Urea의 흡열특성을 활용한 매스콘크리트의 온도균열저감에 관한 연구

Abstract

최근 콘크리트 구조물의 대형화 추세가 가속화되면서 부재 사이즈가 큰 매스콘크리트 구조물의 시공이 되고 있다. 그러나 부재 사이즈가 커지면서 발생하는 수화열로 인해 온도균열이 발생한다. 이러한 매스콘크리트의 수화열을 억제하기 위해서는 공법적인 측면과 재료적인 측면이 있는데, 공법적인 방법의 경우 초기 설비비용이 많이 발생하고 다소 복잡한 설계 과정등 문제점들이 있다. 재료적인 측면은 비용대비 성능 미흡이라는 단점이 있으나, 최근 비용이 저렴하고 흡열 성능이 뛰어난 요소(이하, Urea)를 이용한 콘크리트 수화열 저감 방법에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 수화열 저감 방법 중 재료적인 측면에서 연구되고 있는 Urea의 불명확한 성능평가기준을 보완할 것을 목적으로 첨가혼입방법으로 배합하여 수화온도, 강도, 건조수축의 성능평가를 실시하였다. 실험결과 값을 토대로 해석프로그램 모델링을 실시하여 온도균열지수를 검토하였으며, 그 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) Urea 혼입율이 증가할수록 최고 수화온도 저감효과가 나타났으며, 기존에 저발열형 재료인 슬래그 시멘트와 동일한 온도저감성능을 얻기 위해서는 Urea의 혼입율이 7% 이상 되어야 하는 것을 알 수 있었다. 2) 최고 수화온도 도달시간은 Urea의 혼입율이 증가함에 따라 지연되는 것으로 나타났다. 도달시간의 지나친 지연은 공기지연으로 인해 공사비 증가를 초래할 수 있으므로 적합한 Urea의 혼입율 산정이 필요한 것으로 나타났다. 3) 기존 연구결과와 달리 압축강도는 91일 강도에서 Plain의 강도로 회복하지 못하는 것으로 나타났다. 이는 기존 연구에서는 슬럼프 위주의 배합으로 인해 Urea를 물에 대해 치환하여 혼입함으로써 배합 자체의 단위수량이 저감되어 나타난 결과로 Urea는 재료 자체의 강도회복 특성은 가지고 있지 않는 것으로 사료된다. 4) 해석프로그램으로 발열함수계수 및 강도발현계수 역해석을 통하여 실험체에 대한 온도균열지수를 평가한 결과, 내부온도는 기존의 매스콘크리트의 양상과 유사하게 나타났다. 또한 실제 매스콘크리트 규모로 모델링하여 역해석한 발열함수계수를 대입한 결과, 온도양상 및 온도균열지수는 예측결과와 같았으나, 보다 명확한 해석을 위해서는 Urea혼입에 따른 초기온도와 강도 저하에 대한 고려가 필요하다.