1. 도입과 연구배경

강박스 거더 교의 콘크리트 상판의 양생 시 초기 수축 균열은 교량의 수명을 단축시키고 이동 하중 재하 성능을 감소시키는 주요 원인이다. 워싱턴 주의 많은 교량에서 초기 시공 시 많은 수축 균열이 발견되고 있다. 이 같은 수축 균열은 동결 융해 현상의 영향과 보강 철근 부식 정도를 증가 시키는 단점이 있다. 이에 따라 초기 콘크리트 양생 시 수축 균열을 줄이기 위한 연구가 활발하게 진행 되어 왔다.

그림1. 콘크리트 상판의 수축 균열

2. 프로젝트 개요

본 보고서는 콘크리트 혼합 단계에서 여러 변수들을 최적화함으로써 초기 양생 시 발생하는 수축 균열을 최소화 시키는 방안을 찾고자 한다.

그림 2. 구속된 상태에서의 콘크리트 수축 실험을 통한 데이터 획득

3. 수축 균열의 영향 인자

본 연구에서는 콘크리트 혼합에 있어서 여러 인자가 고려되었다. 물-시멘트 비, 시멘트 종류 (cement, fly ash, silica fume, slag), 골재의 종류와 크기, 공기의 함유 비율 등이 영향 인자로 다루어 졌다. 일반적으로 적절한 공기의 함유와 골재의 크기가 작을수록 수축 균열은 감소하게 된다.

4. 콘크리트 믹싱 테스트

본 연구에서는 콘크리트 혼합에 있어서 여러 인자가 고려되었다. 일련의 초성 콘크리트, 기계적 성질, 수축 성질을 측정할 수 있는 실험을 수행하였다.

그림 3. 자유 수축 테스트

5. 테스트 결과와 토의

실험 결과에 따르면 다음과 같은 사항이 권고된다. (1) SRA는 혼합 콘크리트에 적용된다. (2) 플라이애쉬를 첨가하는 것은 추천되지 않는다. (3) 수축 균열을 줄이기 위해서는 부피를 덜 차지하는 콘크리트 설계가 권고된다. (4) 굵은 골재 사용이 권고된다. (5) 몇몇 시멘트 재료와 화학 첨가물의 사용이 권고된다.

6. 결론

본 보고서는 수축 균열을 줄이기 위한 최적의 콘크리트 혼합 설계법에 대한 연구를 담고 있다. 따라서 본 보고서는 교량의 콘크리트 상판이나 다른 콘크리트 구조물에 사용 기한을 늘리기 위한 콘크리트 혼합 설계에 적용될 수 있다.