• Computers and Concrete
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• 제21권3호
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• pp.279-289
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• 2018

Hydration heat and thermal induced cracking have always been a fatal problem for massive concrete structures. In order to study a massive reinforced concrete wall of a storage tank for liquefied natural gas (LNG) during its construction, two mock-ups of $0.8m{\times}0.8m{\times}0.8m$ without and with metal corrugated pipes were designed based on the actual wall construction plan. Temperature distribution and strain development of both mock-ups were measured and compared inside and on the surface of them. Meanwhile, time-dependent thermal and mechanical properties of the concrete were tested standardly and introduced into the finite-element (FE) software with a proposed hydration degree model. According to the comparison results, the FE simulation of temperature field agreed well with the measured data. Besides, the maximum temperature rise was slightly higher and the shrinkage was generally larger in the mock-up without pipes, indicating that corrugated pipes could reduce concrete temperature and decrease shrinkage of surrounding concrete. In addition, the cooling rate decreased approximately linearly with the reduction of heat transfer coefficient h, implying that a target cooling curve can be achieved by calculating a desired coefficient h. Moreover, the maximum cooling rate did not necessarily decrease with the extension of demoulding time. It is better to remove the formwork at least after 116 hours after concrete casting, which promises lower risk of thermal cracking of early-age concrete.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권11호
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• pp.97-104
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• 2017

벤토나이트와 현장토를 혼합하여 차수재료로 폐기물 매립장의 차수층에 많이 적용하고 있다. 차수층으로 사용되는 재료는 일반적으로 투수계수가 $1{\times}10^{-7}cm/s$ 이하인 재료를 사용한다. 벤토나이트를 현장에서 차수층 재료로 사용될 때 벤토나이트는 건조-수축 균열 발생 및 염수조건에서 팽창성 떨어지고 차수 기능을 상실하는 등의 문제점이 존재한다. 벤토나이트의 문제점을 극복하기 위해 본 연구에서는 균열 방지 및 해수조건에서 차수성을 확보할 수 있는 내염성 벤토나이트를 개발하였고, 건조수축균역 시험, 팽윤도 시험, 다짐시험 및 투수실험을 통해 내염성 벤토나이트의 혼합비 결정 및 성능을 평가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권5A호
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• pp.317-325
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• 2012

본 연구에서는 초고성능 섬유보강 콘크리트(Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete, UHPFRC)의 구속 상태에서의 수축 거동을 평가하고자 국내 외에서 가장 보편적으로 사용되는 링-테스트(ring-test)를 이용하여 구속 수축 실험을 수행하였다. 특히, 다양한 구속도에서의 수축 거동을 평가하기 위하여 내부 강재 링의 두께와 내부 반경을 달리하여 실험을 수행하였으며, 자유 수축과 인장강도 실험을 수반하여 구속도 및 응력 이완, 수축 균열 가능성 등을 복합적으로 평가하였다. 실험 결과 내부 링의 두께가 증가할수록 내부 링의 평균 변형률과 잔류 인장응력은 감소하였으며, 반면에 구속도는 증가하는 경향을 보였다. 내부 링의 반경에 따라서는 변형률 및 잔류 인장응력, 구속도의 차이가 거의 없는 것으로 나타났다. 모든 시험체에서 잔류 인장응력이 인장강도에 비해 작은 것으로 나타났으며, 수축 균열은 발생하지 않았다. 지속적으로 작용하는 계면 구속 하중에 의해 탄성 수축 응력의 약 39~65%가 이완되는 것으로 나타났으며, 최대 이완 응력은 내부 링의 두께가 두꺼울수록 증가하는 것으로 나타났다. 마지막으로 본 연구에서는 비선형 회귀분석을 수행하여 재령에 따라 변하는 구속도를 예측하였으며, 실험 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.657-665
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• 2011

프리캐스트 콘크리트 페널의 일종인 LB-DECK은 콘크리트 교량 바닥판의 시공시 LB-DECK 위에 현장타설되는 콘크리트와 합성 거동하는 영구 콘크리트 거푸집이다. 현행 LB-DECK은 두께가 60 mm인 콘크리트 슬래브와 슬래브 내부에 높이 125 mm인 lattice-girder들의 일부가 매립되어 있는 구조이다. 이러한 LB-DECK은 시공하중에 의해 종방향 균열이 발생하지 않도록 거더 간격이 충분히 작은 교량 바닥판 시공시 주로 적용되고 있다. 이 논문에서는 최근 강박스 교량과 같이 교량 바닥판의 지간장이 긴 교량에 LB-DECK를 적용할 경우 콘크리트 하부에 발생될 수 있는 종방향 균열을 최소화시키기 위하여, LB-DECK의 균열강도를 평가하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. LB-DECK 콘크리트 슬래브의 두께, lattice-girder의 높이, 그리고 top-bar의 지름을 변수로 하는 8종류 24개의 비합성 보부재와 4가지 종류의 합성 보부재 4개를 제작한 후 정적하중 재하실험을 수행하였다. 실험체에 대한 정적하중 재하 실험을 통해 각 실험체의 균열하중과 극한하중을 평가하였으며, 또한 최종 파괴시까지 중앙부 처짐, top-bar의 변형률, 콘크리트 슬래브의 균열 진전 양상 그리고 최종 파괴 형태를 살펴보았다. 각 실험체로부터 얻은 균열하중의 크기는 탄성해석을 통해 얻은 해석치와 비교하였다. 또한 콘크리트 건조수축이 균열강도에 미치는 영향을 파악하기 위하여 AEMM 방법을 이용한 장기 거동 해석을 수행하였다. 실험 결과를 토대로, 지간장이 긴 교량 바닥판에 LB-DECK 적용시, 균열 발생을 예방할 수 있도록 LB-DECK 콘크리트 슬래브의 균열강도와 설계상세를 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.814-821
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• 2015

본 연구에서는 섬유를 혼입한 지하층 누름콘크리트의 균열 저감 특성에 관하여 분석되었다. 섬유의 최적 혼입량과 종류를 알아보기 위해 공기량, 슬럼프, 압축강도, 인장강도 및 소성수축시험을 실시하였다. 공기량 시험결과, 섬유를 혼입한 시편들이 플레인에 비하여 높은 공기량이 나타났다. 그리고 유동성 측정결과, 섬유를 혼입한 시편들이 플레인에 비하여 40-80%낮은 슬럼프를 나타냈다. 강토 특성에서는 섬유를 혼입한 시편들이 무근콘크리트에 비하여 높은 압축 및 인장강도를 나타냈다. 소성수축 시험결과 섬유를 혼입한 시편들이 플레인에 비하여 균열발생이 감소하였으며, 특히 NY섬유를 혼입한 시편의 경우에는 균열이 발생하지 않았다. 결과적으로 NY섬유를 0.6% 혼입하였을 때 누름 콘크리트에 최적의 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.821-824
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• 2008

본 연구에서는 판상-링형 구속시험방법의 유효성 평가를 위하여 그 특성을 국내 외에서 제안된 콘크리트 구속수축시험방법과 비교하여 간편하고 정량적인 수축균열 평가방법의 개발을 위한 기초자료를 제시하고자 하였다. 이에 시험체 내부 링 직경의 변화에 따른 콘크리트의 구속수축균열특성 평가를 통하여 내부 링 직경 150mm의 적정 시험체 치수를 선정할 수 있었다. 또한 선행된 실험을 통해 얻어진 시험체 사이즈를 대상으로 판상-링형 구속시험방법의 검증실험의 일환으로 PVA섬유혼입 유 무에 따른 시험방법의 유효성 평가를 실시하였다. 그 결과, 판상-링형 구속시험방법은 초기재령 48시간이내에 발생하는 소성수축에 의한 균열측정이 가능하였다. 본 연구를 바탕으로 향후, 판상-링형 구속시험방법에 있어서 온도, 풍속 등의 환경조건 및 배합조건에 따른 콘크리트의 구속수축균열특성에 관한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.427-435
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• 2010

인장 균열은 콘크리트의 가장 취약한 특성으로 수화열 및 건조수축 등으로 인해 초기재령에서 발생되는 경우가 많다. 초기의 균열을 정확히 예측하기 위해서는 응력-균열 개구 관계가 시간에 따라 어떻게 변화하는 지를 파악해야 한다. 이 연구에서는 기존에 수행되었던 쐐기형 쪼갬 실험결과에 대한 역해석을 수행하였으며, 측정된 하중-균열 개구 변위를 최적으로 모사하는 응력-균열 개구 관계에 대한 쌍선형 연화곡선을 구하였다. 파괴에너지의 시간에 따른 변화에 관한 분석이 이루어졌으며, 분석 결과를 바탕으로 초기재령에서의 응력-균열 개구 관계에 대한 모델을 제안하였다. 최대 하중, 최대 하중에서의 균열 개구 변위, 파괴에너지에 대하여 실험 측정값, 역해석 결과, 모델로부터 계산된 결과들을 비교해 보았으며, 이를 통해 제안된 모델을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6D호
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• pp.819-829
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• 2008

콘크리트 포장에 반복적으로 재하되는 차량의 하중에 의하여 슬래브의 동적강도는 꾸준히 감소하며 장기적으로 피로균열이 발생한다. 온도와 수분의 분포에 의하여 슬래브 내에는 항상 응력이 도입되어 있으므로 이를 고려한 후 차량하중의 영향을 추가해야만 보다 정확하게 콘크리트 포장의 피로수명을 예측할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 기존에 개발된 대표적 피로모형들의 각종 인자들을 평가하고 모형으로부터 데이터를 추출하여 환경하중을 고려하는 새로운 피로모형을 개발하였다. 국내 각 지역의 기상 및 교통조건을 사용하여 국내에서 일반적으로 시공되는 콘크리트 포장에 대한 피로해석을 수행하여 개발된 피로모형의 적용성을 평가하였다. 슬래브 하부에서 발생한 상향의 균열보다는 슬래브 상부의 인장응력에 의한 하향의 균열이 피로파손의 주요한 원인으로 판단되었다. 본 연구결과를 바탕으로 한 후속 연구를 통하여 차량의 속도가 고려된 피로해석도 수행될 수 있을 것으로 기대된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.95-101
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• 2003

상대적으로 큰 비표면적으로 인해 야기될 수 있는 건조수축균열은 보통 포틀랜드시멘트를 사용한 라텍스개질 콘크리트(LMC) 및 초속경 시멘트를 사용한 라텍스개질 콘크리트(RSLMC) 덧씌우기에서 주요 관심사항이다. 우리나라에서는 LMC와 RSLMC의 현장 적용을 위해 강도와 내구특성 측면에서 활발히 연구되어 왔으나 건조수축특성에 관한 연구는 전무한 상태이다. 따라서, 본 논문의 목적은 LMC와 RSLMC의 건조수축특성에 관하여 시멘트 종류(보통 포틀랜드 시멘트, 초속경시멘트), 라텍스 혼입률(0, 5, 10, 15, 20%)을 주요 실험 변수로 하여 연구하고자 하였다. 양생방법으로는 60%의 상대습도와 $20^{\circ}C$의 온도로 하였으며, 건조수축용 시편은 디지털 Demec 게이지로 측정하였다. 실험 결과를 통하여 LMC와 RSLMC의 건조수축량은 OPC와 RSC보다 상당히 감소되는 것으로 나타났다. 이것은 콜로이드같은 라텍스의 특성이 수분 증발을 억제함으로써 향상되는 보습성과 라텍스 필름막에 의한 시멘트 수화물과 골재간의 상호연결작용으로 기인되는 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.331-338
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• 2006

본 연구에서는 서로 다른 양생 조건하에서 W/C가 0.32~0.50인 콘크리트의 체적 변화를 실험을 통해 조사하였다. 콘크리트의 팽창뿐만 아니라 자기수축 및 건조수축을 측정하기 위해 4개의 서로 다른 양생 방법이 적용되었다. 밀봉을 통하여 수분 증발을 억제한 양생(조건 I)에서의 콘크리트는 자기수축만을 나타내었으며, W/C가 낮을수록 자기수축이 증가하였다. 처음 6일간 수중 양생한 후 $20{\pm}1^{\circ}C,\;60{\pm}3%$ RH의 조건에 노출시킨 기건 양생(조건 II)에서는 콘크리트가 팽창하였다가 수축하였다. 최대 팽창량은 $15{\sim}40{\pm}10^{-6}$ 정도였으며, W/C가 0.32인 콘크리트에서 가장 큰 전체 수축(자기수축+건조수축)량을 보였다. 처음부터 기건 양생(조건 III)한 콘크리트의 전체 수축은 양생 조건 II에서보다 증가하였다. 6일간의 밀봉 양생 후 기건 양생(조건 IV)한 경우에는 전체 수축이 양생 조건 III에 비해 다소 줄어들었다. 양생 조건 I, III, IV에서의 수축 결과로부터 순수한 건조수축량을 구할 수 있으며, 전체 수축량은 비슷함에도 불구하고 W/C가 증가함에 따라 건조수축이 증가하였다. 이는 W/C가 큰 콘크리트에서는 건조수축이 전체 수축을 지배함을 의미한다. 다시 말해, W/C가 낮은 콘크리트인 경우 전체 수축에서 자기수축이 차지하는 비율이 증가하기 때문에 잠재적인 균열 발생 측면에서 자기수축에 대한 검토가 반드시 요구된다. 결론적으로, 고강도 또는 고성능 콘크리트의 전체 수축은 적절한 초기 수중 양생을 통하여 효과적으로 줄일 수 있을 것으로 판단된다.