[건축시공기술사 133회 용어 9번] 수중콘크리트

 

 

 

기출문제 스터디

수중콘크리트란?

수중콘크리트는 물속에서 타설 되는 콘크리트를 말합니다. 주로 교량 기초, 댐, 항만 공사 등 물과 접촉하는 구조물에 사용되며, 물의 영향을 받기 때문에 일반 콘크리트와는 다른 특성과 배합, 시공 방법이 필요합니다. 이러한 수중콘크리트는 시멘트 유실에 의한 수질 오염이 발생할 수 있으며, 물의 씻김에 따른 재료분리가 발생하여 품질의 균일성이 저하될 수 있습니다. 또한 다짐이 불가능하기 때문에 충전성과 수밀성, 내구성에 대한 신뢰 확보가 필요합니다. 

 

콘크리트 표준시방서(KS F 4009)에 따르면 수중콘크리트의 재료와 배합은 유동성과 안정성을 확보하는데 중점을 두며 다음과 같은 기준을 가지고 있습니다. 콘크리트 표준시방서의 주요 내용을 발췌해 보겠습니다. 

 

재료

굵은 골재의 최대 치수는 수중불분리성콘크리트의 경우 40 mm 이하를 표준으로하며, 부재 최소 치수의 1/5 및 철근의 최소순간 격의 1/2를 초과해서는 안 되며, 현장 타설말뚝 및 지하연속벽에 사용하는 콘크리트의 경우는 25 mm 이하, 철근순간격의 1/2 이하를 표준으로 하여야 한다.
수중불분리성콘크리트는 타설할 때 수중불분리성을 가지며 다지지 않아도 시공이 될 정도의 유동성을 유지하고 경화 후에는 소정의 강도 및 내구성을 가져야 한다. 수중불분리성혼화제의 품질은 한국 콘크리트 학회 규준 KCI-AD102에 적합한 것이어야 한다.

 

배합

일반 수중콘크리트는 수중에서 시공할 때의 강도가 표준공시체 강도의 0.6～0.8 배가 되도록 배합강도를 설정하여야 한다.
수중분리 저항성은 점성에 영향을 받으므로 물-결합재비와 단위 시멘트량으로설정하며, 표 16.1의 값을 표준으로 하여야 한다.
물-결합재비의 범위 50%(55%) 이하, 단위시멘트량 370kg/m3(350kg/m3) 이상

수중불분리성콘크리트의 내염해성 및 각종 염류에 의한 침식작용은 일반적인 콘크리트와 거의 동일하므로 콘크리트의 화학작용 및 철근의 부식작용 등을 고려하여 물-결합재비를 정할 경우 최대값은 표 16.2의 값을 표준으로 하여야 한다.

 

 

지하연속벽에 사용하는 수중콘크리트의 경우, 지하연속벽을 가설만으로 이용할 경우에는 단위 시멘트량은 300 kg/m3 이상으로 하여야 한다.
일반 수중콘크리트나 현장 타설말뚝 및 지하연속벽에 사용하는 수중콘크리트의유동성은 일반적으로 표 16.3에 나타낸 슬럼프로 설정하여야 한다.

 

현장 타설말뚝 및 지하연속벽에 사용하는 수중콘크리트에서 일반적으로 설계기준압축강도가 50 MPa을 초과하는 경우는 높은 유동성이 요구되므로 슬럼프 플로의 범위는 500 mm～700 mm로 하여야 한다.
수중불분리성콘크리트의 유동성은 그 시공 조건에 따라 표 16.4에 나타낸 슬럼프플로로 설정하여야 한다. 슬럼프 플로시험은 KS F 2594의 규격에 따른다.
수중불분리성콘크리트는 공기량이 과다한 경우 압축강도가 저하할 뿐만 아니라콘크리트의 유동 중에 공기포가 콘크리트로부터 떠오르게 되어 수질오탁, 품질의 변동 등의 원인이 되기 때문에 공기량은 4퍼센트 이하로 하여야 한다.

 

시공

일반 수중콘크리트

콘크리트 타설의 원칙
(1) 수중콘크리트는 시멘트의 유실, 레이턴스의 발생을 방지하기 위해 물막이를 설치하여 물을 정지시킨 정수 중에서 타설하여야 한다. 완전히 물막이를 할 수 없는 경우에도 유속은 50 mm/s 이하로 하여야 한다.
(2) 콘크리트를 수중에 낙하시키면 재료 분리가 일어나고 시멘트가 유실되기 때문에콘크리트는 수중에 낙하시키지 않아야 한다.
(3) 콘크리트 면을 가능한 한 수평하게 유지하면서 소정의 높이 또는 수면 상에 이를 때까지 연속해서 타설 하여야 한다. 수중에서 타설 할 때에 1회 연속해서 타설해 올라가는 높이가 너무 클 경우 거푸집에 작용하는 측압에 의해 거푸집이 변형되고 모르타르가 누출할 염려가 있으므로 거푸집의 강도 및 조립에 주의하여야 한다.
(4) 물과 접촉하는 부분의 콘크리트 재료 분리를 적게 하기 위하여 타설하는 도중에 가능한 콘크리트가 흐트러지지 않도록 물을 휘젓거나 펌프의 선단 부분을 이동시키지 않아야 하며, 콘크리트가 경화될 때까지 물의 유동을 방지하여야 한다.
(5) 한 구획의 콘크리트 타설을 완료한 후 레이턴스를 모두 제거하고 다시 타설하여야 한다.
(6) 수중콘크리트를 시공할 때 시멘트가 물에 씻겨서 흘러나오지 않도록 트레미나 콘크리트 펌프를 사용해서 타설 하여야 한다. 그러나 부득이한 경우 및 소규모 공사의 경우 밑열림 상자나 밑열림 포대를 사용할 수 있다.

트레미에 의한 타설
(1) 트레미는 수밀성을 가지며 콘크리트가 자유롭게 낙하할 수 있는 크기를 가져야 하므로, 트레미의 안지름은 수심 3 m 이내에서 250 mm, 3～5m에서 300 mm, 5 m 이상에서 300～500 mm 정도, 굵은 골재 최대 치수의 8배 이상이 되도록하여야 한다.
(2) 트레미의 하단에서 유출되는 콘크리트를 수중에서 멀리 유동시키면 품질이 저하되므로 트레미 1개로 타설 할 수 있는 면적이 지나치게 크지 않도록 하여야 하며, 30 ㎡ 이하로 하여야 한다.
(3) 트레미는 콘크리트를 타설 하는 동안 하반부가 항상 콘크리트로 채워져 트레미속으로 물이 침입하지 않도록 하여야 하며, 트레미는 콘크리트를 타설하는 동안수평 이동시킬 수 없다.
(4) 콘크리트를 수중 낙하시키면 재료 분리가 심하게 생기기 때문에 콘크리트를 타설 할 때에 트레미의 선단 부분에 밑뚜껑이 있는 것을 사용하거나 플란저를 설치하는 등의 대책을 취하여야 한다. 또한 콘크리트를 타설 하는 동안 트레미의 하단을 타설된 콘크리트 면보다 0.3～0.4 m 아래로 유지하면서 가볍게 상하로 움직이어야 한다.

콘크리트 펌프에 의한 타설
(1) 수중콘크리트를 낮은 곳에서 압송할 때 배관 내에서 부압이 걸리는 경우가 많으므로 콘크리트 펌프의 배관은 수밀 하여야 한다.
(2) 콘크리트 펌프의 안 지름은 0.10～0.15 m 정도가 좋으며, 수송관 1개로 타설 할 수 있는 면적은 5 ㎡ 정도로 하여야 한다. 콘크리트 펌프로 타설 하는 방법은 트레미에 준한다.
(3) 배관을 이동할 때에는 배관 속으로 물이 역류하거나 배관 속의 콘크리트가 수중낙하하는 일이 없도록 선단 부분에 역류밸브를 붙이는 등의 대책을 취하여야 한다.
(4) 압송압력이 큰 경우 관의 선단부분의 요동에 의해 콘크리트가 흐트러지는 일이 없도록 선단 부분에 충분한 질량을 붙여주거나 또는 고정시켜 주어야 한다.

밑열림 상자 및 밑열림 포대에 의한 타설
(1) 밑열림 상자 및 밑열림 포대는 그 바닥이 콘크리트를 타설하는 면 위에 도달해서 콘크리트를 쏟아낼 때 쉽게 열릴 수 있는 구조이어야 한다.
(2) 콘크리트를 타설할 때는 밑열림 상자, 밑열림 포대를 조용히 수중에 내려 콘크리트를 배출한 후 콘크리트 면으로부터 상당한 거리가 떨어질 때까지 천천히 끌어올려야 한다.
(3) 밑열림 상자나 밑열림 포대를 사용하여 수중콘크리트를 타설 하면 콘크리트가 작은 산 모양이 되어 거푸집 구석까지 콘크리트가 잘 들어가지 않는 경우가 있으므로 수심을 측정하여 깊은 곳에서부터 콘크리트를 타설 한다. 또한, 이 방법에 의한 수중콘크리트는 1 상자 또는 1포대 별로 콘크리트 경계 부분에서 일체성이 떨어지는 것을 고려하여 그 용도를 선정하여야 한다.

3.2 수중불분리성콘크리트의 타설
(1) 타설은 유속이 50 mm/s 정도 이하의 정수 중에서 수중낙하높이 0.5 m 이하이어야 한다.
(2) 타설은 콘크리트펌프 또는 트레미 사용을 원칙으로 하며 수중불분리성콘크리트를 콘크리트 펌프로 압송할 경우, 압송압력은 보통 콘크리트의 2～3배, 타설 속도는 1/2～1/3 정도이므로 품질을 저하시키지 않도록 시공계획을 세워야 한다.
(3) 수중불분리성콘크리트는 유동성이 크고 유동에 따른 품질변화가 적기 때문에 일반 수중콘크리트보다 트레미 1개 및 콘크리트 펌프 배관 1개당 콘크리트 타설면적을 크게할 수 있다. 그러나 콘크리트를 과도히 유동시키는 것은 품질저하 및 불균일성을 발생시킬 위험이 있으므로 수중 유동거리는 5m이하로 하여야 한다.

 

답안 예시

 

1. 정의

• 수중콘크리트는 물 속에서 타설 되는 콘크리트로 주로 교량 기초, 댐, 항만 공사 등 물과 접촉하는 구조물에 사용되며, 물의 영향을 받기 때문에 일반 콘크리트와는 다른 특성과 배합, 시공 방법이 필요
• 시멘트 유실에 의한 수질 오염이 발생, 물의 씻김에 따른 재료분리, 충전성과 수밀성, 내구성 확보를 위한 배합과 시공방법을 적용해야 함 

2. 수중콘크리트 배합

• 수중에서 시공할 때의 강도가 표준공시체 강도의 0.6～0.8 배가 되도록 배합강도를 설정
• 물-결합재비의 범위 50%(55%) 이하, 단위시멘트량 370kg/m3(350kg/m3) 

• 트레미관을 이용한 타설시 유동성확보를 위해 슬럼프는 130~180mm로 설정
• 공기량은 4퍼센트 이하

3. 수중콘크리트 시공시 유의사항

 

4. 트레미 관을 이용한 타설시 유의사항 

• 트레미는 안지름은 수심 3 m 이내에서 250 mm, 3～5m에서 300 mm, 5 m 이상에서 300～500 mm 정도,
• 굵은 골재 최대 치수의 8배 이상이 되도록하여야 한다.
• 트레미 1개로 타설할 수 있는 면적은 30 ㎡ 이하
• 타설 중 트레미 하단이 항상 콘크리트로 채워져 트레미 관속으로 물 유입 방지해야 함
• 콘크리트를 타설 하는 동안 수평 이동 불가