철근콘크리트 균열

정의

철근콘크리트 균열은 콘크리트에 생기는 인장 균열이다.

정식으로는 구속된 체적변화가 콘크리트의 인장강도를 넘을 때 생긴다.

콘크리트는 압축에는 강하지만 인장에는 약하다는 점을 기억해야 한다.

균열이 생기는 원리

구속된 부재에서 변형이 막히면 내부에 인장응력이 생긴다.

응력은 탄성계수, 자유 변형률, 구속계수의 곱으로 나타낸다.

인장응력이 인장강도를 넘으면 균열이 발생한다.

따라서 R을 줄이는 줄눈 배치와 ε을 줄이는 배합 대책이 핵심이다.

온도 신축 계산

온도 변화에 따른 신축량은 선팽창계수로 계산한다.

콘크리트 선팽창계수는 10×10⁻⁶/℃이며, 온도차 30℃, 길이 1m를 대입한다.

그 결과 1m당 0.3mm 신축이 생기며, 건조수축과 겹치면 균열을 만들 수 있는 크기다.

그래서 긴 벽체나 슬래브에는 줄눈을 두어야 한다.

원인별 균열 분류

균열은 발생 원인에 따라 여러 유형으로 나눈다.

건조수축균열과 온도균열은 구속 조건에서 인장응력이 인장강도를 넘으며 생긴다.

하중균열은 설계외력과 휨·전단 응력에서, 화학적 균열은 중성화·염해 등 환경에서 생긴다.

답안은 원인 기준 분류를 먼저 쓰고 시기 기준을 덧붙이면 된다.

원인별 방지대책

균열 원인은 재료, 설계, 시공의 세 축으로 나누어 본다.

재료 쪽은 건조수축과 수화열을 줄이는 배합과 팽창재가 대책이다.

설계 쪽은 구속을 줄이는 줄눈과 배력·온도철근 배치로 대응한다.

시공 쪽은 양생과 다짐을 철저히 해 표면 건조를 막는다.

보수와 보강 판단

보수와 보강은 목적이 다르므로 구분해야 한다.

보수는 내구성을, 보강은 내하력을 회복하는 것이 목적이다.

균열폭 0.3mm 이상이면 주입 공법, 0.5mm 이상 큰 균열은 충전 공법이 대상이다.

보수와 보강 중 무엇을 택할지는 구조 내력이 부족한지에 따라 정한다.

정리

정리하면 균열은 구속된 수축과 온도 변형이 인장강도를 넘을 때 생긴다.

그래서 수축량을 줄이고 구속을 완화하도록 설계한다.

원인 분석 뒤에 보수와 보강을 구분해 공법을 고른다.