매스콘크리트의 온도균열

1. 매스콘크리트의 정의

매스콘크리트(Mass Concrete)란 부재 또는 구조물의 치수가 커서 시멘트 수화열에 의한 온도 상승을 고려하여 설계 및 시공해야 하는 콘크리트를 말합니다.

• 일반적인 기준
• 일반적인 구조물 : 두께 0.8m 이상
• 하단이 구속된 벽체 : 두께 0.5m 이상

2. 온도균열 발생 원인 및 메커니즘

2.1 내부구속 응력

콘크리트 내부의 높은 온도와 외부 표면의 대기 온도 차이로 발생

고온 내부 팽창 → 저온 외부 표면부 구속 → 표면부 인장응력 발생 → 표면 균열 유발

2.2 외부구속 응력

기초 암반이나 이미 타설된 인접 구조물에 의해 발생

콘크리트 전체가 냉각되며 체적 수축 → 하부의 지반이나 구조물로 인한 구속 → 단면 전체에 관통 균열 유발

3. 온도균열지수에 의한 평가

• < 온도균열지수 산정식 >
• I cr = 온도균열지수
• (t) = 재령일
• f sp (t) = (t)에서의 인장강도
• б t (t) = (t)에서 발생되는 최대인장응력
• б t (t) = (t)에서 발생되는 최대인장응력

4. 온도균열 방지를 위한 시공적 대책

4.1 재료 및 배합

• 저발열 시멘트 사용 수화열 저감
• 중용열 포틀랜드 시멘트
• 플라이애시
• 고로슬래그 시멘트 등
• 배합 최적화로 단위수량 저감
• 단위 시멘트량을 최소화
• 혼화제 사용
• 온도변화 저항 위한 온도철근 배근

4.2 시공 전 단계: 프리쿨링(Pre-cooling)

• 타설 전 원재료(물, 골재 등) 미리 냉각
• 콘크리트의 비비기 온도 저감
• 액체 질소나 얼음 사용 가능

4.3 시공 중 단계: 파이프쿨링(Pipe-cooling)

• 콘크리트 내부에 냉각수 순환용 파이프를 매설
• 직접적으로 내부 온도 강제 제어
• 타설 관리로 열 발산 유도
• 1회 타설높이 낮추기
• 타설 간격 조절

4.4 양생 단계 (보온 및 서냉)

• 표면 보호
• 거푸집 제거 후 급격한 온도 변화 방지
• 보온 양생 시트 덮기
• 내·외부 온도 차 최소화
• 거푸집 해체 시기 조절
• 내·외부 온도 차 충분히 작아진 후 해체
• 일반적으로 20℃이내에 해체

5. 시공 시 주의사항 및 품질관리

기초 상태

• 지반의 부등침하 방지
• 견고한 암반 또는 충분히 다져진 지반 위 설치

전수 조사

• 거푸집 해체 후 표면 및 관통 균열 여부 조사
• 허용 균열 폭 초과 시 즉시 보수(주입법 등)

계측 관리

• 온도계 : 심부와 표면부 설치하여 온도 구배 모니터링
• 변형률계/하중계
• 응력 변화 실시간 확인
• 시공 속도 조절 및 안전성 확보