미장 수축균열

왜 배우는가: 미장 수축균열은 바닥·벽 마감에서 가장 흔한 하자 중 하나이며, 건조수축과 온도변화가 겹쳐 생기는 원리를 알아야 방지대책을 논리적으로 쓸 수 있다. 1교시 용어형과 4교시 논술형에 모두 나와 반복 출제되므로 원인과 대책을 한 틀로 정리해 두어야 한다.

출제 이력: 제137회 1교시 8번, 제98회 4교시 1번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

미장 수축균열은 바름층이 경화·건조하면서 체적이 줄고, 그 변형이 구속되어 발생하는 표면 균열이다.

핵심 키워드

• 건조수축
• 자기수축
• 소성수축
• 구속 응력
• 단위수량
• 바름 두께
• 온도변화
• 줄눈 설치

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 모르타르가 마르면서 줄어드는데, 붙어 있는 바탕이 그만큼 따라 줄지 못해 바름층이 잡아당겨져 갈라지는 현상이다. 얇은 바름층은 수분을 빨리 잃고 면적 대비 표면적이 커서 더 빨리 마른다.

건조수축은 경화 후 내부 수분이 대기로 빠져나가며 생기는 수축이다. 수화하고 남은 자유수가 증발할 때 모세관 장력이 작용해 체적이 줄어든다. 미장에서 가장 큰 원인이다.

자기수축은 시멘트가 수화반응을 하면서 외부 수분 이동 없이 시멘트 페이스트 자체의 체적이 줄어드는 현상이다. 단위시멘트량이 많을수록 커진다.

소성수축은 응결 전후 아직 굳지 않은 상태에서 표면 수분이 급격히 증발해 생기는 수축이다. 바람이 강하거나 고온 건조할 때 두드러지며, 타설 후 수시간 이내에 망상 모양으로 나타난다.

구속 응력은 수축하려는 바름층이 바탕이나 주변 부재에 묶여 움직이지 못할 때 내부에 생기는 인장응력이다. 이 인장응력이 모르타르의 인장강도를 넘으면 균열이 발생한다. 따라서 수축량이 같더라도 구속이 크면 균열이 쉽게 생긴다.

온도변화 균열은 온도가 오르내리며 바름층이 신축을 반복할 때 건조수축과 겹쳐 생기는 균열이다. 콘크리트는 온도 1℃당 약 10×10⁻⁶의 신축률을 가진다.

3. 등장 배경과 필요성

미장은 얇게 여러 번 바르는 마감이라 구조체 대비 표면적이 크고 두께가 얇다. 이 때문에 건조가 빠르고 수축이 집중된다. 특히 벽·바닥 미장은 단면적이 작아 건조속도가 빨라 균열이 쉽게 생긴다는 점이 현장에서 자주 확인된다.

공동주택은 바닥 난방과 장스팬 슬래브가 늘면서 바닥 미장의 면적이 넓어졌다. 넓은 면적은 수축량이 누적되어 균열 간격이 커지고, 줄눈 없이 시공하면 한 번에 큰 균열로 이어진다. 또 마감 공정이 빠르게 이어져 충분한 양생 기간을 확보하기 어려운 현장이 많다.

이 때문에 수축균열은 재료 배합, 바탕 상태, 시공 두께, 양생, 줄눈 설계를 함께 관리해야 막을 수 있는 하자로 자리 잡았다. 시험에서는 원인을 수축 종류별로 나누고 저감대책을 원인과 짝지어 쓰는 능력이 요구된다.

4. 구성요소·원리·절차

미장 수축균열은 바름층 내부에 생긴 인장응력이 모르타르의 인장강도를 넘을 때 발생한다. 원인은 크게 건조수축, 자기수축, 온도변화, 바탕과의 구속으로 나뉘며, 이 네 요인이 겹쳐 작용한다. 벽·바닥 미장은 단면이 얇고 표면적이 커서 수분 증발이 빨라지므로 건조수축 균열이 가장 흔하다.

표 설명: 네 요인 중 건조수축이 가장 크게 작용한다. 단위수량과 단위시멘트량이 많을수록 수축량이 커지므로 배합에서 먼저 줄여야 한다. 자기수축은 시멘트량이 많을수록 커지며 모르타르는 굵은 골재가 없어 콘크리트보다 수축이 크게 나타난다.

원리: 수축 변형이 구속되면 바름층에 인장응력이 생긴다. 응력이 모르타르 인장강도를 넘으면 균열이 발생한다. 온도 변화에 따른 신축량은 콘크리트 기준 선팽창계수 10×10⁻⁶/℃를 적용하면 온도차 30℃일 때 1m당 약 0.3mm이다. 이 신축이 건조수축과 겹치면 균열 가능성이 커진다.

발생 절차

• 물 증발과 수화반응으로 바름층 체적이 감소한다.
• 바탕이 체적 변화를 구속하여 바름층에 인장응력이 누적된다.
• 인장응력이 모르타르 인장강도를 초과하는 지점에서 균열이 시작된다.
• 온도 변화와 건습 반복으로 균열 폭이 점차 확대된다.

공식: 건조수축 변형률 \varepsilon_{sh}는 수축량 \Delta L을 원래 길이 L로 나눈 값이다.

$\varepsilon_{sh}=\frac{\Delta L}{L}$

여기서 \Delta L은 수축에 따른 길이 감소량(mm), L은 바름층 길이(m)이다. 구속이 있으면 응력은 \sigma=E\cdot\varepsilon로 근사하며, E는 탄성계수(MPa), \varepsilon은 구속된 변형률이다.

도식은 아래 구성도로 답안지에 그린다.

5. 관련 법령·기준·표준

미장 수축균열은 건설기술 기준보다 시방·재료 기준과 설계 기준으로 관리한다. 주요 기준은 다음과 같다.

바름 두께는 방수 시멘트 바름 기준이며 일반 미장 두께와 구분한다.

관련 기준의 적용 원칙은 다음과 같다.

• 콘크리트 건조수축은 단위수량·단위시멘트량이 가장 큰 영향 요인이다.
• 모르타르 바름은 바탕 표면 상태에 따라 청소·보수 후 시공한다.
• 온도 균열은 부재 신축 조건을 함께 검토한다.

미장 수축균열은 건조수축과 바탕 구속이 겹쳐 인장응력이 모르타르 인장강도를 넘을 때 발생한다.

6. 유형과 비교

미장 수축균열은 발생 원인과 형태에 따라 여러 유형으로 나뉜다. 유형을 구분해야 원인에 맞는 대책을 세울 수 있다.

지도상 균열은 바름 두께의 불균형, 흙손 누름 부족, 배합수량 과다로 생긴다. 바탕면 전체에 불규칙한 선 모양으로 나타난다.

망상 균열은 표면이 얇게 건조되면서 작은 그물 무늬로 생긴다. 미장 표면의 수분이 급속히 증발할 때 주로 발생한다.

건조수축 균열은 모르타르 내부 수분이 빠져나가며 체적이 줄어 생긴다. 바름 두께가 두껍거나 단위수량이 많을수록 커진다.

온도 균열은 일교차와 계절 온도 변화로 모르타르가 신축을 반복하면서 생긴다. 신축과 건조수축이 겹치면 균열 폭이 커진다.