발열양생 콘크리트의 조기강도 발현 특성

Abstract

최근 건설산업이 발전함에 따라 프리캐스트 콘크리트의 사용이 증가하면서 다양한 제품군이 생산되고 있으며, 콘크리트 부재의 품질향상은 물론 공장에서의 회전율을 높이기 위한 방안들이 계속 연구되고 있다. 프리캐스트 콘크리트 제품의 제작과정에서 비용에 중요한 영향을 미치는 요소는 양생시간으로, 양생시간을 최소화하고 조기에 강도를 발현시키기 위해 다양 한 촉진양생방법들이 사용되는데 주로 사용되는 공법은 증기양생법이다. 그러나 증기양생법은 증기를 발생시키기 위하여 보일러를 가동해야 하거나, 보온을 위한 에너지원을 필요로 하므로 화석연료 사용에 의한 대기오염 등이 문제시되고 있다. 이에 최적 온도의 열을 지속적으로 거푸집 내부로 전달시켜 콘크리트 구조물의 조기강도 확보를 통해 급속시공을 가능하게 한 발열양생법이 제안되었는데 아직까지 발열양생법의 운영방법, 발열양생시의 콘크리트 품질관리 방안 등이 제시된 바 없다. 따라서 본 연구에서는 다양한 외기온도 및 발열조건에 따른 콘크리트 압축강도를 측정하여 발열양생 콘크리트의 조기강도 발현특성을 분석하고, 이를 통해 최적의 발열양생조건 및 조기강도 예측방안을 제안하여 제작현장에서 적용가능한 가이드를 제시하고자 하였다. 또한 공극량 및 염소이온 침투저항성을 정량적으로 평가하여 발열양생법을 통해 제작된 콘크리트의 품질을 확인하였다. 최적의 발열양생조건 제안을 위해 외기조건, 발열온도, 발열유지시간을 변수로 두어 제작한 콘크리트 시편의 압축강도 실험을 통해 조건별 압축강도 발현특성을 분석, 평가하였다. 그 결과 외기온도 -15℃에서 배합강도 45, 30MPa 배합조건 모두 발열온도 최소 60℃이상, 발열유지시간 최소 12시간에서 조기강도(5MPa) 확보가 가능함을 알 수 있었다. 또한 콘크리트의 강도 발현에 있어 발열양생에 의한 강도발현율을 살펴보면, 외기온도 –15℃, 발열온도 80℃인 경우 발열양생을 통한 강도발현 효과는 배합강도 45MPa의 경우 20%에 가깝게 나타났으며, 배합강도 30MPa의 경우는 25%인 것으로 나타났다. 외기조건이 30℃, 발열온도 40℃일떄 28일강도 대비 발열양생을 통한 강도비율은 각각 37.49%, 31.7%를 나타냈다. 이는 발열양생법을 적용하면 외기조건 –15℃부터 30℃까지 콘크리트 압축강도의 조기강도 발현을 위한 발열양생법의 적용가능성을 확인하였다. 발열양생을 통한 콘크리트 시편의 공극특성 및 염소이온 침투저항 성능을 살펴보기 위해 MIP시험을 통한 공극량 분석을 실시하였고, KS F 2711 시험법에 따라 염소이온 침투저항성시험을 실시하여 일반양생 시편과 비교하였다. 그 결과, 대부분의 발열양생 시편에서 품질에 크게 영향을 미치지 않는 공극량의 범위 15%이하를 나타냈으며, 양생온도가 상승할수록 총 긍극량은 감소하는 것을 확인하였다. 또한 염소이온 침투저항성의 결과를 보면 발열온도에 상관없이 일반양생 대비 낮은 통과전하량이 측정되었다. 이를 통해 공극량 및 염소이온침투저항성과의 상관관계를 분석한 결과 동일한 추세의 값을 나타내 발열양생시 변수조건과 관계없이 콘크리트가 균질한 품질을 갖는다는 것을 확인하였다. 상기 실험결과를 바탕으로 콘크리트 촉진양생시 조기강도 5MPa에 도달 할수 있는 최적 발열양생조건을 제안하였다. 또한 발열양생 조건에 따라 성숙도를 기반으로 한 조기 압축강도예측식을 제안함으로써 발열양생 콘크리트의 품질관리에 활용하고자 하였다. 향후 실 부재 규모의 콘크리트 제작실험의 수행을 통해 Data를 구축하여 본 연구에서 제시된 조기강도 확보를 위한 최적 발열양생조건 및 조기 압축강도 예측식의 검증에 활용한다면 발열양생법의 지침서 작성시 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.