KR100581149B1 - 플라이애시와 석회석미분말과 화학 혼화제 형태 조합에따른 기초매스콘크리트의 균열저감방법 - Google Patents

Abstract

건물기초 매트콘크리트의 경우, 매스콘크리트로 시공하는 콘크리트에 필수적인 수화열 저감 및 온도균열 방지방안으로써, 하부콘크리트는 플라이애시와 석회석미분말을 사용함으로써 수화발열량을 낮추고 응결을 지연시키므로서, 상부콘크리트는 하부보다 발열량이 큰 보통 포틀랜드시멘트를 사용한 콘크리트를 타설함으로써 궁극적으로 상하부 콘크리트 사이의 발열량차를 축소시켜 온도균열을 방지하는 방법이 개시된다. 본 발명에 따르면 상부층 콘크리트의 조속한 강도 발현으로 후속공정이 빨라지며, 혼화재의 사용에 따른 재료비 절약, 균열발생 방지로 보수비용 절감 및 내구성 확보 등에 큰 효과를 얻을 수 있다.

Description

플라이애시와 석회석미분말과 화학 혼화제 형태 조합에 따른 기초매스콘크리트의 균열저감방법{Crack Reducing Method of Mass Concrete for Mat Foundation Considering the Combined Addition of Fly Ash, Limestone Powder and Chemical Admixture}

도 1은 본 발명에 따른 기초 매스콘크리트의 균열저감방법의 개념을 보여주기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 기초 매스콘크리트 구조체의 온도이력을 보여주기 위한 그래프이다.

본 발명은 플라이애시와 석회석미분말과 화학 혼화제 형태 조합에 따른 기초매스콘크리트의 균열저감방법에 관한 것으로 특히, 침하균열 방지 등의 이유에서 2층 이상으로 나누어 타설하고 있는 건축기초 매스콘크리트 시공시에 하부콘크리트의 타설 시점과 상부 콘크리트의 타설 시점의 차이로 인하여 발생되는 상하부 콘크리트의 온도차에 의한 인장균열을 방지하기 위하여 상하부 콘크리트에 각기 다른 화학 혼화제를 첨가하여 상하부콘크리트 사이의 발열량차를 축소시켜 온도차이를 없애고, 온도균열을 제어하기 위한 플라이애시와 석회석미분말과 화학 혼화제 형태 조합에 따른 기초매스콘크리트의 균열저감방법에 관한 것이다.

일반적으로, 도심지 건축물은 지가의 상승과 건설기술의 발달로 대형화, 고층화 및 고심도화 되어감에 따라 건축기초 매트콘크리트의 경우, 매스콘크리트로의 시공이 불가피한 실정이다. 그런데 두께가 800mm이상인 매스콘크리트는 수화열에 의해 발생되는 온도응력에 적절하게 대처하지 못하면 균열발생 등 콘크리트의 품질저하를 유발하게 된다.

현재, 우리나라 건축기초 매스콘크리트 시공은 침하균열 방지 등의 이유에서 2층 이상으로 나누어 타설하고 있는데, 상부와 하부의 타설시간차는 현장에 따라 약간 다르기는 하지만, 보통 4~12시간 정도이다. 따라서, 하부콘크리트의 수화발열이 활성화 되는 시점에 상부콘크리트가 타설되므로 이때부터 상하부 콘크리트의 온도차는 매우 커지게 되어 최초 타설 후 약 10시간 이후부터 상부표면부에 수화열에 의한 인장응력이 발생되어, 결국 인장균열로 나타난다.

이와 같은 문제를 해결하기 위한 기존의 방법으로는 하기의 <표 1>과 같이 제안되고 있다.

<표 1> 종래의 매스 콘크리트 타설시 균열방지 및 제어대책

대 책	구체적인 대책
배 합	발열량의 저감	저발열형 시멘트의 사용
		시멘트량의 저감	양질의 혼화재료 사용
			슬럼프를 작게 할 것
			골재치수를 크게 할 것
			양질의 골재 사용
			강도 판정시기의 연장
시 공	온도변화의 최소화	양생온도의 제어
		보온(시트, 단열재)가열 양생 실시
		거푸집 존치기간 조절
		콘크리트의 타설시간 간격 조절
		초지연제 사용에 의한 lift별 응결시간 조절
	시공시 온도상승을 저감할 것	재료의 쿨링
	계획온도를 엄격히 관리할 것
설 계	설계상의 배려	균열유발줄눈의 설치
		철근으로 균열을 분산시킴
		별도의 방수 보강

즉, 종래의 매스콘크리트 타설시 시간차이를 두고 타설한 상하부 콘크리트간 온도차이에 의하여 발생되는 균열을 방지하기 위하여 양생온도를 제어하거나, 시트 단열재등 보온 가열 양생 실시, 거푸집 존치기간 조절 및 콘크리트의 타설시간 간격 조절등으로 물리적인 변화를 주는 방법이 일반적으로 사용되었으나, 상하층 콘크리트간 혼화재 변수를 변화주어 분리 타설하는 방법은 없는 것이 현실이다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 건물기초 매스콘크리트에서 하부층 콘크리트는 수화발열량이 적은 플라이애시(이하 "FA"라고도함)와 석회석미분말(이하 "LSP"라고도함)을 치환 사용함으로써 수화발열량을 낮추고, AE감수제, 고성능 AE감수제의 지연 형태의 사용으로 응결지연시킴과 동시에 전체적인 수화열을 저감시켜 최고온도를 낮추며, 상부층 콘크리트는 하부층 콘크리트보다 발열량이 큰 보통포틀랜드시멘트(이하 "OPC"라고도함)와 AE감수제, 고성능 AE감수제의 촉진 형태를 사용한 콘크리트를 부어넣기 함으로써 상하부 콘크리 트의 수화 발열시점을 일치시켜, 궁극적으로는 상하부 콘크리트 사이의 발열량차를 축소시켜 온도차이를 없애고, 온도균열을 제어하기 위한 플라이애시와 석회석미분말과 화학 혼화제 형태 조합에 따른 기초매스콘크리트의 균열저감방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 수행하기 위한 본 발명은,

매스콘크리트의 단면높이를 균등히 분할하여 상부층과 하부층을 구분하고, 상부층에는 보통포틀랜드시멘트만을 타설하면서, 투입되는 보통포틀랜드시멘트의 중량 대비 0.01~1.5중량%의 지연형 AE감수제 또는 지연형 고성능AE감수제로 구성되는 제 1 혼화제를 혼합하고, 하부층에는 보통포틀랜드시멘트의 중량 대비 5~40중량%의 플라이애시와 5~30중량%의 석회석미분말을 혼합한 혼합콘크리트를 타설하면서, 혼합콘크리트의 중량 대비 0.01~1.5중량%의 지연형 AE감수제 또는 지연형 고성능AE감수제로 구성되는 제 2 혼화제를 혼합하여 응결시간을 달리하는 혼화제의 조합에 의하여 상부층 및 하부층의 수화발열량차를 축소시키는 플라이애시와 석회석미분말과 화학 혼화제 형태 조합에 따른 매스콘크리트의 균열저감방법을 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 기초 매스콘크리트의 균열저감방법의 개념을 보여주기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 기초 매스콘크리트 구조체의 온도이력을 보여주기 위한 그래프이다.

본 발명에 따른 플라이애시와 석회석미분말과 화학 혼화제 형태 조합에 따른 기초매스콘크리트의 균열저감방법은 매스콘크리트에서 타설층 높이를 상하부층으로 균등히 분할하고, 하부층 콘크리트의 경우는 콘크리트 배합사항에서 보통포틀랜드시멘트(OPC)에 대한 중량%로서 플라이애시(FA) 5~40% 및 석회석미분말(LSP) 5~30%를 치환 사용하고, 상부층 콘크리트의 경우는 보통포틀랜드시멘트(OPC)만을 사용한다. 또한, 상하부층 간의 응결시간은 AE감수제 및 고성능 AE감수제의 형태를 조정 사용하여 상·하부 콘크리트 간의 수화발열량차를 축소시켜 온도균열을 제어한다.

〈실시예 1〉

매스콘크리트를 타설할 때, 매스콘크리트의 단면높이를 균등히 분할하여 상부층과 하부층을 구분하고, 상부층에는 보통포틀랜드시멘트만을 타설하면서, 투입되는 보통포틀랜드시멘트의 중량 대비 0.01~1.5중량%의 지연형 AE감수제 또는 지연형 고성능AE감수제로 구성되는 제 1 혼화제를 혼합한다. 또한, 하부층에는 보통포틀랜드시멘트의 중량 대비 5~40중량%의 플라이애시(FA)와 5~30중량%의 석회석미분말(LSP)을 혼합한 혼합콘크리트를 타설하면서, 투입되는 보통포틀랜드시멘트와 플라이애시와 석회석미분말을 혼합한 혼합콘크리트의 중량 대비 0.01~1.5중량%의 지연형 AE감수제 또는 지연형 고성능AE감수제로 구성되는 제 2 혼화제를 혼합한다.

<실시예 2>

본 발명의 제 2 실시예에서는 제 1 실시예의 방법에서 제 1 혼화제를 상부층에 투입되는 보통포틀랜드시멘트의 중량 대비 0.01~1.5중량%의 표준형 AE감수제 또는 표준형 고성능 AE감수제로 구성하며, 제 2 혼화제를 하부층에는 투입되는 보통 포틀랜드시멘트와 플라이애시와 석회석미분말을 혼합한 혼합콘크리트의 중량 대비 0.01~1.5중량%의 지연형 AE감수제 또는 지연형 고성능 AE감수제로 구성한다.

<실시예 3>

본 발명의 제 3 실시예에서는 제 1 실시예의 방법에서 제 1 혼화제를 상부층에 투입되는 보통포틀랜드시멘트의 중량 대비 0.01~1.5중량%의 촉진형 AE감수제 또는 촉진형 고성능 AE감수제로 구성하며, 제 2 혼화제를 하부층에는 투입되는 보통포틀랜드시멘트와 플라이애시와 석회석미분말을 혼합한 혼합콘크리트의 중량 대비 0.01~1.5중량%의 지연형 AE감수제 또는 지연형 고성능 AE감수제로 구성한다.

<실시예 4>

본 발명의 제 4 실시예에서는 제 1 실시예의 방법에서 제 1 혼화제를 상부층에 투입되는 보통포틀랜드시멘트의 중량 대비 0.01~1.5중량%의 촉진형 AE감수제 또는 촉진형 고성능 AE감수제로 구성하며, 제 2 혼화제를 하부층에는 투입되는 보통포틀랜드시멘트와 플라이애시와 석회석미분말을 혼합한 혼합콘크리트의 중량 대비 0.01~1.5중량%의 표준형 AE감수제 또는 표준형 고성능 AE감수제로 구성한다.

본 발명에 따른 플라이애시와 석회석미분말과 화학 혼화제 형태 조합에 따른 기초매스콘크리트의 균열저감방법을 도 1을 참조하여 설명하면, 도 1에서 종래의 공법(A)인 경우는 보통 콘크리트를 상하부간 시간차를 두고 일체 타설함에 따라 높은 수화열의 발생과 초기재령에서부터 상하부콘크리트 간의 온도차로 인해 온도균열이 발생하게 된다.

그러나 본 발명에 의한 공법(B)은 플라이애시(FA)와 석회석미분말(LSP)를 이 용하여 콘크리트 하부층의 발열량을 줄여 줌으로서 상하부 온도를 일체화 하여 온도균열을 제어하는 공법으로, 즉 상하부 콘크리트 사이의 발열량차를 축소시킴으로서 온도균열을 제어 할 수 있다.

도 2는 실제 건설현장에서 측정한 본 발명에 따른 구조체의 온도이력을 나타낸 것이다. 도 2에서, 종래의 공법(A)은 보통 콘크리트를 상하부간 시간차를 두고 일체 타설한 것이고, 본 발명에 따른 공법(A)의 경우에는 하부층을 보통포틀랜드시멘트의 중량 대비 20중량%의 플라이애시와 15중량%의 석회석미분말을 혼합한 혼합콘크리트를 타설하고, 상부층은 보통포틀랜드시멘트만을 사용하여 타설한 것이다.

도 2에서 종래의 공법(A)인 경우는 보통 콘크리트를 상하부간 시간차를 두고 일체 타설함에 따라 높은 수화열의 발생과 초기재령에서부터 상하부콘크리트 간의 온도차가 발생하였으나, 본 발명에 따른 공법(B)의 경우에는 상부층 및 하부층이 동시 수화발열함으로써 온도균열이 발생하지 않았다.

본 발명에 따른 플라이애시와 석회석미분말과 화학 혼화제 형태 조합에 따른 기초매스콘크리트의 균열저감방법은 환경적인 측면에서 산업부산물인 플라이애시와 석회석미분말을 효과적으로 사용함으로써 환경부하를 줄이고, 보통포틀랜드시멘트(OPC)의 사용량을 축소시킴에 따라 지구온난화 현상를 줄일 수 있으며, 경제적인 측면에서는 가격이 비싼 보통포틀랜드시멘트(OPC)의 사용량을 줄여줌에 따라 경제성도 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 공법의 경우 상부콘크리트가 조기에 강도를 발현하므로 신속히 후속작업을 진행 할 수 있어 타 공법에 비해 공기를 단축시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라이애시와 석회석미분말과 화학 혼화제 형태 조합에 따른 기초매스콘크리트의 균열저감방법은 매스콘크리트의 수화열에 의한 최고온도를 낮추고 수화열 균열을 완벽하게 제어함에 따라 콘크리트의 양호한 품질 확보로 균열 보수비용을 절감하고 내구성을 확보할 수 있으며, 산업부산물의 효과적인 사용으로 보통포틀랜드시멘트(OPC) 사용량을 절감함으로써 환경부하를 줄일 수 있어 지구온난화 등 환경문제에도 큰 효과를 얻을 수 있고, 상부콘크리트의 빠른 강도 발현으로 양생기간을 단축시켜 공기단축에 효과적이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다.

Claims (4)

1. 매스콘크리트의 단면높이를 균등히 분할하여 상부층과 하부층을 구분하고, 상부층에는 보통포틀랜드시멘트만을 타설하면서, 투입되는 상기 보통포틀랜드시멘트의 중량 대비 0.01~1.5중량%의 지연형 AE감수제 또는 지연형 고성능AE감수제로 구성되는 제 1 혼화제를 혼합하고, 하부층에는 보통포틀랜드시멘트의 중량 대비 5~40중량%의 플라이애시와 보통포틀랜드시멘트의 중량 대비 5~30중량%의 석회석미분말을 혼합한 혼합콘크리트를 타설하면서, 상기 혼합콘크리트의 중량 대비 0.01~1.5중량%의 지연형 AE감수제 또는 지연형 고성능AE감수제로 구성되는 제 2 혼화제를 혼합하여 응결시간을 달리하는 혼화제의 조합에 의하여 상부층 및 하부층의 수화발열량차를 축소시키는 플라이애시와 석회석미분말과 화학 혼화제 형태 조합에 따른 매스콘크리트의 균열저감방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 혼화제를 상부층에 투입되는 상기 보통포틀랜드시멘트의 중량 대비 0.01~1.5중량%의 표준형 AE감수제 또는 표준형 고성능 AE감수제로 구성하며, 상기 제 2 혼화제는 하부층에는 투입되는 상기 보통포틀랜드시멘트와 플라이애시와 석회석미분말을 혼합한 혼합콘크리트의 중량 대비 0.01~1.5중량%의 지연형 AE감수제 또는 지연형 고성능 AE감수제로 구성하는 것을 특징으로 하는 플라이애시와 석회석미분말과 화학 혼화제 형태 조합에 따른 매스콘크리트의 균열저감방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 혼화제를 상부층에 투입되는 상기 보통포틀랜드시멘트의 중량 대비 0.01~1.5중량%의 촉진형 AE감수제 또는 촉진형 고성능 AE감수제로 구성하며, 상기 제 2 혼화제는 하부층에는 투입되는 상기 보통포틀랜드시멘트와 플라이애시와 석회석미분말을 혼합한 혼합콘크리트의 중량 대비 0.01~1.5중량%의 지연형 AE감수제 또는 지연형 고성능 AE감수제로 구성하는 것을 특징으로 하는 플라이애시와 석회석미분말과 화학 혼화제 형태 조합에 따른 매스콘크리트의 균열저감방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 혼화제를 상부층에 투입되는 상기 보통포틀랜드시멘트의 중량 대비 0.01~1.5중량%의 촉진형 AE감수제 또는 촉진형 고성능 AE감수제로 구성하며, 상기 제 2 혼화제는 하부층에는 투입되는 상기 보통포틀랜드시멘트와 플라이애시와 석회석미분말을 혼합한 혼합콘크리트의 중량 대비 0.01~1.5중량%의 표준형 AE감수제 또는 표준형 고성능 AE감수제로 구성하는 것을 특징으로 하는 플라이애시와 석회석미분말과 화학 혼화제 형태 조합에 따른 매스콘크리트의 균열저감방법.

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