압송관 내 콘크리트 거동 메커니즘을 명확히 하고 콘크리트 펌프 압송 과정에서 발생할 수 있는 폐색 영향에 대해 알아보겠습니다. 그리고 이에 대한 방지대책에 대하여 살펴보겠습니다.
압송관 내 콘크리트 거동
압송관 내를 유동하는 콘크리트의 유동 거동은 콘크리트 층은 시멘트 페이스트와 같은 박막의 윤활층과 굵은 골재를 포함하는 콘크리트층으로 구분합니다. 윤활층이란 콘크리트와 접하는 배관의 경계면에 물, 시멘트 그리고 잔골재의 미립분으로 구성되는 수 mm 정도의 비교적 얇은 층을 말하며, 주 콘크리트층은 굵은 골재, 잔골재, 시멘트 등 고체 입자를 포함하는 층으로서, 플러그 플로(flug flow)의 유동을 합니다. 따라서 압송할 때에는 상대속도가 발생하지 않는 구간으로 가정합니다. 윤활층이 형성되는 원인이 되는 관벽 부근의 굵은 골재는 체적 농도가 한계에 달하게 되면 경계조건으로 인하여 체적 농도가 작아질 수밖에 없습니다. 펌프 압이 발생할 경우 자연스럽게 물 또는 페이스트는 관벽 부근으로 이동하게 되어 윤활층을 형성합니다. 굵은 골재는 압송관의 진행 방향으로 재료분리가 발생하여 고체 아칭 구간을 형성하는 경우 압송 저항의 증가나 폐색의 원인이 됩니다. 재료분리 경향을 갖는 비교적 묽은 비빔의 콘크리트는 고체 입자 간의 상호 접촉이 용이해져 맥동류의 압송압이 작용할 경우 고체 입자 간에 아칭 현상이 발생합니다.
압송관내 콘크리트 폐색 요인
압송관 내 콘크리트의 폐색 현상은 콘크리트 내부 재료의 분리에 따른 골재의 아칭 구간 형성에 따른 것입니다. 폐색 발생은 폐색 구간을 해체해 볼 때 골재의 아칭 현상을 확인할 수 있지만 폐색이 발생하고 미치는 영향을 검토해 볼 때 2가지 요인이 있습니다. 콘크리트 배합 요인과 펌프 압송성의 관계 요인이 있습니다. 콘크리트 중의 물은 압송관 내의 습윤 상태를 유지함과 동시에 콘크리트의 마찰저항을 완화시키는 역할을 합니다. 단위수량이 증가할수록 콘크리트의 유동성을 좋게 하여 압송성이 증가하지만 단위수량이 지나치게 클 경우는 압송관 내 콘크리트의 재료분리로 말미암아 페섹의 원인이 됩니다. 단위시멘트양과 압송성의 관계로서 단위시멘트양이 적을 경우 시멘트 페이스트 분의 부족으로 관 내 마찰 저항이 증가하여 콘크리트 분리 경향을 나타낼 수 있으며 압송성을 저하시킬 수 있습니다. 반면 단위시멘트양이 증가할수록 압송 저항이 증가하여 관내 압력 증가의 원인이 될 수 있습니다.
골재와 압송성의 관계 요인도 있습니다. 골재가 펌프 압송성에 미치는 영향요소는 입도, 입형, 흡수율 등을 들 수 있습니다. 입도분포가 양호할수록 압송성이 향상되며, 조립률 및 굵은 골재의 최대치수가 클수록 압송성 감소 및 분리 가능성이 커집니다. 굵은 골재는 잔골재의 요인 이외에도 굵은 골재 최대치수의 영향을 들 수 있습니다. 배합 설계할 때 굵은 골재 최대치수는 시공성 및 압송성을 고려하여 적절한 크기로 결정합니다. 이처럼 배합 요인 및 구성재료와 펌프 압송성의 관계는 매우 복잡하며, 펌프 압송성에 미치는 영향을 재료상의 요인입니다.
압송관 폐색 방지 대책
압송관 폐색 방지 대책에 대해 알아보겠습니다. 콘크리트 재료 면에서의 문제점은 굵은 골재로써 대부분 쇄석을 사용하고 있습니다. 이러한 사용은 콘크리트 펌프의 소모품 마모량을 증대시킵니다. 압송 성능 면으로는 압송 부하가 증가하지 때문에 주의해야 합니다. 콘크리트의 내구성이 문제 되면서부터 베이스 콘크리트의 슬럼프가 작아지는 경향이 있습니다. 그리고 혼화제를 이용하여 일시적으로 유동성을 증가시키는 방법이 널리 이용됩니다. 이것은 펌프 압송 부하는 감소하지만 압송할 때에 분리 저항성이 저하하기 때문에 관 내 분리에 주의할 필요가 있습니다. 또한 고강도 콘크리트 또는 고유동 콘크리트 등 다양한 종류의 콘크리트가 개발, 실용화되고 있습니다. 이와 같은 콘크리트는 기존 콘크리트와는 성질이 크게 다르기 때문에 공사할 때에는 사전에 검토를 충분히 할 필요가 있습니다. 콘크리트 시공상 문제점으로는 최근 장거리 압송, 고소 압송이 증가하고 있습니다. 이런 상황에서 압송 조건이 나쁜 경우 압송 압력이 증가하고 대기시간 증가로 인한 콘크리트의 탈수 분리가 발생하여 폐색이 발생합니다. 압송관 폐색 방지 대책을 위해 철저한 압송 계획을 수립하여 사전에 충분히 검토해야 합니다.
