특수 콘크리트의 정의 및 종류에 따른 특징

특수 콘크리트 정의

특수구조물이나 건설공사에서 일반적인 조건 이외의 공사, 구조물의 강도 등 제반사항과 관련 또는 품질 향상 및 보강을 위하여 사용되는 콘크리트입니다. 특수콘크리트의 종류별 특징 및 사용성을 알아보고 소개하기 위하여 작성하였습니다.

 

플라이애쉬 재활용 고성능 콘크리트

화력발전소에서 생성되는 플라이 애쉬를 건설 산업에 활용하기 위한 연구는 91년부터 시작됐습니다. 그러나 플라이애쉬의 재활용은 주택 2백만 호 건설 당시, 최적 배합을 무시한 부실과 맞물려 더욱더 쓸모없는 천덕꾸러기 신세가 됐습니다. 플라이애쉬 활용이 무용지물이라는 인식이 널리 퍼졌고, 이에 따라 이 분야의 연구가 거의 중단되다시피 했습니다. 그러나 플라이애쉬의 활용 가능성을 인지한 연구팀은 지속적인 연구를 거듭해 93년 진해 건축 현장에서 5백 kg/㎠의 고강도 콘크리트를 적용한 결과 좋은 성과를 얻었습니다. 94년 중반, 울산 석유화학지원(주)에서 공단 내 열병합발전소에서 발생하는 플라이애쉬를 한 보따리 들고 찾아왔습니다. 이를 재활용할 수 있게 연구해 달라는 부탁이 이어졌습니다. 이는 열병합발전소의 플라이애쉬를 콘크리트에 사용하려는 최초의 시도였습니다. 원탄의 종류와 함유된 산화칼슘 함량에 따라 원료를 구분 짓는 KS규격에는 F등급만 규정돼 있었지만 실제 실험 결과 열병합 플라이애쉬는 C급으로 판명됐습니다. 미국의 AS TM 규격에 열병합 플라이애쉬가 C급으로 돼 있어 이를 근거로 실험에 들어갔습니다. 열병합 플라이애쉬의 품질 및 특성, 콘크리트에 사용할 경우의 경제적인 배합 조건과 콘크리트의 여러 특성을 규명하기 위한 1년간의 연구 끝에, 화력발전소의 플라이애쉬보다 초기강도가 높고 내구성, 수화열, 크리프, 건조수축, 내화학 저항성 등이 우수함을 입증해 냈습니다. 이제는 화력발전소 플라이애쉬 재활용의 축적된 기술을 바탕으로 수많은 배합 적용을 통해 최적의 배합 기술 메커니즘을 규명하고 이를 현장에 직접 적용해야 하는 힘든 작업을 수행해야 합니다. 실험실에서는 배합설계 프로그램 개발과 자동 배합된 고강도 콘크리트의 성능테스트가 만족스러울 때까지 반복되고 현장에서는 레미콘 차량마다 배합의 최적 상태를 검사해야 하는 지극히 인내를 요구하는 일이 이어집니다. 고성능 콘크리트개발의 핵심은 배합 기술입니다. 이 배합 기술을 해외에서 기술이전받자는 안이한 의견도 있으나 이 기술은 「한국형」이어야 했습니다. 왜냐하면 콘크리트의 배합 재료가 외국 것과 다르므로 배합 메커니즘 또한 다를 수밖에 없기 때문입니다. 따라서 이 분야의 연구는 기능을 익히는 게 아니라 기술을 익힌다는 신념이 없으면 불가능했습니다. 96년 9월, 고성능 콘크리트 연구팀은 2년간의 감회와 더불어 한껏 기대에 부풀어 있었습니다. 울산 열병합발전소(UPSC) 침조로에 열병합 플라이애쉬를 활용한 고강도 콘크리트를 국내 최초로 타설 했기 때문입니다. 열병합 플라이애쉬를 콘크리트에 사용한 경우가 국내 최초이고 발전소 시설에 직접 적용함으로 인해 비교적 안전한 구조물을 그 대상으로 선정해야 했습니다. 이를 위해 선택된 구조물이 UPSC내의 침전조 사이로 입니다. 94년 건설교통부 국책과제인 「초유동 콘크리트」 개발 과제는 원래 화력발전소 플라이애쉬 활용을 목적으로 시작됐습니다. 그러던 이것이 열병합 플라이애쉬 재활용의 연구와 이의 성공으로 「초유동 콘크리트」 개발에도 이 플라이애쉬가 사용됨으로써 일석이조의 효과를 거두게 된 셈입니다. 레미콘 품질관리 담당자는 열병합 플라이애쉬를 재활용한 콘크리트를 「신기한 콘크리트」라 부릅니다. 레미콘 공장에서 콘크리트를 제조해 1시간 반 동안 운반하더라도 점성이 거의 안 없어지기 때문입니다. 플라이애쉬를 사용한 콘크리트는 슬럼프가 20cm 이상, 콘크리트 강도가 3백 kg/㎠입니다. 게다가 플라이애쉬 대체율은 시멘트 중량의 30%에 해당합니다. 단위 체적당 시멘트 중량을 약 1백 kg/m2정도 절감할 수 있는 효과가 있습니다.

중량콘크리트

골재로써 철광석, 중정석(harytes-황산바륨을 주성분으로 하는 암석, 비중 4.5 방사선 차폐용 콘크리트의 골재로 쓰임), 철편 등을 사용하여 비중이 큰 콘크리트입니다. 조사실(radiation room), 핫 셀(hot cell) 등의 대량의 γ선을 차폐하는 벽에 쓰입니다. 보통 사용되는 것은 비중 3.2∼4.0 정도입니다.

차폐 콘크리트 (radiation shielding concrete)

방사능을 차폐하기 위하여 쓰이는 콘크리트로서 중정석, 자철광 등의 골재가 사용됩니다. 중정석은 바륨염 원료 광물로서 화학성분은 황산바륨(BaSO4), 경도 2.5∼3.5, 비중 4.3∼4.6, 흰색, 회색 등이 있습니다. 분말은 유리제조, 도료의 안료, 고무 플라스틱에 쓰이며, 방사선 차폐용 골재로 쓰입니다. 자철광은 철흑색, 금속광택이 있는 철광석의 일조용으로서 경도 5.5∼ 6.5, 비중 4.9∼5.2로 자성이 있습니다. 이를 파쇄하여 방사능 차폐용의 콘크리트 골재로 사용됩니다.

해수의 작용을 받는 콘크리트(해수 콘크리트)

해수에 접하는 콘크리트 및 해안 부근에서 해수의 물거품이나 해풍 등을 받을 우려가 있는 콘크리트에 적용합니다. 철근, 기타 재료는 염분에 의하여 유해한 영향을 받지 않도록 저장하고, 물ㆍ시멘트비는 55% 이하로 합니다. 철근의 피복두께는 5㎝ 이상으로 하고 해수에 접하는 부분은 8㎝ 이상으로 합니다. 콘크리트 부어 넣기는 최고 조도에서 위로 60㎝와 최저 조위에서 아래로 60㎝ 사이의 콘크리트에 대해서 연속적으로 작업하며, 해수와 접하는 부분, 해수의 물거품이나 해풍을 받을 우려가 있는 부분에서는 이어 붓기를 하지 않습니다. 콘크리트를 부어 넣은 후 적어도 재령 4일까지는 직접 해수에 접하지 않도록 합니다.