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선일기술정보지선일기술정보지- - 제 제 1414 호 호 --


● 안전한 구조물을 위한 자가 치료 (Self-healing) 콘크리트 미시간 대학교 (University of Michigan) 연구팀이 자가치료 (self-healing)가능한 콘크리트를 개발했다 . 물과 이산화탄소만 있으면 되고 인간의 개입이 전혀 필요 없다 . 이 소재로 교량을 만들면 손상이 생겨도 며칠 내리는 이슬비 정도면 해결된다 . 종래의 콘크리트는 구부러뜨리면 넓은 틈을 만들면서 파괴되는 반면 이 새로운 소재는 아주 가는 금을 만들면서 깨지도록 디자인 되어있는 것이 자가 치료를 가능케 한다 .

토목공학과 재료공학 교수인 Victor Li 는 이 현상을 손에 상처를 입었을 때에 비유한다 . 작은 상처를 입으면 인체가 스스로 치료할 수 있지만 , 큰 상처를 입으면 꿰매는 치료가 필요한 것과 마찬가지라며 , 아주 작은 틈을 만들면서 갈라지는 재료를 만들었기 때문에 자가 치료가 가능하고 과부하를 걸더라도 작은 틈이 유지된다고 설명했다 .

이 소재에 관한 논문은 Cement and Concrete Research 지의 온라인 판에 발표되었다 . 하드카피 판으로는 곧 나올

예

정이다 . Li 교수는 이 소재로 기반시설들 (infrastructure) 이 보다 안전하고 내구적으로 될 수 있다고 한다 . 자가 치료

시료

들은 3% 의 인장 변형 (tensile strain) 을 가한 후에도 원래 강도를 대부분 회복한다 . 3% 의 인장변형은 100 피트

길이의 시

편을 추가로 3 피트 늘린다는 뜻인데 , 이 정도의 변형은 금속을 심각하게 변형시키거나 종래의 콘크리트에 파괴적 균열을

일으키는데 충분한 수치이다 . Li 교수에 따르면 놀랍게도 자기치료후의 시편이 새로운 시편과 실질적으로 동일한 강성도 (stiffness) 와 강도

(strength)를 가지고 있었다며 , 손상이 일어난 후에도 계속 사용하는 것이 가능하다고 한다 . 연구팀은 완전한 치료가 일어나기 위

서는 균열 틈이 반드시 150 마이크로미터 이하로 유지되어야 하며 , 바람직하게는 50 마이크로미터 이하인 것이 좋다고

밝

혔다 . 연구팀은 이들이 지난 15 년간 연구해온 ECC ( 구부릴 수 있는 가공 시멘트 복합재 , bendable engineered cement

composite) 를 개선하여 이를 만들어 냈다 . 종래의 콘크리트보다 유연한 ECC 는 금속처럼 행동한다 . 종래의 콘크리트

는 세라믹으로 간주되었고 , 쉽게 깨지고 (brittle) 경직되어 (rigid) 있기 때문

에 지진이나 반복 과부하에 의해 변형이 일어나면 파괴되고 만다 . 반면에 유

연한 ECC 는 파괴되지 않고 구부러진다 . 특수 코팅된 섬유가 산재하여 전체

적으로 잡아주기 때문인데 , 인장 변형이 5% 까지 일어나도 손상되지 않고 안

전하다 . 종래의 콘크리트는 0.01% 의 인장 변형에서도 균열이 발생하고 하중

을 견딜 수 없다 . 자기치료 콘크리트의 평균 균열 틈은 60 마이크로미터이다 . 이는 머리카락

의 반정도 되는 폭인데 , Li 교수는 균열 표면 노출된 건조 시멘트가 물과

이산화탄소와 반응하여 치료가 이루어지고 균열 자리에는 흰색의 탄산 칼슘

흉터만이 남도록 해놓았다 . 탄산 칼슘은 자연계의 조개 껍질에서 발견되는

강도 높은 화합물이다 . 치료를 위해서 실험실에서는 1 회 ~ 5 회의 습윤 (wetting) 과 건조 (drying) 의 반복이 필요하다 .

연구팀은 균열발생 전후의 강성도와 강도를 측정하기 위해 공명 주파수 측정법 (resonant frequency measurements) 을 사용했다 . 이 테스트는 소재를 통하여 음파를 통과시켜 구조상의 변화를 감지한다 .

Industrial Trend

http://umich.edu/news/Releases/2009/Apr09/selfheal_vertical.jpg

http://umich.edu/news/Releases/2009/Apr09/bendable_concrete.jpg


오늘날 , 건축업자들은 균열을 최소한으로 유지하고 콘크리트 구조물을 강화하기 위해 강철 바 (steel bar) 를 이용한

다 . 하지만 균열이 자가치료가 일어날 정도로 작지 않기 때문에 , 물과 제빙염 (deicing salts) 이 강철까지 침투해서 부식이

일

어나고 , 이로 인해 구조물은 더욱 약해진다 . Li 교수의 자가치료 콘크리트는 균열을 작게 유지하기 위한 강철 강화가

필요

없으므로 부식도 발생하지 않는다 .

이 콘크리트를 사용하면 일반적인 퇴화과정이 역전되므로 , 새로운 구조물에 들어가는 비용과 환경 영향을 줄일 수 있고

수리효과도 더 오래 갈 수 있다 . 미국 토목학회 (The American Society of Civil Engineers) 에서는 최근 도로 , 교량 , 수자

원 시스템 및 다른 기반시설에 건강에 대하여 D 등급을 주었다 . 연방 부양 대책 (federal stimulus package) 은 1000억불

이상의 공공사업 프로젝트를 포함하고 있다 . Li 교수는 도로나 교량을 보수할 때 제대로 해서 앞으로 5년에서 10 년 후에 다시 수리할 필요가 없도록 하기를

바란다면

서 , 자가 치료되고 구부러지는 콘크리트로 재건하면 여기에 들어가는 에너지와 탄소 발자국 (carbon footprint) 를

줄임으

로써 건축물과 자연 환경간에 조화를 이룰 수 있다고 설명했다 . 그는 토목 환경 공학자로서 이 메가 시스템

(mega-system) 의 관리 역할을 해야 한다면서 고등 재료 과학이 이들을 건강하게 유지하는 한 방법이 될 수 있다고 한다 .

Industrial Trend


● 콘크리트 초기 강도발현에 미치는 혼화재료의 영향 .

1. 서론 최근 건설물량이 증가하고 있는 주상복합과 같은 초고층 건축물은 경제성 문제와 관계하면서 건설공기의 단축이 중요한과제이다 . 특히 , 이중에서도 1층당 싸이클 공기는 전체공정표 중에서도 주공정선이 되어 , 이를 단축하기 위한 시스템

거푸집의 활용 , 조립철근의 배근 등 다양한 방법도 강구하고 있지만 , 콘크리트의 초기 강도발현을 촉진하여 거푸집 탈형시기를 단축하는 방법도 중요시되고 있다 . 그러나 , 실무건설공사 현장에서는 경제성에 중점을 두어 플라이애시 ( 이하 FA) 및 고로슬래그 미분말 ( 이하 BS) 을

시멘트량에 대한 일부 치환 ( 내할 ) 하여 사용 함으로서 , 경우에 따라서는 초기 강도발현에 불리하게 작용하고 있어 또 다른 치환방법을 검토할 필요가 있고 , 또한 고성능감수제인 경우도 주성분의 종류와 표준 · 조강 등 형태 변화에 따라서도

효과적인선택이 필요 시 되고 있다 . 그러므로 , 본 연구에서는 콘크리트의 초기 강도발현에 미치는 혼화재료의 영향에 대하여 검토하는 것으로 , FA 및 BS

의광물질 혼화재 치환방법과 화학 혼화제로 고성능감수제의 종류에 따른 콘크리트의 기초적 특성 및 초기 강도 발현 특성을 분석하고 , 아울러 초기강도발현을 신속하게 확인할 수 있는 방법으로 P형 슈미트햄머를 이용한 초기 압축강도 추정 4)5) 품질관리의 가능성에 대하여도 검토하고자 한다 .

2. 실험계획 및 방법 2.1 실험계획 본 연구의 실험계획은 표 1 과 같다 . 즉 , 배합사항으로 물결합재비 (W/B) 는 일반적으로 사용되는 보통강도

콘크리트의 설계기준강도 30MPa 전후를 만족할 수 있는 45% 1 수준으로 하고 , 혼화재의 치환방법은 혼화재를 치환하지 않은

플레인을기준으로 FA 10% 와 BS 20% 를 시멘트에 대한 중량치환인 내할치환과 잔골재에 대한 중량치환인 외할치환 및 병용치환으로 시멘트와 잔골재에 대하여 각각 1:1, 1:3 으로 하는 총 9수준 , 혼화제 종류로는 고성능감수제 나프탈렌계 표준형 (NS) 과 조강형 (NES), 멜라민계 표준형 (MS) 과 조강형 (MES) 및 폴리칼본산계 표준형 (PS) 의 5수준으로 중복 1 수준을 공제한 총 13배치를 실험계획 하였다 . 이때 , 혼화재를 치환하지 않고 , 나프탈렌계 표준형을 사용한 콘크리트 ( 플레인 ) 를 중심으로 목표 슬럼프는 15±1.5cm, 목표 공기량은 4.5±1.5% 를 만족하도록 배합설계 한 후 각 광물질 혼화재 치환 및 화학 혼화제 종류에 따라 동일하게 적용하는 것으로 하였다 . 굳지않은 콘크리트와 경화 콘크리트의 실험계획 사항은 표 1 과 같고 , 배합사항은 표 2와 같다 .

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실 험 요 인 실 험 인 자

배합사항

W/C(%) 1 45목표 슬럼프 ( ㎝ ) 1 15 ± 1.5목표 공기량 (%) 1 4.5 ± 1.5혼화재

치환방법

플레인

9

· 플레인내할 (%/C) · FA 10, BS 20외할 1) (%/C) · FA 10, BS 20병용

(%/C:%/C)· FA 5:5, FA 2.5:7.5· BS 10:10, BS 5:15

혼화제 종류 5· 나프탈렌계 : NS, NES· 멜라민계 : MS, MES· 폴리칼본산계 : PS

실험사항

굳지않은콘크리트

5· 슬럼프 · 슬럼프플로우· 공기량 · 단위용적중량· 응결시간

경화콘크리트 2· 압축강도 (12, 18, 24hr)· P 형 슈미트햄머 반발도 (12, 18, 24hr)

1) 시멘트량 치환과 동일 무게를 잔골재에 대하여 치환 .

표 1. 실험계획


2.2 사용재료 본 실험에 사용한 시멘트는 국내산 보통 포틀랜드시멘트를 사용하였고 , 잔골재는 인천 중구 항동산 세척사를 사용하였으며 , 굵은골재는 경기도 광주산 25mm 부순 굵은골재를 사용하였다 . 또한 , 혼화재료로써 광물질 혼화재는

일반적으로사용하는 분급 정제된 보령 화력산 플라이애시와 포항제철에서 생산되는 고로슬래그 미분말을 사용하였고 , 화학 혼화제로 고성능감수제는 국내산 D 사의 나프탈렌계 및 멜라민계의 표준형과 조강형 , 폴리칼본산계 표준형을 사용하였으며 ,

AE제는 빈졸계를 사용하였는데 , 각 재료의 물리적 성질은 표 3∼7 과 같다 .

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W/B(%)

단위수량( ㎏ /㎥ )

S/a(%)

AE 제(%) 혼화제

혼화재치환

절대용적배합 (ℓ/㎥ ) 중량배합 ( ㎏ /㎥ )

시멘트 FA BS 잔

골재굵은골재

시멘트 FA BS 잔

골재굵은골재

AE 제

45 170 45 0.005

NS 0.1

0 120 - - 299 366 378 - - 772 958

0.019

FA10

내할 108 17 - 297 363 340 38 - 766 951외할 120 17 - 282 366 378 38 - 728 958

병용 5:5 114 17 - 290 364 359 38 - 747 955병용

2.5:7.5 117 17 - 286 365 368 38 - 738 957

BS20

내할 96 - 26 298 365 302 - 75 770 955외할 120 - 26 273 366 359 - 75 705 958

병용 10:10 108 - 26 286 365 340 - 75 737 960병용 5:515 114 - 26 280 365 359 - 75 721 958

NES

0.1 0 120 - - 299 366 378 - - 772 958 0.019MS

MESPS

표 2. 콘크리트의 배합표

비 중 분말도( ㎠ /g) 안정도 (%)

응결시간 ( 분 ) 압축강도 (Mpa)

초 결 종 결 3 일 7 일 28 일

3.15 3,265 0.15 210 300 22.0 28.9 38.9

표 3. 시멘트의 물리적 성질

구 분 비 중 조 립 률 흡 수 율 (%) 단위용적 중량( ㎏ /㎥ )

0.08mm 체 통과량 (%)

잔 골 재 2.58 2.89 1.12 1,614 1.15굵 은 골 재 2.62 6.75 0.69 1,563 0.10

표 4. 골재의 물리적 성질


2.3 실험방법 본 연구의 실험방법으로 콘크리트의 혼합은 강제식 팬믹서를 사용하여 그림 1 의 순서에 따라 실시하였다 .

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비 중분말도( ㎠ /g)

강열감량(%)

압축강도비(%) SiO2 습 분 (%) 단위수량비

(%)2.22 3,850 42 92 67.5 0.2 100

표 5. 플라이애시의 물리적 성질

비 중분말도( ㎠ /g)

화 학 성 분

MgO SO3 강열감량 (%) 염화물이온(%)

2.91 4,463 5.90 2.78 0.05 0.001

표 6. 고로슬래그 미분말의 물리적 성질

표 7. 혼화제의 물리적 성질

구 분 주 성 분 형 태 색 상 비 중 (20℃)

고 성 능감 수 제

나프탈렌계표 준 형

암 갈 색1.19

조 강 형 1.20

멜라민계표 준 형

연 한 갈 색 1.20조 강 형

폴리칼본산계 표 준 형 연 황 색 1.04AE 제 빈 졸 계 미 황 색 1.19

배 출

저 속

잔 골 재

굵은골재

시멘트( 혼화재 )

저 속

저 속

건 비 빔콘크리트＋물＋

AE 제

60 초

저 속

콘크리트＋

고성능감수제

90 초

그림 1. 콘크리트의 혼합


굳지않은 콘크리트의 실험으로 슬럼프는 KS F 2402 규정에 의거 실시하였고 , 슬럼프플로우는 슬럼프 측정이 끝난 후 최대직경과 이에 직교하는 직경의 평균치로 하였으며 , 공기량 및 단위용적중량은 KS F 2421 및 2409, 응결시간은 KS F2436 의 프록터 관입저항 시험방법에 의거 측정하였다 . 경화 콘크리트의 실험으로 압축강도는 KS F 2405 규정에 의거 실시하였는데 , 재령 24 시간까지는 석고 캐핑 , 그 이후부터는 시멘트 페이스트 캐핑을 실시한 후 압축강도를 측정하였다 . P 형 슈미트햄머 ( 사진 1 참조 ) 는 스위스산 Proceq 사제를 이용하였고 , 반발도는 20×20×20cm 입방형 공시체를 제작한후 상부 면을 25 회 수평 타격한 평균값을 반발도로 하였다 .

3. 실험결과 및 분석 3.1 굳지 않은 콘크리트의 특성 표 8은 콘크리트의 실험결과로 광물질 혼화재 치환방법 및 화학 혼화제 종류에 따른 슬럼프 , 슬럼프플로우 , 공기량 및단위용적중량과 재령 3, 7, 28 일의 압축강도를 나타낸 것이다 .

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사진 1. P 형 슈미트햄머

구분

실험사항

플레인

광물질 혼화재 치환 화학 혼화제 종류

내할(%/C)

외할(%/S) 병용 (%/C : %/S) 나프탈렌계 멜라민계

폴리칼본산계

FA10BS20FA10BS20

FA 10 BS 20

NS NES MS MES PS5 : 5 2.5 :7.

5 10 :10 5 :15

슬럼프( ㎝ ) 16.3 14.7 14.4 16.0 7.2 15.5 15.5 11.3 7.4 16.3 9.5 16.6 14.5 15.3

슬럼프플로우( ㎝ )

28.1 26.4 26.4 27.7 21.4 27.9 27.3 23.7 21.7 28.1 22.6 28.4 26.4 27.2

공기량 (%) 4.8 4.0 4.8 3.2 2.4 3.6 3.3 3.8 2.5 4.8 3.4 5.6 5.5 4.0단위용적

중량 ( ㎏ /㎥ )

2,336 2,367

2,351

2,393

2,415 2,377 2,387 2,377 2,408 2,336 2,379 2,328 2,334 2,368

압축강도(MPa

)

3 일 20.7 20.3 19.8 25.6 29.6 22.3 22.4 24.8 29.1 20.7 23.9 21.7 19.9 22.67일 28.7 27.3 27.9 37.6 39.5 28.7 30.5 34.7 38.0 28.7 28.8 28.1 27.0 29.728일 37.9 39.1 41.5 45.9 55.0 42.2 42.7 49.5 51.2 37.9 38.0 36.1 35.0 37.9

표 8. 콘크리트의 실험결과


먼저 , 굳지않은 콘크리트의 특성으로 플레인은 목표 슬럼프 및 공기량의 범위를 만족하였고 , 혼화재의 치환방법에 따른 유동성은 내할의 경우 FA 및 BS 치환에 따라 모두 저하하는 것으로 나타났으며 , 외할과 병용 치환의 경우 FA 는 플레인과 비교하여 큰 차이가 없었으나 , BS 는 역시 크게 저하하는 것으로 나타났다 . 공기량은 플레인에 비하여 내할의 경우 큰 차이가 없는 것으로 나타났으나 , 외할과 병용 치환의 경우는 모두 저하하였는데 , 특히 BS 의 경우 잔골재에 대한 치환율이 증가함에 따라 현저히 저하하여 목표 공기량의 범위를 벗어남에 따라 AE 제의 사용량을 늘려주는 방안이 요구된다 . 이상의 결과는 분말도가 작은 혼화재가 잔골재로 치환됨에 따라점성이 커져 유동성이 저하하고 공극이 충전되므로서 공기량이 감소한 것으로 판단된다 . 또한 , 화학 혼화제 종류에 따른 유동성으로 나프탈렌계 및 기타의표준형인 경우는 목표 슬럼프를 만족하였고 , 촉진형인 경우는 표준형과 비교하여 유동성이 저하하였는데 , 특히 나프탈렌계 촉진형은 그 저하가 크게 나타났다 . 혼화제 종류에 따른 공기량은 모두 목표 공기량 3∼6% 의 범위를 만족하였고 , 단위용적중량은 2,300 ∼2,400kg/m3 의 범위로 공기량과는 반대 경향으로 나타났다 .

3.2 응결 특성 . 그림 2 및 3 은 광물질 혼화재 치환방법 및 화학 혼화제 종류별 경과시간에 따른 관입 저항치를 나타낸 것이고 , 그림 4 및 5는 응결시간으로 초결 및 종결시간을 나타낸 것이다 . 먼저 , 광물질 혼화재의 치환방법에 따른 응결시간으로 시멘트에 대한 내할치환은 플레인과 비교하여 모두 지연되는 것으로 , 즉 , 종결시간이 플레인은 10 시간 전후로 나타난 반면 , FA 의 경우 12 시간 , BS 의 경우 11 시간 전후로 나타났는데 , 이는 단위시멘트량의 감소에 기인한 것으로 판단된다 .

이에 비하여 잔골재에 대한 외할치환은 FA 의 경우 13 시간 정도로 오차요인도 포함되어 응결이 다소 지연된 반면 , BS의

경우는 9시간 정도로 플레인보다 1 시간 정도 빠르게 나타났고 , 병용치환의 경우는 FA 는 지연 및 BS 는 촉진으로 잔골재에

대한 치환율이 큰 1:3 병용치환이 1:1 치환보다 그 영향이 크게 나타났다 . 또한 , 화학 혼화제 종류에 따른 응결시간은

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그림 2. 혼화재 치환방법별 경과시간에 따른 관입저항

그림 5. 혼화재 종류별 초결 및 종결시간

그림 4. 혼화재 치환방법별 초결 및 종결시간

그림 3. 혼화재 종류별 경과시간에 따른

관입저항


나프탈렌계 조강형이 표준형보다 1 시간 정도 빠르게 나타났으나 , 멜라민계의 경우는 표준형과 조강형에 있어 큰 차이는

없었으며 , 폴리칼본산계는 나프탈렌 및 멜라민계보다 응결이 다소 지연되는 것으로 나타났다 .

3.3 강도발현 특성 그림 6 및 7은 광물질 혼화재 치환방법 및 화학 혼화제 종류별 24시간까지의 초기 재령경과에 따른 압축강도를 나타낸 것이다 . 광물질 혼화재 치환방법에 따라서는 내할치환의 경우 FA 및 BS 모두 플레인보다 다소 작게 나타났는데 , 이는 혼화재의 내할치환에 따른 단위시멘트량 저감에 기인된 것으로 분석된다 . 또한 , 외할 및 병용치환은 공히 플레인보다 초기 압축강도가 크게 나타났는데 , BS로 치환할수록 , 잔골재에 대한 치환율이 증가할수록 빠르게 나타났다 . 이는 미립분 증가에 의한 공극충전효과에 기인된 결과로 사료된다 . 화학 혼화제 종류에 따른 초기재령 압축강도는 혼화제 종류별 큰 차이 없이 18 시간 전후에서 5MPa 를 발휘하였는데 , 조강형이 표준형보다 다소 빠른 것으로 나타났으나 , 큰효과는 아닌 것으로 분석된다 . 그림 8은 광물질 혼화재의 치환방법별 측면거푸집의 제거 가능한 압축강도 5MPa6)7) 에 도달하는 시간을 나타낸 것이다 . 압축강도 5MPa 에 도달하는 시간은 플레인의 경우 19 시간에 비하여 혼화재의 치환방법에 따라서는 내할치환의 경우 FA 가 19.5 시간 , BS 가 20 시간 정도로 플레인보다 30∼1 시간 정도 늦게 도달한 반면 , 외할치환의 경우 FA 는 14.5 시간으로 2∼4 시간 정도 빠르게 나타났는데 , 이는 외할치환 콘크리트의 초기 강도발현에 미치는 혼화재료의 영향에 따른 미립분의 증가에 의한 공극충전효과로 응결 및 초기 강도발현이 빠른 것으로 사료된다 . 한편 , 병용치환은 FA 및 BS 를 내할과 외할의 1:1 치환의 경우 18 및 15.5 시간 , 1:3 치환의 경우 17 및 14.5 시간으로 BS 로 치환할수록 , 잔골재에 대한 치환율이 증가할수록 측면거푸집의 제거시간을 1∼4시간 정도 단축할 수 있는 것으로 밝혀졌다 .그림 9는 화학 혼화제 종류별 압축강도 5MPa 에 도달하는 시간을 나타낸 것이다 .

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그림 6. 혼화재 치환방법별 초기 재령 경과에 따른압축강도

그림 7. 혼화재 종류별 초기 재령경과에 따른 압축강도

그림 8. 혼화재 치환방법에 따른 압축강도 5MPa

도달시간

그림 9. 혼화재 종류별 압축강도 5MPa 도달시간


5MPa 도달시간은 나프탈렌계 표준형이 19 시간 , 조강형 이 16.5 시간 , 멜라민계 표준형이 17 시간 , 조강형이 16.5 시간 정

도로 조강형이 표준형보다 다소 빠르게 나타났다 . 한편 , 폴리칼본산계 표준형은 응결시간에서는 다소 지연되었으나 5MPa 발현시간은 16.5 시간 정도로 조강형과 거의 유사한 경향으로 나타났는데 , 이는 기타의 혼화제보다 응결 이후

수화촉진 및 공기량이 작았던 것에 기인된 결과로 분석된다 . 이상을 종합하면 , 보통강도 콘크리트의 측면거푸집 제거시기 단축을 위한 초기 강도발현 방안으로는 본 연구범위의 실험결과 혼화제로 멜라민계 고성능감수제 조강형을 사용하고 , 혼화재로 BS 20% 를 내할과 외할을 1:3 으로 병용

치환하면5MPa 도달시간을 6시간 정도 단축되는 것으로나타났다 .

3.4 초기 압축강도 추정 품질관리 그림 10 및 11 은 광물질 혼화재 치환방법 및 화학 혼화제 종류별초기 재령경과에 따른 P형 슈미트햄머의 반발도를 나타낸 것이다 . 먼저 , 혼화재 치환방법에 따른 P형 슈미트햄머의 반발도는 내할치환의 경우 플레인과 큰 차이가 없는 반면 , 외할 및 병용치환인 경우는 초기 압축강도 발현과 유사한 경향으로 BS 로 치환할수록 , 잔골재에 대한 치환율이 증가할수록 크게 나타났다 . 또한 , 혼화제 종류별 초기 재령경과에 따른 P형 슈미트햄머의 반발도는 압축강도와 유사한 경향으로 나프탈렌계가 , 특히 조강형이 표준형보다 크게 나타났고 , 압축강도와 비례적으로 증가하였다 . 그림 12 는 혼화재 치환방법 및 혼화제 종류별 초기재령 24 시간까지P형 슈미트햄머의 반발도와 압축강도와의 상관관계를 종합하여 산점도로 나타낸 것이다 .

혼화재 치환 및 혼화제 종류에 따른 초기재령에서 P형 슈미트햄머의 반발도와 압축강도는 그림 12 의 회귀식과 같은데 , 상관계수는 0.92 로 양호한 상관성을 나타내었다 . 이때 , 측면거푸집의 탈형 가능한 압축강도 5MPa 를 발휘하는 P형 슈미트햄머의 반발도는 23 인 것으로 밝혀졌으나 , 안전율을 고려하면 25 이상으로 관리하는 것이 바람직 할 것으로 사료된다 . 참고적으로 경화 콘크리트의 각 배합요인별 재령 3, 7, 28 일의 압축강도 특성은 표 8과 같다 . 즉 , 광물질 혼화재 및 화학 혼화제의 재령별 압축강도는 재령이 경과할수록 초기 강도발현과 유사한 경향으로 큰 압축강도를 나타내었다 . 단 , 광물질 혼화재의 내할치환의 경우는 재령 7일까지는 플레인보다 작았으나 , 재령 28 일에서는 FA 및 BS 의 포졸란 반응 및 잠재수경성 반응에 의해

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그림 10. 혼화재 치환방법별 초기 재령 경과에 따른P 형 슈미트햄머의 반발도그림 11. 혼화제 종류별 초기 재령경과에 따른 P

형 슈미트햄머의 반발도

그림 12. 혼화제 종류별 P 형 슈미트햄머의 반발도와 압축강도의 비교


플레인보다 압축강도가 크게 나타남을 확인할 수 있었다 .

4. 결론

콘크리트의 초기 강도발현에 미치는 광물질 혼화재의 치환방법 및 화학 혼화제의 종류에 따른 영향을 검토한 실험결과

를 요약하면 다음과 같다 . 1) 굳지않은 콘크리트의 특성으로 플레인 콘크리트에 비하여 FA 10% 및 BS 20% 를 내할 , 외할 및 병용치환에 따른

유

동성 및 공기량은 저하하는 것으로 특히 , 외할치환에서 저하 정도가 크게 나타났고 , 혼화제 종류에 따라서는 NES일

때 저하하고 , 기타는 큰 차이 없이 목표 슬럼프 및 공기량의 범위를 만족하였다 . 2) 혼화재의 치환방법에 따른 응결시간은 내할치환의 경우 FA 및 BS 모두 지연되었고 , 외할 및 병용치환은 BS 로

치환

할수록 , 잔골재에 대한 치환율이 증가할수록 응결시간이 빠르게 나타났다 . 혼화제 종류에 따른 응결시간은 MS에서

NS 및 PS 보다 빠르게 나타났다 . 3) 혼화재 치환방법에 따른 초기 압축강도는 내할치환의 경우 플레인보다 작게 나타났으나 , 외할 및 병용치환은 공히

플레인보다 크게 나타났는데 , 응결시간과 유사하게 BS 로 치환할수록 , 잔골재에 대한 치환율이 증가할수록

초기강도

발현이 빠르게 나타났다 . 또한 , 혼화제 종류에 따른 초기 압축강도는 MS 및 PS 가 NS 보다 크게 나타났다 . 4) 압축강도 5MPa 도달시간으로 혼화재 치환 방법 중 내할치환은 플레인보다 30 분∼ 1 시간 정도 늦게 도달한 반면 ,

외

할치환은 2∼4 시간 정도 , 병용치환은 1:1 치환의 경우 15.5∼18 시간 , 1:3 치환의 경우 14.5∼17 시간 빠른

경향으로

BS 로 치환할수록 , 특히 잔골재에 대한 치환율이 증가할수록 빠르게 나타났고 , 혼화제 종류별로는 나프탈렌계 및

멜

라민계 조강형이 표준형보다 0.5∼2 시간 정도 빨랐으며 , 폴리칼본산계 표준형은 조강형과 유사한 경향이었다 . 5) 혼화재 치환방법 및 혼화제 종류별 초기 재령경과에 따른 P형 슈미트햄머의 반발도는 초기 압축강도 발현과 유사한

경향이었는데 , 이때 , 측면거푸집을 제거할 수 있는 압축강도 5MPa 발휘시점의 확인은 안전율을 고려할 때 반발도

25 이상이면 가능한 것으로 사료된다 . 이상을 종합하면 , 보통강도 콘크리트의 측면거푸집 탈형시기 단축을 위한 초기 강도발현은 본 연구범위의 실험결과 혼

화제로 멜라민계 고성능감수제 조강형을 사용하고 , 혼화재로 BS 20% 를 1:3 병용치환 하는 것이 가장 효과적인 것으로

판

단되는데 , 이때 , P 형 슈미트햄머의 반발도를 25 이상으로 관리하면 가능할 것으로 밝혀졌다 .

출 처 : 大韓建築學會論文集構造系 19권 9호 ( 통권 179호 ) 2003 년 9 월

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● 콘크리트 적산온도 .

1. 정의

① 콘크리트 적산온도란 타설한 콘크리트가 양생하는데 필요한 열량을 나타낸 온도 수치로서 , 양생기간의 일 평균 양

생 온도를 적산한 수치를 말한다 ② 초기 콘크리트의 경화 정도를 평가하는 지표로서 한중 콘크리트의 강도발현을 비빈 후부터의 양생온도 (°D, degree) 와 경과기간 (日 , day) 의 곱의 적분함수 { (양생온도 × 경과기간 } 로 나타낸 것을 말한다 .

2. 적산온도의 사용목적 ① 물 시멘트비 보정계수로 활용 ② 한중 콘크리트 초기강도 평가 ③ 콘크리트 양생온도와 양생기간 판단 ④ 양생온도와 재령 일에 따라 강도의 추정이 가능 ⑤ 초기강도 (50kgf/ cm2) 의 발현기간을 산정

3. 적산온도의 산출식 ×D M : 적산온도 (°D×D 또는 °D×日 ) z : 재령 ( 일 ) n : 필요강도를 얻기 위한 기간 ( 일 ) : 재령 z 일에 의한 콘크리트의 일평균 온도 (℃) 단 , 양생을 하는 경우는 평균양생온도 ( 표준양생 온도는 20±3℃)

4. 적산온도의 유효범위

① 상온 양생 시 양생온도 ≦ 35℃ ② 수화발열 또는 증기 양생 시 콘크리트 최대 상승온도 ≦ 70℃

5 적산온도 사용시 주의사항

① 가열 양생 시 온도확인을 한다

② 초기 양생온도를 기록하고 적산온도를 산출한다

③ 적산온도에 의한 강도시험을 한다

④ 한중 콘크리트는 재령 28 일까지의 적산온도가 370 °D×D 이하가 되는 기간 중의 시공이다 . ⑤ 온도변화가 심할 경우 적용 곤란

⑥ Mass 콘크리트에 적용 불가

⑦ 배합비가 달라질 경우 적용 금지

⑧ 적산온도에 의하여 추정한 압축강도가 거푸집의 탈형 조건에 맞는지 판단한다

Technical Tips


Special Page● Burj Dubai Project 개요 및 주요 시공기술 (1) - Ⅲ 삼성건설기술 2006 상반기 발췌 .

5. 핵심시공기술 5 － 1 층당 3 일 cycle 공정 1) 코아월 (Core Wall) 형틀 시스템 콘크리트 타설 후 형틀을 자체 장착된 유압잭을 사용하여 다음 層으로 상승시키는 시스템으로 T/C 의 양중 없이 최고 층까지 지속적으로 콘크리트를 타설함으로써 3 일 Cycle 달성의 핵심이 되는 기술로 치밀하고 완벽한 사전준비가 요구되며 Tower Palace 의 4개 분량의 형틀 시스템으로 설 치 및 운용된다 .

그림 17. 층당 3 일 1cycle - 일일 작업 상황

그림 16. 코아월 ACS Form적용


Special Page 2) 철근 先조립공법 지상에서 기둥 , 옹벽의 철근을 大Block화 하여 2개 층분량의 철근을 T/C로 끌어올려 한번에 설치하는 공법으로 T/C 의 양중 횟수를 감소시키며 , 층당 3 일 공정관리를 위한 작업 안전성 및 효율성을 고려한 철근조립 방식이다 .

3) 고강도 콘크리트 층당 3 일 공정달성을 위해 콘크리트의 조기강도 발현 , 수화열 관리 , 초고층으로 압송이 가능하도록 하기 위한 콘크리 트의 최적 배합설계기술이 요구되며 , 세계 최고 강도수준인 800kg/㎠의 콘크리트를 현지 재료를 사용한 배합설계 및 테스트를 완료 후 현장에 적용하고 있다

5 － 2 초고층 양중관리 초고층 공사시 가장 핵심적으로 관리되는 분야로 , 동시 투입되는 대량의 자재와 인원을 타워크레인과 가설 엘리베이터 를 이용하여 최적의 수직 물류 관리가 될 수 있도록 하는 시공관리 계획으로 주요 양중 장비적용 방안은 다음과 같다 . 1) Tower Crane ① 고속 대용량 Tower Crane 3 대 투입 ② 설치방법 : Wall bracket type - 양중 시간 · 최대 속도 : 220m/min · 양중소요시간 : 12.7min at 700m · 적용 장비 및 Capa

그림 18. 철근 선조립장

그림 19. 지상 철근 선조립 공법

그림 20. 타워 크레인 설치 투시도

T/C#1 Favco M440D 25 tonT/C#2 Favco M380D 19 tonT/C#3 Favco M220D 11 ton


Special Page

그림 22. Site Logistic Plan

그림 21. 타워크레인 설치 평면도


Special Page 2) Hoist Car ① 주요 고려사항

- Peak time 시 예상투입인원 : 3,100명

- 기계적 한계에 의한 운행 가능높이 : 450m

- 간섭사항

· 부분 준공 관련 ( 호텔부위 Hand over)

· 본설 Elevator의 공사용 사용

② Hoist Car 운영 및 설치방안

- 3단계 설치

· 인화물용 7대 설치 (Twin Cages) · 지상에서 SL2 까지 도달시간 45 분 소요

③ Shuttle Hoist Car - 골조공사 구간 ( 약 16 개층 ) 의 전담 운행

- 매 20 개 층마다 재설치 (Single Cage 2 대 )

5 － 3 Concrete 타설 계획

1) 부위별 Con’c 적용 강도

① Mat foundation, Slabs & Beams : C50 ② Core walls, Tower Column : C60, C80 ③ Belt wall & Outrigger panels: C60, C80 ④ Podium column : C50 2) Con’c Pumping 계획

① 콘크리트 타설 방법

- Direct Pumping + Re-pumping 병행 적용

② Direct Pumping - RC 구간인 L147(525m) 까지 Direct Pumping 방법 적용“ ( New Record”) · 현 최고기록 대만 TFC101 450m임 (Schwing BP8800) - 고압펌프 2대 투입

· Putzmeister BSA 14000 HPD(320 bars, 470kw)

Site Logistic Plan

Concourse~L100 347 m 4 Twin 100m/min

L100 ~ L142 152 m 2 Twin 100m/minL142 ~ LSL2 118 m 1 Twin 40m/min

*525m Direct Pumping 이 불가능할 경우에 대비 하여 중간 층에 Re-Pumping 용 펌프를 추가

설치하여 운행계획 (Emergency Plan)


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③ Concrete 배관 계획

- 총 4 Line 운영

· 각 배관은 4대의 Concrete Placing Boom 에

직접 연결

· Center, East, South, North Wing 에 배치

- 1 일 최대 3 개소 Concrete 타설

· 1~2 개 Line 은 Back Up Line 운영

Level Ground ~L147 L148~L161 L162~SL6

Method Direct Pumping Re-Pumping Concrete

Hopper

목표높이 525m 607m 681m

타설장비 고압 펌프일반 펌프

(L147 에 위치 ) Tower crane

Line#1 Center 525m(L147)

Pipe 두께: 8mm

Pipe Size: 125mm

Line#2 West 394m(L113)

Line#3 East 305m(L89)

Line#4 South 345m(L99)


Change & Innovation● 가지각색 직원들 , 기업의 성공 IQ 높인다 .

특이한 것 , 독특한 것 , 불가사의한 괴짜 , 다채로운 것 , 이상야릇한 것을 적극적으로 추구할 때 살아남는 시대가 왔

다 . 경쟁에서 이기고 싶은가 ? 그렇다면 다양한 사람들의 특성을 활용해 어떻게 성과를 극대화 시킬 것인가에 주목해야 할 때다 . 2008 년 월스트리트 저널이 발표한 ‘가장 영향력 있는 경영 사상가 20 인’에서 1 위에 오른 게리 해멀 (Gary Hamel). 지금은 경영학의 핵심 개념이 된 ‘핵심 역량 (core competence)’ 의 창시자인 그가 최신 저서 ‘경영의 미래’에서 혁신을 이루는 경영 DNA 로 ‘다양성’을 꼽았다 . 게리 해멀은 “기업이 변화무쌍한 세계에서 경쟁을 뚫고 승리하기 위해서는 ‘적응력’이 필수조건이다 . 적응력의 범위를 넓히려면 생각 , 기술 , 태도 , 역량의 다양성을 키워야 한다”고 말한다 . 기업입장에서는 다양한 관점을 수용해 변화에 신속히 대응하는 것이 경쟁력 있는 가치가 됐다 .

다양하다니 , 뭐가 ? 다양성에 대한 관심이 높아질수록 , 다양성을 보는 관점과 정의도 다양해지고 있다 . 다양성 안에는 연령 , 성 , 인종 , 민족 등 인구통계학적 속성을 비롯해 성격 , 가치 , 태도 , 신념 등 심리적 속성도 포함된다 . ‘ 다양성 높은 집단에서 성과를 관리하는 감정지능(Emotional Intelligence for Managing Results in a Diverse World)’ 의 저자인 가르텐슈바르츠와 로웨 (Gardenswartz & Rowe) 는 다양성을 1) 성격( 다른 사람에게 즉각적으로 보이지 않는 ), 2) 나이 , 성 (gender) 등과 같은( 부분적으로 보이는 ) 내부적 차원 , 3) 외부적 차원 ( 소통 가능한 ), 4) 조직적차원의 4가지 계층 모델로 정의했다 . 이 모델에서는 다양성의 속성을 인구통계학적 측면에 보다 무게를 싣고 있지만 성격이라는 심리적 속성도 고려하고 있다 . < 표 1> 처럼 체계화된 모델을 기반으로 하면 기업이 처한 다양성 문제를 진단하고 그 해결방안을 찾기가 수월할 것이다 .

다양성 , 왜 기업에게 왜 중요한가 ? 2001 년도에 ‘포춘 (Fortune) 1000 대 기업’ 및 ‘일하기 좋은 100 대 기업’의 HR 전문가 121 명을 대상으로 조직 다양성과 관련한 서베이 (SHRM Survey) 를 했다 . ‘ 조직의 다양성 관리가 조직의 경쟁력에 긍정적인 영향을 미친다’는 응답이 91% 나 됐다 . 아울러 ‘다양성 관리가 기업문화를 증진시킨다’는 79%, ‘채용을 개선한다’가 77%, ‘ 고객관계가 개선된다’는 응답이 52% 에 이른다 . 그렇다면 다양성이 조직에 줄 수 있는 가장 긍정적인 효과는 무엇일까 ? 바로 창조성 , 혁신성을 자극한다는 점이다 . ‘메디치 효과 (The Medici effect)’ 의 저자인 프란스 요한손 (frans Johansson) 은 여러 분야의 창의적인 일에 종사하는 사람들과의 인터뷰를 바탕으로 “혁신은 각기 다른 영역 , 배경 , 전문성을 지닌 사람들이 각자의 생각을 공유할 때 발생할 가능성이 높다”고 말했다 . 다양한 영역 , 분야 , 문화 등이 만나는 교차점에서는 출동을 빚거나 , 또는 새로운 결합이 일어나면서 보다 혁신적인 아이디어가 나올 수 있다 . 하지만 다양성이 긍정적 측면만 있는 것은 아니다 . 이질적인 집단 간의 갈등 , 의사소통의 어려움과 같은 부정적 면도 있다 . 따라서 다양성을 어떻게 관리하느냐에 따라

표 1. Gardenswartz & Rowe 의 다양성 모델


Change & Innovation양날의 검으로 작용한다 . 다양성을 인정하지 않는 기업에서는 직원들이 ‘다양한 목소리를 내 봤자 나에게 이익이 되지 않는다’고 판단하게 된다 . 이는 업무 몰입도와 만족도를 낮추고 긴장과 갈등을 일으킨다 . 그 결과 업무의 원활한 진행에 문제가 생긴다 . 따라서 다양성이 긍정적 영향을 불러 일으키도록 하기 위해서는 조직 차원에서 적절한 관리를 해야 한다 .

세계적인 기업들은 어떻게 하고 있나 ? 다문화 , 다민족으로 구성된 해외의 국가들은 이미 90 년대 초부터 다양성 연구를 시작했다 . 현재는 다양성을 제도화해실행하고 있다 . 하지만 우리 현실은 아직 그 수준에 미치지 못하고 있다 . 다양성 관리는 각 기업의 사정에 따라 설계되고실천되는 것이 가장 효과적이다 . 그렇다면 다양성을 조직의 DNA 로 만든 성공적인 글로벌 기업들은 공통적으로 어떤 방법을 썼을까 ?

1. 다양성은 우리를 성공으로 이끈다 휴렛패커드 (HP) 의 기존 기업 슬로건은 ‘다양성은 창의성 , 발명 , 사업 성공을 유발한다’ 였다 . 하지만 HP 의 다양한 재능개발 프로그램 (Diverse Talent Development Program) 의 책임자인 신디 스탠필 (Cindy Stanphill) 은 그 슬로건에 ‘다양성을 인정하고 수용한다’는 표현이 빠져 있음을 발견했다 . 그리고 다음과 같이 수정한다 . ‘ 다양성의 인정과 수용은 창의성과 생산성을 유발하고 , 나아가 혁신과 성과 향상을 유발하며 , 사업성공의 길로 이끈다 .’ 이 슬로건은 단순히 구호로 그친 게 아니라 ‘다양성 찾기 회의’ 등을 통해 행동으로 옮겨졌다 . 3 일 동안 진행된 이 회의를 통해 혁신적인 아이디어들이 쏟아져 나왔다 . 더 나아가 사업 성공을 위해 다양성을 인정하고 수용하는 것이 얼마나 중요한지에 대한 직원들의 공감대까지 이끌어냈다 . 조직 다양성을 효과적으로 관리하기 위해서는 다양성을 기업의 비전 , 가치로 규정하고 실천해야 한다 . 조직원이 자발적으로 다양성을 높이는 데 동참하게 하려면 ‘우리회사는 다양성이 기업의 장기적인 비전’이라고 방향을 제시하는 것이 중요하다 . 또한 다양성 관리를 기본적인 경영전략으로 삼아야 한다 . 그럼으로써 다양한 조직을 운영하는 것이 경영성과를 높이는 핵심요소라는 사실을 알려야 한다 .

2. 사람들로 하여금 마음껏 떠들게 하라 I BM 은 2007 년 7 월 , 이노베이션잼 (Innovation Jam) 이라는 온라인 사이트 를 열었다 . 고객과 컨설턴트 , 직원 가족 등을 포함한 10 만 명이 넘는 사람 이 이노베이션잼에 드나들며 물류 시스템 개선 , 무역 , 건강관리 , 환경 , 재 정문제 등 미래와 관련된 아이디어를 내 놓고 , 이에 대해 자유롭게 토론했 다 . IBM 측은 동영상 , 가상 여행 , 흥미진진한 신기술에 관련한 정보를 제공 했다 . 이 획기적인 사이트 덕분에 IBM 은 회사 내에서는 얻기 힘든 다양한 의견을 얻을 수 있었다 . 다양성을 수용하는 기업문화를 만들기 위해서는 조직 내 커뮤니케이션이 중요하다 . 원활한 커뮤니케이션을 통해 다양한 사람들이 지닌 문화와 경험 을 공유할 수 있게 된다 . 그럼으로써 새로운 가능성을 발견하게 되고 , 조직 에 대한 소속감과 만족감을 높일 수 있다 .

3. 훈련과 제도로 밀어줘라 GE 는 최고다문화관리자 (CDO: Chief Diversity Officer) 를 두고 있다 . 다양한 문화를 포용하고 직원들을 동등하게 대우하려는 노력의 일환이다 . 모토로라 역시 미국 본사에 CDO 를 두고 부 사장급 임원이 앞장서서 여성 , 동성애자 , 흑인 등 사내 소수그룹을 위해 헌신하고 있다 . 모토로라의 인사 정책에서 가장 눈길을 끄는 것은 5개의 다양성 비즈니스 위원회다 . ‘ 인종•성•가치관•종교 등의 벽을 허물어 다양한 인재를 활용하겠다’는 의미가 담겨 있다 . 사내에 공석이 발생하면


Change & Innovation글로벌 채용 인터넷 시스템을 통해 세계 어느 지역에서든 공석에 대한 채용 공고를 낸다 . 이 자리에는 사내 직원이면 전세계에서 누구나 지원할 수 있다 . 지원 후에는 일정한 절차를 거쳐 최적임자가 선발된다 . 만약 한국 직원이 파리에서 일하기를 원하면 이런 기회를 통해 자리를 옮길 수 있는 것이다 . 존슨앤존슨은 ‘다양성 대학’이라는 사이버 대학을 설립했다 . 온라인 교육을 통해 구성원들에게 글로벌 및 이문화 이슈에 대한 감수성을 훈련시킨다 . 이처럼 다양성 활동이 중요한 기업 업무로 인식되면서 다양성 관리를 담당하는 부서와 직위가 생겨나고 있다 . 다양성 관리 부서와 담당자는 인사 부서에서 일하며 채용 및 배치 , 승진 , 교육훈련 , 인사평가 및 보상 등 다양성을 고려한 인사정책을 실시하는 것이 효과적이다 . 또한 전략적인 의사 결정을 내릴 수 있는 기업의 최상위층이 최고다문화관리자 (CDO) 역할을 담당할 때 실질적인 성과를 거둘 수 있다 .

4. 리더가 적극적으로 지지하라 다양성 관리가 정착하기 최고경영진들이 의사결정과 행동에서 다양성을포용 , 관리하고 있음을 직접 보여주어야 한다 . 글로벌 선진기업의 CEO 들은 일찍부터 다양성에 관심을 갖고 관리에 나섰다 . IBM 의 회장이자 CEO 인 샘 팔미사노 (Sam Palmisano) 는 다양성 정책을 공식적인 선언문으로 발표했다 . 인종 , 피부색 , 종교 , 성별 , 성적 , 정체성 , 국적 , 장애 및 나이에 관계없이 채용 . 교육 . 보상 . 승진 등이 이뤄진다는내용의 선언문이었다 .

조직 다양성 , 기업이 살 길이다 조직 내에 존재하는 수많은 다양성 , 즉 차이를 활용한 리더십으로 혁신을이루기 위해서는 어떻게 해야 하는가 ? 리더십 솔루션스 컴퍼니의 CEO 인 데비 케네디는 저서 “차이의 리더십 (Putting Our Differences to Work) 에서5가지 실천전략을 말하고 있다 . 첫째 , 다양성 추구를 조직의 우선목표로 정한다 . 둘째 , 구성원들의 개성에 관심을 갖는다 . 셋째 , 개성은 인정하되 개인의 책임감을 핵심가치로 선정한다 . 넷째 , 솔직한 커뮤니케이션이 가능한 분위기를 만든다 . 다섯째 , 상부상조하는 체제를 마련해 모든 사람에게 이익이 되는 분위기를 만든다 .결국 다양성 관리의 핵심은 다양성이 존중되는 조직문화를 만드는 것이며 그 중심에는 최고경영진들이 있어야 한다 .

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슬라이드 1„ 일… · PPT file · Web view · 2009-05-22이 소재에 관한 논문은 Cement and Concrete Research 지의 온라인 판에 발표되었다. ... (구부릴