고강도콘크리트와 매스콘크리트

• 고강도콘크리트는 일반 콘크리트보다 압축강도가 높은 콘크리트를 뜻하며 시멘트 광물과 분말도가 강도에 영향을 준다.
• 매스콘크리트는 부재가 커서 수화열로 인한 온도 상승과 하강을 고려해 설계하고 시공해야 한다.
• 온도균열은 단위 시멘트량과 타설온도와 줄눈과 파이프 쿨링과 양생으로 제어한다.

고강도콘크리트와 시멘트 분말도

• 콘크리트는 시멘트와 골재와 물과 혼화재료로 이루어진 합성재료이며 경제성과 시공성이 좋아 대표적인 건설재료로 쓰인다.
• 과거에는 압축강도와 슬럼프와 공기량 같은 단순한 성능만 요구했지만 이제는 고성능과 고기능과 고내구성을 요구한다.
• 약점은 휨강도와 인장강도가 낮고 균열에 취약하다는 점이며 철근과 섬유와 혼화제로 보완해 왔다.
• 고강도콘크리트는 일반 콘크리트에 비해 압축강도가 높은 콘크리트를 가리키며 용도와 국가와 연구자에 따라 정의가 다르다.
• 국내 기준에서는 압축강도 40MPa 이상을 고강도로 보며 혼화재를 써서 100MPa 이상 초고강도도 실용화되었다.
• 시멘트의 주요 광물은 C3S와 C2S와 C3A와 C4AF이며 C3S는 단기강도 C2S는 장기강도에 주로 기여한다.
• 분말도가 높을수록 압축강도는 늘지만 공기량을 얻으려면 AE제가 더 필요하고 수축과 균열 가능성이 커진다.
• 지나치게 미세한 시멘트는 초기 수화가 빨라 조직이 치밀하지 못해 장기강도와 내구성에 불리할 수 있어 합리적인 분말도가 중요하다.

매스콘크리트 온도균열과 제어 대책

• 매스콘크리트는 부재 치수가 커서 수화열에 따른 온도 상승과 하강을 고려해 설계하고 시공해야 하는 콘크리트이다.
• 일반적으로 넓은 평판 구조는 두께 0.8m 이상 하단이 구속된 벽은 두께 0.5m 이상을 대상으로 본다.
• 대책 없이 시공하면 수화열로 과도한 온도 상승이 생겨 구조물을 관통하는 온도균열이 생길 수 있다.
• 온도균열은 내부 온도 차이로 생기는 것과 온도가 내려가며 수축이 구속되어 생기는 것의 두 가지로 나뉜다.
• 수화열에 영향을 주는 요인은 단위 시멘트량과 시멘트의 종류와 분말도와 혼화재료와 타설온도이다.
• 단위 시멘트량을 10kg 줄이면 중앙부 온도 상승을 약 1도 낮출 수 있어 균열 제어에 매우 효과적이다.
• 타설온도를 낮추려면 골재 저장소를 가리고 굵은 골재에 물을 뿌리며 야간이나 아침에 타설하고 저온의 물을 쓴다.
• 줄눈과 파이프 쿨링과 철근 배치, 거푸집 존치 기간 조절로 열응력과 균열 폭을 줄이며 균열을 완전히 막기보다 위치와 폭을 조정하는 것이 현실적이다.

온도균열의 두 가지 구속

핵심 개념

• 고강도콘크리트 — 일반 콘크리트에 비해 높은 압축강도를 지니는 콘크리트를 가리키는 말이다.
• 매스콘크리트 — 부재 치수가 커서 수화열에 의한 온도 변화를 고려해야 하는 콘크리트이다.
• 수화열 — 시멘트가 물과 반응하며 내는 열로 매스콘크리트 온도균열의 원인이다.
• 파이프 쿨링 — 콘크리트 속 관에 물을 흘려 온도 상승을 낮추는 방법이다.

자주 묻는 질문

• Q. 고강도콘크리트는 어느 정도의 강도를 가리키는가?
  A. 기준은 국가와 용도에 따라 다르며 국내에서는 압축강도 40MPa 이상을 고강도로 보고 100MPa 이상 초고강도도 실용화되었다.
• Q. 매스콘크리트에 온도균열이 생기는 이유는 무엇인가?
  A. 시멘트의 수화열로 온도가 오르고 내려가는 과정에서 내부 온도 차이와 구속된 수축이 균열을 만들기 때문이다.
• Q. 온도균열을 줄이는 방법에는 무엇이 있는가?
  A. 단위 시멘트량을 줄이고 타설온도를 낮추며 줄눈과 파이프 쿨링과 철근 배치와 거푸집 존치 기간을 조절한다.

정리

고강도콘크리트는 시멘트 광물과 분말도를 이해해 설계해야 하고, 매스콘크리트는 수화열로 인한 온도균열을 시멘트량과 타설온도와 줄눈과 쿨링으로 관리해야 한다고 정리한다.