<(24.05) 콘크리트 구조체의 균열발생 원인 및 특징(재료적 성질편)>
콘크리트 구조체의 균열발생 원인 및 특징
콘크리트 구조체의 균열발생 원인 및 특징에서도 가장 중요한 재료적 성질에 관한 내용이다
각 항목에 대해서는 콘크리트 구조체의 균열발생 원인 및 특징 뿐만 아니라
안전진단적 시각에서의 이런 문제점이 어떻게 생각할수 있을지 까지 같이 코멘트를
포함하였다. 콘크리트 균열에 대한 사전적인 해석은 다음과 같다
콘크리트의 재료적 성질에 관련된 사항
1.시멘트의 이상응결
- 폭이 크고 짧은 균열이 비교적 빨리 불규칙하게 발생
시멘트가 물과 반응해서 굳는걸 응결이라하는데 이 과정에서
갑자기 차가워지거나 갑자기 뜨거워지는등 수화반응에 이상이
생길만한 환경적 요인에 의해서 균열이 발생하는것을 말함
2.콘크리트의 침하 및 블리딩
- 타설후 1-2시간에서 철근의 상부와 벽과 상판의 경계등에서 단속적으로 발생
아직 굳지 않은 콘크리트를 거푸집이나 바닥에 형태에 맞도록 부어주는것을 타설이라고 하는데
이때 품질이 좋지 못한 콘크리트는 물과 시멘트가 분리되어 물이 위로 뜨는 현상을 블리딩이라고 함
이경우에는 물이 떠있는 부분에서 다른 콘크리트와 잘 결합하지 못해서 따로놀게 되는데
이게 균열이나 이격으로 확인되기도 함
3.시멘트의 수화열
- 단면의 콘크리트에서 1-2주간 지난후부터 직선상의 균열이 대략 등간격으로 규칙적으로 발생표면만의 것과 부재를 관통하는것이 있다.
시멘트는 물과 반응해서 굳는 수화반응이라는 과정이 있는데 이 과정에서 수화열이 과다하게 되면
필요한 수분량이 증발하게 되면서 겉표면이 말라서 갈라지는 형태의 균열로도 발생할 수 있음
단순히 겉표면에서만 발생하는 균열이라면 간단한 보수로 해결이 가능하지만
부재를관통하는 경우에는 콘크리트가 아예 겉부터 속까지 쪼개진 경우로 내부에 철근이 있다면
철근이 노출되어 부식가능성이 발생하고 그것이 아니더라도 콘크리트간의 결합이 깨져
제대로 된 힘을 지탱할 수 없음
4.시멘트의 이상팽상
- 방사형의 균열
시멘트의 일부가 부풀어 올라 부풀어 오른 주변부에 방사형 균열이 생기는 경우
5.골재에 함유되어있는 이분
- 콘크리트 표면에 건조에 따라서 불규칙하게 강상의 균열이 발생
골재라는것은 콘크리트의 내부 배합재료로 쉽게말하자면 돌멩이라고 생각하면 된다
하지만 골재 표면에 흙가루나 목재가루라던가 다른 가루같은게 부착되어있다면
그부분에서 제대로 시멘트와 결합되지 못하고 부풀어 오르거나 균열이 발생하기도 함
6.반응성 골재 또는 풍화함의 사용
- 콘크리트 내부부터 거북이 등 모양으로 발생 다습한 곳에 많다.
알칼리 골재반응이라고 하기도 하는데 알칼리성 골재가 수화반응에 반응해서 반응열이나
팽창 또는 수축등이 발생해서 발생하는 균열의 형태이다 다습한곳이라고 하면
하부에 강이 흐른다던가 아니면 아예 물속에 수중 매립된 시설물인 경우에 발생할수 있다.
거북이 등 모양의 균열은 일반적으로 안전진단에서 “망상균열” 이라고 부름
7.콘크리트의 경화건조수축
- 2-3개월 후 부터 발생하고 점차 성장. 개구부나 기둥, 보로 둘러쌓인 모퉁이 부분에 경사균열 및 가늘고 긴 균열이 등간격으로 수직하게 발생
제일중요한 균열형태 가장 많은 형태의 균열 발생이다 콘크리트가 건조하게되면 미세하게 수축하게 되는데
이때 발생하는 균열들을 말한다 대부분 균열발생원인의 7할정도는 차지할 것이라고 생각하는데
시공후 10년이상된 그런 시설물이라면 건조수축균열은 그동안 발견되지 않았거나 없거나 둘중하나이다
일반적으로 건축물이나 토목구조물 모두 포함하는 콘크리트의 균열발생형태 1위
시공에 관련된 사항
1.혼화제의 불균일한 분산
- 팽창성인것과 수축성인 것이 있어 부분적으로 발생
혼화제는 일종의 첨가제같은것인데 시공시의 혼화제로인한 균열은 발생원인중 한개이지
실제로는 원인으로 판단하기 쉽지않다
2.장시간의 비비기
- 전면에 방사형 또는 길이가 짧은 뷸규칙한 균열이 발생
타설전에 장시간동안 비비게 되면 콘크리트의 워커빌리티가 떨어진다고 알고있는데
즉 말하자면 장시간 비비는 동안 적절한 성형성이 떨어져 부분적으로 굳어져
일정 시간이 지나게 되면 부분적으로 균열이 발생할 수 있음
3.펌프압송시의 시멘트량, 수량의 증가
- 콘크리트의 블리딩이나 경화건조수축에 의한 균열이 발생하기 쉬움
콘크리트를 높은곳에 타설하게 될 때는 펌프카라는 장비를 사용하게 되는데
이때 과하게 빨리 또는 과하게 적게 펌프카로 압송하게되면 앞서 말한 블리딩 현상이나
경화건조가 빠르게 발생할수 있다.
4.타설순서의 실수
- 일반적인 시공오류로 배근의 이동이나 철근의 피복두께 감소 또는 시공이음처리가 부정확해질수 있다
나중에 철근에 관한 내용에서 다시한번 다룰것이지만 콘크리트 타설시에 적절한 타설 시간과 시기가 있다
그것을 착각하거나 무시하게되는경우 로 볼 수 있다. P1 교각의 이어치기 순서인데 P2 부터 이어치게 된다면
당연히 P1에서의 적절한 타설 시간을 놓치게 되고 서로다른 강성차이나 불균질함에 의한 균열발생 가능성이 있다.
현장에서는 자주 발견되는 경우는 아니나 타설시의 색이 많이 다르거나 하는경우가 더러 있다.
5.급속한 타설속도
타설속도의 일정함을 유지하지 못한다면 콘크리트의 자체 무게나 워커빌리티로 인한
균질하게 거푸집 내부를 메우지 못하게 되는 경우가 있을 수 있다. 급속하게 타설한다면
공기가 많이 혼입되어 진동작업의 시간이 오래걸리게 되는데
진동작업이 과해진다면 골재가 일부에 몰리거나 분리되어 재료분리손상으로 이어질 수 있다
6.불충분한 다짐
- 표면에 곰보가 생기기 쉽고, 각종 균열의 기점이 되기 쉽다
콘크리트의 다짐작업은 내부 혼입된 공기를 배출시켜주고 재료의 균질성을 확보해주며 결과적으로는
콘크리트의 품질로 이어지는 중요한 작업중 하나이다
대부분에 콘크리트 품질이 떨어지는 경우는 다짐작업이 미흡한 경우가 많다고 하나
안전진단적 측면으로 보았을때 다짐작업이 불량한 콘크리트 구조물의 경우
단면손상으로 대표되는 박리, 박락, 재료분리, 철근노출의 손상이 생기기 쉽다
7.배근의 이동, 철근이 피복두께 감소
- 슬래브에서는 주변에 따라 원형으로 발생 배근 및 배관의 표면에 발생
실제로 철사로 고정된 철근이 타설된 콘크트의 무게에 의해서 밀려나는 경우가 있다
국부적으로는 철근의 피복이 부족해져서 철근이 노출되기도 하고 균열이 발생하여 우수가 유입되면서
철근의 부식팽창으로 인한 철근노출 및 박락 등의 손상으로 발현되기도 한다
또한 적절하지 못한 배근간격은 지지력에 영향을 줄 수 있으므로 철근배근탐사시에도
주요하게 보는 주안점이 되기도 한다
콘크리트 구조체의 균열발생 원인 및 특징에 대한 재료적 시공적 특성에 대해서 다루어 보았다.
안전진단 현장조사시 균열판별기준
콘크리트 구조체의 균열발생 원인 및 특징에 대해서 안전진단적 시각으로 알아보았다.
시설물의 안전진단시 가장 많이 만나는 형태의 손상은 단연코 균열이다
대부분의 균열은 1차적으로 길이보다는 그 균열의 깊이가 중요한데
일명 Hair crack 으로 불리는 미세한 머리카락같은 균열은 0.1mm 깊이의 균열로
보수우선순위에도 중요치 않고 그 의미가 많지는 않으나 그럼에도 손상으로 기록하는것은
추후 점검시 해당 균열이 폭이 더욱 깊어졌는지 진행성을 파악하기 위해서이다
균열이 발견되면 아 그냥 쪼개졌구나 하기보다는
아 이제 이쪽으로부터 다른 손상들이 발생할 수 있겠구나
라고 생각해주는것이 중요한데 손상들 중에서도 균열은 특히나
균열/백태, 균열 및 누수 등 균열을 동반한 손상들이 종류가 다양하기 때문이다.
콘크리트 구조체의 균열발생 원인 및 특징과 시공적인 특징까지 포함해서 다루어보았다.
균열에 대해서는 얘기할 내용이 많으므로 다음에도 좀더 내용을 보충하여 진행해보도록하겠다.
