An experimental study has been conducted on convective heat transfer coefficient, which is commonly known as one of the important characteristics of heat transfer from surface of concrete to air. To accurately predict the temperature and stress distribution, a suitable model equation for convective heat transfer coefficient is needed considering the affects of various factors such as wind velocity, type of form etc. In the areas of high wind, heat loses increases even more by convective heat transfer. Influence of large number of factors such as roughness of concrete surface, flow characteristics, environmental conditions and so on, have made the task of predicting of convective heat transfer coefficient very difficult.
Accordingly, varying of convective heat transfer coefficient is studied experimentally with wind velocity, type of form, curing condition, boiling and water spraying effects. From experimental results, at initial stage, convective heat transfer coefficient is observed to be overestimated by the evaporation quantity which makes it essential to modify the thermal equilibrium equation by considering the boiling effect. Also, convective heat transfer coefficient is affected by the water spraying on structural member which is a common practice at most construction sites. Finally, using the equation of thermal equilibrium modified in this study, convective heat transfer coefficient is calculated in order to propose a new theoretical model. The convective heat transfer coefficient proposed in this study considering wind velocity, type of form, boiling effect and water spraying effect agreed well with the experimental results.
In the end, analysis was performed by CONSA program to compare the analysis and experimental results. After considering the boiling effects, analysis result are found to be in good agreement to those of experimental results.
수화열에 의한 콘크리트 내의 온도분포와 응력분포를 예측하기 위해서는 콘크리트 열특성 상수들에 대한 정확한 예측이 필요하다. 특히 콘크리트 내·외부 온도 차이에 영향을 미치는 외기대류계수의 경우 풍속 거푸집 및 다른 영향인자에 의해 영향을 받고 있지만 아직까지 적절한 모델식이 제시되지 않고 있다. 따라서 이 연구에서는 기 고안된 콘크리트의 외기대류계수 실험방법을 통해 풍속뿐만 아니라 거푸집의 종류, 양생 조건, 및 비등 효과를 고려한 외기대류계수의 변화를 실험적으로 검토하였으며, 또한 실제 건축현장에서 실시되는 살수 현상에 대한 실험적 연구도 수행하고 열평형 방정식을 이용하여 기 언급한 영향 인자를 중심으로 기존의 모델식의 문제점을 고려하여 외기대류계수 모델식을 제안하였다.
실험에 따르면 외기대류계수는 풍속이 증가함에 따라 증가하며, 거푸집이 단열재 작용을 하므로 거푸집을 사용한 경우에 비해 거푸집을 사용하지 않은 경우가 콘크리트 표면부의 열이 외기로 소산되는 양이 증가하며, 거푸집의 재원에 따라서도 외기대류계수에 상당한 영향을 미친다. 초기재령 콘크리트의 경우 타설 초기에 상대적으로 많은 수분의 증발로 인해 외기대류계수에 상당한 영향을 미친다. 그러므로 이에 따른 보정이 필요하며 이를 위해 초기 재령 콘크리트의 비등효과를 고려한 수정 열평형 방정식을 제안하였다. 콘크리트 외기대류계수는 살수 유무에 대해서도 영향을 받는다. 살수의 경우 살수 하지 않은 경우에 비해 외기로의 수분 증발로 인해 외기대류계수가 증가하는 경향을 보였다.
마지막으로 CONSA를 이용한 수화열 해석을 진행하여 실험결과와 비교하였다. 비등효과를 고려하지 않을 경우 거푸집을 사용하지 않은 경우와 양생포에서 차이가 많이 났으며, 비등효과를 고려하여 해석을 진행한 결과 차이가 상당히 줄어들어 실험값과 거의 일치하는 것으로 나타났다.
