[알쓸건잡_건축지식] 07. 콘크리트 용어 설명

건축에서 빠질 수 없는 콘크리트, 우리는 흔히 자주 쓰는 단어나 용어에 대한 정확한 의미를 알고 있다고 착각하고 지나가기도 합니다. 기본적인 용어라고 생각할 수 있지만 막상 설명해 보라고 하면 명확히 답이 나오지 않았던 콘크리트 용어들을 정리하고 콘크리트에 대해 더 자세히 이해해 보는 시간을 가져보려 합니다. 

 

1. 콘크리트란 무엇인가?

콘크리트의 정의 : 시멘트, 물 그리고 강도를 위한 모래 등의 골재 및 혼화재료를 적절하게 배합하여 굳힌 혼합물을 뜻하는 말. 현대의 콘크리트는 포틀랜드 시멘트를 사용하여 만들어진다. 

 

둘 다 회색이고 건축에 쓰이는 재료라고 해서 콘크리트와 시멘트를 절대 혼동해서는 안되고 또 콘크리트에 들어가는 시멘트의 비율도 그렇게 높지 않다. 보통 콘크리트는 골재가 용적의 70%를 차지하고 시멘트는 30% 정도이다.

 

시멘트는 조합되는 재료들에 따라 여러가지로 변신한다. 

시멘트 + 물 = 시멘트풀 (시멘트반죽)

시멘트 + 물 + 모래 = 모르타르(몰탈)

시멘트 + 물 + 모래 + 자갈 + (혼화재) + (혼화제) = 콘크리트

 

콘크리트 / 출처, 삼표.

 

 

2. 콘크리트 VS 시멘트

 

이 둘의 차이를 다시 한번 정리해보겠습니다. 먼저 시멘트는 콘크리트나 모르타르와 같은 구조용 재료를 만들기 위해 사용되는 배합용 재료이다. 시멘트는 석회석과 규산질 점토를 혼합하고. 산화철, 무수황산, 산화마그네슘 등을 첨가하여 고온의 소성로에서 용융시킨 후 분쇄한 가루이다. 주로 시멘트와 물을 반죽하여 만든 시멘트풀은 ( 시멘트 페이스트 ) 타일이나 벽돌 시공 시 접착용으로 사용한다. 

 

콘크리트는 이런 시멘트와 물, 잔골재인 모래와 굵은 골재인 자갈 그리고 현장 특성에 맞는 혼화재 등을 섞어서 만드는 건설재료이다. 시멘트는 빵을 만드는 주요 재료인 밀가루이고 여기에 물과 다양한 재료를 넣은 반죽이 바로 콘크리트라고 할 수 있다. 

시멘트 / 출처. 환경미디어. 시멘트페이스트 / 출처. Freepik.

 

 

 

3.  헷갈리는 용어들

 

콘크리트와 시멘트의 차이를 알았다면 헷갈리는 용어들에 대해서 정확하게 알아보아야 한다.

 

대표적으로 워커빌리티, 콘시스턴시, 슬럼프, 혼화재, 혼화제, 블리딩, 레이턴스, 절대용적, 콜드조인트, 크리프, 굵은 골재, 잔골재, 잔골재율 등이 있다. 이 중에서 비슷한 뜻의 용어들은 비교 정리하여 알아볼 것이고 단어만 보고 뜻을 연상하기 어려운 용어들은 단독으로 자세히 살펴볼 것이다.  순서를 대략적으로 정리해 보면 다음과 같다.

 

1. 굵은골재와 잔골재의 차이를 설명하고 개념을 정리 

2. 혼화재와 혼화제의 차이에 대해 예시를 들어 설명

3. 워커빌리티와 콘시스턴시의 차이를 비교하고 개념을 정리

4. 슬럼프의 정확한 뜻을 설명. 

 

 

3-1. 굵은 골재와 잔골재(잔골재율)

 

Q 굵은 골재와 잔골재의 사전적 정의는 무엇인가?

- 골재는 입자 크기 즉 입경(粒徑)에 따라 나눌 수 있는데 일반적으로 5mm 이하인 모래를 잔골재로, 자갈이나 석산에서 채취한 암석을 깨서 만든 5mm 이상의 쇄석을 굵은 골재라 한다. 잔골재를 좀 더 세부적으로 설명하면 10mm체를 전부 통과하고, 5mm 체를 거의 다 통과하며, 0.08mm 체에 거의 다 남는 골재를 말한다. 

 

Q 굵은골재와 잔골재를 굳이 섞어 쓰는 이유는 뭘까?

- 위에서 설명한 것처럼 골재는 콘크리트의 약 70%를 차지하므로 건축구조물의 근간을 형성하는 기초 재료라고 할 수 있다. 콘크리트의 기본 골격을 이루는 굵은 골재, 그리고 그때 발생하는 수많은 공극을 채워주는 잔골재는 콘크리트 내에서 상호보완적 역할을 한다고 볼 수 있다. (잔골재에서 발생하는 공극은 시멘트가 채우고 마지막으로 물이 시멘트 사이 공극을 채우며 콘크리트가 완성) 그렇기 때문에 이 잔골재와 굵은 골재는 비율을 어떻게 조절하느냐에 따라 콘크리트의 시공성과 강도, 내구성, 경제성 등에 큰 영향을 미칠 수 있다. 

 

출처. 삼표.

 

Q 잔골재율은 무슨 뜻인가?

- 콘크리트에서 이 골재의 비율은 콘크리트 시공에 있어서 큰 영향을 미친다. 통상적으로 잔골재와 굵은 골재의 혼합 비율을 설명할 때 전체 골재 중 잔골재가 차지하는 비율을 가리키는 잔골재율을 통해서 말한다. 잔골재율(S/a)가 0%면 잔골재는 없고 굵은 골재만 있는 무 잔골재 콘크리트라는 것이고 S/a가 100%면 굵은 골재 없이 잔골재만 사용한 시멘트 몰탈을 의미한다고 할 수 있다. 일반적으로 우리는 35~50% 내외의 잔골재율을 적정한 수준이라고 말한다. 

 

 

 

3-2. 혼화재와 혼화제

 

Q 혼화재와 혼화제는 이름도 비슷한데 기능도 비슷한거 아닌가?

- 흔히 하는 오해이다. 결론부터 말하면 이름만 유사하고 둘의 기능은 많이 다르다. 콘크리트의 성질을 개선하거나 단점을 보완하기 위해 쓰이는 재료를 혼화재료(admixture)라고 부르며 혼화재료는 혼화재(混化材)와 혼화제(混和劑)로 나뉜다. 혼화재는 시멘트양 대비 5% 이상 다량 첨가해 시멘트를 일부 대체하거나 비슷한 역할을 하는 '재료'이다. 첨가량이 많기 때문에 용적계산에도 반드시 포함된다. 혼화제는 시멘트양 대비 1% 미만 사용되는 '약품'을 말하며 별도로 배합계산에는 포함되지 않는다. 

 

Q 구체적으로 어떤 역할들을 할까?

- 혼화재의 경우 보통 시멘트와 같은 분말의 형태이며 역사적으로 천연 포졸란, 풍화된 화강암, 규산백토 등이 사용되었고 현재는 주로 고로슬래그가 사용된다. 고로슬래그란 제철소 용광로에서 선철을 제조하는 과정에서 발생하는 생성물로 이를 콘크리트에 사용하면 수화열 감소, 균열 저감, 장기강도 증진의 효과가 있다. 또 다른 대표적인 혼화재는 플라이애시가 있다. 

 

-혼화제는 소량만 넣어도 콘크리트의 기능성을 높여준다. 대표적인 것이 바로 AE제(Air entraining agent)이다. 콘크리트 동결융해작용에 대한 저항을 증가시켜 주며 공기연행제라고도 불린다. 동결융해란 콘크리트가 고온과 저온에 반복하여 노출되었을 때 콘크리트 내 수분이 수축과 팽창을 반복하며 균열이 생기게 되는 현상인데 AE제는 아직 굳지 않은 콘크리트에 미세한 기포를 발생시켜 기포가 수축과 팽창 시 쿠션역할을 하며 균열을 최소화 한다. 이외에 감수제도 있다. 

 

 

 

3-3. 워커빌리티와 콘시스턴시

 

 

Q 워커빌리티와 콘시스턴시의 의미는 뭘까?

- 워커빌리티(workability)는 시공성 즉 작업난이도의 총칭을 의미한다. 균질하고 밀실한 콘크리트를 부어넣기 위해서는 콘크리트가 운반으로부터 부어넣기 후까지의 과정에서 재료의 분리를 발생하지 않고 적당한 반죽 질기를 가지고 있어야 한다. 이 작업성에 관련한 콘크리트의 성질을 워커빌리티라고 하며 정량적인 수치로 판단하기보다는 구조물의 종류, 단면형상, 치수, 배근상태, 시공방법에 따라 다르고 예를 들어 큰 단면부재에서 배근이 적은 개소에 부어넣는 경우와 단면이 적고 밀실하게 배근되어 있는 장소에 부어넣는 경우에는 동일한 콘크리트라고 하더라도 워커빌리티의 양호, 불량이 다르다. 

 

- 콘시스턴시(consistency)는 콘크리트의 유동성 즉 반죽질기를 말한다. 수량에 의해서 변화하는 유동성의 정도를 나타내는 것이고 여기서 유동성이 크다는 것은 반죽이 묽다, 유동성이 적다는 것은 반죽이 되다는 뜻으로 이해할 수 있다. 

 

출처. 건축시공재료 지식저장소

 

 

Q 그럼 콘시스턴시가 크면 워커빌리티도 무조건 좋아지는 걸까?

- 이 두 용어를 헷갈리는 가장 큰 이유가 바로 이것이다. 워커빌리티를 단순히 반죽 질기에 의한 작업의 난이도라고 생각하면 이런 오해를 할 수 있는데 한 가지 조건이 더 붙는다. '균일한 질의 콘크리트를 만들기 위하여 필요한 재료의 분리에 저항하는 정도' 이 조건을 충족시켜줘야 하는데 반죽이 묽어지면 작업하기는 쉬워지나 너무 묽어지게 되면 재료분리가 발생하게 된다. 즉 재료분리가 생기지 않도록 하는 범위에서 반죽의 질기를 결정해야 한다. 그렇기에 워커빌리티는 일반적으로 굵은 골재의 최대치수와 슬럼프를 사용하여 설정할 수 있다. 

 

 

 

3-4. 슬럼프

 

Q 슬럼프는 뭔가?

- 콘크리트의 슬럼프란 아직 굳지 않은 콘크리트의 반죽 질기(Consistency)를 나타내는 값이다. 슬럼프는 콘크리트를 믹싱할 때 사용하는 물의 양에 따라 변하는데 물을 많이 사용하면 슬럼프는 크고(부드러워지고), 물의 양이 적으면 슬럼프는 적게(딱딱하게) 된다. 

 

Q 슬럼프는 어떻게 구할까?

- 높이 30cm 콘에 일정 방법으로 콘크리트를 넣고, 콘을 조용히 위로 뽑아내면 콘크리트는 부드러움의 정도에 맞게 자중으로 정점이 내려간다. 이 정점의 하락을 슬럼프라고 한다. 

 

출처. Tosi TV

 

 

 

 

마치며

가장 많이 쓰이며 기본적인 용어들이지만 생각보다 헷갈리기 쉬운 용어들에 대해서 정리해 보았다. 스마트건설이나 여러 가지 주제에 대해 심도 있게 공부하는 것도 좋지만 건설인으로서 기본을 완벽하게 이해하고 있는것도 중요하다고 생각한다. 이런 기본개념들이 밑바탕이 되어야 다른 주제들에 대해서도 공부할 수 있다고 생각한다. 소개한 모든 용어들을 다루지는 못했지만 향후 다른 글에서 관련 개념들을 심도있게 다뤄볼 예정이다.