매스 콘크리트에서 발생하는 수화열을 예측하기 위한 단열온도상승시험은 시험 비용이 고가이고 시공간상 제약으로 인해 한계가 있는 실정이다. 이에 신속하고 경제적이며 간편한 간이 수화열 측정 장치의 개발이 필요한 실정이다. 이 연구에서는 간이 수화열 측정 장치를 완성하기 전 단열 성능이 뛰어난 보온병에 콘크리트를 타설하고 열손실량을 보정하여, 간이 수화열 측정 장치의 타당성을 입증하고자 하였다. 열손실량을 정확히 예측하기 위해서는 측정 장치의 정확한 열손실계수를 추정하는 것이 필수적인데, 열손실계수는 단열 장치 내부의 수온 변화를 이용하여 추정하였다. 시험 결과 장치 고유의 열손실계수는 외부 온도와 습도, 내부 온도 변화에 크게 변하지 않는 것으로 드러났다. 실제 단열온도상승시험과 열손실량이 보정된 보온병의 단열온도상승량과의 검증 시험을 통해 이 연구의 객관성과 타당성을 입증할 수 있었다.
최근 초고층 아파트 및 주상복합 건축물의 증가로 두께 3m이상의 메가급 매스콘크리트 부재의 설계가 다수 수행되고 있다. 초고층 주상복합 건축물은 기초부재 뿐만 아니라 특수한 구조형태로 전이 보 및 슬라브 등과 같은 매스콘크리트 시공이 증가하고 있어 매스콘크리트의 온도균열저감에 관한 연구가 수행되고 있다. 매스콘크리트의 온도균열을 검토하기 위해서는 콘크리트 열특성 검토가 중요하나 현장에서 단열온도상승 시험기를 활용하기는 어렵기 때문에 간이-단열온도상승시험을 주로 활용한다. 본 연구에서는 간이-단열온도상승시험에 의한 콘크리트 열특성 결과의 정밀도를 향상시키기 위해 열손실을 보정하기 위한 방안과 열손실 보정에 미치는 다양한 요인을 검토하여 제시하였다.
본 연구에서는 국내에서 생산되는 시멘트의 발열상태에 대한 정량화를 목적으로 A시멘트사에서 생산되는 보통포틀란드시멘트를 그 대상으로 하여 단위시멘트량 및 타설온도를 주요변수로 한 단열온도 상승시험을 실시하여 각 변수가 콘크리트의 단열온도 상승량 및 발열속도에 미치는 영향을 검토하였고, 현재 시방서에 제시되어 있는 단열온도 상승시험 결과에 대하여 재검토를 하였다. 또한 이러한 시험결과가수치해석법에서 어떠한 영향을 미치는 가를 검토하였다. 검토결과 보통포틀란드시멘트에 대해서 시방서에 제시되어 잇는 단열온도상승량은 실제보다 과대평가하고 있으며, 시방서에 제시되어 있는 2-parameter 식 형태는 발열상태를 과대평가하고 있으며 이 식보다는 3- parameter식이 시멘트의 발열상태를 더 잘 근사하고 있음을 알았다. 또한 단열온도상승시험을 통해 얻어진 결과와 시방서에 제시된 값을 사용한 경우를 각각 수치해석법으로 해석한 결과, 온도는 큰 차이가 없었으나 온도응력은 외부구속이 강한 경우에는 약 20%정도가 큰 안전측의 해석결과를 나타내 시공계획 수립시에는 주의하지 않으면 안된다는 것을 알았다.
최근 친환경 콘크리트에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 산업부산물인 고로슬래그 사용이 확대되고 있으며, 이에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있다. 고로슬래그는 콘크리트 내부의 치밀화를 통해 내구성 향상에 도움이 되는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 물-결합재비별 다양한 고로슬래그 치환에 따른 단열온도상승시험을 통해 고로슬래그 사용 콘크리트의 발열 및 수화 특성을 알아보려 한다. 콘크리트 배합은 물-결합재비를 각각 0.35, 0.45 0.55 3종류로 하였으며, 치환율은 변수별로 0, 15, 30, 45%를 하여 영향 특성을 파악하기 위한 배합을 선정하였으며, 압축강도 및 단열온도 상승시험을 진행을 실시하였다. 또한, 실험결과를 통해 콘크리트 표준시방서에 있는 단열온도상승식의 회귀분석 계수를 제시하였으며, 고로슬래그 치환율에 영향을 분석하였다. 실험결과에 따르면 압축강도는 고로슬래그 치환율이 높아질수록 약간의 저하 혹은 동등의 결과를 나타내었으며, 단열온도상승시험은 고로슬래그 치환율이 높아질수록 최종온도상승값은 저하하였으며, 회귀분석을 통해 상승계수값도 저하함을 확인할 수 있었다. 추후 좀 더 다양한 고로슬래그 치환율 및 결합재에 따른 단열온도상승식을 제시하는 연구가 필요할 것으로 판단된다.
The crack of concrete induced by a temperature rise in early age concrete due to the heat of ration of cement is a serious problem for massive or high strength concrete structures. However, re is still no reasonable equations for the prediction of the temperature rising. On this study, the prediction equations of the heat of hydration of different types of binder are pained from the adiabatic temperature rise test, and compared with the results from different nations to obtain the best approximated equation. The strengths of concrete of which specimens were placed in the same chamber for the adiabatic to were compared with those under standard curing.
Ha, Sung-Jin;Rajadurai, Rajagopalan Sam;Kang, Su-Tae
Advances in concrete construction
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제12권5호
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pp.439-450
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2021
In recent years, nano-reinforcing materials are widely utilized in cement composites due to their unique multifunctional properties. This study incorporated multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) into the cementitious composites at ratios of 0.1%, 0.3%, and 0.5%, and investigated their influence on the flowability, mechanical strength, and hydration heat properties. The addition of MWCNTs enhanced the compressive and split tensile strengths approximately by 18-51%. In the semi-adiabatic temperature rise test, the internal hydration heat of the composites reduced by 5%, 9%, and 12% with the increase of MWCNTs in 0.1%, 0.3%, and 0.5%. This study further performed hydration heat analysis and estimated the adiabatic temperature rise, thermal stress, and thermal crack index. The internal hydration heat of the concrete decreased by 5%, 10%, and 13% with the increase of MWCNTs. The thermal stress of the concrete decreased with increase in the addition of MWCNTs, and the obtained temperature crack index was effective in controlling the thermal cracks.
최근 대형 매스콘크리트 구조물의 온도균열 저감을 위해 저열 포틀랜드시멘트(LPC), 삼성분계 저발열시멘트(TBC) 및 조강형저발열시멘트(EBC)에 대한 다양한 연구와 현장적용이 이루어지고 있다. 콘크리트 구조물의 온도균열검토를 위해서는 단열온도 예측모델이 필수적이지만, 아직 많은 종류의 배합에 대한 자료가 축적되어 있지 않으며, 단열온도 상승 시험체의 용적에 따른 결과 차이가 보고되고 있다. 따라서 이 연구에서는 결합재 종류 및 단열 시험체 용적에 따른 단열온도 상승시험을 수행하고 배합별 최대 단열온도 상승양과 반응계수를 분석 제시하였다. 실험 결과, TBC 배합의 최대 단열온도 상승양($Q_{\infty}$) 및 반응계수(r)가 가장 작은 것으로 나타났다. 또한 단열 시험체 용적에 따라 $Q_{\infty}$과 r가 다르게 나타났으며, 50 l 시험체에 의한 측정 결과가 60 l보다 일정하게 높은 상관관계를 나타냈다. 이상의 상관관계를 이용하면, 6 l 시험체에 의한 결과로 50 l 시험체의 단열온도 상승양을 예측할 수 있어 현장 콘크리트 품질관리 및 기초연구단계에서 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
In this study, adiabatic temperature rise of concrete depending on binder compositions and CGS contents is studied to provide informations for CGS low-heating aggregate and mixture designs for upper and lower placement lifts. Test nresults indicate that it is desirable to apply the combination of binders between top and bottom lift. For top lift, SESC or ESC is recommended, and for bottom lift, FAC+CGS 50 % is good for material composition.
In this study, the correction process of stress-strain curves obtained from hot compression test is introduced since the barreling induced by friction and adiabatic heat generation induced by plastic work occur under high strain rate. A shear friction factor was quantitatively estimated by measuring the dimension of barreling and temperature rise due to adiabatic heat generation was directly measured during compression test. Thereafter, the stress-strain curves were re-evaluated by introducing several equations to correct the effects of the friction and temperature rise. It was found that adiabatic factor at strain rate of 10/s is in the range of about 0.5 to 0.75 for Nimonic 80A and decreases as the assigned temperature increases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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