콘크리트 생산 및 응용

세계에서 가장 널리 사용되는 재료의 제품 수명 주기

콘크리트는 주간 고속도로에서 우뚝 솟은 도시 고층 빌딩에 이르기까지 도시 기반 시설의 고정물입니다. 콘크리트는 세계에서 가장 일반적으로 사용되는 인공 재료이기 때문에 어디에서나 쉽게 발견할 수 있습니다. 미국에서만 연간 약 100억 톤의 콘크리트가 생산됩니다.

콘크리트는 양생 단계에 따라 가단성 또는 견고한 특성을 지닌 매우 다양한 건축 자재입니다. 그것은 액체 시멘트와 혼합 된 골재와 암석으로 구성됩니다. 일정 시간이 지나면 콘크리트는 수화라고 알려진 화학 반응으로 인해 암석 덩어리로 굳어집니다. 경화되면 교량, 고층 빌딩 및 댐을 지탱할 수 있는 3000–20,000psi의 강도에서 매우 강하고 내구성이 뛰어납니다.

콘크리트 생산

콘크리트는 공장이나 작업 현장에서 생산됩니다. 장비는 수공구부터 대형 산업 기계까지 다양합니다. 생산 규모에 관계없이 콘크리트 구성 요소는 특정 시간 제한 내에서 철저히 혼합, 성형 및 성형되어야 합니다. 모든 중단은 최종 제품의 무결성과 외관에 영향을 줄 수 있습니다.

대규모 콘크리트 생산

대규모 콘크리트 생산은 레디 믹스 플랜트와 중앙 믹스 플랜트의 두 가지 유형의 콘크리트 플랜트에서 이루어집니다. 레디 믹스 플랜트는 물을 제외한 모든 콘크리트 구성 요소를 혼합합니다. 중앙 믹스 플랜트는 물을 포함한 모든 콘크리트 성분을 혼합하며 정확한 제어에 가장 적합합니다. 일반적으로 콘크리트는 원하는 모양을 만들기 위해 주형에 붓는 점성 유체입니다. 그러나 콘크리트는 유체가 아닌 형태일 수도 있습니다. 이 건조기 버전은 프리캐스트 콘크리트 제품 ​​제조에 선호됩니다.

소규모 콘크리트 생산

체적 믹서 또는 이동식 배치 믹서를 사용하여 작업 현장에서 소량의 콘크리트를 만듭니다. 이 믹서는 다양한 유형의 콘크리트를 생산할 수 있는 미니 콘크리트 플랜트 역할을 합니다. 소규모 응용 프로그램을 설치하기 위해 최소한의 콘크리트만 필요한 현장에 적합합니다. 예를 들어 설치자는 체적 믹서를 사용하여 자전거 거치대를 설치하거나 교통 안전 장치로 볼라드와 강관을 설치하기 위한 콘크리트를 만듭니다.

콘크리트의 종류

건설 및 건물 요구에 따라 수십 가지의 콘크리트 유형이 시장에 나와 있습니다. 다음은 현대 기반 시설에 사용되는 몇 가지 일반적인 콘크리트 유형입니다.

일반 콘크리트

일반 콘크리트는 가장 대중적인 콘크리트 형태 중 하나입니다. 일반적인 혼합물에는 시멘트, 모래 및 특정 양의 물과 혼합된 굵은 골재가 포함됩니다. 1450-5800psi의 강도 값으로 약 30-90분의 설정 시간이 있습니다. 양생 28일째에는 전체 강도의 75~80%, 90일 후에는 95% 양생합니다.

고성능 콘크리트

고성능 콘크리트는 일반 콘크리트에 비해 강도, 작업성, 내구성이 우수합니다. 그것은 장기적인 기계적 성질과 조기 강도를 가지고 있습니다. 열악한 환경을 견딜 수 있으며 크립 및 수축에 강하여 균열을 최소화합니다. 강도 범위는 10000–15000psi입니다.

철근 콘크리트

철근 콘크리트는 다양한 형태의 강철을 보강재로 사용합니다. 콘크리트(높은 압축 강도)와 강철(높은 인장 강도)의 조합은 철근 콘크리트에 고유한 강도 특성을 부여합니다. 철근 콘크리트는 모든 유형의 건축에서 다양한 형태의 응력을 견딜 수 있는 능력이 있습니다.

프리캐스트 콘크리트

프리캐스트 콘크리트는 통제된 환경에서 콘크리트를 주형으로 주조합니다. 완전히 굳어지고 경화되면 건설 현장으로 운반됩니다. 경화 단계는 온도와 습도가 모니터링되는 통제된 조건에서 발생합니다. 증기 경화는 경화 시간이 짧고 강도가 높은 프리캐스트 제품을 생산하는 데 사용되기도 합니다.

경량 콘크리트

경량 콘크리트는 밀도가 240kg/m³ 미만인 모든 콘크리트입니다. 경량골재콘크리트, 발포콘크리트, 고압멸균기포콘크리트 등이 있습니다. 경량 콘크리트는 일반적으로 열 능력과 내화성을 향상시킵니다. 그러나 크리프와 수축에 더 취약합니다.

투수 콘크리트

투수성 콘크리트는 공기 또는 물이 콘크리트 내부에 생성된 일련의 구멍 또는 공극을 통해 순환하도록 합니다. 물은 자연스럽게 배수될 수 있어 지표수의 배수와 지하수의 보충이 가능합니다. 수질을 보호하고 지속 가능한 건설에 사용되는 저충격 개발 자재입니다.

구체적인 적용

구체적인 적용을 시작하기 전에 먼저 적절한 콘크리트 유형을 결정해야 합니다. 예를 들어 철근콘크리트는 기둥, 보 등 높은 인장강도를 요구하는 건축자재에 적합하다. 경량 콘크리트는 주택 건설을 위한 경량 콘크리트 블록을 만드는 데 가장 적합합니다.

콘크리트는 다재다능한 재료이며 그 용도가 무궁무진합니다. 콘크리트의 가단성이지만 견고한 특성으로 인해 건물, 도시 기반 시설 및 다양한 프리캐스트 제품을 건설하는 데 이상적인 기본 자재입니다.

콘크리트 건물은 내화성이 있고 에너지 사용량을 줄이면서 더 나은 실내 공기질을 제공합니다.

건축 자재

콘크리트는 주택과 상업용 건물뿐만 아니라 진입로 및 기둥과 같은 관련 설비를 짓는 데 널리 사용됩니다. 단열 콘크리트는 벽 내부의 열을 유지하여 에너지 사용량을 40% 이상 줄입니다. 스모그를 먹는 콘크리트는 주변 오염 환경에서 산화질소를 60% 이상 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 콘크리트 건물은 유지 관리가 덜 필요하고 더 오래 지속되며 더 나은 실내 공기 품질을 제공합니다. 다른 이점으로는 화재, 바람 및 허리케인에 대한 저항력이 있습니다.

콘크리트 고속도로는 중량물 차량의 지속적인 충격을 견딜 수 있을 만큼 충분히 견고합니다.

도로 및 고속도로

콘크리트 도로와 고속도로는 매우 내구성이 있으며 최소한의 유지 관리가 필요합니다. 그들은 부식 또는 스프링 해동 하중 제한에 취약하지 않습니다. 중량물 차량의 지속적인 교통량을 견딜 수 있을 만큼 견고합니다.

콘크리트를 사용한 교량 건설은 비용 효율적이며 건축 및 장식 마감이 가능합니다.

다리

콘크리트는 교량 건설을 위한 가장 경제적이고 빠른 재료 중 하나입니다. 교량 상부 구조(교량 상부)에 일반적으로 사용됩니다. 여기에는 데크, 연석, 인도 및 측면 교통 장벽이 포함됩니다. 적절한 계획과 프리캐스트 콘크리트 제품을 사용하면 공정을 효율적이고 경쟁력 있게 완료할 수 있습니다. 시각적 효과 및 장식 기능도 추가될 수 있습니다.

콘크리트 기둥은 주변 건축물을 보완하면서 약간의 충격 보호 기능을 제공합니다.

볼라드

프리캐스트 콘크리트는 콘크리트 볼라드와 같은 교통 안내 장치에 사용됩니다. 이 콘크리트 볼라드는 주변 건축물을 보완하는 동시에 차량의 충격으로부터 보호할 수 있습니다. 일반적으로 내구성을 높이기 위해 에폭시 코팅된 강철 철근으로 보강됩니다. 콘크리트 기둥은 보행자와 가구를 보호하기 위해 건물 입구 및 주차장과 같이 교통량이 많은 지역에 이상적입니다.

콘크리트 댐은 내구성을 위해 강철 보강재를 사용하고 균열을 제한하기 위해 콘크리트 내부에 수도관을 배치합니다.

댐

댐은 콘크리트로 만든 가장 까다롭고 실질적인 구조물 중 하나입니다. 스위스의 Grand Dixence 댐은 건설에 6백만 입방미터의 콘크리트가 필요했습니다. 또한 강철 보강재를 사용하여 콘크리트 속성에 최대 강도를 추가합니다. 균열을 제한하기 위해 콘크리트 내부의 파이프를 통해 물이 순환됩니다. 댐 설계는 올바른 유형의 골재와 콘크리트 혼합물을 신중하게 선택해야 합니다.

유지 관리

탄력적인 특성에도 불구하고 콘크리트는 수명을 연장하기 위해 적절한 유지 관리가 여전히 필요합니다. 콘크리트는 때와 흙, 녹 또는 기타 얼룩을 제거하기 위해 최소 1년에 한 번 청소해야 합니다. 균열은 구조적으로 건전한 표면을 위해 정기적으로 수리해야 합니다. 균열을 수리하지 않으면 물이 침투하여 노반에 문제가 발생할 수 있습니다. 표면을 주기적으로 재밀봉하면 수분 침투와 얼룩이 줄어듭니다. 또한 관절을 통해 흙과 잡초가 형성되는 것을 방지합니다.

재활용

건설 산업은 미국에서 매년 1억 4천만 톤의 콘크리트를 재활용하는 폐기물 제로 운동의 일부입니다. 콘크리트 구조물을 철거할 때 남은 콘크리트는 신규 건설 프로젝트, 자갈, 조경용 돌, 덮개용으로 재활용됩니다. 콘크리트 골재를 모아서 파쇄기를 통과합니다. 철근이 있는 콘크리트도 동일한 과정을 거치며 금속 조각은 나중에 자석 및 기타 선별 장치로 제거됩니다.

재활용의 목적은 매립지에서 콘크리트를 제거하는 것뿐만 아니라 재처리하는 동안 에너지를 절약하는 것입니다. 현장에서 오래된 콘크리트를 부수면 운송이 필요 없어 비용과 배출량이 줄어듭니다. 대형 도로 이동식 플랜트는 시간당 600톤의 속도로 콘크리트를 부술 수 있습니다. 더 작은 파쇄기는 시간당 150톤을 파쇄할 수 있으며 더 좁은 공간에 들어갈 수 있다는 이점도 있습니다.

구체적인 개발

자가 치유 콘크리트는 콘크리트의 가장 큰 결함 중 하나인 균열을 해결하는 것을 목표로 합니다. 콘크리트에 균열이 생기면 구조물에 사용된 철근이 부식될 수 있습니다. 균열은 또한 즉각적인 위험을 초래합니다. 독성 폐기물을 담는 콘크리트 용기는 유지 보수 작업자에게 위험은 말할 것도 없고 균열로 인해 비참한 결과를 초래할 수 있습니다. Ghent University의 엔지니어들은 자가 수리 콘크리트 개발 연구를 개척해 왔습니다. 자체 치유를 위해 콘크리트 균열을 팽창시키고 차단하는 고흡수성 폴리머로 채워져 있습니다. 효율성, 안전 및 지속 가능성을 향상시키는 건설의 미래를 위해 구체적인 연구와 개발이 계속됩니다.