콘크리트 자기수축(Autogenous Shrinkage) 현상 | 철근콘크리트 건축시공기술사

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콘크리트 자기수축(Autogenous Shrinkage) 현상

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개요

1. Con'c 자기수축이란 시멘트 수화에 의해 초결 이후 거시적으로 생긴 체적 감소 현상으로서
2. 외부로부터 수분이동, 온도변화, 외부의 하중 또는 구속에 의한 응력 등의 원인 이외의 이유로 인해 질량내부의 물리적, 화학적인 구조가 변화하며, 콘크리트의 체적이 변화하는 현상
3. 이러한 현상은 예전부터 알려져 왔으나 일반 콘크리트의 경우에는 건축수축에 비해 대략 1/10 정도로 작기 때문에 그다지 중요한 고려 대상이 아니었다

작용원리

1. 자기수축은 외부로부터의 수분공급이 없고 일정한 온도하에서 시멘트의 수화반응에 의해 배합시 사용된 배합수가 소비되면서, 콘크리트 내부의 상대습도가 감소하는 자기건조현상에 의해 발생
2. 배합수량이 상대적으로 적은 고강도 콘크리트는 재령 초기에서부터 내부가 건조한 상태로 되기 쉽기 때문에 자기수축이 크게 발생할 수 있다.
3. 건조수축은 수분이 외부로 증발하면서 발생하지만 자기수축은 수화반응에 의한 수분의 소비에 의해 발생한다. 하지만 콘크리트내의 습도가 감소한다는 것은 동일하다.
4. 고강도 콘크리트의 공극은 매우 미세하고, 이미 자기건조로 인해 물이 소비되었기 때문에 고강도 콘크리트 표면에서의 건조화가 느리게 진행되어 건조수축변형량은 일반콘크리트보다 적어진다.
5. 따라서 보통강도 콘크리트의 수축은 건조수축이 지배적인 반면, 고강도 콘크리트의 경우에는 자기수축이 많은 부분을 차지한다.

발생요인

1. W/C 비 적고 단위 시멘트량 많은 Con'c : W/C 비가 적고 단위 시멘트량이 많은 고강도 Con'c 에서 많이 발생된다.
2. Mass Con'c 영향 : 아주 작은 W/C 비의 경우를 제외하면 상대적으로 작으며 실제적으로는 Mass Con'c 를 제외하고는 Con'c 건조 수축과 분별할 필요가 없으며 건조수축은 보통 자기 체적 변화에 의한 수축을 포함하기도 한다.

자기수축의 영향

1. 자기 수축에 의한 균열발생 : W/C 비 작고 단위 시멘트량이 많은 고강도 Con'c 에서 자기수축에 의해 균열이 발생하는 것이 지적 되었다．
2. 자기수축 영향 인자 : 시멘트, 혼화재료, 배합, 양생방법 등에 의한 영향에 대한 연구가 진행되어 왔지만 아직 세부적이고 정량적인 연구가 완전히 수립되지 못한 상태이다．

자기수축 측정방법

1. 시멘트풀의 자기수축 측정 : 고무풍선에 넣은 시멘트풀의 체적변화 측정
2. 콘크리트의 자기수축 측정 : IDT, LVDT, 매입게이지

자기수축으로 인한 구속응력 측정

1. 철근구속 자기수축응력 측정
2. 원 환응력 측정(ring test)
3. 캔틸레버 보 시험

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