| 연구개발개요 |
○ 본 과제는 ‘극서 환경에서 매스(Mass)형 부재 내외부 온도차 20℃이내, 최고온도 70℃이하를 만족시키는 콘크리트 수화열 저감 기술 개발’을 목적으로 하며, 목표 시장은 신흥 개발도상국(베트남, 인도네시아 및 캄보디아 등)이 집약되어 있는 인도차이나 반도 지역임. ○ 목표 시장인 인도차이나 반도 지역의 경우 서중기 최고기온이 40℃에 육박하는 극서환경을 나타내고 있으나 콘크리트 온도 저감 설비를 구비한 레미콘 공장을 찾아보기 어려우며, 보통 32~34℃를 초과하는 콘크리트가 현장에 반입이 되고 있는 실정임. ○ 이와 같이 높은 온도의 콘크리트를 반입 할 경우, 콘크리트의 초기 온도에서 단열온도 상승이 더해져 콘크리트의 최고 온도가 높아지고, 표면부의 온도차로 인해 다음 그림과 같이 온도균열을 유발하게 되며, 콘크리트의 수분 증발 및 경화 촉진으로 슬럼프 손실이 커지므로 시공성이 저하됨.○ 인도차이나 반도 지역은 극서 환경, 현장 인력의 시공 기술력, 원재료 수급 상황 등에 있어 국내와는 공사 환경이 크게 다르므로, 국내에서는 쉽게 해결할 수 있는 문제들도 많은 시행착오를 거치게 되고, 이러한 과정에서 공기가 연장되거나 공사비가 상승하는 경우가 빈번히 발생함. ○ 인도차이나 반도 지역은 대부분의 공사시방서가 미국 및 유럽에서 적용하던 엄격한 기준들을 준용하고 있으므로 열악한 시공환경에서 이를 준수하기 위해서는 많은 검토와 상당한 노력이 요구됨.○ 매스콘크리트 관련 해외규정의 경우, ACI 301-16에서는 콘크리트의 최고 온도를 70℃ 이하, 표면과 중심부의 온도차를 20℃ 이하로 관리하도록 규정하고 있으며, BS 규정 역시 최고 온도를 70℃로 제한하고 있는데, 이는 매스콘크리트의 높은 내부 온도에 의한 Delayed Ettringite Formation(DEF) 발생 시 강도 및 내구성이 저하되고 내·외부 온도차가 과다할 경우 온도균열이 발생하기 때문으로, 이를 방지하기 위해 대부분의 프로젝트에서 매스콘크리트의 수화열 관리 방안을 요구하고 있음. ○ 이러한 매스콘크리트의 온도제한 규정 준수를 위해 분할 타설을 적용하기에는 공사비 및 공기 증가가 불가피하고, 일체 타설을 통해 수화열을 제어하기에는 인도차이나 반도 지역 현지의 레미콘 생산, 타설 환경 하에서는 어려움이 있음. ○ 이러한 현황을 고려하여 일부 인도차이나 반도 지역 프로젝트는 매스콘크리트의 온도제한을 일부 완화하여 제시하고 있지만 실시공에서는 최고온도가 80℃를 초과하고 중심부-표면의 온도차도 20℃를 초과하고 있는 것이 현실이며, 이로 인해 매스콘크리트의 시공은 인도차이나 반도 지역 건설 프로잭트 수행에 있어 비용 및 공기 측면에서 잠재적 리스크 요인으로 여겨지고 있음. ○ 일반적으로 매스콘크리트의 수화열 제어는 아래와 같이 재료 및 배합, 생산, 타설, 보양 측면에서 다양한 관리기법이 고려될 수 있으나, 인도차이나 반도 지역 프로젝트에서 해당 항목들을 종합적으로 반영하여 관리하기에는 다음과 같은 한계가 있음.○ 첫째, 인도차이나 반도 지역 레미콘의 경우 수화열 저감을 위한 결합재 적용이 제한적임. 따라서 재료 및 배합설계 측면에서 혼화재 다량 치환 등의 수화열 저감 배합을 적극적으로 적용하기에는 품질확보 및 재료수급 측면에서 한계가 있음.○ 둘째, 40℃에 이르는 최고 기온과 30℃ 전후의 일평균 기온, 콘크리트 온도 제어를 위한 레미콘 생산 설비 미비로 인해 현장 반입 콘크리트의 온도 저감에 한계가 있는데다가, 낙후된 교통 인프라에 의한 긴 운반시간으로 현장 반입 콘크리트 온도는 30℃ 이상의 외기온에 가깝게 관리되는 실정임.○ 셋째, 인도차이나 반도 지역 레미콘사들은 대부분 높은 단위수량과 결합재량에 기반한 부배합을 적용해 강도확보에 초점을 둔 배합설계를 하고 있으며, 고층·대형 건축물 납품 경험이 많지 않아 매스콘크리트와 같은 특수 콘크리트 배합설계 기술이 부족함. ○ 마지막으로 시공측면에서 수화열 저감을 위해 고려할 수 있는 파이프쿨링, 응결시간차를 이용한 상하부 분리 타설 등의 대책은 경제성 부족과 경험부족이라는 한계로 적용에 어려움이 있음. ○ 본 기술은 무기질 수화 제어 물질과 유기질 PCM(Phase Change Material, 주변 온도의 변화에 따라 물질의 상태가 변화하며, 이 때 주변의 열을 흡수함.) 을 이용한 유무기 복합형 수화열 저감재를 이용하여 매스콘크리트의 수화열을 저감하고 콘크리트의 유지관리 비용을 절감하는 기술임.○ 본 기술은 기존 기술 중 효과가 우수하나 고비용을 요구하는 기계적 Cooling 방법보다는 경제적이며, 혼합시멘트 등을 이용하는 방법보다는 우수한 성능을 발휘할 수 있는 영역을 대상으로 기술개발을 추진하고자 함.
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