무수축콘크리트, 무수축모르터 및 PSC그라우팅의 품질기준

목             차

1. 적   용   범   위 - - - - - - - ( 1 )

2. 개           요 - - - - - - -( 1 )

3. 용  어  의  정 의 - - - - - - - ( 1 )

4. 팽창재의 종류 및 물성 --- - -( 2 )

5. 무수축콘크리트(모르터) - - - - - - ( 4 )

6. P S C 그라우트- - - - - - -( 7 )

7. 품   질   기   준 - - - - - - -( 8 )

별  첨 : 1. 무수축 모르터의 팽창율 시험방법

1. 적용범위

   본 지침의 대상은 무수축콘크리트, 무수축모르터 및 PSC 그라우팅에 사용되는재료 및 그 혼합물의 품질기준에 적용한다.

2. 개    요

   콘크리트 또는 모르터는 시멘트와 수화반응에 의해 12～18시간까지 수화열에 의하여 팽창한 후에 경화하기 시작하면서부터 필연적으로 체적이 감소하는데 이를 수축이라고 한다. 우리가 흔히 부르는 무수축재란 물과 혼합하였을때 소정의 재령에서 수축이 없거나 규정된 범위의 팽창을 일으킬 수 있는 팽창재를 말하는 것으로 무수축성 이외에 작업성, 강도, 내구성등에 영향을 주지 않는다. 다만, 그 사용량에 따라 수축 보상용과 화학적 프리스트레스용으로 사용된다.

3. 용어의 정의

  ․팽창재 : 시멘트 및 물과 혼합하면 수화반응에 의해 에트링자이트 또는 수산화 칼슘을 생성하여 콘크리트를 팽창시키는 작용을 하는 혼화재

  ․팽창 콘크리트 : 팽창재를 사용하여 제조한 콘크리트

  ․화학적 프리스트레스 : 팽창 콘크리트 팽창이 철근등의 구속체등에 의해 구속될 때 콘크리트에 도입되는 압축응력

  ․화학적 프리스트레인 : 팽창 콘크리트 팽창이 철근등의 구속체등에 의해 구속될 때 구속체에 도입되는 초기변형

  ․수축 보상용 콘크리트 : 화학적 프리스트레스가 건조수축에 기인하는 인장 응력을 상쇄 또는 저감시키는 정도의 팽창력을 가지는 팽창 콘크리트

  ․화학적 프리스트레스용 콘크리트 : 건조수축이 발생하여도 화학적 프리스트레스가 잔존할 정도의 큰 팽창력을 가지는 팽창 콘크리트

  ․수축 보상 콘크리트 : 주로 수축 보상용 콘크리트를 사용하고, 콘크리트의 팽창을 철근등으로 구속하므로서 건조수축등에 의해 발생하는 인장응력을 상쇄 또는 저감시키는 정도의 작은 화학적 프리스트레스를 부여한 철근 콘크리트

  ․화학적 프리스트레스 콘크리트 : 팽창이 구속되어 콘크리트에 도입된 화학적 프리스트레스와 철근등에 도입된 화학적 프리스트레스인이 건조수축에 의하여 일부가 줄어 들지라도 계속 잔존하도록, 주로 화학적 프리스트레스용 콘크리트를 사용하여 큰 팽창력을 부여한 철근 콘크리트

  ․단위 팽창재량 : 팽창 콘크리트 1m³를 제조할 때 사용하는 팽창재의 중량

  ․단위 결합재량 : 팽창 콘크리트 1m³를 제조할 때 사용하는 시멘트 및 팽창재의 중량의 합을 말하며,  혼화재로 플라이 애쉬나 고로 슬래그 미분말을 사용할 때에는 이들의 중량도 포함하는 것으로 한다.

4. 팽창재의 종류 및 물성

 가. 종   류

   시멘트 콘크리트용 팽창재는 CaO-Al₂O₃-SO₃계 팽창재인 K형, S형, M형과 석회계 팽창재로서 O형 팽창재가 있다.(ACI)

  1) K 형

   칼슘설페이트(Calcium sulfoaluminate, 3CaO․3Al₂O₃․CaSO₄)와 석고(CaSO₄) 및 산화칼슘(CaO)으로 구성되며 물과 반응하면 에트링자이트를 생성시켜 팽창한다. ( 현재 거의 사용안함)

 

  2) S 형 

   알루민산 삼 칼슘(3CaO․Al₂O₃)과 석고의 혼합물로 K형과 마찬가지로 물과 혼합하면 에트링자이트를 생성하는 것이지만 C₃A는 시멘트 구성광물의 하나이기 때문에 일반적으로 C₃A의 함유량이 많은 클링커를 제조하여 이것에 석고를 다량 혼합하여 제조한다.

  3) M 형 

   알루미나 시멘트(주광물은 CaO․Al₂O₃)와 석고의 혼합물로 이 역시 물과 혼합하면 에트링자이트를 생성한다.

  4) O 형 

   산화칼슘의 수화에 따라 생성되며 이론화학 양론적으로는 얼마간 수축하지만 공극을 남긴채로 외관상의 용적팽창을 한다고 알려져 있으며 또 그 팽창은 2단계의 팽창에 의한다고 알려져 있다. 즉 최초로 미세한 콜로이드상의 수산화칼슘을 생성할 때 처음 팽창을 하고 이것이 완전히 종료한 후에도 계속하여 장대한 이방성의 육각판상 결정으로 성장한다고 알려져 있다.

 나. 물   성

   1) 시멘트의 응결, 경화와 팽창 속도가 잘 맞아 필요한 팽창을 일으켜야 한다.

   2) 가능하면 소량의 팽창재로 유효한 팽창을 일으켜야 한다.

   3) 팽창은 상온으로 적어도 7일 정도에 최대치에 도달하여야 한다.

   4) 팽창 모르터․콘크리트의 강도 및 그외 물리적 성능, 화학적 성질을 현저히

     저해하지 않아야 한다.

   5) 팽창 후 건조수축을 감소시킬 수 있어야 한다.

5. 무수축 콘크리트(모르터)

  이하 콘크리트와 모르터를 콘크리트로 표기한다.

 가. 재   료

   무수축 콘크리트는 배합방법에 따라 일반적으로 현장배합 타입 또는 프리믹스 2종류로 나뉘어 진다.

   무수축 콘크리트에 사용되는 재료는 배합 Type에 관계없이 각 재료의 품질을 확인하여야 한다.

  1) 시 멘 트

   무수축 콘크리트에 사용하는 시멘트는 일반적으로 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하고 그 이외의 시멘트를 사용할 때는 그 품질을 확인하여 무수축 콘크리트로서의 성능이 확인 된 것을 사용한다.

  ※ 알루미나 시멘트 및 초속경 시멘트는 팽창재와 겸용하게 되면 특이한 팽창성상을 나타내게 되므로 사용을 피하는 것이 좋다.

  2) 골    재

   무수축 콘크리트에 사용하는 조․세골재는 그 품질을 확인하여 무수축콘크리트로서의 성능이 확인된 것을 사용하여야 한다.

  3) 혼화재료

   무수축 콘크리트에 사용하는 혼화재료는 콘크리트 표준시방서(팽창콘크리트)와 KSF 2562(콘크리트용 팽창재)에 적합한 팽창재를 사용하여야 하며 일반적으로 감수성, 블리딩을 저감하는 특성 및 수축을 보상하는 특성이 있어야 한다.

   팽창재는 일반적으로 시멘트량의 8～10%를 사용하며 사용량은 시험후 결정하여야한다. 단위 팽창재량이 증가함에 따라 자유 팽창율이 크게 되고 팽창 콘크리트의 압축강도는 증가하지만 어느 한도를 넘어 팽창율이 급격히 증가하면 압축강도는 팽창율에 반비례 한다.

  4) 혼 화 제

   무수축 콘크리트의 유동성을 증진시키기 위해 유동화제를 사용할 수 있으며 이때의 사용량은 보통 단위결합재(시멘트+팽창재+기타혼화재)량의 1～2%를 사용하고 있다.  다만, 모르터일 경우에는 단위결합재량의 3% 사용을 원칙으로 한다.

  5) 혼 합 물

   무수축 콘크리트에는 금속골재, 가스발생 혼화제, 300PPM 이상의 염화물을 포함하고 있지 않아야 한다.

 나. 배   합

  1) 배   합

   가)무수축 콘크리트는 시공시 현장의 환경조건 및 충진개소의 형상․치수 등을 고려하여 품질기준에 만족되도록 그 배합을 정하여야 한다. 혼합온도가 30℃ 이상인 경우나 10℃ 이하일 경우에는 유동성이 변화하여 블리딩 및 무수축성등에 영향을 미치는 경우도 있기 때문에 주의하여야 한다.

   나) 배합의 표시

      현장 배합 타입의 무수축 모르터의 표시방법은 일반적으로 다음표를 따르는 것으로 한다.

   

굵은골재 최대치수 (m/m)	Slump (cm)	물시멘트비 W/C+F(%)	단  위  량(kg/m3)
			물(W)	시멘트 (C)	혼화재(F)		세골재 (S)	조골재 (G)	혼화제
					팽창재 (E)	기타 혼화재 (F')

   다) 배합설계 기준

    ① 콘크리트

   

굵은골재 최대치수 (m/m)	Slump (cm)	물시멘트비 W/C+F(%)	단  위  량(kg/m3)
			물(W)	시멘트 (C)	혼화재(F)		세골재 (S)	조골재 (G)	유동 화제
					팽창재 (E)	기타 혼화재 (F')
19	16	39.5	158	364	36	-	787	1,075	6

    ② 모르터

                                                                                 (㎏/㎥)

   

물시멘트비 ( W/C )	시멘트 ( C )	팽창재 ( E )	세골재 ( S )	유동화제
31	777	68	1,056	25

다. 혼   합

 1) 혼합은 소요의 품질의 콘크리트가 얻어지도록 충분히 혼합하여야 한다.

  2) 혼합 및 교반은 반드시 B/P나 믹서등의 기계적인 혼합을 하여야 하며 인력비빔은 피하여야 한다.

라. 양   생

 1) 무수축 콘크리트는 시공후 급격한 온도 변화, 건조, 하중 및 충격등의 유해한 영향을 받지 않도록 충분히 보호하여야 한다.

 2) 무수축 콘크리트의 노출면은 시공후 적어도 5일 이상 항상 습윤상태로 유지하여야 한다.

6. PSC 그라우트

 가. 재   료

 1) 시 멘 트

    무수축 콘크리트(모르터)에 사용되는 시멘트에 준용한다.

  2) 혼화재료

    혼화재료는 팽창재나 알미늄 분말등이 포함된 혼화제를 사용하여야 한다. 혼화재료는 혼화재료의 품질, 시멘트의 품질, 온도, 배합, 비비기시간등에 따라서 달라지므로 시험에 의하여 혼합량을 결정하여야 한다. 또한 감수제, 지연제, 기타혼화제등과 혼합하여 사용할 수 있으며 사용전후 시험을 하여 품질을 확인하여야 한다.

    혼화재료의 혼입량은 팽창재는 시험에 의하여 결정하여야하며 알미늄 분말이 혼입된 혼화제의 경우에는 시멘트량의 1% 정도를 사용하는 것이 일반적이며 시험에 의하여 결정하여야 한다. 이때의 알미늄 분말은 일반적으로 시멘트량의 0.005～0.015%를 사용하고 있다.

 나. 일   반

  1) PSC 그라우트는 주입작업이 끝날때까지 좋은 유동성과 충진성을 가져야하며 될 수 있는 대로 적은 블리딩률 및 알맞은 팽창율을 가져야하고 경화한 PSC그라우트가 긴장재 쉬스등과의 사이에 충분한 부착강도를 발휘할 수 있고 수밀성이 풍부하며, 긴장재가 녹슬지 않게 되어야 한다.

  2) 알미늄 분말을 사용할 경우 기온이 높은 여름철에는 발포 현상이 현저히 빨리 진행되므로 지연처리를 한 분말을 사용할 수도 있다.   

  3) 물시멘트비는 소요 반죽질기가 얻어지는 범위내에서 될 수 있는 대로 적게하여야 하며 일반적으로 45%이하로 하여야 한다.

7. 품질기준

 가. 팽 창 재

   팽창재의 시험은 KS F 2562(‘89)에 따르는 것으로 한다.

항        목				기     준	적용 시험항목	비   고
화학 성분	산화마그네슘  %			5.0  이하	KSL 5120	-
	강열감량      %			3.0  이하	〃
물리적 성분	비표면적 cm2/g			2000 이상	KSL 5207
	1.2 mm체잔분 %			0.5  이하	KSF 2502
	응 결	초 결(분)		60  이후	KSL 5207
		종 결(시간)		10  이내
	팽창율 (길이변화율)		7일	0.00030  이상	KSF 2562    부속서
			28일	-0.00020 이상
	압축강도 kgf/cm2		3일	70 이상	KSL 5207	5×5×5cm 또는 4×4×16cm
			7일	150 이상
			28일	300 이상

 나. 무수축 모르터(수축보상용)

구     분		품   질   기   준	적용시험 항목	비   고
팽 창 율		재령 7, 28일 기준 0～0.3%	ASTM C 1090 또는 CRD C 621	별첨#1 참조
블리딩율		0.5%이하	KS F 2414
유 동 성		125% 이상	KS L 5111 (ASTM C939)
압축강도		f28=600kg/cm2이상	KS L 5201 (ASTM C109)	5×5×5cm
응결시간	초결	1시간 이상	KS L 5207
	종결	10시간 이내

 * KS L 5111로 시험시에는 CONE에 타격이 없는 자연 flow 기준임.

 다. 무수축 콘크리트(수축보상용)

구      분	품   질   기   준	적용시험항목	비  고
팽창율	재령 7일기준  - 수축보상용 콘크리트:                        150×10-6～250×10-6  - 화학적 프리스트레스용 콘크리트:             200×10-6～700×10-6  - 공장제품에 사용하는 화학적 프리스트레스용 콘크리트:            200×10-6～1000×10-6	KSF 2562 참고 1의 A법
블리딩율	1% 이하	KSF 2414
슬 럼 프	15cm 이상	KSF 2402
압축강도	f28 = 400kg/cm2	-수축보상용: KSF 2403,          KSF 2405 -화학적프리스트레스용:           KSF 2562	15×30cm

 라. PSC 그라우트

구      분	품   질   기   준	적용시험항목	비  고
반죽질기 (컨시스턴시)	15초～30초	KSF 2432
팽 창 율	10% 이하	KSF 2433
블리딩율	3 % 이하	KSF 2433
압축강도	f28 = 200kg/cm2	KSF 2426
염화물이온량	0.3kg/m3 이하	KSF 2515

 

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