한국섬유소재연구원

산업기술정보

Home
>
정보마당
>
산업기술정보

고 흡수성 아크릴 섬유를 이용한 콘크리트 양생매트 개발

KOTERI

2014-05-16

15717

콘크리트 구조물의 내구성을 확보하기 위해서는 콘크리트 타설 시 충분한 양생을 실시해야 한다. 따라서 양생 시의 충분한 습윤 양생이 가능하도록 하기 위해 다량의 물을 빨리 흡수함해 보수성능이 높은 고 흡수성 아크릴 섬유를 사용한 콘크리트 양생매트를 개발하였다. 이 양생매트는 저온환경 하에서의 작업을 가상해 보습성능을 감안한 동절기용 양생매트 “큐어더블”과, 고온 환경 하를 가상해 보수(保水)성능을 감안한 하절기용 양생매트 “큐어에스”이다. 개발에 있어서는, 옥외와 옥내에 있어서의 폭로시험과 항온실험에 의한 보온․보수 성능을 확인해 양생매트의 열전달율을 산출하였다. 또 콘크리트 구조물 공사에서의 시행으로 시공성을 확인하였다.

1. 머리말

1.1 개발 배경

콘크리트 구조물의 내구성 저하 요인으로 염해와 동해 등이 대표적인 외적 열화인자에 의한 것이 대부분임이 보고되고 있다. 그 대책으로는, 외적 열화인자를 억제함과 함께 동시에 콘크리트 표층부를 치밀 화 하는 것이 유효하다. 콘크리트 표층부를 치밀 화시키기 위해서는 물 시멘트 비를 저감시키는 등의 콘크리트 배합에 유의하는 방법과 콘크리트 표면 침투제를 이용해 콘크리트 표면을 개질시키는 방법 등이 있으나, 콘크리트 시공 시에 실시할 수 있는 방법으로는 충분한 양생을 실시하는 것이 중요한 것으로 거론되고 있다. 양생도 가장 기본적인 대책으로, 적절한 온도를 기반으로 한 충분한 습윤 양생을 행해 시멘트의 수화반응 촉진을 꾀하면 콘크리트 표층부를 치밀 화 시킬 수 있다. 적절한 양생을 시행한다는 것은 콘크리트 구조물의 품질을 향상시키기 위해 필요불가결하고, 그 중요성에 대해서는 토목학회 콘크리트 표준시방서에도 기술되어 있다. 양생방법으로서는 수중양생이 이상적이나 실 구조물에 대해 실시하기는 곤란하다. 따라서 부직포 등의 양생매트를 콘크리트 표면에 묻고 살수한 수분을 보수시켜 콘크리트 표면을 습윤 상태로 유지하는 방법이 일반적이다. 또 콘크리트를 적절한 온도로 유지하기 위해 외기온도에 따라서는 寒中(한중)콘크리트와 暑中(서중)콘크리트로 시공이 행해지고 있다.

오래 전부터 사용하고 있는 부직포 등의 양생매트는 보수성능이 낮고 직사광선과 바람 등에 의해 건조되기 때문에 하루에 수회 살수에 의한 급수와 blue sheet 등을 매설해 수분의 증발을 막는 대책도 행해지고 있다. 또 보온효과가 없어 저온 시에는 jet heater 등으로 급열양생도 행해지고 있다. 그러나 습윤 상태와 온도를 관리해 적절한 대책을 시행하는 기존의 양생방법은 작업이 번잡한 것 외에 관리실수에 의한 불충분한 양생이 되어 콘크리트의 품질이 저하할 가능성이 많다. 여기서 미쯔이(三井)조선은 東洋紡주식회사와 공동은 보온․보수성능의 향상을 꾀한 새로운 양생매트를 개발하였다. 본 보고서에는 개발에 따라 실시한 각종 시험결과에 대해 보고한다.

1.2 개발한 콘크리트 양생매트의 성능과 사양

개발한 콘크리트 양생매트는 사진 1에서 보듯이 온도가 낮은 동절기에 사용하는 동절기용 양생매트 “큐어더블”과, 온도가 높은 하절기에 사용하는 하절기용 양생매트 “큐어에스”로, 그 사양은 표1과 같다.

1. 머리말

1.1 개발 배경

1.2 개발한 콘크리트 양생매트의 성능과 사양

1. 머리말

1.1 개발 배경

1.2 개발한 콘크리트 양생매트의 성능과 사양

사진 1 고 흡수성 아크릴섬유를 사용한 콘크리트 양생매트

개요	동절기용 (큐어더블)	하절기용 (큐어에스)
보수성능(실험값) (초기흡수량(L/㎡)	3.1	3.7
보수성	2.5	-
보습성(동절용)	고흡수성아크릴섬유 란시르 혼방(40%)+고흡습발열섬유 모이스케어 혼방(30%) 100g/㎡	고흡수성 아크릴섬유 란시르 혼방(40%)150g/㎡
보습층(동절용) 증발방지층(하절용)	발포폴리에틸렌 (일체형, 두께 10mm)	PE 필름(투명) (두께 100㎛)

표 1 콘크리트 양생매트 사양

충분한 습윤 양생을 실시하기 위해 살수를 반복해서 콘크리트 표면을 습윤상태로 유지할 필요가 있다. 그러나 살수 간격에 따라, 그리고 현장조건에 따라서는 살수 잉여수가 주위에 산만해지지 않도록 대책을 강구할 필요가 있다. 따라서 양생 개시 시의 살수만으로 습윤 상태를 유지하도록 습윤 층을 고 흡수성 아크릴섬유인 “란시-루 F”를 사용하였다. “란시-루 F”는 섬유로서의 기능과 흡수 폴리머로서의 기능을 양립시킨 흡수팽윤섬유로 높은 흡수성과 보수성을 갖고 있다. 또 콘크리트 접촉면에는 양생재의 부착을 방지하고 양생 후의 철거를 용이하게 할 목적으로 레이온 스펀레이스 층을 깔았다. 레이온 스펀레이스 층은 란시-루 성분인 폴리아크릴산 염과 유제가 콘크리트 표면에 용출되지 않도록 고흡수성 아크릴 섬유 부직포와 바인더 접착하고 있다.

하절기용 양생매트는 보수 성능을 높이기 위해 고흡수성 아크릴섬유를 150g/㎡로, 동절기용 양생매트의 경우의 100g/㎡ 보다 1.5배로 늘려 제조하였다. 또 하절기용 양생매트는 습윤 상태를 유지시키기 위해 폴리에틸렌필름(두께 100㎛)를 접합시켜 수분의 증발을 억제하였다. 동절기용 양생매트는 보습층으로 발포폴리에틸렌(두께 10mm)를 접합하였다. 또 보온․보수 성능을 높이기 위해 고흡수성 아크릴섬유 혼방 부직포에 고흡습발열 섬유 “모이스케어”를 30% 혼합하였다. “모이스케어”는 흡습시에 흡착열이 발생하는 아크릴계 섬유로, 주로 스포츠웨어와 내의 등에 사용하고 있다.

1.3 콘크리트 양생매트의 개발과제

콘크리트 양생매트의 물질을 확보하기 위해서는 콘크리트 타설 후에 일정 기간 동안 경화에 필요한 온도 및 습윤 상태를 유지토록 해 유해한 작용이 영향을 받지 않도록 하면서 충분한 양생을 행할 필요가 있다. 양생매트를 사용하는 양생에서는 양생매트의 보온․보수 성능 뿐 아니라 양생 매트의 매설, 살수, 양생완료 후의 양생매트의 철거 및 보관 등의 작업성도 고려할 필요가 있다.

습윤 상태를 유지하기 위해서는 초기 흡수량과 보수 성능을 향상시킬 필요가 있으나, 양생매트 철거 시의 작업성을 고려하면 적당한 수분이 증발해 철거 시에 있어서의 양생매트의 질량이 운반가능한 상태가 되지 않으면 안 된다. 또 흡수성이 높은 재료를 습윤 층에 사용할 경우 보수 량의 감소에 따라 콘크리트의 수분을 흡수해 수화 반응에 영향을 줄 우려가 있다. 한편 보온효과가 높은 재료를 보온 층으로 사용할 경우 송판과 같이 얇은 콘크리트 단면에서는 콘크리트 내부보다도 상층 면이 고온이 되어 과도한 양생이 될 가능성도 지적되고 있다(5). 따라서 적당한 온도가 유지되도록 보온층의 보온효과를 검증할 필요가 있다.

이러한 개발 과제에 대해 폭로시험과 현장 시공성 확인시험을 실시해 양생매트의 사양을 선정, 항온실 시험으로 개발한 양생매트의 성능을 확인하였다.

2. 폭로시험

수 종류의 양생매트를 제작해 콘크리트 시험 체의 양생에 적용(이하, 폭로시험)함으로써 양생매트의 사양을 선정하였다. 폭로시험에서는 콘크리트 시험 체를 새로 제작한 양생매트와 비교용 기성품 양생매트로 양생하고, 시험 체에 설치한 열전대로 온도계측을 행하고, 보습 층의 보습성능을 확인하였다. 또 적정 양생매트의 질량계측을 행해 질량 감소량을 보수 량의 감소로 간주해 보수 성능을 평가하였다.

그림 1 폭로시험에 사용한 시험체 형상

시험체는 그림 1과 같이 콘크리트 구체 크기를 W900mm×D900mm×H300mm로 하고, 측면과 하면에 합판제의 형틀을 설치하였다. 또 양생대상 면 이외로부터의 전달을 억제하기 위해 측면에는 형틀의 내측과 외측에 50mm의 단열재를, 아래쪽에는 형틀 외벽에 100mm의 단열재를 설치하였다. 단열재는 경질 우레탄폼(보온 판 2종 2호, 열 전달율 0.0024W/(m․K) 이하의 것을 사용하였다. 형틀과 단열재는 시험 종료 시까지 그대로 부착한 상태로 두었다.

2.1 동절기 폭로시험

동절기 양생매트의 폭로시험은 도비건설공업(주) 幌別(호로배쯔)공장 내에서 2012년 3월 27일부터 4월 24일까지 실시하였다. 시험기간 중 평균기온은 5.7℃(최저 -2.1℃, 최고 14.2℃)에서, 평균습도는 67.6% R.H.(최저 32.2% R.H., 최고 97.7% R.H.)였다. 양생매트의 급수방법은, 물을 잔류시킨 bath에 양생매트를 3분간 침적시킨 후 30초 간 걸어 잉여의 물을 빼는 방법으로 통일하였다. 양생기간은 콘트리트 내부와 외기온도가 동일한 정도가 될 때까지로 14일간 행하고, 양생 중에는 추가 살수는 행하지 않았다. 양생 중의 시험상황은 사진 2와 같다.

사진 2 동절기 폭로시험 상황

2.2 하절기 폭로시험

하절기 양생매트의 폭로시험은, 도비건설(주)의 掛川(카케가와)공장에서 2012년 7월25일부터 8월 22일까지 실시하였다. 또 일사량의 영향을 확인하기 위해 하절기 폴로시험은 옥외에서 실시하였다. 시험기간 중의 평균기온은 29.9℃(최저 24.6℃, 최고 38.0℃)에서 평균습도는 69.1%(최저 33.1%R.H., 최고 97.1% R.H.)였다. 양생매트에의 급수방법은, 동절기 폭로시험과 동일한 방법으로 하였다. 양생은 7일간 행하였고, 양생 중에는 추가로 살수를 행하지 않았고, 우수가 시험 체에 닿지 않도록 투명 폴리카보네이트 골판을 간이로 지붕에 설치하였다. 또 바람에 의한 양생매트의 비산을 방지하기 위해 그물로 양생매트를 시험 체에 고정하였다.

3. 현지 시공성 확인시험

폭로시험에서 선정한 양생매트의 사용성과 내구성을 확인하는 것을 목표로 실 공사에서 양생매트를 사용한 콘크리트 양생을 행하였다. 본보고서는 銅橋 RC판상으로 동절기용 양생매트인 “큐어더블”을 사용한 결과에 대한 것이다.

3.1 양생매트의 매설 및 흡수작용

사용한 양생매트는 폭 0.8m×길이 5m를 1매에 폭 조정용으로 폭 0.15m×길이 5m를 더 해 1매로 하였다. 현장에서는 10m 말이와 20m 말이의 양생매트를 준비, 소정의 크기로 잘라서 사용하였다.

유사제품에서는 감긴 상태로 탱크 등의 수조에 침적하거나, 말린 상태로 호스로 위에서부터 급수한 후 시공하는 순서로 되어 있다. 전자의 방법에서는 수조의 준비가 필요하게 되고 현장에서의 수고가 필요하기 때문에 이번에는 후자의 방법과 습윤 층면을 위쪽 방향으로 해서 급수하는 방법으로 시행하였다. 감긴 상태로 호스로 물을 위로부터 급수하는 방법에서는 흡수손실이 많아 장시간 급수에서도 습윤 층에 균일하게 흡수시킬 수 없었다. 한편, 습윤 층면을 위쪽 방향으로 해서 급수하는 방법에서는, 일반 상수도를 사용하면 흡수 소요시간이 약 3분/매 정도로, 흡수의 균일성은 습윤 층의 색 변화를 통해 육안으로 확인할 수 있었다. 양생매트의 흡수량을 확인하기 위해 중량을 측정한 결과, 본 급수방법에서 거의 상한 값의 흡수량으로 급수할 수 있음을 알았다. 양생매트의 매설상태는 사진 4와 같다.

사진 4 콘크리트 양생매트의 매설상황

3.2 양생 완료 후의 결과

양생 기간 중(8일 간)에는 추가 살수를 행하지 않았다. 강우의 영향도 있었으나, 양생 완료 후에 있어서의 콘크리트 표면에는 습윤 상태를 유지하고 있고 양생매트는 초기 흡수량의 약 절반정도 물을 함유하고 있었다. 또 콘크리트 표면에 섬유의 부착과 용출물의 부착은 보이지 않았다. 사용한 동절기용 양생매트는 다른 장소에서 전용을 반복, 흡수․보수 성능에 대해 현저한 변화가 없는지 확인시험을 행해, 문제가 없다는 것을 확인하였다. 하절기용 양생매트에 대해서도 동일하게 현장 시공성 확인시험을 실시하고 있다.

4. 항온실 시험

개발한 콘크리트 양생매트의 보수 성능과 보온성능을 확인할 목적으로 외기변화의 영향의 제어가 가능한 항온실내에서의 양생시험을 실시하였다(6).

4.1 양생매트

항온항습 시험에서는 동절기용, 하절기용에도 폭로시험결과를 기준으로 표 2에서와 같이 각각 2 종류 사양의 양생매트를 사용하였다. 제품화 한 양생매트 “큐어더블”은 W100M, “큐어에스”는 S150이다. 비교용 양생매트는 합성섬유제의 일반적인 것이다. 여기서 항온실 시험에 사용한 양생매트의 크기는 300mm×300mm이다.

표 중의 흡수성능 값은 항온시험실에 앞서 일본 엑스란공업(주)에서 hanging 방법으로 측정한 결과이다. Hanging 법은 100mm×100mm의 양생매트를 물에 30분간 침적한 후 10분간 수직으로 걸어 물을 뺀 후 내 양생매트가 갖고 있는 물의 양을 측정한 것으로, 표 중의 값은 3매의 평균값이다. 동일한 치수의 W100과 W100M에서 흡수성능에 크게 차이가 나는 것은 W100M이 고흡습발열 섬유를 혼입하고 있는 것이 하나의 요인으로 생각되었다.

종류

흡 윤 층

보온층․발열방지층()안쪽 두께

흡수성능(g/㎡)

동절용

W100

란시-루 혼합(40%) 100g/㎡

발포폴리에틸렌(10mm)

2396

W100M

란시-루 혼합(40+모이스케어(30% 100g/㎡

발포폴리에틸렌(10mm)

3157

하절용

S150

란시-루 혼합(40% 150g/㎡

필름[투명]100㎛)

3751

S150A

란시-루 혼합(40%) 150g/㎡

필름+알루미늄(150㎛)

3392

비교용

WC, SC

부직포(합성섬유 : 아크릴+PET)

없음

1539

표 2 항온실 시험에 사용한 콘크리트 양생매트

4.2 시험개요

항온실시험은 일반 사단법인 일본건설기계시공협회 시공기술 총합연구소의 대형 항온실에서 2013년 1월8일부터 2월 4일까지 실시하였다. 항온실시험에서는 4종류의 시험을 실시하였다. 실시한 시험은 표 3과 같다. 본보고서에서는 차열성능확인시험을 제외한 ①~③의 3종류의 시험결과에 대해 소개한다. 표 3에 제시한 온도와 풍속은 각기 hygrochron(超小型溫濕度 logger)와 풍속계에 의한 항온실 내에 있어서의 실측값의 평균치이다.

시험종류	①보수성능 확인 ②보온성능 확인		③열전도율 산정				④차열성능 확인
실온[℃]	5	30	10→5		30→25
습도[%RH]	49	43	50		43
풍속[m/s	0	0	0	5.9	0	5.7	0
사용 양생매트	W100 W100M WC	S150 S150A SC	W100 W100M WC	W100 WC	S150 S150A SC	S150 S150A	S150 S150A
사용 시험체	① : (a)질양계측용 ② : (b)온도계측용		(b)온도계측용				(b)온도계측용

표 3 항온실 시험

4.2.1 시험체의 제작

시험체는 그림 2와 같이 콘크리트 구체 촌법이 W300mm×D300mm×H50mm의 (a)질량계측용 시험체와 W300mm×D300mm×H250mm의 (b)온도계측용 시험체의 2 종류를 제작, 각종 시험을 실시하였다.

각종 시험체는 측면과 하면에 합판으로 만든 틀을 설치하였고, 안 쪽에 단열재로 경질 우레탄폼(보온판 2종 2호, 열전도율 0.024W(m․K), 이하 두께 100mm)를 설치하였다(사진 5). 또 양생 시의 물이 빠져나가지 않도록 단열재 상면에 모서리 마감재를 이용해 턱을 설치하였다. (a)질량계측용 시험체는 증발과 수화반응 외에 물이 빠져나가지 않도록 콘크리트와 단열재 사이에 필름을 붙여 방수처리하였다. 형틀과 단열재는 시험 종료 시까지 그대로 붙여놓았다.

그림 2 항온실 시험에 사용한 시험체 형상

콘크리트 타설을 포함한 시험체 제작은, 항온실 내의 온도를 5℃로 한 동절기 상태와, 항온실 내의 온도를 30℃로 한 하절기 상태의 2회 분으로 나누어 행하였다. 콘크리트는 모두 표4의 배합을 사용, 항온실 내에서 콘크리트를 타설하였다. 콘크리트의 고화는, 각 시험체에서 차이가 나지 않도록 굳는 시간과 회수를 각 시험체마다 동일하게 되도록 관리하였다.

양생매트의 열전도율 산출에 있어서의 온도해석의 정밀도를 향상시키기 위해 경화콘크리트의 열확산율과 열전도율을 측정하는 시험을 실시하였다. 이 모든 시험체는 하절기 상태의 시험체 제작콘크리트로부터 별도로 콘크리트를 채취해 전용 틀에 넣어 제작하였다. 형틀은 직경 20cm×높이 40cm로, 온도계측용으로 동 파이프 및 열전도대를 설치하였다. 콘크리트 타설 후 봉함양생에서 7일 째에 시험설비가 있는 (주)태평양컨설턴트로 수송해 경화콘크리트의 열확산율과 열정도율 측정시험을 행하였다.

양생매트의 매설은 콘크리트 타설 후, 즉 동절기용은 7일 후, 하절기용은 4시간 후에 행하였다. 양생매트에는 표2의 흡수성능에 준한 단위당 수량을 급수하였다. 양생기간은, 동절기용 양생매트는 14일, 하절기용의 경우 7일간으로 하였다. 양생 중에는 추가적으로 살수는 하지 않았다.

굵은 골재 최대크기(mm)

목표 slump

(cm)

물 시멘트 비(%)

공기량

(%)

단위(kg/㎥

물

시멘트

작은 골재

굵은 골재

혼화제

8±2.5

47.5

4.5±1.5

156

328

826

1014

3.85

표 4 콘크리트 배합표

4.2.2 보수성능 확인시험

고흡수성 아크릴 섬유를 사용한 습윤층은 흡수한 수분이 건조하는 과정에서 그 높은 흡수성능으로 콘크리트의 수화반응에 필요한 수분까지 흡수해버릴 우려가 있다. 여기서 양생기간 중에 있어서의 양생매트와 (a)질량계측용 시험체의 질양에 대한 경시변화를 계측함으로써 양생매트의 보수량과 콘크리트 수분에의 영향을 확인하였다.

4.2.3 항온성능 확인시험

양생매트의 정량적 보온성능을 확인하기 위해 외부인자(외기 온도변화, 바람, 일광 등)의 영향이 없는 상태를 항온실에서 재현해 양생 시에 있어서의 (a)온도계측용 시험체의 온도에 대한 경시변화를 계측하였다. 계측 시에는 항온실의 공조배기와 흡기의 바람이 직접 시험체애 닿지 않도록 비닐 시트로 제작한 간이 터널로 시험체를 덮어 무풍상태로 하였다.

4.2.4 열전달율 산정기험

양생매트의 열전달율을 산정하기 위해, 양생매트를 수화반응이 완료된 (b)온도계측용 시험체의 표면에 설치해 온도를 변화시켜 무풍 시(풍속 0m/s)와 역풍 시에 있어서의 콘크리트 시험체의 온도에 대한 경시변화를 측정하였다. 계측은 콘크리트 내부의 온도가 거의 실온이 된 상태로 시작해, 표3에서와 같이, 실온을 동절기용 양생매트는 10℃에서 5℃로, 하절기용 양생매트는 30℃에서 25℃로 변화시켜가면서 측정하였다. 여기서 동절기용 양생매트에 대해서는 보온성능 확인시험으로, 실온을 5℃에서 30℃로 변경했을 때 무풍시에 있어서의 콘크리트 시험체의 온도에 대한 경시변화도 측정하였다. 역풍시에는 간이터널 개구부로부터 송풍기로 바람을 보내, 시험체 후방에서 풍속을 측정하였다. 양생매트를 새로운 것으로 바꿔, 양생 시와 마찬가지로 흡수성능에 준한 단위당 수량을 급수하였다.

사진 5 항온실 시험에 사용한 시험체 틀

4.3 시험결과

4.3.1 보수성능 확인시험결과

질량계측용 시험체를 사용한 양생매트 보수량 계측결과는 그림 3과 같다. W100과 W100M은 14일 때에 있어서도 양생매트가 보수상태로 되어 있음을 확인할 수 있었다. S150과 S150A는 3일 째에 보수량이 거의 0이 되었다. 이는 실온 30℃ 상태에서 평균상대습도가 34%R.H.로 낮아, 급격히 건조되었기 때문으로 생각된다.

(a)질량계측용 시험체의 질량계측 결과는 그림 4와 같다. 각 시험체의 질량은 양생매트의 보수량이 0으로 된 후부터 감소하고 있어, 양생매트가 콘크리트의 수분을 흡수하지 않는 것으로 생각된다. 고흡수성 아크릴섬유는 양생매트의 보수량 감소에 따라 콘크리트의 수분 흡수가 우려되었으나, 양생매트가 약간의 수분을 함유하고 있는 사이에는 시험체의 질량 감소는 보이지 않아 콘크리트의 습윤상태가 유지되고 있는 것을 확인할 수 있었다.

4.3.2 보습성능 확인시험결과

동절기용 양생매트의 보온성능을 확인하기 위해 콘크리트 표면과 내부에 열전대를 설치, 실온 5℃의 항온실 내에서 양생 초기 중의 온도계측을 행하였다. 열전대의 설치 위치는 그림 5와 같다. 그림 6은 (b)온도계측용 시험체의 콘크리트 시험체 상면의 온도계측 결과를 나타낸 것이다. W100과 W100M은 최고온도 도달 후 온도강하는 완만하기 진행되고 있어, 저온환경 하에서의 보온성능이 높다는 것을 확인할 수 있었다.

4.3.3 열전달율 산출시험과 온도해석 결과

온도변화 시험으로 얻엊딘 온도변화 데이터를 기준으로 온도해석을 실시, 각 양생재의 열전도율을 산출하였다. 온도해석에 사용한 콘크리트 물성값은 표5와 같다. 이 값은 4.2.4에서 기술한 경화콘크리트의 열확산율과 열전도율을 측정한 결과로, 열전도율은 타설 후 14일 째, 열 확산율은 타설 15일 째의 측정값이다. 콘크리트의 비열(c)은 측정한 열확산율(h), 열전도율(λ) 및 겉보기 밀도(ρ)로부터 식(1)을 이용해 산출하였다.

(1)

열전도율

W/(m․K)

열확산율

㎡/h

겉보기 밀도

kg/㎥

비열

J/(kg․K)

1.73

2.93×10-3

2320

916

표 5 콘크리트 물성 값

온도해석 결과와 온도계측결과로부터 얻은 각 양생매트의 열전달율은 표6과 같다. 온도해석은 범용 소프트웨어 ASTEA MACS(ver.7)을 이용한 유한요소해석(FE 해석)에 의해 행하였다. 해석모델은 콘크리트 부를 solid 요소로 표5의 물성값을 부여, 열전달 경계면에는 양상매트와 단열재의 물성값을 부여하였다. 해석모델은 그림7과 같다. 열전달율은, 표면과 깊이 10mm의 온도계측값의 평균과 깊이 50mm의 온도계측값을 선형보완하고, 표면에 있어서의 온도를 추정해 구하였다. 산출기간은, 온도계측 결과로부터 얻은 열전도율이 안정하고, 또한 계측값과 해석값이 거의 일치하고 있는 기간으로 하였다. 양생매트의 열전도율은 식(2)를 이용해 구하였다.

(2)

양생매트의 종류		열전도율[W/(㎡․K]
양생매트의 종류		무풍	역풍
동절용	W100	3.0	3.7
동절용	W100M	2.5	-
하절용	S150	10.0	33.0
하절용	S150A	7.2	19.5
비교용	WC, SC	13.8	21.6

표 6 콘크리트 양생매트의 열전도율

여기서 η는 열전도율, λ는 콘크리트의 열전도율, 는 외기온도, 은 깊이 t(mm)에 있어서의 콘크리트 온도(여기서는 t=50mm로 한다), 는 콘크리트 표면온도이다.

계산한 양생매트의 열전도율은, 고흡수발열섬유를 혼입시킨 W100M이 가장 낮음을 알 수 있었다. 이것은 고흡습발열섬유의 첨가로 질량증가와 함께 보수성이 높아진 것이 영향을 준 것이 아닌가 생각된다.

5. 끝으로

개발한 콘크리트 양생매트는 폭로시험, 현지 시공성 확인시험, 항온실 시험 및 FE 해석에 의해 높은 보온성과 보수성능을 갖고 있음을 확인할 수 있었다.

한편 양생매트 개발의 최종적인 목적은 콘크리트의 품질향상으로, 계속 개발한 양생캐트로 양생을 행한 콘크리트의 역학적 성질과 내구성능 및 물질이동저항성에 대한 평가시험을 행하고 있다. 이들 시험결과에 대해서는 별도로 보고할 예정이다.

참고문헌

출처 : http://www.mes.co.j (三井造船技報　第211号/2014-02)

- 손성군 통섭섬유 연구소


		Dystar, InterDye에서 특허 기반 신 염료 소개

		EXR, 기능 스타일 겸비한