콘크리트 균열 유형

균열의 정의

콘크리트 균열은 인장응력이 콘크리트의 인장강도를 초과할 때 생기는 불연속 틈이다.

균열은 원인과 성상에 따라 구조적 균열과 비구조적 균열로 나뉜다.

콘크리트는 압축에는 강하지만 인장에는 약하다. 그래서 인장응력이 인장강도를 넘는 순간 균열이 시작된다.

구조적 균열과 비구조적 균열

구조적 균열과 비구조적 균열은 원인과 영향이 다르다.

구조적 균열은 설계오류, 과하중, 시공불량, 충격 등으로 부재가 하중을 지지하지 못할 때 생긴다.

이 경우 내력 저하와 직결되므로 안전성 판단이 먼저다.

비구조적 균열은 건조수축, 온도, 침하 등에서 생기며 대부분 외관과 내구성에 영향을 준다.

구속 조건과 인장응력

구속은 콘크리트의 체적 변화가 자유롭지 못하도록 막는 조건이다.

내부구속은 단면 내부의 온도차나 철근에 의해, 외부구속은 기초나 기존 구조체, 지반에 의해 생긴다.

구속된 부재의 인장응력은 구속계수, 탄성계수, 변형률의 곱으로 근사한다.

구속이 클수록 구속계수가 커져 인장응력이 증가한다.

구속이 자유로우면 R이 0에 가까워 응력이 작아진다.

휨균열과 전단균열

앞 문제의 정답은 내부구속 온도균열이다.

휨균열은 인장연단에서 부재 축에 직각으로 생기며, 부재가 길수록 우세하다.

휨균열이 도심 쪽으로 진전하면 경사진 휨전단균열이 된다. 직사각형이나 T형 단면에서 주로 나타난다.

복부전단균열은 얇은 I형 복부의 도심 부근에 생기며, 철근콘크리트는 약 45도 방향이다.

PSC는 긴장력 때문에 45도보다 작은 각도로 생긴다.

균열 발생과 제어

균열은 수화열이나 건조수축으로 생긴 체적 변화가 구속될 때 발생한다.

구속에 의한 인장응력이 인장강도를 넘으면 균열이 생긴다. 구속 형태가 균열의 방향과 폭을 정한다.

대책은 재료, 시공, 양생, 보강을 함께 쓰는 것이 일반적이다.

재료는 저발열시멘트, 시공은 프리쿨링과 파이프쿨링, 양생은 시트나 담수양생을 쓴다.

매스콘크리트 기준

매스콘크리트는 수화열로 온도차가 커지는 부재를 말한다.

부재 치수가 80cm 이상이고 내외부 온도차가 25℃ 이상이면 매스콘크리트로 본다. 하단이 구속된 벽은 치수 기준이 50cm 이상이다.

두 조건이 모두 맞을 때 온도균열 대책을 세운다.

온도 상승기에는 내부구속 응력이, 온도 하강기에는 외부구속과 내부구속이 겹친 복합응력이 문제된다.

내부구속 균열은 재령 초기에, 외부구속 균열은 재령이 지난 뒤에 생긴다.

정리와 채점 포인트

앞 문제의 정답은 내외부 온도차 25℃ 이상이다.

균열은 폭만으로 구분하면 안 된다. 원인과 구속 조건, 형태를 함께 적어야 한다.

구조적 균열은 사용하중에 대해 구조가 지지하지 못할 때 생기는 균열이다.

보수 여부는 원인을 먼저 분류한 뒤에 정한다. 그래야 불필요한 보수를 줄인다.