콘크리트의 종류 및 균열과 백화 현상에 대해서

본문내용

콘크리트 타설후 건조한 외기에 노출⇒표면 수분 증발⇒수축
⇒건조되지 않은 내부 콘크리트의 구속으로 억제⇒표면에 인장응력 발생
⇒콘크리트의 초기 인장강도 초과⇒소성 수축 균열 발생
타설 초기에 외기에 노출되지 않도록 보호하는 것이 가장 중요하다. 습윤손실을 방지하기 위해서는 fog nozzle을 사용하여 콘크리트 표면위의 공기를 포화시키거나 플라스틱 덮개로 덮어 보호하는 방법 등이 있다.
(2) 침하 균열
콘크리트를 타설하고 다짐하여 마감작업을 한 이후에도 콘크리트는 계속하여 압밀되는 경향을 보이며 이로 인해 침하 균열이 일어난다. 특히 충분한 다짐을 못했거나 튼튼치 못한 거푸집을 사용했을 경우 침하 균열은 더욱 증가한다.
이를 감소 시키는 방법에는
-슬럼프의 최소화
-거푸집의 정확한 설계
-충분한 다짐
-콘크리트 덮개의 증가
-기둥,슬래브,보의 콘크리트 타설간의 충분한 시간간격
등이 있다.
(3) 건조수축으로 인한 균열
이는 균열의 가장 큰 원인으로써 콘크리트는 외부와 접하면서 건조하기 시작하고 따라서 수축하게 된다. 하지만 내부는 아직 많은 수분을 가지고 있어 외부의 수축 작용을 구속하게 되고 이 과정에서 외부표면에는 인장응력이 발생한다. 이때 응력이 인장강도를 초과하게 되면 균열이 발생한다.
이 균열은 수축 조인트와 철근의 적절한 배치, 건조수축에 견딜 수 있는 시멘트 사용으로 제어할 수 있다.
(4)열응력으로 인한 균열
시멘트의 수화작용/ 대기의 온도변화⇒온도차 유발⇒부등의 체적변화
⇒인장변형 유발⇒인장변형 능력 초과⇒균열
내부 온도증가를 줄이고, 냉각의 시점을 지연시키며, 냉각속도를 제어하고 콘크리트의 인장능력을 증가 시켜야 균열을 줄일 수 있다.
(4) 철근 부식으로 인한 균열
철근의 부식으로 생기는 철산화물과 수산화물은, 원래 철근 부피보다 그 체적을 증가 시키고, 이에 의해 철근 반경 방향으로 응력이 생긴다. 이것이 국부적 균열을 일으키고, 미세한 할열균열은 부식을 촉진시켜 균열을 점점 크게 만든다.
철근을 코팅하거나 혼화제를 사용하여 부식을 막거나 콘크리트 표면을 덧씌우는 등의 노력을 기울여야 한다.
(5) 시공불량으로 인한 균열
①콘크리트 물타기, 잘못된 양생은 강도를 저하시킬 뿐 아니라 건조 수축을 증가시켜 균열을 일으킨다.
②거푸집을 제대로 지지하지 못한 경우, 다짐의 불충분은 콘크리트 침하를 유발하여 제강도가 발휘되기도 전에 균열을 유발한다.
이를 방지하기 위해서는 시공절차에 따른 정확한 시공이 요구된다.
(6) 자연의 기상작용으로 인한 균열
①동결융해에 의해 골재나 시멘트 속의 물이 팽창되어 균열을 일으킨다.
②구조물이 젖었다 말랐다 하는 건습현상, 열의 상승과 냉각현상에 의한 체적변화로 균열이 발생한다.
동결융해를 방지하기 위해서는 w/c비를 최소화하고 내구성이 큰 골재를 사용하며 공기 연행제를 사용해야 한다. 또한 충분히 양생 시키고 그 후에는 잘 건조 시켜야 한다.
(7) 시공시 초과하중으로 인한 균열
(8) 설계 잘못으로 인한 균열
(9) 외부 작용 하중으로 인한 균열
시공 후 외부하중을 받게 되면 인장응력이 크게 발생하는 곳에 균열이 잘 발생한다.　
마지막으로 균열 발생을 방지하는 방법을 든다.
(1) 시멘트량을 가능한 한 적게 하는 것. 물론, 콘크리트의 강도 그리고 워커빌리티를 확보 할 수 있는 범위에서이다.
(2) 구조물에 따라, 발열량이 적은 시멘트를 사용한다. 수화열이 낮은 중용열시멘트라든가 고로 시멘트, flyash 시멘트를 쓰던가 또는 시멘트의 일부를 실리카질의 混和材料(포조 란) 등으로 대치한다.
(3) 타설콘크리트의 온도와 타설후의 양생온도를 내린다. 하절기에는 사용물의 온도와 골재 를 미리 생각한다. 댐등의 매스콘크리트에서는 제방자체에 파이프를 매설하고 지하수를 보내어 cooling하는 방법도 있다. 동절기에도 콘크리트가 凍結되지 않는 범위에서, 콘크 리트 온도를 10℃, 양생온도를 10～15℃를 목표로 하여 가능한 한 낮게 억제하는 것이 바람직하다.
(4) 형틀은 열의 발산이 큰 것을 사용한다. 합판형틀 대신에 메탈form을 사용한 경우, 콘크 리트의 온도를 1～3℃ 저하시키는 효과가 있다 는 것을 알게 되었다.
(5) 더미 - joint에 의한 균열의 방지. 더미 - joint의 간격은, 底盤에 콘크리트를 이음타설하 는 경우는 구조물의 높이가 1.0～3.0배 되는 것이 일반적이다. joint의 위치는 단면이 급 격하게 변화하는 점, 開口部등의 응력이 집중되기 쉬운 지점이며, 균열 발생후의 처리가 용이한 위치를 선택할 필요가 있다. 일반적으로, 더미 - joint는 部材단면 두께의 15～ 20％를 떼어낸다. 그 형태는 콘크리트의 표면에 V형 또는 U형의 홈을 만드는 방법도 있다.
(6) 1브록의 벽의 길이를 줄이는 방법, 옹벽 등의 경우, 종래는 주로 경험적으로 joint의 길 이를 15～30m로 하여 왔다. 그러나, 이상적으로는 벽의 높이의 1.5～2.0배로 하는 것이 좋다. 그러나, 이것은 작업공저에서도 검토되지 않으면 안 된다. 이 경우 더미 - joint의 利用을 고려하였으면 한다.
(7) 급격한 온도저하의 방지. 콘크리트 구조물의 표면온도가 급격하게 강하되었을 때에도 균 열이 발생되기 쉽다. 콘크리트의 내부온도가 높을 때에 탈형 하였을 경우에는 균열이 발생하는 것이다.
건축물이 잘 지어져서 처음부터 백화나 균열과 같은 하자가 생기지 않는 것이 가장 이상적이나 그렇지 못할 경우에는 이를 보수해서 건물의 수명을 연장 시켜야 한다. 또한 앞으로 세워질 건축물에는 이러한 하자가 생기지 않도록 역학적, 화학적으로 심도있고 복합적인 연구가 요구된다.
*참고 자료*
*웹 SITE
http://www.cip.co.kr/
http://www.zip.org/Science/Engineering/Architectral_Engineering/
http://my.netian.com/~achin/archi-백화.htm
http://members.tripod.lycos.co.kr/fanda/conct/concrete.htm
* 문 헌
최신 콘크리트 공학-한국 콘크리트 학회 저
콘크리트 재료공학-정재동 저

키워드

콘크리트,   균열,   백화현상