열선단열거푸집이 한중콘크리트의 온도이력 및 강도증진에 미치는 영향 = Effect of Heat Wire Insulation Forms on Temperature History and Strength Development of the Concrete in Cold Weather
저자
발행사항
청주 : 청주대학교 대학원, 2022
학위논문사항
학위논문(석사)-- 청주대학교 대학원 : 건축공학과 2022. 2
발행연도
2022
작성언어
한국어
주제어
KDC
542 판사항(5)
발행국(도시)
충청북도
형태사항
101p. : 삽화; 26cm.
일반주기명
청주대학교 학위논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
Effect of Heat Wire Insulation Forms on Temperature History and Strength Development of the Concrete in Cold Weather
지도교수:한민철
참고문헌수록
UCI식별코드
I804:43007-200000588617
소장기관
본 연구에서는 한중콘크리트 시공시 거푸집 탈형시기 단축 및 콘크리트의 품질 확보를 위한 효율적인 열선단열거푸집을 개발하고자 하였는데, 이를 위해 동절기에 적용 가능한 각종 거푸집의 종류 변화에 따른 콘크리트 부재의 온도이력 및 강도발현 특성을 고찰하고 이를 토대로 열선의 구성 및 조합을 변화시켜 최적의 성능을 발휘하는 열선단열거푸집을 개발하였다. 이를 요약하면 다음과 같다.
거푸집 종류별 콘크리트 온도와 탈형 후 콘크리트의 온도는 열선단열 거푸집을 사용한 경우가 38.4℃로 가장 높은 온도를 나타냈다. 또한 거푸집 탈형 직후 콘크리트의 온도는 열선단열거푸집의 경우가 27℃로 나타나 가장 높은 온도를 유지하는 것을 확인할 수 있었다.
재령 28일에서 구조체 관리용 공시체의 경우 열선단열 거푸집으로 양생을 실시하였을 때 29.4MPa로 가장 높은 압축강도를 발휘하였고, 코어 공시체의 경우도 열선단열거푸집으로 양생을 실시하였을 때 27MPa로 가장 높은 압축강도를 발휘하였다. 이는 열선의 발열 및 단열재로 인한 고온 및 보온양생에 의한 수화촉진으로 호칭강도보다 높은 압축강도를 발휘한 것으로 분석된다.
열선의 갯수 및 최고온도 변화에 따른 온도이력 특성으로 HF-4-90으로 양생한 경우 콘크리트의 내부가 46.1℃를 발휘하여 다른 열선단열거푸집 보다 높은 온도를 발휘하였다. 이는 열선 갯수 추가에 따른 단열보온 효과로 인한 내부 콘크리트의 수화열 보존 효과로 판단된다.
재령 28일에서 HF-4-90으로 양생한 경우 구조체 관리용 공시체가 24.4MPa, 코어 공시체는 25.6MPa로 여타의 조합에 의한 양생보다 높은 압축강도를 발휘하였다.
콘크리트의 압축강도가 5MPa에 도달하는 시간은 HF-3-90으로 양생한 경우 12시간 이내이며, 모든 열선단열거푸집이 13시간 이내에 5 MPa에 도달하는 것을 확인하였다. 이는 열선의 갯수가 증가함에 따라 고온 및 보온양생에 의한 수화반응이 활발하게 일어나 초기압축강도가 발휘되는 시간이 단축되는 것으로 분석된다.
종합적으로 한중환경조건에서 타설된 콘크리트에 열선단열거푸집을 적용할 경우 급열 및 단열 등 복합적인 효과에 의해 저온조건에서 콘크리트의 초기강도발현에 매우 효과적인 것으로 분석된다. 이에 따라 초기동해 방지를 위한 초기양생기간 및 거푸집 탈형 시기를 단축시킬 수 있을 것으로 판단된다.
또한, 동절기 콘크리트 공사시 외벽 천막보양에 따른 노무비 발생, 내부 열풍기 및 갈탄 사용에 따른 재료비 증가로 인한 비용을 열선단열거푸집 사용시 보양설비 구축을 위한 노무비와 재료비가 필요하지 않게 된다. 이로 인한 원가절감 및 공기단축과 아울러 공사 기능공의 안전보호, 이산화탄소 발생을 현격하게 줄일 수 있을 것으로 판단된다. 즉, 동절기(-5℃ 조건)에 열선단열거푸집에 4개의 열선을 매립하고 열선의 발열 온도를 90℃로 설정하는 조합을 적용할 경우 초기동해 방지 및 거푸집 탈형에 요구되는 압축강도 5MPa을 11.5시간 정도에서 확보할 수 있으며 종래의 거푸집 대비 원가·공기절감 및 동절기 콘크리트의 초기강도를 유의미하게 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.
The purpose of this study is to develop an efficient heat wire embedded-insulation form to shorten the form removal period and secure the quality of concrete during the construction of cold weather concrete. Based on this, we developed a heat wire embedded insulation form work that exhibits optimal performance by changing the composition and combination of heat wires. In summary, followings could be drawn as conclusions.
The temperature of concrete depending on types of form work and the temperature of concrete after form removal showed the highest temperature at 38.4℃ in the case of using heat wire embedded-insulation form. In addition, it was confirmed that the temperature of the concrete immediately after remo-
ving the form was 27℃ in the case of the heat-insulated form, maintaining the highest temperature.
At 28 days, the specimen for structure management exhibited the highest compressive strength at 29.4 MPa when cured with heat wire embedded insulation form. In the case of the core specimen, it exhibited the highest compressive strength at 27MPa when it was cured with a heat wire embedded insulation form. It shows that the compressive strength higher than the nominal strength was exhibited by promoting hydration due to heat supplying and thermal insulation resulting from the heating wire and the insulation material.
In case of curing with HF-4-90 due to the temperature history characteristics according to the number of heat wires and changes in the maximum temperature, the inside of the concrete exhibited 46.1℃, showing a higher temperature than other heat wire insulation form.
When cured with HF-4-90 at the age of 28 days, the field cured specimen was 24.4MPa and the core specimen was 25.6MPa, which showed higher compressive strength than curing by other combinations.
It was confirmed that the time for the compressive strength of concrete to reach 5MPa was within 12 hours when cured with HF-3-90, and it was confirmed that all heat-wire embedded insulation forms reached 5MPa within 13 hours. It is found that as the number of heat wires increases, the hydration reaction due to high temperature and thermal insulation curing occurs actively, and the time to reach 5 MPa of compressive strength is shortened.
Summarizing the above, it is thought that, in the scope of this study, when heat wire embedded insulation form is applied to concrete under cold weather environmental conditions, it is very effective in enhancing the initial strength of concrete under low-temperature conditions due to the combined effects such as rapid heat and insulation. Accordingly, it is believed that minimum period to get sufficient initial heat curing and the form removal to prevent early age freezing can be shortened with the method herein.
Hence, when the heat wire embedded insulation form with four heat wires of which maximum temperature is fixed at 90 °C in the winter season (-5℃ condition) is applied, the compressive strength of 5MPa required for protection from early age freezing is reached in 11.5 hours. It is thought that with the form combination mentioned above, the cost and construction period as well as the initial strength of winter concrete can be significantly improved compared to the conventional form.
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