문제] 콘크리트 균열 원인 및 방지대책에 대하여 기술하라.
답]
Ⅰ. 개요
1) Concrete 구조물의 균열 원인으로는 재료분리, 건조수축, 중성화, 동결융해 등이 있으며, 심하면 구조의 안전성을 위협함.
2) 설계에서부터 재료, 배합, 시공, 양생에 이르기까지 전 과정에서의 품질관리로 Con'c의 품질 저하를 방지해야 한다.
Ⅱ. 콘크리트의 균열 종류
1. 미경화 콘크리트의 균열
1) 성수축 균열
① Con'c 타설 표면수의 증발속도가 bleeding 속도보다 빠를 때 발생하는 균열이다.
② 소성수축 균열 방지하기 위해서는 초기 습윤양생 실시함.
2) 침하균열
① Con'c 타설 후 다짐 마감작업 후에도 침하균열이 발생함.
② 철근 직경이 클수록 Slump가 클수록 침하 균열은 증가함.
③ 충분한 다짐, slump 최소화로 균열 방지
2. 경화 콘크리트의 균열
1) 건조 수축으로 인한 균열
2) 화학적 반응에 의한 균열
3) 기상 작용에 의한 균열
4) 온도 변화에 의한 균열
5) 시공 시 과하중으로 인한 균열
6) 진동, 재하에 의한 균열
7) 부동침하여 의한 균열
8) 다짐 불량에 의한 균열
9) 철근의 부식으로 인한 균열
10) 줄는 미설치에 의한 균열
III. 구조물의 균열 원인
1) 재료의 불량
① Cement 풍화로 인해 동결 용해 저항이 떨어짐.
② 골재의 강도가 낮고 입도가 고르지 못한 것.
2) 배합 불량
① W/C비가 너무 크면 Con'c의 균열 원인
② 굵은 골재 최대 치수의 결정
3) 시공 불량
① 운반 시 재료분리 발생
② 초기 양생이 불량한 곳은 건조수축 균열이 발생함.
4) 시험 불량
① 염분 함유량 많으면 철근 부식 팽창 균열
② 공기량이 너무 많으면 공극에 수분 침투로 인해 균열 발생
5) 염해
① 콘크리트 내의 철근을 부식시킴
② 염분 함유량 0.3kg/m³ 초과
6) 중성화
중성화 : Ca(OH)₂ + Co₂ → CaCo3 + H2O
수분침투→ 철근부식 → 팽창 → 균열
7) AAR(Alkati Agregate Rreaction: 알칼리 골재반응)
시멘트중의 알칼리 + 골재 중의 실리카, 황산염 골재팽창 → Con'c 균열
8) 동결융해
① 빙점 이하의 콘크리트 타설 시 동결 균열
② 동절기 Con'c 타설 부위 여름에 Con'c 내부 수분 녹으면서 침하균열 발생.
9) 온도 변화
10) 건조수축
11) 설계원인
12) 양생관리. - 진동, 충격, 파손, 마모
Ⅳ. 방지 대책
1)물
- 청정수, 불순물 함유하지 않은 물을 사용
2) Cement
- 풍화되지 않은 Cement 사용
3) 해사사용금지
- 염분 함유량 0.38/m3 이하.
4) 쇄석 억제
- 깬자갈 속에 황산염 함유량 때문에 균열 발생하므로 쇄석 억제.
5) 혼화재 사용
- 유동화제 사용하여 Con'c 유동성 증대시켜 Con'c의 공극 감소시킴.
6) 물시멘트비
- 적정한 혼화재 사용하고, 시공연도 내에서 W/C비 낮춘다.
- W/C비 낮으면 침하균열, bleeding에 의한 균열이 작아진다.
7) 굵은골재의 최대치수
- 굵은골재 최대치수는 철근간격과 시공연도 내에서 최대로.
- 단위수량의 저하로 균열 방지
8) 잔골재율
- 잔골재율이 작아지면 단위수량 감소하여 균열 방지
- Slump 저하 및 재료분리 방지
10) 타설방법 및 타설 시간 준수
- 재료분리가 생기지 않도록 타설
- 진동 다짐은 시간과 전격 준수
11) 다짐철저
12) 이음
- 이음은 Con'c 균열을 억제 또는 유도.
13) 양생
- 초기 건조수축에 의한 균열방지 위해 양생 철저
- 초기 양생기간 경과 후에도 습윤 양생
14) 시험.
- 시공 전, 중, 후
15) 동결 융해
- 빙점 이하여서는 Con'c는 타설 금지
16) 온도변화
- PreCooling, PipeCooling 등의 양생
11) 건조수축
- 중용열시멘트 사용
12) 기계적 작용
- 진동 충격 방지
Ⅳ. 결론
1) Concrete 타설 후 초기 양생이 Con'c 품질을 좌우하는데 중요하므로 타설 후 양생을 충분히 한다.
2) Con'c의 균열 원인이 되는 재료, 배합설계, 시공 양생 등의 철저한 품질관리를 통하여 강도, 내구성, 수밀성을 확보하는 Con'c 생산해야 함.
2024.03.11 - [건축시공기술사 Sub Note] - 건축시공기술사 서브노트 : 응결 (Setting) 및 경화(hardening)