Innovative Transient Thermal Gradient Control to Prevent Early Aged Cracking of Massive Concrete

The heat of hydration for early aged mass concrete induces high temperature with the hydration. Control of the temperature difference across a section is an effective strategy to minimize the hydration heat induced cracks for the structures where internal restraint is dominant. The current prevention methods for hydration cracking show some limitations for the control of thermal gradients, and these limitations could make micro and macro cracks in surface and core of concrete. Especially cooling methods can decrease the increasing hydration temperature, but it can not prevent the problem while decreasing temperature. Consequently heating pipes are added simultaneously with the cooling pipes in order to control the temperature gradients between core and surface of the concrete, followed by the finite element analysis (FEA). Based on the FEA, the proposed method using cooling pipe and heating pipes together has been found to be an effective alternative in thermal gradient control, in terms of controlling temperature induced cracks significantly.

매스콘크리트의 열경사 조절에 의한 수화열과 온도균열의 방지

초기 재령의 매스콘크리트는 양생과정에서 높은 온도를 유발한다. 수화열 저감 기법 중 내부구속이 지배적인 구조물에서 단면의 내외부 온도차를 관리하는 방식은 그 활용도가 매우 높다. 그러나 수화 균열을 예방하기위해 열경사를 조절하는 현재의 제한적인 방법은 콘크리트 중심과 표면 사이에 미세하거나 거대한 균열을 유발할 수 있다. 특히 냉각파이프를 이용하는 방법은 온도의 상승시에는 적용될 수 있지만, 내외부 온도차이가 심한 온도하강시의 대책으로는 적합하지 않다. 따라서 이 문제에 대한 해결방안으로 가열파이프를 동시에 사용하는 모델을 제안하여 유한요소법으로 해석하였다. 해석 결과, 제안된 냉각파이프와 가열파이프를 동시에 사용하는 방법이 열경사조절에 가장 효과적이며 이를 통해 온도균열을 효과적으로 제어할 수 있을 것으로 판단된다.