부순모래 콘크리트의 시멘트 종류에 따른 수화발열특성과 OCHP의 적용

Abstract

매스콘크리트 구조물에는 장대교량의 기초케이슨 및 기초부, 앵커구체 및 주탑과 원자력 발전소 등이 있고, 고강도 콘크리트 구조물에는 대표적으로 초고층 건축구조물을 들 수 있다. 이러한 구조물들을 건설할 경우에는 시멘트와 물의 수화반응으로 발생되는 수화열로 인해 콘크리트 내부에는 상당량의 온도상승이 있게 된다. 하지만 콘크리트의 열전도율은 다른 물질에 비해 상대적으로 매우 낮아 콘크리트 내부에서 발생된 수화열이 외기온도와 일치할 때까지 발산되는데는 상당한 시간이 소요된다. 이때 콘크리트 내·외부 온도차에 의한 변형도의 차이와 구조물의 구속정도에 따라 콘크리트에 발생되는 온도균열의 정도가 달라진다. 이러한 온도균열은 구조물의 수밀성과 기밀성 등에 중대한 영향을 미치게 되고, 또한 일부가 균열발생에 의해 소멸되는 경우도 있지만 구조물 내부에 잔존하여, 사용상태의 구조물의 내력에도 영향을 미치는 경우가 많다. 따라서 이러한 수화열로 인한 영향이 구조물의 품질 및 내구성을 저하시키는 중요한 요인이 된다. 그러므로 선진국에서는 매스콘크리트와 고강도콘크리트의 실용화에 따른 이러한 문제점들을 우선적으로 해결하기 위한 대책으로, 재료적인 측면과 시공적인 측면에서 검토되고 있다. 재료적인 측면에서는 중용열포틀랜드시멘트 또는 저열포틀랜드시멘트를 사용하거나, 고로슬래그 미분말 또는 플라이애쉬와 같은 광물질 혼화재를 사용하기도 한다. 그리고 시공적인 측면에서는 콘크리트 내부의 온도상승을 낮추기 위해 파이프쿨링 또는 프리쿨링을 실시하고 있다. 그러나 이러한 공법들은 시공의 번거로움, 공사기간 및 고비용으로 인한 많은 문제점들을 안고 있다. 따라서, 본 연구에서는 기 연구된 적정혼입율의 부순모래 콘크리트에 광물질 혼화재의 혼입량을 조절하여 시멘트 종류에 따른 수화발열특성을 검토해 보기로 한다. 아울러 최근 각종 산업에서 열전달 및 열제거의 목적으로 사용되고 있는 진동세관형 히트파이프(Oscillating Capillary Tube Heat Pipe : 이하 OCHP)를 새로이 적용한 수화발열특성도 비교 검토해 보기로 한다.

In process of mass concrete structure, the heat of hydration may cause serious thermal crack. In order to eliminate hydration heat of mass concrete, this paper reports results of hydration heat control in mass concrete using the Oscillating Capillary tube Heat Pipe(OCHP). There were six concrete specimen molds which shows a difference as compared with each other. First, it was not equipped with OCHP at OPC. Second, it was equipped with OCHP at OPC. the OCHP was composed of copper pipe with several turns (outer diameter: 4mm, inner diameter: 2.8mm). The working fluid was R-22 and its charging ratio was 40% by volume. Third and fourth, it was used in fly ash up to 20% and 30% by weight for cement. Fifth, it was used in low heat portland cement, Sixth, the ground granulated blast furnace slag and fly ash mixed with OPC were used. The results of semi-setting tests are that O-F-S cement is the slowest setting time. The results of semi-adiabatic temperature rise test were followed. The core of the concrete temperature was approximately 60℃ without OCHP. But the core of concrete maximum temperature with OCHP, fly ash, low heat portland, O-F-S cement was reduced and the time to it was delayed. And the core of concrete maximum temperature with OCHP was reduced and the time to it was promoted. The results of core compressive strength tests are that OPC and OCHP are the highest strength. Consequently, Hydration Heat Generation Characteristic of it was equipped with OCHP at OPC was greater established methods.