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고강도 콘크리트 특징과 폭열 고강도화 방법
안녕하세요. 선선한 날씨네요. 오늘은 고성능 콘크리트 라고 불리는 고강도 콘크맅, 고내구성 콘크리트, 고내유동성 콘크리트 중에서 고강도 콘크리트에 대해서 포스팅 해보려고합니다. 국내 많은 경우에 고강도 콘크리트를 사용하는데요. 가장쉽게는 고층 빌딩을 만들때 콘크리트라고 생각하시면 됩니다. 국내의 경우는 제2 롯데월드 타워가 있을거구요. 그러면 고강도 콘크리트에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
1. 고강도 콘크리트란?
고강도 콘크리트는 일반적으로 표준양생을 한 콘크리트 공시체 재령 28일 강도를 기준으로 설계기준강도 40Mpa이상의 고강도 콘크리트라고 합니다. 주로 60Mpa 이하에서 고성능 감수제만을 사용하는 것으로 생산이 가능하고 그 이상의 강도가 요구될 때 특수한 재료나 기술이 필요합니다.
2. 고강도 콘크리트 특징
고강도 콘크리트를 사용하면 좋은점이라고 하면 조직이 치밀해짐으로써 구조물의 단면 감소를 시킬수 있습니다. 이는 공간 효율성을 증가 시키고 고정하중을 감소시킬수 있습니다. 또한 국내 123층의 제2 롯데월드처럼 구조물의 고층화, 대형화 및 장대화가 가능하게 되었습니다. 또한 조기강도가 발현함으로 거푸집을 조기탈형할수 잇기에 공기단축 등의 경제적인 시공이 가능합니다. 고강도 콘크리트는 중성화 속도가 감소함으로 인해 고내구성의 구조물 시공이 가능해지며 탄성계수가 증가함으로인해 구조물 강성이 증진됩니다.
3. 고강도 콘크리트 폭열(폭렬) 현상
고강도 콘크리트는 고감수제를 사용하게 되는데 고열에 의한 내부 수분의 증발로 유발된 압력이 콘크리트 외부로 유출되지못하고 축적되다가 압력이 콘크리트 표면의 인장응력을 초과할때 순간적으로 내부 수증기압이 외부로 발산되면서 콘크리트 표면의 폭렬을 일으킵니다. 폭렬 현상이 일어나게 되면 구조부재 필복두께 결손과 함께 철근의 온도가 상승하고 철근 콘크리트 구조체의 내구성이 저하됩니다. 폭열방지를 위해서는 PPT섬유 혼입공법, 내화도료 도장공법, 폐타이어 칩 혼입공법, 내화재료 뿜칠공법, 석판재 부착공법 등이 있습니다.
4. 콘크리트 고강도화 방법
콘크리트를 고강도화 하기 위해서는 결합재 강도개선, 골재의 강도개선, 골재결합재의 부착개성은 증진 시킴으로서 고강도화를 얻을수 있습니다.
1) 시멘트 사용에 있어서 균질한 품질을 확보하기 위해서 한가지 종류의 시멘트를 사용하는 것이 좋습니다.
2) 고성능 감수제는 일반 감수제의 기능을 더욱 향상시킬수 있으며 시멘트를 효과적으로 분산시키고 응결지연 및 지나치 공기연행, 강도저하 등의 악영향 없이 높은 첨가율로 사용하여 단위수량을 대폭 감소시킬수 있는 혼화제 입니다. 동일한 고성능 감수제를 사용하더라도 첨가량, 첨가시기, 첨가방법에 따라 그 효과가 다르기에 이를 고려하여야 합니다.
3) 혼화재로는 Flyash(플라이 애쉬), Silica Fume(실리카흄), 고로슬래그 등이 있습니다. 플라이애시의 경우 화력발전소에서 연소 폐가스 내에 포함되어 회수되는 잔해물입니다.이는 포졸란계를 대표하는 혼화재 중 하나이지만 원탄의 종류, 연소방식, 연소온도 등에 따라서 품질 편차가 크고 국내에서 생산되는 플래이 애시의 경우 품질이 균일하지 못해 품질 관리가 어렵습니다. 플라이 애시 사용시 주의할점은 초기양생의 중요성, 연행공기량 감소, 응결시간 지연, 수분과 반응해 쉽게 고체화 되는점이 있습니다. 고로슬래그분말의 경우는 용광로방식 제철작업에서 얻어지는 슬래그로서 물, 공기 등으로 냉각해 입상화 한것을 말합니ㅏㄷ.
4) 잔골재는 깨끗하고 강하며 내구적인 것으로 적당한 입도를 가지며 먼지, 진흙, 염분등 유해물질을 함유해서는 안됩니다. 잔골재는 균등계수와 곡률계수를 허용범위내 있어야 합니다. 굵은골재는 편석이나 유기불순물 염화물 등 유해량을 함유해서는 안되며 특히 내화성 요구되는 경우에는 내화적인 골재를 사용해야 합니다. 골재 비중과 단위용적량이 크고 흡수율이 낮은 골재가 고강도콘크리트를 제종하는데 중요하며 골재 암질 및 모암강도도 매우 중요합니다.
5) 배합수는 배합조건 타설 환경에 따라 배합수 온도를 조절해야합니다.
5. 고강도 콘크리트 배합설계
콘크리트 배합설계시 소요강도, 내구성, 수밀성을 갖도록 해야합니다. 작업에 필요한 워커빌리티를 갖는 범위 내에서 단위수량을 최소화 하고 경제적 배합이 되도록 해야 합니다. 콘크리트 배합은 반드시 실험을 통해 얻어지는 데이터에 근거하여 배합이 이루어지도록 해야합니다. 일반적으로 소요 워커빌리티를 갖는 콘크리트중의 최소 단위수량으로 되는 잔골재율을 실험적으로 정해 배합설계하는 방법을 택합니다.
6. 고강도 콘크리트 타설
고강도 콘크리트를 다짐할때 다짐시간은 보통 콘크리트보다 길게 하는 것이 바람직하나 작업 효율성을 감안해 10~20초 정도 하는 것이 바람직합니다. 고강도 콘크리트 다짐 간격은 진동기 직경이 50mm인 경우 50cm, 직경이 60mm인 경우 60cm로 하며 일반적으로 진동기 직경의 10배를 다짐간격으로 합니다. 고강도콘크리트의 경우 과대 다짐에 의한 재료분리 현상은 적으나 과소다짐에 의한 문제가 발생할수 있기에 과소다짐이 되지 않도록 특별히 주의해야합니다. 일반적으로 고강도콘크리트를 타설후 시간이 경과함에 따라 콘크리트가 침하하게 되는데요. 따라서 기둥을 타설하고 60분이상 경과한 후에 이음새가 발생하지 않는 범위내에서 보, 슬래브 등 수평부재를 타설하는 것이 바람직합니다. 일반적인 침하대책은 낮은 슬럼프의 콘크리트를 사용하는 방법과 콘크리트 타설후 재진동하는 방법이 잇습니다. 연속해서 콘크리트 타설시 아랫부분의 콘크리트가 응결되기전 콘크리트를 계속 타설해야 하며 이때 아랫부분 콘크리트내에 진동기를 10cm정도 삽입행 진동다짐을 한후 상부 콘크리트를 타설하고 다짐을 하도록 합니다. 고강도 콘크리트를 점성이 크기 때문에 수직 거푸집 판면에는 기포가 모이기 쉬우므로 거푸집 탈형후 곰보 등의 발생에 주의해야 합니다.
7. 고강도 콘크리트 양생
고강도 콘크리트는 2~3일간 거푸집 존치기간과 탈형후 최소 7일간 습윤양생이 바람직합니다. 고강도 콘크리트는 물 시멘트비가 낮고 상대적으로 단위 시멘트량이 높기에 습윤양생을 원칙으로 합니다. 단 습윤양생이 곤란할 경우 막양생을 실시할수 있습니다.
오늘은 고강도 콘크리트에 대해서 포스팅 해보았습니다. 고강도 콘크리트는 그 뛰어난 성능으로 인해 우리 생활에 많은 편리한 이점을 주었지만 한편으로 폭렬 발생과 관리 라는 또하나의 과제를 준것같습니다. 오늘 포스팅이 유익한 정보가 되셨길 바라고 ♥ 공감 부탁드립니다.