Transcript 콘크리트강의노트제10장(8월20일).

제10장 초기 재령 콘크리트
(1) 초기 재령 콘크리트는 비비고 나서 2일간의 시간을 의미한다. 이 짧은 기간
동안에 비비기, 현장으로 운반, 거푸집에 부어넣기, 다지기, 양생, 거푸집 해
체 등 많은 작업이 행해진다.
(2) 초기 재령 콘크리트는 워커빌리티, 응결 시간, 머추리티, 강도 증가의 속도
등의 영향을 받기 때문에 굳지 않은 콘크리트의 특성과 재령 초기에 행해지
는 작업 양쪽을 관리해야 한다.
(3) 워커빌리티, 슬럼프 저하, 분리와 블리딩, 플라스틱 수축, 응결 시간, 콘크리
트 온도 등이 의미하는 바와 제어하는 방법에 대하여 기술
(4) 촉진 강도 시험, 비파괴 시험, 통계학적 품질관리
프레시 콘크리트의 용어
(1) 반죽질기(consistency) : 수량의 다소에 따른 변형 유동에 대한 저항 정도를
나타내며, 일반적으로 이 값이 크면 작업은 용이하게 되지만 재료가 분리되
기 쉽다.
(2) 워커빌리티(workability) : 반죽질기 및 재료분리에 대한 저항의 정도에 따라
결정되는 성질이며, 콘크리트의 운반, 타설, 다지기, 표면마무리 등의 작업의
용이성을 나타낸다.
(3) 성형성(plasticity) : 거푸집에 주입하기 좋고, 형을 제거하면 서서히 변형되
므로 재료가 분리되어 흩어지지 않는 콘크리트 점성의 정도를 나타내며, 시
공상 성형성이 좋은 콘크리트일수록 좋다.
(4) 피니셔빌리티(finishability) : 굵은골재의 최대치수, 잔골재율, 골재의 입도,
및 반죽질기에 의한 표면마무리의 용이성 정도를 나타내며, 표면마무리가 곤
란한 경우에는 골재의 입도나 수량에 문제가 있다고 할 수 있다.
(5) 펌퍼빌리티(pumpability) : 콘크리트를 펌프로 압송할 경우, 콘크리트의 종류
나 품질, 굵은골재의 최대치수, 압송조건 등에 의한 압송작업의 용이성 정도
10.1 정의와 중요성
(1) 초기라는 정의는 상대적인 것이지만, 대략 콘크리트 비비기 후 48시간을 의
미 한다.
(2) 통상 콘크리트는 응결에 6시간에서 10시간이 소요된다. 거푸집 해체에는 1
일이나 2일이 걸린다. 이 기간까지가 초기라고 본다.
(3) 주요한 작업의 흐름은, 계량, 비비기, 비빔장소에서 현장으로 운반, 콘크리트
부어넣기, 다지기, 또한 콘크리트 경화 전에 마무리, 습윤양생, 거푸집 해체
(4) 초기 재령 콘크리트의 거동 평가, 워커빌리티, 슬럼프 저하의 빠르기, 재료
분리와 블리딩, 플라스틱 수축, 응결 시간, 양생온도 등에 대한 이해가 필요
10.2 계량, 비비기, 운반
(1) 대부분의 시방에서는 콘크리트 재료의 계량은 용적이 아니고 중량으로 하는
것을 규정하고 있다. 그 이유는 습윤 상태 모래의 부풀음이 용적 측정을 부정
확하게 하기 때문이다.
(2) 대부분의 콘크리트는 레디믹스트 콘크리트의 플랜트에서 계량되고 비빈다.
용적 규모는 3-4m3 최대 9m3도 있다.
(3) 레디믹스트 콘크리트의 정의는 적당한 플래시서티를 유지하고 굳지 않은 상
태에서 판매처에 배송하기 위해 생산되는 콘크리트이다.
(4) 보통 조건에서 시멘트의 수화가 시작되고 부터 최초 30분 동안에 통상 무시
할 수 있는 정도의 유동성 저하가 일어난다. 슬럼프 로스는 비비기에서 1시간
30분 이내의 굳지 않은 콘크리트 부어넣기나 다지기에는 문제가 없다. 다만,
고온 건조한 날씨에 수송하거나 부어넣기가 지연된 때는 주의를 해야 한다.
(5) Truck agitator, truck miker, truck, chute, belt conveyor, concrete pump
레디믹스트 콘크리트와 그 규격
(1) 레미콘의 장점
(a) 좁은 장소에서도 OK
(b) 품질을 보증한다.
(c) 현장에서 교반하는 수고가 생략된다.
(d) 공사비가 저렴하다.
(2) 이용상의 주의
(a) 현장과 레미콘 공장과의 연락은 긴밀하게
(b) 레미콘차는 중량이 무겁기 때문에 도로 및 현장의 반입로 상황 주의
(c) 운반을 원활하게 할 수 있도록
(d) 운반중에 재료 분리가 않되도록
(d) 운반중이나 현장도착시에 가수를 하지 않을 것
레미콘의 종류
콘크리트의
종류
굵은골재 최
대치수
(mm)
20
25
호칭강도(MPa)
슬럼프(mm)
16
18
21
24
27
30
35
40
휨 4.0,
4.5
80, 100, 120
O
O
O
O
O
O
O
O
-
150, 180
O
O
O
O
O
O
O
O
-
210
-
-
O
O
O
O
-
-
-
50
O
O
O
O
O
O
-
-
-
80
O
O
O
O
O
O
-
-
-
120, 150
O
O
O
O
O
O
-
-
-
보통콘크리트
40
경량콘크리트
15, 20
80, 120, 150
180, 210
-
O
O
O
O
O
-
-
-
포장콘크리트
40
15, 65
-
-
-
-
-
-
-
-
O
슬럼프
슬럼프(mm)
슬럼프의 허용차
25
K 10
50 및 65
K 15
80 이상 180 이하
K 25
210
K 30
공기량
콘크리트의 종류
공기량(%)
보통콘크리트
4.5
경량콘크리트
5.0
포장콘크리트
4.5
공기량의 허용차
K 1.5
10.3 부어넣기, 다지기, 마무리
(1) 레디믹스트 콘크리트는 정확한 위치에 될 수 있는 한 가깝게 부어 넣어야 한
다.
(2) 다지기 또는 다짐이란 갇힌 공기(entrapped air)의 포켓(pocket)을 제거하기
위해 거푸집 내부나 매설물 주변에 콘크리트를 빈틈없이 메우는 작업이다.
진동은 내부진동기, 외부진동기 등을 사용한다.
(3) 콘크리트의 재진동은 최초 다지기로부터 1-2시간 후에 할 수 있다. 다만, 응
결 전에 한다. 재진동은 철근이나 매설물 주변 침하나 블리딩으로 생기는
균열, 공극, 약점 등의 발생을 예방한다.
(4) 콘크리트 표면의 밀도를 높게 하는 마무리가 필요하고, 콘크리트의 응결과
경화로 잘 조화된 것이어야 한다.
(5) 플로트(float) 작업은 시멘트풀을 표면으로 이동시키는 경향이 있다. 따라서,
너무 빠르거나 오래하면 표면이 약해져 버린다.
10.4 콘크리트 양생과 거푸집 해체
(1) 양생의 목적은 콘크리트의 건조와 온도 관리를 통해 목표하는 강도에 이르
는 것이다.
(2) 보습을 위해, 스프레이로 수분 공급, 마 또는 목면과 같은 천을 덮어두거나
양생제, 단열포 등을 사용한다. 콘크리트 양생에 증기, 가열코일, 전열 거푸
집, 가열기 등을 사용하여 강도 증가를 가속할 수 있다.
(3) 거푸집 해체는 기온과 수분공급 조건에 따라 1-2일에 실시한다. Type I 시멘
트는 24시간에 충분한 강도(3.5-7MPa) 이른다.
양생조건과 강도의 관계
10.5 워커빌리티
(1) 워커빌리티 : 일정량의 굳지 않은 콘크리트에 대해서 균질성 로스를 최소로
처리하기 위해 필요로 하는 작업하기 쉬움을 결정하는 성질, 처리한다는
부어넣기, 다지기, 마무리 등의 초기 재령 작업을 포함한 것이다.
(2) 반죽질기 : 슬럼프시험 또는 VB장치로 측정하며, 굳지 않은 콘크리트의 유동
성(mobility)을 나타내는 지표로 사용된다.
(3) 점착성 : 충분한 플래스티서티에 있는 콘크리트가 블리딩이 일어나지 않고
골재의 재료분리가 일어나지 않는 보수성을 나타내는 용어
(4) 측정
슬럼프 시험, VB시험, 다지기 계수 시험
(5) 워커빌리티에 영향을 끼치는 요인과 제어
단위 수량(높으면 재료분리와 블리딩, 낮으면 부어넣기와 다지기 어려움)
단위 시멘트량(낮으면 피니셔빌리티 나쁘고, 높으면 점착성이 높아진다)
골재의 여러 특성과 혼화재료
10.6 슬럼프 저하(slump loss)
(1) 슬럼프 로스는 시간의 경과와 함께 굳지 않은 콘크리트의 유동성 저하로서
정상적인 현상이다. 그 이유는 수화된 시멘트풀이 차츰 경화되어 응결을 하
므로 생기는 것이기 때문이다. 수화반응, 증발, 등으로 자유수가 없어질 때
슬럼프 로스가 발생한다.
(2) 시멘트에 물을 가한 후, 최초 30분간에는 수화물의 양이 적어 무시할 수 있
다. 이 후 콘크리트 슬럼프는 증가하기 시작하고, 수화 후의 경과 시간, 온도
시멘트 혼합물, 혼화재료에 따라 변화한다.
(3) 레디믹스트 콘크리트의 경우 예상되는 슬럼프 로스를 보상하기 위해 현장에
서 필요로 하는 이상으로 높은 초기 슬럼프로 공장에서 출하한다. 또는 부어
넣기 직전에 추가하여 물을 가해 콘크리트를 다시 한 번 완전히 비비는 방법
을 취한다(되비빔).
(4) 현장 검사와 품질관리가 헤이해지면 작업원은 콘크리트에 여분의 물을 가하
는 나쁜 버릇에 빠지는 경우가 있다. 되비비기 물의 부주의한 첨가가 부실의
중요한 원인이다.
10.6.3 원인과 제어
(1) 슬럼프 로스의 주된 원인은, (a) 이상 응결하는 시멘트 사용, (b) 비비기, 운
반, 부어넣기, 다지기, 마무리 등의 이상한 장시간, (c) 과도한 수화열, 높은
기온에 저장된 재료 사용에 따른 콘크리트 자체의 높은 온도
(2) 시멘트 A : 9%의 C3A 함유한 저알칼리 시멘트
시멘트 B : 10.6% C3A 함유한 고알칼리 시멘트
고알칼리량의 시멘트 일수록 슬럼프 저하속도가 크다.
(3) 최초의 슬럼프에 관계없이 수화 2시간의 슬럼프는 3.8-5.1cm 정도, 초기 슬
럼프 로스는 온도에 비례한다.
(4) 비비기에서 부어넣기까지의 지연은 시공 속도에 중대한 영향을 끼친다. 대부
분의 콘크리트 작업은 반죽질기가 일정한 것에 의존한다.
(5) 부어넣기 콘크리트 온도가 32oC에 가까워지면 슬럼프에 문제가 발생한다.
따라서, 슬럼프 로스를 해결하기 위해서는 콘크리트 운반시 지연을 하지 말
고, 콘크리트 온도가 10-21oC 유지하는 것이 바람직하다.
표 10.2 시멘트 성분, 경과 시간, 온도 등이 슬럼프에 끼치는 영향
슬럼프
콘크리트
시멘트
최초
30분
60분
90분
120분
3¾
2½
2¼
1¾
17/8
1½
2¼
1 7/8
1½
1¼
1 3/8
7/8
25/8
2½
25/8
17/8
17/8
13/8
15/8
13/8
15/8
11/8
11/8
¾
콘크리트 온도 21oC
1
2
3
4
5
6
A
B
A
B
A
B
7½
71/8
5
5¼
35/8
3½
7
4¾
43/8
3¼
3¼
25/8
5½
3¼
31/8
2½
25/8
2
콘크리트 온도 29.5oC
7
8
9
10
11
12
A
B
A
B
A
B
71/8
7½
5½
5½
3½
3¾
5¾
5½
4½
41/8
3½
2¼
43/8
3½
35/8
2¾
2½
15/8
10.7 재료분리와 블리딩
(1) 재료분리 : 굳지 않은 콘크리트의 여러 가지 성분이 균일하게 분산이 되지
않고 분리되는 것, 수분이 부족한 콘크리트는 몸체로부터 재료분리, 수분이
많은 콘크리트는 블리딩
(2) 블리딩 : 콘크리트 부어넣기, 다지기한 후 응결이 끝나기 전에 표면에 물이
드러나는 것
(3) 레이턴스 : 블리딩 현상에 따른 것이며, 콘크리트 내부 경로를 따라 시멘트,
모래, 점토 등 잔입자가 콘크리트 표면에 뜨서 건조하여 침전한 것, 레이턴스
층은 대단히 높은 물시멘트비이므로 다공성에 연약하다.
(4) 재료분리와 블리딩의 원인은, 부적절한 반죽질기, 사이즈가 큰 골재 알갱이
가 너무 많은 것, 부어넣기 및 다지기가 부적절한 것, 따라서, 배합과 운반,
부어넣기 방법에 주의를 요할 것 그리고, 골재의 입도 분포가 적절한지 재검
토 요함, 굵은 골재 최대치수를 작게하고, 잔골재 양을 증가시키고, 시멘트량
증가하여 광물질 혼화재료와 연행공기를 사용함으로써 콘크리트의 재료분리
를 억제함
10.8 초기 체적 변화
(1) 굳지 않은 콘크리트의 체적 감소는 경화전 수축, 응결전 수축, 플라스틱 수
축으로 부른다.
(2) 침하 장해에 따른 균열 발생, 콘크리트의 급속한 건조가 플라스틱 수축을
한다. 이것은 표면의 수분손실이 블리딩 물이 나오는 속도보다 빠를 때이다.
이와 동시에 표면 부근의 콘크리트가 굳어지게 되는데 이 수축으로 인한 인
장 응력에 의한 균열이 플라스틱 균열이다. 평행하여 0.3-1m 떨어지고 깊이
는 25-50mm 이다.
(3) 플라스틱 균열의 원인은 상대습도, 콘크리트 온도, 풍속에 기인하며, 예방수
단은, 풍속을 내리기 위해 바람막이 설치, 콘크리트 온도 내리기 위해 차양을
세우고, 부어넣기 후 양생을 신속히 하고, 증발을 최소로 하기 위해 마포, 분
무, 양생제 등으로 콘크리트를 보호한다.
10.9 응결시간
(1) 콘크리트의 응결은 굳지 않은 콘크리트의 경화 개시로 정의된다. 시작이란
굳지 않은 콘크리트의 비비기, 부어넣기, 다지기 등의 시간을 나타내고,
종결이란 이 시간 후 상당한 속도로 강도가 증대하기 시작하는 시간을 의미
(2) ASTM C 403 관입저항에 따른 콘크리트 응결 시험을 통해 결정
(3) 응결 속도에는 물시멘트비, 시멘트 성분, 온도, 지연제 등에 따라 달라진다.
10.10 콘크리트 온도
(1) 콘크리트의 온도는 기온이 높을 때에는 플라스틱 균열의 위험이 있고, 추울
때는 양생 증가 속도가 느린 문제가 있다.
(2) 한중 콘크리트 시공
콘크리트가 동결하여 -10oC 이하로 유지되면 수화와 강도의 증가가 없다.
기온이 낮은 경우 운반이나 부어넣기에 좀 더 많은 열을 잃게 되어 기온이
낮을수록 콘크리트 온도는 높아진다. 온도의 제어는 통상 비빔용수와 골재의
온도를 이용하여 제어한다.
(3) 서중 콘크리트 시공
고기온은 슬럼프 로스와 플라스틱 수축 균열을 증가시켜 굳지 않은 콘크리트
의 응결 시간을 짧게 한다. 냉각수와 얼음을 이용하여 콘크리트의 온도를 제
어하는 것이 바람직하다. 얼음은 융해시에 80cal/g의 온도를 흡수하기 때문
이다.
표 10.3 한중 콘크리트의 시공 온도 표준(AE콘크리트)
두께
구
분
1
2
3
4
5
조건
굳지 않은 콘크리트 비비기 최저기온
300mm 300mm
이하
-0.9m
–1oC 이상
0 - -18oC
-18oC 이하
콘크리트 부어넣고 양생시의 최저 온도
양생 24시간 후 최대 온도 저하폭
16
18
21
13
28
13
16
18
10
22
0.91.8m
1.8m
이상
10
13
16
7
17
7
10
13
5
11
10.11 콘크리트 품질 시험과 품질 관리
(1) 시험방법과 중요성 : 품질 보증 프로그램의 개발과 승인 중요함
(2) 촉진 강도 시험 : ASTM C 684, 방법 A, B, C
(3) 현장 시험과 비파괴 검사
표면 경도법(슈미트 해머), 관입 저항법, 인발 시험, 초음파 펄스 속도법, 머
추리 미터, 강도 외의 성질 평가 방법
(4) 코어시험
코어강도는 표준 양생의 콘크리트 원주 공시체로 구한 강도 보다 낮은 값을
나타낸다. 시멘트량이 많은 경우 수화열로 인해 천이대의 미소 균열 발생이
강도를 낮게 하기 때문이다. 코어강도는 시험위치에 따라 달라질 수 있다.
(5) 관리도
10.12 콘크리트의 초기 균열
(1) 균열의 원인은 콘크리트의 배합, 부어넣기 조건, 양생 방법, 거푸집 해체,
하중 조건 등 다양한 원인이 있다.
(2) 플라스틱 침하 균열은 블리딩과 침하가 급속이 진행하고 또한 뭔가가 침하
를 억제하는 경우에 발생한다.
(3) 미세균열(hair crack) 또는 잔금가기(crazing)는 부어넣기 후 몇 주지난 후에
발생한다. 특히 우기에 자주 발생하며 깊이는 표면에서 1mm 정도 이다. 구
조상에 문제가 있지는 않지만 미관에 문제가 있다.
(4) 이러한 균열은 마무리와 양생이 불충분할 때 발생한다. 특히, 표면과 콘크리
트 내부 간에 습도 차이가 클 때 일어난다. 거푸집 표면이 매끄럽고 침투성이
아닐 때(스틸, 플라스틱) 또는 부배합 콘크리트에 흙손질을 너무하였을 때,
시멘트풀은 콘크리트 표면으로 집중하고 건조수축으로 인한 균열 발생이 쉽
다.
표 10.4 균열 타입에 따른 분류
균열타입
플라스틱 침
하
플라스틱 수
축
초기 온도 수
축
장기 건조 수
축
표
시
2차 분류
가장 빈번히 발
생하는 장소
주요원인
부차적인 인
자
과잉 블리딩
급격 초기 건
조
블리딩 감소
10분에서 3
시간 후
지연 블리딩
초기 양생 개
선
30분에서 6
시간 후
급속 냉각
열 감소, 단
열
1일에서 2-3
주간 후
효과 없는 양
생
양생 개선
양생과 마감
개선
1-7일 또는
그보다 훨씬
더디다
리스트 원인
배제
2년 이상 후
A
과잉 철근
두꺼운 단면
B
깊이의 아치상 변
화
기둥 상층부
D
대각선
도로와 슬래브
E
랜덤
F
과잉철근
철근 콘크리트
슬래브
G
외부구속
두꺼운 벽
과잉 온도 발생
H
내부구속
두꺼운 슬래브
과잉 온도 변화
I
얇은 슬래브
효과가 작은 조
인트
과잉 수축
G
거푸집에 접촉하
여
나무결이 고운
표면의 콘크리
트
불투수성 거푸
집
부배합
K
플로트를 상정한
콘크리트
슬래브
과잉한 흙손 마
무리
부적절한 양
생
L
자연
기둥과 보
피복 두께 부족
나쁜 품질 콘
크리트
M
염화칼슘
프리캐스트 콘
크리트
염화칼슘 과잉
미세균열
철근부식
대책
발생시기
급속 초기 건조
표 10.5 재료의 성질, 배합, 초기 재령시의 작업 등이 콘크리트에 주는 영향
인자
구분
시멘트 형
골재 성질
혼화제형
배합
부어넣기
와 다지기
표면처리
양생조건
(온도/습도)
M
M
L
L
L
n
L
L
L
L
L
M
n
M
n
n
n
n
c
c
c
초기
극한
투수성
L
n
n
n
n
L
L
M
L
L
L
L
L
L
L
n
n
L
L
L
L
수축
플라스틱
건조
열
n
n
L
n
M
L
n
M
L
M
L
L
M
n
N
n
n
M
L
L
L
표면상황
동결 저항성
내마모성
선팽창계수
n
n
n
n
n
M
L
L
n
L
n
n
M
L
L
L
L
M
L
n
L
M
M
n
L
M
L
c
워커빌리티
반죽질기
점착성
응결시간
강도
L : 영향이 크다, M : 영향이 중간, n : 영향이 없던지 무시, c : 양생은 거푸집 해체 후에 하므
로 적용할 수 없다.
제11장 콘크리트의 장래
(1) 구조 재료로서의 장래 : 건축물, 교통시스템, 상하수도시설
(2) 강구조물에 비해 콘크리트 구조물의 유리한 성질
(a) 공학적 견지 : 유지관리, 내화성, 피로내력, 진도에 대한 충격성, 변위제
어, 폭발에 대한 내력, 극저온에 대한 내력
(b) 경제성 : 에너지 비용(182-320kWh/t)
(c) 생태학적 고찰 : 플라이애쉬, 고로슬래그 등
(3) 장래 더 고성능인 제품
배합기술, 무기혼화재, 섬유콘크리트, 믹싱방법