콘크리트 함수율이 저온 환경에서 역학적 특성에 미치는 영향

초록

이 연구는 저온 환경에서 서로 다른 양생 조건에 따른 콘크리트의 함수율이 역학적 성능에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위해 수행되었다. 이를 위해 수중, 밀봉, 기건 양생으로 제작된 콘크리트 시편을 준비하고, 20 oC, -20 oC, -60 oC의 세 가지 온도 조건에서 일축 압축시험을 실시하였다. 실험 과정에서는 각 시편의 압축강도, 탄성계수, 및 최대 압축강도 시 변형률과 대표 시편의 함수율을 측정하였으며, 선형 및 이차 회귀 분석을 통해 온도와 역학적 특성 간의 상관성을 평가하였다. 실험 결과, 모든 양생 조건에서 온도 저하에 따라 압축강도가 증가하였으며, 수중 양생에서 증가폭이 가장 두드러졌다. 이는 수중 양생 시편의 함수율이 높아 물-얼음 상 변화 과정에서 내부 공극이 효과적으로 메워지고 구조가 치밀해졌기 때문으로 해석된다. 탄성계수 또한 양생 조건에 따라 뚜렷한 차이를 보였으며, 선형 회귀 분석에서 수중 양생의 기울기가 가장 커 온도 변화에 따른 강성 향상 폭이 다른 조건보다 크다는 것이 확인되었다. 이러한 경향은 저온 환경에서의 콘크리트 거동이 내부 함수율에 크게 의존하며, 특히 함수율이 높은 경우 물-얼음 상변화로 인한 미세 조직의 치밀화가 강도, 강성, 변형 능력의 동시 향상에 기여한다는 것을 시사한다. 따라서 혹한 지역의 구조물 설계 및 유지관리에서는 시공 후 양생 조건을 통해 충분한 내부 수분을 확보하는 것이 필수적이며, 이는 구조물의 장기 내구성과 안전성 확보에 있어 중요한 설계 변수로 작용할 수 있다.

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