콘크리트 구조물 균열에 관하여

목차

굳은콘크리트,

굳지않은 콘크리트,

시공불량,설계오류에관한

콘크리트 균열에 대한

발생원인,대책방안

본문내용

해야 하며 가능한 한 0.1%를 초과하지 않도록 해야 한다. 따라서, 유동화제를 후 첨가하는 방법으로 콘크리트의 품질관리를 하는 방안이 바람직하다. 또한, 외기온(온도, 습도 및 풍속)을 고려하여 양생에 대한 철저한 대비를 하는 것이 요구된다. 일사나 외기에 대한 보호뿐만 아니라 원활한 수화작용을 위해서도 사전에 철저한 양생계획을 세우고, 정확한 시공절차와 품질관리를 준수하는 것이 필요하다.
2) 설계오류에 의한 균열
⑴ 발생원인
콘크리트를 타설할 부재의 특성과 전체 구조체의 구조거동을 충분히 이해하지 못하였을 경우에는 응력이 집중되거나 구조체의 일체성이 결여되어 구조체에 균열이 발생하는 경우가 있으며, 기초의 부동침하, 단면철근의 부족, 과하중 등에 의해서도 구조체에 균열이 발생하는 경우가 많다. 이러한 균열은 타설직 후에 발생하는 경우보다 장기간에 걸쳐서 발생하는 경우가 많기 때문에 사전에 지형 및 구조설계의 조건에 대한 면밀한 검토가 필요하다.
⑵ 방지대책
지금까지 현장에서는 도면대로 시공하면 최선을 다하는 것으로 많이 인식하고 있으나, 최근 턴키공사가 활발히 이루어지고 있고 시공분야의 기술력 향상으로 현장조건을 고려한 설계도서의 면밀한 검토가 요구되는 경우가 많다. 따라서, 시공자의 입장에서 설계도면에 대한 정확한 분석과 오류를 확인하고 실제 현장의 조건과 비교하여 개선해 나가는 노력이 필요하다.
3) 사용하중에 의한 균열
⑴ 발생원인
콘크리트를 타설하는 과정에서 부재가 받는 하중이 설계하중보다 클 경우에는 균열이 발생하게 된다. 이러한 현상은 현장에서 콘크리트의 타설초기에 유발하중으로 인하여 부재에 발생하거나 프리캐스트 부재의 운반·설치과정에서 부주의로 인하여 영구적인 균열로 남는 경우도 있다. 또한, 프리텐션 부재의 긴장 완화시에 응력방출로 균열이 발생되는 경우도 있다. 이 외에도 증기양생으로 제작되는 콘크리트의 온도구배를 잘못 선정하여 발생하는 열충격에 의한 균열, 두꺼운 프리캐스트 부재의 급격한 냉각에 의한 표면균열, 한중 콘크리트 공사에서 난방기구의 사용에 의한 열응력 균열 등이 시공하중에 따른 균열로 분류할 수 있다.
⑵ 방지대책
현장에서 콘크리트를 타설·양생하는 과정에서 유발하중이 가해지지 않도록 시공계획 및 공사관리에 있어서 철저한 보양 및 규정을 준수하도록 해야 할 것이다. 특히, 프리캐스트를 공장에서 운반하여 현장적치·양중·설치하는 과정에서도 면밀한 시공계획을 세워서 확인하고 수행하는 방안이 필요하다. 프리텐션 부재의 응력도입 및 긴장 완화 시에도 응력이 집중되거나 편심하중을 받는 경우가 생기지 않도록 사전에 검토해야 한다. 따라서, 시공하중에 대한 전반적인 체크리스트를 작성하여 각 공정별로 품질관리를 체계적으로 수행하도록 하고 설계 및 공사과정에 있어서 오류가 발생하지 않도록 해야 할 것이다.
결 론
균열의 보수는 주로 방수성, 내구성을 회복하기 위한 목적 외에도 구조물의 안전성, 미관성 등을 고려하여 실시하고 있다. 보수의 범위 및 규모는 보수목적을 만족하는 범위내에서 경제성을 고려하여 결정하지만, 구조적인 결함이 있을 경우에는 보강을 병행하여 실시해야 한다. 균열의 상황에 따른 보수공법을 분류하면 미세한 균열(0.2㎜)위에 막을 형성시켜 방수성, 내구성을 향상시킬 목적으로 실시하는 공법으로 균열부분만을 피복하는 방법과 전체면을 피복하는 방법이 있다. 이 공법은 균열내부의 처리가 용이하지 않으며 균열이 확산될 경우에 균열의 움직임을 추적하기 어려운 결점이 있다. 사용재료는 일반적으로 도막탄성 방수재, 폴리머 시멘트 페이스트, 충전재 등이 이용된다.
균열에 수지계 또는 시멘트계 재료를 주입하여 방수성, 내구성을 향상시킨 것으로 주입공법의 주류는 에폭시 수지 주입공법이다. 저압·저속의 주입공법은 주입량의 확인이 용이하고 균열내부까지도 주입이 수월한 특징을 지닌다. 0.3㎜이상의 비교적 큰 폭의 균열보수에 적용하며 균열을 따라 콘크리트를 잘라내고 그 부분에 보수재를 충전하는 공법이다. 철근이 부식하지 않은 경우 균열을 따라 약 10㎜폭으로 콘크리트를 U형 또는 V형으로 자른 후에 실링재, 가소성 에폭시 수지 및 폴리머 시멘트 모르타르 등을 충전 보수한다.
콘크리트는 매트릭스의 구성재료가 복합재료이고 여러 조건의 영향을 많이 받기 때문에, 균열이 발생하는 것을 당연하게 여기는 경우도 많다. 그러나, 구조물의 중요도·용도 등에 따라서 균열이 발생해서는 안될 경우도 있고 균열이 발생하더라도 허용 값을 초과하지 않도록 규정하고 있다. 그러나, 앞에서 정리한 바와 같이 어떠한 형태의 균열도 발생요인이 반드시 있게 마련이고 이에 대한 대책도 복합적이긴 하지만, 정확하게 원인을 분석하면 균열에 의한 구조물의 내구성 문제는 어느 정도 해결할 수 있을 것으로 본다. 최근에 와서 건설인력난의 심화로 현장에서 숙련된 작업자를 구하기 힘든 상황이기 때문에, 경제성이 허용하는 범위에서 콘크리트의 성능을 개선시키는 방법도 균열발생의 억제를 위한 좋은 대책으로 사료된다. 따라서, 작업자에 의해서 발생하는 문제(철근배근의 불량, 피복두께의 미확보, 불충분한 콘크리트의 다짐 등)는 현장에서 철저한 시공품질을 관리하는 방법으로 해결하고, 재료선정의 문제·배합설계·레미콘의 품질관리 등은 기술력의 향상과 철저한 품질관리를 통해서 해결해야 할 것으로 사료된다. 특히, 건설현장에서 자주 발생하는 균열에 대한 클레임 문제도 지금까지 레미콘의 문제로만 간주하려는 마인드를 버리고, 균열이 발생한 원인을 정확하게 분석·평가하여 원인자체를 개선시키는 노력도 필요할 것으로 본다. 콘크리트라는 한 가지 자재를 두고 이와 관련된 시멘트·골재·혼화재료·레미콘 공급자 및 시공자 등이 역할과 책임을 명확히 하고 맡은 분야에 최선을 다한다면 콘크리트 기술의 선진화 및 부실공사의 척결은 그리 먼 일은 아닐 것으로 기대된다.
참 고]
(1) 콘크리트 균열의 원인", 한국콘크리트학회 학회지 제6권4호, 1994.8,
pp.6∼16
(2) ACI Committee 224., "Control of cracking in concrete structure",
ACI, Detroit, 1989. 42pp.

키워드

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