이종열 (쌍용기술연구소 소장 )
김태홍 (쌍용기술연구소 콘크리트연구실 연구원 )
1. 서론
콘크리트 구조물이 점차 대형화 및 고강도화 되어감에 따라 콘크리트에 다량의 시멘트가 사용되고 초기강도가 높게 요구되어 재령 초기에 수화열에 의한 온도균열이 발생하여, 구조물 설계에 무시할 수 없는 영향을 일으키는 경우가 빈번히 발생하고 있다. 온도균열은 보통 그 폭이 크고 구조물을 관통하는 경우가 많으며, 구조물의 수밀성, 사용성 및 내구성 등의 요구 품질을 손상시키기 때문에 문제가 된다. 과거에는 콘크리트 구조물의 시공과정에서 생기는 온도균열은 설계단계에서는 고려하지 않고, 콘크리트 구조물의 초기 결합으로 인식되어왔으나 최근에는 내구성 등에 대한 인식이 높아짐으로 인해 박스컬버트나 옹벽과 같은 일반적인 토목 구조물에 대해서도 열응력에 대한 대책이 필요하게 되었다.
온도균열에는 구조물의 안전성에도 영향을 미쳐 반드시 대책수립이 요구되는 균열이 있는 반면 비록 균열이 발생했다 하더라도 무시할 수 있는 균열이 있다. 또한, 구조물의 종류와 크기에 따라서는 1회 타설 높이를 낮게 하는 것이 효과적인 경우가 있는 반면 타설높이를 높게 하는 것이 효율적인 경우도 있다. 다시 말해서 온도균열의 제어대책을 적절히 수립하기 위해서는 온도균열의 발생원인 및 영향인자들의 영향에 대해 충분히 인식한 후에 각 시공조건에 따라 이에 맞는 대책을 수립할 필요가 있다.
그러나 균열대책의 유효성을 사전에 확인할 수 있다고 해도, 일반 콘크리트 구조물에 있어서 균열을 완전히 방지한다는 것은 기술적으로는 가능하기는 하지만, 현실적으로는 대단히 비경제적인 시공이 되기 때문에, 그 실시는 불가능한 경우가 적지 않다. 따라서, 구조물에 요구되는 기능이나 내구성 등과 대책에 따른 공사비 증가를 고려하여, 균열을 어느 정도 허용하면서, 균열의 발생 위치나 폭을 조절하는 것이 합리적이고 현실적인 대책이 된다.
본 고에서는 매스콘크리트 구조물의 열응력 발생 메커니즘에 대한 이해의 폭을 넓히고 열응력 예측을 위한 기본 자료를 제공하기 위하여, 매스콘크리트 구조물의 수화열 및 온도분포에 영향을 미치는 요인 및 열응력에 영향을 미치는 요인으로 구분하여 각 항목에 대하여 기존 연구 자료를 정리, 분석하였다. 또한, 최근 매스콘크리트 구조물의 온도균열 제어의 보편적인 추세로 자리잡고 있는 유한요소법을 이용한 수화열 해석을 통한 온도균열 제어 사례를 간단히 소개하였다.
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