프리플레이스트 콘크리트 시방서
1. 일반사항
1.1 적용범위
- 일반적인 프리플레이스트 콘크리트, 대규모 프리플레이스트 콘크리트 및 고강도 프리플레이스트 콘크리트의 재료 및 시공에 대한 일반적인 규정 적용
- 시공속도가 40 ~ 80 ㎥/h 이상 또는 한 구획의 시공면적이 50 ~ 250 ㎡ 이상일 경우에는 대규모 프리플레이스트 콘크리트 규정 적용
- 고강도 프리플레이스트 콘크리트는 고성능 감수제를 혼입한 주입모르타르 사용
1.2 참고 기준
1.2.1 관련 법규
- 내용 없음
1.2.2 관련 기준
- KSC 14 20 01 콘크리트공사 일반사항
- KCS 14 20 10 일반콘크리트
- KS F 2426 주입모르타르의 압축 강도 시험 방법
- KS F 2431 프리팩트 콘크리트의 압축 강도 시험 방법
- KS F 2432 주입모르타르의 컨시스턴시 시험 방법
- KS F 2433 주입모르타르의 블리딩률 및 팽창률 시험 방법
- KS F 2502 굵은골재 및 잔골재의 체가름 시험 방법
- KS F 2562 콘크리트용 팽창재
- KS F 2563 콘크리트용 고로 슬래그 미분말
- KS F 2567 콘크리트용 실리카 퓸
- KS L 5201 포틀랜드 시멘트
- KS L 5210 고로 슬래그 시멘트
- KS L 5405 플라이 애시
1.3 용어의 정의
- 골재의 실적률 : 용기에 채운 골재의 절대 용적을 용기의 용적으로 나눈 값의 백분율
- 굵은골재 최소 치수 : 질량비로 95% 이상 남는 체 중에서 최대 치수인 체의 호칭치수
- 프리플레이스트 콘크리트 : 미리 거푸집 속에 특정 입도를 가진 굵은골재를 채워놓고 그 간극에 모르타르를 주입하여 제조한 콘크리트
- 팽창재 : 주입 모르타르에 혼입하여 팽창작용을 일으키는 무기 또는 유기 혼화 재료
1.4 프리플레이스트 콘크리트 일반
- 시공 방법은 일반, 대규모, 고강도에 적합한 방법 선정
- 시공 계획은 시공 장소, 기상 조건 등을 고려하여 입안
- 프리플레이스트 콘크리트는 보통 콘크리트에 비해 품질 확인이 곤란하고 시공 부적절 시 결함 발생 가능성 높음
- 소요 품질의 콘크리트 확보를 위해 모르타르 배합 결정 및 안전한 시공 방법 채택 필수
- 소요 강도, 내구성, 수밀성, 강재 보호 성능 등을 확보하고 품질 변동 최소화
- 고강도 프리플레이스트 콘크리트는 고성능 감수제 사용으로 물-결합재비 40% 이하, 재령 91일 압축강도 40 MPa 이상 달성
1.5 제출물
- 제품 자료
- KCS 14 20 10(1.6)의 해당 요건에 따른 제출물
1.6 프리플레이스트 콘크리트의 강도
- 재령 28일 또는 91일 압축강도 기준
- 장기 양생 불가능한 일반 구조물 또는 재령 91일 이내에 설계 하중을 받는 구조물에는 재령 28일 압축강도 기준 적용
- 압축강도 시험은 KS F 2431에 따라 진행
1.7 주입모르타르의 품질
1.7.1 유동성
- 압송 및 주입 용이하며 굵은골재의 공극을 완벽히 채울 수 있는 유동성 확보
- 유동성 유지 시간 확보
- 유하 시간 16~20초 표준, 고강도 프리플레이스트 콘크리트는 25~50초 표준
- 재료 분리 최소화, 블리딩 최소화, 소요 팽창 확보
- 경화 후 압축강도, 굵은골재와의 부착력, 내구성, 수밀성, 강재 보호 성능 확보
1.7.2 재료 분리 저항성
- 표준 시공 시 블리딩률 기준
- 블리딩률은 시험 시작 후 3시간에서 3% 이하, 고강도 프리플레이스트 콘크리트는 1% 이하
1.7.3 팽창성
- 표준 시공 시 팽창률 기준
- 팽창률은 시험 시작 후 3시간에서 5~10%, 고강도 프리플레이스트 콘크리트는 2~5%
- 블리딩에 의한 침하 수축 방지, 굵은골재와 모르타르 사이 틈 방지, 부착 강도 증대를 위해 팽창성 확보
2. 자재
2.1 구성재료
2.1.1 시멘트 및 결합재
- 주입모르타르는 KS L 5201에 적합한 포틀랜드 시멘트 사용 표준
- 수화열 억제, 유동성 향상, 화학적 저항성 향상 등을 위해 콘크리트용 혼화 재료 사용 가능
- 고로 슬래그 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 저열 포틀랜드 시멘트 사용 시 소요 품질 확보 시험 확인 후 사용
2.1.2 혼화 재료
- 유동성 및 보수성 향상, 재료 분리 저항성 및 팽창성 확보
- 팽창재는 시멘트 종류, 온도, 배합, 비비기 시간, 주입 후 압력 등에 따라 성능 변동 가능, 소요 품질 확보 시험 확인 후 사용
2.1.3 골재
- 잔골재 입도는 유동성 및 보수성 확보를 위해 표 2.1-1 범위 표준, 조립률 1.4~2.2 범위
- 굵은골재 최소 치수 15 mm 이상, 최대 치수는 부재 단면 최소 치수의 1/4 이하, 철근콘크리트는 철근 순간격의 2/3 이하
- 굵은골재 최대 치수와 최소 치수 차이 최소화하여 굵은골재 실적률 감소 및 주입모르타르 소요량 증가 방지, 일반적으로 최대 치수는 최소 치수의 2~4배
- 대규모 프리플레이스트 콘크리트는 굵은골재 최소 치수 크게 하여 주입성 개선, 40 mm 이상 권장
2.2 배합
2.2.1 주입모르타르의 일반사항
- 공사 규모 등을 고려하여 유동성 및 유동성 유지 시간 확보
- 대규모 프리플레이스트 콘크리트는 재료 분리 최소화를 위해 부배합 사용, 특히 대형 구조물은 타설 높이 및 주입관 간격 고려
- 팽창률은 블리딩률의 2배 이상이 바람직하며, 과도한 팽창은 공극 증가 유발, 한중 및 서중 기간 팽창재 혼입량 조절
- 깊은 해수 시공 시 압력을 고려하여 팽창재 혼입량 증가
- 고강도 프리플레이스트 콘크리트용 주입모르타르는 물-결합재비 및 단위수량 적고 고품질 요구, 재료 관리 철저
2.2.2 배합의 표시 방법
- 표 2.2-1에 따라 표시, 구조물 종류, 설계기준 압축강도, 배합강도, 시멘트 종류, 잔골재 조립률, 굵은골재 종류, 혼화제 종류 등 병기
2.2.3 비비기
- 모르타르 믹서는 5분 이내에 소요 품질의 주입모르타르 비빌 수 있는 용량 0.2 ~ 1.5 ㎥, 1조, 2조, 3조식 사용
- 재료 투입 순서: 물, 혼화제, 혼화재, 시멘트, 잔골재, 균일하게 비비고 시멘트 및 혼화재 입자 분산
- 회전수 125~500 rpm, 비비기 시간 2~5분, 소요 유동성 및 품질 확보
- 재료 투입 시간 및 비비기 시간 범위 내 관리, 고속 회전 장시간 비비기는 모르타르 온도 상승 및 유동성 저하 유발, 기온이 높거나 주입 시간이 길 경우 저속 비비기 또는 애지테이터 옮기기
- 애지테이터는 주입모르타르 천천히 교반 가능하며 품질 유지, 용량은 시간당 비비기량 및 주입펌프 용량 고려하여 믹서 용량의 3~5배
- 고강도용 주입모르타르는 단위질량 및 소성점성 크기 때문에 고성능 모르타르 믹서 사용 필수
2.3 재료 품질 관리
2.3.1 일반사항
- 소요 성능 확보를 위해 콘크리트 재료, 사용 기계 및 설비, 시공 방법 등 전반적인 검사 실시
- 모르타르 압송 설비는 소요 품질 및 압송 능력 확보를 위해 기능 확인
2.3.2 모르타르에 사용할 재료의 품질 검사
- 표 2.3-1에 따라 검사, 팽창재는 제조회사 시험성적표 확인, 모르타르 팽창률은 KS F 2433 방법으로 검사, 프리플레이스트 콘크리트용 혼화 재료는 KS F 2433 방법으로 모르타르 성능 검사
2.3.3 프리플레이스트 콘크리트 및 주입모르타르의 품질 검사
- 표 2.3-2에 따라 검사, 콘크리트 압축강도는 KS F 2431 방법, 주입모르타르 온도는 온도계로 측정, 압축강도는 KS F 2426 방법, 유동성은 KS F 2432 방법, 재료 분리 저항성은 KS F 2433 방법, 팽창성은 KS F 2433 방법
2.4 거푸집의 설계
- 모르타르 누출 방지, 변형 및 파손 방지 위해 강도 및 강성 확보
- 측압 및 시공 시 외력에 견딜 수 있는 구조
- 목재 거푸집 사용이 일반적이며, 해중 공사, 중요 구조물, 큰 측압 시에는 강재 거푸집 사용
- 해중 공사는 파력, 충격, 수압, 낙하 충격, 측압 등을 고려하여 설계
- 굵은골재 투입 시 충격 및 프리플레이스트 콘크리트 측압 산정은 식 (2.4-1) 및 (2.4-2) 사용
3. 시공
3.1 시공계획
- 소요 품질 확보를 위해 주입 면적, 주입관 배치, 주입모르타르 온도, 주입 속도 등 현장 조건 및 자연 조건 고려
- 해양공사는 바람, 파도, 안개 등의 영향으로 주입 중단 위험성, 이음부 처리 어려움, 작업 한계 조건 설정 및 허용 시간 범위 내 주입 완료
- 대규모 구조물은 주입모르타르 취급량 많고 주입 작업 복잡, 적절한 시공 시기 선정 및 응결 지연 등의 방법 강구
- 기상 및 해상 조건 혹독한 시기나 겨울은 시공 피하도록 노력
3.2 운반
- KCS 14 20 10(3.2)에 따름
3.3 타설
- KCS 14 20 10(3.3)에 따름
3.4 양생
- KCS 14 20 10(3.4)에 따름
3.5 현장 품질관리
- 주입모르타르 시공의 현장 품질관리는 표 3.5-1에 따름, 그 외 검사는 KCS 14 20 10(3.5.4)에 따름
3.6 거푸집 주입모르타르의 누출 방지
- 유동성 및 응결 시간 고려하여 누출 방지 조치 필수
- 기초와 거푸집 사이 또는 거푸집 이음부 누출 방지 위해 포대 채움, 시트 부착, 스펀지 설치 등 조치
3.7 굵은골재의 채움
- 주입관, 검사관 등 매설물 보호, 굵은골재 채우기 전에 미리 배치
- 낙하 충격에 의한 파손, 만곡, 이동 방지 위해 상부 뚜껑 및 거푸집 고정
- 굵은골재는 모르타르 주입 전까지 깨끗한 상태 유지
- 해중 공사는 조패류 부착 방지 위해 굵은골재 채운 후 빠르게 모르타르 주입
- 저면은 침전물, 퇴적물 제거 후 굵은골재 채움
- 굵은골재 크기 고르게 분포, 파쇄 방지
- 벨트컨베이어 토출구 낙하 높이 낮추어 굵은골재 파쇄 방지
3.8 주입 및 압송작업 준비
3.8.1 주입기기의 배치
- 시공 조건 및 시공 방법 고려하여 여유 있게 준비
- 시공 수량, 시공 시간, 입지 조건, 재료 공급, 모르타르 배치플랜트 제조 능력, 거리, 주입펌프 능력 및 대수 등 적절히 계획, 예비 펌프 준비
3.8.2 주입관의 배치
- 확실하고 원활한 주입 작업 가능하도록 구조, 안지름은 수송관과 같거나 이하
- 안지름 동일하게 하는 것이 좋으며, 부득이 작게 할 경우 테이퍼 관을 거쳐 접속
- 연직 주입관 수평 간격 2 m 정도 표준
- 수평 주입관 수평 간격 2 m, 연직 간격 1.5 m 표준, 역류 방지 장치 설치
- 대규모 프리플레이스트 콘크리트는 설치, 끌어올리기, 분리 용이한 구조, 간격은 굵은골재 치수, 배합, 유동성, 주입 속도 고려, 일반적으로 5 m 전후
- 2중관 방식 사용 권장, 겉관 지름 0.2 m 정도 강관, 주입모르타르 자유롭게 유출 가능하고 굵은골재 침입 방지 구조, 주입관 길이 3 m 정도
3.8.3 압송
- 모르타르 펌프는 충분한 압송 능력 보유, 연속 주입 가능, 공기 혼입 방지, 굵은골재 치수, 주입 면적, 주입관 및 수송관 지름 등 고려
- 수송관은 모르타르 펌프에서 주입모르타르를 주입관까지 원활하게 수송 가능
- 고강도용 주입모르타르는 고성능 모르타르 펌프 사용, 피스톤식보다 스퀴즈식 펌프 사용 권장
- 압력 손실 최소화를 위해 수송관 연장 최소화, 100 m 초과 시 중계용 애지테이터 및 펌프 사용, 급격한 곡률 및 단면 변화 피하기, 이음은 수밀하고 점검 용이한 구조, 수송관 지름은 펌프 토출구 지름에 맞춤, 모르타르 평균 유속 0.5 ~ 2 m/s 정도
3.9 주입
3.9.1 주입 작업
- 모르타르 연속 주입이 원칙, 시공 계획 없는 시공 이음은 중대한 약점, 설계 및 시공 계획에서 정한 시공 면까지 계속 주입
- 주입 중단 시 2~3시간 이내, 모르타르 응결되지 않은 상태에서 재주입 가능
- 계획 높이 면 부근 모르타르는 품질 저하 가능, 부배합 모르타르 재주입 또는 제거
- 주입은 최하부부터 상부로 진행, 모르타르 면 상승 속도 0.3 ~ 2.0 m/h 정도
- 모르타르 면 수평 상승 유지, 펌프 토출량 일정하게 유지, 주입관 순차적으로 교체
- 연직 주입관은 뽑아 올리면서 주입, 선단은 0.5 ~ 2.0 m 깊이 모르타르에 묻힌 상태 유지
- 주입 높이 낮을 경우 뽑아 올리지 않고 주입 가능, 높을 경우 깊이 다른 주입관 사용, 뽑아 올리기 쉽도록 2중관 구조 사용
- 대규모 구조물은 시공에 적합한 시기 선정, 모르타르 면 상승 속도 0.3 m/h 이하 되지 않도록 주의, 복수 주입관 사용 시 각 주입관별 유량 준수
3.9.2 주입모르타르의 상승 높이 측정
- 모르타르 면 위치 측정 가능하도록 조치
- 중요한 구조물은 검사관 배치, 유동경사는 1:3보다 크지 않도록 주의
3.9.3 이음
- 프리플레이스트 콘크리트는 모르타르 연속 주입이 원칙, 시공 이음은 중대한 약점, 피하도록 노력
- 수평 시공 이음 발생 시 모르타르 경화 후 미주입 부분 굵은골재 제거, 레이턴스 제거, 장부 또는 홈 제작, 강재 보강 후 재시공
- 계획적인 수평 이음은 레이턴스 제거, 철저히 시공
- 구 콘크리트 표층부 품질 저하 시 파쇄기 등으로 제거, 미분말 제거
3.9.4 한중 시공
- 굵은골재 및 주입모르타르 동결 방지, 보온 및 급열 필요
- 주입모르타르 온도 상승 위해 물 가열, 온수 온도 40 ℃ 이하
3.9.5 서중 시공
- 주입모르타르 온도 상승, 과도한 팽창 및 유동성 저하 방지
- 모르타르 비벼진 온도 25 ℃ 초과 시 유동성 저하, 주입관 및 수송관 막힘, 재료 분리 발생, 과도한 팽창으로 품질 저하 발생
- 애지테이터 내 모르타르 저류 시간 최소화, 비빈 후 즉시 주입, 수송관 주변 온도 낮추기, 응결 지연 및 유동성 확보, 유동성 및 유동경사 관리, 주입 중단 방지, 유동성 유지 혼화제 추가 혼입 (책임기술자 품질 확인 후 시행)