순환(부순)골재 사용시 콘크리트 품질 특성, 콘크리트 폭열

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순환(부순)골재 사용시 콘크리트 품질 특성

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골재의 요구사항

1. 콘크리트 강도를 확보할 수 있는 강도를 가질 것
2. 콘크리트의 무게를 만족하는 비중을 가질 것
3. 기상조건 및 사용여건에 대한 내구성을 확보할 수 있을 것
4. 유동성이 좋을 것
5. 밀실한 콘크리트를 만들 수 있는 입도와 입형을 가질 것
6. 내화성이 있을 것

순환(부순)골재 사용시 콘크리트 품질 특성

1. 정의 : 호박돌이나 폭파에 의해 채굴한 암석을 파쇄기로 파쇄하여 채로쳐서 분류한 골재
2. 원석 : 현무함, 안산암, 경질사암, 화강함, 석회암
3. 보통콘크리트보다 약 10% 단위수량이 요구됨(강자갈 워커빌리티 대비)

특성

1. 부착강도 : 부착강도는 강자갈에 비하여 크다.
2. 단위수량 : 슬럼프치가 동일할시 단위수량은 강자갈 사용시보다 크다.
3. 강도 : 슬럼프치가 동일할 시 단위수량 증가로 강도는 작아진다.
4. 소성변형 : 강자갈 사용에 비하여 소성변형은 적다.
5. 알칼리 골재반응 : 강자갈에 비하여 반응이 증가할 수 있다.
6. 혼화제 사용 : 유동화제 및 혼화제 사용량이 증가된다.

골재의 취급 및 저장시 유의사항

1. 굵은 골재는 크기별로 구분하여 나눠서 저장하거나 취급
2. 미세립자의 양이 너무 많아지거나 사용중에 변화하지 않도록 주의할 것
3. 저장은 수평 또는 완만한 경사로 쌓아둘 것
4. 골재를 내릴때는 균일하게 섞일 수 있도록 조치를 취할 것
5. 잔골재는 일정 수분함량에 이를때까지 자유수를 제거할 것
6. 골재가 흙으로 오염되는 것을 방지할 것

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콘크리트의 폭열(Spalling Failure)

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정의

1. 급격한 온도상승이 있을 때 내부 수분이 수증기가 되어 콘크리트 중의 틈새로 빠져나온다.
2. 빠져나오는 속도보다 발생속도가 빠르면 증기압이 발생된다.
3. 이 증기압에 의해 콘크리트 표면이 폭발하듯이 떨어져 나오는 현상.

폭열에 영향을 미치는 요인

1. 굵은 골재 : Sio2(이산화규산, 실리카)함량에 따라 다르게 나타남
2. 잔골재 : 부순모래 및 재생 잔골재의 경우 폭열에 취약함.
3. 물시멘트비 및 단위수량 :  W/C 및 단위수량이 낮을수록 폭열에 취약함.
4. 혼화재, 구조형태 및 보의 단면, 슬래브의 두께 강도
5. 화재의 형태(부분, 전면), 화재 지속시간, 화재강도(최대온도)

화재시의 콘크리트 성상변경

온도별

1. 100℃ 이상 : 자유공극수 방출
2. 100~200℃ 이상 : 물리적 흡착수가 방출되어 콘크리트가 수축, 아직까지 안전성은 확보됨
3. 300℃ 이상 : 콘크리트 중의 시멘트 수화물이 화학적으로 변질
4. 400℃ 이상 : 화학적 결합수가 방출
5. 500℃ 이상 : 콘크리트내의 수산화칼슘이 열분해되어 알칼리성 소실로 철근의 방식능력 저감, 내구성 현저히 저감, 가열에 의한 강도 저하정도가 50%로 나타남
6. 600~800℃ : 시멘트 페이스트 수축 및 골재 파열, 강도저하정도 약 80%
7. 1,000~1,200℃ : 콘크리트 폭열현상
8. 1,200℃ : 콘크리트 용융

재료별

1. 철근의 신장 : 콘크리트 내의 철근은 콘크리트의 구속을 받지 않고 독자적 신장.
2. 시멘트의 신장 : 순수한 시멘트 몰탈은 100℃ 부근에서 약간 팽창하나, 100℃를 넘의면 거의 직선적으로 수축되고 100℃에서 재차 팽창.
3. 콘크리트 신장의 잔류 : 500℃이하로 가열된 콘크리트는 냉각하면 원래의 길이로 복귀되나 500℃를 넘으면 냉각 후에도 상당히 잔류신장을 나타냄

화재로 인한 콘크리트의 구조적 피해

1. 압축강도 저하(300℃부터)
2. 탄성계수의 저하
3. 콘크리트의 박리
4. 중성화 속도의 급격한 상승
5. 열응력에 따른 균열 발생
6. 콘크리트의 잔류신장 남음

폭열 방지 대책

1. 내화성이 우수한 골재 사용
2. 석영질 골재는 사용금지
3. 철근 보호를 위해 피복두께는 충분하게 한다.
4. 내화피복, 내화성 공법의 연구 개발
5. 재료, 도장재 등의 연구 개발
6. 초고강도 콘크리트의 폭열현장 저감 방안에 대한 연구 개발.

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