Transcript 섬유보강재
섬유보강 저균열 누름 콘크리트 - 최적 배합개발 및 현장 품질관리 지침 - 2008. 12. 벽산건설㈜ 기술연구소 1. 연구배경 및 목적 1) 연구배경 최근 철근 등 강재의 원가 급상승 와이어매쉬의 보강효과 의문 기계실 등 트랜치 부위의 콘크리트 품질확보 어려움 (와이어매쉬 시공 곤란) 두께 10cm 균열 억제효과 무근콘크리트 WIRE-MESH 보강 콘크리트 섬유보강 콘크리트(3차원 보강) 2) 연구목적 원가절감 및 품질 향상 섬유보강 누름 콘크리트 표준 배합 및 시공지침 마련 3) 연구기관 벽산건설㈜, 삼표기술연구소, 대화기술연구소 POSCO 공동연구단 (대림산업, POSCO 건설), ㈜ 엠코 2007. 9 ~ 2008. 10 (13개월) 1. 연구배경 및 목적 경제성 평가 균열 저감재(보강재)별 단가 비교 (콘크리트 1,000m3 타설 기준) 금 구 분 단 위 수 량 액 단 가 비 와이어매쉬 와이어메쉬(#8)자재 M2 10,000 800 8,000,000 와이어메쉬 깔기 M2 10,000 500 5,000,000 섬유보강재 포 1,000 5,000 섬유 보강 5,000,000 합 계 13,000,000 5,000,000 대 비 100% 40% ㎡ 당 공사비(원) 1,300 500 연간 절감금액 (연간 10,000 세대 공급, 세대당 무근 콘크리트 면적 12m2/세대 기준) - 연간 와이어매쉬 사용 면적 : 약 1,200,000 m2 / 금액 : 15억 6천만원 - 섬유 보강재로 대처시 금액 : 약 6억원 - 절감금액 : 약 9 억 6 천만원 고 2. 섬유보강재의 비교 검토 셀롤로오스 섬유 슈퍼콘셀 Ultra Fiber-500 나일론 섬유 (나이콘) 천연섬유 천염섬유 합성섬유 구분 폴리비닐알코올계 (PVA) 유기섬유 형상 종류 - 분산성능 우수 - 균열저감 우수 - 자동투입 가능(설비 구비시] - ECO-BAG을 이용한 간편한 투 입 - 균열저감 우수 - 분산성능 양호 - UV 저항성 우수 - 분산 및 균열저감 우수 - 섬유 인장강도 우수 -UV 저항성 우수 -내화학성, 내알카리성 우수 - 제품 수입에 의존 - 일반적으로 수동투입이므로 인력필요 - 제품 수입에 의존 - 신너에 의한 섬유 융해 (우레탄, 에폭시 마감시) - 뭉침볼 현상 발생 - 섬유노출시 제거 필요(토치램프) - 제품 수입에 의존 - 수동투입에 따른 인력 필요 장점 - 시공성 및 균열저감 효과 양 호 - 시공비 저렴 단점 - 분산력 불량/ 슬럼프 저하 - UV 저항성 낮아 외기 노출시 성능저하 -응결지연(표면곰보) - 수동투입에 따른 인력 필요 시 공 방법 콘크리트 제조시 투입 콘크리트 제조시 투입 콘크리트 제조시 투입 콘크리트 제조시 투입 특성 친수성 친수성 소수성 (특수 코팅) 친수성 인장강도 510MPa 600~900MPa 896MPa 700~1,500MPa 섬유길이 3mm 이하 1.9~2.3mm 19mm 6~12mm 분산성 낮음 보통 우수 매우 우수 밀도 1.5 1.1 1.16 1.3 표준사용량 1.2kg/㎥ 0.6 / 1.2kg/㎥ 0.6kg/㎥ 0.9kg/㎥ 제품 평가 보통 우수 우수 가장 우수 2. 섬유보강재의 비교 검토 1. 섬유별 콘크리트 소성수축 균열량 비교 2. 섬유별 모르타르 소성수축 균열량 비교 3. 섬유별 콘크리트 건조수축 균열폭 비교 섬유 무혼입 콘크리트 균열폭 셀룰로우스 섬유 혼입 콘크리트 균열폭 PVA 섬유 혼입 콘크리트 균열폭 ※ 자료출처 : 대한토목학회 논문 (섬유보강 콘크리트의 균열제어에 관한 실험적 연구, 원종필외, 2003년) 2. 섬유보강재의 비교 검토 5분 경과 PVA와 셀룰로우스(CL)의 물속 형상 PVA – 섬유의 분산형상 및 분포 육안확인 가능 CL의 경우 하부로 침전됨 CL – 희뿌연 형태로 관찰됨 3. 실내 시험 및 섬유보강 성능 평가 1) 시험 내용 배합별 기본 물성시험 단위수량/ 슬래그 사용량에 따른 압축강도 시험 10 블리딩/ 레이턴스 검사/ 길이변화 / 균열저감 평가 1.0 m 3. 실내 시험 및 섬유보강 성능 평가 2) 시험 배합표 구분 S/a W/C W B C S/P S1 S2 G AD PVA Fiber Ⓐ 165-0 49.0 52.4 165 315 315 0 447 447 938 0.7% 0.9㎏/㎥ Ⓑ 172-0 49.0 54.6 172 315 315 0 443 443 929 0.7% 0.9㎏/㎥ Ⓒ 179-0 49.0 56.8 179 315 315 0 438 438 920 0.7% 0.9㎏/㎥ Ⓓ 186-0 49.0 59.0 186 315 315 0 434 434 909 0.7% 0.9㎏/㎥ Ⓔ 193-0 49.0 61.3 193 315 315 0 430 430 899 0.7% 0.9㎏/㎥ Ⓕ 200-0 49.0 63.5 200 315 315 0 425 425 891 0.7% 0.9㎏/㎥ Ⓖ 165-10 49.0 52.4 165 315 283 32 447 447 938 0.7% 0.9㎏/㎥ Ⓗ 172-10 49.0 54.6 172 315 283 32 443 443 929 0.7% 0.9㎏/㎥ Ⓘ 179-10 49.0 56.8 179 315 283 32 438 438 920 0.7% 0.9㎏/㎥ Ⓙ 186-10 49.0 58.9 186 315 283 32 434 434 907 0.7% 0.9㎏/㎥ Ⓚ 193-10 49.0 61.1 193 315 283 32 429 429 899 0.7% 0.9㎏/㎥ Ⓛ 200-10 49.0 63.3 200 315 283 32 425 425 888 0.7% 0.9㎏/㎥ Ⓜ 165-20 49.0 52.4 165 315 252 63 447 447 938 0.7% 0.9㎏/㎥ Ⓝ 172-20 49.0 54.6 172 315 252 63 443 443 929 0.7% 0.9㎏/㎥ Ⓞ 179-20 49.0 56.8 179 315 252 63 438 438 920 0.7% 0.9㎏/㎥ Ⓟ 186-20 49.0 59.0 186 315 252 63 433 433 907 0.7% 0.9㎏/㎥ Ⓠ 193-20 49.0 61.3 193 315 252 63 429 429 896 0.7% 0.9㎏/㎥ Ⓡ 200-20 49.0 63.5 200 315 252 63 423 423 888 0.7% 0.9㎏/㎥ 슬래그 치환량 0% 10% 20% 3. 실내 시험 및 섬유보강 성능 평가 3) 시험 결과 0 F -6 Plain 길이변화율(×10 ) 압축강도(MPa) 40 35 - 시험성과 논문발표 : 한국콘크리트학회 논문집 (2007.11) 30 25 20 15 10 5 0 Plain -100 F -200 -300 -400 -500 -600 3일 7일 재령(일) 28일 0 40 재령(일) 콘크리트 강도 비교 일반 배합 20 길이변화량 비교(수축량) 섬유보강 배합 약 85% 저감 소성수축균열량 비교 (표면마감없이 균열발생을 가속화한 상태로 양생) 60 3. 실내 시험 및 섬유보강 성능 평가 4) 최적 배합 확정 및 기존 배합과 비교 구분 재료단가 (원) S/a W/C W C S/P F/A S G AD1 AD2 - - 2 60 49 30 12 9 450 650 계 (원) 원가율 (%) 보강재 (단가 미포함) 기존 배 합 25-18-12 49.0 66.2 200 305 0 0 855 950 1.51 - 38,190 100% 와이어매쉬 개발 배 합 25-18-18 48.6 57.3 175 245 30 30 855 950 - 2.13 37,615 98% 섬유 ★ 배합상 조치사항 및 개선사항 조치사항 개선사항 섬유 보강재 사용 : 원가절감 및 품질 양호 단위수량 200kg/m3 ->175kg/m3 고성능 혼화제 사용 : 단위수량 저감 및 유동성 향상 슬럼프 12 cm-> 18cm 적정 혼화재료 사용 (고로슬래그/플라이애쉬) 내구성 및 균열 저감성 향상 저 W/C 비, 저 잔골재율(S/a) 조치 콘크리트 강도 증대 ☞ 개발 배합은 기존 배합과 동일 단가 납품 가능 (슬럼프 12cm 단가 적용) 4. Mock-up Test 1) 타설 부위 및 결과 작업성 및 마감후 품질 양호 한양대 퓨전 B1 연세의료원 B5 작업성 및 마감후 품질 양호 5. 실 부재 타설 1) 시간대별 타설 현황 및 분석 구로 디지털 6차 KID 센터 – 지하 1~3층 주차장 무근콘크리트 타설 구분 타설중 타설중 – 면잡기 및 블리딩수 제거 타설후 2시간 경과후 W175SP10% FA10% 타설후 7시간 – 2차 블리딩수 제거 타설후 9시간 – Finising - 양호 마감완료 - 양호 6. 결 론 1) 콘크리트 배합 기준 총 분체량(B) = 시멘트(C )+고로슬래그(SP)+플라이애쉬(FA) 의 총합 구분 S/a W/C W B C S/P F/A S G AD Fiber 저균열 섬유보강 배합 49% 이하 55% 이하 175 이하 300 이상 B*80% 이상 B*10% 이하 B*10% 이하 Var Var B*0.7% PVA 또는 U-Fiber 1) 단위수량(W) 175 kg/m3 이하, 총 분체량(B) 300 kg/m3 이상 총 치환량 20% 이하 2) 굵은 골재 25mm 이상 3) S/a는 작업성이 확보되는 한도 내에서 가능한 한 낮게 할 것. 4) 폴리카르복실계 고성능 AE 감수제 사용 (준PC 또는 변성 PC, 사용량 B*0.7%) 5) 섬유 보강재 : 일본산 PVA , 셀룰로우스 Ultra Fiber 500 , 나일론 섬유 중 택 1 ☞ PVA 0.9kg/m3 (일본산), 셀룰로우스 Ultra Fiber 500 1.2 kg/m3 (함수율 보정된 것 또는 자동 계량품) 6) 상세 원재료 사용량은 각 공장별 시험배합에 의해 결정함 2) 성능 평가 작업성 양호, 내구성 등 품질 양호 3) 경제성 평가 연간 약 9억원 이상 절감 가능 (실행단가 5,000원/포) 4) 시공 지침 본 배합 적용시 시공지침을 준수 할 것 #별 첨 : 섬유 보강재 업체 정보 1. PVA 섬유 (일본산) 1. 2. 3. 업체명 : ㈜ 하이테크 주 소 : 경기도 광주시 퇴촌면 도마리 222-4 구매연락 : 최덕신 대표 이사 HP) 011-9795-8960 TEL) 031-768-6616 FAX) 031-761-9416 E-mail) [email protected] 2. 셀룰로우스 Ultra Fiber 500 1. 2. 3. 업체명 : ㈜ 케미우스 코리아 주 소 : 서울시 서초구 양재2동 203-1 중동빌딩 202호 구매연락 : 유영석 기술영업 이사 HP) 010-4820-1153 TEL) 02-2058-1152 FAX) 02-574-5396 E-mail) [email protected] ☞ 상기 2개 제품중 현장별 자율적으로 택 1하여 사용 #별 첨 . 시공 지침 1) 개요 공정의 특성상 품질확보를 위한 시공상의 영향이 매우 큼 마감공정을 고려한 콘크리트 배합으로서 배합의 성격에 맞는 품질관리 필요 2) 주요 품질관리 사항 콘크리트 생산 및 운반 콘크리트 타설 계획 관리 콘크리트 현장 받아들이기 압송 및 타설 타설 중후 미장 및 Finishing 콘크리트 양생 컷팅 #별 첨 . 시공 지침 3) 레미콘 생산 및 운반 1. 레미콘 생산 1) 현장 마감 품질 수준에 따른 권고기준치 배합 적용 - W 175kg/m3 이하, 혼화재료 20%이내 치환 권장, Maximum W 185kg/m3 이하 2) PVA 섬유 보강재 투입 - 콘크리트 1m3당 0.9kg(1봉지) 투입 (일본산) - B/P Operator와 무전 송수신하며 적시에 투입할 것(비닐 Pack 제거 후 섬유만 투입) 2. 레미콘 운반 1) 콘크리트 생산 후 타설시 까지 Maximum 30분 이내 일 것 – 이후 슬럼프 Loss 급격히 발생 2) 현장 내 대기차량 2~3대 수준 유지 3) 배관 해체/ 결합시점을 고려하여 레미콘 발주 관리 - 조립 해체 1회 소요시간 : 약 10~20분 #별 첨 . 시공 지침 4) 타설 및 마감 공정 Process 전일 2~9 일차 1~2 일차 전일 07:00 08:00 압송배관 설치 콘크리트 받아들이기 시험 콘크리트 타설 및 미장 면처리 15:00 2차 블리딩수 제거 17:00 ~ 타설종료 이후 콘크리트 Finishing 1) 일기온 : 약 20℃ 적정 (5℃이하 작업금지 또는 보양 필수) 2) 콘크리트 : 25-18-18 3) 타설물량 : 300~400m3/day 적정 콘크리트 물량이 많은 경우 등분 분할하여 타설 (Zoning) 3) 인 원 : 콘크리트 타설공 – 6~7명 (콘크리트 타설 및 기본 면잡기) 미장공 – 10~12명 (기고대 미장 마감 및 Finishing) 커팅공 – 3~4명 (습식 커팅) 총 인원 – 약 19~23명 투입 최소 7일간 1일 습윤양생 EJ 컷팅 시공 완성 #별 첨 . 시공 지침 전일 5) 콘크리트 현장 받아들이기 07:00 압송배관 콘크리트 현장시험 설치` 08:00 콘크리트 타설 및 미장면처리 15:00 2차 블리딩수 제거 17:00~타설종료후 최소 7일간 콘크리트 Finishing 습윤양생 1일 EJ 컷팅 완성 1. 슬럼프 TEST 1) 적정 슬럼프 범위 : 18 ~ 20 cm 2) 적당한 점성을 지닐 것 3) 재료분리가 없을 것 (시멘트 페이스트와 골재의 분리) 4) 시험 빈도수 : 150m3 마다 1회 실시 5) 공기량과 염화물량 측정은 큰 의미는 없음 굵은 골재 쌓임 1) 슬럼프 TEST 2) 슬럼프 Value는 18~20cm 점성 유지 시멘트 페이스트 분리 3) 재료 분리시 반드시 반품 조치 #별 첨 . 시공 지침 전일 5) 콘크리트 현장 받아들이기 07:00 압송배관 콘크리트 현장시험 설치` 08:00 콘크리트 타설 및 미장면처리 15:00 2차 블리딩수 제거 17:00~타설종료후 최소 7일간 콘크리트 Finishing 습윤양생 1일 EJ 컷팅 2. 육안 검사 및 품질 판정 1) 슬럼프 18cm 이상의 유동성과 분산성이 있을 것 2) 재료분리/ 블리딩/ 거품/ 이물질 등 이 없을 것 - 확인 방법 : ① 레미콘 차량 호퍼 위에서 콘크리트의 유동성 및 점성 확인 ② 슈트를 통해 배출시 콘크리트의 물성 확인(동영상1) ③ 슈트 배출후 펌프카 호퍼에 받아진 콘크리트의 물성 확인(동영상2, 사진1) 3) 시험 빈도수 : 레미콘 차량마다/ 수시 실시 1) 동영상 1(Click) 2) 동영상 2(Click) 3) 사진 1 (펌프카 호퍼 내부) 완성 #별 첨 . 시공 지침 전일 6) 압송 및 타설 07:00 압송배관 콘크리트 현장시험 설치` 08:00 콘크리트 타설 및 미장면처리 15:00 17:00~타설종료후 최소 7일간 2차 블리딩수 제거 콘크리트 Finishing 1. 압송 및 타설 - 타설시 콘크리트 품질 육안검사 실시 ☞ 압송관에서 토출되는 콘크리트 형상이 끊김이 없고 연속적일 것 ☞ 타설된 후의 콘크리트에서 블리딩 및 재료분리가 적을 것 - 압송 및 타설은 끊임없이 연속적으로 실시 (Cold Joint 방지) - 타설 후 기본 면잡기시 계획 Level 에 맞출 것 - 압송배관이 지나가는 문틀주위 보양 필수 1) 압송 2) 타설후 기본 면잡기 3) 문틀 주위 보양 습윤양생 1일 EJ 컷팅 완성 #별 첨 . 시공 지침 전일 7) 타설 중후 미장 면잡기 07:00 압송배관 콘크리트 현장시험 설치` 08:00 콘크리트 타설 및 미장면처리 15:00 2차 블리딩수 제거 17:00~타설종료후 최소 7일간 콘크리트 Finishing 습윤양생 1일 EJ 컷팅 1. 타설 중 발생하는 블리딩 및 부유물질은 반드시 제거 - 주요 발생 부위 : 계획된 물구배가 낮은 곳 부유물질 미제거시 박리현상 타설이 불충분하여 Level이 낮은 곳 콘크리트가 질어서 침하된 곳 트렌치 주위, 이어치기 부위 - 방법 : 기고대로 면잡으며 밀어내기 쇠흙손 등으로 부유물질을 떠서 제거 1) 고인 블리딩수 2) 블리딩수 제거 전 3) 블리딩수 제거 후 완성 #별 첨 . 시공 지침 전일 7) 타설 중후 미장 면잡기 07:00 압송배관 콘크리트 현장시험 설치` 08:00 콘크리트 타설 및 미장면처리 15:00 2차 블리딩수 제거 17:00~타설종료후 최소 7일간 콘크리트 Finishing 습윤양생 2. 2차 블리딩수 제거 및 Finishing - 초기경화 및 보행가능 : 타설 후 약 6시간 이후 - 2차 블리딩 제거 : 타설 후 약 7시간 이후 - Finisher 기계마감 투입 : 타설 후 약 9시간 이후 지나친 기계미장으로 긁힘 주의 ☞ 경화시기와 마감품질에서 배합상의 차이는 거의 없으며, 동일배합에서도 물구배 진 곳의 블리딩수로 인한 경화 지연은 있음 1) 2시간 경과후(FA,SP 10%) 2) 2차 블리딩수 제거(7시간 이후) 3) Finisher 마감중 1일 EJ 컷팅 완성 #별 첨 . 시공 지침 전일 8) 콘크리트 양생 07:00 압송배관 콘크리트 현장시험 설치` 08:00 콘크리트 타설 및 미장면처리 15:00 2차 블리딩수 제거 17:00~타설종료후 최소 7일간 콘크리트 Finishing 습윤양생 1일 EJ 컷팅 완성 1. 습윤 및 단열 보양 - 콘크리트 품질확보 공정중 매우 중요함 - 보양방법 : 1) 표준보양 – 콘크리트 표면 살수 + PE 비닐 2겹 + 보양포 2) 동절기시 – 살수 없이 비닐 + 보양포 3) 양생전 타설면 위로 작업이 불가피할 경우 – 부직포위 합판 보양 - 보양기간 : 최소 7일~21일 1) 살수후 비닐보양 2) 비닐위 보양포 덮음 3) 작업이동 통로부위 합판 보양 #별 첨 . 시공 지침 전일 9) EJ 습식 커팅 07:00 압송배관 콘크리트 현장시험 설치` 08:00 콘크리트 타설 및 미장면처리 15:00 2차 블리딩수 제거 17:00~타설종료후 최소 7일간 콘크리트 Finishing 습윤양생 1. 습식 컷팅 - 시기 : 콘크리트 마감 완료, 약 7일 양생 이후 - 간격 : 통상 기준 3m x 3m (최소 기준: 슬라브 두께x30배 이하, 단, 4.5m 이하) - 규격 : 폭 – 3mm, 깊이 – 콘크리트 두께x1/4 (약 30~40mm, 굵은골재 크기이상) 시공 Joint 부위는 “Y”자 컷팅 - 부위 : 1) 크랙발생이 우려되는 부위 2) 외벽을 따라 600~900mm 떨어진 곳 전체 3) 기둥 모서리에서 100~150mm 떨어진 곳을 다이아몬드 형태로 컷팅 1) 컷팅 후 2) “Y”자 컷팅 3) 컷팅 시공 기준 1일 EJ 컷팅 완성