌핑
콘크리트펌프가 출현된지는 50년 이상이 되었다.

최근에 와서는 건축현장에서 콘크리트펌프가 일상적으로 사용되고 있으며 콘크리트 펌프는 단순히 콘크리트를 압송만 해 주는 것이 아니라 대량 타설시 적절한 부수장치를 선택하여 사용함으로써 많은 인력을 줄일 수 있다.

트럭식 콘크리트 펌프는 짧은 파이프라인을 주로 사용한다.

파이프라인의 길이는 붐의 수평작업거리와 같다.

펌핑 가능한 콘크리트를 사용해야만 문제점이 적게 발생한다.

장비는 해당 기종에 대해 해박한 지식을 가지고 있고 잘 숙력된 사람이 조작하고 유지관리 하여야 한다.

콘크리트 펌프 사용자나 건설현장에서 장비를 사용할 때 다음의 일반적인 원칙에 따라 사용하면 불필요한 문제점이 발생하는 것을 예방할 수 있다.

① 사용할 장비가 모든 요구 조건에 맞는 것인가.

② 장비는 완벽하게 기술적으로 정비가 되었으며 가동준비가 되었는가.

③ 조작자가 장비에 대하여 충분히 알고 있는가.

트레일러 타입 콘크리트펌프를 사용할 경우에는 다음 사항들을 추가로 검토 되어야 한다.

④ 파이프라인이 적절히 설치되었으며 숙련된 자가 이를 관리하는가

⑤ 타설에 참여하고 있는 작업자들이 콘크리트에 관련된 총괄 책임자의 감독을 받고 있는가.

⑥ 파이프라인은 현장조건에 맞는가, 견고히 설치되고 크기는 적절한가.

⑦ 파이프라인은 신중히 설치되었으며 인장력을 받고 있지 않는가.

⑧ 콘크리트 배출량(분배량)은 소요량에 맞는가.

⑨ 파이프라인 세척을 위한 적절한 장비는 준비 되었는가.

⑩ 콘크리트 펌핑 가능한 콘크리트이어야 한다.

압력을 받았을 때 또는 펑핑 소요시간 동안에 펌핑 가능성(Pumpability)을 잃게 되지는 않는지.

여러 회사에서 제작되는 콘크리트펌프는 세부적인 기술 사항이 각각 다르다.

가장 두드러지게 차이나는 부분은 Inlet, Outlet밸브인 "Concrete Grate Valve"이다.

펌핑가능한 여러 종류의 콘크리트가 압송가능 및 불가능한지는 밸브의 설계기술에 달려 있다.

펌핑이 가능한 콘크리트는 콘크리트펌프가 어떤 모델이든지 간에 파이프라인내로 압송될 수 있는 콘크리트라고 정의하고 있다.

펌핑 가능한 콘크리트라 해도 모래 비율이 낮고 쇄석골재를 사용하고 최대 골재크기가 63mm 이상 또는 75mm가 되는 경우에는 어떤 종류의 콘크리트 펌프라도 콘크리트의
압송이 불가능하다.

정상적인 현장 조건에서 최대압력( 펌핑 피스톤에서 100bar 또는 200bar)으로 문제를 발생하지 않고 펌핑이 가능한가는 콘크리트게이트 밸브의 설계에 따라 좌우된다.

최근에 와서는 건축공사 현장에서 콘크리트 타설 위치가 더 높아지고, 넓어지므로 인해 위의 사항을 예사로 보아 넘겨서는 안된다.

Ⅱ. 콘크리트 펌프-일반자료

1. 출력(압송량), 펌핑 압력

펌핑랍력과 압송량을 성능에 관계되는 사항은 건물의 크기(수직, 수평타설거리), 타설 부위별 소요 콘크리트량, 콘크리트의 질(시멘트함량, 골재의 조립율, 콘시스턴시, 최대골재크기 등), 현장 조건에 따라 결정된다.

어떤 콘크리트펌프가 일정한 시간동안에 얼마의 량을 압송할 수 있다고 할 때 이 장비는 이 정도의 량을 흡입하고 압송할 수 있다는 뜻이다.

파이프라인이 길고 타설량이 많으면 더 높은 펌핑압력이 소요된다.

동일한 타설량을 압송한다 해도 파이프 길이가 짧으면 파이프 길이가 긴 경우보다 같은 압력에서 타설하기가 쉽다.

2. 흡입

콘크리트펌프가 콘크리트을 압송하기 위해서는 펌핑 실린더내에 이미 콘크리트가 채워져 있어야만 하는데, 이렇게 콘크리트를 채우기 위해서도 압력이 필요한데 대기압 (1bar=760torr)에 의하여 콘크리트가 실린더 내로 들어 가게 된다.

흡입 피스톤은 펑핑 실린더내에 부압을 형성토록 하고 대기압으로 인하여 흡퍼내의 콘크리트가 채워지게 된다. <그림1>

대기압과 진공의 압력차는 이론적으로 1bar 이상이 될 수 없다.

양호한 조건하에 펌프내 압력이 0.2bar가 될 수 있다.

이것은 흡퍼에서 실린더로 콘크리트를 밀어 주는 힘이 0.8bar를 초과 할 수 없다는 의미가 된다.

흡입 과정에서 보면 거칠고 되게 혼합된 콘크리트는 묽고 유동성이 좋은 콘크리트보다 좋지 못하다.

흡입단면이 펌핑실린더 단면적과 동일하게 된 상태가 최적 상태인데 게이트밸브는 항상 흡입 단면적을 100% 확보할 수 있도록 설계되어야 한다.

다시 말해서 게이트밸브에 의하여 흡입 콘크리트 흐름이 방해를 받아서는 안된다. 대용량을 압송하고자 할 때는 적절한 흡입장치와 큰 펌핑 실린더가 필요하다.

압송 가능한 골재의 크기에 의하여 결정되는데 간단한 계산법으로는 흡입 구경의 크기는 최대 골재크기의 최소3배 이상이 되어야 한다.
그러므로 최대 골재크기가 63mm인 경우 펌핑실린더 직경은 최소 180mm가 되어야 한다.

3. 교반장치

최근의 콘크리트펌프는 공급 흡퍼내에 교반장치가 설치되어 있다.

이 교반기의 임무는 투입된 콘크리트가 유동성이 있고 흡입 가능한 상태로 유지시켜 주기 위한 것이며 콘크리트가 굳는 것을 방지하고 흡입 장치에서 골재가 Bridge를
형성하는 것을 막아 준다.

이 교반장치는 콘크리트믹서와 같은 개념으로 설계된 것은 아니다.

4. 압송<그림2>

콘크리트펌프의 최대압력은 장비의 설계에 따라 정해진다.

트럭식 펌프의 경우 파이프라인의 길이는 붐의 길이와 관계됨으로써 일반적으로 짧다. 그러므로 트럭식 펌프는 100m 높이에 동일 압송량을 압송하는 트레일러식 펄프보다 순간
최대 압력이 낮게 설계된다.

트럭식에서는 일반적으로 70bar의 압력이면 충분하지만 견인 식에서는 더 높은 압력이 필요하다.

견인식에서는 수평 압송거리 100m 수직 압송거리 500m 인 경우 200bar 이상의 압력이 필요하다.

이런 경우 각부분이 최대 압력에 견딜 수 있도록 콘크리트밸브, 파이프라인, 테이퍼섹숀 등은 고강도 재료로 설계되어야 한다.

건설현장에서 요구되는 사양에 맞는 장비를 선정해야만 펌핑하는데 문제가 발생되지 않는다.

계속적으로 과부하가 걸리는 장비는 경제적으로 사용할 수가 없다.

5. 콘크리트펌프 선정방법

(1) 중기 제원상의 콘크리트 펌프의 성능

건설회사에서는 콘크리트펌프의 간단한 제원(압송량 (m3/h), 압송압력(bar))으로만 콘크리트펌프의 성능을 파악하고저 하지만 이러한 수치만을 보고
소요에 만족하는 장비임을 확인하는 것은 불가능하며 잘못된 생각이다.

그 이유는 제원표상의 제원은 최대값만 표시한 것이므로 어떤 환경하에서 최대값을 발휘 할 수 있는지를 알 수 없기 때문이다.

수평거리 400m에 50m3의 콘크리트를 타설하고자 할 경우에 수평거리 100m에 동일 용량을 타설하는 경우 보다 더 강한 출력이 필요한 것은 명약관하한 것이다.

동일한 원동기 출력 F에서 압송량 Q는 타설압력 P에 따라 달라진다.

F = Q×P

이것은 무엇을 말하는냐 하면, 콘크리트펌프를 선정하는데 사용자의 펌핑압력과 배출량 외에 장비의 출력도 알아 보아야 한다는 것이다.

유압출력의 관계식에서"소요출력은 배출량과 펌핑압력의 곱이다."

P = Q ×P = Constant

이 말은 동일 출력 위에서 압송압력이 높아지면 배출량이 감소한다는 뜻이다. 독일에서는 배출량(m3/h)과 펌핑압력(bar)을 곱한 값을 "Technical Identification Number: TK"라고 하고

TK = (m3/h×bar)

이 Technical Identification Number를 근거로 소요동력(KW)을 계산 할 수 있다.

P(Kw) =	TK	=	m³/h×bar
	25		25

상수 25에는 효율이 0.7로 계산되어 있으며 단위 환산에 필요한 값들은 다음과 같다.

1W =	1Nm	= 1bar =	10N
	S		cm³

계산예)

90Kw의 출력을 가진 원동기를 사용하는 콘크리트의 경우 (BP550HDE)이 장비의 TK 번호는 2250이다. 이 장비의 카타로그를 보면 최대압력이 70bar이다.

TK번호의 정의에 따라 TK=Q×P로부터 이 압력하에서 최대 압송량은 32m3/h가 계산된다.

Q =	TK	=	2250	= 32.1(m³/h)
	P		70

동일한 장비를 이용하여 50bar의 압력으로 펌핑할 경우 압송량은 45m3/h가 된다.

2250	= 45
50

주의: 여기서 펌핑 압력은 펌핑 피스톤의 압력을 사용해야 하며 펌핑유압시스템의 최대 압력과 일치되지 않는다.

6. 펌핑압력의 관계

TK번호 공식에 따라서 출력 계산은

소요동력 =

타설량×펌핑압력

소요동력 =	타설량×펌핑압력
	25

P(Kw) =	Q(m³/h)×P(bar)
	25

소요동력은 배출량과 펌핑 압력에 따라 좌우된다.

그러므로 동일 출력에서 펌핑압력이 증가하면 배출량은 감소한다.

BP500HDE의 90kw를 예로 들면 도표에서 배출량 66m3/h에서 최대출력을 요구하기 위해서는 34bar의 펌핑압력이 필요하다.

출력과 펌핑 압력의 비에 따라 원동기의 부하가 소요된다.

압력을 증가 시키면 출력이 감소한다. 70bar의 압력에서 배출량은 32m3/h에 지나지 않게 된다.<그림3>

위의 그래프는 다음 공식과 일치된다.

TK=P×Q=P×25

(1) 파이프라인의 길이와 펌핑압력의 관계

건설현장에서는 정해진 시간안에 정해진 량을 타설해야 한다.

이런 요구에 맞는 장비를 선정하기 위해서는 예상되는 펌핑압력을 결정할 수 있는 자료들이 갖추어 져야 한다.

이 펌핑 압력은 수송관경, 수송거리, 배출량, 콘크리트의 콘시스턴시, 수송높이, 파이프라인에 포함되어 있는 곡관의 수에 따라 결정된다.

펌핑압력은 수평 수송거리에 비례하여 증가한다. 이 말 뜻은 수평 수송거리가 1/2로 감축된다면 이론적으로 펌핑압력도 1/2로 감축될 수 있다는 것을 의미한다.

콘크리트를 압송할 때에는 파이프의 내벽에서 콘크리트가 마찰을 일으킨다.

이 마찰 면적이 넓어지면, 즉 파이프라인이 길어지면 더 높은 압력이 필요하다는 것이다.

펌핑 압력은 콘크리트펌프라인 시점에서 최대가 되고 배출구 끝에서는 0이 된다.

(2) 파이프 직경과 펌핑압력의 관계

동일한 배출량에서 파이프관경이 작아지면 흐림의 속도는 증가한다.

펌핑압력은 흐름속도에 관계되는데 (파이프 단면적 )<그림4>의 표는 콘크리트의 흐름속도와 파이프 관경과 배출량의 관계를 보여주고 있다.

(3) 펌핑압력과 배출량의 관계

파이프직경이 정해지면 배출량에 비례하여 흐름속도는 변화되고 펌핑압력은 흐름속도에 따라 정해진다.<그림4>

(4) 펌핑압력과 콘크리트의 콘시스턴시와의 관계

된 콘크리트의 특성이 묽은 콘크리트의 특성과 같을 수는 없다.

콘시스턴시 범위가 k3인 콘크리트는 k2인 낮은 범위의 콘크리트에 비하요 유동성이 좋다.

그러므로 K3인 콘크리트가 k2보다 낮은 압력으로 펌핑할 수가 있다.

된 콘크리트는 변형이 어렵고 따라서 테이퍼진 곳이다 곡관을 흐르기 위하여 높은 압력이 소요된다.

(5) 펌핑 압력과 수직 압송거리

펌핑 압력은 펌핑높이에 따라 증가한다.

100m 높이의 콘크리트 기둥은 약 25bar의 정압력을 형성한다.
이 압력은 물론 Fresh Concrete(생 콘크리트)의 비중에 따라 좌우된다. 수직으로 펌핑할 때는 펌핑압력이 정압력을 이기고 나아가야 한다.

(6) 파이프내에 포함된 곡관의 수와 펌핑압력의 관계

콘크리트 흐름방향을 전환하기 위해서는 압력증가가 필요하다. 이 압력증가는 곡관의 반경과 선회 각도에 따라 좌우된다.

Schwing사와 같은 제작사에서는 곡관의 회전반경을 1m로 하고 있다. 반경 1m로 90도 회전을 하기 위해서는 수평수송거리 3m에 해당하는 압력(손실)강하 현상이 발생한다.
이 비율은 파이프내의 내경과는 상관이 없다. 곡률반경이 250mm인 곡관(Elbow)의 경우 수평거리 1m에 해당하는 저항이 발생된다.

7. 펌핑압력 계산도표

도표<그림5>에 의하여 수평거리, 수직걸, 콘시스턴시, 곡관의수, 파이프 직경들을 알아야 배출량과 펌핑압력을 계산할 수 있다.

<그림5> 펌핑압력 계산 도표

이 도표는 독일과 그 외의 지역에서 15년 이상의 경험을 통하여 Scwing사에서 작성한 것이며 1976년에 처음 작성되었다.

이 표는 여러 가지 현장 상황과 일치되는 것이 확인 되었다.

이론과 실제는 차이는 대체로 맞아 들어가며 가장 많이 차이가 나는 경우도 10%의 차이 이내 이었다.
이 도표에 의해서 계산된 펌핑압력은 실제로 적용이 가능하다는 것을 의미한다.

도표를 이용하기 위해 필수적인 요소들을 아래에 설명해 보겠다.

(1) 콘크리트펌프의 작업 요소로서의 배출량

도표<그림5>에 의하여 펌핑압력을 경정할 때는 수직 좌표에 표시된 콘크리트 배출량에서부터 시작하게 된다.

콘크리트 흐름속도와 펌핑압력은 배출량에 의거 결정되므로 배출량을 알고나서 콘크리트 유속을 결정한다.
만일 용량이 50m3/h의 배출량이 나오도록 하려면 펌프의 가동 시간을 시간당 60분동안 계속 가동되어야 한다.

그러나 이런 이상적인 상태는 현장에서 얻기가 힘들다. 실제로 75%이상의 가동률을 유지하기는 힘들다.(즉 50분 동안 45분 가동)

왜냐하면 콘크리트를 타설하기 위해서는 파이프라인을 재배치해야 하고 현장 조건에 따라 믹서트럭이 접근하기 어려운 경우도 있기 때문이다.

그러므로 1시간당 50m3의 배출량이 소요 된다면 순간 배출량은 67m3/h의 용량을 갖춘 콘크리트펌프가 필요하다는 결론이다.

그러므로 50m3/h의 배출량이 필요한 경우 도표를 적용할 때 67m3/h의 배출량에서부터 계산해야 한다. 즉, 순간 배출량이 필요하다.

주의: 펌핑압력 계산시는 실제 배출량을 감안해야 한다. 왜냐하면 펌핑되는 순간 의 압력은 배출량과 관계있기 때문이다.

만일, 된 콘크리트를 사용한다면Ⅱ.2에서 지적한 바와 같이 흡입이 어렵다.
따라서 이런 경우 펌핑실린더에 콘크리트가 80%정도만 채워지게 된다. 이런 경우 최대 배출량의 80%정도를 배출 할 수 있게 되므로 이러한 점을 감안해야 한다.

그러나 콘크리트 흐름속도에는 영향을 많이 주지 않기 때문에 펌핑 압력계산시는 이를 무시한다.

(2) 파이프 직경

표의 오른쪽 위에는 여러 가지 파이프 직경에 따른 사선이 그러져 있다.
이 도표에서는 테이퍼 저항등 파이프 저항이 이미 고여되어 있다.

(3) 수평거리로의 파이프라인의 환산(곡관의 확산)

① 가설 파이프라인

파이프내에서 콘크리트 흐름에 저항을 주는 모든 곡관은 수평파이프 거리로 환산되어야 한다.

Schwing사 에서는 가설 파이프의 곡률반경을 1m로 하고 있다. 곡률반경1m로 90도 회전하는 경우 이는 파이프 직경에 상관없이 3m의 수평파이프로 환산하다.

또한 곡률반경 1m로 30도 회전하는 경우는 수평배관 1m에 해당한다. 예를 들어 회전각도가 540도인 경우는 18m가 된다.

② 붐에 부착된 파이프

Schwing사에서는 붐이 부착된 파이프의 경우 곡관의 곡률반경을 r=250mm로 한다. 이 곡률반경으로 90도 회전할 경우 수평거리로 1m에 해당된다.

3단붐에서는 보통 90도 회전하는 곡관이 9개가 있다. 모든 곡관의 r=250mm로 되어있다.
그러므로 각 곡관마다 수평거리 1m에 해당하고 간단하게 계산하면 전체적인 증가 값은 10m가 된다. 그러므로 붐의 수평거리 +10m로 계산해야 한다.

(4) 콘크리트 콘시스턴시

콘크리트의 콘시스턴시에 대하여는 도표의 좌측 하방에 각 Slump에 대한 사선이 준비되어 있다.

(5) 펌핑압력

도표의 좌측 수평축에서 펌핑압력을 읽을 수 있다. 이 값내에는 이미 펌핑 불가능한 값이 고려되어 있다.
여기서 읽어지는 압력값은 펌핑피스톤(콘크리트피스톤)에서의 압력이므로 이를 콘크리트펌프의 유압압력과 혼돈해서는 안된다. 테이퍼관 직후의 데릴버리 파이프내의 압력이 콘크리트 피스톤에서의 압력보다 15%낮은데 (테이퍼율에 따라 다소 증감)이 압력이 파이프 길이를 결정하는데 결정적인 역할을 한다.

(6) 수직거리를 감안한 펌핑 압력 결정

도표에 의하여 환산된 펌핑압력과 수직거리에 대한 콘크리트의 정압을 추가 한다. 대략적으로 수직거리 1m당 0.25bar로 계산한다. (수직높이가 100m인 경우 몰은 10bar의 압력을 형성하고, 콘크리트는 물보다 약 2.5배 무겁기 때문에 콘크리트의 경우 압력은 25bar가 된다.) 여기서 고려할 것은 순수한 레벨의 차이이며 곡관이나 수평과의 마찰은 고려하지 않는다.

(7) 도표<그림5>를 이용한 펌핑압력 계산

어떠한 현장에서 콘크리트 타설량이 평균적으로 30m3/h이며, 레미콘은 계속적으로 공급될 예정이다. 붐의 수평거리는 27m이고 스라브 타설을 할 것이다. 이 현장에서 콘크리트펌프의 작업효율은 약 80%가 될 것으로 예상된다.

파이프 전체 길이는 직경이 125mm인 파이프가 100m 이고, 90도 곡관이 4개 30도 곡관이 22개 이다.

스라브 최대높이는 60m이고 콘크리트 배출구는 4m가 더 높다. 사용할 콘크리트의 슬럼프는 7-8cm가 된다.

소요 타설량이 30m3/h이고 작업효율이 80%이므로 콘크리트펌프의 용량은

30	=37.5m³/h
0.8

가 되어야 한다.(시간당 48분 동안만 가동)

파이프 길이의 계산

파이프의 총길이 100m

90도 곡관 ×4밴드 = 360deg

30도 곡관 ×2밴드 = 60deg

계 = 420deg: 30deg=14m

붐의 수직높이 27m

붐 곡관의 환산 10m

총 계 151m

건물의 높이가 60m이고 붐 배출구가 4m 높이에 있으므로 총 펌핑높이는 64m이다.
그러므로 콘크리트 정압은 64×0.25=16bar 1도표에 의하여 펌핑 압력이 4.6bar가 계산되고 정압 16bar를 더하면 총 펌핌 정압력은 40+16=56bar가 계산된다.

여기서 TK번호를 계산해 보면 TK=37.5×56=2100이 계산이 되며 이 TK반호로부터 콘크리트펌프의 소요 동력은 84kw가 된다.

P =	TK	=	2100	=84(kw)
	25		25

이상의 계산을 해본 결과의 값보다 큰 장비를 선택해야 한다.

※ 주의: 유럽에서는 Spreal Measure방법을 쓰고 여타 국가에서는 Slump값을 사용하므로 유의해야 한다.

종류-경량CON'C

2022-09-14T23:17:21+09:00

1.개요

1)경량콘크리트란 경량,단열,방음등을 목적으로 경량골재나 발포재등을 사용해서 유공질로 만든 콘크리트를 칭함
2)기건비중 : 2.0 이하
단위중량 : 1.7t/㎥
3)경량콘크리트의 장점
① 자중이 적고 건물중량이 경감됨
② 내화성, 방음성, 단열성 우수
③ 콘크리트 운반, 부어넣기의 노력이 절감된다
4)경량콘크리트의 단점
① 강도가 약하다(보통콘크리트의 약70%)
② 수밀성이 저하
③ 건조수축이 크다
④ 동결융해 저항성이 작다
⑤ 중성화 속도가 빠르다(다공질)
⑥ 시공이 번거롭고 재료처리가 필요하다
5)제조방법
① 화산석, 탄각(석탄각), 질석 등의 경량골재를 사용한다
② 각종 발포제를 넣어서 미세기포가 생기게 한다
③ 알크기가 동일한 골재에 시멘트풀을 주입한다

2.경량콘크리트의 종류

1)보통 경량콘크리트-천연 경량골재 또는 인공경량골재 사용
① 천연경량골재 : 화산자갈, 석탄재
② 인공경량골재 : 소성골재, 퍼라이트, 질석, 연탄재, Poly-styrene
2)기포 콘크리트(Cellular concrete)
① 경량콘크리트의 일종으로서 콘크리트중에 무수한 기포를 함유한
것이다
② 굵은골재를 사용하지 않는다
③ 기포발생방법은 다음과 같다
- 가스발생 혼화물(Al의 미세분말, Na, Zn)
- 기포제의 혼입, 공기의 압입
- 과잉수의 혼입(증발하면 기포가 생김)
④ 발포형 기포 콘크리트
- 시멘트 페이스트속에 다량의 기포를 혼입하여 경화
- 가공이 용이하고 차음성이 우수
- 철근과의 부착성이 우수
⑤ 기포혼합형 콘크리트
- 기포재로 기포를 만들어 시멘트 slurry에 혼입후 상온경화
- 외벽, 칸막이, 바닥,옥상 단열용으로 사용
⑥ Autoclave 양생,경화형 기포 콘크리트(ALC)
- 규사,석회,시멘트를 주원료로하여 발포제를 혼입하고 고온고압
으로 경화발포시킨 경량 콘크리트
- 흡습에의한 팽창작용이 작다
- 철근과의 부착성 우수
3)다공질 콘크리트(Porous Con'c)
① 물이 자유롭게 통과할수 있는 콘크리트
② 수로등 배수를 목적으로 하는 기초콘크리트에 사용
③ 모래는 사용하지 않고 잔자갈(5~10㎜)을 중량배합비 1:5, 물시멘트
비 33%정도, 압축강도 70㎏/㎠이상이 되도록한다

4)톱밥 콘크리트(Saw-dust concrete)
① 톱밥을 골재로하여 못을 박을수 있게한 콘크리트
② 시멘트:모래:톱밥의 용적 배합비 = 1:1:1
③ 슬럼프값은 2.5~5㎝
④ 단위체적중량은 650~1,150㎏/㎥정도
⑤ 팽창수축이 크다

5)신더콘크리트
① 골재를 석탄재로 사용
② 옥상 방수누름층 콘크리트로 사용

3.시공시 주의점

1)제조
① 혼화제 : 표면활성제
② 연행공기량 : 5%정도
③ 골재
- 실적율 : 55% 이상
- 부립율(浮粒率) 10%이하
- 입형이 양호한것
- 표면건조 내부 포수상태로 사용(사용3일전 살수)
2)시공
① 타설
    - 순회식으로 타설
- 이음을 피한다
   - 기둥,벽의 콘크리트 타설후 충분히 안정된다음 보,바닥판 타설
   - 직접 물이나 흙에 접하는 부위는 사용하지 않는다
   - 모래,자갈 배합율은 계량용접비로 1종 콘크리트는 1:1
   2종 콘크리트는 1:3을 표준으로 한다
② 양생
- 습윤양생
- 동결방지에 유의

종류-고강도CON'C

2022-09-14T23:02:30+09:00

1.개요

1)제한된 도심지의 토지활용도를 높이기위해 건물의 고층화및 경제적 공간활용성등으로 인해 고강도 콘크리트가 개발되게 되었다

2)건물의 고층화및 대형화에 따라 하중의 경감및 부재의 슬림화의 필요성이 대두되었으며 이러한 문제점은 고강도콘크리트의 개발로 해결되고 있다

3)고강도 콘크리트의 정의

① ACI Code : 420㎏/㎠이상
② 국내 :300㎏/㎠이상

2.특성

1)재료자체의 특성
① 시멘트량이 많으므로 수화열에의한 온도상승이 크게되어 초기강도는 크나 장기강도증진은 적다
② 응력변형곡선에서 최대강도에 이르기까지 선형에 가깝다
③ 최대강도의 변형도는 일반 콘크리트보다 크다
④ 고강도콘크리트의 Creep는 일반콘크리트보다 작다
⑤ 취성파괴우려가 있다
⑥ 기둥중앙부 등에서는 온도상승에 의해 표면보다도 강도가 저하하는것도 있다
⑦ 수직부재에 부어넣는경우에서도 위아래에대한 강도의 차이가 적다
⑧ 물시멘트비가 작으므로 중성화는 늦어진다
⑨ 적당한 공기가 연행되어 있으면 동결융해 저항성은 우수하다
⑩ 점성이 높고 큰슬럼프(23㎝정도까지)의 콘크리트에서도 분리가 일어나지
않으나 펌프 압송성이 떨어진다
⑪ Bleeding이 적고 표면마감을 하기가 어렵다

2)장점
① 장SPAN이 가능하다
② 부재의 경량화 가능
③ 단면의 축소가 가능
④ 내화학적 성능이 우수

3)단점
① 강도발현에 변동이 크다
② 시공방법과 타설방법에따라 품질변동이 크다
③ 내화성이 난점
④ 인장강도,휨강도,전단강도는 크게 향상되지 않는다
⑤ 건조수축에의한 균열의 발생우려가 있다

3.고강도 콘크리트의 제조

1)재료
① 시멘트
   - KS 규격품
② 골재
   - Cement Paste보다 강도가 높을것
   - Cement Paste와의 부착이 잘되는 표면조직을 가질것
   - 마모저항, 충격저항이 클것
   - 입도분포가 좋을것
③ 혼화제
   - 주로 고성능 감수제,유동화제,Silica Fume사용
   - 현장의 기온이나 온도조건 고려
   - 경화시간,Workability,감소율,강도증진,투입시기등에대한 Check
④ 물
   - 유해물질이 없는 청정한 물
   - 레미콘 공장 회수수는 사용불가
⑤ 철근 : 콘크리트강도에 맞는 고강도 철근사용

2)배합
① W/C 비 : 45 ~ 50 %
② Slump : 15㎝ 이하, 유동화 콘크리트:18㎝이하
③ 단위시멘트량 : 450㎏/㎥

4. 시공시 유의사항

1)타설
① 충분한 다짐
② 측압고려한 거푸집 보강
③ Cold Joint발생방지

2)양생
① 초기 습윤양생
② 거푸집및 지주존치기간의 연장

콘크리트 자동고르기 기계 연구

2022-09-14T22:42:44+09:00

콘크리트 자동고르기 기계에 대한 연구

요소실험과 시험모델 제작의 성능 확인

I. 콘크리트 표면고르기, 레벨조정 작업의 현황

현 작업의 문제점을 명확히 파악하기 위해 마무리작업 업체의 작업인부, 현장관리자 등으로부터 작업환경에서부터 작업자의 숙련도, 콘크리트의 물성 등에 관해 조사한 결과
주요 문제점으로 다음과 같은 것들이 열거되었다.

① 표면고르기, 레벨조정 작업은 중노동 작업이다.

② 신규참여가 거의 없다.

③ 레벨 정밀도는 숙련공의 육감에 의지하는 수가 많다.

④ 정밀도 관리에 많은 인력이 소모된다.

⑤ 타설공과 막장공의 협조작업이므로 작업범위가 불분명하다.

II. 개발의 목표 및 요구성능

1. 개발 목표

① 작업환경의 개선

② 레벨 정밀도 등의 품질확보

③ 숙련공 부족에 대한 대책

④ 타설작업의 시스템화

2. 요구 성능

위의 개발목표를 달성하기 위한 기본요구 성능은 다음과 같이 설정하였다.

① 대상콘크리트의 슬럼프치는 12~22cm

② 여분의 콘크리트를 고르기 작업을 하지 않는 곳으로 이동운송

③ 고르기면은 평탄하고 매끄러워야 한다.

④ 고르기 정밀도는 ±3mm 이내

⑤ 자주식

⑥ 거푸집, 철근, 굳지 않는 콘크리트 위를 이동

⑦ 처리능력은 200m2/hr

III. 요소기술의 개발

요구하는 성능을 만족하기 위한 콘크리트 자동표면 고르기의 필요 불가결한 기본성능은 고르기 기능과 이동기능이다. 이들 기본기능 고르기 기능과 이동기능이다.
이들 기본기능을 만족시키는 기술의 종래의 작업원에 의한 방법의 연장으로는 찾을 수가 없어 새로운 요소기술을 개발하게 되었다.

1. 마무리 기능

고르기에 있어

① 슬럼프는 12~22cm,

② 평탄하고 매끄러운 고르기,

③ 레벨정밀도는 ±3mm 이내

등의 요구하는 성능을 만족하는 방법으로서 Screw 방식, 긁음판 회전방식, Screw방삭의 3가지 안에 대해서
레일주행식 고르기 장치 <그림1>를 사용하여 날개형상, 반송능력, 레벨정도, 기계부하 등에 대해 검토하였다.

(1) 날개형상에 의한 고르기 현황

(가)중앙집합형 Screw

중앙의 날개부분에서 콘크리트가 후방으로 튀어올라 고르기면에 띠상의 凸부를 남긴다.

(나)원호날개

콘크리트를 누르는 만큼 반송능력이 떨어지고 대체로 평탄한 레벨 정도가 불안정하다.

(다)경사날개

반송능력이 원호날개에 비해 크지만 Screw에 비하여 고르기면이 좋지 않다.

(라) 편송 screw

다른 형상에 비하여 운송능력, 고르기 상황도 양호하고 레벨 정밀도도 안정적이어서 콘크리트 고르기에 적절한 것으로 판명되었다.

(2) 편송 Screw의 레벨 정밀도

(가) 직경 100mm Screw는 콘크리트의 반송능력이 부족하고 평균 3회의 고르기가 필요하게 된다.

(나) 직경 200mm Screw는 축회전수 120rpm 이상, 고르기 속도 0.1m/sec 이하로 시공하면 1회의 고르기로 ±3mm 이내의 레벨 정밀도가 확보된다.
또한 저슬럼프에서는 고르기 후의 콘크리트의 유동성이 적고 비교적 안정적이다 <표 2>

(3) 편송 Screw의 기계부하

(가) 고르기시의 축 코크는 Screw 지경과 여성 콘크리트 두께의 영향이 크고, 회전수와 고르기 속도에서는 그 영향이 작다.

(나) 직경 200mm Screw의 경우, 최대 토크는 2.4 kg.m 정도로 된다. <그림 2>

(다) 주행력은 직경 200mm Screw 쪽이 작고 여성 두께가 두꺼울수록 크다.

2. 이동기능

이동에 있어서는

① 현재의 거푸집 철근 및 굳지 않은 콘크리트 위를 이동

② 철근을 손상하지 않을 것.

③ 자주식 등의 요구 성능을 만족하는 이동방식으로서 주행방식, 보행방식, 활주방식의 3안에 대한기계중량, 이동 속도 등에 대해 검토하였다.

그 결과 차륜에 의한 주행방식을 채택하여 4륜 주행장치를 이용하여 배근 및 콘크리트에 대한 영향, 기계 부하, 주행성 등을 검토하였다.
특히 차륜에 대해서는 차륜형상, 측하중, 주행속도 등에 대해 검토하였다.

(1) 배근의 영향

콘크리트 위를 주행하면 주행부분 근처는 일단 가라 앉았다가 통과 후에 원상회복 된다.
철근위(D10-@200)에는 통과시에 약 40mm의 철근 침하가 나타자미나 통과 후에는 거의 회복된다.
<그림 3> 그래서 표면의 상단근의 상태를 조사한 결과 부분적으로 철근의 5~10mm 침하한 것으로 나타났으나 배근상태는 흩어짐이 없이 양호하였다.

차륜의 종류에 있어서는 폭이 넓은 타이어가 안정하지만 고르기면을 손상시키고 폭이 좁은 차륜은 철근에의 영향이 크다.
폭이 넓은 특수 Frame 차륜은 철근과 고르기면 모두 영향이 적은 것으로 나타났다.

(2) 기계부하

주행속도 0.25m/sec인 경우의 축 토크는 철근 위에서 75kg.m/축, 콘크리트 위에서 30~50kg.m/축 정도이다.

3. 고르기 및 주행조건

요소 기술의 검토 결과, 고르기에 있어서는
날개 형태를 직경 200m의 편송(일방향) 스크류로 하고, 회전 수 120~150rmp, 고르기 속도 0.1m/sec, 여분의 콘크리트 두께 20mm 이하의 조건이면, 요구하는
레벨 정밀도를 확보하는 것이 가능하였다.
이동에 대해서는 폭이 넓은 특수 Frame 차륜이 거푸집, 철근, 콘크리트 위에서도 적당하며 배근에 악영향을 미치지 않는 것으로 확인되었다.

<표 3> 차륜치수 (외경X폭)

single Tire	480 ×135(㎜)
Double Tire	480 × 270
Frame 차륜	530 × 400
Spoke 차륜	650 × 50

IV. 시험제작 1호기의 개요

콘크리트 자동 고르기의 기본구상은 고르기부가 주행부의 외측에 위치하는 A안과 내측에 위치하는 B안이 있었다.

A안은 고르기부가 차륜의 외측에 있는 것으로 고르기면을 형성하면서 그대로 이동하지만 고르기부의 장치가 복잡하고 장치중량이 무거워진다.
B안은 고르기면 위를 후륜이 주행하기 때문에 차륜의 흔적이 남게 되지만 기계적으로 안정되고
수평. 레벨 제어가 용이하며 A안의 비해 중량이 가볍다.

<표 4> 구상안의 비교

	A안	B안
기 구	복잡	간단
안 정 도	불량	양호
제 어	약간곤란	용이
중 앙	무거움	가벼움
차륜흔적	없음	있음

A, B안에 대하여 시험설계로 조사한 결과, 본 개발에서는 차륜 흔적을 제거하는 장치를 추가하는 것으로하여 B안을 채택하였다.

1. 장치개요

2호기는 본체, 제어반, 조작반으로 되어 있으며, <그림 5>에 개요를 <표 5>에 제원을 나타내었다.

<표 5> 시험제작 1호기의 제원

형식		CFR - 200 TS
본체	치수 L×W×H	2,700 × 2,060 ×1,500(㎜)
	전중량	약 450㎏
	전원	5KVA(3Ph 200V 25A)
고르기부	방식	2조 편송 스크류 방식
	고르기속도	~ 0.25m/초
	고르기 면적	약 1.6㎡
주행부	방식	전륜구동ㆍ전륜조타
	주행속도	~0.4m/초
	차륜형식	특수 Frame 차륜
제 어		고르기부 수평 ㆍ레벨제어 자동 고르기 제어 자동 주행제어

본체는 약 1m의 스크류를 회전시켜 횡방향으로 콘크리트 표면을 평탄하게 하는 고르기부, 강제의 특수 Frame 차륜으로 도어있는 전륜구동, 전륜조정의 주행부, 고르기부
횡방향 Rail의 수평 및 높이를 제어하는 수평, 레베 제어부로 구성된다.
제어반은 고르기조건의 설정과 각종 기능의 자동제어를 행하며, 조작반은 광다중 전송방식으로 제어반에 접속되어 타설상황을 보면서 원격으로 조작된다.

운전 Mode는 「자동운전」,「레벨자동운전」,「수동운전」이 있다.

고르기의 기본동작은

① 고르기의 수평, 레벨 setting

② 스크류를 회전하여 횡방향으로 고르기

③ 고르기부를 들어 올려 원위치

④ 본체의 전진

등으로, ①에서 ④까지 순서대로 타설면을 batch식으로 고르기 한다. ①은 ②가 완료될 때까지 계속하고 ③,④는 동시에 작동한다.

자동제어 기능으로는 다음 3가지 항목이 있다.

(1) 고르기부 수평, 레벨 setting 제어

고르기부를 장치한 Frame에 경사제를 설치하여 XY방향의 기울기를 계측하는 것으로 3개의 실린더로 수평을 제어한다. 높이는 외부에서 발생하는 레이저광선을 수광기로
검출하여 수평제어된 Frame을 1개의 실린더로 상하이동 시키면서 높이를 제어한다.

(2) 자동고르기 제어

수평, 높이의 setting이 이루어진 고르기부를 가이드레일을 따라서 후방에서 전방으로 이동시키면서 콘크리트를 고른다.
스크류의 회전수, 고르기회수, 고르기부의 level 등을 조정한다. 한편, 고르기 제어 중에 수평, 레벨제어도 동시에 이루어 진다.

(3) 자동주행제어

고르기 제어가 완료되면 자동적으로 설정량까지 전진하여 다음 마무리 위치로 이동한다.

2. 성능확인

자동제어 시스템을 탑재한 실험기를 이용하여 성능 확인을 하였다.
실험은 철근배근 (D10@200)위에 굳지 않은 콘크리트 (슬럼프 18cm)를 타설하고, 그 직후에 시험기로 고르기 작업을 하여 고르기면의 레벨 정밀도,
사이클 타임 등에 대하여 검토하였다.

(1) 고르기면의 레벨정도

고르기면의 Lap을 약 30cm로 설정하고 연속하여 고르기를 했을 때 시작점에서 횡방향 끝단부근으로 갈수록 설정 레벨보다 높게 나타났다. <그림6>
이것은 전륜부근으로 반송된 여분의 콘크리트가 서서히 쌓여서 그것이 고르기 후에 남아서 고르기면으로 이동하기 때문이다.

(2) 고르기부의 레벨 setting의 제어성능

고르기부가 횡방향으로 이동할 때 휨과 진동에 의해 스크류의 레벨이 변동한다. 그래서 스크류의 축의 레벨변화를 측정하여 횡이동에 다른 레벨변화를 약 ±3mm 이내로
제어 가능하였다.

(3) 고르기 작업의 사이클 타임

시스템 작동시의 최초 수평. 레벨 setting 시간은 27.5±4.2초이고, 2회 이후의 setting 시간은 7.2±2.0초로 단축된다. 한편 고르기 시간, 고르기부의 돌아오는 시간 및 이동시간은
대략 설정치에 가깝고 변동은 거의 없는 것으로 나타났다.

(4) 주행성

굳지 않은 콘크리트 위에서의 실제이동 거리는 Slip등의 영향을 받아 설정량의 약 85%(주행효율)되었다. Dry한 콘크리트 위에서는 약 95%가 된다.
2륜 구동 2륜 조타에 의한 주행조작은 고르기의 방향과 진로변경 등의 미세한 조작이 어렵고 조정에 숙련을 필요로 한다.

(5) 차륜흔적의 처리

Frame 차륜의 주행흔적은 Slit형상으로 된다. 이 주행흔적은 진동판으로 표면을 가진시켜 깨끗하게 제거하는 동시에 평탄하게 고르기 한다.
다만 굳지 않는 콘크리트의 경화상태에 따라 진동판의 가진력, 가진수를 변화시킬 수 있어야 한다.

3. 개선항목

성능확인 실험에 의해 제시된 개선항목

① 고르기부의 수평제어 정밀도의 향상

② 고르기 면적의 확대와 시공능률의 향상

③ 진동판의 구조와 제어방법 등이 있다.

V. 시험제작 2호기의 개요

1. 1호기에 대한 개선항목 및 대책

1호기의 성능확인 결과 몇 개의 개선항목이 밝혀졌다. 따라서 다음과 같은 대책을 강구하여 2호기를 제작하였다.

(1) 고르기부

수평제어 정밀도의 향상을 목적으로 실린더의 설치간격을 크게 하는 동시에 속도제어의 개선을 하였다. 또한 고르기면의 확대를 위해서는
잉여콘크리트의 반송방향을 Open Space 측으로 변경하여 마무리면의 레벨 정밀도의 향상을 도모하였다. <그림 7>

(2) 주행부

작업조건을 고려하여 협소한 장소에서도 방향변환이 되고, 또한 병행으로 본체를 이동시킬 수 있도록 4륜구동, 4륜조타를 채택하여 조작성의 향상을 도모하였다.

(3) 주행흔적처리

진동판의 형상변경과 상하이동 기구를 추가하였다.

2. 장치개요

주요제원은 <표 6>, 개요는 <그림 8>과 같다. 1호에 비해 길이가 1,100mm 길고, 폭이 260mm 짧으며, 중량은 약 270kg 더 무겁고, 마무리 면적은 1.6배 증가하였다.

<표 6> 시험제작 2호기의 제원

형식		CFR - 200 TS
본체	치수 L×W×H	3,800 ×1,800 ×2,100(㎜)
	전중량	약 720㎏
	전원	5KVA(3Ph 200V 25A)
고르기부	방식	2조 편송 스크류 방식
	고르기속도	~ 0.25m/초
	고르기 면적	약 2.5㎡
주행부	방식	4륜구동ㆍ4륜조타
	주행모드	4WS/전방향(全方向)
	주행속도	~0.4m/초
	차륜형식	특수 Frame 차륜
	회전반경	2.75m
제 어		고르기부 수평 ㆍ레벨제어 자동 고르기 제어 자동 주행제어

자동주행제어로는 주행모드에 추가하여 4ws와 전방향 주행제어를 추가하였다.
<그림9> 또한 주행 흔적 제거를 위해 진동판의 가진 및 상하운동을 주행상태에 맞추어서 자동제어시키기 위해 진동판 제어를 추가하였다.

3. 성능확인

슬럼프 18cm 콘크리트를 사용하여 10×15m의 범위로 고르기 실험을 하였다. 실험에서는 고르기부의 수평. 레벨제어 정밀도, 고르기 성능, 진동판에 의한 주행흔적 제거효과, 주행성, 사이클타임, 고르기 능률 등에 대해 검토하였다. 고르기면의 레벨 측정 개소는 10cm×20cm의 격자점(중앙점)으로 하였다.

시험제작기의 고르기 설정조건은 <표7> 과 같다.

<표 7> 고르기 조건

스크류 회전수	150rpm(50㎐)
주행속도	0.2m/초
고르기부Lap량	0.2m(주행거리1.4m)
고르기속도	0.1m/초
고르기 회수	2회

(1) 고르기부의 수평제어 정밀도

고르기부가 횡방향 이동중에 어느 정도 수평, 레벨변화를 하고 있는지를 측정하였다. 고르기부의 횡이동 바퀴자국을 살펴보면
고르기 개시 위치에 비하여 종료위치가 약 2mm 높고 그 사이는 거의 직선으로 변화하고 있어 만족할 만한 것으로 되었다.

(2) 고르기 성능

가. 스크류에서의 고르기 정밀도

고르기 직후에 이동하기 전의 고르기면 레벨정밀도는 거의 설정치에 가까운 것으로 나타났다. <그림 10>

나. 본체의 기울기에 의한 영향

한쪽 차륜 밑에 나무토막을 설치하여 본체를 좌우로 약 3도 경사진 상태에서의 고르기 면의 레벨 정밀도는 고르기부의 수평, 레벨제어가 유효하게 작동하고 있어 거의
설정치에 가까운 것으로 확인되었다. <그림 11>

다. 주행흔적 제거효과

차륜이 통과한 후의 흐트러진 면에 대하여 진동판으로 수정을 해서 원래 마무리면과 동등한 상태로 되었다. <그림 12>

라. 미장공과의 비교

미장공에 의한 고르기면 레벨을 4현장 약 240점(1m×1m)에 대해 측정한 결과와 비교하였다. 설정 레벨에 대하여 미장공의 경우 평균 +0.82mm,
표준 편차 5.8mm 인 것에 비하여 자동 고르기기에서는 평균 -1.5mm 로서 약간 적었지만 표준편차는 2.8mm 로서 분산은 적었다. <그림 13>

(3) 주행성

주행속도 0.2m/sec 로 콘크리트 위를 주행하면 실제의 주행거리는 slip 등에 의해 설정치의 91~97%의 범위로서 평균은 95% 가 되었으며, 1호기의 88%에 비해 주행효율의
향상되었다.

조작성에 대해서는 선회반경이 작고 본체의 평행이동이 가능하므로 주행성이 향상되어 주행조작도 용이하게 되었다.

(4) 사이클 타임

사이클 타임은 길이 L의 열을 마무리 하는데 초기 레벨 setting 에서부터 고르기 종료까지 걸리는 시간을 T로 표시한다.
사이클 타임을 구성하는 시간으로는 레벨 setting, 고르기, 주행, 제자리 돌아오기 등의 각 동작시간으로 그 소요시간을 <표8>에 표시하였다.

초기의 레벨 setting 시간(T0) 은 시스템의 설치시에 고르기부의 높이에 따라 변동하지만
그 이후의 고르기 개시까지의 레벨 setting 시간(T1)은 거의 일정하다. 고르기시간 (T2)은 횡이동 종료 후에 되돌아오는 시간도 포함한다.
주행시간(T3)의 개시는 고르기부가 되돌아오는 동시에 이루어져 통상 사이클 타임에 영향이 없다.
되돌아오는 시간 (T4)은 다음 열로의 이동시의 1m당의 시간으로서 조작방법에 따라 약간의 차이가 생긴다.

사이클 타임은 다음 식(1)에 의해 구한다.

T=T0+(2n-1)T1+2n·T2+T4·L ................... (1)

n: L(m)를 고르기 할 때의 이동 횟수 예를 들어 고르기 길이 10m의 경우 사이클 타임은 9분 34초가 된다.

<표 8> 각 동작시간

기호	동작	소요시간
T₀	초기레벨	33.3초
T₁	레벨조정	7.5초
T₂	고르기	21.6초
T₃	주행	8.4초
T₄	되돌아옴	8.3초

(5) 작업능률

작업능률은 고르기열의 길이 L에 따라 다르다. 작업조건을 <표 7>과 동일하게 하여 실험을 통해 얻은 사이클 타임 T(초)로부터 작업능률 A(m2/hr)를 식 (2)에서 구해
<그림 14>에 표시하였다.

A = L×(1.6-r)×3,600/T(m2/hr) ...............(2)

r : 고르기 Lap 량

예를 들어 고르기 길이 10m의 경우 작업능률은 약 90m2/h 가 된다.

VI. 결론

콘크리트 고르기, 레벨조정 작업의 개선을 목적으로 자주식의 자동고르기의 개발을 시도하였다.
본 개발에서는 고르기, 이동에 관한 요소 개발을 하고 그 성과를 취합한 시험제작기를 제작하여 현장 실험에 의해 성능 확인을 해서 실용화에 이르도록 하였다.

차후에는 현장시행을 통해 콘크리트 고르기, 레벨조정작업의 개선에 공헌하는 자동 고르기의 개발을 추진해야 한다.

용어정의

2022-09-14T21:11:27+09:00

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잔골재(細骨材)	●5mm망체에 중량으로 85% 이상 통과하는 골재 ●KSF2523-10mm 규격의 체를 전부통과하고 No.4의체를 거의다 통과 하며 No.200체에 거의 남는골재
굵은골재 (粗骨材)	●5mm망체에 중량으로 85% 이상 남는 골재 ●KSF2523-No.4체에 거의다 또는 다 남는 골재
輕量骨材	●콘크리트의 중량을 감소시킬 목적으로 사용하는 절대건조비중 2이하의 골재
重量骨材	●방사선의 차단효과를 높이기 위하여 사용하는 자철광,철편 등의 비중이 큰 골재
表面活性劑	●표면활성작용에 의하여 콘크리트중에 다수의 미세한 기포를 만들 거나 시멘트 입자를 분산시켜서 콘크리트의 워커빌리티를 좋게하는 혼화제
AE제	●표면활성제로서 조강작용이나 분산작용이 심하지 않은것
絶對容積	●부어넣기 직후의 콘크리트속에 각 재료가 차지하고 있는 용적
함수량	●골재의 표면및 내부에 있는 물의 전중량
흡수량	●絶乾狀態의 골재가 침수로 골재 내부에 흡수하는 물의 중량
有效吸水量	●표면은 건조하고 내부에 일부 물을 포함하고 있는 골재가 콘크리트 의 비빔 직후부터 부어넣기 완료시까지 골재의 내부에 흡수하는 물의 중량
表面水重量	●내부 포수상태의 골재표면에 묻어 있는 물의 중량
겉비중	●골재의 節乾重量을 표면건조 내부포수상태으 골재의 용적으로 나눈 값
標準計量	●KS F 2505(골재의 단위 용적의 중량 시험 방법)의 봉다짐 시험에 의한 계량
보통 현장 計量	●외부에 둔 골재가 자연의 습윤상태로 삽으로 큰 용기에 투입된 정도의 밀실한 상태에 있는 것을 측정하는 溶積計量
實積率	●잔골재및 굵은골재의 절대 용적의 합에 대한 잔골재의 절대용적의 백분율
워커빌리티(Workability)	●부어넣기 작업의 난이에 관계되는 콘크리트 묽기의 정도 ●施工軟度 라고도 함
레이턴스(Laitance)	●콘크리트 부어넣기후 수분의 상승에 따라 그 표면에 나오는 미세한 물질로서 콘크리트 시공 이음 개소에 있어서 취약개소가 되므로 계속하여 시공할 때에는 이 레이턴스를 제거한후 시행한다.
블리딩(Bleeding)	●아직 굳지않은 콘크리트나 모르타르에 있어서 물이 상승하는 현상
깬자갈 콘크리트	●굵은 골재로 깬자갈을 사용하는 콘크리트
水密콘크리트	●방수를 목적으로 만드는 특수 콘크리트

탑다운 공사 안전작업 지침(한국산업안전공단)

2022-09-14T08:16:59+09:00

C_37_2008_탑다운(Top_down)공법_안전작업_지침.pdf

콘크리트 및 철근콘크리트

2022-09-14T06:23:08+09:00

콘크리트 및 鐵筋 콘크리트

Ⅰ. 配合設計

1.기본 사항

콘크리트의 배합(Mix Proportion)이란 콘크리트를 만들기 위한 각 재료의 비율 또는 사용량을 말하며, 배합설계란 소요의 강도, 내구성, 수밀성 및 작업에 적합한 워커빌리티를 가진 범위 내에서 단위수량이 될 수 있는 대로 적게 되도록 각 재료의 비율을 정하는 것을 말한다.

콘크리트 배합은 중량배합으로 함을 원칙으로 하며, 배합에는 示方配合과 現場配合이 있다.

시방배합이란 시방서(Specification) 또는 감독관에 의하여 지시된 배합을 말하며, 시방배합시에 사용되는 골재는 표면건조포화상태라야 하며, 잔 골재는 10mm 체를 전부 통과하고 No.4체를 거의 다 통과하며 No.200 체에 거의 다 남는 골재 또는 No.4체를 다 통과하고 No.200체에 다 남는 골재, 굵은 골재는 No.4체에 거의 다 남는 골재 또는 No.4체로 쳐서 남는 골재를 사용하도록 규정하고 있다.

그러나 현장의 골재를 No.4체로 쳐서 구분하여 사용하기가 매우 어려우므로 실제 현장 골재의 표면수, 흡수량 및 입도상태를 고려하여 시방배합을 현장상태에 적합하게 보적한 배합을 현장배합이라 한다. 중량배합은 콘크리트 1㎥ 를 만드는데 필요한 골재의 양을 단위량 kg/㎥으로 나타내는 배합이며, 용적배합이란 콘크리트 1㎥를 만드는데 필요한 각 재료의 양을 절대용적l/㎥으로 나타내는 배합을 말한다.

배합의 표시방법은 콘크리트를 표준시방서에서 다음 <표1>과 같이 나타내고 있다.

굵은 골재의 최대치수 (mm)	슬럼프 의 범위 (cm)	공기량의 범위 (%)	물-시멘트비 (%)	잔 골재율 (%)	단 위 량 ( kg/㎥)
					물	시멘트	잔골재	굵은 골재		혼화 재료
								mm-mm	mm-mm	혼화재	혼화재

2.배합설계의 순서

콘크리트의 배합설계에는 계산에 의한 방법, 배합표에 의한 방법 및 시험혼합에 의한 방법이 있으나, 일반적으로 시험배합에 의한 방법이 가장 실용적이고 합리적인 방법이며, 실례에 의한 방법 또는 시험을 하지 않고 배합 참고표를 사용하여 결정하는 방법도 있으나 소규모공사 또는 중요하지 않는 공사에 한하여 사용하는 것이 좋다.

시험배합에 따르는 일반적인 콘크리트의 배합을 정하는 순서는 다음과 같다.

(1) 시멘트 및 골재의 비중, 골재의 입도, 흡수량 및 단위용적중량, 마모율 등 사용 골재의 품질시험을 실시한다.

(2) 굵은 골재의 최대치수와 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프 및 공기량을 결정한다.

(3) 구조물의 종류와 용도를 고려하여 물-시멘트비를 결정한다.

(4) 단위수량이나 단위시멘트량 및 혼화제량을 결정한다.

(5) 잔 골재율을 콘크리트의 워커빌리티를 얻는 범위에서 최소가 되도록 결정한다.

(6) 잔 골재량 및 굵은 골재량을 결정한다.

3.배합설계인자의 결정

(1)굵은 골재의 최대치수

콘크리트를 경제적으로 제조한다는 점에서 될 수 있는 대로 큰 굵은 골재를 사용하는 것이 일반적으로유리하다.
그러나 철근콘크리트 부재는 철근이 몹시 복잡하게 조립되어 들어 있고, 부재의 치수가 그다지 크지 않은 경우가 많으며, 또 부재의 모양이 복잡한 경우도 있으므로 콘크리트가 구석구석까지 잘 채워지게 하기 위해서는 너무 큰 굵은 골재를 사용하는 것은 적당하지 않다.
그래서 굵은 골재의 최대치수는 50mm이하로서, 부재의 최소치수의 1/5 또는 철근의 최소 수령 순간격의 3/4을 넘어서는 안되며, 일반적인 경우는 25mm 단면이 큰 경우는 40mm를 표준으로 한다고 규정하고 있다.

한편 무근콘크리트의 경우 일반적으로 단면이 크고 철근량도 적으므로 부재단면의 크기로 보아서는 지장이 없겠으나, 최대치수가 100mm 이상되는 굵은 골재를 사용하면 보통의 경우 완전히 비벼지지 않고 재료가 분리하기 쉬우며 표면 마무리가 곤란해지는 등의문제가 있어서 종래의 경험에 의하여 최대치수를 정하고 있다.

(2) 슬럼프의 범위

콘크리트 작업에 알맞은 슬럼프를 얻을 수 있는 반죽질기는 구조물의 크기 및 모양 콘크리트의 취급과 다지기의 방법 등에 따라 다르다. 슬럼프가 큰 콘크리트를 사용하면 콘크리트의 작업은 쉽지만. 블리딩이 많아지고 굵은 골재가 모르터로부터 분리하는 경향이 심해진다. 그러므로 작업에 알맞은 범위 내에서 될 수 있는대로 작은 슬럼프의 콘크리트가 바람직하다.

일반적인 콘크리트의 슬럼프값의 표준을 <표2>와 같이 정하고 있다.

그런데 콘크리트의 운반시간이 길 경우 또는 기온이 높을 경우에는 특히 슬럼프가 크게 저하되므로 운반중의 슬럼프의 저하를 고려한 슬럼프값에 대하여 배합을 정해야 한다. 한편 진동기를 사용하지 않는 경우에는 <표2>의 슬럼프 값보다 얼마간 큰 슬럼프값을 써야 하며 된반죽콘크리트의 경우에는 슬럼프시험 대신에 진동기를 사용한 반죽질기 시험방법을 채택하는 것이 효과적이다.

<표2> 타설위치에 따른 슬럼프의 표준

구조물의 종류		다 지 기	슬럼프 (cm)
무근콘크리트	단면이 큰 콘크리트(큰교각, 큰 기초) 단면이 약간 큰 콘크리트(교각,두꺼운 벽,기초) 두꺼운 판 수밀콘크리트 일반적인 경우	전동기사용 〃〃〃〃	5이하 8이하 5이하 8이하 2.5~8
철근콘크리트	단면이 큰 경우 일반적인 경우	〃〃	2.5~10 5~12
포장콘크리트	일반적인 경우	〃	2.5
댐콘크리트	일반적인 경우	〃	3~5

(3)물-시멘트比

콘크리트의 물-시멘트비는 소요의 강도와 내구성을 고려하여 정해야 하며, 수밀을 요하는 구조물에서는 콘크리트의 수밀성에 대해서도 고려해야 한다.

(가)콘크리트의 압축강도를 기준으로 해서 물-시멘트비를 정할 경우 압축강도와 물-시멘트비와의 관계는 시험에 의하여 정하는 것을 원칙으로 한다. 이때의 供試體는 재령 28일을 기준으로 한다. 단 구조물이 소규모이거나 높은 강도를 필요로 하지 않는 공사 등에서는 시험을 하지 않을 경우 혼화제를 쓰지 않고 보통 포틀랜드시멘트로 만드는 콘크리트에 있어서 시멘트 물비와 압축강도와의 관계를 다음 식을 사용해도 좋다.

σ28 = -210 + 215ㆍC/W

이 식은 품질의 관리가 만족스럽지 못한 곳에서의 시험결과까지를 포함하여 거의 최저선을 나타낸 것이며, 조강포틀랜드시멘트로 만드는 콘크리트에 대해서는 이 식을 사용할 경우에 한하여 재령 28일은 재령 7일의 압축강도로 생각해도 좋다.

(나)콘크리트의 내구성을 고려하여 물-시멘트비를 정하며, 포틀랜드시멘트를 사용할 경우 물-시멘트비는 다음 <표3>의 값 이하라야 한다.

(다)콘크리트의 수밀성을 고려하여 물-시멘트비를 정하려는 경우 다지기 및 양생을 충분히 한 콘크리트에서도 물-시멘트비가 45~60% 이상이 되면 콘크리트의 수밀성은 매우 감소된다. 그리고 일반적으로 물-시멘트비가 큰 콘크리트는 재료분리의 경향이 커서 쳐넣은 콘크리트에 결점이 생기기 쉽다. 그래서 종래의 경험과 실험의 결과로부터 물-시멘트비가 55% 이하인 경우를 표준으로 정하고 있다.

<표3> 콘크리트의 내구성을 구려하여 물-시멘트비를 정하려는 경우 AE콘크리트의 최대 물-시멘트비(%)

기상조건	기상작용이 심한 경우 또는 동결 융해가 종종 반복되는 경우			기상작용이 심하지 않은 경우, 징점 이하의 기온으로 되는 일이 드문 경우
단면 구조물의 노출상태	얇은 경우*	보통의 경 우	두꺼운** 경 우	얇은 경우	보통의 경 우	두꺼운 경 우
계속해서 또는 종종 물로 포화되는 부분	55	60	60	55	65	65
보통 노출상태에 있으면 위의 항에 해당 되지 않는 경우	60	65	65	60	70	70

* 단면의 두께가 약 20cm 이하인 구조물의 부분

** 매시브한 구조물의 표면부분

(4)단위수량

콘크리트의 단위수량은 작업이 가능한 범위 내에서 될 수 있는 대로 적게 되도록 시험에 의해서 정하도록 규정하고 있다.
그 이유로서는 콘크리트의 반죽질기는 작업의 적합한 범위 내에서 될 수 있는 대로 작은 슬럼프의 것이 좋기 때문이다.
그리고 소요의 슬럼프를 얻는데 필요한 단위수량은 굵은 재료의 최대치수, 골재의 입도와 입형, 혼화재료의 종류, 콘크리트의 공기량 등에 따라서 다르므로 사용되는 재료에 관해서 시험하여 정하도록 하였다.

한편 AE제, 감수제 등을 적당히 사용하면 단위수량을 상당히 감소시킬 수 있다. 단위수량을 감소시키는 정도는 공기량, 혼화재료의 종류, 콘크리트의 배합 등에 의하여 다르나 일반적으로 양호한 AE제의 경우 7~14%, 양호한 감수제의 경우 10~23% 정도이다. 부순돌을 사용할 경우의 단위수량은 입형에 따라 다르지만 자갈을 사용했을 경우에 비하여 10%정도 증가한다.

콘크리트의 단위수량의 대력작인 표준을 <표4>에 나타내었다.

<표4> 콘크리트의 단위 굵은 골재용적, 잔 골재율 및 단위수량의 대략값

굵은 골재의 최대치수

(mm)

단위 굵은 골재용적

(%)

AE제를 사용하지 않은 콘크리트

AE 콘크리트

갇힌공기

(%)

잔골재율

S/a(%)

단위수량

W (kg)

공기량

(%)

양질의
AE제를
사용할
경우

양질의
감수제를
알맞게
사용할
경우

잔골재율

(%)

단위수량

(kg)

잔골재율

(%)

단위수량

(kg)

2.5

2.0

1.5

1.2

1.0

0.5

190

185

175

165

155

140

7.0

6.0

5.0

4.5

4.0

3.5

170

165

155

145

135

120

160

155

145

135

125

110

(5) 단위시멘트량

단위시멘트량은 단위수량과 물-시멘트비로부터 정한다. 다시 말해서 골재의 품질과 입도가 적당하면 어느정도까지 단위시멘트량을 적게 하여 수밀하고 내구적인 콘크리트를 만들 수 잇으나. 골재알을 충분히 부착시킬만한 시멘트풀이 부족할 만큼 단위시멘트량을 적게 하면 강도는 물론 수밀성과 내구성이 큰 콘크리트를 만들 수 없다.

단위시멘트량은 소요의 강도, 내구성, 수밀성 등을 가지는 콘크리쭻 얻도록 시험에 의하여 정해야 한다. 그래서 시험결과로부터 정한 물-시멘트비와 단위 수량으로부터 단위시멘트량을 정하도록 규정하고 있다.

한편 철근콘크리트에 사용되는 콘크리트에서는 소요의 강도의 콘크리트를 얻기 위하여 상당한 량의 시멘트를 소요로 할 뿐 아니라 철근이 녹스는 것을 방지하고 또 콘크리트와 철근과의 부착이 충분히 되도록 하기 위해서는 적당한 물-시멘트비의 시멘트풀로 철근을 완전히 둘러싸야 하며 콘크리트가 충분히 수밀해야 하는데 이러기위해서도 상당한 량이 시멘트를 사용해야 한다. 일반적으로 단위시멘트량을 300kg 이상으로 하면 위의목적을 충분히 달성할 수 있다. 포장콘크리트의 단위시멘트량은 280~340kg을 표준으로 하고 있으며, 탬콘크리트의 경우에는 내부 콘크리트의 단위시멘트량은 일반적으로 그 최소량이 160kg정도이나, 외부콘크리트의 단위 시멘트량은 단위수량과 소요의 물-시멘트비로부터 정하도록 규정하고 있다.

(6) 잔골재율

잔골재율은 콘크리트속의 골재 전체용적에 대한 잔골재 전체용적의 중량백분율이다. 즉,

S/a = (잔 골재의 절대용적/전체 골재의 절대용적 ) ×100 (%)이다.

잔 골재율은 소요의 워커빌리티를 얻을 수 잇는 범위 내에서 단위수량이 최소가 되도록 시험에 의하여 정하도록 되어 있다. 일반적으로 잔 골재율을 작게 하면 소요의 워커빌리티의 콘크리트를 얻기 위하여 소요한 단위수량이 감소되고, 따라서 단위시멘트량이 적어져서 경제적으로 된다. 그러나 잔 골재율을어느 정도 보다 작게 하면 콘크리트는 거칠어지고 재료의 분리가 일어나는 경향이 커지고 워커블한 콘크리트를 얻기 어렵다.

공사중에 잔 골재의 입도가 변화하는 경우에는 소요의 워커빌러티의 콘크리트를 얻도록 잔 골재율도 변경해야 한다. 예를 들면 잔 골재의 입도율이 콘크리트의 배합을 정할 때 사용한 입도율에 대하여 0.20이상 변화할 경우에는 슬럼퍼가 변동하기 때문에 콘둁크리트의 배합을 바꾸어야 하며, AE콘크리트를 사용할 경우에는 입도변화를 허용치를 앞의 값보다 작게 규정한다.

한편 콘크리트의 잔 골재와 굵은 골재의 비율을 정하는 데는 잔 골재율 이외에도 굵은 골재의 단위중량을 따르는 방법도 <표4>는 단위 굵은 골재용적, 잔골재율, 단위수량의 대략의 표준을 나타낸 것이다. 이 배합표에서 잔골재의 조립율, 슬럼프값, 공기량 및 부순돌이나 바순모래를 사용할 경우 <표5>를 참고로 하여 잔 골재율이나 단위수량을 보정해야 한다.

<표5> 배합의 보정표

구분	S/a (%)의 보정	W(kg)의 보정
모래의 조립율이 0.1만큼 클(작을)때마다	0.5만큼 크게(작게)한다.	보정하지 않는다.
슬럼프 값이 1cm만큼 클(작을)때마다	보정하지 않는다.	1.2 % 만큼 크게(작게)한다.
공기량이 1%만큼 클(작을)때마다	0.5~1만큼 작게(크게)한다.	3%만큼 작게(크게)한다.
부순돌을 사용할 경우	3~5만큼 크게 한다.	9~15만큼 크게 한다.
바손모래를 사용할 경우	2~3만큼 작게 한다.	6~9만큼 크게 한다.

(7) 공기량

적당량의 AE공기를 가지고 있는 콘크리트는 기상작용에 대한 내구성이 극히 우수하므로 심한 기상작용을 받는 경우에는 AE콘크리트를 사용하는 것이 좋다.
심한 기상작용을 받는 경우, 적당한 AE공기량은 콘크리트 용적의 3~6% 정도의 값이 일반적인 표준이다. 콘크리트의 공기량은 운반, 진동다지기 등에 의하여 1/4 ~1/6 정도 감소되는데 주의해야 한다.
따라서 콘크리트를 비빈 후의 공기량은 <표4>의 값을 참과로 하면 좋다. AE공기는 콘크리트의 워커빌리티를 크게 개선하므로 AE공기에 의하여 소요의 워커빌리티를 얻는데 필요한 단위수량을 크게 감소시킬 수 있다.

그러나 콘크리트의 강도는 공기량이 증가되면 작아진다. 또 콘크리트의 품질의 균등성은 공기량이 증가할수록 나빠지는 경향이 있다. 그러므로 기상작용이 심하지 않은 곳에 AE콘크리트를 사용하는 경우에는 소요의 워커빌리티를 얻는 범위 내에서 될 수 있는 대로 적은 공기량으로 하는 것이 적당하다.

(8)혼화재료

포졸란, 플라이애쉬 등과 같은 사용량이 비교적 많은 혼화재와 AC제, 감수제 등과 같이 사용량이 비교적 적은 혼화제는 다같이 경제적인 콘크리트를 만들거나 콘크리트의 성질을 개선하기 위하여 사용한다.
일반적인 감수제의 사용량은 시멘트 중량의 0.25~0.5% 정도이며, 단위 AC제량은 소요의 공기량을 얻을 수 있도록 시험에 규정하고 있다. 소요의 공기량을 얻는데 필요한 단위 AE제량은 시멘트의 분말도, 단위수량, 포졸란의 종류 및 사용량, 골재의 입도 및 입형, 비비기 시간, 슬럼프, 콘크리트의 온도 등에 의하여 달라지므로 시험에 의하여 정해야 한다.

같은 재료를 사용하고 같은 배합으로 콘크리트 작업을 진행하는 경우에는 골재의 입도 기타 조건이 변화하면 AE콘크리트의 공기량이 상당히 변화하는 경우가 있다. 그러므로 콘크리트의 시공에서 공기량의 시험결과에 따라서 소요의 공기량을 얻도록 단위 AE제량을 가감해야 한다. 특히 사용하는 포졸란의 종류에 따라서 소요의 공기량의 콘크리트를 만들기 위하여 필요로하는 AE제의 단위량의 몹시 많아지든가 공기량의 불균일하게 되는 경우가 있으므로 주의해야 한다.

4.배합강도의 증가계수

콘크리트 배합설계시 콘크리트 구조물의 안전을 확보하기 위하여 현장에서의 콘크리트 품질의 변화 및 구조물의 중요성을 생각하여 설계기준강도에 증가계수를 곱한 것을 배합강도(Required Strength)라고 한다.

σ= αㆍσck

증가계수는 현장에서 예상되는 콘크리트의 강도의 변동계수 (Coefficient of variation) 및 구조물의 중요도에 따라 정한다. <표6>은 현장에 있어서 콘크리트 압축강도에 대한 변동계수의 대략 값을 나타낸다.

콘크리트 표준시방서에서는 증가계수를 정하는 조건으로서 다음과 같은 규정이 있다.

(가)시험치가 설계기준강도 σck의 80% 이하로 되는 일이 Pa 이상의 확률로 일어나서는 안된다.

(나)시험치가 설계기준강도 이하로 되는 일이 Pb 이상의 확률로 일어나서는 안된다.
여기서 Pa 및 Pb는 일반적인 경우에는 각각 1/20 및 1/4로 하고, 특별히 중요한 구조물에 대해서는 이 확률을 더 작게 해야 한다.

그런데 포장콘크리트 시방서에는 설계기준강도를 휨강도, 즉 설계기준휨강도 σbk로 정하고 있으며, 이 때 휨강도의 평균치가 0.8 σbk 이하로 되는 일이 1/30이상의 확률로 일어나지 않는 것 또 σbk 이하로 되는 일이 1/5이상의 확률로 일어나지 않을 것의 이 두 가지 조건을 만족시키도록 정하고 있다.
그래서 증가계수는 현장에 있어서 예상되는 콘크리트의 압축강도의 변동계수에 따라 시험치가 위의 조건을 만족하도록 정하며, <그림1>의 곡선으로부터 구한 값 이상으로 한다.

<표6> 압축강도에 대한 변동계수의 대략값


관리과정	변동계수(%)	시 공 상 태
우 수 양 호 보 통 불 량	7~10 10~15 15~20 20 이상	우수한 배치플랜트에서 잘 관리된 경우 일반적인 현장으로 시방서에 의거하여 관리가 잘 된 경우 보통의 감독상태의 현장 부주의한 시공

5.배합설계예

기상작용을 받는 철근콘크리트 구조물에 사용할 콘크리트를 배합설계하고자 한다. 콘크리트의 설계기준 강도 σck = 260 kg/㎠로 하고자 하며 현장에서 예상되는 압축강도의 변동계수는 15% 이다.
사용되는 기본재료의 특성은 다음과 같다. 즉 시멘트는 보통 포틀랜드시멘트로서 비중이 3.16이고, 잔 골재의 조립률은 2.70으로서 표면건조포화상태의 비중은 2.60이며, 굵은 골재의 최대치수는 25mm로서 표면건조포화상태의 비중은 2.65이다. AE콘크리트를 만들기 위하여 AE제는 시멘트 중량의 0.03%를 사용한다.

(1)배합계산

슬럼프값을 <표2>를 참고로하여 10cm로 정하였으며 공기량은 <표4>에 의하면 5.0% 정도이다. <그림1>에서 변동계수 15%에 대한 증가계수 α= 1.12 이고, 따라서 배합강도

σr = αㆍσck = 1.12 ×260 = 291 kg/㎠이 된다.

3종류의 시멘트-물비에 의한 압축강도 시험결과가 <그림2>이다. 이 그림에서 배합강도 291kg/㎤에 해당되는 시멘-물비 C/W = 2.1이 구해지므로 물-시멘트비 W/C = 47.6% 가 된다.
콘크리트의 내구성을 고려한 물-시멘트비는 <표3>에서 기상작용이 심한 경우 얇은 단면일지라도 최소 물-시멘트비가 55%이므로 여기서 물-시멘트비 W/C = 47.6%로 정한다.
이번에는 잔 골재율과 단위수량을 <표4,5<를 참고로 하여 제조건에 맞도록 다음과 같이 보정한다.

<표> 배합설계의 보정

조 건

보 정 계 수

잔골재율(%)

단위수량(kg)

표4의 값
모래의 조립율 2.70

물-시멘트비 0.476

슬럼프값 10cm

공기량의 4.5%

37 -	2.80 - 2.70	×0.5 = 36.5
	0.1

36.5 -	0.55 - 0.476	×1 = 35.0
	0.05

155 ×1 + {(10-8) ×0.012} = 159

35.0 + (5.0 -4.5) ×0.75 = 35.4

159 ×{1+(5.0-4.5) ×0.03} = 161

36.5

35.0

35.4

155

159

161

<표> 시방배합설계결과

굵은 골재의 최대

치수

(mm)

슬럼프의 범위

(cm)

공기량의 범위

(%)

물-

시멘트비

(%)

잔

골재율

(%)

단위 량(kg/㎥)

AE제

(g/㎥)

물

시멘트

잔골재

굵은골재

4.5

47.6

35.4

161

338

632

1176

101.4

단위수량

W=161kg/㎥, 잔골율 S/a = 35.4%가 구해으므로 각 재료의 단위량을 계산한다.

단위시멘트량 : C = 161/0.476 = 338kg

골재의 절대용적 : a = 1,000 - [ 338/3.16 + 161 + 45 ] = 687l

단위 잔 골재량 : S = 687 ×0.354 ×2.60 = 632kg

단위 굵은 골재량 : G = 687 ×0.646 ×2.65 = 1.176kg

단위 AE제량 : AE = C ×0.03% = 338 ×0.003 = 101.4g/㎥

상기의 계산과정으로부터 얻어진 시방배합설계의 결과는 아래 표와 같다.

이제 상기의 시방배합의 각 재료량을 현장의 골재의 상태에 따라 다음과 같은 수정을 하여 현장배합으로 만든다. 현장의 골재상태가 체분석 결과 모래 속에 No.4체에 남는 것이 7%, 자갈 속에 No.4체를 통과하는 것이 10% 이며, 모래의 표면수 3.2%, 자갈의 표면수가 0.8%이다.

먼저 골재의 입도에 의한 수정을 하면 다음과 같다.

시방배합의 단위 잔 골재량을 S , 시방배합의 단위 굵은골재량을 G, 모래속에 No.4체를 통과하는 양을 b% 라고 할 때, 콘크리트 1㎥속의 모래와 자갈의 중량 Zs, ZG는 다음 식으로 구할 수 있다.

Z_S =	100ㆍS - b(S+G)
	100 - (a+b)

Z_G =	100ㆍG - a(S+G)
	100 - (a+b)

또는,

Z_G = S + G + Z_S

따라서 현장상태와 모래와 자갈중량은 각각 다음과 같다.

Z_S =	100 × 632 -10(632+1.176)	= 544kg/㎥
	100 - (7 + 10)

Z_G = 632 + 1176 - 544 = 1126kg/㎥

이제 골재의 표면수에 대한 보정이 필요하다. 현장의 모래와 자갈이 표면에 자유수를 가지고 있으므로 잔 골재의 자유수는

544 ×	3.2	= 17.4kg/㎥
	100

이고, 굵은 골재의 자유수는

1264 ×	0.8	= 10.1kg/㎥
	100

이다.

이상의 골재의 입도 및 표면수에 대한 보정을 하여 현장배합으로 고치면 다음과 같다.

물 : W = 161 - (17.4 + 10.1) = 133.5 kg/㎥

시멘트 : C = 시방배합과 동일 = 338kg/㎥

잔 골재 : S = 554 + 17.4 = 561.4 kg/㎥

굵은 골재 : G = 1264 + 10.1 = 1274.1 kg/㎥

AE 제 : AE = 시방배합과 동일 = 101.4 g/㎥

Ⅱ.콘크리트의 性質

지금까지 콘크리트의 구성재료와 배합설계에 관하여 논하였다. 이러한 배합설계를 거쳐 콘크리트를 만들게 되면 구조물 설계를 위하여 파악하여야 할 특성들이 있다.

콘크리트 제반 특성을 배합 직후의 굳지 않은 상태의 콘크리트 성질과 굳은 후의 콘크리트 성질로 구분하여 기술하고자 한다.

1.굳지 않은 콘크리트의 성질

콘크리트를 혼합한 직후로부터 시간이 경과함에 따라 유동성을 상실하며 응결과정을 거쳐 어느 정도의 강도를 나타낼때까지의 콘크리트를 굳지 않은 콘크리트라 한다. 굳지 않은 콘크리트에 요구되는 성질은 거푸집 구석구석까지 또는 철근 사이에 충분히 잘 채워질 수 있도록 묽은 반죽으로써 운반, 다지기 및 마무리하기가 쉬우며 재료의 분리가 적고 많은 블리딩이 생기지 않는 조건을 가져야 한다. 굳지 않은 콘크리트의 성질을 나타내는데 사용되는 용어들로는 반죽질기, 워커빌리티, 성형성(Plasticity),마감성(Finish-ability), 유동성(Mobility), 점성(Viscosity), 다짐성(Compacitibility) 등이 있다.

반죽질기(Consistency)는 주로 수량의 다소에 따르는 반죽이 되고, 진 정도를 나타내는 굳지 않은 콘크리트의 성질을 말한다.
워커빌리티(Workability)는 반죽질기 여하에 따르는 작업의 난이의 정도 및 재료 분리에 저항하는 정도를 나타내는 굳지 않은 콘크리트의 성질을 말한다.
성형성(Plasticity)은 거푸집에 쉽게 다져 넣을 수 있고, 거푸집을 제거하면 천천히 형상이 변하기는 하지만 허물어지거나 재료가 분리하거나 하는 일이 없는 굳지 않은 콘크리트의 성질을 말한다.
마감성(Finishability)은 굵은 골재의 최대치수, 잔골재율, 잔 골재의 입도, 반죽질기 등에 따르는 마루리하기 쉬운 정도를 나타내는 굳지 않은 콘크리트의 성질을 말한다.

(1)워커빌리티에 영향을 미치는 인자

콘크리트의 워커빌리티에 영향을 미치는 요인은 상당히 많으나, 그 중에서 주된 요인이라고 생각되는 것은 시멘트의 성질과 량, 골재의 입도와 모양, 혼화재료의 종류와 량, 물-시멘트비, 공기량 배합비율, 콘크리트의 온도 등을 들수 있다.

① 시멘트

단위시멘트량, 시멘트의 종류, 분말도 등에 따라 워커빌리티가 달라진다. 단위시멘트량이 큰 콘크리트일수록 성형성이 좋고, 비표면적 2800㎤/g이하의 시멘트를 사용하면 워커빌리티가 나빠지고 블리딩도 커진다. 시멘트량이 많고 적음에 따라 워커빌리티에 크게 영향을 미치며, 일반적으로 시멘트량이 많을수록 콘크리트는 워커블하게 되며 시멘트량이 적으면 재료 분리의 경향이 생긴다.

② 수량

단위수량이 클소록 콘크리트는 묽게 된다. 다시 말해서 반죽질기가 크게 되나, 단위수량이 너무 많아지면 재료가 분리를 일으키며 콘크리트의 시공이 어렵게 된다. 반대로 단위수량이 너무 적으면 콘크리트는 된 반죽이 되면 또한 유동성이 적게 되어 역시 시공이 곤란하다.

③ 잔 골재

잔 골재의 입도는 콘크리트의 워커빌리티에 큰 영향을 미친다. 특히 0.3mm이하의 미립은 성형성에 매우 큰 영향을 미친다. 입도분포는 연속입도가 바람직하며, AE제의 공기연행성은 잔 골재의 입경의 크기에 따라 달라진다.

④ 굵은 골재

굵은 골재는 모양의 영향이 매우 크며, 일반적으로 모가 난 골재를 사용하면 콘크리트의 워커빌리티는 나빠진다. 모양 이외에 입자의 표면적이나 입도 분포도 워커빌리티에 큰 영향을 미친다.

⑤ 혼화재료

AE제, 감수제, 플라이애쉬 등을 사용함으로써 단위 수량의 감소, 공기의 연행 등에 따라 콘크리트의 워커빌리티는 크게 개선된다. 한편 응결경화 시간의 연장은 콘크리트를 워커블한 상태로 장시간 유지할 수 있도록 한다. 또 포졸란 재료는 조립이 부족한 잔 골재를 사용한 콘크리트의 워커빌리티 개선에 유효하다.

⑥ 배합

콘크리트를 구성하는 재료의 사용량이나 물-시멘트비, 잔 골재율, 잔-굵은 골재비 등 재료의 구성 비율은 콘크리트의 워커빌리티에 큰 영향을 미친다.

⑦ 온도

온도가 높을수록 슬럼프가 감소되고, 또수송에 의한 슬럼프의 감소도 현저하다.

(2) 워커빌리티의 측정 방법

① 슬럼프시험(Slump Test)

콘크리트의 반죽질기를 간단히 측정할 수 있는 방법으로 오래전부터 미국, 영국, 일본 등 세계 각국에서 널리 이용되고 있다.
슬럼프시험은 콘크리트가 자중에 의하여 영향을 일으키려는 힘과 영향에 저항하는 힘이 평형이 되었을 때를 말하며, 콘크리트가 무너지거나 일정하게 침하하지 않는 경우에는 슬럼프시험의 적용은 의미가 없다.

또한 굵은 골재의 최대치수가 40mm를 넘는 경우에는 체로 쳐서 이를 제거한 다음에 시험을 실시해야 한다. 그리고 슬럼프시험에 의하여 콘크리트의 반죽질기를 측정한 후 콘크리트를 가볍게 두르려서 (Tapping)변형의 상태를 관찰함으로써 성형성을 측정할 수 있다.

이 시험은 KS F 2402 포틀랜드 시멘트 콘크리티의 슬럼프시험 방식에 의하여 슬럼프모울드는 밑거름 20cm, 윗면의 지름 10cm, 높이가 30cm의 원추형이고, 다짐봉(Temping bar)은 지름 16mm, 길이 50cm 인 강봉을 사용한다. 모울드 속에 콘크리트를 용적으로 3회로 나누어 넣고 다짐봉으로 각각 25회씩 균일하게 다진 다음 모울드를 살며시 수직으로 들어올린다. 이때 30cm높이의 콘크리트가 가라앉은 값을 슬럼프값(Slump Value)라 한다.

② 흐름시험(Flow Test)

콘크리트에 상하운동을 주어 콘크리트가 흘러 퍼지는 정도에 따라 변형저항을 측정한다.

이 시험에 의하면 일정한 배합의 콘크리트의 경우 단위수량과 측정값과의 사이에는 직선관계가 된다. 또 골재의 분리를 눈으로 고나찰할 수 있다.
이 시험은 흐름시험판(Flow Table)위에 밑지름 10인치(25.4cm), 윗지름 6¾인치, 높이 5인치인 모울드를 놓고 콘크리트를 2층으로투입하여 각각 25회씩 다진 다음 수직으로 들어올리고 흐름시험판을 15초동안에 15회 속도로 낙하시켜 콘크리트가 흘러퍼진 지름을 측정하여 평균값(D)을 원래의 지름에 대한 백분율을 흐름값(Flow Value)이라 한다.

F =

D -25.4

×100

25.4

③ Vee-Bee 실험

1940년 Bahrner 에 의하여 제안된 것으로서 Powers의 Romolding Test와 유사한 방법이다.

진동대 위에 원통용기를 고정해 놓고 그 속에 슬럼프시험과 같은 조각으로 슬럼프시험을 실시한 후 투명한 플라스틱 원판을 콘크리트면 위에 놓고 진동을 주어 원판의 전면에 콘크리트가 완전히 접할 때까지의 시간을 초(sec)로 측정하여 이것을 VB값(Vee-Bee degree) 또는 침하도라 한다. 이 시험방법은 슬럼프시험으로 구별하기 어려운 비교적 된반죽 콘크리트의 반죽질기를 측정할 수 있는 특징이 있다.

④ 다짐계수(Compacting Factor Test)

영국 BS 1881 에 규정된 방법으로 장치와 조작은 연직으로 놓여 있는 세 걔의 용기 A,B 및 C에 차례로 콘크리트를 낙하시켜 용기 C에 채워진 콘크리트의 중량(w)을 측정하고, 한편 동일한 용기에 콘크리트를 충분히 채워 다진후 중량(w)을 측정하여 w/W 의 비를 구하여 워커빌리티의 측도로 하고자 하는 방법으로서, 슬럼프가 매우 작고 진동다짐을 실시하는 콘크리트에 유효한 시험방법이다.

(3) 재료의 분리

매우 묽은 반죽의 콘크리트를 어느 높이에서 낙하시킬 경우에 재료의 분리는 일어나기 쉽다. 분리된 상태로 경화된 콘크리트는 공간이 생기며 강도나 수밀성을 감소시키고, 철근을 녹슬게 하는 원인이 된다. 혼합시간이 부족하거나 지나치게 오래걸릴 경우 일반적으로 재료분리의 경향이 생기기 쉬우며, 재료분리의 원인을 열거해보면 다음과 같다.

① 굵은 골재의 최대치수가 지나치게 큰 경우

② 입자가 거칠은 잔 골재를 사용한 경우

③ 단위골재량이 너무 많은 경우

④ 단위수량이 너무 많은 경우

⑤ 배합이 적절하지 않은 콘크리트에 재료분리가 많이 발생한다.

이상의 원인으로 인하여 콘크리트의 결함부분이 되기 쉽다. 재료분리를 줄이기 위해서는 AE제, 감수제, 포졸란 등을 사용하면 보수효과가 있으며 적당한 워커빌리티를 유지하고 성형성을 증가시켜 주는데 유효하다.

2.굳은 콘크리트의 성질

(1)압축강도

일반적으로 콘크리트의 강도라면 보통 압축강도를 말한다.
이것은 압축강도가 다른 휨, 인장, 전단강도등과 비교해 현저하게 크노 철근콘크리트 부재의 설계시 압축강도만을 활용하는 경우가 많으며 또한 압축강도로서 다른 강도의 대략값을 쉽게 추정할 수 있기 때문이다.
콘크리트의 강도는 일반적으로 표준양생을 한 재령 28일의 압축강도를 기준으로 한다. 단, 댐콘크리트에서는 재령 28일의 휨강도를 기준으로 한다. 콘크리트의 강도에 영향을 미치는 주요영향인자를 분석하면 아래와 같다.

① 재료의 영향

(가)시멘트

콘크리트의 강도는 시멘트의 품질에 따라 크게 달라진다.

시멘트강도 K와 콘크리트의 압축강도 사이에는 다음과 같은 계수가 성립되는 것으로 알려져 있다.

σ= K (AX + B)

여기서, X : 시멘트-물비, A,B : 상수 K : 시멘트의 강도

(나) 골재

골재의 강도는 시멘트풀의 강도보다 큰 것이 보통이므로 일반적으로 골재강도의 변화는 콘크리트 강도에 거의 영향을 미치지 않는다. 그러나 천연경량골재나 약한 석편을 많이 포함한 경우에는 콘크리트의 강도가 저하한다.
콘크리트의 강도가 고강도가 될수록 골재의 영향이 매우 커진다.
골재의 표면이 거칠수록 골재와 시멘트풀과의 부착이 좋기 때문에 일반적으로 부순돌을 사용한 콘크리트의 강도는 강자갈을 사용한 콘크리트보다 크다.
또한 물-시멘트비가 일정하더라도 굵은 골재와 최대치수가 클수록 콘크리트와 강도는 작아지며, 이러한 경향은 <그림3>에서와 같이 부배합일수록 커진다.

(다) 혼합수

콘크리트의 재료 중에서 혼합수에는 관심이 적은 편이나 수질은 콘크리트의 강도, 시공시의 응결시간 및 경화 한 후의 콘크리트의 제성질 등에 영향을 미치는 재료이다.

② 배합의 영향

콘크리트 강도에 영향을 미치는 요인중에서 가장 큰 영향을 미치는 것은 물-시멘트비이다.

D.A Abrams는 깨끗하고 강경한 골재를 사용한 콘크리트가 워커블하고 플라스틱하다면 콘크리트의 강도는 시멘트풀의 물-시멘트비에 의하여 결정된다고 하였으며, 이때 강도는 다음 식으로 나타낸다.

σ=	A
	B^X

여기서,

σ= 콘크리트의 압축강도 x = 물-시멘트비

A,B = 시멘트 품질 등에 의하여 정해지는 상수이다.

한편, Lyse는 시멘트-물비와의 관계를 이용하여 다음과 같은 식을 제안하였다.

σ= A + B(	C	)
	W

여기서, A,B = 실험상수이다. 상기의 식은 시멘트-물비가 증가할수록 강도가 비례적으로 증가한다는 사실을 보여주고 있다.

이 식은 실용상 편리하므로 보통 콘크리트의 배합설계 등에 유효하게 이용된다.

③ 공기량

물-시멘트비가 일정한 콘크리트에서 공기량이 1% 증가하는데 따라 압축강도는 대략 4~6% 감소한다. 그러나 AE콘크리트의 경우, 소요되는 워커빌리트를 얻기 위해 단위수량이 적게 되기 때문에 단위시멘트량과 슬럼프를 일정하게 할 경우 AE제를 사용하지 않는 콘크리트와 압축강도가 거의 비슷하다.

④ 혼합과 타설방법

혼합시간이 길수록 시멘트와 물과의 접촉이 좋게 되기 때문에 일반적으로 강도는 증대한다. 이러한 경향은 빈배합일수록, 굵은 골재의 최대치수가 작을수록, 된반죽일수록 효과가 크다. 충분한 혼합을 하는데 필요한 시간은 믹서의 형식, 용량에 따라 다르므로 시험에 의하여 정해야 한다.

한편 콘크리트를 혼합한 후 방치한 것을 물을 가하지 않고 다시 충분히 일하게 되도록 다시 비비면 일반적으로 강도는 증가한다. 그러나 워커빌리티 보다 나쁘게 되고 다짐이 곤란하게 되므로 오히려 강도가 저하하는 경우도 있다. 콘크리트가 굳기 시작한 후에 다시 비비는 작업을 되비비기라 한다.

콘크리트나 모르터가 엉기기 시작하지 않았으나 비빈 후 상당한 시간이 자났거나 또는 재료가 분리하는 경우에 다시 비비는 작업을 거듭비비기라 한다.
진동기(Vibrator)를 사용하여 다짐을 할 경우 된반죽의 콘크리트는 강도가 크게 되지만 묽은 반죽은 그 효과가 적다. 이것은 진동에 의하여 콘크리트 속의 기포가 적어지며, 치밀한 콘크리트가 되기 때문이다. 묽은 반죽의 경우에는 진동시간이 너무 길어지면 재료가 분리하며 오히려 강도는 저하한다. 또한 응결도중 적당한 시기에 재진동을 하게 되면 강도가 오히려 증대하는 경우도 있다.

콘크리트는 성형시 가압하여 경화시키면 일반적으로 강도는 크게 된다. 이것은 가압에 의하여 기포나 잉여수분이 배출됨으로써 강도가 증대한다. 특히 묽은 반죽 콘크리트의 경우에 효과가 크다.

⑤ 양생방법

콘크리트에 충분한 습도와 적당한 온도를 주어 유해한 응력을 가하지 않는 것을 양생(Curing)이라 한다.

양생방법에는 여러 가지가 있으나 보통은 습윤상태로 유지하여 콘크리트 중의 수분이 급격히 증발하지 않도록 한 것을 습윤양생(Wet Curting)이라 한다. 습윤상태로 하는 방법은 수중, 습사, 분무, 살수, 피막등이 있다. 시멘트의 수화반응을 촉진하기 위하여 고온양생에는 증기 온수 특히 한중콜크리트에 대해서는 전기, 전열양생등이 있다.

습윤양생 후 공기중에서 건조시키면 강도가 20~40%까지 증가한다. 이 강도증가는 일반적이며 그대로 건조상태에 두면 증가하지 않는다. 건조상태의 공시체를 다시 습윤상태에 두면 강도가 어느정도 다시 증가한다. 한편 양생온도가 강도에 미치는 영향은 시멘트의 품질, 배합 등에 의하여 달라지나 일반적으로는 양생온도가 4~40℃의 범위에 있어서는 온도가 높을수록 재령 28일까지의 강도는 커진다. 그러나 너무 지나치게 온도가 높으면 오히려 강도발현에 나쁜 영향을 미친다.

한편 양생온도가 -0.5~2.0℃ 이하로 되면 콘크리트 속의 수분이 동결하므로 특히 초기 재령에서 심한 동해를 받는다.

고온고압증기양생은 일반적으로 온도 170~185℃, 7~20kg/㎠의 압력의 증기속에서 6~12 시간 양생하면 재량1일에 보통양생 28일 강도에 필적하는 강도를 얻을 수 있다. 그래서 프리캐스트제품의 제조에 널리 응용된다.

콘크리트의 강도는 경과시간(재령)에 따라 강도가 증가하고 증가비율은 초기재령에서 더욱 현저하다. 강도의 증진과 재령과의 관계는 시멘트의 종류, 골재의 양생, 양생상태에 따라 현저하게 다르다.

⑥ 시험방법

동일한 콘크리트일지라도 공시체(Specimen)의 모양, 크기 및 재하방법 등에 의하여 강도가 상당히 다르다. 그래서 각국에서는 압축강도시험에 사용되는 표준공시체의 모양, 크기 및 재하속도를 각각 규정하고 있다.

(가) 공시체의 모양과 크기

공시체의 모양은 콘크리트의 강도에 매우 큰 영향을 미친다. 특히 공시체의 높이와 지름 또는 한 변의 길이와의 비의 영향은 매우 크다. 일반적으로 이 비가 작을수록 강도가 크게 된다. 이 비가 클소록 강도는 감소하며, 이 h / d 가 1.5이상 되면 강도의 변화는 작아진다. 우리나라 공업규격 KS F 2405 에 의하면 콘크리트의 압축강도 시험은 공시체의 높이가 지름의 2배인 원주형공시체를 사용하는 것을 표준으로 한다.

그런데 콘크리트 구조물에서 채취한 코어(Core)높이의 지름에 대한 비가 2배가 되는 시험편을 얻기가 어려운 경우 또는 원주형공시체가 아닌 각주공시체(Prism Specimen)나 입방체공시체(Cube Specimen)를 사용하여 압축강도시험을 실시할 경우 이들 강도시험값을 표준공시체의 강도로 환산하여야 한다.

일반적으로 입방체형공시체의 강도는 실린더공시체의 강도보다 크게 측정되며, 같은 형태의 공시체라 하더라도 크기가 작을수록 강도는 크게 측정된다. 따라서 표준공시체와 다른 크기나 다른 형태의 시편을 사용할 때는 적절한 보정을 해야 한다.

우리나라를 비롯하여 미국, 일본 등에서는 원주형공시체를 사용하고 있지만, 영국에서는 한 변이 15cm인 입방체공시체를 사용하고 있으며, 서독은 한 변이 20cm 인 입방체 공시체를 사용하고 있다.
20cm 입방체 공시체는 15cm 입방체 공시체 강도의 95% 정도의 강도를 나타낸다. 20cm 입방체 공시체는 원주형 공시체의 압축강도의 1.2배 정도의 강도를 나타내며, 15cm 입방체 공시체는 원주형 공시체 강도의 1.28배 정도의 강도를 보인다.
즉 φ= 15 ×30cm의 원주형 공시체의 강도는 20cm 입방체 공시체 강도의 83% 정도이고, 15cm 입방체 공시체 강도의 78% 정도이다.
예컨대 15cm 입방체 공시체로 시험한 압축강도가 300kg/㎠3인 콘크리트는 20cm 입방체 공시체의 강도로는 300 ×0.95 = 285kg/㎠정도로 볼 수 있고 φ= 15 ×30 원주형 공시체의 강도로는 300 ×0.78 = 234kg/㎠ 정도로 볼 수 있다.

(나) 공시체표면의 모양

공시체의 증가면은 평면으로서 공시체의 폭에 직각이라야 한다.
이것은 가압면이 평면이 아니면 공시체에 편심하중 또는 집중하중에 작용하여 실제의 강도보다 작은 응력에서 파괴하기 때문이다. H.F.Gonnerman 의 연구에 의하면 공시체의 가압면이 0.05in (약 1.3mm)정도 오목할 때 최대 5%의 강도가 감소되며, 0.05in 볼록할 때 최대 30% 의 강도가 감소된다고 한다.
그래서 공시체 표면이 凹凸한 경우, 캡핑(Capping)으로 공시체 표면을 평면이 되도록 하여 압축강도실험을 실시한다. 캡핑의 재표나 두께도 강도에 영향을 미치며, 캡핑의 두께는 가능한 엷은 것이 좋으나 2~3mm 정도가 적당하며 6mm를 넘으면 강도의 저하가 커진다고 한다.

캡핑재료로서는 시멘트풀, 황과 플라이애쉬와 같은 미분말재료외의 혼합물 등이 있다.

(다) 시헙시의 재하속도

압축강도시험시 재하속도(Loading Speed)는 콘크리트의 속도에 크게 영향을 미치며, 일반적으로 재하속도가 빠를수록 속다가 크게 나타나며, 이 경향은 100kg/㎠/sec를 넘으면 급격히 증대한다. 그래서 압축강도시의 재하속도를 2~3kg/㎠/sec로 규정하고 있으며, 인장이나 휨강도시험시의 재하속도는 각각 달리 규정하고 있다.

(2)응력일변형도곡선과 탄성계수

<그림4>는 원주형 공시체를 이용하여 재령28일의 콘크리트의 압축강도시험을 했을 때의 응력일변형도곡선을 보인 것이다.
강도가 낮을수록 곡선은 평평하고 강도가 높은 것일수록 곡선의 정부는 족해지고 있다. 저강도 콘크리트는 취성이 적으므로 고강도 큰크리트보다 더 큰 변형률에서 파괴되고 있다.
그러나 어느 곡선이든지 처음 부분은 거의 직선이며, 최대응력의 반 정도 되는 곳에서부터 서서히 곡선으로 변하고 있다.
최대응력 근처에서의 변형률은 모든 콘크리트가 다같이 0.002정도를 나타내고 있으며, 파괴시의 변형률은 0.003∼0.008의 범위로 변하지만, 실질적인 최대 변형률은 0.003∼0.004의 범위이다. 여기서 특기할 것은 고강도 큰크리트일수록 취성화 된다는 사실이다.

상기의 그림으로부터 알 수 있는 바와 같이 콘크리트의 응력과 변형률의 관계는 엄밀하게는 비선형이지만 응력이 낮은 범위에서는 직선으로 볼 수 있다.
그러하니 응력의 범위는 콘크리트 압축강도의 40∼50% 정도이며, 허용응력의 범위이다. 즉 허용응력의 범위에서는 콘크리트를 탄성재료로도 볼 수 있다.

일반적으로 콘크리트의 탄성계수는 응력의 함수이므로 정수로 나타낼 수 없다. 따라서 콘크리트의 탄성계수는 다음과 같은 세 가지의 정의가 제안되고 있다. <그림5>와 같은 콘크리트의 응력일변형곡선에 있어서 원점에서 이 곡선에 그은 접선이 이루는 각을 θ1이라고 할 때 다음 식으로 정의되는 Ec를 초기탄젠트계수(Initial tangent modulus)라고 한다. 즉 초기 탄젠트계수는 응력일변형도곡선의 처음 부분의 기울기이다.

E_c= (	dσ	)_e=0 = tanθ₁
	dε

응력일변형도곡선상의 임의점 A에서 이 곡선에 그은 접선이 이루는 각을 θ2라고 할 때, 다음 식으로 정의되는 Ec는 탄젠트계수(Tangent modulus)라고 한다. 이것은 응력일변형곡선의 임의점에서의 기울기이다.

<그림5>에서 응력σA가 압축강도의 절반 정도의 응력일 때, 현 OA의 기울기를 세컨트계수(Secant modulus of elasticity)라고 한다. 즉,

E_c= (	d_A	) = tanθ₃
	d_A

이 세컨트계수가 철큰 콘크리트에서는 콘크리트의 탄성계수로 쓰인다. 따라서 별도의 언급이 없을 때에는 콘크리트의 탄성계수는 세컨트계수를 말한다.

세컨트계순는 응력의 크기에 따라 달라지므로 응력의 크기를 지정하지 않으면 이 계수를 정할 수 없다. 보통은 압축강도의 30∼50% 정도의 응력을 사용하여 세컨트 계수를 구하고 있다. 콘크리트의 탄성계수는 여러 가지 요인에 의하여 변화하지만, 특히 콘크리트의 강도와 단위중량의 영향을 가장 크게 받는다.

우리나라 시방서에서는 콘크리트의 탄성계수 Ec를 다음 식과 같이 주고 있다. 이 값은 압축강도의 30∼50%의 범위에서의 세컨트계수이다.

Ec=W1.5 × 4,270 √σck ㎏/㎠

여기서 W는 콘크리트의 단위중량으로서 그 단위 t/㎡이고 σCK는 콘크리트의 설계기준강도이며 그 단위는 ㎏/㎠이다. 상기 식은 1.45∼2.5t/㎡의 단위중량을 가지는 모든 콘크리트에 적용된다.

보통의 골재를 사용하여 만든 콘크리트의 단위중량을 2.3t/㎡ 정도이므로, 보통 콘크리트의 탄성계수는 다음과 같이 된다.

Ec = 15.000 σck ㎏/㎠

(3) 인장강도

콘크리트의 인장강도(Tensile Strength)는 압축강도와 비교해서 매우 작아 약 압축강도의 1/10∼1/13 정도이다. 콘크리트의 압축강도 σc 와 인장강도 σt 와의 비 σc/σt 인 취도계수(Coefficient of brittleness)의 값은 압축강도가 클수록 크다. 또 인장강도는 콘크리트를 건조시키면 습윤한 콘크리트보다 저하된다. 이러한 경향은 흡수량이 큰 인공경량골재 콘크리트에 있어서 더욱 현저하다.

일반적으로 철근 콘크리트 부재의 설계시 인장강도는 무시하나, 보의 사인장응력, 슬라브 및 수조의 설계시 등에서는 콘크리트의 인장강도는 중요하며 직접 영향을 미친다.

콘크리트의 인장강도 시험방법은 KS F2423의 割裂시험(Splitting tensile test)이 일반적으로 사용된다. 이 방법은 원주형 공시체를 <그림6>에서 같이 옆으로 놓고 상하방향에서 가압하여 공시체를 할열시켜 그 때의 파괴하중 P로부터 다음 식을 사용하여 인장강도를 구한다.

σ₁ =

πdl

여기서, σt = 인장강도(㎏/㎠)

d = 공시체의 지름(cm)

P = 시험기에 나타난 최대하중(kg)

I = 공시체의 길이(cm)

할열에 의한 인장강도는 순인장강도와 거의 비슷한 값을 나타낸다.

(4) 휨강도

콘크리트의 휨강도(Flexural strength, modulus of rupture)는 압축강도의 1/5∼1/8정도로서 장방형 보를 <그림7>에서 중앙집중재하(Enter point loading) 또는 3등분점재하(Third point loading)에 의하여 다음 식으로 구한다.

σb =

여기서,

σb = 휨강도(㎏/㎠)

M = 최대휨모멘트(㎏ㆍ㎝)

이때 직사각형 단면의 보의 단면계수는

Z =

bh2

이다.

Z = 보의 단면계수(㎠)

콘크리트의 휨강도는 인장강도의 1.6∼2.0배 정도로서, 파괴하중의 근방의 응력상태는 소성성질을 나타내므로 응력이 직선분포로 나타나지 않는다.

콘크리트의 휨강도는 도로, 공항 등의 콘크리트 포장의 설계기준강도, 이들 콘크리트의 품질결정 및 관리 등에 사용된다.

휨강도를 위의 2가지 시험방법으로 실시했을 때 3등 분점재하에 의한 휨강도는 집중재하에 의해 시험한 휨강도보다 약간 작은 (0.75∼0.80) 값을 나타낸다.
그 이유는 콘크리트는 엄밀히 말해서 균일재료가 아니며, 3등분점재하의 경우에는 재하점 사이의 지간에 최대휨모멘트가 생기고 이 부분 중에서 가장 약한 단면에서 파괴하는데 반하여, 집중재하방법의 경우에 최대휨모멘트가 재하점에 생기므로 파괴단면이 정해져 있기 때문에 3등분점재하쪽의 휨강도가 작다.

(5) 전단강도

콘크리트, 석재, 주철과 같은 취성재료는 인장강도가 매우 작기 때문에 탄성체의 경우와 같이 비틀림시험에 의하여 실제 전단응력을 구하기 어렵다. 그래서 콘크리트의 전단응력은 <그림8>에서와 같은 직접전단시험에 의하여 구한다. 최대하중 P를 측정하여 전단응력이 횡방향에 일정하게 분포한다고 가정하고 다음 식으로 구한다.

r =

이와 같이 구한 직접전단강도(Shear Strength)는 압출강도의 1/4∼1/6, 인장강도의 2.3배∼2.5배 정도이다.

일반적으로 높이 또는 폭이 클수록 또 지간 l이 커질수록 직접전단강도는 작아진다. 실제 전단강도는 3폭시험을 실시하여 Mohr의 응력원을 그려 파괴포락선이 세로선과 교차하는 점의 세로좌표에서 구할 수 있다.

(6) 부착강도

철근콘크리트 구조가 성립하기 위해서는 철근과 콘크리트가 항상 일체가 되어 하중에 저항하지 않으면 안된다. 그러기 위해서 양자 사이에는 부착(Bond)이 필요하며 부착의 정도로 부착강도(Bond Strength)라 한다. 부착강도는 철근과 시멘트풀과의 순부착력, 철근과 콘크리트 사이의 마찰력 및 철근 표면의 凹凸에 의한 기계적 저항력등에 의한다.

부착강도는 철근의 종류 및 지름 콘크리트 속의 철근의 위치 및 방향, 묻힌 길이, 콘크리트의 덮개 및 콘크리트의 품질 등에 따라 달라진다.

또한 수평철근의 부착강도는 연직철근의 1/2∼1/4정도이며, 수평철근의 아래쪽의 콘크리트 두께가 클수록 부착강도는 저하한다. 그 이유는 콘크리트 속의 고체입자의 침하, 블리등에 등에 의하여 철근 밑에 공극, 수막이 생겨 부착을 약하게 만들기 때문이다.

(7) 피로강도

콘크리트도 다른 재료와 마찬가지로 반복하중을 받거나, 일정한 하중을 지속적으로 받게 되면 피로 때문에 정적 파괴하중보다 작은 하중으로 파괴된다.
이것을 피로파괴(Fatigue fracture)라 한다. 피로에 의한 파괴강도는 주로 작용하는 응력의 상한치와 하한치의 범위와 반복회수에 의하여 변화한다. 보통 무한대의 반복회수에 견딜 수 있는 응력의 최대를 내구한계(Endurance limit) 또는 피로한계(Fatigue limit)라 한다. 또 소정의 반복회수에 견디는 응력의 한도를 피로강도(Fatigue strength)라 하며, 반복회수와 함께 나타낸다.

콘크리트의 피로시험 결과의 한 예를 나타낸 것이 <그림15>이다.

콘크리트의 200만회 피로강도는 정적 피로강도의 50∼60% 정도라 한다. 피로에 의한 강도저하의 원인중에서 중요한 것은 콘크리트 속의 미세한 균열(Microcrack)의 발생이라고 한다. 이 미세한 균열은 콘크리트의 응역이 0.5σc 정도일 때 발생하기 시작하여 반복하중에 의하여 발달하여 파괴한다고 한다.

(8)체적변화(Volume Change)

경화한 콘크리트 체적은 수분의 변화, 온도의 변화에 따라 변화한다. 이 체적변화는 콘크리트 구조물에 여러 가지 악영향을 미친다. 예를 들면 구속된 콘크리트에 수축이 생기면 인장강도가 부족하게 되고 균열이 발생한다.

① 수분의 변화에 따른 체적변화
콘크리트를 수중에서 양생하면 시멘트겔의 팽윤에 의하여 100∼200×10-6 정도의 팽창을 나타낸다. 이 팽창현상을 매우 완만하게 일어나므로 일반적으로 팽창에 의한 압축응력에 의하여 구조물이 위험하게 되는 경우는 거의 없다.

물로 포화된 콘크리트 공시체를 완전히 건조시키면 600∼900×10-ε정도 수축한다. 콘크리트 표준시방서에서 不靜定構造設計 계산에 사용되는 건조수축계수는 <표7>의 값을 표준으로 한다.

<표7> 설계계산에 사용되는 콘크리트의 건조수축계수


구 조 물 의 종 류		건조수축계수
리 아 맨		0.00015
아아치*	철근량 0.5% 이상 철근량 0.1∼.05%	0.00015 0.00020

*여기서 아아치라 함은 아아치의 축방향 철근단면적이 아아치폭 1m에 대하여 8cm2 이상이고, 아아치 단면의 0.1% 이상인 것으로 한다.

콘크리트 건조수축(Drying Shringkage)에 영향을 미치는 요인 단위수량, 시멘트량과 품질, 골재량과 품질, 공기량, 양생방법 및 부재의 모양과 크기등을 들수 있다.

콘크리트 수축의 정도는 단면의 크기에 따르 다르므로 <표8>의 값을 많이 사용한다.

<표8> 콘크리트의 건조수축계수(×10-5)

적 용 범 위	부재 단면의 최소지수(cm)
적 용 범 위	20	20∼75	75∼
수중구조물	0	0	0
아주 습한 공기중, 수면상의 구조물	12.5	10	7.5
일반옥의 구조물	25.0	20	15
건조한 공기중, 건조한 실내 구조물	37.5	30	22.5

그런데 건조상태에 있어서 영향이 크게 미치는 것은 단위수량이며, 단위시멘트량과 물-시멘트비의 영향은 비교적 적다.

시멘트의 화학성분 중에서는 C3A의 함유량이 크면 수축이 크다. 골재의 경우에는 탄성계수, 압축강도가 수축에 영향을 미치며 일반적으로 軟砂岩, 粘板岩은 수축이 크고, 석영질, 장석류는 수축이 작다.

한편 인공경량골재 콘크리트의 건조수축은 일반적으로 보통 콘크리트와 거의 같거나 약간 작다고 한다.

② 온도변화에 따른 체적변화

시멘트풀의 열팽창계수는 1℃에 대하여 15∼18×10-6/℃ 정도이다. 경량콘크리트는 보통콘크리트의 70∼80 정도이지만, 설계계산시는 편의상 보통골재 콘크리트와 같은 10×10-6/℃를 사용한다.

(9) 크리프(Creep)

콘크리트에 일정한 하중을 지속적으로 재하하면 응력의 변화가 없이도 변형은 시간에 따라 증가한다. 이와 같이 시간에 따라 증가하는 변형을 크리프라 한다.

크리프의 발생기구에 관해서 시멘트풀의 점탄성적성질과 시멘트풀과 골재 사이의 소성 성질의 복합 작용에 기인한다고 하지만 구체적으로는 연속재하에 의한 겔수의 완만한 압출이 주된 원인으로서 시멘트풀의 점성유동, 미세공극의 폐색, 결정의 이동 및 미세균열의 발생 등의 영향이 추가되어 일어난다고 한다.

크리프는 건조수축과 기구적으로 비슷한 것으로서 구별하여 취급하기 어렵다.

크리프에 영향을 미치는 요인은 시멘트의 성질, 골재의 광물적 성질 및 온도 , 배합 중에서 물-시멘트비와 골재량, 재하시의 재령, 재하기간 중의 온도와 습도, 재하응력의 크기와 하중의 종류 및 공시체의 크기 등을 들 수있다. 재하시의 재령이 짧을수록 재하재령이 길수록 크리프는 크며 크리프의 증가비율은 재하기간에 따라 점차 감소한다. 일반적으로 지속시간 3개월에 50%, 1년에 거의 90%가 된다고 한다.

크리프는 외부습도가 높을수록 작고 온도가 높을수록 일반적으로 크다.

Davis-Granville 의 측정 : 지속응력이 콘크리트 강도의 1/3정도 이내에 있으면 크리프 변형률은 탄성변형률에 비례한다고 보며, 콘크리트의 크리프계수는 보통의 대기중에 있는 부정정구조예로서 조기에 재하되지 않을 때 일반적으로 실내의 경우 3.0, 실외의 경우는 2.0을 표준으로 한다.

인공경량골재 콘크리트 크리프 변형률은 일반적으로 보통 콘크리트 보다 크고 탄성변형률도 크기 때문에 크리프 계수는 작다.

Ⅲ. 운반, 타설 및 양생

혼합된 콘크리트의 운반은 신중히 이루어져야 하며 재료의 분리가 일어나지 않도록 각별한 주의를 기울여야 한다. 특히 콘크리트 속의 조골재가 시멘트풀로부터 분리되려는 경향이 없도록 해야 한다.

운반된 콘크리트를 타설할 때에는 타설 전에 거푸집 내면을 깨끗이 청소해야 하며 철근에 묻어 있는 불순물을 제거해야 한다. 또한 이미 타설된 콘크리트 표면을 깨끗이 처리하여 새로운 콘크리트를 타설하여야 한다. 타설과 함께 중요시해야 할 상황은 콘크리트를 거푸집 속에 잘 다져 넣는 일이다. 콘크리트의 강도는 콘크리트가 얼마나 잘 충진되어 있는가의 여부에 따라 결정될 수 있으므로 콘크리트의 다짐 작업은 중요한 항목이 된다.

콘크리트의 소요강도를 내기 위하여 마지막으로 주의를 기울여야 할 사항이 바로 콘크리트의 양생작업이다. 콘크리트의 양생은 글자 그대로 타설된 콘크리트를 강도가 충분히 발휘되도록 처리하는 과정이다. 콘크리트의 양생에서 무엇보다도 가장 중요한 사항은 온도와 습도의 유지이다. 특히 초기 양생에서는 이 적절한 온도와 습도의 유지가 아주 중요한 역할을 한다. 초기 양생이 제대로 이루어지지 않을 경우 콘크리트의 장기강도는 크게 손상을 입을 수 있다. 온도와 습도를 적절히 유지하고자 하는 이유는 시멘트 수화를 촉진시키고자 함이다. 시멘트의 수화가 얼마나 잘 이루어졌는가 하는 것이 바로 콘크리트의 강도와 직결되기 때문이다. 보통의 표준 양생은 온도 20℃ 전후와 100%의 습도를 유지시키는 방법이다. 그러나 시간적으로 빠른 시간내에 양생시키고자 하는 경우에는 고온 양생이나 증기 양생 또는 고압양생 등의 방법이 사용될 수 있다.

이러한 고온양생 방법이 사용되는 경우에는 온도를 너무 빠르게 올리거나 너무 빠르게 내리지 않도록 각별한 주의를 기울여야 한다.

알루마 시스템

2022-09-14T05:56:17+09:00

알루마시스템

ALUMA SYSTEM

Ⅰ. 개념

거푸집의 제 1세대는 목재로서 가격이 싸고 쉽게 구할 수 있는 반면, 그 수명이 짧고 또한 많은 절단 때문에 노동력의 대량 투입이 필요하였다.

그리하여 철제가 등장, 1970년대까지 거푸집의 주요 소재로 발전되었으나 철제 또한 강하고 수명이 긴 반면 무겁고 쉽게 부식되며 일하기가 힘들고 제한된 형태에만 사용된다는 단점을 가졌다.

알루미늄이 거푸집 산업에 처음 등장한 것은 토론토의 건설붐이 한창일 때이며, Tridel(알루마의 모회사)에서는 경비를 절감할 수 있는 여러 가지 거푸집과 조립방법을 실험하기 시작했고 나무, 철과의 결합도 시도하였다.

그러나 다소간의 발전이 있기는 했어도 혁신적인 시스템으로까지는 발전하지 못했고 이후 오랫동안의 연구 끝에 충분한 강도를 갖는 알루미늄 트러스와 빔(Beam)이 성공적으로 완성되었다.

알루미늄의 특징인 매끄러운 외관, 부시에 강하며, 디자인의 다양성과 고강도성, 가벼운 대형 거푸집의 제작, 인건비 절감과 관리 및 운반과 용이성으로 콘크리트 타설의 모든 공사에 사용되고 있다.

--그림--

Ⅱ. Aluma Ganged Wall Forms

월폼의 기본자재는 알루마 빔으로 경량ㆍ고강도의 알루미늄 부재로서 중량이 합판을 포합하여 ㎡당 38㎏이기 때문에 가볍고, 해체 조립이 간단하고 쉬우며, 어떠한 크기의 거푸집도 알루마 빔과 스트롱백(Strong Back)의 길이와 높이를 조절해서 제작할 수 있다.

또한 알루마 월 픽(Aluma Wall Pick)과 Spreader Bar를 사용하여 양쪽의 1벽체 2개를 동시에 해체, 이동(Flying) 재조립할 수 있고, Spreader Bar가 철근배근 (Installation of Reinforcing) 작업을 위해 재조립시 벽체의 충분한 거리를 유지시켜 준다.

알루마 월 폼은 스트롱 백을 통하여 폼 타이가 부착되어 있는데 1.82m간격으로 설치되는 각각 한 개의 폼 타이는 48Contact Square Feet (4.46㎡)를 지지해줄 수 있으며 폼타이의 위치는 스트롱 백의 길이를 통하여 어느 곳이라도 설치가 가능하다.

특별한 경우 알루마 빔을 수직으로 하고 스트롱 백을 수직으로 부착하여 Y형 벽체, Shafts, 원형 벽체 등에 알루마 거푸집을 사용할 수 있다.

Ⅲ. New Alumalite Table Form

알루마 테이블 폼은 기존의 거푸집 시스템보다 30% 가벼우며, 보통 용량의 크레인을 이용하여 쉽게 벽면 전부를 하나로 조립하여 일체식으로 이동할 수 있다.

트러스의 높이는 1.2m(3.94ft)이고 다리와 다리사이의 높이는 1.22m(4ft)로 재래식보다 높으며, Shoring Frame의 트러스 위나 아랫부분에 연결되어 더 높은 Shoring 의 높이를 조절할 수 있다.

또한 양공(Double Hollow) 다리로 기존의 거푸집 보다 훨씬 쉽고 빠르게 조절할 수 있으며, 다리의 내부속에 들어있는 Extension Shaff를 꺼내면 쉽게 높이를 조절할 수 있다.

1. New Aluminum Leg Design

새로운 알루마 라이트 트러스의 다리는 혁신적인 경비절감을 위해 디자인된 것으로 Top과 Bottom Extension Staff(연장도구)를 사용하여 높은 천장에도 연결시킬 수 있으며 제한된 공간을 통해서도 Compact Flying 할 수 있도록 고안되었다.

Extension Staff에 150m/m (5.90inch)간격으로 두 개씩의 구멍이 뚫려 있고 Screw-Jack을 사용하여 75m/m (2.95inch)씩 길이를 조절할 수 있다.

2. Alumalite Table Form

Screw-Jack을 Extension Staff가 없는 Top Chord에도 사용할 수 있다.

크로스 브래이스 브라켓(Cross Brace Bracket)을 연결할 수 있도록 Alumalite Leg의 양쪽면에 모두 볼트 구멍이 뚫어져 있다. Flying Table당 3~4개의 Truss를 사용할 경우 크로스 브래이스 브랏켓이 양쪽 다리 모두에 쉽게 부착될 수 있게 되어 있다.

밑에 매달린 Beam(합판 밑)은 볼트 구멍이 있어 이곳을 통하여 테이블에 조여질 수 있을 뿐만 아니라 Hinge Pannel을 위한 Special Bracing 에도 부착될 수 있다.

3. Mechanical Lowering Device

새로운 알루마라이트 Lowering Device(로우어링 디바이스)는 매우 경제적이며 사용 및 운반하기가 쉽다

4. Low Profile Glide

저렴한 경량 글라이드는 폴리프로필렌을 사용했기 때문에 기름칠을 할 필요가 없고 전체높이는 70m/m(2.75inch)이다.

Ⅳ. Aluma Frame

알루마 시스템의 Shoring (지주) 및 거푸집은 경량성, 고강도성, 다양성으로써 50%까지의 인력절감을 가져올 수 있다.

알루마 프레임(Frame)은 수직 Shoring으로 기존의 시스템보다 더 강하면서도 가벼우며 경비절감이라는 추가혜택을 가져온다.

부품들이 기계적으로 연결되어 있기 때문에 렌치 하나만으로 현장에서 신속ㆍ안전하고, 저렴하게 보수(Repair)가 가능한 것으로 원래의 Frame 용량은 이러한 보수에 의해 전혀 영향을 받지 않는다.

알루마 프레임은 건축공사 뿐만 아니라 토목공사에도 이상적으로 사용될 수 있으며, 무게에 대한 강도는 철재 프레임보다 3배나 높다. 알루마 프레임의 Size 는 6' ×6',
6'×5', 6'×3', (Feet) 등 3가지가 있다.

최근의 연구에 의하면 이 3가지 규격이 가장 효율적인 크기이며 적은 프레임으로도 더 많은 면적을 커버하는 것으로 나타났다.

(1) 50%의 인건비 절감

한 사람이 Base, Screw Jack, J 헤드가 부착된 한 개의 한 개의 프레임을 Leg는 Steel Post Shore보다 두 배나 강하면서도 더 가볍고 효율적이다.

(2) Aluma Post Shore

알루마 프레임 Leg의 길이는 6피트, 5피트로 베이스 프레이트와 Screw Jack, J Head가 부착된 한 개의 Leg는 Steel Post Shore보다 두배나 강하면서도 더 가볍고 효율적이다.

--그림--

Ⅴ. 새로운 알루마 140빔

1. 140 Beam의 필요성

기존의 알루마빔은 140 Beam보다 용량이 큰 디자인이었으므로 그보다 적은 용량의 디자인을 필요로 하는 다양한 거푸집의 제작을 위해 140 Beam 이라는 새로운 Beam을 만들게 되었다.

알루마 빔을 사용하는 원래의 기주은 200m/m Slab(8inch) 19m/m(3/4inch) 합판이었고 490m/m(19.2inch) 중앙에는 Aluma Beams (Joint), 3.2m/m(10Feet) 중앙에는 Aluma Stringer Beam 이었다.

그러므로 Support가 3.2m 이하의 서포트인 경우를 위하여 새로운 140 Beam이 소개된 것이다.

기존의 Aluma Beam 이 여전히 일반적인 건축에 대부분 사용될 수 있으며, 자재면에서 볼 때도 운반되는 자재의 수량을 극소화할 수 있다는 이점을 가지고 있다.

그렇지만 알루마 빔의 3가지 종류를 적절히 배합하여 사용한다면 효과는 마찬가지라고 볼 수 있다.

2. 140 Beam이란?

알루마 140 Beam이란 기존의 알루마 빔과 모양은 같지만 더 작은 새로운 빔이다. 윗부분에는 목재가 가운데 들어가도록 흠을 만들었고 흠의 내부에는 톱니모양으로 되어 있다. 바깥쪽에서 흠의 내부로 나사를 돌려 죄어주면 목재가 고정되며 또한 목재를 갈아 끼울 때도 쉽게 대체할 수 있다.

이는 나사와 못을 사용할 수 있도록 깊이가 충분하고 위에 얹혀질 합판에 부착되기에 충분히 넓으며 충격저항을 높이고 견고성을 높이기 위해 140 Beam의 Top Flange(윗 부분의 절단면)을 더 두껍게 했다.

140 Beam의 Bottom Flange (아래측 절단면)가 Top Flange보다 더 넓고 무게중심은 하부에 있으므로 합판을 붙일 때도 충분히 안전성을 유지할 수 있으며 Bottom Flange의 오목한 홈(Concave Bottom Flange)은 합판을 붙일 때의 두드림으로 인한 휨을 방지하는 동시에 안정된 디딤역할을 한다.

볼트를 조일 때는 Concave Bottom Flange가 Washer(워셔)역할을 하며 Fastener가 느슨해지는 것을 막고 또 140 Beam이 안전하게 고정되었는지를 눈으로 확인할 수 있다.

볼트 구멍은 4각, 5각 혹은 특수 알루마 볼트 헤드의 표준 12m/m 지름의 볼트를 낄 수 있도록 되어 있다.

볼트 구멍을 통하여 알루마 140 Beam을 다른 어떠한 알루마 부품에도 고정시킬 수 있고 Shoring component에도 부착할 수 있다.

165m.m(6~1/2 inch) Aluma Beam과 190m/m(7.1/2 inch) 알루마 Stringer에 비해 알루마 140 Beam의 높이는 140m/m이다.

콘크리트 몰드 이형제

2022-09-14T05:52:03+09:00

콘크리트 Mold 이형제

이형제를 사용함에 따른 제품생산의 불량을 줄이고 이형제 비용을 절감시키기 위해서는 양생조건을 개선하고 W/C비를 가능한 한 낮추고 모래의 질을 높여주고 작업자에게 성실한 작업을하도록 유도하는 일이 꾸준히 이루어져야 한다.
특히 수성이형제를 사용할 경우에는 조건이 갖추어지면 물회석 비율을 높게 사용할 수 있으므로 이형제 비용은 현저하게 절약될 수 있다.

Ⅰ. 서언

일정한 형태를 가진 콘크리트 제품을 계속적으로 제조하기 위해서는 그러한 형태를 갖춘 형틀(MOLD)의 존재가 있어야 한다.
콘크리트의 형틀은 견고성, 내구성의 필요에 따라 흔히 철재로 만들어지게 되며 최근에는 보도판 등의 경량 콘크리트물의 생산을 위해서 프라스틱제 MOLD도 도입되어 사용되고 있는 것을 볼 수 있는데 본문에서는 가장 일반적인 철제 MOLD를 사용할 경우만을 대상으로 하여 이형제에 관한 문제를 검토해 보기로 한다.
콘크리트 제품을 생산하려면 준비된 몰타르를 MOLD에 투입하여 일정한 양생과정을 거친 후 MOLD로부터 콘크리트 성형물을 분리시켜야 하는데 (이 작업을 탈형이라 한다.) 이때 탈형을 쉽게 하기 위하여 MOLD에 이형제를 도포하게 된다. (이형제는 흔히 탈형유라 칭하는데 종래에는 석유류를 사용하여 왔으므로 탈형유라 하여도 별 무리가 없었으나 수성이형제도 많이 사용하고 이TDmamfh 포괄적인 개념으로써 이형제가 더 나은 표현이라 여겨진다.)

콘크리트 성형물이 MOLD로부터 분리되는데 있어서 이형제는 어떻게 가능한가?

콘크리트물 제작과정에서 이형제의 성능에 영향을 미치는 요인은 어떤 것들이 있는가?

어떠한 종류의 이형제가 사용되어 왔으며 또 사용 되고 있는가?

이상의 문제를 하나씩 구명함을써 이형제의 올바른 선택과 사용 방법을 이해하는데 도움을 주고자하며 이 방면의 체계적인 연구가 전혀없는 상태에서 그 밑 바탕이 될 수 있는 자료를 제공하는데 본 소고의 목적이 있다.
콘크리트 이형제는 MOLD에 도포되고 난 후 일종의 피막을 형성함으로써 콘크리트가 MOLD에 직접 닿지 않도록 하는 작용을 한다. 이때 만약 콘크리트가 MOLD에 직접 닿게 되면 부분적으로 MOLD에 콘크리트가 묻어나게 되는 현상이 발생하게 된다.

어떠한 종류의 피막이 콘크리트와 철판 사이에 존재됐을 때 가장 탈형효과는 좋을 것인가?
또한 어떤 종류의 피막을 어떻게 MOLD마다 만들어 줄 것인가?

철판에 발라서 피막이 이뤄지는 물질의 종류는 대단히 많다. 천연유기물로써 송지, 단마루, 아교...등이 있을 수 있고 화학합성물로써 요소, 메라민, 석탄상 등의 수지류와 스테아린산, 오레인산 등의 고급알콜류 및 파라핀 등도 생각해 볼 수 있다.
그러나 그 동안의 반복해 온 시험과 전래해 온 경험으로 미루어서 송진이 가장 효과면에서 월등했다는 것을 알 수 있다.
여기에서 문제가 되는 것은 송진 피막을 어떻게 MOLD에 만들어 주는가 하는 것이다. 송지는 유용성 물질이다. 따라서 송진을 잘게 부수어서 가루로 만들어 잘 저어주거나 (휘발유, 솔벤트 유 등을 용매로 할 때) 약간 가열하여 잘 저어주면 (등유, 경유를 용매로 할 때)바라는 송진 용액을 만들 수 있다. 또한 화학적인 방법을 사용하면 물에도 녹아서 송진의 수용액을 만들 수도 있다.
용매에 용해된 송진 용액은 MOLD에 도포된 후 용매는 증발(혹은 휘발)되고 송진만 얇게 MOLD에 씌워지게 되고 이 송진이 콘크리트와 철판사이를 격리시켜서 콘크리트가 양생된 후 MOLD로부터 콘크리트를 깨끗하게 분리시켜주기를 기대하는 것이 이형제의 기본 기능이라 할 수 있다.
송진을 용해시키는데 어떠한 용매를 선택하는 것이 가장 탈형효과가 좋고 가격적인 면에서 유리할 것인가?

먼저 전통적으로 행해져 내려온 석유류를 용매로 할 경우부터 생각해 보기로 한다.
흄관생산의 경우를 예로 들어 살펴보면 종래로부터 휘발유에다 송진을 잘게 부수어서 이를 용액으로 만들어 사용하는 경우와 경유나 석유에다 송진을 가열하여 용액을 만들어서 사용하는 경우가 시행되어 왔는데 이 두가지 경우, 즉 휘발유를 용매로 할 경우와 경유를 용매로 할 경우를 뽑아서 그 특성과 기능을 살피기로 한다.

휘발유는 경유보다 휘발성이 대단히 높다.
휘발유를 용매로 한 이형제를 사용할 경우 MOLD에 이형제를 도포하면 희발유는 단시간내에 증발하게 되고 MOLD 표면에는 송진이 얇게 도포되어 콘크리트물이 직접 MOLD에 닿게 되는 것을 막아준다. 양생과정에서는 송진은 녹아서 콘크리트 표면으로 옮아가서 달라붙게 되므로 달형시에 쉽게 콘크리트물을 MOLD로부터 비교적 깨끗하게 분리시킬 수가 있는 것이다.
경유를 용매로 사용할 경우 경유는 거의 휘발하지 않고 MOLD표면에 남아 있거나 괴어 있는 상태가 되는데 여기에 콘크리트물이 투입되고 강한 원심력을 받게되면 경유는 가벼우므로 흄관 내부로 빨려들게 되고 따라서 어느 부분에서는 따라서 어느 부분에서는 콘크리트 물이 직접 MOLD에 닿게 되는 부분도 생기게 되므로 결국에는 부분적으로 콘크리트가 MOLD에 묻어나는 현상을 볼 수 있다.
이러한 경우는 진동성형제품을 생산할 때에도 같은 방법으로 설명이 가능해진다. 즉, 경유를 용매로 한 이형제를 도포했을 때 증발하지 못한 경유는 진동을 받게 되면 물보다 가벼우므로 위로 뜨게 되어 부분적으로 콘크리트가 MOLD 표면에 직접 닿게 되어 묻어나거나, 경유가 괴어 있는 부분에서는 물속에서 표면장력으로 인해 동그랗게 남아 있다가 그대로 굳어져서 기름곰보의 형태가 되는 것이다.
여기에서 우리가 얻을 수 있는 결론의 하나는 원가를 고려하지 않을 때 휘발성이 높은 휘발유가 경유보다 탈형 효과가 좋다는 것이며 같은 조건이며 휘발성이 높은 용매를 선택하도록 해야 한다는 것이다.

화학적인 방법으로 송진을 물에다 용해시켜 제조한 수성이형제의 경우를 생각해보자. 이때의 용매는 물이다. 물은 휘발유보다는 휘발성이 더하지만 경유나 등유보다는 증발력이 강하므로 용매 자체의 가능성을 이야기할 때 경유나 등유보다는 용매로서의 가치가 높다. 또한 물을 용매로 할 때에는 소위 기름곰보를 없앨 수 있다는 점에서 석유류보다는 나은 점도 있긴 하며 무엇보다 원가면에서 유리하다. 그러나 석유류는 석유류 자체만으로도 콘크리트와 철판사이에 일종의 격리작용을 하게 되므로 어느정도까지는 이형제의 역할을 해내고 있지만 물자체만으로 이형제로서의 역할을 기대하기가 어렵다.
또한 수용성이형제는 콘크리트 속에 들어 있는 물에 어느정도까지는 녹아내린다는 점도 고려해야 하므로 몰타르의 SENDING작용에 석유류보다는 약하다.
따라서 수용성이형제는 석유류를 용매로 할 때보다 송진의 함량이 높아야 하고 석유류가 갖고 있는 윤활성을 보완할 수 있는 다른 화학 성분, 즉 파라핀, 오레인산 등과 계면 활성제 등이 첨가되어야 하며 휘발성을 제고시키기 위해서 알콜 등도 첨가되어야 한다.
그러나 석유류를 용매로 할 때보다는 송진 등이 더 많이 용해되어다는 점은 탈형은 보다 쉽게 되지만 농도를 조절할 수 있는 물희석비율이 약할 대, 즉 물을 덜 탔을 때 MOLD 표면에 콘크리트 때가 끼이게 된다는 약점을 남겨두고 있는 것이다.
이상에서 콘크리트 MOLD 이형제로서 사용되고 있는 피막의 종류와 피막을 형성할 수 있는 용매의 장단점을 개략적으로 살펴보았거니와 어떠한 종류의 이형제를 사용하더라도 이형제로 인한 제품의 표면불량이 발생하게 된다.

어떠한 상태가 이형제로 인한 표면불량인가?

첫째로 지적할 수 있는 것은 (몰드에 묻어남)이다. 다른 조건이 안정되었다고 할 때 묻어남의 원인은 이형제에 함유되어 있는 송진의 양, 즉 송진의 농도에서 찾을 수 밖에 없다. 송진의 농도가 묽다함은 바로 MOLD의 피막이 얇다란 말로 해석할 수 있는데 콘크리트 몰타르의 SENDING현상 때문에 얇은 피막이 벗겨져서 MOLD의 철판 부분에 콘크리트 몰타르가 직접 닿게 되어 이 부분이 묻어나게 되는 것으로 생각할 수 있다. 묻어남의 빈도가 심해지면 이형제에 함유되어 있는 송진의 농도를 일단 CHECH해 보아야 할 것이다.

둘째로 지적할 수 있는 것은 'MOLD의 때탐'이다. 이형제에 함유되어 있는 송진의 농도가 진해지면 송진 특유의 접착력 때문에 송진 피막에 CEMENT, 세사, 흙 따위가 달라붙어 MOLD 표면에 콘크리트 껍질(소위 때)이 생기게 되는데 처음에는 대단히 얇게 때가 끼이게 되지만 MOLD를 반복 사용하는 과정에서 그 때도 차츰 두꺼워져서 드디어는 제품표면이 매우 거칠고 흉하게 나타나게 된다.
MOLD에 때가 끼인다 함은 바로 송진의 농도가 진하다는 증거로 보고 이형제의 농도를 낮춰서 다시 말하면 유성을 사용할 경우에는 송진양을 줄여주고 수성을 사용할 경우에는 물을 좀 더 부어서 보다 묽게 해서 사용해야 할 것이다.

셋째로 지적할 수 있는 것은 '콘크리트의 썩음'이다. 이형제를 도포했을 때 표면에 발라둔 이형제는 MOLD벽면을 타고 흘러내려서 밑부분에 고이게 된다. 유성이형제를 사용했을 경우 고여있는 이형제의 일부는 원심을 받거나 진동을 받게 되면 밖으로 빠져 나오게 되나 일부는 남아서 콘크리트와 섞이게 되는데 이 경우 기름은 콘크리트와 섞이게 되는데 이 경우 기름은 콘크리트 양생을 저해하므로 양생이 되지 않고 부슬부슬해진다. 이러한 현상은 수성 이형제를 사용했을 때 현저하게 나타나게 되는데 MOLD 밑부분에 고여있는 이형제가 콘크리트와 MIXING되어 양생되는 과정에서 이형제 속에 들어 있는 송진 등의 유기물질과 계면 활성제 등이 양생을 저해하게 되어 콘크리트 자체가 부슬부슬해지게 된다.이러한 썩음현상이 발견되게 되면 이형제 도포현장에 가서 고여있는 이형제를 닦아내도록 하고 가능하다면 MOLD에 이형제가 고이지 않도록 작업자에게 주의 시킬 필요가 있겠다.

넷째로 지적할 수 있는 것은 '콘크리트의 기름곰보'이다. 진동성형제품에 있어서 발생하는 표면곰보는 공기곰보, 물곰보, 기름곰보 등인데 이형제로써 증발략이 약한 경우나 폐유(재생유)등을 사용할 때 기름곰보 현상은 두드러지게 나타나게 된다.

MOLD표면에 발라져서 증발되지 않고 남아 있던 기름은 콘크리트 몰탈 속에서 기름방울의 형태로 잔존해 있닥다 그 자체 모양대로 콘크리트가 성형이 되면서 곰보형태로 남아 있게 되는데 이런 곰보 현상이 심하게 나타나면 유성 이형제의 용매를 휘발성이 강한 용매로 바꾸거나 MOLD 내에 남아 있는 기름을 깨끗하게 증발시키는 방법들이 강구되어야 할 것이다. 수성 이형제를 사용할 경우에는 기름 곰보는 전혀 발생되지 않는다.

여기에서 우리가 살피고 넘어가야 할 또다른 문제는 이형제의 성능에 영향을 미치는 다른 작업요인들이다.
같은 조건, 같은 품질과 같은 농도의 이형제를 사용할 경우에는 어떤 MOLD는 제품이 깨끗하게 나왔는데 어떤 MOLD는 때가 끼이는가 하면 어떤 MOLD는 묻어나는 경우도 없지 않기 때문이다. 이형제의 성능과 농도가 일정하다고 할 때 이에 영향을 미치는 요인들은 어떠한 것이 있는가?

첫째로 생각할 수 있는 것은 제품의 양생이다. 양생이 덜 되었을 때 콘크리트간의 응결력은 대단히 낮으므로 MOLD에 묻어날 가능성이 있다. 같은 양생실 안에서라도 양생이 덜 되는 부분은 반드시 있다. 즉 STEAM으로 양생할 경우 바닥쪽의 MOLD아랫부분은 거의 열을 받지 못하므로 양생이 덜 된 상태가 됨은 물론이다.
아주 심한 경우로는 MOLD의 중간 부분이 양생실 바닥의 흙과 직접 맞닿게 되는 정도로 양생실 관리가 잘못 되어 있었는데 이 경우 묻어나는 것을 방지하기 위하여 이형제를 아주 진하게 사용하다 보니까 MOLD 마다 때가 하얗게 끼이게 되었는가 하면 계속적으로 묻어나는 것이 발생하고 있는 생산현장도 없지 않았다.
양생시간을 길게, STEAM 양을 충분히 투입하는 것은 제품의 질을 위해선 바람직한 일이지만 비싼 B/C유를 위시한 양생비용과 MOLD 회전율 등 생산능률과 관계가 있는 일이어서 권장할 만한 일은 못되지만 양생시간을 짧게 하더라도 양생실 내의 열이 골고루 전 부분에 미칠 수 있도록 양생실 관리를 잘 해주는 것이 이형제를 잘 사용할 수 있는 전제가 된다 하겠다.

둘째로 생각할 수 있는 것은 W/C 즉, WATER : CEMENT의 비이다. W/C의 비는 제품의 강도에도 큰 영향을 미치지만 이형제의 농도와도 밀접한 관계가 있다. 에컨대 흄관생산과 파일생산의 경우를 보면 흄관 생산을 위한 콘크리트 몰타르의 W/C비는 대단히 높으므로 이형제의 농도는 대단히 높아야 하는데 비해서 파일생산을 위한 몰타르의 W/C비는 낮으므로 이형제의 농도는 같은 원심력 콘크리트 제품인데도 불구하고 아주 낮다.
즉, 유성이형제일 경우 투입되는 송진양은 흄관의 경우 용매양에 비해서 10~12%인데 반해서 파일생산의 경우 2.5~3% 수준이며 수성의 경우에도 1/2이하로 송진함량을 줄여도 제품생산에는 이상이 없다.
이와 같은 예는 로크라 관 생산시에도 적용되는데 로크라관 생산을 위한 몰타르의 W/C비는 대단히 낮으므로 1800φ~ 2000φ정도의 대형관을 위해서 사용되는 이형제의 농도는 흄관 생산의 경우 200φ생산을 위한 이형제의 농도와 흡사한 것이 된다.
여기에서 부연해서 설명해야 할 문제는 흄관 생산의 경우 그 생산 종목 즉 생산 품목의 크기가 크면 클수록 원심력을 받는 힘이 커지게 되고 따라서 SENDING 현상도 심하게 받게 되므로 이형제의 농도를 높여서 사용하여야 한다는 점이다.
예컨데 수성이형제의 경우 1000φ이상의 대형관을 생산하기 위해서 알맞는 이형제의 농도는 200m/m정도의 소형관 생산을 위해서는 물을 2배이상 희석시켜서 사용해야만 MOLD에 때가 끼이지 않는 현상을 볼 수 있는 것이다.
W/C 비가 낮으면 낮을수록 이형제의 농도를 물게하여 사용할 수 있으므로 MOLD 의 때가 덜 끼이게 되고 원가도 낮아지므로 W/C비를 낮추는 것이 소망스럽다.
또한 W/C비가 낮으면 제품의 강도도 상승하므로 더욱 W/C비를 낮추기 위해서 노력해야 한다.
그러나 소위 WORKABILITY 때문에 현장작업인원이 잘 협조를 안할 경우가 있으므로 이를 잘 극복하는 지혜가 필요하다 하겠다.

셋째로 생각할 수 있는 것은 모래의 질에 관한 문제이다. 모래에 함유된 흙성분 소위 토분기가 많으면 많을수록 MOLD에 때가 많이 끼이게 되고 심지어 묻어나는 경향이 생기므로 이형제의 농도를 높여 사용하는 경향이 생기게 마련이고 이에 따라 MOLD에는 어쩔 수 없이 때가 끼이게 되는 것이다. 가능하다면 좋은 모래를 선별해서 구입 사용하는 것이 강도면이나 이형제의 사용면에서 유리하다.
확인된 자료는 아니지만 좋은 모래를 사용할 경우에는 투입 CEMENT량을 5% 절감하여도 나쁜 모래를 사용한 경우보다 강도면에서 유리하다는 설이 있음도 부언하고 싶다.

넷째 MOLD의 상태도 이형제의 성능에 영향을 미친다. MOLD를 계속 사용하여 MOLD 의 내부가 마모되어 뻔질뻔질 해질 정도가 도면 이형제를 아무리 열심히 도포해 주어도 MOLD에 붙어 있지 않고 굴러내리게 된다. 이 경우에는 아예 송진 피막이 형성되지 않으니까 대부분의 경우 묻어나게 되는 것을 볼 수있다. 이러한 MOLD 는 이형제를 도포한 후 충분한 시간을 주어서 피막이 완전히 형성되고 난 다음 몰타르를 주입시키는 것이 가장 좋고 폐기시켜서 새 MOLD로 바꿔주든가 아니면 생산에서 빼내서 녹을 끼워서 사용하든가 해야 한다.

다섯째 이형제를 도포하는 작업자의 태도를 들 수 있다. 흄관 생산에 있어서 보통 묻어나는 위치는 캐스팅이 연결되는 바깥부분, 즉 맨 가장자리에서 쉽게 발견될 수 있고 때가 끼이게 되는 부분, 즉 관의 중앙 부분에서 대부분 발견하게 된다. 바꾸어 말하면 관의 가운데 부분은 겹쳐서 이형제를 바르게 되므로 이형제가 진하게 칠해져서 때가 끼이게 되나 가장자리 부분에는 이형제가 전혀 칠해지지 않은 부분도 더러 발생하므로 콘크리트가 묻어나게 되는 것으로 해석할 수 있겠다.

이렇게 도포에서의 작업자의 태도도 문제이지만 도포가 잘 되었다고 하더라도 제관시에 회전을 주는 방법에서도 문제는 발견될 수 있다.

제관시 완속 회전을 시켜두고 콘크리트 몰타르를 두입한 후 이를 바로 초고속 회전으로 바꾸어주면 거의 틀림없이 관 내부에 있는 몰타르는 관성에 의해서 도포되어 있는 송진피막을 SENDING하여 벗겨내고 만다. MOLD 내부에 남아 있어서 콘크리트와 철판을 격리시켜야 할 이형제 피막이 벗겨진 부분에서는 어쩔 수 없이 콘크리트가 묻어나게 되는 것이다.
진동 성형제품의 경우에도 이형제를 도포하는 작업자가 전혀 바르지 않는 부분도 있고 너무 많이 발라서 고일 정도가 되어 콘크리트가 썩어나는 것도 발견할 수가 있다.
아무리 그 성능이 우수한 이형제라 할지라도 불성실한 작업으로 말미암아 도포가 되지않거나 벗겨져 버린다면 이형제는 그 구실을 다할 수가 없게 되고 묻어나는 현상이 계속 발생할 것이다.
따라서 현장작업자에게 계속적으로 Q.C훈련을 실시하고 주의를 환기시켜 주는 것이 중요한 일이다.

이상에서 이형제에 관한 여러 가지 문제점들을 대략적으로 살펴보았거니와 이형제를 사용하는 데에는 이형제 스스로가 가지고 있는 약점보다는 여기에 못지않게 많은 다른 작업요인들에 의해서 제품의 양, 불량이 결정되고 있다는 것을 알 수 있었다.

여기에서 우리가 얻을 수 있는 또 하나의 결론은 웬만한 작업상의 실수와 결함요인쯤이야 COVER할 수 있는 훌륭한 품질의 이형제를 선택하는 일 못지않게 생산현장마다 서로 다른 양생조건, W/C비, 모래의 질, 작업자의 태도, MOLD의 상태 등을 CHECK하고 조절하여 가장 바람직한 형태로 생산을 할 수 있는 여건을 만들어야 한다는 것이다.
다시 말하면 이형제를 사용함에 따른 제품 생산의 불량을 줄이고 이용제 비용을 절감시키기 위해서는 양생 조건을 개선하고 W/C 비를 가능한 한 낮추고 모래의 질을 높여주고 작업자에게 성실한 작업을 하도록 유도하는 일이 꾸준히 이루어져야 한다는 것이다.
특히 수성이형제를 사용할 경우에는 이상의 조건이 갖추어지면 물 희석비율은 높게, 다시 말하면 더욱 많이 희석하여 사용할 수 있으므로 이형제 비용은 현저하게 절약될 수 있을 것이며 따라서 물 희석비율은 수성이형제를 사용하는 현장사정에 맞게 적당한 농도의 제품으로 스스로 제조하여 사용할 수 있을 때 품질개선도 이루어지고 작업능률도 올라갈 것이며 원가절감도 이루어질 것이다.

Ⅱ. 이형제의 종류

콘크리트 제품은 CEMENT, 모래, 자갈, 등을 고루 섞어서 이를 물에 반죽하여 일정한 형틀에 넣어서 성형을 시켜 생산하기는 마찬가지이지만 콘크리트 제품의 종류에 따라서 CEMENT함량, W/C비, 성형방법, 양생 방법 등 생산방법이 모두 다르고 여기에 따라서 이형제도 여러 가지로 다르게 만들어져서 사용되어 왔다.

석유류를 용매로 하여 이형제를 생산현장에서 직접 자가 제조하여 사용했던 때만 해도 용매의 종류에서부터 송진의 함량등이 모두 달랐다.
또한 최근의 유가파동 이후에는 원가절감과 유가절약을 위하여 수용성 이형제도 여러 회사에서 개발되어 선전되고 보급되고 있다.
현시점에서 이러한 여러 가지 종류로 이형제에 관한 정보를 종합하여 정리해두는 것이 여러 가지로 뜻이 있을 것 같아서 평균적인 함량과 제법을 중심으로 하여 아래에다 작성해보기로 한다.

1. 유성 이형제

유성이형제의 경우에도 생산 품목별 용매와 송진함량, 제법들이 모두 달랐는데 가장 평균적인 방법을 중심으로 하여 그 주성분별 함량과 세전 소매가격을 중심으로 ℓ당 단가를 산출하여 대비함으로써 참고에 기여토록 정리해보았다.(1982년 6월 현재가격)

(1) 흄관 생산용 이형제

ㆍ제법 : 휘발유, 솔벤트유 들을 용매로 할 경우에는 송진과 용해가 보다 쉬운 단마루를 가루로 부수어서 용매에다 넣고 잘 저어서 이를 녹여 송진용액으로 만든다. (단마루는 송진보다 고가이므로 송진가격을 중심으로 하여 단가를 작성하였음)
또한 등유나 경유등을 용매로 할 때에는 송진을 용매에다 놓고 가열하여서 송진용액으로 만든다. 휘발유 등을 용매로 할 때에는 송진 함량을 용매 200ℓ당 15~20㎏ 녹이는 것이 보통의 경우였고 등유 등을 용매로 할 경우 용매 200ℓ당 20~25㎏ 녹여주는 것이 보통이었다.

배 합 비	ℓ당 단가	계 산 근 거
1)송진 : 휘발유 = 20㎏ : 200ℓ	790원	송진 20K ×1200원 = 24000원 휘발유 200ℓ×670원 = 134000원 158000원 / 200ℓ = 790원/ℓ
2)송진 : 솔벤트유 = 20㎏ : 200ℓ	620원	송진 20K ×1200원 = 24000원 솔벤트유 200ℓ×500원 = 100000원 124000원 / 200ℓ = 620원/ℓ
3)송진 : 등유 = 25㎏ : 200ℓ	415원	송진 25K ×1200원 = 30000원 등유 200ℓ×265원 = 53000원 83000원 / 200ℓ = 415원/ℓ
4)송진 : 경유 = 25㎏ : 200ℓ	410원	송진 25K ×1200원 = 30000원 경유 200ℓ×260원 = 52000원 82000원 / 200ℓ = 410원/ℓ

(2) 파일 및 전주생산용 이형제

ㆍ제법 : 송진을 경유에다 넣고 가열하여 송진 용액으로 만들어 사용한다.

배 합 비

ℓ당 단가

계 산 근 거

송진 : 경유 = 6㎏ : 200ℓ

296원

송진 6㎏ ×1200원 = 7200원

경유 200ℓ×260원 = 52000원

59200원 / 200ℓ = 296원/ℓ

(3) 진동 성형 제품

ㆍ제법 : 송진을 등유에 넣고 가열하여 송진용액으로 만들어서 사용하는 경우와 경유에 재생유를 혼합하여 사용하는 경우가 주로 시행되고 있다. 또한 P.C 판의 생산시에는 송진을 휘발유에 용해시켜서 송진 용액으로 만들어서 사용하고 있다.

제 품 명	배 합 비	ℓ당 단 가	계 산 근 거
보도판, 경계석	1. 송진 : 등유 = 5㎏ : 200ℓ	295원	송진 5K ×1200원 = 6000원 등유 200ℓ×265원 = 53000원 59000원 / 200ℓ = 295원/ℓ
보도판, 경계석	2. 재생유: 경유 = 40ℓ : 160ℓ	268원	재생유 40ℓ×300원 = 12000원 경유 160ℓ×260원 = 41600원 53000원 / 200ℓ = 268원/ℓ
P.C 판	송진 : 휘발유 = 10㎏ : 200ℓ	730원	송진 10K ×1200원 = 12000원 휘발유 200ℓ×670원 = 134000원 146000원 / 200ℓ = 730원/ℓ

(4) 유압식 보도판

유압식 보도판은 보도블럭 생산을 유압기를 이용하여 직탈식으로 찍어내는 생산 방법으로써 경유에다 모빌유를 약간 첨가하여 윤활효과를 지니게 하여 사용하고 있다.

2. 수용성 이형제

수용성 이형제는 송진과 파라핀을 화학적인 방법으로 물에 용해시킨 수용액으로 여기에다 윤활성과 휘발성을 제고시킬 수 있도록 조제한 제품으로써 무엇보다 유성이형제보다 원가면에서 저렴하고 기름 상용으로 인한 현장 인원의 피붓병을 예방할 수 있으며 현장의 생산 여건에 맞춰서 적달량의 물로 쉽게 희석하여 사용할 수 있기 때문에 농도조절이 쉽고 기름곰보 등을 막을 수 있는 등 장점이 있는 반면에 기름보다 때가 잘 끼이고 겨울에 냉결되기 때문에 녹여 써야 한다는 번거로움이 단점으로 지적될 수 있겠다.
수성이형제는 79년부터 삼광화성(주)에서 개발을 성공시켜 아주산업(주), 동아콘크리트(주)등에서 사용을 시작하여 전국에 보급하였는 바 최근에 이르어 2,3개 이상의 회사가 이의 개발을 시도하여 제품을 시중에 내어 놓은 회사도 있고 품질면에서나 가격면에서 기존 제품보다 열등한 점이 지적되어 시판에는 실패한 회사도 없지 않다.
수성 이형제의 개발 역사는 짧으나 유가의 계속적인 상승추세에 비추어 현재까지 사용되고 있을 동안에 밝혀진 문제점을 중심으로 계속 연구 개발하여 완벽한 제품으로 만들기까지는 앞으로도 적지않은 시간과 투자가 필요할 것으로 보인다. 현재까지 소개되었거나 사용되고 있는 수성이형제를 종류별로 약기하면 다음과 같다.

용 도	품 명	물 희 석 방 법	제 조 원	판 매 가	평균 단가
흄관 생산용	쎄라콘(H)	소형관- 물:쎄라콘 = 2 : 1 중형관- 물:쎄라콘 = 1 : 1 대형관- 물:쎄라콘 = 원액 그대로	삼강화성(주)	390원/ℓ	195원/ℓ
	앤티콘		금양화학, 유선화공
	쎄라몰, 아톰		성화실업
	뉴멕스, 츄폴		신한유기화학
파일,전주	쎄라콘(P) 방청유	물 : 쎄라콘 = 2 : 1 물 : 방청유 = 5 : 1	삼강화성(주) 부성,서울정유	270원/ℓ 700원/ℓ	90원/ℓ 1117원ℓ
진동성형 유압성형	쎄라콘(V) 쎄라콘(O)	물 : 쎄라콘 = 2 : 1 물 : 쎄라콘 = 1 : 1	삼강화성(주) 삼강화성(주)	360원/ℓ 460원/ℓ	120원/ℓ 230원/ℓ

Ⅲ. 결언

불과 3,4년 전만 해도 콘크리트 제품 생산을 위한 이형제의 선택과 사용 방법이나 이형제의 비용따위는 거의 무시되고 있었다고 해도 과언이 아닐 정도로 관심밖의 문제였다.

그러나 최근의 유가의 대폭적인 인상과 앞으로도 게속될 인상추세에 비추어서 이형제 비용은 무시할 수 없을만큼 커진 게 사실이며 더구나 심화되어 가는 판매 경쟁 때문에 콘크리트 품질 관리란 문제가 강조되면서부터 더욱 이형제의 올바른 선택과 사용방법에 대한 관심이 고조되고 있는 사실이다.

어떠한 이형제를 선택하여야 할 것인가?

현금의 추세는 수성 이형제를 선택하는 쪽으로 오고 있다고 보고 싶다. 왜냐하면 흄관 생산 공장의 경우 전국적으로 봐서 아직도 기름을 사용하고 있는 업체수는 불과 2~3개소에 불과하고 나머지는 모두 수성으로 하자없이 생산을 해내고 있음을 볼 수 있기 때문이다.

진동 성형제품의 경우에는 흄관 생산공장보다 그 규모가 비교적 작기 때문에 이형제를 현재 사용하고 있는 유성에서부터 수성으로 바꾼다 할지라도 사용수량이 적어서 절약되는 절대엑 자체가 적기 때문에 큰 제조업체 외에는 별 관심을 기울이지 않는 상태이며 또한 콘크리트 배합비 특히 W/C비가 형형색색이고 양생조건 역시 형형색색이어서 표준적인 물 배합비를 제시하기가 곤란한 실정이므로 곤란한 실정이므로 보급해야할 입장에서도 적극적일 수가 없었던 게 현실이었다.
그러나 비단 기업원가 관리란 측면에서도 ENERGY화 할 수 있는 기름을 발라서 없애버린다는 엄청난 국가적인 손실을 막아야 한다는 사명감에서라도 수성이형제가 가지고 있는 단점을 하루빨리 극복할 수 있도록 MAKER 들은 연구 개발을 서둘러서 도무지 하자가 없는 제품을 공급하여야 할 것이고 사용기업측에서는 제품 생산 현장에 가장 알맞는 물 배합 방법을 스스로 찾아내어야만 수성이형제가 정착할 수 있을 것이다.
또한 유성을 사용하건 수성을 사용하건 간에 제품의 표면 불량을 유발시킬 수 있는 제 생산 요인을 꾸준이 구명하여 개선하는 것이 Q.C 의 지름길이요 올바른 이형제 선택과 사용방법의 대전제가 됨은 재론의 여지가 없을 것이다.

유동화콘트리트 1

2022-09-14T05:38:55+09:00

流動化 콘크리트

流動化 콘크리트라 함은 미리 반죽을 되게 비빈 콘크리트에 시멘트 입자, 분산성이 높은 혼화제를 넣어 유동성을 좋게 한 즉, 슬럼프가 큰 반죽상태의 콘크리트를 말한다.

유동화 콘크리트에 사용하는 혼화제는 종래의 일반적인 콘크리트용 표면활성제와는 화학적으로 다르며, 다량으로 사용하여도 응결지연작용, 경화불량, 공가량의 과잉이 일어나지 않는 혼화제이다.

또한 혼화제를 다량 사용함으로써 감수효과가 크게 일어나고 또한 유동성이 증진하는 효력도 발휘한다. 따라서 이러한 종류의 혼화제는 콘크리트 유동화후 공기량의 안전을 기도하기 위하여 적당한 공기 연행성을 유지할 수 있도록 필요한 성능을 기여하게 된다.

I. 流動化콘크리트의 개요
유동화콘크리트란 보통의 방법으로 제조된 된반죽의 콘크리트에 분산성이 우수한 고성능감수제 또는 유동화제를 나중(後) 첨가하므로써 콘크리트의 유동성을 일시적으로 증가시켜 단위수량이 적으면서도 양호한 시공성을 가지도록 한 콘크리트를 말한다.

이러한 목적 때문에 사용되는 고성능감수제를 유동화제라 하며 유동화제를 후첨가 하기전의 된반죽콘크리트를 베이스콘크리트(BASE CONCRETE)라 한다.

유동화콘크리트를 서독에서는 FLIESSBETON, 영국 등에서는 FLOWING CONCRETE라 하며, FLUDIZED CONCRETE 또는 SUPERPLASTICIZED CONCRETE라고 부르기도 한다. 일본에서는 流動콘크리트, 流動化콘크리트 및 高流動化콘크리트 등으로 불린다. 좋은 콘크리트 구조물을 축조하기 위해서는 된반죽콘크리트를 거푸집내에 밀실(密室)하게 충전하는 것이 필요하지만 이러한 시공은 용이하지 않다. 서독이나 영국에서는 과거 된반죽콘크리트를 사용하려 시공할 때 매우 어려움이 있었기 때문에 유동화콘크리트의 출현은 콘크리트에 있어서 일대 혁명이라 할 수 있다. 이들 나라에서는 지금까지의 된반죽콘크리트의 품질을 유지하며 콘크리트 시공성을 개선하기 위하여 유동화콘크리트 공법이 크게 보급되었다.

그러나 일본에서는 다른 용도와 목적으로 주목을 받게 되었다. 다시말해서 묽은 반죽 콘크리트에 있어서 지금까지 시공성을 유지하면서 콘크리트의 품질을 개선할 목적으로 유동화콘크리트가 사용되었다. 그 이유는 일본의 셩우 지진이 자주 발생하므로 철근콘크리트에서는 있어서 작은 단면내에 보강철근이 밀실하게 배치되는 경우가 많고 또 철근콘크리트에서는 유동성이 좋은 묽은반죽 콘크리트가 아니면 거푸집의 구석구석까지 콘크리트를 밀실하게 충전(充塡)하는 것이 곤란하기 때문에 건축공사에서는 묽은반죽을 사용하는 것이 습관화 되었다. 그런데 최근 양질의 골재의 고갈(枯渴)과 같은 골재사정의 악화나 펌프콘크리트 공법의 보급, 철근량의 증대, 배근의 복잡화, 단위시멘트량이 증가된 부배합(RICH MIX) 콘크리트는 더욱 묽은 반죽화 되었으며,콘크리가 고강도화 되어 부배합되는 경향이다. 위에서와 같은 문제에 대하여 구조물로써의 신뢰성과 내구성을 향상시키기 위한 수단으로 설계자는 구조물의 형태나 단면을 시공이 용이하게 하며 시공자는 될 수 있는 한 된반죽의 콘크리트를 타설하려는 노력이 눈에 띄게 늘어나고 있다.

이러한 이유 등으로 인하여 유동화콘크리트가 주목을 받게 되었으며 토목구조물에 유동화콘크리트를 사용할 경우 다음과 같은 효과가 기대된다.

첫째 : 유동성 향상에 따라 트럭애지테이터의 배출이 용이하며 펌프압 송효율, 충전속도 및 충전성 등의 작업성이 향상.

둘째 : 베이스콘크리트의 단위수량을 적게했을 경우 블리딩 감소, 강도 향상, 거푸집의 조기탈형, 마무리시간의 단축, 구조부재의 상, 하 균질성 향상, 건조수축의 저감에 의한 균열의 방지, 내구성, 수밀성, 철근 등에 대한 부착성의 향상.

셋째 : 베이스콘크리트의 단위시멘트량, 단위수량을 줄일 경우, 경제성 의 향상, 수화열의 감소에 의한 균열의 저감, 건조수축의 저감 에 의한 균열방지, 치수정도(精度)의 향상.

이상에서 열거한 바와 같이 양질로서 작업성이 좋은 콘크리트가 용이하게 얻어진다.

II. 유동화제

1.유동화제의 분류

영국의 시멘트콘크리트협회(CCA), 시멘트혼화제협의(CCA)의 보고서에 의하면 유동화 콘크리트를 제조할 때 작업성 개선재로써 사용되는 유동화제를 주성분의 화학조성에 의하여 다음4가지를 범부로 분류한다.

A : 멜라민 슬폰산 염 축합물

B : 나프탈린 슬폰산 염 축합물

C : 변형 리그닌 슬폰산 염

D : 기타

이중 A 및 B의 범주에 속하는 것이 대표적인 고성능감수제로서 높은 분산성을 나타내며, 많은 혼입량을 사용하더라도 콘크리트의 응결지연, 경화불량, 과잉의 공기연행등이 생기지 아노는 성질을 가진것도 있다. A, B 해당되는 주성분의 화학구조는 <그림1>과 같다.

이들 유동화제는 서독에서는 SUPERVERFLUSSIGER 또는 FLIESSMITTEL, 영국 캐나다에서는 SUPERPLASTICIZER, 미국에서는 SUPERPLASTICIZER 또는 HIGH-RANG WATER REDUCING ADMIXTURE라고 부른다.

그런데 서독의 유동화콘크리트에 관한 지침에서는 유동화제는 건축연구소에 의하여 유동화제로 인정된 액상의 고성능감수제를 사용한 것으로써 이 고성능감수제의 성능은 콘크리트용 혼화제의 성능기준안에 의하여 시험하고 표준첨가량의 범위에서 DIN규격의 플로우값이 첨가전의 콘크리트보다 12㎝ 이상 증대되는 것이라야 합격이다. 그리고 첨가량은 시멘트 1㎏에 대하여 8㏄이상으로 할 것 등을 규정하고 있다.

한편 미국의 경우에는 ASTM C494 콘크리트 화학혼화제에 고성능감수제의 규격은 TYPE F, TYPE G가 있다.

2. 유동화제의 성질

일반적으로 시판되고 있는 고성능감수제는 멜라민계와 나프탈린계로 크게 분류되며 콘크리트에 혼합할 경우 공통되는 다음과 같은 작용과 효과가 있다.

(1) 감수효과

유동화제의 주성분인 고성능감수제는 종래의 일반적인 콘크리트용 AE제, AE감수제, 감수제와 같은 화학혼합제와 화학적으로 틀리며 이 혼화제는 종래의 감수제와 비교해서 물의 표면에 있어서 활성(吸着)은 작으나, 시멘트 입자에 대한 흡착성이 크고, 또 분산성도 크므로 콘크리트에 대한 감수성이 우수하다. 일반적으로 AE감수제의 감수율 10~15% 정도인데 비하여 20~30%의 매우 큰 감수율을 나타낸다.

<그림2> 각종 감수제 용액의 표면장력

(2) 공기 연행성

어떤 종류의 고성능감수제든지 공기연행성은 거의 없으며 사용량의 증가에 의하여 공기량의 증가도 적다. 고강도 콘크리트는 연행공기에 의하여 강도저하의 비율이 크기 때문에 이는 고성능감수제에 사용한 성질이다. <그림2>는 각종 감수제용액의 농도와 표면장력과의 관계를 나타낸 것으로써 일반적으로 감수제가 농도의 증가에 따라 표면장력이 매우 저하되는데 대하여 고성능감수제의 경우에는 표면장력의 저하가 매우 적다.

그러므로 사용량의 증대에 따라 기포량의 증가가 적고, 콘크리트 중에 연행공기량이 적음을 나타내는 것이다.

일반 건축용 콘크리트는 워커빌리티 향상, 동결융해저항성의 향상, 블리딩의 감소 등을 위하여 4% 정도의 공기 포함되므로 시중에 판매되고 있는 유동화제는 베이스콘크리트의 공기량이 유동화에 의하여 크게 변화되지 않도록 조치를 취해야 한다.

(3) 응결지연제

일반적으로 고성능감수제는 유기물질이므로 시멘트가 응결, 경화반응에 대한 지연작용이 매우 적으며, 표준 첨가량이 10배정도 과잉첨가하더라고 과도한 응결지연, 경화불량은 생기지 않는다. 각종 감수제를 시멘트중량에 대하여 1% 사용한 모르터의 경우 응결시간을 나타낸 것이 <그림3>이다.

이 그림에서 감수제의 종류에 따라 모르터의 응결, 경화시간이 크게 지연됨을 알 수 있다.

(4) 강재에 대한 부식성

고성능감수제는 비염소성(非鹽素性)이므로 철근부식에 유해한 염류가 포함되지 않으므로 강재에 대한 부식성이 전연 없기 때문에 철근콘크리트, 프리스트레스 콘크리트 구조물에고 널리 응용된다. 이상에서 논술한 바와 같이 유동화제는 고성능감수제의 이러한 특성을 살려 유동화제로서 기능을 부여하기 위하여 다각도로 검토하고 있다.

<그림3> 각종 감수제를 첨가한 모르터의 응결시간

3. 유동화 작용기구

(1) 유동화기구

베이스콘크리트에 유동화제를 첨가하면 콘크리트와 유동성이 현저하게 개선되지만 이것은 유동화제가 시멘트 입자에 흡착하여 <그림4>에서 나타낸 것과 같이 시멘트 입자에 부(負)의 전하(電荷)를 주어 그 정전기적 반발력에 의하여 시멘트 입자를 분산시켜 시멘트풀의 유동성을 <그림5>와 같이 향상시킨다고 한다.

<그림4> 유동화제 첨가에 의한 시멘트의 제에타 전위 변화

<그림5> 시멘트풀의 겉보기 점성계수에 미치는 유동화제의 영향

이러한 현상에 관해서는 고성능감수제에 의한 시멘트 입자의 분산기구는 소위 疏水콜로이드의 입자간 상호작용에 관하여 DLVO이론에 의하여 시멘트입자 사이에 입자끼리 응집을 저해하는 장벽이 생기는 것이 이론적으로 설명되고 있다. <그림6> 및 <그림7> 참조
<그림6> 시멘트 입자의 상호작용

<그림7> 제에타 전위 변화와 에너지 정벽과의 관계

시멘트 입자는 먼저 물속에 존재하고 고성능감수제를 흡착하여 입자표면에 확산전기2중층(擴散前期2中層)을 형성한다. 흡착한 고성능감수제는 입자에 강한 부(負)의 전하(電荷)을 부여하므로 시멘트입자까리 접근하면 전기2중층의 중복에 의하여 정전기반발(靜電氣反撥)이 일어나 일자 입자로 해체된다.

(2) 후첨가 효과(後添加效果)

유동화제를 후 첨가하는데 따른 효과는 고성능감수제 뿐만 아니라 대부분의 감수제에도 나타나는 현상이다. 사용량이 일반적인 사용방법과 비교해서 50~80%로써 동일한 유동성을 얻을 수 있다. <그림8> 참조

후첨가 효과는 최초 리그닌계에 관해서 일본에서 발견되었으며, 그후 옥시칼본산에 관해서도 후첨가 효과가 보고되고 있다. 후첨가 효과의 메카니즘은 다음과 같이 생각하고 있다. 나프탈렌 고성능감수제를 사용하여 연구한 결과 <그림9>에 의하면 후첨가한 경우보다 적은 첨가량으로서 제에타 전위사 얻어진다고 한다.

<그림8> 각종 분산제의 유동효과

<그림9> 나프탈린계 고성능감수제의 흡착량 및 제에타 전위의 변화

후첨가 효과는 시멘트 입자가 물과 접촉한 직후 초기에 생성되는 시멘트 수화물과 감수제의 상호작에 관계가 있다고 한다. 시멘트 및 시멘트를 구하는 광물간의 나프탈린계 고성능감수제의 흡착거동의 측정결과는 C3S, C2S에서는 종래의 방법 후첨가 방법과 거의 흡착량은 변화하지 않는 것으로 나타났다. 그래서 C3A, C4AF는 후첨가법에서의 흡착량이 종래의 방법의 1/2~1/4 정도로 감소시키고 있다.

이와같은 종래의 방법으로서는 고성능감수제가 C4AF나 C3A에 많이 흡착하나, 후첨가 방법에서는 C4AF, C3A가 물과 접촉한 직후에 시멘트 중의 석고와 반응한다.

이들 입자의 표면상의 고성능감수제를 흡착하기 어려운 수화화합물을 생성하여 고성능감수제가 혼합수 속에 흡착되지 않고 물이 잔존하고 상대적으로 시멘트의 주성분인 C3S, C2S에서의 흡착량이 많아지면(제에타 전위가 높아지고)보다 유효한 분산이 얻어진다고 추정되고 있다.

(3) 콘시스텐시의 시간에 따른 변화(經時變化)

유동화콘크리트는 동일한 슬럼프의 보통 콘크리트와 비교해서 슬럼프 손실(SLUMP LOSS)이 크다. 슬럼프 손실의 메카니즘은 종래부터 막연하게 화학적인 시멘트수화 반응에 의한 응결로 생각되고 있다. 슬럼프 손실을 적세 하기 위해서는 시멘트중의 최적 SO3량이 존재한다거나 C3A 함량과 관계가 있다는 등의 보고가 있다.

한편 물리적으로 시멘트입자가 응집하는데 따른다는 생각이다. 여기에 따르면 먼저 시멘트 입자가 다른 입자와 충돌하며, 응집하여 2차 입자가 생성된다. 여기에 또 별도의 입자가 충돌되어 3차 입자가 되며, 차례로 이들이 반복하여 高次粒子가 생성되어 시멘트 입자가 응집하여 결합력을 증가시켜 간다. 이것은 슬럼프 손실의 주원인으로 생각한다.

슬럼프 손실의 지표로써의 시멘트 입자수의 반감시간에 관한 식을 유도하였다. 여기에 따르면 시멘트 입자수의 반감시간 t½은 시멘트 입자반경 a, Deby Hukel파라미터 K, 시멘트 입자의 평균밀도PC, 물 시멘트비 ω/c, 에너지 장벽 Vmax 및 온도 T에 지배된다.

이들 요인중에서 ω/c, a, T에 있어서 실험식 검증을 실시하여 거의 만족할 만한 결과를 얻었다.

(4) 반복첨가

콘크리트의 슬럼프 손실을 방지하기 위한 방법으로 제안되었다. 반복첨가의 경우 시간 경과와 함께 약간씩 제어타 전위가 저하되고, 약간의 고성능감수제를 첨가할 때마다 제어타 전위가 크게 상승하며 시멘트입자가 재분산 된다고 보고하고 있다.

유동화콘크리트에 유동화제를 반복첨가한 콘크리트라도 원래의 유동화콘크리트와 거의 동일한 물성을 가진다고 한다.

작업시의 사정 등으로 유동화콘크리트의 슬럼프가 저하하는 경우의 회복수단으로 유효하다. 그러나 공기량의 안정성, 기포직경 분포 등의 영향이 있으며, 동결융해(凍結融解)저항성을 저하시킬 위험이 있다는 보고가 있으며, 재첨가나 반복첨가는 동결융해를 받는 경우에는 주의가 필요하다.

4. 유동화 효과에 미치는 요인

(1) 유동화제의 첨가량

유동화제의 첨가량과 유동화효과의 관계를 나타낸 한 예가 <그림10>이며, 유동화제의 첨가량과 슬럼프 증가량은 거의 비례관계에 있으나, 첨가량이 과대하면 슬럼프는 더 이상 증대하지 않고, 플로우값이 증가하여 분리가 현저하게 나타난다.

<그림10> 유동화제의 첨가량과 슬럼프의 관계

또한 유동화제의 첨가량과 슬럼프의 관계는 유동화제의 제조회사에 따라 다르다. 그래서 슬럼프 1㎝를 증가시키는데 필요한 유동화제의 표준첨가량은 제조회사별로 상이하므로 일정하지 않다.

<그림11> 시멘트의 종류가 유동화 효과에 미치는 영향

<그림12> 베이스 혼화제의 영향

(2) 사용재료

시멘트의 종류가 유동화 효솨에 미치는 영향을 <그림11>에 나타내었다. 초조강시멘트 이외 유동화 효과는 거의 동일하다. 또한 베이스콘크리트에 사용하는 혼화제의 영향을 <그림12>로 나타내었으나, 리그닌계의 AE감수제를 사용한 경우가 약간 유동화효과가 큰 정도이다. 혼화제에 따라 현저한 차는 없었다. <그림13>에서와 같이 콘크리트 속의 전 미립분(微粒分)의 함유량이 유동화제에 영향을 미친다는 보고가 있다.

<그림13> 시멘트와 잔골재의 미립분 함유량과 슬럼프 증대량의 관계

(3) 베이스콘크리트의 슬럼프

베이스콘크리트의 슬럼프와 유동화제 첨가량을 변화시켰을 때의 슬럼프 증가량과의 관계를 <그림14>로 나타내었다. 슬럼프가 8㎝이상이면 동일 첨가량에 대하여 슬럼프 증가량은 거의 동일하다.

(4) 유동화제의 첨가시기

유동화제 첨가시기가 유동화 효과에 미치는 영향을 <그림15>로 나타냈다. 베이스콘크리트의 믹싱직후로부터 60뷴 정도까지 첨가시기에 의한 영향을 받지 않는다.

(5) 교반속도 및 시간

교반속 및 시간과 트럭 애지테이터내의 슬럼프와의 관계를 <표1>에 나타내었다.

(6) 콘크리트 온도

콘크리트 온도와 슬럼프 증가량과의 관계를 <그림16>에 나타내었다. 온도가 높을수록 약간 유동화 효과는 크게 되며, 그래서 온도에 의한 유동화제의 사용량은 달라진다.

<그림14>베이스콘크리트의 슬럼프와 증가량

<그림15> 유동화제 첨가시기와 슬럼프와의 관계

<표1> 교반속도 및 시간과 슬럼프와의 관계

레미콘 트럭 No.	교반속도	교반시간 (초)	베이스 콘크리트의 슬럼프(㎝)	유동화콘크리트의 슬럼프(㎝)
레미콘 트럭 No.	교반속도	교반시간 (초)	베이스 콘크리트의 슬럼프(㎝)	전	중	후
1	중속(7rpm)	90	11.0	17.0	16.8	15.5
2	중속(11rpm)	120	11.6	18.5	18.7	18.4
3	고속(12rpm)	45	9.6	15.5	17.8	17.0
4	고속(15rpm)	60	11.3	17.8	18.3	18.3

주 : ( ) 는 드럼의 회전수

<그림16> 콘크리트 온도와 슬럼프 증가량과의 관계

III. 굳지 않은 콘크리트의 성질

1. 콘시스텐시

유동화콘크리트는 동일한 슬럼프의 보통 콘크리트에 비교해서 단위수량이 적고 시멘트풀에 대한 골재량이 많으며, 또한 시멘트풀 자체의 유동성이 매우 크다. 그래서 슬럼프와 항복값(降伏値)과의 관계는 <그림17>에 나타낸 바와 같이 보통의 콘크리트와 다른 거동을 나타낸다. 동일 항복값에서 보통의 콘크리트에 비교해서 유동화콘크리트의 슬럼프는 적다.

유동화콘크리트의 소섬점도(塑性粘度)는 동일한 항복값을 가진 보통의 콘크리트의 소성점도보다 크고 겉보기 점도가 증대되는 것을 나타내지만 이것은 유동와콘크리트가 동일한 슬럼프의 보통 콘크리트에 비교해서 접착력이 있음을 느낄 수 있다고 한다. <그림18> 참조

유동화제의 유동화 효과는 베이스콘크리트의 믹싱직후부터 60~90분 정도까지 변하지 않으나 슬럼프 지하는 첨가시기가 늦어질수록 크게 되는 경향이 있다. <그림19> 참조

유동화콘크리트의 슬럼프 저하는 보통의 콘크리트에 비교해서 매우 크다. 이것은 유동화콘크리트는 물 ·시멘트비가 적고, 시멘트 입자가 재응집(再凝集)하기 쉽기 때문으로 생각된다.

<그림20>에서 나타낸 항복값의 증대속도가 크게 나타나는 것으로도 알 수 있다.

<그림17> 슬럼프와 항복값

<그림18> 항복값과 소성점도

<그림19> 유동화콘크리트의 슬럼프 저하

<그림20> 항복값의 경과시간에 따른 변화

<그림21> 유동화콘크리트의 종류에 의한 플로우의 경과시간에 따른 변화

<그림22> 유동화콘크리트의 슬럼프의 경과시간에 따른 변화

유동화콘크리트의 슬럼프 저하는 단위시멘트량의 영향을 받을 경우도 있으며, 또한 유동화제의 종류에 따라 슬럼프 저하의 정도가 다르다는 보고가 있다. <그림21> 및 <그림22> 참조

유동화콘크리트의 슬럼프 저하는 온도가 높을수록 크게되는 경향이 있다. <그림23> 참조

한편 지연형 유동화제는 고온시에 슬럼프 저하의 저감효과(低減效果)가 있다고 보고하고 있다. <그림24> 참조

유동화제의 유동효과는 초조강시멘트 이외는 시멘트의 종류에 거의 무관하다고 한다.

내황산염(耐黃酸鹽)시멘트와 같은 C3A의 함유량이 적은 시멘트는 슬럼프 저하가 작다고 하는 보고가 있다. <그림25> 참조

<그림23> 온도별 슬럼프의 경과시간에 따른 변화

<그림24> 슬럼프 저하에 미치는 온도의 영향

<그림25> 슬럼프 저하에 미치는 시멘트 종류의 영향

2. 공기량

유동화제의 대부분은 그 주성분이 비공기연행성(非空氣連行性)이기 때문에 유동화후의 공기량은 시멘트 입자의 분산, 슬럼프의 증대, 유동화를 위한 교반 등에 의하여 감소하는 경향이 있다.

그래서 유동화제는 유동화 전후의 공기량 변화가 적게되도록 보조 AE제를 첨가하는 등 조정하므로 공기량은 거의 변하지 않으나, 약간 저하하는 정도이다. <그림26> 참조

<그림26> 유동화에 의한 공기량의 변화

콘크리트의 동결융해(凍結融解)에 대한 저항성의 지표가 되는 기포간격계수(氣泡間隔係數)는 유동화에 의하여 약간 증가하는 경향이 있다. <그림27> 및 <그림28> 참조

<그림27> 굳지 않은 유동화콘크리트의 공기량에 미치는 콘시스텐시의 영향

<그림28> 유동화콘크리트의 기포간격계수에 미치는 콘텐시스의 영향

유동화콘크리트의 공기량은 시간의 경과에 의하여 저하하지만 그 정도는 보통의 콘크리트와 같은 정도이다. 과대한 유동화는 대폭적인 공기량의 저하를 가져오며 또 재유동화도 공기량을 저하시킨다.

3. 블리딩량

유동화콘크리트의 블리딩은 베이스콘트리트와 크게 변함이 없으며, 동일한 슬럼프의 콘크리트보다 적으나, 지연형 유동화제의 경우는 약간 크다는 보고가 있다. <그림29> 참조

<그림29> 유동화콘크리트의 블리딩량

또 잔골재중의 0.15㎜이하의 미립분(微粒分)이 적을 때에는 대폭적으로 증가하는 경우가 있으므로 주의해야 한다. 블리딩량은 슬럼프 증가량이 클수록 증가하는 경향이 있다. <그림30> 참조

<그림30> 유동화제 첨가량과 블리딩량과의 관계

유동화콘크리트의 블리딩량은 시멘트의 종류에 따라 다소 틀리기는 하지만 온도가 저하할수록 약간 크다는 보고가 있다. <그림31> 참조

<그림31> 온도와 블리딩량과의 관계

또한 유동화제의 종류나 베이스콘크리트에 사용하는 혼화제의 종류와 블리딩량과의 관계를 조사한 보고가 있으나 큰 차이는 없었다. <그림32> 참조

<그림32> 유동화제의 종류와 블리딩과의 관계

4. 응결

표준형 유동화제를 사용할 경우에는 지연시간은 베이스콘크리트와 거의 변함이 없으나 지연형은 최대 시간 30분 이내의 지연이 되었다고 한다. 보통의 배합에서는 <그림33>과 같이 유동화제의 제조회사에 따라 약간 상이하지만 표준형은 베이스콘크리트와 거의 같은 응결을 나타낸다. 그래서 배합에 따라서는 동일한 콘크리트 배합이라도 유동화제의 표준형과 지연형의 차이에 따라 약 3~6시간의 응결시간차가 있다.

<그림33> 유동화콘크리트의 응결시간 (20°C)

유동화제의 제조회사에 따하 약간의 차이가 있으나 온도, 시멘트의 종류, 시멘트량, 베이스콘크리트에 사용한 혼화제(混和劑), 베이스콘크리트의 슬럼프 및 슬럼프 증대량 등에서 의존하여 경우에 따라서는 지연의 정도가 확대되는 경우도 있다 (<그림34>참조). 또한 잔골재율을 과도하게 작게 취하면 콘크리트가 분리경향을 나타내며, 그 지연도가 확대되는 경우가 있다. <그림35> 참조

<그림34> 온도와 응결시간과의 관계

<그림35> 응결시간과 유동화제 첨가량과의 관계

5. 펌프 압송성(壓送性)

유동화에 의하여 펌프 압송성은 향상된다. <그림36> 및 <그림37> 참조

<그림36> 베이스콘크리트와 유동화콘크리트의 펌프압송에 따른 피스톤 전면압

<그림37> 압송높이-토출량(土出量)과의 관계

압력 손실의 정도는 동일한 토출량에 있어서 동일 슬럼프의 보통 콘크리트와 동일한 정도이거나 약간 작다. <그림38> 및 <그림39> 참조

<그림38> 슬럼프 토출량 및 압력 손실과의 관계

<그림39> 실질 토층량과 수평압력손실과의 관계

유동화한 경량콘크리트의 압송시에는 베이스콘므리트의 슬럼프 및 유동화후의 슬럼프를 보통골재를 사용한 콘크리트보다 약간 크게 취하는 것이 좋다. 또한 굵은 골재의 최대치수가 40㎜, 60㎜의 압송실험도 보고되고 있다. <그림40> 참조

<그림40> 주유압과 실토출량과의 관계

펌프압송에 의한 영향에 관해서는 강도에는 영향이 없으나 (<그림41> 참조) 압송 후 약간 슬럼프의 저하, 공기량의 감소가 관찰된 경우가 있다. <그림42> 및 <그림43> 참조

<그림41> 유동화제 첨가전후 및 압송 후의 압축 강도 변화

<그림42> 압송전후의 공기량의 변화

<그림43> 피스톤전압력과 슬럼프 저하의 관계

6. 다지기 및 재료분리

유동화콘크리트에 있어서도 다지기를 실시하지 않으면 높이 방향으로 강도의 변동이 생기는 경향이 있으며, 그러나 과도하게 진동을 주게되면 굵은 골재의 분리, 강도의 불균일이 생기며 그 정도는 잔골재율에 의하여 영향을 받게 되며, 유동화후의 슬럼프가 클수록 재료분리의 정도는 크게되며, 그 경향은 물 ·시멘트비가 클수록 크다. <그림44> 및 <그림45> 및 <그림46> 참조

<그림44> 재료분리의 정도와 유동화 후의 슬럼프와의 관계

<그림45> 측정 위치에 있어서 10~25㎜의 굵은 골재의 분리

<그림46> 공시체위치에 있어서 압축강도의 분포

유동화콘트리트

2022-09-14T05:21:39+09:00

IV. 경화(硬化)한 콘크리트의 성질

1. 강도특성

(1) 압축강도

유동콘크리트의 압축강도는 <그림47>에서와 같이 베이스콘크리트와 거의 동등하다. 또한 지연형 유동화제를 사용한 경우, 압축강도는 베이스콘크리트 및 표준형 유동화제를 사용할 경우와 거의 동등하다. <표2> 참조

<그림47> 유동화제 첨가전후의 압축강도의 비교 (재령 28일)

<표2> 지연형 유동화제를 사용한 경우의 압축강도

※ N : 표준형유동화재 (나프탈린 슬폰산염제)
※ NR : 자연형유동화재 (나프탈린 실폰산염제)

유동화콘크리트의 장기재령에 있어서 압축강도는 <표3>에 나타난 바와 같이 베이스콘크리트와 동일한 재유동화에 의하여 콘크리트의 압축강도의 저하는 일반적으로 확인되지 않았다.

<표3> 유동화 콘크리트의 장기재령에 있어서 압축강도

(2) 휨강도 및 인장강도

유동화 콘크리트의휨강도는 베이스콘크리트와 거의 동일하다. <표4> 참조 압축강도에 대한 휨강도의 비는1/7.5~1/8로 일반적으로 말하는 값이고 동일한 정도로써 유동화에 의한 영향을 받지 않는다. 유동화콘크리트의 압축강도와 인장강도와의 관계는 <그림48>에 나타낸 바와 같이 유동화의 영향이 거의 나타나지 않으므로 보통의 콘크리트와 같은 관계가 있다고 생각된다.

(3) 정탄성계수

유동화콘크리트의 정탄계수는 <그림49>에 나타낸 바와 같이 베이스콘크리트와 거의 동등하며, 유동화에 의하여 유의한 차는 보이지 않는다.

유동화콘크리리트의 압충강도와 정탄계수와의 관계를 <그림50>에 나타내었다. 유동화의 영향이 나타나지 않으므로 보통의 콘크리트와 비슷한 방법으로 압축강도로부터 정탄성계수를 추정하는 것이 가능하다고 생각된다.

2. 건조수축

유동화콘크리트 건조수축은 <그림51> 및 <표5>에 나타낸 것과 같은 베이스콘크리트와 비슷하다.

교반시간에 의한 유동화콘크리트의 건조수축의 변화를 <그림52>에 나타내었다. 교반시간이 길어질수록 건조수축이 증대한 경향이 있으나, 현재로서는 원인은 명확하지 않다.

3. 크리프(CREEP)

유동화콘크리트의 크리프를 <그림53> 및 <표 6>에 나타내었다. 유동화콘크리트의 크리프는 실험예가 적으나, 베이스콘크리트의 슬럼프와 다소 상이한 점이 있으며, 베이스콘크리트와 같은 정도로 보아도 좋다.

4. 내구성

(1) 동결융해에 대한 저항성

유동화콘크리트의 동결융해에 대한 저항성은 베이스콘크리트와 거의 동등하다고 생각해도 좋다 <그림54> 참조. 일반적으로 동결융해에 대한 저항성을 증대시키기 위하여 적정한 공기포(空氣泡)의 존재가 유효하다고 하나 유동화콘크리트의 경우도 비슷하며, 적정한 공기포가 있으면 동결융해에 대한 저항성은 양호하다고 한다. <그림55> 참조

<그림54> 유동화콘크리트의 동결융해에 대한 저항성

<그림55> 동결융해에 대한 저항성에 미치는 공기량의 영향

또한 동결융해에 대한 저항성은 특히 기포간격계수(氣泡間隔係數)에 좌우되기 때문에 내동해성(耐凍害性)을 필요로 하는 경우에는 공기량 3.5% 이상, 기포간격계수 300㎛ 정도이하로 하는 것이 바람직하다. <그림56> 참조

그런데 과대한 유동화, 재유동화는 공기량이 대폭감소 또는 공기포의 불안정화를 초랴하며 동결융해에 대하여 저항성을 감퇴시키게 된다.

(2) 내황산염

유동화콘크리트의 내황산염성은 보통의 콘크리트와 거의 동등하다. <그림57>참조

(3) 내열성

유동화콘크리트의 내열성에 관한 연구는 많지 않으나 보통이 된반죽콘크리트의 내열성과 비슷하거나 그 이상이라고 한다. <표7> 참조

5. 투수성

유동화콘크리트의 투수성은 베이스콘크리트와 큰 차이가 없다. <그림58> 참조

<그림58> 유동화콘크리트의 특수성

또한 콘크리트 벽체의 이음부위 투수성은 <그림59>와 같이 보통 콘크리트와의 차이가 없었다.

<그림59> 이음부위 투수성에 미치는 요인의 비교

염해로 인한 CONC구조물의 하차

2022-09-14T01:50:31+09:00

염해로 인한 콘크리트 구조물의 하자사례

종래에는 콘크리트 자체의 알칼리성에 의해 내부 철근의 부식을 방지한다는 생각으로 대개는 도장 등의 방식처리를 할 필요가 없다고 판단, 강구조물에 비해 콘크리트 구조물의 유지관리가 용이하다고 간주되어 왔으나, 염수가 해양대기의 영향을 받는 구조물에 있어서는 최근 콘크리트의 열화 및 철근의 부식이 두드러지고 있어 전세계적으로 그 현상에 관한 전반적인 조사와 아울러 그 대책을 새로이 강구하여 설계에 반영하는 추세이다.

3면이 바다고 둘러싸여 조력발전소 건설, 임해공업 단재의 확장, 항구도시의 신설 및 정비, 더욱이 기존시설들에 대한 보수등 장차 해안지역에서의 건설 공사의 비중이 작지 않은 국내실정을 감안하여 해양환경의 영향을 받는 콘크리트 구조물에 있어서는 설계 및 보수에 대한 지침을 마련하는데 도움이 되고자 대림산업(주)가 SAUDI JUBAIL에서 시공한 ELECTRIC MANHOLE의 설계와 염해에 대하여 소개하고자 한다.

Ⅰ. 공사개요

1. 공사공종 : Electric M/H, Duct Bank & Cabling

2. 현장위치 : Saudi AL-Jubail 페르시아만에 인접

Ⅱ. M/H 염분함량 TEST

시공완료후 2년여 기간이 경과한 시점에서, 내벽으로부터 CORE Test한 결과, 구조물중 다수가 유해염분농도기준(시멘트 중량비 0.4%)을 초과하고 있었고 외부결함 부위(Crack, Cavity 등)를 제외하고는 철근의 부식은 아직 진행되지 않은 상태였다.

그중 2개의 맨홀(#9625, #9626)에 대한 시험결과를 소개하면 다음 그림과 같다.

<그림1> MH #9625 염분함량 Test Result

<그림2> MH #9626 염분함량 Test Result

이들 염분함량 테스트가 보여주는 현상을 요약해 보면,

첫째, 맨홀 부위별로 정도의 차이는 있으나 내벽 표면에서 가장 농도가 높으며 core의 심도가 깊어질수록 그 농도가 감소하는 동일한 양상을 보이고 있으며<그림1>,<그림2> 참조

둘째, 동일한 맨홀에서 Roof쪽이 Floor쪽 보다 Content가 높은 경우 (MH#9625)도 있다는 점이다. 한편 <그림1>,<그림2>에서 보여주는 Chloride Content의 크기에 대해서는 콘크리트 중량에 대한 염소이온의 중량비를 %로 나타낸 것이지만, 콘크리트 중에는 부식에 관여하는 Cl-와 시멘트 수화물속에 고정되어 부식과는 무관한 Cl-의 두가지 염소이온이 존재하며 MH#9625에 대한 시험방법은 Acid를 사용하여 두가지 염소이온을 모두 추출해낸 결과치이므로 실제 부식에 대한 지표로서는 부적당하여 다만 Core 심도별 Chrolide Contamination의 변화추이를 알 수 있는 정도이다.

Ⅲ. 철근의 부식 Mechanism과 Chloride Content규제치

보통의 콘크리트는 pH가 높아(pH11-13) 그 내부의 철근은 불활성상태로 전재하게 된다.

그러나 외부요인에 의해 철근의 부동태가 깨어질 경우, 부식이 진행되는데 이러한 외부요인으로 두가지를 생각할 수 있다.

첫째는 콘크리트의 중성화로 콘크리트 내부의 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 공기중의 CO2와 반응하여 콘크리트의 pH를 저하시키는 현상이며 반응식은 다음과 같다.

Ca(OH)2

+CO2→

CaCO3

+H2O

pH∼13

pH∼7

이는 Carbonation이라 불리는 대표적인 콘크리트의 노화현상으로 오랜시간을 두고 서서히 진행되는 것이 특징이다.

둘째는 염소이온에 의한 부동태 피막의 파괴로서 이는 주로 해수의 영향을 받는 지역에서 흔히 있는 현상이다. 일단, 부식이 시작되면 그 속도는 양극과 음극 사이의 용매의 전기 저항성과 음극에 산소공급이 얼마나 원활한가에 달려 있는데, 해양환경에서는 염소이온의 침입에 의해 콘크리트의 전기저항성이 매우 작으므로 산소공급량에 따라 부식의 속도가 좌우될 수밖에 없다. 이러한 철근의 부식과정을 식으로 나타내면 다음과 같다.

1. 염화물이 존재하고 산소가 없는 경우

ANODE(양극)영역

Fe+2Cl-→(Fe2++2Cl-)+2e-

(Fe2++2CL-)+2H2O→

Fe(OH2)+2H++2Cl-

CATHOD영역

6(FE2++2Cl-)+O2+6H2O→

6Fe3O4(흑색)+12H++2Cl-

24시간 정도 경과후

4Fe3O4+O2+18H2O→6Fe2O3·3H2O(적갈색)

2. 산소가 존재하는 경우

ANode영역

Fe+2Cl-→Fe2++2Cl-+2e-

CATHOD영역

O2+H2O+2e-→2(OH)-

Fe2++2(OH)-→Fe(OH)2

4Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3

2Fe(OH)3→Fe2O3+3H2O

상기 화학방정식에서 알 수 있듯이 염소(Cl-)는 철분의 이온화를 촉진시키는 역할을 하여 철근의 부식을 촉진시킬 뿐 반응의 생성물에 관여하지 않기 때문에 일단 콘크리트 내부에 함유된 Chloride는 계속적으로 Na+, Cl-형태로 남아 철근의 부식을 돕게 된다.

이러한 철근의 발청에 영향을 미치는 콘크리트중의 염소이온 (Cl-)의 한계치는 0.5∼2.5kg/㎥의 범위인 것이 여러 실험에 의해 확인되었으며, 그들을 토대로 염화물의 함유 허용치를 적용하고 있는데 각국의 염화물 함유량의 규제를 소개하면 <표1>과 같다

<표1> 각국의 염화물 함유량 규제

<표1> 각국의 염화물 함유량 규제
국 명	규 격	염화물 함유량의 규제	1㎥중의 C1중량
영 국	BS CP110(구)	1)해산골재중의 염화물은 시멘트 중량의 0.1%(CaCl2로서)이하	1.92㎏/㎥
		2)혼화제로서 CaCl2를 이용하는 경우:해산골재 함유분과외 합이 1.5%(CaCl2로서)이하
		3)알루미나 시멘트를 사용하는 경우, Prestressed Con.c(PC)의 경우:시멘트 중량의 0.1%이하	2.87
		시멘트중량에 대한 전염화물은, 일반 RC:0.4%, 내황산시멘트사용:0.2%, PC(고온양생RC):0.1%
	BS 8110-85	(혼화제:혼화제의 2% 정도는 시멘트의 0.03%)	0.29
	Part 1	해산골재의 염화물량은 시멘트량의 0.5%(cacl2로서)이하
		1)해산골재중의 염화물량은 세골재로서 0.10% 조골재로서 0.03%(모두 Nacl기준)이하	1.2,
		2)1)의 규정을 만족하는 경우도, Nacl전량이 시멘트 중량의 0.32%이하	0.6,
			0.45 (0.30)
	Covernment of
	Environment
	Greater
	London Council

			0.96
			-0.49
			0.58
프 랑 스	DUT 21.4	1)무근 Mortar 콘크리트 또는 피복두께 4㎝의 RC에 대하여 시멘트 중량의 2%(CaCl2로서)	3.87
		2)피복두께 2㎝의 RC로는 시멘트 중량의 1%(CaCl2로서)
		3)RC용 Water의 염화물은 0.25g/ι(Cl^-)	1.94

			-0.04

서 독	DIN 4226-83	골재중의 수용성 염화물은	0.61(0.16)
		Preten.PC, pc grout(DIN 4227):0.02%(Cl2)이하	0.62(0.32)
		RC(DIN1045), post PC(DIN 4227):0.04%(Cl2)이하
		(시멘트중의 염화물은, 시멘트중량의 0.1%(Cl2))	RC:0.30, PC:0.45



덴마아크		단위 시멘트량 300㎏/㎥의 콘크리트에 대하여 2%(CaCl2로서)이하
미 국	ACI 301-72	염화칼숨(CaCl2 2H2O로서)의 혼화는 시멘트중량의 2%이하	2.92
		1)PC:Cl^-중량환산 가용성 염화물량이 시멘트중량의 0.06%이하
	ACI 318-83	2)RC(염분영향하): 〃 0.15%이하	0.27
		RC(일반환경하): 〃 0.30%이하
		RC(건조상태하): 〃 1.00%이하	0.45
		1)PC:Cl^-경화후 산추출염화물량이 시멘트중량의 0.08%이하	0.9
		2)RC: 〃 0.20%이하	3
	ACI222R-85		0.36
	추산치
			0.6
일 본	일본건축학회	세골재(Ⅰ급)에 대해 0.04% 이하(NaCl로서)	0.19
	(구 JASS5)	세골재(Ⅱ,Ⅲ급)에 대해0.10% 이하(NaCl로서)
	JASS 5-86	콘크리트에 함유된 염화물량은 염소이온량으로서 0.3kg/㎥이하, 부득이 이것을 초과하는 경우는 철근방청에 유효한 대책을 강구하여야 하며 그방법은 특기되어 있다. 단, 이 경우도 염화물은 염소이온량으로서 0.6kg/㎥를 초과하면 안된다.	0.49
		1)일반 RC구조로는 해사의 건조비중에 대하여 0.1%(NaCl로서)미만
		1)Pretension 부재로서 주구조, 환경조건이 좋지 않은 곳에 사용하는 것 또는 post tension부재의 PC grout에는 모래의 절대건조중량에 대하여 0.03%	0.30 (0.60)
		2)기타의 경우에는, 시멘트중량의 0.1%에 상당하는 양 이하로서 구조물의 중요도, 환경조건에 따라 적절히 정한다.
		1)일반RC, Postten, PC:콘크리트중의 전염소이온중량 0.6kg/㎥이하
		2)내구성이 특히 요구되는 RC, Postten, PC로서 염해랑 전식이 우려되는 경우 또는 PC:perstressed Conc중의 전 염소이온 중량 0.6kg/㎥이하
	토목학회		0.49 (0.25→grout)
	RC 시방서(구)
	PC 시방서(구)

			0.29

			0.6

	EONC시방서
			0.3

주)Cl-중량환산에는 단위 시멘트량 RC:300kg/㎥, PC:450kg/㎥, 콘크리트 단위중량 2,300kg/㎥ 단위세골제량 800kg/㎥를 이용하였다.

국내의 경우는 콘크리트 표준시방서에 해사를 잔골재로 사용할 때 염화물의 허용한도는 구조물의 종류, 중요도, 환경조건 기타에 따라 감독관이 정하는 것으로 되어 있으며 단지, 해사에 대해서만 해사의 절대건조 중량에 대하여 NaCl로 환산하여 0.10%를 그 표준 허용한도로 정하고 있다.

Ⅳ. 현상에 대한 원인과 설계상의 문제점 고찰

앞에서 MH#9625, 9626의 chloride Content Test가 보여주는 것처럼 맨홀내벽 표면에서 염분농도가 가장 높고 Core의 심도가 깊어질수록 그 농도가 떨어지는 현상은 염분의 영향을 받는 콘크리트 구조물에 나타나는 보편적인 현상이지만 본 현장구조물의 경우는 다음의 2가지 방향에서 생각해 볼 수 있다.

1. 외벽방수 불충분으로 인한 지하수 침투가능성

맨혹의 설계 벽체두께는 30㎝정도이며, 방수는 외벽면을 Liquid Asphalt로 3회 도포하도록 되어있으나 구조물 주변의 지하수위가 매우 높은 반면 (GL-0.1m정도) 기후조건이 밀실한 콘크리트를 형성하기에 매우 불리하다는 점, 바닷가가 근접한 연유로 지하수가 염분을 다량 함유하고 있다는 점 등의 환경조건을 고려할 때 S/S현장 맨홀의 방수설계는 불충분하다고 판단되며 따라서 염소함유량이 높은 외부지하수가 오랜 시간을 두고 서서히 방수층을 통과, 내부 공극을 경우, 맨홀 내벽표면에 도달하여 Evaporation을 일으킴으로써 내벽 표면에서 농도를 증가시킨 것으로 추정된다.

참고로 일본에서의 구조물 방수설계 예를 본 현장과 비교해 보면 <표2>와 같다.

<표2> 일본동경지하철 방수 표준설계와의 비교

ITEM / 구분	Jubail S/S	일본동경지하철
방수 Type	Liquid Asphalt 3회	햇션클로스와 As.Felt교차 3층 방수+전후 Blown Asphalt 4회도포
프라이마층	무	유
Total Thickness	0.38mm이상	8mm 이상
Protection	13mm 이상 Polystyrene Board	30mm이상 보호 Mortar

일본 지하철의 경우 지하수위가 대체로 높고 염수의 영향을 받는 곳도 종종 있으므로 그 설계기준은 본 현장 방수설계에도 유사적용이 가능하며 오히려 S/S현장 구조물 방수는 확실히 염해가 우려되는 지역임을 감안할 때 동경지하철 방수 이상으로 그 설계가 보강되어야 한다는 것을 느낄 수 있다.

한편, 국내에서도 지하구조물의 외벽방수는 거의 Sheet계열방수를 근간으로 하고 있으며 구조물의 중요도에 따라 더욱 보강이 되고 있는 실정이다.

이처럼 S/S현장의 방수가 불충분하다는 점을 뒷받침하는 현상으로 현장 Inspection시 맨홀에서 부분적으로 소금기, 즉 백화현상(efflorescence)이 발견되었음을 들 수 있다. 이러한 현상을 구체적으로 확인할 수 있는 방법으로, 현장에서 공시체를 제작하여 시방서의 방수조건을 적용한 뒤 특수시험을 통하여 방수효과를 시험해 보는 방법이 있다는 점도 부언한다.

<표3><표4>는 동경지하철의 방수 설계기준을 상세히 보여주고 있다.

<표3> 방수층 시공순서

명 칭	저부2층	저부3층	측부3층	정부3층,중상3층
시공개소 층별	2선부 정차 장부 (통로포함)	계단부 승강장 연락 지하도	각부동일	각부동일
			아스팔트프라이머	동좌
	블로운아스팔트 (도장2회)	동 좌 (동좌)	동 좌 (동좌)	동 좌 (도장1회)
제1층	아스팔트 펠트	동좌	헷션 크로스	아스팔트 펠트
	블로운아스팔트 (도장1회)	동 좌 (동좌)	동 좌 (도장2회)	동 좌 (도장1회)
제2층	헷션 크로스	동 좌	아스팔트 펠트	동 좌
	블로운아스팔트 (도장2회)	동 좌 (동좌)	동 좌 (도장1회)	동 좌 (도장2회)
제3층		아스팔트 펠트	헷션 크로스	아스팔스 펠트
		블로운아스팔트 (도장2회)	동 좌 (동좌)	동 좌 (동좌)

<표4> 재료의 표준사용량 및 완성치수

명 칭		저부2층	저부3층	축부3층	정부3층 중상3층
시공개소 재료별		2선부 정거장부 (통로포함)	승강장 연락 지하도	각부 동일	각부 동일
블 로 운 아스팔트	kg/㎥	6.5	9.1	11.2	7.8
헷 션 크 로 스	㎥/㎥	1.25	1.25	2.34	1.17
아스팔트 펠 트	㎥/㎥	1.25	2.34	1.17	2.34
완성치수	mm이상	5	8	8	8

2. 공기중의 염소가스(Cl2)가 용해되었을 가능

공기중의 Cl2가 맨홀내벽표면상의 습기에 용해되고 다시 Evaporation에 의한 수분의 증발로 농도가 점차 증가하는 현상이 수년간 되풀이되어, 내벽표면에서의 농도증가가 구체콘크리트 내부로 확산되는 현상으로 이는 해수와 직접 접촉하지는 않지만 해수와 가까워 습기(Moisture) 및 염소가스(Cl2)의 영향을 많이 받는 해안구조물에 나타나는 현상으로서 이는 해수의 염분 농도, 구조물의 연령에 따라 염해의 정도가 다르다.

이러한 현상은 맨홀 내벽표면에서 Chloride Content가 가장 높은 시험결과로부터 유추해 볼 수 있다.

<그림3>는 콘크리트 표면에서의 염분농도와 표면에서의 거리(심도), 염분의 영향을 받는 시간 등에 따른 염분량의 계산도표이다. 이 그림으로부터 우리는 해양대기와 접촉하는 콘크리트 구조물은 그 표면에서 염분의 농도가 가장 높으며 그 정도는 노출기간이 길수록 더해가고 있다는 것을 알 수 있으며 구체내부로 들어갈수록 그 농도가 감소하되 내부 어느 정도 깊이까지 미치는가는 콘크리트의 확산계수(Dc)에 달려있음을 볼 수 있는 한편, 역으로 확산계수 Dc=5×10-8㎠/s정도일 때 염분의 표면농도 5%에서 구조물내부 철근이 10년이 지난 후에도 부식되지 않으려면 콘크리트 피복이 최소한 75mm이상이어야 한다는 사실도 유추해 볼 수 있다. 이러한 확산계수에 가장 큰 영향을 미치는 것은 콘크리트 타설 및 양생시의 물시멘트비(W/C)와 온도라고 할 수 있다.

<그림> 염분량의 계산치

<표5> 보통 Portland Cenent Paste의 확산계수(10-8㎠/s)

<표5> 보통 Portland Cenent Paste의 확산계수(10^-8㎠/s)

W/C

온도(℃)

0.4

0.5

0.6

14.5

25.0

35.0

1.27

2.60

4.47

2.35

4.47

9.48

8.46

12.35

16.52

<표5>는 콘크리트의 물 시멘트비와 온도에 따라 확산계수(Dc)를 나타내고 있는데 쥬베일 S/S현장의 경우를 추정해 볼 때 W/C=0.5이상이며 온도는 35℃로 보아 Dc≒10×10-8㎠/s이상으로 판단하며 <그림4>에서의 아래 쪽 그래프(Dc=5×10-8㎠/s일 때)를 근거로 추산하면 확산의 정도는 즉, 표면에서의 염분의 영향이 미치는 심도는 이보다 훨씬 크리라는 것을 쉽게 짐작할 수 있다. 어쨌든, 공기중의 염소가스가 콘크리트 구조물 표면으로부터 용해되어 구조물 내부로 확산되는 현상은 해안대기의 영향을 받는 구조물에서 볼 수 있는 보편적인 현상이며, 이는 구조물 설계에 고려되어야 할 중요한 사항이라고 볼 수 있다.

즉, 이러한 현상으로부터 구체 콘크리트와 내부철근을 보호하여 구조물의 내구성을 높이기 위해서는 종래의 방식과는 달리, 해양대기와 접촉하는 콘크리트 표면에 Damp Proofing Barrier를 두거나 콘크리트 피복두께를 늘리거나 철근에 방청처리를 하는 등의 조치가 필요하다고 판단된다.

그러나, S/S현장의 경우 맨홀벽체 콘크리트의 샪근에 대한 피복두께는 지하수 및 흙과 접하는 외벽은 75mm, 해양대기와 접하는 내변은 40mm로 되어 있으며 철근에 대한 방청처리는 고려되어 있지 않다.

이제 내벽측의 40mm 피복에 대하여 앞에서 보여준 염분량 계산을 위한 그래프<그림3>을 참고로 MH#9625의 경우 (<그림1>참고)를 생각해 보기로 한다.

내벽표면에서의 염분량(%)은

0.35%×

2,300kg

≒2%

370kg

콘크리트 중량에 대한 값을 시멘트 중량에 대한 값으로 환산

이때, <그림4>의 Graph에서 확산계수 Dc=5×10-8일 때10년후의 염분 함유량은 유해농도인 0.4%를 나타내고 있다. 한편, MH#9625의 경우 확산계수 DC가 DC=5×10-8㎠/s보다 클 것으로 판단되므로 유행농도 0.4가 되는 위치는 75mm보다 깊을 것으로 추정되며 설계내구 연한이 10년을 초과하면 그 위치는 더더욱 깊어질 것으로 판단된다.

따라서 본 설계의 피복두께는 40mm는 불충분하며 최소한 75mm이상의 피복을 유지하거나 철근에 별도의 방청처리가 필요하다고 할 수 있다.

<그림4>는 방청처리벼로 철근의 피복두께에 따른 발청면적률을 보여주는데 40mm정도의 피복두께에는 아연도금처리 혹은 에폭시 코팅을 할 필요가 있음을 쉽게 알 수 있다. 즉, 일반철근의 경우 방청처리한 철근과 비교하여 40%에 가까운 발청률을 나타내고 있다.

Ⅴ. 결론

쥬베일 S/S현장 맨홀의 Chloride또는 해양대기와 접촉하고 있는 내벽면으로부터 염소가스가 용해되어 콘크리트 내부로 확산됨에 기인한다고 볼 수 있으며 특히, 호주의 경우에 있어 내부벽면측 철근피복두께 40mm는 절대부족하여 별도의 방청처리를 하거나 피복두께를 충분히 크게 하는 등 설계상의 보완이 필요했었다는 점에 비추어, 앞으로의 국내공사에는 해수와 직접 접하는 구조물 뿐만아니라 (현재, 콘크리트 표준 시방서에는 피복두께를 심한 기상작용을 받는 부분에서 4∼5mm이상으로 해수의 작용을 받는 구조물에서는 7.5㎝이상으로 규정하고 있다) 해양대기의 영향을 받는 구조물의 설계에도 그 중요도 및 염해의 정도에 따라 적절한 보호조치가 이루어져야 할 것이다.

토막상식

半導體

I.C회로, 소형화 輕量化의 핵심 역할

전기가 통하는 導體와 통하지 않는 절연體의 중간 성질을 가진 물질인 반도체는 열이나 불순물의 혼합방법에 따라 전기가 통하는 정도가 달라진다. 이러한 성질을 이용하여 진공관과 같은 기능을 하도록 할 수 있다.

반도체의 集積回路(I.C=Integrated Circuit)는 수mm의 반도체 基板내에 프렌지스터·저항 등 필요한 부품을 넣어 접속시켜 전자회로를 만든 것.

각종 전자기기는 여러 가지 기능을 가진 회로로 구성되는데 I.C회로를 사용함으로써 소형화·경량화가 급속히 이루어졌고, VTR등 가전제품은 물론 O·A기기·자동차 등 모든 분야에서 I.C가 쓰이고 있다.

「産業의 쌀」이라고 불리는 I.C는 동작이나 구조의 차이에 따라 MOS(금속산화막 반도체)형과 바이폴라(Bipolar)형으로, 또 기능에 따라 메모리(기억소자)와 로직(논리소자)으로 대별하며, 集積度에 따라 소규모 직접회로(SSI), 중규모 집적회로(MSL), 최대규모 직접회로(VLSI=하나의 Chip에 10만 소자 이상을 집적한 것)등으로 불린다.

반도체의 종류로는 단원소 반도체(실리콘게르마늄)과 화합물 반도체(갈륨-비소 반도체)가 있다.

시멘트 제품의 백화와 그 방지책

2022-09-14T01:35:23+09:00

시멘트 제품의 백화와 그 방지책

몰탈과 콘크리트에 물이 침투되어 녹아나온 수산화석회(Ca(OH)2)가 탄산가스 등과 작용하여 석회석으로 변하고 이것이 타일 표면에 농축 결정이 생긴 현상이 백화현상이다. 이것은 시멘트, 강모래를 현장 조합하는 경우 불균일한 몰탈이 되며 시공후 크랙이 일어나 빗물이 스며들게 되고 다른 곳의 크랙부분으로 부터 유출될 때에는 타일붙임몰탈의 잿물(유리석회, 유리알칼리)를 동시에 유출시켜 일으킨다.

Ⅰ. 머리말

포틀랜드 시멘트의 결점의 하나로서 백화(Efflorescence)현상에 관해서는 오래 전부터 많은 학자에 의해 연구되었으나 그 성인과 거동에 대해서는 아직까지 확실히 밝혀지지 않고 있다. 다만 백화방지법에 관해서는 그때그때의 경우에 따라 대책이 강구되고 있는데 일반적인 백화방지법 또는 백화방지제의 발명은 포틀랜드 시멘트의 본질로 보아 무리한 일인 것 같다. 백화현상은 미관상의 문제일 뿐 아니라 경우에 따라서는 사소한 일로 판단되는 바 시멘트 제품을 완전히 다른 재료로 바꾸지 않는 한 완전 방지는 매우 어려운 일이라고 생각된다.

일반적인 방법으로서가 아니고 시멘트가 사용되는 경우의 여러 가지 공법에 대하여 가능한한 백화발생을 억제하는 방법은 충분히 고려할만한 가치가 있으므로 백화의개념과 방지제 및 시공법에서는 백화방지대책을 살펴보기로 한다.

Ⅱ. 백화의 정의

시멘트 경화체에 발생되는 백화는 일반적으로 다음과 같이 정의한다.

[시멘트중의 가용성분을 용해시킨 용액은 시멘트 경화체의 표면건조에 따라 수분이 증발되면 용해성분이 경화체의 표면에 석출되는데 이때 석출된 백색물질을 백화(Efflorescence)라고 한다.]

백화발생에는 혼연수에 용해된 백화성분이 시멘트 경화체 표면의 건조에 따라 석출되는 경우와, 외부의 물, 예를들어 빗물, 지하수, 양생수 등이 일단 건조된 경화체의 내부로 침투하였다가 재건조시 표면에 콘크리트중의 가용성분을 이끌어 석출시키는 경우 또는 가용성분을 표함하는 물이 경화체 표면에 따라 흐르다가 경화체표면에서 증발건조되면서 백화성분을 표면에 남기는 경우가 있다. 전자를 1차백화, 후자를 2차백화라고 부른다 .<그림1> 보통 2차백화를 백화라고 부르는데 1차백화도 문제가 되는 경우가 많다. 1차백화는 시공후 수일내에 표면화하기 때문에 공법을 바꿈으로써 막을 수 있는 경우가 많다.

1차백화는 바닥과 벽의 흙손 처리면, 콘크리트 타설면 등의 Bleeding 수에의한 백화 현상, 콘크리트 제품의 거푸집 접촉면에서의 수막에 생기는 백색화 또는 발수성 부재를 댈 때 생기는 백색화 등을 들 수 있는데 거의 균일하게 생기는 경우는 일반적으로 시멘트 색과거의 같아 그다지 문제가 되지 않는다. 그러나 착색 콘크리트의 경우는 착색효과가 나쁘고 얼룩이 생기며 방수실링제의 보수시에는 곤란한 문제를 일으킨다

2차백화는 시멘트 제품자체의 치밀도 차, 수량의 차, 시멘트 제품이 받는 외적 기상조건의 차, 또는 사용조건의 차 등에 의해 시멘트제품 자체가 동일조건에 있지 않기 때문에 부분적으로 생기는데 특히 백화가 많이 생기는 부분은 물의 이동이 쉬운 구조, 조직이 되므로 계속해서 백화가 생겨 미관을 크게 해친다. 예를 들어 창아래 물이 흐르는 곳에 생기는 백화, 타일 및 블록의 줄눈에 생기는 백화, 콘크리트 이음부에 생기는 백화, 거푸집과 콘크리트 사이에 침습하는 빗물에 의한 백화, 실내의 벽에까지 생기는 무방수 블록의 백화,시멘트 제품을 쌓아 양생하는 경우 결로수에 의해 생기는 얼룩 등을 볼 수 있다.

Ⅲ. 백화현상

시멘트 제품의 백화현상에 대해서는 오래 전부터 많은 연구자에 의해 연구되었으나 확실한 정설은 없다. 이제 이들 연구로부터 일반적으로 받아들일 수 있는 부분을 간추리면 다음과 같다.

<그림1>줄눈 부분에서의 백화발생 모양

1. 백화의 성분

백화의 성분은 생성되는 장소와 계절, 콘크리트의 재령과 치밀도 및 첨가제 등에 따라 다르므로 반드시 동일성분으로 나타낼 수 없지만 시멘트나 골재중의 가용성 알칼리(칼륨염, 나트륨염)나 시멘트가 물과 반응하여 생성시킨 석회분의 탄산염이나 황산염이 주성분이다. 무론 그 양도 상기조건에 따라 다르다. 예를 들면 탄산칼슘(CaCO3), 소석회(Ca(OH)2), 황산소다(Na2SO4), 탄산소다(Na2CO3), 황산칼륨(K2SO4)이 주성분인 경우도 있고 탄산소다,탄산칼슘, 황산소다가 주성분인 경우도 있다.

시멘트 경화체중에는 가용성분으로서 황산소다, 황산칼륨, 소석회, 황산칼슘등이 있는데 이것이 표면에 석출되는 경우 공기중의 CO2를 흡수하여 일부는 탄산염으로 된다.

특히 소석회는 시멘트 주성분의 수화반응에 의해 필연적으로 생성되는데 이 소석회가 시멘트 경화체중에서 많이 생성되면 돌수록 그만큼 반응이 진행되어 강도가 증진된다. 또 알칼리염은 물에 대한 용해도가 높기 때문에 초기에 많은 백화가 생기는 원인이 되는데 외벽의 경우 빗물 등에 의해 또다시 용해유출되기 쉬우므로 장기간 표면에 존재하면 곤란하다. 소석회는 시멘트경화체중에 무한히 많이 존재하고 일단 표면에 석출되어 탄산화하면 비교적 난용성을 물질이 되기 때문에 매우 나쁘다. 그러나 기간이 지남에 따라 비교적 표면부분의 소석회는 콘크리트 경화체중에서 탄산 칼슘으로 변화하고 또 경화도 진행되어 조직이 치밀화하기 때문에 그리고 알칼리등 용해도가 큰 성분은 용출되어 소량이 되기 때문에 서서히 백화의 발생이 감소된다. 조기에 백화가 발생하는 조건이 갖추어진 경우에는 백화가 특히 심하다.

그밖에 미량성분으로 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화철(Fe2O3)나 혼화제로부터 염화물, 실산염 등을 비롯하여 여러 가지 성분이 백화로서 석출된다.

2. 백화발생 조건

백화가 생기는 것은 시멘트 경화체의 표면에서 수분이 증발하기 때문이다. 따라서 표면건조가 일어나는 조건에서 수분의 증발이 많게 되면 백화발생을 촉진하는 요인이 된다. 배합비율과 작업방법 및 시멘트/수비를 같게 취해도 시멘트 경화체의 표면에 백화가 생기는 경우와 생기지 않는 경우가 있는데 콘크리트 제조측의 조건보다도 콘크리트의 재령, 동서남북면 등의 시공면의 방향까지도 포함하는 기상조건이 백화발생에 보다 강한 영향을 미친다고 생각된다.

기온이 낮고 비교적 습도가 높고 적당한 풍속, 이러한 조건이 가장 백화발생을 촉진한다. 저온시의 건조 속도는 고온시에 비해 매우 느리다. 전혀 건조를 일으키지 않는 조건의 경우에는 당연히 백화가 발생되지 않는다. 한편 건조속도가 매우 빠른 경우에는 백화의 발생이 적다. 이것은 표면이 바르게 건조되어 수분의 내부확산이 이에 뒤따르지 못해 표면에서 약간의 내부까지 증발을 일으킨다. 이러한 내부증발에 의해 가용성분의 대부분은 표면까지 도출되지 않고 내면에서 석출되어 버리기 때문에 표면에는 백화의 발생이 적어지는 것이라고 생각한다. 일반적으로 겨울철 특히 겨울비가 올 때 백화가 많이 발생하는데 이것은 위의 조건이 만족되었기 때문이다.

그밖에 겨울철 저온시의 백화가 많이 발생하는 원인은 다음과 같이 생각할 수도 잇따. 즉 시멘트의 수화반응은 고온시에 비해 저온시에 매우 지연되기 때문에 수화반응물질의 생성이 늦어지고 모세관의 충진이 불충분하여 수분의 이동이 용이하게 되며 미반응 시멘트 부분이 장기간 잔유하여 소석회의 공급이 계속 많아지며 또 소석회의 용해도는 크기 때문이다.

일광면에서의 백화의 발생은 적고 얼음면에서의 백화는 많이 생기는데 이것도 건조속도 즉 내부건조와 표면건조, 경화속도 등으로 설명할 수 있다.

재령이 짧은 시기에 표면이 물에 젖었다가 건조되는 것은 불리하다. 백화발생이 필요한 성분은 초기에는 거의 무한대라고 생각할 수 있을 만큼 시멘트 경화체중에 존재하여 있고 조직도 치밀하지 않기 때문에 쉽게 표면에 백화성분을 공급한다.

이상으로부터 백화가 발생하기 쉬운 조건을 요약하면 다음과 같다.

① 저온

② 그늘(음지)

③ 다습

④ 적당한 풍속의 바람

⑤ 시멘트 제품의 짧은 재령

Ⅳ. 백화발생에 미치는 제인자의 영향

백화발생에 대해 시멘트 자체가 지니고 있는 제인자, 골재, 혼화제, 배합비 등의 영향에 대하여 검토하기로 한다.

1. 시멘트의 종류에 따른 영향

시멘트는 포틀랜드 시멘트계와 혼합 시멘트계로 크게 나눌 수 있는데 함유하는 수용성염류의 양이 다르기 때문에 백화발생에 얼마간의 차이가 있다고 생각된다. 혼합시멘트가 성분적으로 백화발생이 적겠지만 어떤 시멘트를 사용해도 시멘트의 수화반응에 의해 변화체중은 소석회의 포화용액으로 채워지기 때문에 백화의 발생공급원으로서는 충분하며 다른 백화발생 요소가 보다 강하기 때문에 시멘트의 종류에 따른 영향은 거의 무시할 수 있다.

알루미나 시멘트는 수화의 과정에서 소석회를 유리시키지 않으므로 백화의 발생이 적다.

2. 시멘트중의 알칼리, 유리석회의 영향

알칼리의 양이 많으면 백화가 발생되기 쉬우며 그 발생량도 많다는 설과 백화는 발생되기 쉽지만 그 발생량은 반드시 알칼리 함유량에 비례하지 않는다는 설이 있다. 잠재적인 요인으로 볼 수 있는 알칼리의 함유량이 적은 시멘트를 사용하면 당연히 백화가 적게 발생한다. 알칼리에 의한 백화는 물에 잘 용해되기 때문에 외벽의 경우 빗물 등에 의해 씻겨 내려가 미관을 그다지 해치지 않는다.

유리석회는 백화발생의 한 원인이 된다는 설이 있지만 유리석회로부터 용출되는 소석회에 비하여 시멘트의 수화에 의해 생기는 소석회의 양이 훨씬 많으므로 백화발생율은 거의 유리석회양에는 무관계하다고 말할 수 있다.

<표1> 석회용출량

3. 시멘트 분말도의 영향

시멘트의 분말도가 미세한 것은 조악한 것에 비하여 백화가 적게 일어나는 데 이것은 시멘트의 수화가 빨라 시멘트 경화체중에서의 시멘트 겔의 양이 증가하여 백화성분을 용해시키는 물이 내부로부터 표면으로 확산되는 것을 막아주기 때문이라고 생각된다. 그러나 보통 시멘트의 분말도는 같은 종류의 시멘트라면 큰 차이가 없으므로 큰 문제가 되는 인자라고는 생각하지 않는다.

<표2> 석회용출량

시멘트의 Blaine치(㎠/g) 석회용출량(mgCaO/l·7d) 비 고

4. 골재의 종류에 따른 영향

가용성염류 등의 불순물을 포함하지 않은 골재, 흡수율이 작은 골재들을 골라서 사용할 필요가 있다. 또 입도는 세밀충진에 가까운 것일수록 유리한데 이것은 일반적인 콘크리트 제종상의 문제와 동일시 할 수 있다.

5. 시멘트/골재비의 영향

일반적으로 시멘트 함량이 많은 몰탈이나 콘크리트는 조직의 치밀도가 높아 함유수의 이동 또는 외부수의 침입이 억제되어 이 때문에 백화의 발생이 적다고 생각되는데 시멘트량이 증대하면 치밀도의 향상과 동시에 백화성분 함유량도 많게 되기 때문에 이것이 백화의 공급원이 되어 명백한 방지효과를 인정할 수 없다는 설도 있다. 그러나 어느 것도 백화가 발생하는 조건에 놓이게 되면 백화의 발생을 피할 수 없게 된다. 경화초기에는 시멘트 함량이 적은 것이 백화를 잘 발생시키지만 장기간 방치된 경우는 시멘트 함량이 큰 것이 오랫동안 계속 백화를 발생시킨다고 생각할 수 있다. 시멘트 함량이 적은 경화제가 표면부분에서 탄소화를 빨리 진행시키는데 이것도 하나의 원인이 된다고 생각할 수 있다.

6. 물/시멘트 비의 영향

물.시멘트 비를 될 수록 저하시키면 시멘트 경화체의 조직이 치밀하게 되어 함유수의 경화체중에서의 이동이 억제되므로 백화의 발생을 억제시킬 수 있다. 물/시멘트비가 높으면 시멘트의 수화에 기여하는 물과 나머지의 물이 시멘트 경화체중에 존재하여 나머지의 물이 증발할 때 생기는 모세관을 통해 백화발생을 위한 물이 스며들어 백화가 쉽게 발생한다. 또 물/시멘트 비가 크면 Bleeding이 생겨 1차백화의 원인이 된다.

<표3> 석회용출량

No. 물/시멘트 비(%) 시멘트/모래비 석회용출량(mgCaO/l·7d)

7. 혼화재료의 영향

시멘트용 혼화재료는 시멘트 제품의 여러 성질을 시공에 적합하도록 개선하고 시멘트 경화체의 물성을 향상시키기 위해 사용하는데 여러 가지 혼화재료가 시판되고 있다. 이러한 혼화제중에는 백화발생을 촉진하는 것과 억제하는 것이 있으므로 그 사용에는 이러한 점도 고려하여 선택할 필요가 있다.

Ⅴ. 백화 시험방법

지금까지 백화의 발생기구가 완전히 구명되지 않았기 때문에 백화현상에 대해 현상론적으로 검토할 경우가 많다. 즉, 백화의 성분, 발생량, 결정상태를 검토하고 백화가 발생하기 쉬운 재료인가 어려운 재료인가를 판정해야 하는데 이를 위해서는 백화를 강제로 발생시키는 시험방법이 필요하다.

1. Wick Test

시멘트 제품을 직접 물과 접촉시켜 강제로 백화성분을 용해시키고 시멘트 경화체 표면 또는 가용성 물질을 포함하는 다공질의 Fired Ceramic위에 백화를 발생시킨 다음 석출된 백화를 회수하여 그 성분, 발생량 등을 검토하는 방법이다. <그림3>

2. Pan Test

시멘트 경화체에 직접 물을 접촉시킨 다음 수분의 증발과 함께 표면에 백화를 발생시키는 시험법이다. <그림4> 실린더를 사용하는 시험법은 물을 넣어 1∼2일간 방치한 다음 물을 증발시켜 표면상태를 관찰한다.

3. Brickbox Test

공시체 내부에 물을 넣고 이 물이 공시체 표면에 침투되도록하여 백화를 발생시키는 시험법이다. <그림5>

4. 자기보유수에 의한 백화발생 시험법

외부로부터 물의 영향을 받는 것이 아니라. 공시체 자체에 보함되어 있는 수분만에 의해 양생온도, 재령, 습도 등의 영향으로 백화를 발생시키는 시험법으로 백화시험법으로는 가장 기본적인 방법이다.<그림6>

이 시험방법에서 특히 주의해야 할 것은 공시체의 재령, 탈형시기 및 탈형으로부터 시험을 행할 때까지의 방치기간에 대한 고려이다. 즉 양생기간중에 공시체 표면에 공기가 접촉되면 공기중의 CO2와 반응하여 탄산화를 일으키기 때문이다.

또 유리판을 공시체 얹어놓는 시험법의 경우 일정기간 공시체 표면에 유리판을 댄 그대로 있게되면 유리판과 공시체 사이에서 수분이 충분히 농축되므로 유리판을 떼어내지 않은 채로 백화를 발생시킬 수 있다.

5. 물방울 낙하 백화 발생 시험법

공시체 표면에 물방울을 일정속도로 낙하시켜 그 표면에 백화를 발생시키는 시험법이다.

<그림7> 물방울 낙하 백화발생 시험법

6. 현장 시험법

위에서 여러 가지 시험법을 소개하였는데 그 목적은 어디까지나 백화를 다량으로 발생시키기 위한 것으로 실제로 현장에서 발생하는 백화의 상황과 상당히 다르다.

즉 시멘트 제품의 종류나 사용 목적에 따라 적절한 시험법을 선택하지 않으면 안된다. 따라서 빗물의 침입, 건조에 따르는 백화발생현상의 시험법으로서 현장 시험법을 소개한다.

백화가 발생하기 쉬운 조건은 바람이 강하고 습도가 높을 때이므로 <그림8>과 같은 시험법이 적당하다고 생각된다. 전방으로부터 일정속도의 바람을 보내고 (풍속이 너무 크면 표면건조가 빨라서 표면하까지도 건조된다. 또한 탄산화가 짧은 시간내에 끝나는 백화는 거의 발생되지 않는다. 강한 풍속에 의해 공시체 표면으로부터 물이 한곳에 멈추어 있을 경우 그곳에서 그 내부까지 침투되기 때문에 2차백화를 발생할 위험성이 있다. 일반적으로 백화가 발생하기 쉬운 풍속은 3∼5m/sec이다.) 공시체 위로부터는 일정속도로 장기간 물을 낙하시키면 강우시의 상태와 거의 같은 조건이 되며 유출된 물은 아래의 물받이에서 증발에 의해 공시체 주변의 습도를 높인다.

공시체 위에는 물이 흐른 길이 생기는데 이 길 주변에서는 물이 흡수되고 바람에 의해 삼투된 다음 주변으로 확산되고 다시 이 물이 증발되므로 백화가 발생한다.(<그림9>) 특히 물방울 낙하지점 주변의 백화가 뚜렷하다. 물이 흐른 길은 물방울 낙하시에는 백화가 발생하지 않지만 낙하종료후에는 오히려 주변보다 다량의 백화가 발생한다

Ⅵ. 백화방지제

방수제나 그밖의 혼화제 중에는 백화방지효과를 내는 것이 시판되고 있지만 백화방지제라고 부르는 혼화제는 아직 눈에 띄지 않고 있다. 기상조건, 양생조건 등을 극복하여 1차백화, 2차백화를 모두 방지할 수 있는 혼화제, 즉 만능 백화방지제는 아직까지 나오지 않고 있다.

시멘트 경화체내에는 백화발생에 필요한 알칼리나 소서회가 거의 무한히 존재하고 있으며 또한 물의 출입이 없더라도 표면의 제1층에 있는 시멘트 입자의 수화물에서도 눈에 띨 정도의 백호를 발생시킬수 있다. 그러나 백화의 발생을 보다 적게 하고 눈에 띄지 않도록 하는 백화방지제에 대해서는 많은 연구가 이루어져 있다. 백화방지제를 그 효과별로 분류하면 백화성분과 반응하는 물질, 방수층을 형성하는 물질, 감수제, 표면처리제로 나눌 수 있다. 구제방지제등도 백화방지에 도움이 된다. 이러한 것을 적당히 조합하여 사용하면 보다 효과적이다. 그러나 혼화제의 첨가에 있어서는 강도저하, 건조수축의 증대, 부식성 등의 결함을 가지고 있는 것이 적지 않으므로 충분히 주의하지 않으면 안된다.

1. 백화성분과 반응하는 물질

백화의 주성분인 탄산칼슘은 시멘트의 수화에 따라 생기는 소석회를 공급원으로 하기 때문에 이 소석회와 반응하는 물질을 첨가하여 불용성화하면 백화의 공급원을 감소시킬 수 있다. 또한 이 방법을 사용하면 소석회와의 반응생성물이 모세관을 채워 수분의 확산저항을 향상시키기 때문 백화의 발생을 억제할 수 있다.

2. 방수층을 형성하는 물질

백화의 발생에는 자기 보유수에 의한 1차백화와 2차적으로 외부로부터 삼투하는 물에 의해 발생하는 2차 백화가 있는데 시멘트 제품의 미관을 해치고 대량으로 발생하는 백화는 외부수에 의한 경우가 많다. 따라서 외부수의 삼투를 막기 위하여 방수층을 시멘트 경화체중에 형성시켜 백화의 발생을 방지할 수 있다. 이 방법은 다음과 같이 분류할 수 있다.

① 시멘트 제품의 모세관을 충진할 목적으로 혼입하는 것

② 발수성 물질의 혼입, 도포, 분부

③ 시멘트의 응결, 경화촉진제의 혼입

충진을 목적으로 하는 물질중에는 시멘트 입자보다 미세한 불활성물질을 첨가하여 모세관을 충진하는 방법과 천연수지, 합성수지, 유지 등을 혼입하는 방법이 있는데 그밖에도 에멀존으로서 혼입하는 방법, 모노머를 혼입하여 시멘트중에서 중합을 일으켜 그 중합물이 모세관을 충진하도록 하는 방법등이 있다. 발수성 물질을 혼입하면 시멘트 제품 내부수의 확산저항이 향상되어 수분의 삼투를 극단적으로 막을 수 있다.

시멘트의 수화촉진제는 초기의 수화를 촉진하기 때문에 조직의 치밀화를 빠르게 진행시켜 수분의 삼투를 막아주지만 일반적으로 철근 등을 부식시키고 건조 수축이 증대되어 균열을 일으키기 때문에 충분히 주의할 필요가 있다. 또 그 자체가 백화성분이 될 때도 있다.

그러나 시멘트에 혼합하여 사용하는 방수제는 시멘트 제품 표면의 백화를 방지하기는 오히려 곤란하고 혼연수중의 잉여수가 증발하기 때문에 모세관의 모두를 충진하기는 거의 불가능하다.

3. 감수제

시멘트 제품 성형시 몰탈 또는 콘크리트의 혼연수 수량을 감소시킬 목적으로 감수제를 혼입시키는데 그 주성분은 계면활성제를 주체로 하고 있으며 분산 효과 습윤효과, AE효과 등을 갖고 잇다. 일반적으로 미세분말을 액체중에 넣으면 고체입자가 서로 접착사여 응집체를 형성하므로 고르게 분산되지 않는다. 이것은 고체간의 응집력이 고체입자로 적시는 힘보다 커지기 때문이다. 이에 분산제를 첨가하면 고체간의 응집력을 억제하기 때문에 시멘트 수화작용의 효율이 높아지고 단위수량도 감소된다. 또 습윤제는 액체-고체의 계면에 흡착도어 그 계면에너지를 저하시켜 분산을 돕기 때문에 시멘트입자가 적셔지기 쉬어 단위수량이 감소한다.

AE제를 첨가하면 몰탈, 콘크리트 중에 미소한 독립된 기포를 연행함으로써 고체입자간의 마모저항이 감소되기 때문에 작업성이 향상되고 단위수량이 감소된다.

이상과 같은 효과에 의해 체적전체가 치밀화하고 물의 이동로가 감소하기 때문에 물의 증발이 억제되고, 침입이 방지된다. 감수제의 첨가에 의해 단위수량은 10∼15% 절감시킬수 있다.

4. 표면처리제

(1) 표면경화제

시멘트 제품의 표면에 도포 또는 분무하여 표면의 조직을 치밀화시켜 내부수의 표면에서의 증발 또는 외부수의 내부로의 침입을 막음으로써 백화의 발생을 억제하는 방법이다.

(2) 박막 형성법

시멘트 제품으로서 물의 삼투를 완전히 막으려면 표면을 용도에 따라 투명 또는 착색의 수지, 유지계 용액을 도포 또는 분무하여 박막을 형성시켜 시멘트 제품을 외부수로부터 보호하는 방법이 가장 좋다. 그러나 이 방법은 다음과 같은 결점이 있다.

① 시멘트의 기본성질이 상실된다.

② 마모되는 부분에는 사용할 수 없다.

③ 박막에 Pinhole이 있으면 효과가 감소된다.

④ 이면으로 부터의 침입수에는 견디기 어렵다. 시멘트 제품 표면과 박막과의 사이에 백화를 발생시켜 박막을 파괴시킨다.

⑤ 도막의 내구성, 내후성이 불충분하고 매우 값이 비싸다.

⑥ 유계의 박막은 때가 묻기 쉽다.

(3) 표면에 균일하게 백화를 발생시키는 방법

백화방지법과는 다르지만 강제로 표면에 균일한 백화를 발생시켜 불용성 칼슘염의 치밀한 층을 형성시킴으로서 물의 이동을 억제하고 얼룩이 없는 백화층을 발생시키는 방법이다.

Ⅶ. 백화방지법

오래 전부터 백화와 강도와의 관계에 대해서는 많은 논의가 있었으나 거의 무관계하다고 알려져 있다. 그러나 건조물의 결함부분에서는 백화가 쉽게 발생되므로 대체적인 의미에서의 관계는 물론 있다. 예를 들어 콘크리트가 균열하면 그 주변에 넓게 백화가 발생하고 이음자리의 처리가 완벽하지 않으면 누수가 생겨 백화가 심하게 발생됨을 볼 수 있다. 오히려 백화는 결함부분의 발견에 큰 도움을 준다.

백화방지대책에는 부분적으로 콘크리트, 몰탈부재의 제조, 시공시의 백화방지대책과 건조물 전체로서의 설계, 시공의 결함에 의한 백화의 방지대책이 있다. 그러나 실제 있어서는 아무리 각 부재에 대하 백화방지대책을 충분히 하였어도 건조물의 다른 부분으로부터 침입된 백화에 대해서는 속수무책이며 균열의 발생에 대한 근본적인 대책을 세우지 않으면 부분적인 대책은 거의 무의미하다. 요컨대 세심한 설계와 충분한 시공관리가 백화방지대책의 전제가 된다.

건조물의 설계, 시공면에서 백화를 방지하기 위한 대책을 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

① 벽에 물이 국부적으로 수로를 만들어 흘러 떨어지도록 설계를 해서는 안된다.

② 이 경우 벽전체를 백화방지 처치하여도 난간의 상부, 창대, 차양 등의 상부가 방수처리되어 있지 않으면 이 부분의 시멘트 경화체로부터 백화가 발생한다.

③ 물론 균열방지대책이 결어되어 있으면 백화방지가 거의 불가능하다.

④ 콘크리트 이음자리의 처리가 잘못되어 있으면 백화가 엉키어 나타난다.

⑤ 무방수 블록의 백화방지대책은 거의 불가능하다.

⑥ 창틀의 부착이 불량하면 백화가 발생한다.

⑦ 각종 블록, 타일류의 줄눈시공에 있어서 백화방지 대책을 세우지 않으면 거의 모두 백화가 발생한다.

Ⅷ. 백화의 제거 방법

일반적으로 일단 시멘트 경화체 표면에 발생된 백화는 제거하기가 힘들다. 특히 1차백화에 의한 시멘트 경화체 표면의 색, 얼룩, 흙손 얼룩의 제거는 거의 불가능하다. 2차백화에 있어서는 경화체 표면에 침상성결정으로 크게 성장된 백화는 침금브러시, 페이퍼 등으로 표면을 문질러 제거하는 방법이 있지만 부분적으로 문지르면 다른 면과 색이 다르기 때문에 주의해야 한다.

백화가 경화체 표면에 고착되어 있는 경우에는 백화성분이 용해되어 있는 산, 예를 들어 1/10N의 옥살산이나 염산 등을 헝겊에 묻혀 표면을 가볍게 문지르고 물로 씻는다. 물로 씻을 때 물이 다시 경화체에 흡수되어 백화를 발생시킬 위험성이 있으므로 산유 또는 수세시기는 하루 중 비교적 온도가 높을 때 즉 시멘트 경화체가 따뜻하게 될 때를 택하여 짧은 시간내에 수분이 증발되도록 해야 한다.

또 산세하기 전에는 경화체 충분히 물을 뿜어 적시도록 할 필요가 있다.

Ⅸ. 맺음 말

이상 시멘트 제품의 백화에 관한 몇가지 지식과 백화방지법에 대하여 설명하였는데 현재까지 만능 백화방지제는 나오지 않고 있으며 건조물 외장의 설계시공의 불비로 인한 백화는 매우 많으므로 백화장비를 마음에 둘 경우 건조물의 설계시공에 충분히 유의해야 한다.

양생방법

2022-09-14T01:23:13+09:00

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.

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.

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.

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.

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.

(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.

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.

[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.

<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.

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.

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.

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)

(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)

(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)

[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℃

65℃

70℃

[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⁾

109

280²⁾

66.5

310³⁾

37.5

[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

혼화제 첨가시

287

혼화제를 첨가하지 않을 경우

<표4> 2) 살수 양생

기간 : 82. 5. 15∼

생산량 / 포

초 기 강 도

σ₇

σ₁₄

비 고

280

혼화제를 사용하지 않을 경우

280

혼화제 첨가시

330

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

4.68(4.04)

4.50(6.18)

4.97(8.73)

5.0시간 (0.83원)

5.3(11.90)

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.

이 경우 <표4>에 나타내는 최대흡수율에 대한 함수율 비를 얻을수 있도록 건조하는 것이 바람직하다.
상기의 양생은 오토크레이브, 화학처리등에 의한 특수양생의 경우는 이에 적용하지 않는다.

[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.

콘크리트 시공기술 3

2022-09-14T01:05:30+09:00

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.