콘크리트의 소성수축 균열
2010. 5
콘크리트의 소성수축 1.
소성수축의 정의 1.1
소성수축은 굳지 않은 콘크리트나 모르타르에 있어서 증발이나 누수에 따른 수량감소로 인한 수축과 시멘트의 수화반응 이후 체적감소로 인한 수축에 의해 발생한다. 타설된 콘크리트에 포함된 수분은 대체적으로 시멘트의 수화반응과 블리딩이나 불완전한 거푸집작업으로 누수가 발생하게 되면 감소하게 되는데 이, 때 낮은 습도에서 바람이 불거나, 고온상태에서 수분이 급격히 증발하여 블리딩 속도를 상회할 정도의 건조를 받게 되면 콘크리트는 매우 큰 수축을 하게 된다.
소성상태에서의 콘크리트는 거의 강도를 갖지 못하기 때문에 소성수축에 의하여 인장응력이 작용하게 되면 균열이 발생하게 되는데 이를 소성수축균열(plastic
이라 한다 shrinkage cracking) .
소성수축 균열의 발생기구 및 특징 1.2
콘크리트는 부어넣고 어느 정도 시간이 경과하면 먼저 밀도차이에 의하여 골재 등 콘크리트 고형분 조직은 가라앉고 침하현상( ; 이 때 철근주위 보와 슬래브 등, 단면이 변하는 부분 등에서는 침하균열이 발생할 수 있다.), 밀도가 가벼운 물 모세[ 관에 포함된 유리수 잉여수 로서 유리석회 유기불순물 등도 포함된다 은 표면으로( ) , ] 떠오르는 블리딩(Bleeding)현상이 발생한다 이 때 블리딩에 의하여 표면으로 떠오. 르는 물의 양과 외부환경의 영향으로 증발되는 물의 양이 균형을 이루어 표면이 언 제나 젖어있는 상태라면 균열이 발생하지 않지만 요즈음의 우리나라 봄철조건과, 같이 건조한 조건이 혹독할 경우 빠른 바람 낮은 상대습도 강한 햇볕의 일사에 의( , , 한 고온 등 ; 그림 1 참조 에는 블리딩수와 증발수가 균형을 이루지 못하고 특히) 증발수량이 크므로 외부가 급속히 마르기 시작하여 표면으로부터 수축작용이 발생 하기 시작한다 그런데 이와 같은 시점은 콘크리트를 부어넣고. , 1시간∼6시간사이 로서 시멘트는 이제 유동상태로부터 소성 및 응결이 진행되는 상태이기 때문에 아(
그림 1 콘크리트의 수분증발량 계산도포
직 경화가 진행되지 않음 거의 강도가 발휘되지 않았음으로써 수축작용에 견디지) 못하고 표면에서부터 균열이 발생한다.
대략 균열의 양상은 서로 평행인 0.3 1.0m∼ 간격으로 풍향에 대하여 대략 직각 방향으로 발생하고 가장 자리 쪽에서 많이 발생한다 바람에 의한 건조영향, ( ). 균열 의 폭은 초기에는 0.1 0.3mm∼ 정도의 작은 균열로 깊이 2.5cm미만의 표면에만 존 재하다가 그 이후 양생하지 않고 방치하면 균열폭은 점점 커지고 깊이도 깊어져, 부재를 관통하며 인근 균열과도 연결되어 심각한 상태로까지 진전한다 시공 중 이.(
와 같은 균열이 발견 되었을 때에는 표면을 두드려주는 탬핑으로 균열을 제거하고 즉시 양생해야 한다.)
또한 소성수축균열은 시공과정에서도 발생하는데 즉 판재로 일정한 방향으로 지, , 나치게 다지고 밀어서 마무리 하게 되면 미립자가 한쪽으로 모이게 되어 그 모인부 분에 집중적으로 균열이 발생하고 발자국 주위 점토덩어리 주위 등 에도 그 모양, , 을 따라 균열이 발생한다.
콘크리트의 재료 및 배합적인 요인에도 소성수축균열은 영향을 받는데 불안정한, 시멘트의 사용이나 시멘트가 많은 부배합 혹은 고강도 콘크리트 점토와 같은 미립, 자가 많은 골재 사용 잔골재율이 지나치게 큰 콘크리트 회수수에 슬러지 고형분율, , 이 높은 상태로 콘크리트배합이 된 경우 등 무수히 많은 원인이 있고 이에 대해,
다음과 같은 대책이 요구된다.
소성수축균열의 방지대책 2.3
환경적인 방법 (1)
콘크리트를 부어넣고 즉시 양생한다 즉 콘크리트를 부어넣고 즉시 비닐 등
1) . ,
불투수성재료로 표면을 덮어주거나 혹은 양생포를 덮고 물을 뿌려주어 표면의, 증발을 방지한다.
보호막 등 바람막이를 설치하여 바람에 의한 급속한 건조를 회피하고 또한
2) ,
차양 등을 설치하여 직사일광에 의한 표면의 급격한 온도변화 및 증발건조를 방지한다.
기상조건을 제어하는 것은 어려운 일이므로 가능한 습도가 높고 바람이 없으
3) ,
며 햇볕이 없는 날을 택할수록 좋은 조건인데 가능할 수 있다면 오전보다 오, , 후 특히 저녁에 해가지고 이슬이 내리는 시점이면 더욱 좋을 것이다, .
재료 및 배합 (2)
안전성이 큰 시멘트를 사용한다 즉 시멘트가 이상응결을 나타내거나 불안정
1) . , ,
한 시멘트를 사용해서는 안된다.
양질의 골재를 이용한다 특히 점토함유량 및 미립자 함유량이 많거나 입형이
2) . ,
불량한 골재 배합상 모래량이 많게 되는 즉 잔골재율을 높여주어야 하기 때( , 문), 입도분포가 불량한 골재를 사용해서는 안된다.
단위시멘트량을 감소시킨다 단 단위시멘트량을 너무 적게해도 곤란한데 이
3) . ( , ,
는 물의 증발이 쉽고 균열의 진행이 빠르기 때문이다, .)
단위수량을 줄인다 즉 단위수량이 많으면 증발량이 많아 단기뿐만 아니라 장
4) . ,
기적인 건조수축량도 커지게 된다.
회수수 이용 시 슬러지고형분 농도를 낮추고 슬러지수 사용량도 줄인다
5) , .
분산제 감수제 등을 사용한다 단위수량 및 단위시멘트량을 줄일 수 있기 때
6) , .
문이다.
여름철 레미콘의 운반시간 한도를 짧게하여 관리한다
7) .
지나친 표면마무리를 하지 않는다 즉 지나친 표면다짐 마무리 방법은 콘크리
8) . ,
트 표면으로 미립자를 재료분리시키고 또한 한부분으로 모여지는 마무리 방법, 은 균열의 원인이다.
거푸집을 튼튼히 조립하여 침하 및 변형등 이동을 방지하므로써 초기의 균열 9)
을 방지한다.
콘크리트 타설시 섬유 강섬유 유리섬유 폴리프로필렌 섬유 탄소섬유 아라
10) ( , , , ,
미드섬유 등 를 혼입하면 균열을 어느정도 방지할 수 있다) .
기타 피막보수성을 주는 혼화재료의 개발 및 혼입등 신재료 신기술 신공법
11) , ,
등 많은 고려사항을 충분히 검토한다.
