<<건축시공기술사 note : 건축물에 있어서 콘크리트의 균열의 원인과 그 대책·보수·보강공법>>
1. 개요
콘크리트는 성질이 다른 복합재료로 균열이 발생하기 쉽고, 이 균열은 강도, 내구성, 수밀성 저하 뿐 만 아니라 표면결합과 구조물의 기능상 결함을 초래하기도하며 누수가 되 어 철근을 녹슬게 하여 주조적인 결함까지도 초래하게 된다.
따라서, 콘크리트 구조물은 그 균열발생 주 원인을 사전에 파악하여 방지에 힘써야 한다.
2. 균열발생의 주원인
(1) 재료의 원인
1) CEMENT의 이상응결, 이상팽창, 수화열
2) CONCRETE의 건조수축, 침강, Bleeding 발생
3) 골재에 포함된 미세 정성분, 반응성 골재나 풍화암의 사용시
(2) 시공 원인
1) 혼화 재료의 불균일 분산
2) 장시간의 Mixing
3) Pump로 압송시 Cement량, 수량의 증가
4) Concrete 타설 순서 잘못
5) 급속한 Concrete 타설 속도
6) 다짐이 불충분
7) 철근 배근 간격, 피복두께 불량
8) 시공 이음 처리 불량, Cold Joint 발생
9) 거푸집 조임 불량, 동바리 침하, 거푸집 조기 해체
10) 누수, 초기동해, 초기양생 부실
11) 경화전 진동이나 재하
(3) 주위 환경요인
1) 온도, 습도의 급격한 변화
2) 부재 양면의 온도, 습도차
3) 동결, 융해의 반복
4) 내부 철근 부식
5) 산, 염류의 화학작용
6) 화재, 표면가열
(4) 구조, 外力上의 원인
1) 단면, 철근량 부족
2) 구조물의 부동침하(Unequal Settlement)
3) Over Lead(설계하중이상의 재하)
3. 균열 방지 대책
(1) 재료상의 대책
1) 시멘트의 응결시간을 검사하고, 퐁화된 시멘트는 사용을 금한다.
2) Bleeding 방지를 위해 분말도가 높은 시멘트, AE제 사용
3) 단위수량을 적게 한다.
4) 수화열 감소를 위해 중용열 시멘트나 Fly Ash 사용
5) 양생철저
(2) 시공상의 대책
1) 타설 순서, 타설 속도를 준수한다.
2) 밀실 한 다짐이 되도록 한다.
3) 타설 이음처리는 示方에 따른다.
4) 거푸집은 측압에 안전하도록 하며 동바리의 침하, 좌굴, 변형이 생기지 않 도록 한다.
5) 거푸집 해체는 소정의 콘크리트 강도가 확보되었을 때
6) 양생을 철저히 한다.
7) 동해를 입지 않도록 보양한다.
(3) 설계상의 대책
1) 온도 응력에 따른 내부응력을 막기위해 신축줄눈을 설치한다.
① 무근 콘크리트 8m 내외, 철근콘크리트 13m 내외
② 수평단면의 급변하는 곳
③ 무근콘크리트 바닥판 3~4.5m 내외
④ 건물이 긴경우, 구조적으로 다른 건물과 연결부
2) 설계시 하중 (풍하중, 지진등) 산정을 충분히 하며 설계소요 단면 및 철근량을 확보한다.
4. 보수 및 보강공법
(1) 표면처리 공법
균열을 따라 콘크리트 표면에 피막을 형성하여 주는 공법으로 균열 폭이 0.2mm이하의 경우로 강도회복을 요하지 않는 경우에 사용되는 공법
1) 피막용재료 로는 Epoxy계 수지 또는 Tar-Epoxy를 사용
2) 콘크리트 표면을 Wire Brush로 문질러 부착물을 제거하고 물로 청소한 후 충분히 건조시킨 다음 보수한다.
3) 콘크리트 표면 등의 기포 같은 구멍은 Putty로 채운 다음 시공
(2) 충진·주입공법
균열이 비교적 클 경우에 강도 회복 목적으로 쓰이는 공법
1) 충진 공법
균열에 따라 콘크리트 표면을 V-cut or U-cut하며 수지몰탈, 팽창성 시멘트 몰탈 등을 채워 보수하는 공법
① V-cut or U-cut 한다.
② Wire Brush로 청소하고 Primer를 바른다.
③ 채움재 충진
④ 경화 후 표면을 Grinding or Sanding 하여 평활하게 마무리
2) 주입 공법
균열의 표면뿐만 아니라 내부까지 충진 시키는 공법이며 주입재료는 일반적으로 低粘性 Epoxy수지가 쓰인다.
① 균열선을 따라 10~30㎝ 간격으로 주입용 Pipe 설치
② 다른 부분은 밀봉(Tape, 충진피막)
③ 처음에는 공기만을 압송시켜 청소한다.
④ Pump로 수지를 주입
이때 주입속도가 빠르거나 압력이 크면 좋지 않다.
(3) 강재 Anchor, Pre-Stress를 쓰는 방법
1) 강재 Anchor 방법
① 주로 보강을 목적으로 사용(위험성 부각시, 마지막 카드로)
② 꺽쇠형 Anchor를 균열을 가로질러 설치한다.
③ Anchor Log이 들어가는 곳은 Drill로 구멍을 뚫어 수지 Mortar, Cement Mortar로 정착시킨다.
2) Pre-Stress를 쓰는 방법
① 균열 직각 방향으로 Pre-Stressing 하도록 P.C 강선을 배치하여 긴장하는 공법
② P.C 강재용의 구멍을 Boring 한다.
③ 부재의 외측에 설치하는 경우도 있다.
(4) 기타 보수 공법
1) 균열이 발생한 부분의 콘크리트를 제거한 후 철근을 배치하며 콘크리트를 새로 타설 하는 방법
2) 강판을 수지 접착제로 접착시키는 방법 (여기서Bolt 까지 사용)
콘크리트 인장력이 극히 작아서 균열 발생 완전 방지 → 불가능 → 사전에 균열 방지 되도록 설계·시공
