철근콘크리트 슬래브 타설 시(특히 데크플레이트의 경우) 자주 발생하는 균열 중 하나인 소성침하균열, 소성수축균열의 발생원인과 대응책에 대해 정리해봅니다.
슬래브 타설 시 발생하는 소성침하균열, 소성수축균열
현장관리에서 콘크리트에 발생하는 각종 균열들은 골치아픈 존재입니다. 발생되어서는 안되지만 생각보다 자주 발생하고 이런 균열을 방지하는 것도 어려운 상황입니다. 하지만 발생원인들을 고려해 사전에 최대한 이러한 하자를 방지하고 균열이 발생할 경우 적절한 보수가 필요합니다.
타설 직후 발생하는 균열 중 대부분이 소성수축균열 또는 소성침하균열입니다. 콘크리트 허용균열폭에 관한 시방서에 따르면 5가지 균열로 구분하고 있습니다.
- 침하균열
- 소성수축균열
- 건조수축균열
- 자기수축균열
- 온도균열
최근 철골조 외에도 RC건물의 슬라브로도 자주 이용이 되는 데크플레이트에서 자주 발생하는 소성수축균열이나 소성침하균열은 몇가지 주요 요인이 있습니다.
데크플레이트 소성침하균열 발생원인
소성침하균열은 타설한 콘크리트가 굳기 전, 내부에서 발생하는 압밀 및 침하 현상으로 나타나게 됩니다. 이러한 균열의 발생 원인은 크게 콘크리트 자체의 침하, 철근 부재에 의한 영향, 배합 및 시공 불량 등이 있습니다.
- 콘크리트 침하 : 콘크리트를 타설 후 다짐을 할때 콘크리트 내부의 골재들의 자체 중량에 의해 압밀이 일어나면서 상부에 블리딩과 함께 균열이 발생하는 체적 변화가 원인이 되기도 합니다.
- 철근 부재의 영향 : RC에서는 보의 상부 철근이나 슬래브의 상부 철근을 따라 주로 발생하기도 합니다. 콘크리트의 슬럼프가 클수록, 철근의 피복 두께가 얇을수록 침하 균열이 더 잘 발생하는데 이는 철근 하부의 콘크리트가 침하하지를 못하고 위쪽의 콘크리트와 상대적인 침하에 의해 발생하는 인장 응력에 의해 발생하는 경우입니다. 데크플레이트의 피복두께가 겨우 최소 두께를 만족하는 경우가 많기 때문에 주로 이러한 균열이 많이 발생합니다.
- 배합 및 시공 불량 : 콘크리트가 지나치게 묽은 경우에도 침하가 켜져 균열 발생이 많이 일어납니다. 또한 다짐이 충분하지 않을경우 내부의 공극들에 의해 침하를 유도하게 되어 균열을 발생시키게 됩니다. 재료 분리 또는 양생이 양호하지 않아도 자주 발생하게 됩니다.
소성침하균열이 콘크리트의 경화 중 상기와 같은 조건에 따라 균열이 발생한다면 소성수축균열은 환경에 의해 주로 발생합니다.
데크플레이트 소성수축균열의 발생원인
소성수축균열은 주로 콘크리트 타설 후 표면의 수분이 너무 빠르게 증발할 경우에 주로 발생하는 균열입니다. 건조한 날씨나 바람이 많이 부는 환경 또는 여름의 고온에서 타설 후 수분 손실이 극대화되는 환경에서 발생하게 됩니다. 결국 시공 현장의 환경을 고려하지 않은 시공 불량이 원인이 됩니다.
콘크리트 수축 균열 대응 방법
시공 현장에서 실천이 가능한 균열 발생 방지 대책은 발생 원인에 대한 다각적인 접근과 이러한 원인들에 대한 종합적인 대응책 마련이 필수입니다. 크게 배합 설계, 시공 및 양생관리, 구조적 개선 방안이 있겠습니다.
배합설계의 최적화
- 물시멘트비 및 골재 비율의 조절 : 환경이나 구조에 맞는 적합한 배합 설계를 통해 소성수축과 침하를 방지해야 합니다.
- 혼화재의 활용 : 균열을 방지하기 위한 수축저감형 혼화재, 고성능 감수재, MC, SBR 등을 할용하거나 강화섬유 등을 이용해 콘크리를 보강해 균열을 감소시킬 수도 있습니다. 플라이애쉬의 응결 지연효과를 이용해 균열 발생을 최소화 할 수 있습니다.
시공 및 양생 관리 강화
- 다짐 : 충분한 다짐을 통해 내부 공극을 최소화하고 콘크리트의 압밀을 이루면 침하균열을 방지할 수 있습니다.
- 양생 : 타설 이후 급격한 수분 증발을 방지하기위해 비닐 보양이나 충분한 살수를 통해 습윤 양생을 실시하면 효과가 있습니다. 고온 건조한 여름의 경우 수냉식 양생 시트로 보양하면 콘크리트 소성 온도를 균질하게 유지하게 되어 균열을 방지할 수 있습니다.
- 환경 조건 : 타설과 양생에 문제가 발생하기 쉬운 환경은 피해 타설 시기를 조정할 필요가 있습니다.
구조적 개선 등
- 재료와 시공방법, 환경을 제어하는 방법 외에도 구조적인 개선 등을 통해 균열을 방지할 수도 있습니다. 프리캐스트 콘크리트를 활용하거나, 데크플레이트 배근의 충분한 피복두께를 고려한 구조 부재를 계획하는 것도 하나의 방법입니다.
이상으로 데크플레이트 등에서 주로 발생하고 있는 소성침하균열, 소성수축균열의 발생원인과 대책에 대해 알아보았습니다.