매스 콘크리트

최근에는 건축물의 규모가 커지면서 기초에 타설하는 콘크리트 두께 또한 두꺼워지고 있습니다. 이처럼 부피가 큰 콘크리트에 보통 콘크리트를 타설하면 균열이 발생하기 쉬운데 왜 그런지 살펴보겠습니다.

 

 

■ 콘크리트의 구성

■ 레미콘의 규격

 

매스 콘크리트

표준시방서에서는 매스 콘크리트에 포함되는 범위를 넓이가 넓은 평판구조나 기둥에서 두께가 0.8m 이상, 하단이 구속된 벽에서 두께가 0.5 m 이상인 경우로 규정하고 있습니다. 참고로 일본의 경우 "부재단면의 최소치수가 80㎝ 이상이고, 수화열에 의한 콘크리트 내부의 최고 온도와 외기 온도와의 차이가 25 ℃ 이상이 된다고 예상되는 경우 (JASS 5)"로 규정하고 있습니다.

 

■ 온도에 따른 재료의 변화(열팽창계수)

 

이렇게 덩어리가 큰 콘크리트는 콘크리트 내외부의 온도차가 크게 발생할 우려가 있고, "콘크리트 내부의 최고 온도와 외기 온도와의 차이가 25 ℃ 이상"인 경우 균열이 발생할 가능성이 있기 때문입니다. 즉 매스 콘크리트는 콘크리트 내외부의 온도차가 크게 발생하기 때문에 문제가 됩니다.

 

 

콘크리트를 타설하고 나면 시멘트와 물이 수화반응을 하는데, 이 반응은 발열반응이기 때문에 온도가 올라갑니다. 그런데 외부쪽은 외기에 면해 있기 때문에 열이 내려갈 수 있지만, 내부쪽은 열이 식지 않게 때문에 계속 올라가서 온도가 높아지게 됩니다. 그렇게 되면 내부와 외부가 서로 다르게 팽창하기 때문에, 즉 내부의 팽창도가 외부보다 더 크기 때문에(내부구속), 응력이나 균열이 발생할 수 있습니다.

 

또한 타설 후 1일에서 3일 정도 지나면 온도가 다시 내려가게 되는데 이 때는 콘크리트가 수축하게 됩니다. 그런데 지반에 면해 있는 경우 콘크리트 아랫면이 구속되기 때문에(외부구속), 콘크리트 하부에 응력이나 균열이 발생할 수 있습니다. 이렇게 외부구속때문에 균열이 발생하면 콘크리트 구조물을 관통할 수도 있기 때문에 주의해야 합니다.

 

 

적절한 재료로 제어하는 방법

- 저열 및 중용열 포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 시멘트, 플라이 애시 시멘트 등의 저발열 시멘트를 사용합니다.
- 지연형 혼화재 사용
- 배합시 단위시멘트량을 적게 사용합니다.

혹은  물, 골재 등의 재료를 미리 냉각하는 선행 냉각 방법(pre-cooling)을 쓸 수도 있습니다. 선행 냉각 방법은

1. 냉수나 얼음을 따로따로 혹은 조합해서 사용하는 방법,

2. 냉각한 골재를 사용하는 방법

3. 액체질소를 사용하는 방법 등이 있습니다.

 

시공방법으로 제어하는 방법

매스 콘크리트에 대처하는 시공방법으로는 관로식 냉각(Pipe-cooling)이 있습니다. 이 방법은 매스 콘크리트를 타설하기 전에 파이프(약 25mm 관)를 미리 묻어두고, 콘크리트를 타설한 후 파이프 내부로 냉수 또는 공기를 강제적으로 순환시켜 콘크리트를 냉각하는 방법으로 포스트 쿨링(post-cooling)이라고도 합니다. 

 

그 외 대처하는 방법으로 블록을  분할하거나 콘크리트 타설 시간간격을 조정하는 방법을 쓸 수 있습니다. 

 

균열유발줄눈(Control joint)

가로로 긴 콘크리트 벽체는 균열이 쉽게 발생합니다. 따라서 구조물의 길이 방향에 일정한 간격으로 단면 감소부분을 설치하여 그 부분에 균열이 집중하도록 처리하는데, 이런 줄눈을 균열유발줄눈(Control joint)이라고 합니다. 

 

■ 노출콘크리트의 시공

 

균열유발줄눈의 단면 감소율은 35% 이상이 되도록 설치해야만 합니다.

 

아래 사진은 균열유발줄눈을 설치하여 균열을 한 곳에 모아 외관을 깔끔하게 처리한 사례입니다. 

 

아래 사진은 크기가 큰 벽체에 균열유발줄눈을 설치하지 않아서 균열이 지저분하게 발생한 사례입니다.

 

■ 매스콘크리트와 온도균열지수

 

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