특수 콘크리트

루나(Lunar) 콘크리트

유인우주선인 아폴로 11호가 달 탐험에 성공한 이후 미국에서는 보다. 적극적으로 달 기지 건설 추진 프로그램을 계획 및 추진하였으며, 이러한 달 기지 프로그램을 성공적으로 이끌기 위해 달에서 인간이 사용할 수 있는 구조물 건설을 위한 공사 및 적절하고 경제적인 건설재료가 필요하게 되었다. 달에 건설기지 구축의 아주 초기 단계에서의 전초기지를 위한 소형 구조물이라면 지구에서 만든 후 우주선을 통해 달로 운반 가능하게 된다. 그러나 이는 극히 제한적이며, 인간이 거주용으로 사용할 수 없는 소형 구조물에만 가능하다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해서는 달의 자연적 재료를 사용한 콘크리트의 개발이 필요하게 되었다. 루나 콘크리트 제조 시 달에서 채취한 월석의 주요 성분을 요약하면 시멘트의 주성분인 규소, 알루미늄, 칼슘, 철 등을 포함하고 있다. 루나 콘크리트 연구의 권위자인 미국의 T.D.Lin 박사가 발표 연구논문에 의하면 월석을 약 1,727°C로 가열하면 시중에 판매되고 있는 알루미나 시멘트와 비슷한 성분을 갖는 시멘트의 제조가 가능하다고 보고하였다.

서중 콘크리트

일반적으로 높은 기온이 콘크리트에 작용할 경우에는 굳지 않은 콘크리트 및 경화 콘크리트의 품질을 해치거나 콘크리트의 특성에 악영향을 줄 수 있다. 서중환경에서 시공되는 서중 콘크리트란 고온으로 콘크리트의 슬럼프 저하나 수분의 급격한 증발 등의 염려가 있을 경우에 시공되는 콘크리트를 말한다. 서중 콘크리트의 시공에 있어서는 기온이 높으면 이에 따라 콘크리트의 온도가 높아져서 운반 중의 슬럼프 저하, 연행공기량의 감소, 콜드조인트(cold joint)의 발생, 소성수축, 온도균열의 발생 등 여러 위험성이 증가한다. 서중 콘크리트 적용 기간에 대한 규정으로는 대한 건축학회와 한국콘크리트학회의 표준시방서에서 “일평균 기온이 25°C 또는 일최고 온도가 30°C를 초과하는 경우에 적용한다”라고” 되어 있다. 미국 ACI의 경우 ““서중 콘크리트는 굳지 않은 콘크리트 및 경화 콘크리트의 품질에 악영향을 끼치거나 또는 콘크리트에 나쁜 특성을 초래할 수 있는 고온, 낮은 상대습도, 빠른 풍속 등의 조합으로 이러한 환경에서 시공되는 콘크리트”로 정의하고 있다. 단위수량의 증대 및 공기량의 감소 - 콘크리트는 비빔온도가 높을수록 슬럼프치가 저해되어 동일 컨시스턴시의 콘크리트를 얻기 위해 필요한 단위수량이 증가하게 된다. 일반적으로 비빔 시 온도가 10°C 상승하면 단위수량은 3 ~5% 정도 증가시켜야 한다. 단위수량의 증가는 콘크리트의 건조 수축 균열을 발생시키고, 콘크리트 표층부의 밀실성을 저하시켜 투수, 동결융해 저항성, 중성화, 염화물의 침투 등 각종 콘크리트의 결함을 유발하는 원인으로 작용한다. 또한 콘크리트의 공기량은 비빔온도가 높을수록 저하하게 된다. 그러므로 콘크리트 배합설계 시에는 AE제의 첨가량을 늘려주어야 한다. 콘크리트의 슬럼프는 온도가 높아질수록 시간의 경과에 따라 저하하게 되는데, 온도가 높을수록 슬럼프의 손실이 크게 나타난다. 이와 같은 슬럼프의 저하는 펌프 시공 시 펌퍼 빌리티(pumpability)와 충전성에 악영향을 주며, 부어넣기 및 이어붓기면 등 각종 시공적인 결함을 일으키는 원인이 된다.

서중 콘크리트의 시공 품질관리 - 서중 환경하에서는 앞에서 서술한 바와 같이 보통온도일 때에 비하여 상이한 특징이 있다. 그러므로 서중 콘크리트는 이와 같은 현상을 적극적으로 억제할 수 있는 성질의 재료를 이용하는 것이 중요하며, 또한 가능한 한 저온으로 하여 콘크리트의 비빔온도를 저감 시키고,직사광선에 골재가 건조하지 않도록 골재의 표면수 관리를 철저히 하며 운반에 의한 유동성 및 공기량 저하에 주의해야 하고, 부어넣기 종료 후 표면상태 및 콘크리트 온도변화에 주의해야 한다. 또한 외기 조건을 측정하고 외기조건에 따른 대책을 마련해야 한다.

콘크리트 표면의 수분 증발 속도는 상대습도나 풍속에 좌우되지만, 이것이 일정하면 콘크리트의 온도가 높을수록 초기에 크게 나타난다. 누적 수분 증발 총량 또한 온도가 높을수록 많음을 알 수 있다. 수분 증발량과 함께 블리딩량도 감소하기 때문에 콘크리트 표층부에는 건조가 촉진된다. 즉 타설된 콘크리트 표면에 블리딩수가 상승하는 속도보다 표면에서 건조되는 비율이 클 때 표면에서 발생하는 미세한 요철 부분에 남는 수분의 모세관 장력에 의해 인장 응력이 생기고 소성 수축 균열을 유발하게 된다.

콘크리트를 부어넣었을 때 초기의 외기온 변동은 부어넣은 콘크리트이 표층부와 중심부 간에 온도차를 발생시킨다. 또한 콘크리트의 중심부에도 온도 변화를 일으키는데, 부어넣기 온도가 높을수록 초기 시간에 크게 생긴다. 특히 매스가 커질수록 더욱 크게 나타난다. 결국 서중 환경하에서 타설 한 경우 온도 차이에 의한 온도균열이 발생할 수 있으므로 주의해야 한다.

일반적으로 온도가 높을수록 시멘트의 수화반응은 촉진되고 응결 · 경화는 빨라진다. 이와 같은 문제는 콘크리트의 이어붓기 시공 시 콜드조인트가 발생할 위험성이 있다. 또한 응결 · 경화의 촉진은 수분의 급격한 증발과 함께 작용되어 마감시간을 놓치거나 마감 작업을 어렵게 할 수도 있다.

콘크리트의 양생온도가 높을수록 초기의 수화가 촉진되어 초기재령의 강도 증진성이 크게 나타난다. 그러나 장기재령에서는 낮아지는 것을 알 수 있다.

수중불분리 리콘크리트

수중불분리 콘크리트란 일반 콘크리트에 수중불분리성 혼화제를 혼합함에 따라 재료분리 저항성을 높인 콘크리트로서 중력에 의한 변형이 쉽게 일어나 셀프레벨링(self leveling)효과가 나타나며 충전성이 우수한 콘크리트를 말한다. 수중불분리 콘크리트는 대형 기초, 연속 지중벽,제자리 콘크리트말뚝과 교량 콘크리트의 보수보강, 해양 콘크리트구조물 등에 사용된다. 수중불분리 콘크리트는 수중에서 물의 씻김 작용에 대한 분리저항성이 우수하며, 유동성이 크고, 물 밑에 가라앉은 후 자중에 의해 서서히 변형되고 먼저 가라앉은 콘크리트와 일체화하여 자기 수평 조절 효과가 우수하다. 그러나 수중불분리성 혼화제의 첨가에 따라 응결은 지연되는 경향이 있으며 블리딩은 거의 발생하지 않는다.