매스콘크리트 개념과 타설할 때의 유의할 점.

매스 콘크리트

1. 매스콘크리트 개요

   ① 넓은 슬래브에서는 부재 단면의 최소치수가 80㎝ 이상, 하단이 구속된 벽체에서는 두께 50㎝ 이상이고, 또한 수화열에 의한 콘크리트의 내부 최고온도와 외기온의 차가 25℃ 이상이 될 것으로 예상되는 경우를 말한다.

 

2. 수화열 개요

   ① 콘크리트는 경화 과정에서 수화반응에 의해 열이 발생하게 되는데 이것을 수화열이라고 한다.

 

   ② 수화반응은 시멘트에 물을 부어 자극하면 다량의 열이 방출되면서 시멘트가 응결되어 수산화칼슘이 생성되는 현상을 말한다.

 

   ③ 시멘트가 물과 접촉하여 어느 시간에 반응이 활발하면 어느 정도는 반응속도가 커진다. 시멘트의 수화반응 단계를 살펴보면, 제1단계부터 제5단계까지 5가지의 반응기간으로 특징지을 수 있다. 제1, 2단계의 두 기간을 종합해서 유도기, 제3단계를 가속기, 제4, 5단계를 감속

기로 나누어 부르기도 한다.

 

3. 매스콘크리트 타설할 때 수화열 발생 억제 이유

   ① 실제 구조물의 설계 및 시공할 때 이러한 수화열에 의한 온도응력은 무시할 수 없는 영향을 일으키는 경우가 빈번히 일어나고 있다. 온도 균열은 보통 그 폭이 크고 구조물을 관통하는 경우가 많으며, 구조물의 시공 초기에 발생하여 구조물의 내력, 수밀성 및 미관 등과 특히 장기적인 내구성능의 저하를 초래하므로 설계, 시공 및 관리 단계에서 면밀한 검토를 하여야 한다. 매스콘크리트에서 최대 온도에 도달한 후 온도 하강할 때는 외부 구속과 내부 구속에 의한 두 가지의 응력이 겹친 복합 응력이 문제가 되어 온도 균열이 발생한다.

 

   ② 단면 치수가 큰 부재에 타설된 콘크리트는 경화 중에 시멘트의 수화열이 축적되어 내부 온도가 상승한다.  이 때문에 콘크리트 부재의 표면과 내부의 온도 차가 생기기도 하고, 또는 전체의 온도가 하강할 때의 수축변형이 구속되기도 하여 균열이 발생한다.

 

   ③ 과대한 온도 균열이나 콜드 조인트는 모두 미관상의 문제, 철근의 녹 발생 촉진 등에 의한 내구성의 저하, 경우에 따라서는 누수 문제를 야기하고, 나아가서는 구조물의 내구력 적인 기능을 저하하는 요인이 된다.

 

4. 매스콘크리트 타설할 때 시공의 대책

   ① 타설 후 콘크리트 부재의 내부 온도를 가능한 한 낮게 한다.

 

   ② 내부 온도가 최고온도에 달한 후의 온도 강하를 가능한 한 완만하게 한다.

 

   ③ 내부와 표면 부의 온도 차를 가능한 한 작게 하기 위해 콘크리트 부재 표면을 급랭시키지 않도록 한다.

 

   ④ 외부로부터의 구속을 가능한 한 작게 하도록 타설 구획의 크기, 타설 순서·타설 시간 간격을 정한다

 

   ⑤ 콜드 조인트가 발생하지 않도록 연속적으로 타설한다.

 

5. 재료상의 수화열 저감 대책

   ① 매스콘크리트에는 수화열이 작은 플라이애시 시멘트·중용열 포틀랜드 시멘트, 또는 고로 시멘트를 사용하는 것이 좋다. 조강 포틀랜드 시멘트는 수화열이 크기 때문에 사용하지 않는 편이 좋다

 

   ② 시멘트는 설계기준강도 및 그 강도를 얻은 재령을 충분히 검토한 다음에, KS L5201(포틀랜드 시멘트)에 규정된 보통 및 중용열 포틀랜드 시멘트, 또는 KS L5210(고로 시멘트) 및 KS L 5211(플라이 애시 시멘트)에 규정한 A, B 또는 C 종 가운데서 선정하면 좋다.

 

   ③ 콘크리트의 내부 온도상승을 적게 하기 위한 중요한 사항의 한 가지는 단위시멘트량을 억제하는 것이다. 굵은 골재의 치수를 크게 하기도 하고, 혼화제·화학 혼화제를 활용하는 것이다.

 

   ④ 매스콘크리트 부재의 콘크리트 타설 후의 최고온도 상승량은 부재의 형상·치수나 배합 등에 따라 크게 다르지만, 부재 단면의 최소치수가 80㎝ 이상인 경우는 일반적으로 20~50℃ 정도의 온도상승이 예상되고, 받아들이기 지점의 콘크리트 온도가 높을수록 내부 온도상승은 빨리 진행되어 최고온도가 높아지고, 온도 하강 속도도 커진다. 또한, 대량의 콘크리트를 장시간에 걸쳐 타설하는 경우, 받아들이기 지점의 콘크리트 온도가 높으면, 시멘트의 수화열에 의한 온도상승도 더해져서 응결이 빨라지고, 콜드 조인트 등의 문제가 생기기 쉽다. 이 때문에 타설할 때의 콘크리트 온도는 가능한 한 낮게 하는 것이 바람직하지만, 온도의 상한은 구조물에 요구되는 성능, 부재의 형상·치수, 타설 속도, 시공할 때의 기상 조건 등을 고려하여 정해야 한다

 

   ⑤ 콘크리트의 내부 온도를 가능한 한 낮게 하는 것이 매스콘크리트 시공의 가장 중요한 것이기 때문에, 아직 내부 온도가 상승하고 있는 기간에 부재가 열의 발산이 어려운 상태에 놓여있거나, 직사일광을 받거나 하는 것은 피해야 한다. 단, 내부 온도를 낮게 할 목적으로 콘크리트 표면을 냉수 등으로 식혀도 매스콘크리트의 경우는 주로 표면 부분의 냉각만으로 머물러 내부의 온도상승을 낮게 함에는 별로 효과가 없고, 반대로 내부와 표면 부의 온도 차를 크게 하는 경우가 많기 때문에 주의할 필요가 있다.