< PreviousMagazine of the Korea Concrete Institute 38기술기사 1 | TECHNOLOGY ARTICLES와<표6>은배합사항과혼합시멘트의물리적성질을나타낸것이다.하부콘크리트배합은타설높이2.4 m까지S사의혼합시멘트를사용하였고,상부콘크리트에는하부콘크리트보다상대적으로발열량을높이기위해보통포틀랜드시멘트만을사용한콘크리트를사용하였다.대상건물의온도이력을측정한부위는<그림9>와같이상부,중앙,하부및외기온을측정하는것으로하고,매립형온도이력측정기를사용하여1시간간격으로재령6일동안측정하였다.6.3 기초 매스 콘크리트의 온도이력 측정 결과 <그림10>은양생기간중부위별온도이력측정결과를나타낸것이고,<사진1>은현장적용모습이다.본검토대상구조물에수화발열량차및수화발열시간차공법을적용하여매스콘크리트를타설한결과기초구조물의중심부최고온도는타설후약2일정도에71.8℃로나타났으며,이때내 · 외부온도차는14.9 ℃로나타났다.중심부과상부간의온도차를이용한온도균열지수로구조적안전성을평가하였는데,온도균열지수1.01로나타나수화열로인한유해한균열발생을제한할수있는수준으로분석되었다.특히상하부콘크리트가동시에수화발열함에따라타설초기에발생하는온도균열까지제어가가능하였다.재령경과에따라타설후2일과6일에기초매스콘크리트표면부를육안관찰한결과,상부표면부에서의수화열균열은발견되지않아구조체의안전성과내구성향상에큰효과가발휘된것으로분석되었다.높이2.8 m의매스콘크리트임으로고려해볼때,전반적으로양호한콘크리트품질을확보한것으로판단된다.7. 맺음말본수화발열량및수화발열시간차를활용한매스콘크리트의균열제어공법은콘크리트의배합조정만으로내부구속,외부구속및타설시간차의의한균열을모두줄일수있는공법으로최초개발자의아이디어대로공사비상승문제없이,매스콘크리트의균열을저감시켜구조물의내구성및안전성을확보할수있기때문에국내에시공되는중·소규모의매스콘크리트현장에서도범용적으로적용되기를기대해본다.표 6. 혼합 시멘트의 물리적 성질분말도(㎠/g)안정도(mm)응결 시간(h : m)압축강도(MPa)초결종결3일7일28일3,9200.55:206:2517.030.053.9그림 9. 온도이력 측정 부위024487296120144- 20020406080100재 령 시 간 (h)온도이력(℃)양 생 시 간 (h) 하 부 (50 mm) 중 앙 부 (1,400 mm) 상 부 (2,750 mm) 외 기 온02: 59 02: 59 02: 59 02: 592018. 12. 25 2018. 12. 27 2018. 12. 29 2018. 12. 31중 앙 부 : 71.8℃상 부 : 56.9℃(14.9℃ 온 도 차 )그림 10. 부위별 온도이력 측정결과(a) 콘크리트 타설 전경(b) 매립형 온도센서 측정 전경사진 1. 현장 적용 모습담당 편집위원 : 김기훈(아세아시멘트(주)) kimkh011@asiacement.co.kr제31권 2호 2019. 0339김종 이사는 청주대학교에서 수화발열량차 및 수화발열시간차를 이용한 균열저감공법 개발로 박사학위를 취득하였고, 현재 (주)선엔지니어링종합건축사사무소 기술연구소에서 건설신기술의 홍보와 현장 적용을 중점관리하고 있다.kimjong777@seon.co.kr김태청 차장은 청주대학교에서 유화처리 정제식용유를 이용한 고강도 콘크리트의 자기수축 저감에 관한 연구로 박사학위를 취득하였고, 현재 (주)선엔지니어링종합건축사사무소 기술연구소에서 건축재료 시공 분야의 건설신기술 및 특허 개발 연구를 수행하고 있다. ktc7185@seon.co.kr전충근 연구소장은 청주대학교에서 배합요인에 따른 제치장 콘크리트의 광택특성에 관한 연구로 박사학위를 취득하였고, 현재 (주)선엔지니어링종합건축사사무소 기술연구소에서 한중 및 매스 콘크리트의 단열양생공법 개발에 관한 연구를 수행하고 있다.jckeun@seon.co.kr최일경 부회장은 충북대학교에서 석사 학위를 취득하고, (주)선엔지니어링종합건축사사무소 부회장과 한국건설기술인협회 부회장으로 재직 중이며, 주요 연구 실적은 CM 제도의 문제점 분석에 대한 다양한 연구논문, 기사 등을 발표한 바 있다.pine1023@naver.comKorea Structural Concrete Design Code 2012 -English & Korean-•저 자 : 한국콘크리트학회•출판사 : 한국콘크리트학회•발행일/Page : 2017.4 / 493(판형 A4)도서 소개우리 학회는 건축 및 토목 분야에서 독립적으로 사용되었던 콘크리트 관련 기준을 1999년에 통합하여 콘크리트구조설계기준을 제정한 이래로 3~5년의 주기를 원칙으로 기준을 개정하여 왔습니다. 2012년도에 콘크리트구조기준로 명칭을 변경한 우리 기준은 토목과 건축 분야의 국가기준으로 채택되어 사용되고 있기 때문에 그 영향력이 상당히 큽니다. 이러한 중요성을 인지하여, 우리 학회에서는 콘크리트구조기준이 구조안전성과 경제성, 시공성의 향상에 이바지하고, 국제적으로 통용될 수 있도록 ISO 관련 위원회에 지속적으로 참여하고 있습니다. 이를 통하여 국제적으로 통용되는 표준을 본 기준에 받아들이고, 국제표준인 ISO 19338이 인증을 득하여 국제적인 기준으로 통용될 수 있는 기틀을 마련하였습니다. 그러나 이러한 노력에도 불구하고 콘크리트구조기준의 영문판이 제정되지 않아 실제 해외 건설현장에서 사용함에 어려움이 있어 국제적인 기준으로 통용되고 있지 않은 실정이 아쉬웠습니다. 우리 기준이 세계적인 수준이 되어 국가 경쟁력을 향상하기 위해서는 우리의 기준을 세계 어느 국가에서도 쉽게 받아들이고 이해할 수 있어야 합니다. 국제적 위상을 가질 수 있는 영문 기준을 발간하기 위하여 관련 위원회에서 지속적으로 연구한 결과 금번 영문 콘크리트구조기준을 발간함으로써 한국의 콘크리트구조기준이 국제 사회에 한 발자국 더 나아가는 계기가 되었습니다. 이를 근간으로 국내외 관련 엔지니어들의 가독성을 높인 콘크리트구조기준(2012) 국영문 통합판(Korea Structural Concrete Design Code 2012-English & Korean)의 발간으로 국내는 물론 국외의 건설현장에 우리의 콘크리트구조기준이 글로벌하게 실제로 적용되기를 기대합니다.•정가(비회원가) : 50,000원•회원할인가 : 40,000원기술기사 2 | TECHNOLOGY ARTICLES02초조강 콘크리트 및 모의부재 적용 사례 Application Mock-up Members of Early Strength Concrete 방진욱 Jin Wook Bang(주)동양기술연구소 연구개발팀 팀장김용로 Yong Ro Kim대림산업(주) 건축연구지원팀 책임연구원김효정 Hyo Jung Kim(주)제이엔티아이엔씨기술연구소 연구원권대순 Dae Soon Kwon(주)동양기술연구소 연구개발팀 대리이태규 Tae Gyu Lee대림산업(주) 건축연구지원팀 차장Magazine of the Korea Concrete Institute 401. 머리말최근토목및건축구조물공사의대표적인특징으로구조물의초고층화,대형화,특수화등이있으며이에상응하는재료,구조,설계기술및시공능력향상이요구된다.건설환경조건들은건설기업으로하여금다양한선진관리기법및공법을도입하여사업이익을획득하는방안을다방면으로검토하게하는이유로작용한다.이러한방안으로건설기업은품질저하를일으키지않는범위에서원가를절감시키고공기를단축하기위해건축생산의공업화,시공의기계화등많은노력을기울이고있으며,다양한공정관리기법을도입하여공사진행에활용하고있다.특히,도심지의아파트및주상복합과같은초고층건축물은마감공사에따른공기확보와공기단축이매우중요한데,이중에서도1층당사이클공기는전체공정표중에서도주공정선이되어이를단축하기위한방안이강구된다.이러한건설환경의변화에맞추어공법개선을통한공기단축과그에따른원가절감이절실한실정이다.이러한요구는우선하여건설재료의성능향상이선행되어야하며,이를위한조기강도발현의콘크리트개발이최우선이라할수있다.건설현장의공기단축은일반적으로거푸집탈형시기에가장의존하고있는데이에따라수직및수평거푸집을조기에제거하는기술이요구된다.춘추기및하절기의경우콘크리트강도발현이환경적인요인에의한문제가크게발생하지않아사이클의적정한관리가가능하지만,동절기의경우낮은온도의영향에의해콘크리트강도발현이지연되어공기지연의중요한원인이될수있으므로조기강도확보를위한대책을수립해야한다.또한환절기건설공사현장에서미처예상치못한저온에의한콘크리트의피해및결함에대하여신속하고유연하게대응할수있고긴급보수보강공사등저온조건일경우에도초기강도를확보할수있는콘크리트성능이요구되고있다.한편,국내건설현장에서는동절기콘크리트공사는콘크리트표준시방서의규정에따라일평균기온이4 ℃이하인조건에서한중콘크리트로시공되고있다.콘크리트표준시방서에서는구조체가보통노출상태에있는경우초기동해방지를위한최소강도인5 MPa도달시까지콘리트양생온도를5 ℃이상으로유지관리토록규정하고있고,양생온도5 ℃및10 ℃에서는약3 ~ 5일정도의표준양생일수를제시하고있다.이를위해건설현장에서는갈탄난로및열풍기와같은히터를활용하여콘크리트양생온도를높게관리하거나,동절기배합으로콘크리트규격을상향시키는방법등을활용하여콘크리트조기강도를확보하고있으나탄산가스발생에따른주변민원,작업자의안전,연료비용증가등에의해충분한양생온도및기간을확보하는데어려움이따르고있다.본논거에서는콘크리트저온상태의양생조건하에서조강혼화제를적용하여조기강도를확보할수있는초조강콘크리트를개발하는일련의실내배합과정과배치플랜트(batchplant)에서생산된초조강콘크리트를모의부재에적용하여양생기간에따른강도발현특성과수화열발생특징에대하여소개한다.제31권 2호 2019. 03412. 실험 계획 및 방법 2.1 개요조강혼화제를적용한초조강콘크리트성능을평가하기위한실내시험이계획하였다.단위시멘트량은400 kg/m3이며조강혼화제는단위시멘트량의2 %,3 %,4 %및5 %를질량비로혼입하였다.화학혼화제는조기강도확보를위해유지성능을최대한으로제어하도록제조하였고본연구에서사용된조강혼화제와의화학적반응을최대화하기위해아민계고성능AE감수제를적용하였다.초조강콘크리트의목표작업성을슬럼프180 ± 20 mm,공기량4.5 ±1.5 %로,콘크리트제조후양생온도13 ℃조건에서12시간압축강도5 MPa이상을확보하는것을목표강도로설정하였다.실내배합을통해재령에따른초조강콘크리트의작업성과강도발현성능을평가하였고,실질적인배치플랜트생산을통해모의부재실험을수행하여초조강콘크리트의현장적용성을평가하였다.2.2 사용재료 및 배합 초조강콘크리트개발을위해사용된결합재는1종보통포틀랜드시멘트이며,잔골재로는부순골재와세척사를혼합하여사용하였고,굵은골재는부순자갈을사용하였다.혼화제는액상형고성능AE감수제를사용하였고,조강혼화제는분말형태로콘크리트배합시혼입하였다.본연구에서사용된재료의물리적특성은<표1>과같다.콘크리트배합은<표2>에나타낸바와같으며단위시멘트량은400 kg/m3,세척사와부순골재를2:8로혼합하였다.조강혼화제와화학혼화제는시멘트질량의2 %,3 %,4 %,5 %및2 %를각각사용하였다.제조된콘크리트의물성을평가하기위해슬럼프,공기량시험을수행하였고,ø100×200 mm의실린더형공시체를제작하여양생온도13 ℃조건으로재령12시간,18시간,24시간,3일,7일,28일압축강도발현특성을평가하였다.2.3 조강 혼화제 조강혼화제는거푸집의조기탈형에의한거푸집사용회전율을높이고한랭시콘크리트의응결과경화불량방지및양생기간의단축등을목적으로사용하는혼화제이다.시멘트의응결과경화를촉진할수있는조강혼화제로검토되거나알려진재료를크게분류하면,<표3>과같이알칼리및알칼리토금속의수용성무기염과수용성유기염으로구분할수있다.주로Ca2+나Na+계가많으며수용성무기염중에서는염화칼슘과같은염화물이촉진효과나경제성측면에서가장효과적인것으로알려져있으나철근의부식에악영향을미칠수있어철근콘크리트구조물로의적용은힘들다.이외모르타르및콘크리트의방동제원료로도활용되는아질산/질산염과탄산염,황산염,티오시안산염등이경화촉진성능이있는수용성무기염으로알려져있다.또한,수용성유기염으로는칼슘포메이트나아세테이트등과같은카르복실산이나TEA등과같은알카놀아민류가경화촉진제로알려져있다.국내에서활용되고있는조표 1. 사용재료의 물리적 특성재료물리적 특성시멘트• 밀도 : 3.14 g/cm3, 분말도 : 3,492 cm2/g 고로슬래그 미분말• 밀도 : 2.94 g/cm3, 분말도 : 4,174 cm2/g 잔골재부순 골재• 절건밀도 : 2.67g/cm3, 조립률 : 2.58세척사• 절건밀도 : 2.55g/cm3, 조립률 : 1.81굵은 골재• 절건밀도 : 2.67g/cm3, 조립률 : 7.4표 2. 초조강 콘크리트 배합표Mix.W/B(%)S/a(%)AA/B(%)Unit Weight(kg/m3)WCS1S2GAAADPlain42.549.8-170400173691 908-8.0No.12.08No.23.012No.34.016No.45.020Where, W : water, C : OPC, S1 : sea-sand, S2 : crushed sand, G : Coarse aggregate, AA : accelerating agent, AD : chemical admixture기술기사 2 | TECHNOLOGY ARTICLESMagazine of the Korea Concrete Institute 42강형고성능감수제는주로TEA가촉진제로적용된것으로파악된다.본연구에서사용한조강혼화제는수용성무기염종류인Ca+,Na+,K+계를결합하여제조된분말형3성분계조강혼화제이다.3. 실험결과3.1 굳지 않은 콘크리트 특성 조강혼화제를혼입하지않은Plain배합과초조강콘크리트4배합의굳지않은콘크리트실내물성평가결과는<그림1>와같다.슬럼프180 ± 20 mm,공기량4.5±1.5 %범위를확보할수있도록배합설계를수행하였는데모든배합은목표범위내의물성을확보할수있는것으로나타났다.60분경시변화의경우Plain배합이상대적으로초조강콘크리트배합보다슬럼프및공기량Loss가크게발생하지않은것으로평가되었고,초조강콘크리트배합에서는조강혼화제의혼입률에따른슬럼프및공기량Loss는40 ~ 50 mm및1.7 ~ 2.0 %수준으로유사한것으로평가되었다<그림1>.3.2 콘크리트 강도 발현 특성 재령에따른초조강콘크리트의압축강도시험결과를<그림2>에나타내었다.단위시멘트량400 kg/m3에대하여조강혼화제혼입률2.0 %,3.0 %및4.0 %에따라양생온도13 ℃에서12시간압축강도는각각1.3 MPa,3.0 MPa,5.1 MPa및7.0 MPa로측정되어0.2 MPa의Plain보다월등히빠른강도발현율을나타내었으며혼입률이증가할수록압축강도발현율이증가하는경향을나타내었다.초조강콘크리트배합은18시간에수직거푸집탈형강도5 MPa를충분히확보할수있는것으로평가되었고재령24시간에는간절기온도13 ℃로설정한양생조건에서수평거푸집탈형강도14 MPa수준을확보할수있어조강혼화제의적용으로충분히조강성을콘크리트에부여할수있는것으로나타났다.한편,조강제를혼입하지않은Plain배합이28일강도가조강혼화제를혼입한배합에비해더높은수준으로측정되었고조강혼화제혼입량이증가함에따라Plain배합과의강도차이가더크게발생하였다.초기수화반응이활발히일어나는초조강콘크리트의특성상재령이지남에따라강도발현율이저하되는조강콘크리트특성을본연구의초조강콘크리트에서도관찰되었다.모의부재실험을위해수직거푸집탈형강도를확보할수있는No.3배합을선정하였고,현장골재의입도와표면수를고려하여배치플랜트생산을위한화학혼화제의AE제사용량을조정하여모의부재시험을진행하였다.4. 모의 부재 적용 실험 4.1 실험 계획슬래브와기둥부재에적용한초조강콘크리트특성을평표 3. 콘크리트용 조강제 원료 분류 구분주요 원료 수용성무기염ChlorideCaCl2, NaCl, KClNitrite/NitrateCa(NO2)2, NaNO, Ca(NO3)2, NaNO3, KNO3CarbonateCaCO3, Na2CO3, K2CO3SulphateCaSO4, Na2SO4, K2SO4수용성유기염ThiocyanateNaSCN, KSCNAluminateAl(OH), Al2O3Carboxylic acids Ca(HCOO)2 , Ca(CH3COO)2AlkanolaminesTEA, TIPA그림 1. 슬럼프 및 공기량 시험 결과그림 2. 재령에 따른 압축강도 실내 시험 결과제31권 2호 2019. 0343가하기위해실험체를제작하였다<그림3>.실험계획은<표4>에나타낸바와같으며,실제레미콘을생산하는배치플랜트에서콘크리트를제조하였다.생산후굳지않은콘크리트특성을평가하였고,양생온도13 ℃조건에서의강도발현및수화발현특성을평가하였다.실제제작된부재의압축강도평가를위해ASTMC873기준을참고하여시험체내부에서양생하는방안을적용하였다.이방법은시험체에서발생하는수화열을직접적으로내부양생공시체에전달할수있어실제코어공시체강도를대변할수있는방법으로알려져있다.내부양생공시체에대하여12시간,18시간및3일까지양생하여각재령에따른압축강도를평가하였다.모든실험체는항온항습챔버내부에서진행되었다.4.2 모의 부재 실험 결과 배치플랜트에서생산된초조강콘크리트의초기슬럼프및공기량은200 mm와4.1 %이며60분경시변화에의한슬럼프와공기량은150 mm와2.4 %로측정되었다.Loss로인한공기량이적게측정되었지만,AE제의조정을통해충분히조정가능할것으로보인다.슬래브와기둥모의부재내부와13 ℃항온항습챔버에서양생한공시체의압축강도시험결과는다음과같다.모의부재내부에서양생된공시체의12시간압축강도는약13 MPa로챔버에서양생한공시체5.2 MPa보다월등히높은강도발현수준을나타내었고18시간강도역시유사한경향을나타낸것을확인할수있다.모의부재내부와공시체중압부에설치한열전대로측정한수화온도를<그림4>에나타내었다.13 ℃의양생온도는수화반응이상대적으로느린Plain배합보다초조강콘크리트부재에는큰영향을미치지않은것으로나타났는데이는조기강도발현에기인하여슬래브와기둥부재가충분한수화열을확보하였기때문으로판단된다.다만앞으로현장적용시초기재령수화열이높게측정되므로이에따라발생할수있는온도균열과수축등에대한분석이필요하며,수화열과압축강도와의관계를분석하여양생온도에그림 3. 슬래브 및 기둥 부재(a) 수화온도 측정 결과(Plain)(b) 수화온도 측정 결과(No. 3)그림 4. 슬래브 및 기둥 부재 수화온도 측정 결과 표 4. 부재 실험 계획 및 세부 내용 항목부재 실험 상세 배합Plain초조강 양생온도13 ℃실험체 종류벽체형(1EA)벽체형(1EA), 기둥형(1EA)B/P 생산량각각 2 m3시험 항목경시 변화, 압축강도, 수화열 측정온도 측정중앙부, 내부 양생 실험체, 외기 양생 실험체 총 3곳 압축강도공시체외기12H, 18H, 24H, 3일,7일, 28일 수중3일, 7일, 28일내부 양생12H, 18H, 3일실험체 규격벽체형기둥형1,200×1,200×200 mm600×600×1,000 mm기술기사 2 | TECHNOLOGY ARTICLESMagazine of the Korea Concrete Institute 44따른최적의조강혼화제혼입량을결정하기위한추가적인연구가필요하다.5. 맺음말습식재료인콘크리트는초기재령에서의거푸집탈형시기준강도의확보가매우중요하다.현재저온양생조건에서콘크리트강도를조기에발현할수있는재료적및기술적방법이제시되고있으며,각각의장단점에따라선택적으로적용되고있다.그러나조기강도확보를위한비용이과다하거나실질적인강도발현수준이미미한경우가많아제한적으로사용되고있다.본논거에서는환절기및동절기시양생온도13℃수준에서수직거푸집탈형강도5 MPa이상을확보할수있는초조강콘크리트를소개하였다.기존의다양한초조강콘크리트배합기술과더불어본논거에서소개된초조강콘크리트를통해저온조건에서의요구품질과효율적인건설공정관리를확보할수있기를기대해본다. 1. Zhenguo Shi et. al., “Effects of triisopropanol amine, sodium chloride and limestone on the compressive strength and hydration of Portland cement,” Construction and Building Materials, 125, 2016, pp. 210 ~ 218. 2. J. Jolicoeur et. al., “Polyol-type compounds as clinker grinding aids: Influence of powder fluidity and on cement hydration,” 12th International Congress on the Chemistry of Cement, 2007. 3. 김용로, “경화촉진제를 사용한 콘크리트의 초기강도 발현 특성”, 대림기술정보, 2015, pp. 98 ~ 107. 4. 민태범, 조인성, 이한승, “경화촉진제와 조강시멘트를 사용한 시멘트 페이스트의 강도 발현에 대한 기초적 연구”, 한국건축시공학회지, Vol. 13, No. 4, 2013, pp. 407 ~ 415. 5. ASTM C 873, “Standard Test Method for Compressive Strength of Concrete Cylinders Cast in Place in Cylindrical Molds,” 2015.참고문헌방진욱 팀장은 충남대학교 토목공학과에서 횡방향 철근과 축방향 철근으로 보강된 콘크리트 충전 PHC 말뚝의 휨 및 접합부 거동 평가에 관한 연구로 2014년 박사학위를 취득하였으며, 현재 (주)동양 기술연구소에 재직하고 있다. 관심 연구 분야로 섬유보강 콘크리트, 합성 말뚝에 관한 연구이며 우리 학회의 정회원으로 활동하고 있다.jinwook.bang@tongyang.co.kr권대순 대리는 건국대학교 건축공학과에서 경량골재 함수 상태에 따른 가압 시 경량골재 콘크리트의 물리적 특성 변화 연구로 석사학위를 취득한 후 현재 (주)동양 기술연구소에 재직하고 있다. 주 관심 연구 분야는 콘크리트용 골재, 경량 콘크리트이며 우리 학회의 정회원으로 활동하고 있다.daesoon.kwon@tongyang.co.kr김용로 책임연구원은 2005년 충남대학교에서 염해 및 중성화 피해를 입은 콘크리트 구조물 보수공법에 관한 연구로 박사학위 취득한 후, 대림산업 기술개발원에 재직 중이다. 우리 학회 이사 및 학술위원회 부위원장으로 활동 중이다.kyr8447@daelim.co.kr이태규 차장은 2014년 충남대학교에서 섬유보강 초고강도 콘크리트 부재의 내화성능평가에 관한 연구로 박사학위를 취득한 후 대림산업 기술개발원 건축연구지원팀에서 현장 지원 및 기술개발 업무를 수행하고 있다. 주요 관심 분야는 초조강 콘크리트, 고성능 재료 등 실용화 가능한 기술개발이다.ninga777@naver.com김효정 연구원은 청운대학교 토목환경공학과에서 기포제와 석고를 혼입한 경량 기포 모르타르의 특성에 관한 연구로 2018년 석사학위를 취득하였고, 현재 충남대학교 토목공학과 박사과정을 수료 중이다. 현재 (주)제이엔티아이엔씨 기술연구소 재직하고 있으며, 관심 분야는 건설재료에 있어서 산업부산물의 활용 기술, 콘크리트 보수재료 기술 분야이다. dnflaos104@naver.com담당 편집위원 : 이병재(대전대학교) bjlee@dju.kr01공사기사 1 | CONSTRUCTION ARTICLES김웅구 Woong-Ku Kim(주)대우건설 토목연구팀 선임연구원 신현영 hyun-young Shin (주)대우건설 토목연구팀 책임연구원 김경민 Kyoung-Min Kim (주)대우건설 연구기획팀 책임연구원 안세웅 Se-Ung An (주)영무토건 부장신용식 Yong-Sik, Shin(주)지엠에스 대표이사흙막이 구조물 대체공법으로서 고품질급속지반고결공법(CQC 공법) 적용사례Application of CQC Method as an Earth Retaining Wall 제31권 2호 2019. 03451. 머리말지반을굴착할경우굴착면의붕괴에따른주변구조물의피해방지와작업장의안정성확보를위해흙막이구조물을설치하게된다.흙막이벽체의형식에는엄지말뚝 + 흙막이판,널말뚝(sheetpile),주열식벽체및지하연속벽체등이있으며,이를지지하는지지구조인지반앵커,버팀보,소일네일,레이커등으로토압에저항하도록하는것이일반적이다.이기사에서소개하는소개하는진도OOO아파트신축현장은지하1층시공을위해5 m터파기가계획되어있었으며,인접하여건물과하천이존재하고충적층으로투수성이크므로터파기에의해발생하는영향을최소화하기위해당초흙막이가시설로널말뚝 + 버팀대+그라우팅이계획되어있었으나,흙막이벽체내부의버팀대설치로내부구조물시공시작업여건이협소하여공기와공사비가증가할것으로예상되었다.이를해결하기위해차수벽체와흙막이벽체역할이동시에가능하도록자립식벽체를시공할수있는고품질급속지반고결공법(CQC : ControlledQuick&QualitygroundCementation)을적용하였다.시공된벽체의경우벽체의높이(6.0 m)대비폭(1.2 m)로매우두꺼운형태이므로안정성을검토하기위해3차원유한요소해석을수행하였으며이를계측결과와비교하여자립식흙막이벽체로서의적용성을검증하였다.2. CQC 공법 소개2.1 개요CQC공법은연약지반이나느슨한지반에무기계고화재를첨가하면서교반하여암반강도를가지는고강도지반을조성하는공법이다.고결이후시간이지남에따라흙자체의광물과결합하는포졸란반응에의해지속해서강도가증가하여장기안정성이탁월하며,별도의대기기간이그림 1. CQC-Fill 세부 공법 개요공사기사 1 | CONSTRUCTION ARTICLESMagazine of the Korea Concrete Institute 46필요하지않아공사비절감및공기단축에효과적이다.또한불량토사사토및양질토반입을최소화할수있고슬라임처리가없으며,고결반응에의해오염물확산을방지하고각종환경기준을만족하는친환경공법이다.CQC은CQC-Fill,CQC-Compaction,CQC-Surface,CQC-Block및CQC-Deep의총5가지의세부공법으로분류되며,지반함몰,침하및지반붕괴등지반에서발생하는거의모든문제를해결할수있는포괄적지반대책공법이다.2.2 CQC-Fill(고유동무다짐충진)CQC-Fill은세립질이많은현장불량토가대량발생하거나작업공간이협소하여다짐이불가혹은요구되는품질을확보하기어려운경우효과적인공법이다.현장발생불량토를굴착후폐기하지않고친환경고화재와다량의물을혼합하여고유동화토를제조하고,타설하여고화시킴으로써양질토다짐강도대비2배 ∼ 5배의고강도지반을구축하는기술로모르타르채움이나저급콘크리트채움을대체하는공법이다.주적용용도는가시설뒷채움,옹벽배면채움,지하공동채움,지중매설관채움,공동구주변채움등이다. 2.3 CQC-Compaction(고강도다짐공법)CQC-Compaction은다짐장비의진입은가능하나지반의함수비가높고세립분(실트,점토)의함량이많아소요다짐도혹은지지력을확보하지못하는경우표층을개량하는데효과적인공법입니다.불량토에탈수및경화촉진고화재를투입및교반하여시공위치에포설한후수회의전압다짐만으로도일반적인다짐강도대비2배 ∼ 5배의고강도지반을조성할수있다.CQC-Fill과달리유동성이없으므로작업이수월하고고결속도가빠르며,표층적용시별도의거푸집이필요없다.주적용용도는구조물슬래브하부지내력확보,실외주차장,장비접지압확보,성토층마감등이다.2.4 CQC-Block(원위치 블록식 중층고결공법)CQC-Block은흙을굴착하지않고상하교반장치를사용하여원위치에서연약지반이나느슨한지반에무기계고화재를첨가하면서교반하여암반강도를가지는고강도개량체를지중에설치하는공법이다.상하교반방식을적용하여슬라임발생이없으며,교반품질이우수하고균질하다.시공속도도빠르며2개이상의서로다른지반과유기토지반에도적용성이탁월하고연속벽체조성및다양한개량단면의형상으로조성이가능하다.육상DCM공법을포함한다양한원지반교반공법을대체하는공법이다.주적용용도는대규모매립지개량,성토하부개량,각종파일대체,측방유동방지벽체,지하1층규모흙막이가시설및차수벽체대체,사면보강벽체,저토피터널보강등이다.2.5 CQC-Deep(원위치 구근식 심층고결공법)CQC-Deep공법은CQC-Block과마찬가지로원위치교반공법이며,심도15 m이상에적용되며롯드의회전교반방식을채택하고있다.기존의롯드회전방식은점착성지반이교반날에붙어교반품질이떨어지는문제가있었지만,CQC-Deep에서는과도한슬라임발생을억제하기위해교반날사이에anti-rotation역할을하는교반날을채택하여교반품질이우수하며슬라임발생을최소화하(a) 연약지반 개량그림 4. CQC-Block 시공 전경(b) 흙막이 벽체(a) 장비 배합그림 3. CQC-Compaction 시공 및 시공완료 전경(b) 공장기초(a) 펌프카 타설그림 2. CQC-Fill 공법(b) 믹서트럭 슈트 타설제31권 2호 2019. 0347였다.개량심도는40 m까지시공이가능하며,슬라이딩식리드를채택하여기존에리드결합을위한고소작업이없어안전사고발생위험이낮고접지압이작아장비의이동성이좋다.주적용용도는대규모연약지반개량,성토하부개량,각종파일대체등이다.2.6 CQC-Surface(원위치 표층고결공법)CQC-Surface는원위치표층교반공법으로서교반품질과시공속도를높이기위해서로반대방향으로회전하는롯드2개와롯드자체를다시한번회전시키는회전유닛을적용하였다.일반적으로연약지반에서는장비가접근하기도어려운매우까다로운작업환경에작업로를확보하거나중층및심층개량체사이에서발생하는부등침하를막기위해개발되었다.따라서앞서소개한CQC-Block및Deep공법과병용하면효과가좋다.주적용용도는부등침하방지표층시공,구조물슬래브하부지내력확보,장비접지압확보등이다.3. 공사 개요3.1 공사 개요공법이적용된현장은전라남도진도군에위치한아파트현장으로써,총대지면적2,934 m2에지하1층과지상12층으로구성된66세대규모이다.공사는2017년에착공되었으며,아파트현장에인접하여도로및하천이바로있어시공중굴착에의한인접도로의침하는물론상시지하수위가높아이로인한변위에각별히유의하여야하는조건이다.3.2 CQC 공법 적용 현황원설계시적용된흙막이공법으로서널말뚝 + 버팀대+그라우팅이다.해당지반이충적층이고주변건물과하천이인접하므로차수성능이확보될수있도록계획되었으나,내부에많은버팀대가필요하므로내부골조공사시작업공간이협소하여작업시안전사고및공사기간과공사비증가가우려되었다.이러한문제를해결하기위해CQC-Block공법을적용하여버팀대가필요없는자립식흙막이공법으로변경하였으며,변경하여시공한결과굴착후내부작업공간이(a) 연약지반 개량그림 5. CQC-Deep 시공 전경(b) 차수 및 활동방지벽체(a) 연약지반 표층개량그림 6. CQC-Surface 시공 전경(b) 연약지반 표층개량그림 7. 공사 배치도(b) CQC-Block에 의한 자립식 흙막이 공법그림 8. 흙막이 공법 도면(a) 당초 흙막이 공법Next >