콘크리트 균열

왜 배우는가: 콘크리트 균열은 거의 모든 철근콘크리트 공사에서 발생하며 구조 안전성, 내구성, 누수 문제로 이어진다. 시공 품질과 하자 판정의 기준이 되므로 실무와 시험에서 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제137회 3교시 4번, 제133회 3교시 5번, 제131회 4교시 3번, 제127회 4교시 3번, 제114회 4교시 6번, 제108회 2교시 2번, 제103회 3교시 3번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄에 쓸 정의: 콘크리트 균열은 굳지 않은 상태부터 경화 후 사용 기간까지 수축, 열, 하중, 화학반응으로 콘크리트 조직에 생기는 틈 현상이다.

핵심 키워드

• 경화 전 균열: 굳지 않은 콘크리트 표면에서 수분이 빠르게 증발하면서 생기는 균열이다.
• 소성수축 균열: 블리딩 수의 상승보다 표면 수분 증발이 빨라 표층이 수축하며 생기는 균열이다.
• 침하 균열: 철근 상부에서 콘크리트가 가라앉으며 생기는 균열이다.
• 수화열: 시멘트 수화반응에서 발생하는 열이며 온도균열의 원인이 된다.
• 건조수축: 경화 후 잉여수가 증발하며 부피가 줄어드는 현상이다.
• 구조적 균열: 하중과 변형으로 부재의 내하력에 영향을 주는 균열이다.
• 내구성 균열: 중성화, 염해, 알칼리골재반응 등 화학적 열화로 생기는 균열이다.
• 균열폭: 균열 보수와 허용 여부를 가르는 기본 측정량이다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 콘크리트에 생긴 금이다. 금이 생기는 이유는 콘크리트가 굳는 동안과 굳은 뒤에 부피가 변하는데, 그 변화를 주변이 막기 때문이다. 부피가 줄어들거나 늘어나려는 힘이 주변에 막히면 그 힘이 인장응력이 되고, 콘크리트의 인장강도를 넘으면 균열이 생긴다.

정식 정의는 다음과 같다. 콘크리트 균열은 재료의 체적 변화, 외부 하중, 환경 작용에 따라 콘크리트 내부 또는 표면에 발생하는 인장응력이 인장강도를 초과하여 생긴 불연속 면이다. 균열은 발생 시기에 따라 경화 전, 경화 중, 경화 후, 내구성 균열로 나눈다.

경화 전 균열은 타설 직후부터 응결이 끝나기 전까지 생긴다. 소성수축 균열과 침하 균열이 대표적이다. 경화 중 균열은 수화열로 내외부 온도차가 커져 생기는 온도균열이다. 경화 후 균열은 건조수축과 하중, 구속조건에 의해 생긴다. 내구성 균열은 외부 환경과 재료 내부 반응에 따라 시간이 지나며 생긴다.

3. 등장 배경과 필요성

콘크리트는 인장강도가 압축강도에 비해 매우 작은 재료다. 그래서 인장력이 걸리는 부분은 철근이 담당하고, 콘크리트 자체는 균열이 생기는 것을 전제로 설계한다. 문제는 균열이 허용 범위를 넘을 때다. 균열이 많아지면 수분과 염분, 이산화탄소가 철근까지 도달해 부식을 촉진하고, 그 결과 단면 손실과 부피 팽창이 다시 균열을 키운다.

고강도 콘크리트와 고유동 콘크리트, 매스콘크리트 같은 신재료와 대형 구조물이 늘면서 수화열과 자기수축, 건조수축의 영향이 커졌다. 단위시멘트량이 많은 배합은 수화열이 크고 온도차가 커진다. 따라서 균열은 재료와 배합, 시공, 양생을 함께 관리해야 하는 문제가 되었다.

제도 측면에서도 균열 관리가 중요해졌다. 건설기술 진흥법 시행령 제87조는 부실 정도의 측정기준과 벌점 관리를 별표 8 벌점관리기준에 따르도록 정한다. 건설사업관리 보고서의 시공 단계 중간보고서에는 콘크리트 구조물 균열관리 현황을 포함하도록 되어 있다. 즉 균열은 기술적 하자이면서 행정적 관리 대상이기도 하다. 답안에서는 이 두 측면을 함께 설명하는 것이 좋다.