063. 한중(동절기)콘크리트의 적용범위, 보양방법, 적산온도, 동해방지대책

건축시공기술사 기출해설 | 2015-04-13 오후 3:51:24 | 조회수 : 38074 | 공개

063. 한중(동절기)콘크리트의 적용범위, 보양방법, 적산온도, 동해방지대책

*시공72회2교시- 2. 동절기 콘크리트 공사의 보양방법에 대하여 설명하시오
*시공74회1교시- 2. 한중 콘크리트 적산온도

*시공78회1교시- 3. 한중콘크리트의 적용범위
*시공78회2교시-1. 동절기 콘크리트의 초기동해방지 대책과 소요압축강도(50kgf/㎠)를 확보하기 위한
현장조치사항을 기술하시오.
*시공84회1교시-4. 콘크리트 적산 온도
*시공90회1교시-1. 한중콘크리트
*92회2교시-4.한중 콘크리트 타설 시 발생할 수 있는 초기 동해의 원인 및 방지대책에 대하여 설명하시오.
*96회3교시-. 한중콘크리트의 배합, 운반 및 타설시 유의사항에 대하여 설명하시오.

[해설]

1. 개요 및 적용범위(콘크리트시방서, 건축공사시방서, 주택공사시방서 비교)

-콘크리트는 외기온이 0도이하에서 타설하게 되면 타설초기에 동결되어 동해를 입게 되고 경화지연으로 강도발현이 느리며 최종적으로 콘크리트내구성이 저하되므로 콘크리트타설 및 보양에 적절한 대책을 세워야하며 초기 동해방지에 필요한 초기양생을 행하는 것이 중요하다.

[참조 : 한중콘크리트/콘크리트표준시방서]
하루의 평균기온이 4℃ 이하가 예상되는 조건일 때는 콘크리트가 동결할 염려가 있으므로 한중 콘크리트로 시공하여야 한다.

[참조 : 한중콘크리트의 시공방법/건축공사표준시방서]
한중콘크리트의 시공방법은
0~4℃에서는 간단한 주의와 보온으로 시공하고,
-3~0℃에서는 물 또는 물과 골재를 가열할 필요가 있는 동시에 어느정도 보온이 필요하다.
-3℃이하에서는 물과 골재를 가열하여 콘크리트의 온도를 높일뿐 아니라, 필요에 따라 적절한 보온 및 급열에 의하여 타설한 콘크리트를 소요의 온도로 유지하는 등의 본격적인 한중콘크리트 시공을 한다.

[출처:주택공사 시방서]
1) 이 장은 한중콘크리트의 시공에서 특히 필요한 사항에 대한 일반적인 표준을 규정하는
것이다.
(2) 하루의 평균기온이 4 도(섭씨) 이하가 되는 기상조건 하에서는 응결경화반응이 몹시
지연되어, 밤중이나 새벽뿐만 아니라 낮에도 콘크리트가 동결할 염려가 있으므로
한중콘크리트로서 시공해야 한다.

2. 한중콘크리트에 영향을 주는 요인
(1)콘크리트 동결온도(가장중요)
(2)타설후 콘크리트가 동결하기까지 경과시간
(3)콘크리트 동결시 강도
(4)동결융해의 반복
(5)물,시멘트비
(6)혼화제

3. 제조
(1)재료
시멘트
-포틀랜드시멘트를 사용하는 표준
-경화시간 강도를 고려하여 조강, 알루미나 시멘트사용
-직접 가열하면 안되고 가능한 차지않게 저장
-믹서내의 재료온도가 40℃이하가 될 때 투입 : 시멘트의 급결방지
->Massive한 콘크리트에 수화열이 낮은 시멘트 사용시 충분한 보온양생
->초속경 시멘트 사용은 응결, 경화특성 시험 확인후 사용
->가열은 절대 금물

(2)골재
-동결되어 있는가, 빙설이 혼입되어 있는 골재는 사용금지
-골재가열은 온도가 균일하게 하며 과도하게 건조시키지 않는다.

(3)혼화제
-KS F 2560 콘크리트 화학 혼화제 규정준수
-AE제, AE감수제 계열의 혼화제 사용(단위수량 감소)
-촉진제 또는 촉진형 감수제는 성분에 따라 철근의 녹 발생에 영향을 미치므로 무염화 촉진제 사용
-AE제, AE감수제, 방동제, 경화촉진제들이 사용.
성분, 작용효과, 사용실적 등을 충분히 검토후 사용

(4)배합
한중콘크리트는 AE콘크리트를 사용해야 하고, 단위수량을 되도록 적게한다.
(응결초기 동해감소)
1)물시멘트비 : 60%이하
2)단위수량은 가능한 적게
3)AE제 or AE감수제사용
4)단위 시멘트량의 과대 혹은 과소를 피할 것

4. 제조시 유의사항
-타설시 온도가 5℃~20℃가 되도록 제조
-소요의 Workability를 유지할 수 있는 범위내에서 단위수량은 적게 할 것
-운반조건 및 시간에 따라 재료의 분리와 소성을 잃지 않도록 배합 및 온도결정

5. 운반
(1)가열한 재료를 사용하는 경우 시멘트 투입직전의 믹서내의 골재, 물의 온도가 40도를 넘어서는 안된다.(시멘트 급결방지)
(2)운반 및 대기시간을 짧게하고 타설부위의 점검을 철저히 하여 연속타설한다.
(3)연속타설할 수 있도록 콘크리트의 운반시간 간격과 타설속도, 물량을 조절하여 타설

6. 타설
(1)타설전
-열전도율이 낮은 목재 거푸집사용
-거푸집은 보온성이 좋은것 사용
-거푸집, 철근, 구 콘크리트, 지반이 동결되어 있는 부분은 해동 후 타설
(콘크리트 온도의 급강하 방지)
-거푸집 및 철근의 빙설은 반드시 제거
-익일의 기온이 4℃이상이 되어도 철근의 온도는 낮을 수 있으므로 햇볕이 난 후 타설
-타설시 콘크리트 온도는 10~20을 원칙
-비비기, 운반, 타설은 열량의 손실이 적게 되도록
-동결한 지반에 콘크리트를 부어 넣어서는 안된다.

(2)타설후
-타설시간은 이른아침 및 저녁을 피하고 낮에 타설하도록 (오전 9시정도부터 오후 4시까진)
-타설시 콘크리트 온도확인 (10℃이상 유지)
-기상조건 가혹시, 부재단면이 작을때 10℃확보
-부재단면이 클때에는 5℃이하가 되지 않는 범위 유지
-타설이 완료되는 부분은 바로 시트를 덮어 외기로부터 차단(타설면과 접촉금지)
-블리딩수 : 최종 마무리 전 반드시 제거

7. 양생 및 보온
(1)양생계획
-초기양생의 소요강도 확인 및 양생방법의 사전 결정에 따른 양생순서를 검토하고, 양생기구의 검사를 철저히 한다.
-초기양생은 초기동해방지를 목적으로
한중콘크리트시공에 있어서 가장 중요하다.
초기양생은 콘크리트온도가 0도이하로 되지 않도록 행하고 소요 콘크리트강도값에 도달할 때 까지 반드시 보온양생한다.
-초기양생 종료 후에도 소요의 배합강도가 얻어지도록 적당한 양생을 계획한다.

(2)양생방법
1)보온양생(단열보온양생)
①원리
시멘트의 수화열이요
②방법
-콘크리트의 주위를 보온재료로 덮어 양생
-Sheet등으로 차단, Mass 콘크리트에서 수화열이용

2)가열보온양생(급열양생)
- 열을 가할 경우 콘크리트가 급격히 건조되거나 국부적으로 가열되지 않도록 주의
-시기 : 보온만으로 동결온도 이상 유지가 어려울 때 보온양생과 조합하여 방법 결정, 반드시 가습 또는 살수
-가열방법
①공간가열(효율불량) - 가장널리사용
②표면가열(효율0.5~0.9) - 슬래브에 적당
③내부가열(호율1.0) - 열관리 곤란

3)열선에 의한 보양방법
-한중콘크리트의 초기동해를 방지하기 위한 양생방법은 크게 공간가열, 표면가열, 내부가열로 구분할 수 있다. 먼저 공간가열은콘크리트 타설완료 후 완료부분 전체 또는 부분을 갈탄 및 열풍
기를 사용하여 목표하는 공간을 가열하는 방법으로 경제적으로는 유리하나 효율성이 떨어진다. 또한 표면가열은 슬래브 부재 등에 사용하게 되는데 타설된 콘크리트 표면을 가열하여 양생하
는 방법이다.
-한편, 내부가열 양생방법은 전기를 사용하여 콘크리트 내부에 열선을 매입하여 가열하는 방법으로 열관리가 곤란하고 경제적인 측면에서 재사용이 불가능한 단점이 있지만, 효율적 측면에서
는 가장 유리한 것으로 보고되고 있다. 또한 열선에 의한 양생방법은 외기온도에 따라 열선의 매입간격을 각 부분에 조절하여 사용할 수 있으므로 균등한 콘크리트 온도분포가 가능하며, 초기동해 방지에 유리하기 때문에 동절기 콘크리트 골조 공사를 할 때 공사기간 단축 등의 장점을 가지고 있다.

8. 한중콘크리트의 적산온도
한중콘크리트에서는 초기 강도발현이 늦어지므로 적산온도를 이용하여 거푸집의 해체시기, 콘크리트 양생기간 등을 검토한다.
(1)적산온도개요
-양생온도가 달라져도 적산온도(양생기간에 있어서의 온도 누적값)가 같으면 콘크리트의 강도는 비슷하다고 본다.
-소요강도를 얻기 위한 방법은 다음과 같다.
양생온도가 낮은 경우->양생기간을 길게
양생기간이 같은 경우->콘크리트의 강도저하를 예측하여 부배합으로 콘크리트배합
(2)적산온도 산정방법
M = ∑(θ + A)Δt
-M : 적산온도
-A : 정수로서 일반적으로 10
-Δt : 시간(일)
-θ : Δt 시간중의 콘크리트의 일평균 양생기온(℃)
단, 보온양생을 하지 않은 경우는 예상 일평균기온

다만, θ는 가열보온양생 혹은 단열보온양생을 하는 기간에서는 콘크리트의 예상 일평균 양생온도로 하며, 위의 보온양생을 하지않은 기간에는 예상 일평균기온으로 한다.
본고에서는 일본에서 개정(안)으로 적산온도(maturity) 420˚D․D이 추진되는바, 이것을 근거로 하여 주요지역의 월별 적산온도를 구하였다.
국내의 지역별 평균기온을 근거로 추정한 결과와 마찬가지로 그림에서 보는 바와 같이 적산온도에 의한 한중콘크리트 적용시기는 11월~3월로판단된다

9. 시공시 유의사항
(1)초기 보호양생 종료시 급소한 온도저하를 방지
(2)양생종료 12시간 전부터 살수금지(콘크리트 표면건조시킬것)
(3)양생기간은 초기동해에 대해 저항할 수 있는 강도를 얻고, 구조물의 소요강도를 발휘할 수 있을 때까지 실시
(4)거푸집 : 양생후에도 충분한 강도발현시까지 남겨두거나 양생포 안의 온도차를 적게 한 후 해체
(5)동바리 : 하부 부위가 동상 및 동결융해에 의한 변위를 받지 않도록 주의
(6)한중콘크리트시공시 콘크리트가 동결하지 않고, 소용의 품질이 얻어지기 위해서는 재료배합, 비비기, 운반, 타설, 양생, 거푸집 및 동바리 등에 대해 적절히 조치
(7)초기동결 않도록 보온조치방법강구
(8)양생 종료시부터 해동시까지 받는 동결융해작용에 대해 충분한 저항성을 가지게 할 것
(9)시공중 각 단계에서 예상되는 하중에 대하여 충분한 응력을 가지게 할 것
(10)완성된 구조물로서 최종적으로 필요로 하는 강도, 내구성, 수밀성을 가지게 할 것
(11)압축강도가 5N/mm2에 이를 때까지 구조물의 어느부분도 0℃이하로 되지 않도록 관리할 것

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