매스콘크리트 온도균열

개념 정의

매스콘크리트는 단면이 크고 내외부 온도차가 커지기 쉬운 콘크리트다.

정식으로는 단면 80cm 이상이고 내외부 온도차가 25℃ 이상 예상되는 콘크리트다.

수화열에 의한 온도차와 구속이 겹치면 인장응력이 생기고, 강도를 넘으면 균열이 생긴다.

배경은 짧게 말하고 곧바로 제어대책으로 넘어가는 것이 시험에 유리하다.

발생 원리

타설 직후 시멘트 수화열로 내부 온도가 최고점에 도달하고 콘크리트가 팽창한다.

이후 온도가 내려가며 수축하는데, 구속된 부분에서는 이 수축이 막힌다.

그 결과 인장응력이 생기고, 인장강도를 넘으면 온도균열이 발생한다.

균열은 수화열, 온도차, 구속이 함께 있어야 생긴다.

그래서 셋 중 하나를 줄이는 것이 제어대책의 기본 틀이다.

두 균열 비교

온도균열은 발생 시기와 구속 조건에 따라 내부구속 균열과 외부구속 균열로 나뉜다.

내부구속 균열은 재령 1~5일 이내에 표면부에서 불규칙하게 주로 나타난다.

외부구속 균열은 재령 1~2주 무렵 세로 방향 관통 균열로 나타난다.

두 균열은 원인과 대책이 다르므로 답안에 구분해 쓴다.

제어 기본 틀

온도균열은 수화열, 온도차, 구속 세 조건이 겹쳐 생긴다.

수화열은 열원이고 단위시멘트량에 비례하므로 저발열 시멘트와 단위시멘트량 저감이 대책이다.

온도차는 타설온도를 낮추고 보온으로 줄이며, 구속은 이음 배치와 구획 타설로 줄인다.

세 요소는 독립적이지 않으므로 배합, 타설, 양생 단계에서 함께 적용한다.

계산 예제

계산 예제는 단위시멘트량으로 매스콘크리트의 내부 온도 상승을 추정하는 문제다.

자료에 따르면 단위시멘트량 10kg/㎥이 증감할 때 내부 온도가 약 1℃ 변한다.

기존 350kg/㎥에서 저발열 시멘트 적용 후 300kg/㎥가 되면 변화량은 −50kg/㎥이다.

대입하면 내부 최고온도는 약 5℃ 낮아진다. 10kg/㎥당 1℃의 경험식이므로 수화열 해석으로 검증해야 한다.

정리와 시험 포인트

가장 흔한 실수는 온도균열을 표면 균열과 혼동하는 것이다.

채점에서는 내부 온도 상승 억제, 온도 하강 완만화, 온도차 제한이 모두 들어가야 한다.

혼화재를 쓰면 수화 속도가 느려지므로 습윤 양생 기간을 길게 잡는다.

원인은 수화열, 온도차, 구속이고 대책은 배합, 타설, 양생 단계에서 함께 적용한다.

핵심을 정리했다. 마지막으로 혼화재 사용 시 양생 기간을 직접 확인해 보자.