[알쓸건잡_건축지식] 02. 콘크리트 균열과 그 원인⚡

균열이 나타난다고 해서 잘못된 것이 아니다. 콘크리트에서 균열은 부득이하게 발생하는 자연스러운 현상이며, 이를 완전히 피할 수는 없다. 우리가 주의해야 할 점은 균열을 흔하다고 무시하거나 그 원인을 알려고 하지 않는 것이다. 종종 규모가 큰 균열이 구조물의 안정성에 영향을 미칠 수 있으므로, 우리는 건축공학 기술자로서 콘크리트에서 발생하는 균열의 원인을 정확히 이해하고 저감을 위한 노력을 지속해야 한다. 

출처. ssyenc.

균열은 구조적인 균열과 비구조적인 균열로 크게 구분할 수 있다. 구조적인 균열은 구조적 기능을 상실하거나 구조물의 안전성에 영향을 줄 수 있는 균열을 의미한다. 반면, 비구조적인 균열은 일반적으로 발생하는 형태이지만, 이를 방치하면 철근 부식이 진행될 가능성이 있어 주의가 필요하다.

 

1. 재료로 인한 균열 (3가지)

- 콘크리트의 재료적 특성에 기인하여 발생한 균열이다. 사실상 대부분을 차지한다.

 

1-1. 건조수축으로 인한 균열

- 콘크리트는 시멘트, 물, 골재와 각종 혼화재를 혼합하여 비빈 재료이며 수분의 건조에 따라 수축하는 성질을 가지고 있다. 그렇기 때문에 건조수축은 균열의 커다란 원인 중 하나이다. 발생원리는 기둥, 보 및 벽체 등에 의해 구속되어 있는 콘크리트가 수축을 하여 발생하는 인장력이 콘크리트의 인장강도를 초과하게 될 때 균열이 발생하게 되는 것 단위수량이 클수록 크게 발생하고 시간이 흐를수록 깊이가 깊어진다. 

콘크리트 건조수축 출처. MIDAS.

 

1-2. 알칼리 골재반응에 따른 균열

- 안산아, 유무암 등의 알칼리 반응성 골재의 실리카 성분과 시멘트의 알칼리 성분이 화학적인 반응을 일으켜, 콘크리트 내에 부풀어 오르는 겔을 형성하고, 이 겔이 콘크리트의 다른 부분으로부터 물을 끓어 들여 국부적인 팽창을 유발하여 인장력을 일으키게 하는 현상이다. 

알칼리 실리카 반응에 의해 균열이 생긴 콘크리트 중앙분리대. 출처_위키백과

 

1-3. 수화열로 인한 균열

- 부재가 큰 단면의 콘크리트는 경화 중 발생하는 시멘트 수화열로 인하여 상대적으로 외부에 의해 보온이 잘 된 내부 콘크리트의 온도가 상승한다. 이때 내외부의 온도차에 의해 균열이 발생한다. 초기 양생 후 온도 하강기에 들어설 때 콘크리트가 수축하는데 이때 지반 또는 콘크리트 등의 외부 구속에 의해 균열이 발생하고 이렇게 발생한 균열이 관통균열로 발전할 수 있으니 주의하여야 한다.

출처. ssyenc.

2. 시공으로 인한 균열 (3가지)

시공 과정에서 추가된 이유 때문에 준공 후 균열이 발생하는 경우이다.

2-1. 콘크리트 배합 및 시공

- 혼화재료의 불균일한 분산,장시간 비비기, 펌프 압송 시 배합 변경, 부적당한 부어 넣기 순서, 급속한 부어 넣기, 불충분한 다지기, 콘크리트의 침하블리딩, 콜드 조인트 및 이어 치기 불량 등이 있다.

 

2-2 거푸집

- 거푸집이 변형되었거나, 거푸집을 조기 제거하는 경우, 거푸집에서 누수가 발생할 경우 및 동바리가 침하하는 경우에 발생할 수 있다.  다음 표는 거푸집 널 해체 기준이다.

 

출처. 국토교통부.

 

평균기온이 10도 이상인 경우 콘크리트 재령이 다음과 같이 경과하면 압축강도시험을 하지 않아도 된다

출처. 국토교통부.

 

 

2-3. 초기동해

- 초기동해를 받은 콘크리트는 동해 이후 강도가 거의 증진되지 않으므로 타설 초창기 보온양생에 각별히 주의하여야 한다. 

출처. 한국시설안전협회.

 

3. 콘크리트 균열 저감대책

- 위에 여러가지 균열들을 소개했으나 가장 큰 비중을 차지하는 것은 시공적 요인에 의한 균열이다. 물론 재료, 환경적 요인에 의한 균열도 자주 접할 수 있는 균열이다. 재료적 요인 및 시공 시 부주의로 인하여 발생하는 균열은 현장에서 품질관리 활동을 제대로 하여 상당수 저감할 수 있다.

 

 

출처. ssyenc.

 

출처. ssyenc.

 

마치며

- 여러가지 재료의 복합작용에 의한 합성작용이 일어나는 철근콘크리트 구조의 특성상 발생하는 균열들은 여러 불확실성을 띠고 있어 완전히 제어하기는 힘들다. 그래서 어느 정도 허용기준이 있는 것이다.

- 이런 균열발생을 가볍게 여기지 말고 사전에 예방하고, 균열이 발생하였다면 지속적으로 관리, 점검하여 이후 적합한 보수공법으로 신속히 보수하여야 할 것이다. 

 

 

참고자료

출처. 강박사의 토목이야기.

 

출처. 강박사의 토목이야기.

https://bacherd81.tistory.com/183

콘크리트 균열의 분류