균열의 발생원인 및 저감방안
용어 설명
보 수
균열의 발생에 의해 손상된 콘크리트 구조물의 내구성, 방수성 등 내력이외의 기능을 회복시키는 것을 목적으로 한 행위
보 강
균열의 발생에 의해 생긴 콘크리트 구조물의 내력저하를 회복시키는 일을 목적으로 하는 행위
구조부재
구조계산을 수반하여 설계된 콘크리트 부재
균 열 폭
콘크리트 표면에서 균열방향으로 직교하는 폭
내 구 성
콘크리트가 사용에 견디는 연한에 따라 정해지는 콘크리트의 성질. 이에 영향을 끼치는 외적작용으로는 유류, 산, 알카
리, 염류, 해수,탄산화의 작용등이 있다
성능보수
부분적으로 성능 저하 한 부위의 성능을 실용상 지장이 없는 상태까지 회복시키는 것
유지관리
철근콘크리트구조물 성능 유지관리를 위한 제반 활동
균열의 발생원인 및 저감방안
1) 일반사항
(1)철근콘크리트 보가 하중을 받아 처짐이 생길 때 단면에서는 인장응력이 발생하며, 이때 발생된 인장응력이 콘크리트의 파괴계수를 초과하게 되면 균열이 발생하게 된다
(2)초기단계에서 나타나는 매우 작은 균열은 건조수축균열, 고정하중과 같은 작은 하중에서 발생되는 휨균열, 그리고 수분이 콘크리트 내에 침투하여 발생되는 부식균열로 생각할 수 있으며 다음과 같은 특징을 가진다
1)건조수축균열은 휨부재에서 하중에 의해 발생되는 균열의 형태에 영향을 미치기 때문에 중요한 균열이지만 이 균열은 설계과정에서 고려되지 않는다
2)작은 하중에 의해 발생되는 휨균열은 인장응력이 콘크리트 파괴계수를 초과할 때 생긴 초기 균열로 균열의 폭이 0.025㎜정도이며, 이때 철근의 응력은 400～500kgf/㎠정도이다. 콘크리트는 균질이 아니고 또한 등방성이 아닌 재료의 특성 때문에 이러한 균열이 시작되는 단면을 예측하기란 매우 어렵다
3)부식균열은 적절한 시공방법과 고강도 콘크리트를 사용하므로 막을 수 있는 균열이다
(3)초기단계에서 나타나는 미소한 균열보다 나중에 발생하는 주 균열은 같은 위치에서 철근과 콘크리트의 변형률이 서로 다르기 때문에 생기는 균열이다.주 균열의 거동은 철근이 적은 응력을 받는 단계에서는 균열의 수가 증가되는 반면 한, 두 균열이 다른 균열보다 더 깊게 되어 위험한 균열을 형성한다.
따라서 철근콘크리트에서 균열문제는 균열의 수가 아니라 균열의 폭이 문제가 된다
(4)콘크리트는 인장에 약하기 때문에 하중이력 초기단계에서 균열이 발생하게 된다. 이러한 균열은 철근의 부식, 표면오염 등으로 부재의 내력을 저하되고 구조물의 내구성을 감소하는 유해한 영향을 미치게 된다.
2) 균열 허용기준
고속철도 노반시설물 유지관리매뉴얼
(1)포스트텐션 부재의 표면에 발생한 균열은 크기와 관계없이 모두 찾아낸다.
(2)철근콘크리트 부재에 대해서는 0.2mm이상의 균열을 찾아내고, 누수균열의 경우는 모두 찾아낸다.
(3)3mm이상의 모든균열은 발주처에 통보하여 보수절차에 대한 승인을 받아야 한다.
(4)신규 패칭한 부위에 발생한 균열은 크기에 관계없이 모두 찾아낸다.
(5)콘크리트 표면에 균열의 위치를 표시하고 발주처와 함께 확인한다.
(6)에폭시 주입을 위한 수직 및 천정면 그리고 균열부위를 면처리하고 에폭시균열주입 및 메틸아크릴수지균열주입에 따라 균열를 보수한다
콘크리트구조설계기준
(1) 허용균열 폭(한국콘크리트학회)
강재의 종류 | 강재의 부식에 대한 환경 조건 | ||||
건조 환경 | 습윤 환경 | 부식성 환경 | 고부식성 환경 | ||
철 근 | 건 물 | 0.4mm | 0.3mm | 0.004tc | 0.0035tc |
기타구조물 | 0.006tc | 0.005tc | |||
프리스트레싱 긴장재 | 0.005tc | 0.004tc | - | - | |
※tc: 최외단 철근의 표면과 콘크리트 표면 사이의 콘크리트 최소 피복두께
(2) 각국의 콘크리트 허용 균열폭 규정
국 명 | 규 준 | 조 건 | 허 용 균열폭(mm) |
미 국 | ACI 224 | 건조한 대기중 또는 보호층이 있는 경우 | 0.41 |
습한 공기 중 , 흙 속에 있는 경우 | 0.30 | ||
해수 및 해수살수:건습 | 0.15 | ||
물을 담는 구조물 | 0.10 | ||
프랑스 | Brocard | - | 0.40 |
유 럽 | CEB | 상당한 침식작용을 받는 구조물 | 0.10 |
보호공이 없는 보통구조물 | 0.20 | ||
보호공이 있는 보통구조물 | 0.30 | ||
일 본 | 건축학회 | - | 0.30 |
균열의 발생원인 및 저감방안
굳지 않은 상태의 콘크리트 균열
(1)소성 수축 균열 (PLASTIC 균열)
콘크리트가 타설된 후 슬래브나 판에 갑자기 낮은 습도의 대기나 바람에 노출됨으로써 양생이 시작되기 전에 나타나는 균열로서 이는 수분증발이 콘크리트의 BELLDING 보다 빨리 일어나므로 써 콘크리트 표면에 인장응력이 생기기 때문이며, 소성 수축 균열은 구조상, 기능상 지장은 없으나 수밀성 콘크리트에는 누수현상이 생기게 된다.
소성 수축 균열 저감방안으로는
1) 콘크리트 타설 전에 지반이나 거푸집에 충분하게 수분을 공급하여 적신다
2) 흡수성이 큰 골재는 충분히 수분을 공급한 후 사용한다.
3) 양생작업은 콘크리트 타설 후 되도록 빨리 실시한다.
4) 콘크리트 표면에 바람막이를 한다.
5) 직사광선을 차단하는 시설을 설치, 온도상승을 방지한다.
(2)침하균열
콘크리트를 타설하고 마감작업을 한 이후에도 콘크리트의 압밀에 의한 침하로 균열이 발생하며 철근 직경이 클수록, SLUMP가 높을수록, 콘크리트 덮개가 작은 경우에 발생한다.
침하균열 저감방안으로는
1) 콘크리트 자체의 침하는 저 SLUMP의 콘크리트를 충분히 진동다짐하면 없앨 수 있다.
2) 견고한 기초와 거푸집 동바리의 변형을 사전에 방지하고,
3) 기둥과 슬래브 및 보의 콘크리트 타설 간의 충분한 시간간격 등을 준수
4) 콘크리트 덮개를 증가시킨다.
(3)실 금 (CRAZING)
소성 수축 균열이 발생한 후에 매우 가느다란 실금이 발생하며, 그 원인으로는
1) 과도한 표면 흙손질 마감을 했을 경우
2) 흡수성이 높은 지반 위에 얇은 슬래브를 타설 했을 때 수분을 잃게 되므로 생기는 경우
3) 환기시설 없이 HEATER로 양생하는 경우
4) 살수 양생시 물의 온도가 콘크리트 온도에 비하여 아주 낮은 경우 등에 발생한다.
실금 발생에 대한 저감방안으로는
- 표면에 수분이 보이지 않을 때까지 흙손마감을 하지 말고
- 마감하는 동안 살수나 시멘트를 표면에 첨가하지 말고
- 양생수와 콘크리트 온도차를 14℃이하로 한다.