콘크리트 수화열온도 측정

콘크리트 수화열온도 측정

영신컨설턴트 (02) 529 8803 2016.1

시험의 개요

콘크리트 타설 후 시멘트와 물의 수화열을 실시간으로 계측관리하면 온도발현이력에 따른 최적의 양생방법을 도출하고 콘크리트의 강도발현 과정 및 재료, 시공, 안전, 품질관리 등 전 과정에서 정량화된 데이터로 시공방법을 제안할 수 있고 공기 단축과 공사원가를 절감할 수 있다.

 

한중콘크리트 (cold weather concrete, 寒中)

일평균 기온이 4℃ 이하로 떨어질 것이 예상될 때는 한중 콘크리트로 시공한다. 한중 콘크리트의 기본은 초기 동해(凍害)의 방지이며, 이를 위해 적절한 초기 양생의 충분한 계획과 검토가 중요하다. 콘크리트가 채 굳기 전에 얼게 되면 콘크리트 내의 수분이 얼어서 팽창하고 얼음이 녹아도 그대로 공극으로 남아 양생기간을 길게 해도 강도가 회복되지 않는다.

저온도에서 콘크리트를 타설하는 한중 콘크리트 준비를 요하는 경우는 엷은 단면에서는 콘크리트를 타설한 후 24시간 이내에 기온이 4.5℃이하로 저하된다고 예상했을 경우, 또는 계속되는 6일 이내에 －1℃ 이하로 저하된다고 예상되는 경우, 또 매스 콘크리트에서는 타설 후 24시간 이내에 1.5℃이하로 저하된다고 예상되는 경우로 한다.

미국 콘크리트연구소 규정(ACI 306)에 겨울철 콘크리트는 대기온도 5도나 24시간 중 12시간 이상이 10도인 경우이고 겨울철 콘크리트 시공에 주의해야 한다.

The American Concrete Institute under ACI 306 defines that concrete will be exposed to cold weather when the following conditions exist: The average daily air temperature is less than 5°C (40°F) and The air temperature is not greater than 10°C (50°F) for more than one-half of any 24 hour period.

중콘크리트 (hot weather concrete, 暑中)

콘크리트 표준시방서에는 하루 평균기온이 25℃ 또는 최고온도가 30℃를 넘으면 서중콘크리트로 시공하도록 되어 있다. 기온이 높으면 그에 따라 콘크리트의 온도가 높아져 수화반응이 빨라지므로 이상 응결이 발생되기 쉽다. 그러면 워커빌리티(workability)가 감소되어 작업성이 떨어진다. 또한 운반 중의 슬럼프 저하, 연행공기량의 감소, 콜드조인트(cold joint)의 발생, 표면 수분의 급격한 증발에 의한 균열의 발생 등 위험성이 증가한다

 

시멘트 그라우팅 직경과 시멘트 함량에 따른 온도 시간

Concrete Maturity에 의한 압축강도 추정

concrete maturity는 내부 수화열 변화에 의한 압축강도의 추정으로 콘크리트 품질 관리한다.

콘크리트는 여름 겨울 철 온도에 따라 수화열과 압축강도가 달라진다.

일반적인 콘크리트 품질관리는 시험실에서 일정 온도로 양생된 28일 강도로 한다. 겨울 여름 현장조건은 실내 양생조건과 달라 현장압축강도는 시험실 압축강도와 다르다.

겨울 여름 콘크리트 압축강도

Nurse-Saul maturity function (ASTM C 1074 2004)

M = Nurse-Saul maturity index at age t (°C •hours) Tc = average concrete temperature during the Δt (°C), To = datum temperature (°C), ( To = -10 ) Δt = time interval (hours).

압축강도 추정 식

1. Hyperbolic [Carino, 1984; Knudsen, 1980]

S = strength at age t, MPa

K = rate constant, 1/day ( K = 0.00142 )

Su = limiting strength ( Su = 20 ), MPa

t0 = age at start of strength development ( t0 = 10.96 )

t = test age (a variable),

2. Logarithmic equation proposed by Plowman (1956)

S = a + b x log (M)

a = strength for maturity index M =1, ( a = -41.83 )

b = slope of line, ( b = 24.24 )

M = maturity index

시험 몰드 Maturity 값을 이용한 압축강도 추정 calibration

시험방법 ASTM

- C1074–11 Standard Practice for Estimating Concrete Strength by the Maturity Method.

- 콘크리트 시공심도에 맞는 Thermal Wires를 직경에 맞게 준비한다.

- Thermal Wires를 측정 위치에 설치한다.

- 콘크리트 타설.

- DATA를 측정하여 DATA를 다운하고 PC에서 분석한다.

콘크리트 시공관리 기준 Placement Criteria

1. 최대온도 Concrete Temperature Below 71C 160.0 (F) ? : Y

2. 48시간 경과 온도 Passed Interval 1 Criterion ? : Y

Start Hour: 0, Stop Hour: 48, Max Allowed ΔT : 2C (36.0 F)

3. 168시간 경과 온도 Passed Interval 2 Criterion ? : Y

Start Hour: 48, Stop Hour: 168, Max Allowed ΔT : 10C (50.0 F)

4 336시간 경과 온도Passed Interval 3 Criterion ? : Y

Start Hour: 168, Stop Hour: 336, Max Allowed ΔT : 15.5C (60.0 F)

5. Cure Time Exceeds 168 Hrs ? : N

Concrete Temperature has Peaked and is Decreasing ? : Y

온도차 (19C,ΔT) has Peaked 정점 and is Decreasing 하강 ? : Y

Passed All Criteria ? : N

크리트 수화열 측정 예

○ 콘크리트타설 일자 : 2017년 1월 6일

○ 측정시간 : 2017년 1월 5일 17:00 ~ 2017년 1월 9일 14:00

○ 현장위치 및 Thermal Wire 위치 

○ Wire(센서) 위치 : 3개소  

○ Wire(센서) 위치별 측정심도

3. 결과표

4. 결과 그래프

현장사진