굳은 콘크리트 균열

 

 굳은 콘크리트 균열

콘크리트가 양생된 후 사용 중에 일어나는 균열이므로 발생원인도 다양하고 구조물에 미치는 영향도 크다.

 

굳은 콘크리트에서 일어나는 균열의 원인으로는

- 건조수축으로 인한 균열

- 열응력으로 인한 균열

- 화학적 반응으로 인한 균열

- 자연, 기상작용으로 인한 균열

- 철근의 부식으로 인한 균열

- 시공불량으로 인한 균열

- 시공시의 초과하중에 의한 균열

- 설계 잘못으로 인한 균열

- 외부하중으로 인한 균열 등이 있다.

 

(1) 건조수축으로 인한 균열

콘크리트가 건조하면서 외부에는 인장응력이 발생하는데 이 인장응력이 콘크리트의 인장강도를 초과하면 균열이 발생하며 단위수량이 클수록 커진다.

저감방안으로는

1) 단위수량을 감소하고

2) 굵은 골재의 양을 증가시키고

3) 수축줄눈을 적절히 배치하고

4) 건조수축을 보상할 수 있는 시멘트 사용 (중용열 시멘트)

5) 철근을 적절히 배치하고

6) 거푸집은 충분히 살수하여 습윤상태에서 콘크리트를 타설하고

7) 직사광선이나 바람에 노출되지 않도록 보호해야 하고

8) 습윤상태의 표준양생을 실시해야 한다.

- 보통 PORTLAND CEMENT : 5일이상

- 조강 PORTLAND CEMENT : 3일이상

(2) 열응력에 의한 균열

콘크리트 구조물에 작용하는 외부온도와의 차이로 부등의 체적변화가 생기고, 인장변형이 생기면서 콘크리트의 인장변형 응력을 초과하여 균열이 발생하며 교각, 기초, 댐, 기둥 등의 MASS 콘크리트에서는 수화작용에 의한 온도차로 균열이 생긴다.

 

균열 저감방안으로는

1) 콘크리트 내부온도의 증가를 줄이고

2) 냉각시점과 속도를 제어하고

3) 콘크리트의 인장변형 응력을 증가시킨다.

4) 기온이 현저하게 높을 경우나 큰 온도차가 생길 것이 예상되는 경우 또는 부재의 크기가 크고, 온도상승이 큰 경우에는 파이프 쿨링(PIPE COOLING)이나 표면보온 또는 이들 방법을 병행하여 시공한다.

 

(3) 화학적 반응에 의한 균열

ALKALI성의 시멘트와 SILICA질 골재의 반응으로 GEL을 형성하여 팽창을 일으키며 시멘트와 탄소를 함유한 골재가 반응하여 팽창균열을 유발시킨다.

 

균열 저감방안으로는

1) 반응성이 없는 골재를 사용하고

2) 저 ALKALI 시멘트를 쓰고

3) POZZOLAN을 사용하며

4) 굵은 골재의 최대치수를 줄이고

5) 황산염을 포함한 물을 사용치 않는다.

 

(4) 자연, 기상작용으로 인한 균열

동결 융해작용으로 인하여 콘크리트가 열화되면 시멘트 PASTE에 균열, 골재에 손상을 준다.

균열 저감방안으로는

1) W/C비를 최소화 하고

2) 내구성이 강한 골재를 사용하고

3) 공기연행제를 사용하고

4) 동결상태에 노출되기 전 충분한 양생을 실시한다.

(5) 철근의 부식으로 인한 균열

콘크리트 속의 철근은 잘 녹슬지 않는다. 그러나 ALKALI성의 콘크리트가 탄화작용(CARBONATION)등을 통하여 알칼리성분을 잃어버리게 되면 철근이 부식한다.

철근이 부식되면 산화하여 체적이 증가되고 국부적인 균열을 일으켜 수분이 침투, 부식이 촉진되므로 균열이 확대된다.

 

균열 저감방안으로는

1) 투수성이 낮은 콘크리트를 사용하고

2) 콘크리트의 두께를 크게하고

3) 철근을 COATING하거나

4) 부식방지 환화제를 사용한다.

 

(6) 시공불량으로 인한 균열

구조물의 시공을 적절히 수행하지 못하므로 서 균열을 일으키는 경우가 있으며, 콘크리트의 WORKABILITY 증대를 위하여 수량(水量)을 추가 사용했을 때 강도가 저하되고 건조수축증가로 균열이 발생되며 양생이 불량하거나, 거푸집을 제대로 지지하지 못하는 경우, 다짐을 충분히 못하는 경우, 응력이 크게 발생되는 위치에 시공 JOINT를 둘 경우이다.

 

균열 저감방안으로는

1)고성능 감수제 사용 및 운반시간과 이어치기 간격등을 적정시간에 맞게 작업을 실시하고

2) 양생기간 준수와 콘크리트 내부의 온도관리, 1회 타설량을 제한하며

3) 거푸집 존치기간을 준수하고

4) 시공줄눈은 전단력이 적은 위치 부재에 압축력 방향과 직각으로 설치한다.

 

(7) 시공시 초과하중에 의한 균열

PRECAST 부재에서는 운반시 도로불량으로 인한 충격이나 비틀림, 고리의 설치 위치의 잘못, 들어올리는 과정에서 갑자기 멈춤, 증기양생시 온도의 상승, 강하규정 초과, 현장타설 콘크리트의 시공 중 재료 과적, 건설장비 가동으로 인한 부재의 손상 등으로 균열이 발생되며 균열 저감방안으로는 시공 시 구조물에 걸리는 재하 하중을 충분히 고려하여야 하며 초과하중으로 인한 피해현상은 영구적인 균열로 이어지므로 각별히 주의하여야 함.

(8) 설계잘못으로 인한 균열

부재 우각부에 응력 집중 현상 발생, 구조물 기초의 부등침하, 수축 죠인트의 결여

 

(9) 외부하중으로 인한 균열

콘크리트 부재의 시공이 완료되어 사용시 하중이 증가하면 인장철근의 응력이 증가하여 균열 폭이 확대된다.

균열저감방안으로는 철근을 잘 분포시켜서 배근하고, 철근응력을 감소시킬 수 있도록 배근하고, 소요의 덮개가 반드시 유지되어야 한다.