특수 콘크리트 - 매스 콘크리트

부재의 단면이 커서 시멘트의 수화열로 인해 온도 균열이 생길 가능성이 큰 구조물에 타설하는 콘크리트이다. 부재의 두께가 800mm 이상이거나 하단이 구속된 경우에는 두께 500mm 이상의 벽체 등에 타설하는 콘크리트로서, 온도 균열을 제어하는 것이 중요하다. 최근에 콘크리트 강도가 커지고 부재의 크기가 커져 수화열에 의한 온도 균열 발생 가능성이 점점 커지고 있다.

매스콘크리트의 온도 균열

시멘트 수화열에 의한 매스 콘크리트의 온도 균열 발생 원리는 크게 내부 구속과 외부 구속으로 구분할 수 있다.

내부 구속
콘크리트에 포함된 시멘트는 물과 수화반응을 하여 발생시킨다. 콘크리트 표면에서는 수화열이 외부로 방출되고 콘크리트 내부에서는 수화열이 방출되지 못하여 온도 차이가 크게 난다. 온도 차이는 콘크리트 내·외부의 팽창·수축 정도를 다르게 하여 콘크리트에 온도 균열을 발생시킨다.

 

외부 구속
수화열에 의한 온도가 최고점에서 하강할 때 팽창했던 콘크리트가 다시 수축하게 된다. 이때 거푸집이나 이미 타설된 콘크리트 등이 외부 구속 요인으로 작용하여 균열을 발생시킨다, 외부 구속은 콘크리트를 타설 후 5일 정도 지나서 나타나게 된다.

 

온도 균열 방지 대책

설계 측면
온도철근을 설치하여 콘크리트의 인장력을 보강한다.
외부 구속을 많이 받는 벽체의 균열 발생을 방지하기 위해 균열 유발 줄눈을 설치한다.
매스콘크리트의 타설 구획 크기와 이음의 위치 및 구조의 결정 시 온도 균열을 고려한다.

 

콘크리트 생산 측면
재료의 선정 단계에서부터 수화열을 줄일 수 있는 대책을 세워야 한다.
시멘트는 수화열이 적은 중용열 포틀랜드 시멘트, 고로슬래그시멘트, 플라이애시시멘트 등을 사용한다.
골재는 굵은 골재의 최대치수를 크게 하거나 잔골재들이 감소시켜 굵은 골재량을 증가시킨다. 온도팽창이 적은 석회석과 같은 골재를 선정하며 골재를 미리 냉각시키기도 한다.
콘크리트 배합시 얼음 등을 혼합한 차가운 물을 사용한다.
플라이애시, 고로슬래그, 실리카흄 등 포졸란계 혼화제를 시멘트 대체재로 사용하여 단위시멘트량을 줄임으로써 수화열을 감소시킨다.

 

콘크리트 시공 측면
콘크리트를 한 번에 타설하지 않고 적정 크기로 나누어서 타설한다. 이때 이음이 생긴 부위는 구조적으로 취약하므로 사전에 그 위치를 검토한다.
수화열에 의한 온도 균열을 방지하기 위해 콘크리트의 표면온도가 천천히 감소하도록 양생 방법 및 양생기간을 검토한다.