매스콘크리트 수화열균열

정의

매스콘크리트 수화열균열은 시멘트 수화열로 생긴 온도응력 균열이다.

시멘트가 굳으며 열을 내고, 두꺼운 콘크리트는 그 열이 속에 갇혀 온도차가 생긴다.

이 온도차가 응력을 만들고, 응력이 인장강도를 넘으면 균열이 된다.

적용 기준

매스콘크리트 대상은 부재 치수와 내외부 온도차 조건으로 정해진다.

넓은 슬래브는 두께 80cm 이상, 하단이 구속된 벽은 두께 50cm 이상을 일반 기준으로 본다.

내부와 외부의 온도차가 25℃ 이상이면 적용 대상으로 본다.

다만 부배합 콘크리트는 더 얇아도 구속조건에 따라 대상이 된다.

원리

온도균열의 핵심은 최고온도 이후 냉각 단계에서 외부구속과 내부구속 응력이 겹치는 것이다.

온도가 오를 때는 단면 안의 온도차에 의한 내부구속응력이 주로 문제다.

온도가 떨어질 때는 외부구속과 내부구속이 겹친 복합응력이 문제다.

두 성분의 크기에 따라 균열이 생기는 시기와 양상이 달라진다.

제어 대책

앞 문제의 정답은 내부구속응력이다. 이제 균열 제어 대책을 본다.

균열 제어는 발열을 줄이는 방법과 구속을 줄이는 방법을 병용하는 것이 일반적이다.

저발열 시멘트는 발열량을 줄이지만 초기 강도 발현이 늦어진다.

프리쿨링은 타설 온도를, 파이프쿨링은 내부 열을 낮춘다. 온도철근은 균열 폭만 억제한다.

절차

온도균열 검토는 구조물 치수와 배합을 정한 뒤 온도해석과 온도균열지수 평가로 이어진다.

내외부 온도차와 구속 조건을 구하고, 온도균열지수로 균열 발생 가능성을 평가한다.

불리하면 저발열 시멘트, 냉각, 블록 분할, 보온양생 등 대책을 적용한다.

시공 중 온도를 계측해 해석값과 비교하고, 결과에 따라 관리를 다시 한다.

구분과 시험

시험에서는 내부구속 균열과 외부구속 균열을 구분해 써야 한다.

내부구속 균열은 수화열 최고점 직후 표면부에 불규칙하게 생긴다.

외부구속 균열은 온도가 내려갈 때 생기며, 구조물을 관통하는 수직 균열이 많다.

두 균열은 원인이 달라 대책의 방향도 다르므로 원인을 먼저 구분해 답안에 쓴다.

정리

정리하면 매스콘크리트 수화열균열은 내외부 온도차와 구속이 함께 만드는 균열이다.

발열을 줄이고 구속을 완화하는 대책을 함께 쓰며, 온도균열지수로 평가한다.

시험에서는 개념, 제어 대책, 온도균열지수 평가를 함께 정리해 두어야 한다.

직접 풀기 문제로 개념을 다시 확인해 보자.