1. 서    론

구조물의 대형화 및 특수화 경향에 따른 저발열 매스콘크리트의 필요성 및 이에 따른 경제적 배합설계와 현장 시공성의 규명에 대한 요구가 증대되고 있다. 특히, 국내에서 건설되고 있는 20만kl급 지하식 및 지상식 LNG 저장탱크와 같은 구조물은 바닥 슬래브 및 벽체, 그리고 지붕 등이 초대형 매스구조물로 설계되어 있기 때문에, 저발열 매스콘크리트의 배합설계 및 현장 시공성 등의 요소기술에 대한 연구가 필요하다(Baek and Kim 2008). 따라서 재료선정부터 배합설계, 굳지 않은 콘크리트의 품질성능 및 재령별 강도발현, 응결시간과 블리딩, 수화열 관리 및 양생방법 등이 중요한 평가항목으로 대두되고 있다(Chung et al. 1994). 일반적으로 이러한 성능을 만족하기 위하여 고로슬래그 시멘트(B종)에 플라이애쉬를 혼입하거나 저열 포틀랜드 시멘트에 석회석 미분말을 혼입하는 방안 및 저열 포틀랜드 시멘트를 단독으로 사용하는 방안이 제시되고 있다(Han et al. 2009; Ha et al. 2013). 특히, 재료선정은 매스콘크리트의 요구품질 뿐만 아니라 시공성 및 경제성에도 영향을 미치기 때문에 구조물의 규모와 현장의 시공조건 및 타설방법 등의 다양한 사항에 대하여 사전에 충분한 실험적 검토가 선행되어야 한다(JSCE 1996).

본 연구에서는 20만kl 대용량의 지하식 LNG 저장탱크의 초대형 바닥 슬래브(두께 9.0 m)와 측벽(폭 3.0 m)에 적용할 저발열 매스콘크리트의 재료선정 및 변수별 배합설계를 통하여, 현장에서 요구되는 워커빌리티와 재령별 강도 및 품질성능, 그리고 수화열 제어에 적합한 최적 배합조건을 도출하고자 한다. 또한 현장 최적배합에 대한 플랜트 수정배합 및 생산성 시험을 실시하고, 이에 따른 현장의 시공성 평가 및 품질관리 방안을 제시하고자 한다.

2. 실험개요 및 배합조건

2.1 실험개요 및 요구성능

2.1.1 실험개요

본 연구에서는 저열 포틀랜드 시멘트와 석회석 미분말(Lime stone powder)을 결합재로, 물-결합재비(W/B) 및 잔골재율(S/a)에 대한 실내배합 시험을 실시하였으며, 선정된 최적배합을 대상으로 현장 배처 플랜트에서의 수정배합 시험을 실시하였다. 현장시험에서는 배합시간 선정 및 연속성 시험에 따른 품질특성 등을 실험하였으며, 현장적용에 따른 시공성 및 경제성 등을 분석하였다. 이러한 연구의 단계적 실험개요는 Fig. 1과 같다.

2.1.2 요구성능 및 평가방법

저발열 매스콘크리트의 요구성능 및 평가방법은 Table 1과 같다. 여기서 설계기준강도는 재령 91일의 압축강도이며, 변동계수(V)를 10 %로 가정한 할증계수(α) 1.2를 적용하여 배합강도를 산정하였다(Kim et al. 2013). 또한 슬럼프 및 유지시간은 현장의 하향 펌핑조건과 분지관(T-valve) 및 분배기(Distributor)를 사용한 시공환경 등을 고려하여 경시변화 90분까지 만족하도록 선정하였고 품질시험은 KS F 4009에 따라 실시하였다. 또한 단열온도 상승시험은 KCI 콘크리트 표준시방서에 따라 실시하였다(KCI 2010).

Table 1 Required performances and test items

Test items	Target value		Remark
	Bottom slab	Side wall
Specified strength	24.0 MPa	30.0 MPa	KS F 2405 91days
Required strength	28.8 MPa	36.0 MPa
Slump	210 ± 25 mm		KS F 4009 Elapsed time 90 minutes
Air contents	4.5 ± 1.5 %
Adiabatic temperature rising	Max. 30 °C		KCI Standard

2.2.1 사용재료

본 연구에서 저발열 매스콘크리트의 배합설계에 사용된 재료의 종류 및 품질시험 결과는 Table 2와 같다.

Table 2 Properties of concrete materials

Materials type	Chemical and physical properties	Remark
Cement (Type IV)	- Density (3.22 g/cm3), Blaine (3,516 cm2/g) - C3S (28.7 %), C2S (51.9 %), C3A (1.1 %) - Loss Ig. (0.9 %), SO3 (2.0 %), MgO (1.9 %)	KS L 5201
Lime stone powder	- Density (2.61 g/cm3), Blaine (6,350 cm2/g) - Moisture (0.1 %), CaO (53.1 %), MgO (1.2 %)	JIS A 5008
Fine aggregate (River sand)	- Density (2.60 g/cm3), F.M (2.67) - Absorption ratio (1.1 %), Soundness (4.1 %)	KS F 2526
Coarse aggregate (Crushed stone)	- Density(2.63 g/cm3), Abrasion ratio (20.8 %) - F.M (6.67), Absorption ratio (0.64 %) - Clay lumps (0.08 %), Soundness (3.6 %)
High range water reducing agent	- Density (1.2 g/cm3), Unit water (80.0 %) - Solid content (36.4 %)	ASTM C494

시멘트와 결합재는 워커빌리티 개선 및 수화열 제어에 효과적인 저열 포틀랜드 시멘트(Type IV)와 석회석 미분말을 사용하였으며, 실험결과, 시멘트는 KS L 5201, 석회석 미분말은 JIS A 5008의 기준을 각각 만족하였다. 또한 잔골재는 강모래, 굵은골재는 20 mm 쇄석을 사용하였으며, 안정적인 골재공급을 위한 골재원의 비교실험 결과 KS F 2526의 기준을 만족하였다. 고성능 AE감수제는 분산성능 및 경시변화에 따른 유지성능이 매우 우수한 폴리 카본산계를 사용하였으며, 실험결과 ASTM C494 기준을 만족하였다.

2.2.2 배합변수 범위 및 배합방법

본 연구에서 각각의 콘크리트 배합변수에 대한 시험범위는 Table 3과 같다. 최적배합을 도출하기 위한 방안으로 단위수량 및 잔골재율에 따른 워커빌리티를 평가하였으며, 단위시멘트량에 따른 단열온도 상승특성과 물-결합재비에 따른 재령별 강도특성을 비교하였다.

Table 3 Trial mixing plan for design factors

Design factors	Test range	Remark
Water-binder ratio (%)	41.6~48.6 (5cases)	Strength
Unit cement quantity (kg/m3)	260~300 (5cases)	Hydration heat, Workability, Consistency
Fine aggregate ratio (%)	39~43 (5cases)
Unit water quantity (kg/m3)	150~170 (5cases)
Replacement ratio LSP (%)	0~30 (4cases)
LSP : Lime stone powder

Fig. 2는 매스콘크리트의 배합방법을 나타낸 것으로. 용량 100 ℓ 강제식 믹서(40 rpm)를 사용하였으며, 전체 배합시간은 180초지만 건비빔 단계(60초)를 제외하면 실제 배합시간은 120초 범위로 선정하였다.

2.2.3 배처 플랜트 수정배합 및 연속생산성 시험

Table 3에 제시한 배합변수 범위에서 요구성능을 만족하는 콘크리트의 최적배합 조건을 도출한 후, 이에 따른 배처 플랜트의 수정배합 시험을 실시하였다. 수정배합에서는 배처 플랜트의 최적 배합시간 및 연속생산성 시험을 통한 품질성능 및 현장관리를 위한 생산량 등을 분석하여 시공계획에 반영하였다.

3. 실험결과 및 분석

3.1 단위재료량에 따른 실험결과 분석

3.1.1 단위시멘트량에 따른 실험결과 분석

일반적으로 시멘트량은 콘크리트의 워커빌리티, 강도발현, 경제성뿐만 아니라 수화열 제어에도 상당히 큰 영향을 미친다. Fig. 3은 이러한 영향을 평가하기 위하여 단위시멘트량(260~300 kg/m³)에 따른 단열온도 상승량 시험의 결과를 나타낸 것이다.

시험결과, 단위시멘트량이 증가할수록, 콘크리트 온도가 높을수록 단열온도 상승량은 증가하는 경향을 보였다. 본 연구에서 단열온도 상승량을 30 °C 이하로 관리하고자 단위시멘트량을 270 kg/m³ 이하로 선정하였다(KOGAS 2000; KCI 2010).

3.1.2 단위수량에 따른 실험결과 분석

콘크리트의 단위수량은 블리딩, 건조수축 및 재료분리 등에 영향을 미치기 때문에, 요구성능을 만족하는 범위에서 가급적 적게 사용해야 한다. Fig. 4는 단위수량에 따른 슬럼프 경시변화 90분까지의 시험결과를 나타낸 것이다.

시험결과, 단위수량 150 kg/m³의 경우 콘크리트의 상태가 거칠고 목표슬럼프(210 ± 25 mm)를 만족하지 않았으며, 165 kg/m³ 이상에서는 블리딩 증대 및 재료분리의 경향을 보였다. 따라서 단위수량은 155 kg/m³의 범위에서 선정하는 것이 바람직할 것으로 사료된다.

Table 4 Test results for replacement ratio of LSP

Replacement ratio (%)	Confined water ratio (Bp)	Deformable coefficient (Ep)
0	1.058	0.062
10	1.077	0.071
20	1.084	0.072
30	1.078	0.070

3.1.3 석회석 미분말의 치환율에 따른 실험결과 분석

석회석 미분말은 분말도가 높기 때문에 콘크리트의 유동성 및 점성의 개선과 수화열 저감에 매우 효과적이다(JSCE 1996). Table 4는 석회석 미분말의 치환율에 따른 구속수비 및 변형계수의 시험결과를 나타낸 것이다.

Table 2 Properties of concrete materials

시험결과, 석회석 미분말의 치환율이 증가할수록 구속수비가 증가하는 경향을 보였으나, 변형계수는 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 구속수비 측면에서 볼 때, 석회석 미분말 30 % 치환도 가능할 것으로 사료된다.

3.1.4 고성능 AE감수제 사용량에 따른 실험결과 분석

Fig. 5는 현장조건을 고려한 고성능 AE감수제의 사용량에 따른 슬럼프 경시변화 90분까지의 시험결과이다.

시험결과, 고성능 AE감수제 사용량이 감소할수록 경시변화 90분까지 슬럼프 손실이 큰 것으로 나타났다. 재료분리 저항성과 블리딩, 분산성능 및 유지성능, 경제성 등을 고려하여 고성능 AE감수제의 사용량은 0.65 % 범위에서 선정하는 것이 바람직할 것으로 사료된다.

3.2 잔골재율에 따른 실험결과 분석

콘크리트의 잔골재율은 워커빌리티, 점성 및 경제성 등 에 영향을 미친다. Fig. 6은 이러한 영향을 검토하기 위하여 잔골재율(5단계)에 따른 슬럼프 경시변화 90분까지의 시험결과를 나타낸 것이다. 이때, 물-결합재비 45 %, 단위수량 155 kg/m³, 석회석 미분말의 치환율 30 %, 고성능 AE감수제의 사용량 0.65 % 배합조건으로 하였다.

시험결과, 잔골재율이 증가할수록 슬럼프 및 슬럼프 손실이 증가하는 것으로 나타났다. 이는 골재 표면적의 증가로 인하여 계면활성에 필요한 시멘트-페이스트가 증가하기 때문으로, 경시변화 90분까지 목표성능을 만족하는 잔골재율 40~41 % 범위가 적합할 것으로 사료된다.

3.3 물-결합재비에 따른 실험결과 분석

3.3.1 슬럼프 및 공기량의 경시변화 시험결과 분석

Fig. 7 및 8은 물-결합재비에 따른 슬럼프 및 공기량 경시변화 90분까지의 시험결과를 나타낸 것이다. 이때 잔골재율은 41 %, 석회석 미분말의 치환율 30 % 및 고성능 AE감수제의 사용량 0.65 %로 하였다.

시험결과, 물-결합재비에 관계없이 초기 슬럼프는 대부분 관리기준(210 ± 25 mm)을 만족하였으나, 경시변화 90분까지의 슬럼프 유지성능은 물-결합재비 43.4~47.1 % 범위가 비교적 양호한 것으로 나타났다.

공기량은 물-결합재비 및 경시변화의 증가에 따라 약간 감소하는 경향을 보였으나, 대부분 공기량의 관리기준(4.5 ± 1.5 %)을 만족하는 것으로 나타났다.

3.3.2 재령별 압축강도 시험결과 분석

Fig. 9는 물-결합재비에 따른 재령별 압축강도 발현성상의 시험결과를 나타낸 것이다.

시험결과, 물-결합재비가 증가할수록 재령별 압축강도는 감소하는 것으로 나타났다. 91일 압축강도 대비 재령 7일 32.2~39.2 %, 재령 28일 69.4~81.3 % 범위의 강도발현성상을 보였다. 따라서 재령 91일 배합강도 기준을 고려하여 바닥 슬래브(30.0 MPa)의 경우 물-결합재비 47.1 %, 측벽(36.0 MPa)은 물-결합재비 43.4 % 범위에서 최적배합을 선정하는 것이 바람직할 것으로 사료된다.

3.3.3 단열온도 및 역학적 특성 실험결과 분석

초대형 매스구조물의 온도균열에 대한 해석을 위하여 물-결합재비에 따른 단열온도 상승량 시험 및 재령별 압축강도, 인장강도, 탄성계수에 대한 시험을 실시하였다(Kwon 2011).

Fig. 10은 물-결합재비에 따른 단열온도 상승량 시험결과를 나타낸 것이며, Table 5는 재령별 압축강도, 인장강도, 그리고 탄성계수의 시험결과를 나타낸 것이다.

Table 5 Test results for adiabatic temperature and engineering properties

W/B (%)	Adiabatic rising		Strength types	Strength and Ec for test ages (Days : MPa)
	K (°C)	a		3	7	28	56	91
41.6	28.7	0.592	C.S	10.9	18.1	30.8	33.5	41.2
			T.S	1.05	1.67	2.80	3.59	3.98
			Ec. (10-5)	0.18	0.21	0.27	0.31	0.32
43.4	26.6	0.574	C.S	9.2	15.3	29.0	34.7	36.9
			T.S	1.02	1.58	2.66	3.24	3.66
			Ec. (10-5)	0.15	0.20	0.26	0.29	0.30
44.5	25.2	0.561	C.S	8.3	13.5	27.6	32.8	35.8
			T.S	1.00	1.46	2.45	2.92	3.38
			Ec. (10-5)	0.14	0.19	0.25	0.28	0.29
47.1	24.3	0.556	C.S	6.4	10.5	22.6	29.1	32.2
			T.S	0.83	1.32	2.28	2.85	3.07
			Ec. (10-5)	0.12	0.18	0.23	0.26	0.28
48.6	22.8	0.551	C.S	6.2	9.7	21.0	27.5	30.2
			T.S	0.69	1.22	2.24	2.72	2.89
			Ec. (10-5)	0.10	0.17	0.21	0.24	0.27
* C.S : Compressive strength, T.S : Tensile strength * Ec : Static modulus of elasticity

Fig. 9는 물-결합재비에 따른 재령별 압축강도 발현성상의 시험결과를 나타낸 것이다.

시험결과, 물-결합재비가 감소할수록 단열온도 상승량은 22.8~28.7 °C, 단열온도 상승속도는 0.551~0.592의 범위를 나타내었다. 또한 재령 91일 기준으로 인장강도/압축강도비는 9.44~9.91 %로 비교적 양호하였으며, 탄성계수는 0.27~0.32 × 10^-5 MPa 범위를 나타내었다(KOGAS 2000; Lee et al. 2001).

3.4 현장 배처 플랜트 실험결과 분석

3.4.1 현장 최적배합조건

물-결합재비에 따른 슬럼프 및 공기량의 경시변화, 재령별 압축강도 및 역학적 특성을 고려한 저발열 매스콘크리트의 현장 최적배합조건은 Table 6과 같다.

Table 6 Optimum mix proportions in site

W/B (%)	S/a (%)	Unit materials content (kg/m3)						Remark
		Water	Cement	LSP	S	G	Ad (%)
43.4	41	155	250	107	721	1,049	0.65	Wall
47.1	40	158	232	104	708	1,074	0.65	Slab

3.4.2 응결시간 및 블리딩 실험결과 분석

응결시간은 현장타설용 분배기 및 T-벨브의 회전시간에 따른 시공관리 예측에 중요한 변수이며, 바닥 슬래브 1단(Lift) 두께가 6 m인 초대형 구조물이기 때문에, 블리딩 및 침하 등은 중요한 품질관리 항목이다(Oh et al. 1999). 본 연구에서는 콘크리트의 응결시간(KS F 2436) 및 블리딩(KS F 2414) 시험을 실시하였으며, Fig. 11은 현장 최적배합에 대한 콘크리트 온도와 응결시간의 시험결과를 나타낸 것이다.

시험결과, 초결은 9.78~12.08시간의 범위로 물-결합재비의 영향은 적은 반면에 콘크리트 온도가 높을수록 감소하는 경향을 보였으며, 종결은 13.33~17.08시간의 범위로 콘크리트 온도가 높을수록 물-결합재비 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 따라서 현장시공에 있어서 콘크리트 온도를 25 °C 이하로 관리하는 방안이 필요하다(Oh et al. 1999).

물-결합재비 43.4 % 경우, 블리딩량0.15 cm³/cm², 블리딩율은 2.4 %로 나타났으며, 물-결합재비 47.1 % 경우 블리딩량 0.18 cm3/cm2, 블리딩율 2.5 %, 종료시간 5.2시간으로 동일하였다. 블리딩량이 비교적 적은 것은 물-결합재비의 영향 외에도 석회석 미분말의 높은 분말도에 의한 미세공극의 충전효과 등의 영향으로 사료된다(Han et al. 2009; Ha et al. 2013).

3.4.3 배처 플랜트의 배합시간에 따른 유동성 분석

배처 플랜트에서 배합시간은 콘크리트의 성능뿐만 아니라 시간당 생산량 및 현장시공성과 밀접한 연관성이 있기 때문에, 콘크리트 생산실의 믹서 암페어 관계로부터 실험으로 선정하였다. Fig. 12는 3 m³/batch 생산에 필요한 배합시간과 믹서 암페어의 상관성을 측정한 실험결과이다.

Fig. 12에 보듯이 배합시간이 증가할수록 믹서 암페어가 감소되는 것으로 나타났는데, 이는 콘크리트의 품질이 균일해지기 때문이다. 암페어 40 Å 이하에서 안정화되는 경향을 보이는 60초를 최적배합시간으로 선정하였다.

또한 Fig. 13은 B/P 배합시간 60초를 대상으로 생산한 콘크리트의 경시변화에 따른 슬럼프의 시험결과이다.

시험결과, 경시변화 90분까지 슬럼프의 유지성능을 만족하는 것으로 나타났다.

3.4.4 배처 플랜트의 생산성 실험결과 분석

Fig. 14는 배처 플랜트에서 재료계량 및 투입, 배합시간, 배출시간 등을 고려하여 콘크리트 생산(3 m³ 및 6 m³)에 소요되는 시간을 산출한 것이다.

실험결과, 3 m³ 콘크리트의 생산에 필요한 임계시간은 1분 50초, 에지테이터 1대(6 m³)의 생산에 필요한 임계시간은 약 2분 50초로 나타났다. 따라서 플랜트 믹서의 안전율을 고려하면, 배처 플랜트 1대당 콘크리트의 생산량은 95~105 m³/hr 정도로 예상할 수 있다.

3.5 현장 시공계획 및 타설결과 분석

3.5.1 현장 시공계획

저발열 매스콘크리트의 적용대상인 지하식 LNG 구조물의 사양 및 콘크리트 설계물량은 Table 7과 같다.

Table 7 Massive structural size and total concrete quantity for tanks

Classifications	Bottom slab	Side wall
Design strength (MPa : 91days)	24.0	30.0
Structural size (m)	- Diameter : 72.6 - Thickness : 9.0	- Height : 50.0 - Width : 3.0
Concrete work method	- Divided 2 Lifts - 1 Lift : 6.0 m - 2 Lift : 3.0 m	- Divided 10 Lots - 1 Lot height : Average 5.0 m
Concrete quantity (m3)	- 1 Lift : 20,618 - 2 Lift : 14,853	- Total : 50,470 per tank

시공계획은 11곳에 펌프카를 설치하고 Φ150 mm 배관으로 90° 각도에 배치된 분지관(T-valve) 4개와 60° 각도 및 중앙에 배치된 분배기(Distributor) 7개로 콘크리트를 압송하였다. 분지관은 12개소의 콘크리트 게이트가 있는데, 하부배관에서 가장 먼 12번부터 개폐하여 10분간 타설한 후 점차적으로 가까운 곳으로 콘크리트를 배출하는 1사이클에 약 130분 소요되는 것으로 계획하였다.

이러한 배관조건에 따른 콘크리트의 압송전·후의 물성 시험결과, 슬럼프 및 공기량이 약 10~15 mm 및 0.3 % 이내에서 감소하는 것으로 나타났는데, 이는 긴 유동시간 및 펌프압송에 따른 치밀화 현상으로 사료된다(Kim et al. 2013).

3.5.2 굳지 않은 콘크리트의 품질시험 결과분석

Table 8은 매스콘크리트의 현장시공에 있어서 슬럼프, 공기량 및 단위용적 질량 등을 측정한 시험결과를 나타낸 것으로, 이때 시험 Lot는 바닥 슬래브 132~134회/1Lift, 93~94회/2Lift이며, 측벽 300~303회/Tank 빈도로 현장에서 품질시험을 실시하였다.

Table 8 Test results for fresh concrete in site

Test items		Tank1			Tank2
		BS11	BS12	SW1	BS21	BS22	SW2
Slump (mm)	ave.	205	201	203	199	202	200
	max.	225	215	230	215	215	220
	min.	190	180	185	180	185	180
	S.D	7.8	9.1	8.7	7.2	8.1	7.9
Air contents (%)	ave.	4.9	4.5	5.0	4.8	4.6	5.1
	max.	5.5	5.4	5.7	5.3	5.4	5.5
	min.	4.1	4.2	4.4	4.5	4.3	4.1
Frequency (n)		132	93	303	134	94	300
Unit weight (t/m3)		2.29	2.31	2.31	2.31	2.31	2.30
Concrete temp. (°C)	ave.	14.9	24.3	21.5	25.1	24.3	19.9
	max.	17.9	25.7	27.7	26.8	25.2	27.7
	min.	12.7	21.9	10.3	22.5	22.2	10.2
Note : 1) BS11, BS21 : Tank1, 2 bottom slab 1 Lift (6m), 2) BS12, BS22 : Tank1, 2 bottom slab 2 Lift (3m) 3) SW1, SW2 : Tank1, 2 side wall (10 Lots) 4) S.D : Standard deviation

시험결과, 슬럼프 및 공기량은 관리기준을 만족하였으며, 표준편차는 각각 7.2~9.1 mm 및 0.19~0.31 %의 범위로 매우 양호하였다. 또한 콘크리트의 단위용적 질량은 평균 2.29~2.31 t/m^3> 및 표준편차 0.01 t/m³이었으며, 콘크리트 온도는 타설시기에 따른 차이로 14.9~25.1 °C의 범위를 나타내었지만 관리기준을 만족하였다(Song et al. 2014).

3.5.3 압축강도시험 결과분석

Table 9 및 Fig. 15는 각각의 구조물에 시공된 매스콘크리트의 재령별 압축강도 시험결과를 나타낸 것이다.

Table 9 Test results for compressive strength

Test ages		Compressive strength (MPa)
		BS11	BS12	SW1	BS21	BS22	SW2
7 days	ave.	11.1	11.4	13.2	11.0	11.5	12.5
	max.	12.7	12.1	16.6	12.5	12.3	14.2
	min.	9.5	10.1	11.0	9.8	10.2	10.6
28 days	ave.	22.9	22.5	24.8	22.7	22.3	25.1
	max.	26.1	25.2	27.5	24.1	25.7	27.9
	min.	20.5	20.6	22.4	20.4	20.8	21.5
91 days	ave.	30.4	29.4	35.1	30.6	29.7	35.7
	max.	33.0	31.6	37.9	32.7	32.4	38.9
	min.	28.7	27.4	30.1	27.0	26.9	32.5
Frequency (n)		45	33	105	46	34	107

시험결과, 바닥 슬래브의 경우 91일 재령강도의 평균값은 29.4~30.6 MPa의 범위이며 표준편차 0.87~0.98 MPa로 나타났다. 91일 재령에 대비 7일 강도 36.2~38.7 %, 28일 강도 74.1~77.3 %로 비교적 초기재령의 강도발현이 양호하였다. 측벽의 경우 91일 평균값은 35.1~35.7 MPa, 표준편차 1.30~1.34 MPa로 나타났다. 91일 재령에 대한 7일 강도 35.0~37.6 %, 28일 강도 70.3~70.6% 로 매우 양호한 상관성을 나타내었다.

3.5.4 경제성 분석

콘크리트의 경제성 분석은 구조물의 부위별 설계물량과 실타설량에 따른 시공성 측면 및 선행연구인 3성분계 시멘트의 재료비 측면을 비교하였으며, Fig. 16은 부위별 설계물량과 실타설량의 결과를 나타낸 것이다(Kim et al. 2013).

Fig. 16에서 보듯이 바닥 슬래브 BS11 및 BS12 실타설량은 설계물량(35,471 m³)에 비해 3.46 %, BS21 및 BS22 실타설량은 3.16 % 범위로 각각 절감하는 효과가 있었으며, 측벽 SW1 및 SW2 실타설량은 설계물량(50,470 m³)에 비해 각각 1.89 % 및 2.18 % 절감하는 효과가 있었다. 이는 3성분계 배합조건에서 2.21~2.95 % 증가한 것을 고려하면 매우 경제적인 것으로 분석되었다(Kim et al. 2013). 이는 분말도가 높은 석회석 미분말의 블리딩 저감효과 및 유리질 슬래그 입자의 영향으로 사료된다(Yang et al. 2013). 또한 바닥 슬래브 및 측벽의 순수 재료비는 각각 45,268 원/m³ 및 47,377 원/m³으로, 3성분계 시멘트를 사용한 매스콘크리트와 거의 유사한 수준을 나타내어 경제성이 높은 것으로 평가되었다(Kim et al. 2013).

4. 결    론

저발열 매스콘크리트의 최적배합비, 현장 시공성 및 경제성 분석에 관한 연구의 결론을 정리하면, 다음과 같다.

1) 저발열 매스콘크리트의 단열온도 상승량, 유동성 및 점성의 개선, 블리딩 및 수화열 저감 등을 고려한 단위재료량은 단위시멘트량 270 kg/m³이하, 단위수량 155 kg/m³, 석회석 미분말의 치환율 30 %, 고성능 AE감수제의 사용량 0.65 % 범위가 적합한 것으로 나타났다.

2) 경시변화 90분까지의 슬럼프 및 공기량, 재령별 압축강도 및 역학적 특성을 고려한 최적배합비로 바닥 슬래브는 W/B = 47.1 %, S/a = 40 %, 측벽은 W/B = 43.4 %, S/a = 41 % 범위가 가장 적합한 것으로 나타났다.

3) 응결시간은 콘크리트 온도의 영향을 고려하여 25 °C 이하로 관리하는 것이 필요하며, 블리딩은 석회석 미분말 30 % 치환으로 인하여 감소되었다.

4) 배처 플랜트의 배합시간은 60초 범위로, 이에 따른 생산량은 950~105 m³/hr, 생산성 시험결과 슬럼프는 경시변화 90분까지 요구품질을 만족하였다.

5) 시공성 분석에서 슬럼프 및 공기량은 관리기준을 만족하였으며, 표준편차는 각각 7.2~9.1 mm 및 0.19~0.31 %로 나타났다. 압축강도는 바닥 슬래브의 경우 평균 29.4~30.6 MPa 표준편차 0.87~0.98 MPa, 측벽의 경우 평균 35.1~35.7 MPa 표준편차 1.30~1.34 MPa로 나타났다. 또한 경제성 분석에서 바닥 슬래브는 설계물량보다 3.16~3.46 %, 측벽은 1.89~2.18 % 범위로 각각 저감되는 효과가 있었다.