매스콘크리트 온도균열

개념 정의

매스콘크리트 온도균열은 부재 치수가 커서 시멘트 수화열 때문에 생기는 균열이다.

매스콘크리트는 수화열에 의한 온도 상승과 강하를 고려해 설계하고 시공하는 콘크리트다.

대책 없이 시공하면 온도균열이 생겨 내력과 수밀성, 내구성이 떨어진다.

발생 원리

먼저 시멘트가 물과 반응하면서 수화열이 나온다.

콘크리트는 열전도율이 작아 이 열이 내부에 갇혀 중심부 온도가 오른다.

중심부와 표면의 온도차가 커지면 내부구속응력이 생긴다.

온도가 식을 때 외부구속응력이 겹쳐 수축이 막힌다.

이 응력이 인장강도를 넘으면 온도균열이 발생한다.

온도응력 식

구속된 부재에 생기는 온도응력은 탄성계수, 열팽창계수, 온도 변화량, 구속계수의 곱으로 구한다.

응력이 인장강도를 넘으면 균열이 생기고, 구속계수는 외부구속이 클수록 커진다.

구속계수는 구속 정도를 나타내며 구조 조건에 따라 달라진다.

두 유형 비교

온도균열은 발생 시기와 구속 원인에 따라 두 유형으로 나뉜다.

내부구속 균열은 내부 온도 상승을 억제하는 것이 핵심 대책이다.

외부구속 균열은 수축 구속을 완화하고 온도 하강 속도를 억제해 막는다.

두 유형은 동시에 나타날 수 있어 설계 단계에서 함께 검토한다.

제어 대책

온도균열 대책은 재료, 냉각, 양생을 단독보다 병용하는 것이 일반적이다.

저발열 시멘트는 수화열 자체를 낮추고, 혼화재는 발열 속도를 완화한다.

선행냉각과 파이프쿨링은 온도를 직접 낮추고, 시트와 담수양생은 표면 온도 하강을 완만하게 한다.

각 대책의 한계는 온도 이력 해석으로 사전에 보완한다.

정리와 확인

정리하면, 매스콘크리트 온도균열은 수화열에 의한 내외부 온도차와 구속에서 생긴다.

매스콘크리트 기준은 부재 치수 80cm 이상 또는 내외부 온도차 25℃ 이상이다.

상승기에는 내부구속, 하강기에는 두 구속 응력이 겹친다.