방사선 차폐용 콘크리트는 X선과 감마선 같은 전자기파뿐 아니라 중성자선까지 막아야 하는 경우가 있다. 차폐 성능은 밀도와 두께에 비례하므로, 콘크리트를 얼마나 빽빽하게 채우느냐가 핵심이 된다. 중성자를 막을 때는 붕소 성분이 중성자를 흡수하는 성질을 이용하므로 붕소를 함유한 골재를 쓰기도 한다.
재료는 밀도를 높이는 쪽으로 고른다. 중정석이나 철광석 같은 중량 골재를 쓰면 밀도가 높아져 차폐 효과가 좋아진다. 수화열이 적은 시멘트를 쓰면 균열이 줄어 구조 안전에 유리하다. 반대로 알칼리 농도가 높은 시멘트는 알칼리-골재 반응으로 팽창과 균열을 일으킬 수 있어 차폐 성능에 해롭다. AE제는 기공을 만들어 밀도를 낮추므로 원칙적으로 쓰지 않는다.
배합은 성능 시험을 통해 최적 배합을 정하고, 물-결합재비를 적게 하여 강도와 내구성을 높인다. 혼화제로 작업성을 개선하는 것은 허용되나, 슬럼프를 무조건 크게 잡으면 분리와 밀도 저하로 차폐 성능이 떨어진다. 차폐용에서는 작업성보다 밀도와 강도가 우선이다.
시공에서는 이음부를 평면으로 두지 않는다. 평면 이음은 시공 오차로 틈새가 생기면 방사선이 직선으로 새어 나가기 쉽다. 그래서 이음부를 계단형이나 돌출형으로 겹치게 만들어 방사선의 직진 통과를 막는다. 이어치기 시에는 과도한 진동기를 피하고, 성능은 상온뿐 아니라 고온 등 실제 운전 조건에서도 밀도와 결합수량이 규정값을 만족해야 한다.
예제
차폐용 문제는 밀도와 무관한 요소를 성능과 연결해 함정을 만든다. 알칼리 농도를 높이면 차폐에 좋다고 하거나, AE제 사용을 원칙으로 한다고 하면 틀리다. 슬럼프를 크게 잡아야 한다는 설명도 밀도 저하와 어긋난다. 이음부를 평면으로 하는 것이 바람직하다는 설명은 누설 위험을 키우므로 틀리다. 차폐 대상을 전자기파만으로 한정해 중성자선을 빠뜨리는 선지도 함정이다.
대표 기출 3문항
고강도콘크리트에 관한 다음 설명 중 틀린 것은?
콘크리트를 타설한 후 경화할 때까지 직사광선이나 바람에 의해 수분이 증발하지 않도록 하여야 한다.
콘크리트의 운반시간 및 거리가 긴 경우에는 고성능 감수제 등을 추가로 투여하는 등의 조치를 하여야한다.
믹서에 재료를 투입할 때 고성능 감수제는 혼합수와 동시에 투여하여서는 안된다.
고강도콘크리트의 설계기준강도는 일반적으로 35MPa 이상으로 한다.
정답과 해설 보기
정답 ④ · 고강도 콘크리트의 설계기준강도에 대한 명확하고 절대적인 최소 기준 강도는 콘크리트 구조설계기준 등에 특정되어 있지 않으나, 통상적으로 설계기준강도 40~60MPa 이상을 고강도 콘크리트로 분류하는 것이 일반적입니다. 35MPa은 일반적인 구조용 콘크리트와 고강도 콘크리트의 경계에 있는 값으로, 일반적으로 35MPa 이상을 고강도로 본다는 명확하고 절대적인 규정은 아니어서 틀린 설명으로 볼 수 있습니다.
고강도콘크리트는 설계기준강도 40~60MPa 이상을 주로가리키며, 35MPa은 일반 콘크리트와 고강도의 경계이므로 절대적 기준이 될 수 없다.
고강도콘크리트 배합 및 비비기에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
고강도콘크리트의 물-시멘트비는 일반적으로 50%이하로 한다.
단위시멘트량은 소요강도 및 워커빌리티를 얻을 수 있는 범위 내에서 가능한 한 적게 되도록 시험에 의해 정하여야 한다.
슬럼프값은 150mm 이하로 하고, 유동화 콘크리트로 할 경우에는 210mm 이하로 한다.
믹서에 재료를 투입할 때 고성능 감수제는 혼합수와 동시에 투여해야 한다.
정답과 해설 보기
정답 ④ · 고강도콘크리트의 배합과 비비기에 관한 규정 중 옳지 않은 것을 고르는 문제이다. 고강도콘크리트는 일반적으로 물-시멘트비를 50% 이하로 하고, 단위시멘트량은 소요강도와 워커빌리티 범위 내에서 가능한 한 적게 시험에 의해 정하며, 슬럼프는 150mm 이하, 유동화콘크리트의 경우 210mm 이하로 제한한다.
고강도 콘크리트의 고성능 감수제는 시멘트와 직접 접촉하여 응집을 방지하기 위해 분말 상태일 경우 시멘트와 동시 투입하거나, 액체일 경우 물에 용해하여 투입해야 한다.
방사선 차폐용 콘크리트의 제조에 사용되는 재료들에 대한 설명으로 틀린 것은?
시멘트는 수화열 발생이나 건조수축이 작은 종류를 선택하여야 한다.
방사선 차폐효과를 높일 수 있도록 가급적 알칼리 농도가 높은 시멘트를 사용한다.
실험용 원자로의 관망용 창문이나 차폐구조물의 두께를 작게 해야 할 경우에는 중량골재를 사용한다.
광물질혼화재가 혼합된 고로시멘트, 실리카시멘트, 플라이애시시멘트를 사용해도 무방하다.
정답과 해설 보기
정답 ② · 방사선 차폐용 콘크리트에 사용되는 재료에 대한 설명 중 틀린 것을 찾는 문제이다. 방사선 차폐 성능은 콘크리트의 밀도, 특히 수소와 중원소 함량에 크게 좌우되며, 시멘트의 알칼리 농도와는 관련이 없다.
방사선 차폐 콘크리트는 알칼리 농도보다 중량 골재의 밀도가 차폐 성능에 훨씬 중요한 영향을 미친다.