콘크리트 체적변화

정의

콘크리트 체적변화는 타설 후 수화, 건조, 온도 변화로 부피가 늘거나 줄어드는 현상이다.

자유롭게 일어나면 큰 문제가 없지만, 구속되면 내부에 인장응력이 생긴다.

그 응력이 인장강도를 넘으면 균열이 발생한다.

원인 분류

체적변화는 발생 시기와 원인에 따라 여러 가지로 나뉜다.

소성수축은 응결 종료 전 표면 수분 증발이, 자기수축은 수화에 따른 내부 수분 소비가 원인이다.

건조수축은 공극수가 밖으로 빠져나가며, 온도변화는 내외부 온도차로 생긴다.

초기와 장기 체적변화는 대책이 달라 시기를 구분해 적어야 한다.

구속과 균열

체적변화 자체보다, 구속된 상태에서 인장응력이 인장강도를 넘을 때 균열이 생긴다.

구속된 부분에는 탄성계수와 구속된 변형률을 곱한 만큼 인장응력이 생긴다.

수축량이 같아도 구속이 크면 응력이 커지므로, 구속 조건을 함께 봐야 한다.

따라서 구속 조건을 줄이는 것이 균열 방지의 출발점이다.

예제 계산

벽체 길이 10 m가 양단에서 완전히 구속된 경우를 보자.

건조수축 변형률 0.0004와 탄성계수 25,000 MPa를 곱하면 응력은 10 MPa이다.

콘크리트 인장강도는 압축강도의 1/10 내외이므로, 10 MPa은 인장강도를 쉽게 넘는다.

완전 구속에서 균열이 생기는 것은 자연스러운 결과다.

부분 구속

같은 벽체에서 신축을 허용해 구속률이 50%라고 가정한다.

그러면 응력은 0.5 × 10 = 5 MPa로 줄어든다.

구속이 절반이면 응력도 절반이 되므로, 줄눈으로 구속을 줄이는 효과를 설명할 수 있다.

정리

시험에서는 체적변화의 원인을 발생 시기별로 나눠 쓰는 것이 핵심이다.

방지대책은 재료, 배합, 시공, 양생으로 나눠 구체적인 항목을 적는다.

건조수축 변형률처럼 수치는 범위와 조건을 붙여 근거 있게 쓴다.

구속이 있어야 균열로 이어진다는 점을 마지막에 정리한다.