Ⅳ 품질관리 사례 (콘크리트 구조물 균열) 18

사용자의 신뢰감 측면 수밀성 측면 내구성 측면 불안감 조성 ▶ 0.25~0.3mm 이상 균열 미관불량 유해한 유체의 통과경로 ■ 균열의 유해성 사용자의 신뢰감 측면 불안감 조성 ▶ 0.25~0.3mm 이상 균열 미관불량 수밀성 측면 유해한 유체의 통과경로 내구성 측면 균열부로 물, 유해물질, 산소 등이 침투 ▶ 철근부식 철근이 팽창 ▶ 콘크리트 파손 ▶ 균열발생 19

20 6. crazing Plastic settlement 7. alkali aggregate reaction ■ 균열의 발생 형태 Plastic settlement (over reinforcement and shutter ties) 2. Plastic shrinkage (diagonal) 3. Plastic Shrinkage (random) 4. Plastic shrinkage(over reinforcement) 5. Early-age thermal contraction (thick sections) 6. crazing 7. alkali aggregate reaction 8. Shear 9. tension bending 10. thermal shock 11. Kicker 12. shutter tie holes 20

균 열 원 인 경 화 전 경 화 후 설계 및 시공불량 21 - 거푸집의 변형 - 진동 또는 충격 - 소성수축 - 소성침하 ■ 균열의 발생 원인 균 열 원 인 경 화 전 경 화 후 설계 및 시공불량 - 거푸집의 변형 - 진동 또는 충격 - 소성수축 - 소성침하 - 수화열 - 거푸집과 지주의 조기 제거 - 건조수축 - 알칼리-골재반응 - 중성화 - 기상작용 - 철근의 부식 - 동결융해 - 사용하중 - 구조적원인 : 설계하중초과 - 설계오류 - 시공불량 - 시공하중 21

◆ 수화열에 의한 균열 내부구속에 의한 균열 외부구속에 의한 균열 [내부구속 응력발생 개념] 22 ■ 균열의 발생 원인 표면은 온도가 낮아 수축하려고 함 [콘크리트 단면내 온도분포] 내부는 온도가 높아 늘어나려고함 [콘크리트 단면내 응력분포] 인 장 압축 [내부구속 응력발생 개념] 이 온도차에 의해 균열발생 내 부 표 면 1~5일 이 시기에 균열발생 가능성이 높음 온도 재령 22

[외부구속 응력발생 개념] 23 ■ 균열의 발생 원인 온도하강이 발생하는 시기 이 시기에 균열발생 가능성이 높음 온도 재령 온도강하량 만큼 콘크리트 수축 타설온도 외기온도 강하온도 상승온도 [구속이 없는경우] 새로운 콘크리트 기 타설 콘크리트 [구속이 있는경우] 23

■ 수화열 균열 발생 형태 24

Pipe Cooling 개요도 영종대교 Footing ■ 수화열 저감방안 공 법 구 분 Pre-Cooling Method 타설두께 조정방법 저발열 시멘트사용 레미콘 배합비 조정 Pipe Cooling Method 공법 의 개요 레미콘 믹싱 전 콘크 리트 재료의 온도를 낮추는 방법 콘크리트 타설두께를 나누어 시공하는 방법 저발열 시멘트를 사용하여 수화열이 완만하게 발생되고 총수화열이 적도록 하는 방법 Fly-Ash 치환 및 고성능 감수제 를 첨가하여 단위 시멘트량을 감소 시키는 방법 냉각관을 설치하여 냉각수를 순환시켜 내부온도 저감 적 용 성 골재 차양시설이나 제빙시설 필요 콘크리트 온도에 미치는 영향(±1℃) 골 재 ±2℃ 물 ±4℃ 시멘트 ±8℃ 특별한 설비나 기술 이 필요하지 않은 간단한 방법 레미콘 공장에서 별도의 silo를 설치 해야 함 1종 시멘트량의 일부를 Fly Ash로 치환하여 수화열을 저감 연장이 긴 구간은 냉각수 공급 및 관리 문제 있음 시 공 양 호 시공이음 개소증가로 공기연장 및 품질 저하 주, 야간 냉각수 관리 및 온도체크 등 시공성 저하 경 제 보 통 레이탄스 제거비 추가 1종 시멘트에 비하여 고가임 관급레미콘 단가 + 10,000원/㎥ 관급레미콘 단가 + 4,500원/㎥ 추가비용 8,000~9,100원/㎥ 공기 불 량 초기압축강도 발현지연으로 공기연장 Pipe Cooling 개요도 영종대교 Footing PIPE 25

원 인 대 책 경화후 수화된 시멘트 흡착수분 증발로 인하여 Con’c 체적 변화 발생 ■ 건조수축으로 인한 균열 원 인 경화후 수화된 시멘트 흡착수분 증발로 인하여 Con’c 체적 변화 발생 Con’c가 외부와 접하면서 수분증발로 표면 건조수축 ⇒ 내부는 많은 수분함유 로 외부 수축작용 구속 외부표면 인장응력 발생 ⇒ Con’c 인장강도 초과시 균열 발생 대 책 굵은 골재량 크게, W/C 적게 배합 신축이음장치 설치 팽창 시멘트 사용 Con’c 표면보호 목적으로 분무하고 피막형성 양생 등 26

시멘트의 수산화알칼리와 골재중의 실리카 성분사이에 장기간에 걸쳐 일어나는 반응으로 ■ 알칼리-골재반응으로 인한 균열 시멘트의 수산화알칼리와 골재중의 실리카 성분사이에 장기간에 걸쳐 일어나는 반응으로 반응생성물이 수분을 흡수하여 팽창, Con’c 균열과 내하력 감소현상 발생 (심한경우 구조물 붕괴) 알칼리와 반응성 골재 및 수분이 동시에 존재할 때 발생 27

원 인 보 수 방 법 Con’c의 공극수에 용해되어 있는 Ca(OH)2의 강알칼리성이 내부철근 방식기능 ■ 중성화로 인한 균열 원 인 Con’c의 공극수에 용해되어 있는 Ca(OH)2의 강알칼리성이 내부철근 방식기능 인 부동태피막을 형성하고 있으나, 대기중 CO2 가 표면부터 침투, 내층부의 Ca(OH)2 와 탄산화 반응으로 표층부부터 중성화 진행 중성화가 철근에 도달시 부동태피막 파괴 / 물 및 산소 공합작용시 철근부식 진행 ⇒ 균열 발생 보 수 방 법 열화부분 제거, 철근 코팅 방청처리 고분자계 시멘트 등으로 균열부위에 주입 프라이머를 도포하고 그 위에 단면회복제를 사용하여 충진 마감처리 등 28

설 계 상 시 공 상 t (1) 가는 철근을 좁게 배근 (2) 온도균열 제어철근 배근 (3) 단면두께 증가 ■ 균열 제어 대책 (1) 가는 철근을 좁게 배근 (2) 온도균열 제어철근 배근 (3) 단면두께 증가 (4) 균열유발 줄눈 설치 설 계 상 [균열 유발 줄눈의 개념도] a b t (1) 배합설계 조정 (2) 타설두께 및 타설길이(18m이내) 조정 (3) 증발 최소화 (con’c 타설후 24시간) (4) 충분한 양생 (수막양생) 등 시 공 상 단면 감소율 20% 29

→ 균열원인 조사 후 대책 판단 구조적인 균열 ▶ 보강대책 강구 비구조적인 균열 ▶ 보 수 (1) 강판 접착 ■ 균열 보수 · 보강 대책 → 균열원인 조사 후 대책 판단 구조적인 균열 ▶ 보강대책 강구 (1) 강판 접착 (2) 프리스트레싱 (3) 단면증가 (4) 부재증설 (5) 탄소섬유 보강 등 비구조적인 균열 ▶ 보 수 (1) 표면처리 공법 (2) 주입공법 – EPOXY계 수지 주입 (3) 충전공법 – 0.5mm이상 비교적 큰폭 균열부로 폴리머나 Epoxy 등 수지계로 충전 30

□ 품질관리계획 수립시 유의사항 가. 발주자는 해당 건설공사의 품질시험 및 검사의 종목.방법 및 횟수를 설계도서 □ 품질관리계획 수립시 유의사항 가. 발주자는 해당 건설공사의 품질시험 및 검사의 종목.방법 및 횟수를 설계도서 (수량산출서,단가산출서등)에 명시 하여야 한다. 나. 건설업자 및 주택건설등록업자는 품질시험 및 검사를 해당 시방서에 따라 시행 하여야 한다 (공사시방서 에는 영 제42조 제2항에 따른 공종별 품질시험기준이 포함 되어야 한다) 다. 건설업자 및 주택건설업자는 시방서등 설계도서를 검토하여 품질관리계획 또는 품질시험 계획을 작성하여야 한다.

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