콘크리트에 발생하는 균열의 원인과 종류에 대해 경화 전과 경화 후로 구분해서 방지대책까지 설명하도록 하겠습니다.
경화 전 콘크리트의 균열
소성수축 균열
발생원인
시멘트 페이스트 경화 => 절대체적의 1% 정도 감소 => 소성상태의 콘크리트 체적 감소(소성수축) => 콘크리트에 부분적인 인장력 발생 => 표면에 불규칙한 균열 발생
* 소성수축이 촉진되는 경우
- 콘크리트 표면의 증발률이 1.0kg/㎡/hr 이상
- 증발량이 블리딩량보다 클 때
방지대책
타설 초기에 콘크리트가 외부환경(바람, 직사광선)에 직접 노출되지 않도록 하는 것이 중요하므로 습윤양생 및 피막양생 등을 실시하는 것이 바람직합니다.
소성침하 균열
발생원인
콘크리트 자중에 의한 압밀 => 철근, 거푸집, 골재 등에 의한 구속 => 철근이나 거푸집, 골재의 하부에 블리딩수가 모이거나 공극이 발생 => 공극 상부에 인장응력 발생 => 균열(일반적으로 철근을 따라 발생)
- 철근의 직경이 클수록 커짐
- 슬럼프가 커질수록 커짐
- 진동다짐을 충분하게 하지 않았을 경우 커짐
방지대책
- 콘크리트의 침하가 완료되는 시간까지 타설간격을 조정
- 재다짐을 하는 방안이 필요
- 거푸집 설계에 유의
- 수직부재일 경우 1회 콘크리트의 타설높이를 낮춤
수화열에 의한 온도균열
발생원인
시멘트는 수화반응 시 125cal/g 정도의 수화열이 발생하게 되며 이 수화열로 인해 콘크리트 내부온도가 상승하게 됩니다. 이때 내외부 온도차에 의해 온도균열이 발생하게 됩니다. 일반적으로 동일 구조물에서 수화열에 의해 발생한 콘크리트의 온도차가 25~30℃ 정도에 도달하면 열응력에 의한 온도균열이 발생합니다.
방지대책
- 저열기시멘트, 혼합시멘트 등 수화열이 적은 시멘트 선정
- 단위시멘트량 감소
- 온도균열을 최소화할 수 있는 시공방법 선정
- 콘크리트 타설간격 및 부어넣기 높이 고려
- 균열제어 철근의 배치
- 프리쿨링, 파이프 쿨링 등 수화열 저감대책 마련
경화 후 콘크리트의 균열
건조수축 균열
발생원인
시공 시 워커빌리티에 기여한 잉여수가 건조하면서 콘크리트는 수축발생(잉여수는 경화된 시멘트 페이스트 내부공극 및 많은 양의 수분이 겔에 포함)
콘크리트의 건조수축에 의한 체적변화는 보통 다른 구조체에 의해 저지되기 때문에 이로 인해 인장력이 발생하게 되어 균열이 발생합니다.
건조수축 균열은 상대습도, 골재의 종류, 부재의 크기와 형상, 혼화제 및 시멘트의 종류에 영향을 많이 받습니다.
방지대책
적합한 재료선정 및 배합설계, 보강근의 배근 및 시공조인트의 설치, 건조수축을 보상할 수 있는 재료의 사용 등
알칼리-골재반응에 의한 균열
발생원인
시멘트의 알칼리 성분과 골재의 실리카 성분이 반응하여 수분을 흡수.팽창하는 물질이 생성되며 이로 인해 콘크리트에 균열이 발생하게 됩니다.
방지대책
- 반응성 골재의 사용금지
- 시멘트의 알칼리량 저감
- 고로슬래그, 플라이애시, 실리카 흄 등의 혼화재 사용
동결융해에 의한 균열
발생원인
콘크리트의 구성재료 중 물이 액체에서 고체로 동결되면서 체적이 약 9% 정도 팽창하게 되는데 이로 인해 균열이 발생하게 됩니다. 이에 의한 균열이 내부로 진전되면서 철근부식 및 중성화 촉진 등과 같은 복합적인 내구성의 저하요인이 됩니다.
동결융해 대책
- AE제, AE 감수제, 고성능 AE 감수제 사용(AE:공기연행제, air entraining agent/admixture)
- 물/시멘트비 저감
- 단위수량 저감
- 양생에 주의(특히 초기양생이 중요함)
염해에 의한 균열
발생원인
염화물, 또는 염분침해로 콘크리트를 침식시키고, 철근(강재)을 부식시켜 구조물에 손상을 일으키는 현상으로 외부의 산성물질이 철근과 작용하면서 체적팽창(약 2.6배)으로 균열이 발생하게 됩니다.
방지대책
- 염분량을 허용치 이하로 관리
- 철근의 표면처리
- 콘크리트의 밀실화
- 철근의 피복두께 증대
- 방청재 사용
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