수화반응과 온도균열 - 기구미 노트

 

기출문제

• 2015년 106회 1교시 6번 : 시멘트 수화반응의 단계별 특징
• 2002년 68회 1교시 9번 : 수화반응
• 2002년 67회 4교시 3번 : 콘크리트 타설시 발생되는 수화열이  미치는 영향과 제어공법

개요

1. 수화반응이란 시멘트를 구성하는 크링커 화합물과 물과의 반응으로 수화물을 생성하는 반응으로,
2. 이 과정에서 발열을 동반하며 서서히 응결 및 경화해서 강도를 발현한다.

 

수화반응식

CaO + H2O → Ca(OH)2 + 열(120cal/g)

 

수화반응속도 영향 인자

1. 시멘트의 조성	크링커화합물중 C3A가 반응속도가 가장 빠르며 수화를 지연하기 위해 석고 혼입
2. 분말도	분말도가 클수록 속도 빠름
3. 온도	양생온도 높을 수록 속도 빠름
4. 습도	습도가 높을 수록 속도 빠름
5. 물시멘트비(W/C)	초기 수화에 큰 영향이 없으나 후기(31일 이후)에는 물시멘트비가 클수록 빠름

 

온도균열(수화열이 미치는 영향)

1. 개요
1. 시멘트가 물과 반응하여 발열화학반응(수화반응)에 의해 120cal/g정도의 열이 발생하여 콘크리트 내부온도를 상승시킨다.
2. 발생한 수화열에 의해 콘크리트 내외부의 온도차가 발생하게 되는데 온도차에 의한 인장응력(온도응력) 발생으로 해로운 균열이 발생되며, 이를 온도균열이라 한다.
2. 콘크리트 구조물에 작용하는 온도응력
1. 수화열에 의해 온도가 상승하였다가 하강시 인장응력 발생
2. 외기온도의 일교차 등의 온도변화
3. 화력발전도 또는 굴뚝등과 같이 인위적을 열이 가해지는 경우
3. 온도균열의 발생 원인
   
   
   
   
   
1. 내부구속에 의한 균열 : 콘크리트 구조의 내외부의 온도분포가 서로 달라짐으로 인해 콘크리트 자체에 의한 내부구속에 의해 균열이 발생 
2. 외부구속에 의한 균열 : 온도변화에 대하여 콘크리트는 신축하지만 그 변형이 하부지반 등에 의하여 구속되는 외부구속 조건에 의해 균열이 발생
   
   
   
   
4. 방지대책(제어방법)
1. 분말도 낮은 시멘트, 저발열 시멘트 사용
2. 단위 시멘트량을 줄이는 배합설계
3. 플라이 애시(Fly Ash), 고로슬래그 등의 혼화재료 혼입
4. 프리쿨링(Pre-Cooling)
5. 파이프쿨링(Pipe-Cooling)
6. 수축이음 설치

  

연관문제

매스 콘크리트 - 온도균열지수 - 프리쿨링(Pre-Cooling) - 파이프쿨링(Pipe-Cooling)

 

참고문헌(출처)

• 시멘트의 수화반응 속도에 영향을 주는 인자 / 송종택 (시멘트협회)
• 철근콘크리트 구조물의 균열평가 및 제어대책에 관한 연구 / 정란 (국토해양전자정보관 CODIL)