KR20030090204A - 지하 콘크리트 구조물 시공방법 및 그 구조와 시공조인트용 콘크리트 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 지하 콘크리트 구조물 시공방법에서 각 로트와 시공 조인트의 연결 부분이 취약하여 균열이 발생될 수 있고 이로 인하여 구조물 내로 지하수가 침투하게 되는 문제점이 있기 때문에,

구조물의 길이 방향으로 설치되는 배력철근과, 상기 배력철근에 수직한 방향으로 설치되는 주철근으로 이루어진 철근 조립체를 시공하는 단계와; 상기 철근 조립체의 각 로트 끝단에 상기 배력철근과 동일한 방향으로 철제 그리드를 설치하는 단계와; 로트별로 1차 콘크리트를 타설하되 철제 그리드의 일부가 1차 콘크리트의 외부로 돌출되도록 하는 단계와; 일정 기간이 경과되어 1차 콘크리트의 건조 및 수축이 마무리된 후 로트와 로트 사이의 시공 조인트 부분에 특수 배합된 2차 콘크리트를 타설하여 지하 콘크리트 구조물을 연결하는 단계로 구성됨으로써,

지연 시공되는 2차 콘크리트와 1차 콘크리트 사이의 접합 부분에서 균열이 발생되지 않도록 하여 지하 구조물의 내부로 지하수가 침투되지 않도록 하는 지하 콘크리트 구조물 시공방법 및 그 구조와 시공 조인트용 콘크리트 조성물에 관한 것이다.

Description

지하 콘크리트 구조물 시공방법 및 그 구조와 시공 조인트용 콘크리트 조성물{ The method of construction for the under ground concrete structure and the construction for the same and the concrete for construction joint part }

본 발명은 길이가 긴 지하 콘크리트 구조물을 시공하는 방법 및 구조에 관한것으로서, 특히 지연 시공되는 지하 콘크리트 구조물에서 1차 콘크리트와 2차 콘크리트의 접합 부분에서 균열이 발생되지 않도록 하여 지하수가 지하 구조물 내로 침투하지 않도록 하는 지하 콘크리트 구조물 시공방법 및 그 구조와 2차 콘크리트로 사용되는 시공 조인트용 콘크리트에 관한 것이다.

일반적으로 터널이나 하수도와 같이 길이가 긴 지하 콘크리트 구조물을 시공하는 경우 콘크리트 타설 작업을 순차적으로 진행하지 않고 일정 구간마다 소정 폭의 시공 조인트 구간을 설정하여, 주위의 콘크리트의 건조 및 수축이 어느 정도 진행된 후에 추가 시공을 통하여 양측의 콘크리트를 서로 연결시키도록 하고 있다.

이와 같이 시공 조인트 구간을 두는 이유는 콘크리트의 건조 및 수축과정에서 콘크리트 구조물의 약한 부위에서 균열이 많이 발생되기 때문이다. 이러한 균열은 콘크리트와 콘크리트의 연결 부분인 조인트 부분에서 주로 발생되는데, 이는 조인트 부분의 강도가 다른 부분에 비해 취약하기 때문이다.

이러한 단점을 방지하기 위하여 지하 콘크리트 구조물을 시공하는 경우 15-20m 정도의 로트를 선정하여 로트 별로 공사를 진행하며, 로트와 로트 사이에는 0.3-1.2m 정도의 폭을 가진 시공 조인트를 두어 각 로트의 콘크리트가 건조 및 수축과정을 어느 정도 마무리한 이후에 시공 조인트 부분에 콘크리트를 타설하고 있다. 이러한, 시공 조인트의 지연 시공은 먼저 타설된 1차 콘크리트 부분이 주위에 구속됨이 없이 자유롭게 건조 및 수축될 수 있도록 함으로써 균열 발생을 최소화할 수 있으며, 1차 콘크리트의 건조 및 수축이 어느 정도 마무리된 이후에 비교적 폭이 좁은 시공 조인트 부분에 콘크리트를 타설하여 균열의 발생을 최소화할 수 있다.

그러나, 상기한 종래의 지하 콘크리트 구조물 시공방법에서는 각 로트와 시공 조인트의 연결 부분이 취약하여 균열이 발생될 수 있고 이로 인하여 구조물 내로 지하수가 침투하게 되는 문제점이 있다.

즉, 건조 상태에 있는 각 로트 사이의 시공 조인트 부분에 새로 콘크리트를 타설하게 되면, 시공 조인트 부분에 타설된 콘크리트가 건조 및 수축하게 된다. 이때, 각 로트와 시공 조인트의 연결 부분의 강도가 취약해지게 되며, 이로 인하여 균열이 발생되고 균열 부분을 통해 지하수가 침투되어 지하 콘크리트 구조물 내에 물이 차게 된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 각 로트와 시공 조인트의 연결 부분에 추가로 철제 그리드를 삽입하여 콘크리트 접합부의 강도를 증가시킴과 동시에 2차 콘크리트로 건조 및 수축량이 적은 특수 콘크리트를 사용함으로써 각 로트와 시공 조인트의 연결 부분이 균열되는 것을 방지하여 지하수의 침투를 방지할 수 있도록 한 지하 콘크리트 구조물 시공방법 및 그 구조와 시공 조인트용 콘크리트 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 지하 콘크리트 구조물 시공방법에 따른 시공구조가 도시된 구성도,

도 2는 본 발명의 요부 구성인 철제 그리드의 일부가 도시된 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 로트 11 : 주철근

12 : 배력철근 13 : 1차 콘크리트

20 : 시공 조인트 21 : 2차 콘크리트

30 : 철제 그리드

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 구조물의 길이 방향으로 설치되는 배력철근과, 상기 배력철근에 수직한 방향으로 설치되는 주철근으로 이루어진 철근 조립체를 시공하는 제1단계와; 상기 철근 조립체의 각 로트 끝단에 상기 배력철근과 동일한 방향으로 철제 그리드를 설치하는 제2단계와; 로트별로 1차 콘크리트를 타설하되 상기 철제 그리드의 일부가 철제 콘크리트의 외부로 돌출되도록 타설하는 제3단계와; 일정 기간이 경과되어 상기 1차 콘크리트의 건조 및 수축이 어느 정도 마무리된 후 로트와 로트 사이의 시공 조인트 부분에 특수 배합된 2차 콘크리트를 타설하여 지하 콘크리트 구조물을 연결하는 제4단계로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 지하 콘크리트 구조물 시공구조는 구조물의 길이 방향으로 설치되는 배력철근 및 상기 배력철근에 수직한 방향으로 설치되는 주철근으로 이루어진 철근 조립체에 1차 콘크리트를 타설하여 이루어지고 15-20m 길이를 갖는 다수의 로트와, 상기 로트 사이에 위치되고 역시 배력철근 및 주철근으로 이루어진 철근 조립체에 상기 로트의 건조 및 수축이 완료된 후 2차 콘크리트를 타설하여 이루어지는 0.3-1.2m 길이의 시공 조인트로 구성된 지하 콘크리트 구조물 시공구조에 있어서, 상기 로트의 철근 조립체와 상기 시공 조인트의 철근 조립체에 동시에 걸쳐지도록 상기 로트와 시공 조인트의 접합부에 각각 설치되는 소정 길이의 철제 그리드를 포함한 것을 특징으로 한다.

여기서, 2차 콘크리트로 사용되는 시공 조인트용 콘크리트 조성물은 일반 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 고로 슬래그 시멘트 16.5-17.5 중량부와 잔 골재 190-195 중량부 및 굵은 골재 289-293 중량부를 혼합하고, 혼화재로 AE 감수제 1.2-1.4중량부를 투입한 후 물 39-42 중량부를 부어 표준 콘크리트 양생법에 따라 양생한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 지하 콘크리트 구조물 시공방법은 지하 콘크리트 구조물의 길이 방향으로 설치되는 배력철근과, 상기 배력철근에 수직한 방향으로 설치되는 주철근으로 이루어진 철근 조립체를 시공하는 제1단계와; 상기 철근 조립체의 각 로트 끝단에 상기 배력철근과 동일한 방향으로 철제 그리드를 설치하는 제2단계와; 로트별로 1차 콘크리트를 타설하되 상기 철제 그리드의 일부가 1차 콘크리트의 외부로 돌출되도록 타설하는 제3단계와; 일정 기간이 경과되어 상기 1차 콘크리트의 건조 및 수축이 어느 정도 마무리된 후 로트와 로트 사이의 시공 조인트 부분에 특수 배합된 2차 콘크리트를 타설하여 지하 콘크리트 구조물을 연결하는 제4단계로 구성된다.

또, 본 발명에 의한 지하 콘크리트 구조물 시공구조는 도 1에 도시된 바와 같이 구조물의 길이 방향으로 설치되는 배력철근(12) 및 상기 배력철근(12)에 수직한 방향으로 설치되는 주철근(11)으로 이루어진 철근 조립체에 1차 콘크리트(13)를 타설하여 이루어지고 15-20m 길이를 갖는 다수의 로트(10)와, 상기 로트(10) 사이에 위치되고 역시 배력철근(12) 및 주철근(11)으로 이루어진 철근 조립체에 상기 로트(10)의 건조 및 수축이 완료된 후 2차 콘크리트(21)를 타설하여 이루어지는 0.3-1.2m 길이의 시공 조인트(20)와, 상기 로트(10)의 철근 조립체와 상기 시공 조인트(20)의 철근 조립체에 동시에 걸쳐지도록 상기 로트(10)와 시공 조인트(20)의접합부에 각각 설치되는 소정 길이의 철제 그리드(30)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 지하 콘크리트 구조물 시공구조는 다음과 같은 과정을 통해 시공된다.

먼저, 배력철근(12)과 주철근(11)을 이용하여 로트(10)와 시공 조인트(20)의 철근 조립체를 시공하고, 각 로트(10)의 끝부분에 해당되는 철근 조립체에 상기 배력철근(12)과 동일한 방향으로 철제 그리드(30)를 설치한다. 여기서 사용되는 철제 그리드(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 벌집형의 것이 사용되는데, 벌집형을 사용하는 이유는 벌집형 그리드가 콘크리트가 타설되었을 때 강도가 우수하고 수축량을 최소화할 수 있기 때문이다.

상기 철제 그리드(30)의 설치 간격은 지하의 구조에 따라 달라지게 되는데, 15-20m에 이르는 각 로트(10)의 양단부에 각각 대략 절반 정도가 걸치게 설치된다. 따라서, 상기 철제 그리드(30)는 각 로트(10)에 절반이 걸치게 되고 나머지 절반은 시공 조인트(20) 부분에 걸쳐지게 된다. 철제 그리드(30)는 통상적으로 사용되는 용접 이형철근망과는 달리 벌집형으로서 인장 응력에 매우 강하며, 신구 콘크리트의 끝단에 설치되어 신구 콘크리트 사이의 균열을 억제하는 역할을 수행한다.

이와 같이 벌집형 철제 그리드를 사용하는 이유는 벌집형 구조가 구조적으로 매우 안정적이고, 그 강도가 매우 우수하기 때문이다. 벌집형 구조는 인공물이 아닌 자연계에서도 자주 발견되는데, 이는 벌집형 구조가 구조적으로 매우 안정된 구조이기 때문이다.

상기 철제 그리드(30)의 설치가 완료되면 15-20m에 이르는 각 로트(10) 별로1차 콘크리트(13)를 타설한다. 1차 콘크리트(13)의 타설은 하나의 로트(10)를 시공한 후 0.3-1.2m 정도 폭의 시공 조인트(20) 부분을 건너뛰고 다음 로트(10)를 시공하는 방식으로 진행한다. 1차 콘크리트(13)의 타설이 완료된 후 일정 시간이 경과하게 되면 1차 콘크리트(13)가 건조되면서 일정 정도 수축된다. 1차 콘크리트(13)의 건조 및 수축은 대략 3개월 정도가 경과되면 마무리되는 바, 1차 콘크리트(13)의 시공 후 3개월이 지난 후 시공 조인트(20) 부분에 2차 콘크리트(21)의 타설이 진행된다.

1차 콘크리트(13)의 건조 및 수축이 어느 정도 마무리되면 1차 콘크리트(13)의 단면에 접착제를 도포한다. 이는 기존의 1차 콘크리트(13)와 새로 타설되는 2차 콘크리트(21)가 상호 접착되도록 하여 일체화시키기 위한 것이다. 따라서, 1차 콘크리트(13)와 2차 콘크리트(21)의 접합 부분의 강도가 향상되며, 건조 및 수축시 접합 부분이 균열되는 것을 어느 정도 막을 수 있다. 물론, 상기 1차 콘크리트(13)에 접착제를 도포하기 전에 1차 콘크리트(13)의 이물질을 완전히 제거하고 건조시키는 것은 당연하다.

접합제의 도포가 완료되면 시공 조인트(20) 부분에 특수 배합된 2차 콘크리트를 타설하여 시공 조인트(20) 전후의 로트(10)를 연결시키게 된다. 2차 콘크리트(21)는 인장 응력이 40㎏f/㎠ 이상이어야 하며, 건조 및 수축이 적어 균열 발생을 억제할 수 있어야 한다.

이러한 조건을 만족하기 위한 시공 조인트용 콘크리트 조성물은 일반 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 고로 슬래그 시멘트 16.5-17.5 중량부와 잔 골재 190-195중량부 및 굵은 골재 289-293 중량부를 혼합하고, 혼화재로 AE 감수제 1.2-1.4 중량부를 투입한 후 물 39-42 중량부를 부어 표준 콘크리트 양생법에 따라 양생한다.

상기 혼화재는 감수, 분산 및 지연 효과를 주어 건조 및 수축이 적게 일어나게 한다. 또, 상기 골재는 굵은 골재라 하더라도 25㎜를 초과하지 않아야 하며, 물과 시멘트의 비율은 33-35%가 되고, 상기 골재중 잔 골재의 비율은 40% 내외가 되어야 한다. 여기서, 시멘트의 양은 콘크리트의 접착력과 관계되고, 잔 골재의 비율은 콘크리트의 유동성과 관계되므로, 적정 비율을 유지하는 것은 매우 중요하다.

다음의 표 1은 설계 기준강도가 400㎏f/㎠ 인 일반 콘크리트 조성물과 본 발명의 실시 예를 비교한 배합 설계표이다.

일반 예	설계기준강도(㎏f/㎠)	굵은골재의최대치수(㎜)	슬럼프의범위(㎝)	공기량의범위(㎝)	물-시멘트비W/C(%)	잔골재율S/a(%)
	400	20	15	4.5 ±1.5	34	40
	단위량(㎏/㎥)
	물W	시멘트C	잔골재S	굵은골재G	혼화제
					AE 감수제	유동화제
	177	520	632	1000	1.560	2.600
실시 예	설계기준강도(㎏f/㎠)	굵은골재의최대치수(㎜)	슬럼프의범위(㎝)	공기량의범위(㎝)	물-시멘트비W/C(%)	잔골재율S/a(%)
	400	25	10 ±1	3.0 ±0.5	35 이하	40
	단위량(㎏/㎥)
	물W	포틀랜드시멘트C	고로 슬래그시멘트	잔골재S	굵은골재G	혼화제
						AE 감수제	유동화제
	154	380	65	734	1109	5.0	-

상기한 표 1의 실시 예와 같이 배합 설계된 시공 조인트용 콘크리트 조성물은 일반 콘크리트에 비해 수축이 적게 일어난다. 이는 시공 조인트용 콘크리트 조성물을 테스트한 결과 슬럼프의 범위가 일반 콘크리트에 비해 작고 공기량의 범위또한 작아서 생기는 효과로 보이며, 건조 과정에서 수축량이 줄어들고 강도가 10% 정도 증가되는 것을 확인할 수 있었다.

이와 같이 시공 조인트(20) 부분에 2차 콘크리트(21)가 타설된 후 건조 및 수축이 완료되면 시공 조인트(20) 전후의 로트(10)가 시공 조인트(20)를 통해 연결되어 하나의 구조물을 형성한다. 여기서, 상기 2차 콘크리트(21)로 타설되는 시공 조인트용 콘크리트 조성물은 일반 콘크리트에 비해 건조 및 수축이 적게 일어나도록 하여 건조 및 수축과정에서 시공 조인트(20)의 내부에서 균열이 발생되지 않도록 할 뿐 아니라 시공 조인트(20)와 로트(10)의 접합 부분에서의 균열도 발생되지 않게 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 지하 콘크리트 구조물 시공방법 및 시공 조인트용 콘크리트는 지연 시공되는 2차 콘크리트와 1차 콘크리트 사이의 접합 부분에서 균열이 발생되지 않도록 하여 지하 구조물의 내부로 지하수가 침투되지 않도록 하는 이점이 있다.

Claims (7)

1. 구조물의 길이 방향으로 설치되는 배력철근과, 상기 배력철근에 수직한 방향으로 설치되는 주철근으로 이루어진 철근 조립체를 시공하는 제1단계와;

   상기 철근 조립체의 각 로트 끝단에 상기 배력철근과 동일한 방향으로 철제 그리드를 설치하는 제2단계와;

   로트별로 1차 콘크리트를 타설하되 상기 철제 그리드의 일부가 1차 콘크리트의 외부로 돌출되도록 타설하는 제3단계와;

   일정 기간이 경과되어 상기 1차 콘크리트의 건조 및 수축이 어느 정도 마무리된 후 로트와 로트 사이의 시공 조인트 부분에 특수 배합된 2차 콘크리트를 타설하여 지하 콘크리트 구조물을 연결하는 제4단계로 구성된 것을 특징으로 하는 지하 콘크리트 구조물 시공방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제4단계는 로트의 마무리 부분에 접착제를 도포한 후 특수 배합된 2차 콘크리트를 타설하는 것을 특징으로 하는 지하 콘크리트 구조물 시공방법.
3. 제 1항에 있어서,

   콘크리트 구조물의 최외측 시공 조인트 부분에 실링을 실시하는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 지하 콘크리트 구조물 시공방법.
4. 구조물의 길이 방향으로 설치되는 배력철근 및 상기 배력철근에 수직한 방향으로 설치되는 주철근으로 이루어진 철근 조립체에 1차 콘크리트를 타설하여 이루어지고 15-20m 길이를 갖는 다수의 로트와, 상기 로트 사이에 위치되고 역시 배력철근 및 주철근으로 이루어진 철근 조립체에 상기 로트의 건조 및 수축이 완료된 후 2차 콘크리트를 타설하여 이루어지는 0.3-1.2m 길이의 시공 조인트로 구성된 지하 콘크리트 구조물 시공구조에 있어서,

   상기 로트의 철근 조립체와 상기 시공 조인트의 철근 조립체에 동시에 걸쳐지도록 상기 로트와 시공 조인트의 접합부에 각각 설치되는 소정 길이의 철제 그리드를 포함한 것을 특징으로 하는 지하 콘크리트 구조물 시공구조.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 철제 그리드는 벌집형 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 지하 콘크리트 구조물 시공구조.
6. 일반 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 고로 슬래그 시멘트 16.5-17.5 중량부와 잔 골재 190-195 중량부 및 굵은 골재 289-293 중량부를 혼합하고, 혼화재로 AE 감수제 1.2-1.4 중량부를 투입한 후 물 39-42 중량부를 부어 표준 콘크리트 양생법에 따라 양생한 것을 특징으로 하는 시공 조인트용 콘크리트 조성물.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 물과 시멘트의 비율은 33-35%의 범위가 되도록 한 것을 특징으로 하는 시공 조인트용 콘크리트 조성물.