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혼화재료는 크게 두 가지로 분류할 수가 있는데, 그 자체의 용적이 콘크리트의 배합 계산에 관계하는 것을 혼화재라 하고, 용적이 배합 계산상 무시 가능한 것을 혼화제라 한다. 이들의 혼화재료는 콘크리트에 소요의 품질을 부여 하는 것, 콘크리트를 경제적으로 만드는 것을 중요한 목적으로 하여 사용한다. 워커빌리티의 개선, 동결에 대한 저항성의 개선, 균열의 개선, 응결의 지연, 촉진 등 각각 사용 목적에 맞는 혼화재료가 시판되고 있다. 혼화재료는 종류도 많고, 명칭도 많으므로 메이커 등의 카탈로그를 참고로 해서 목적에 맞는 혼화재료를 선정해야 한다. 또 사용에 있어서도 정해진 사용량을 지키는 것이 중요하다. 잘못하여 규정량 이상 넣으면 콘크리트의 물성을 해치고 경우에 따라서는 콘크리트가 굳지 않는 것도 있으므로 주의해야 한다. | 혼화재료는 크게 두 가지로 분류할 수가 있는데, 그 자체의 용적이 콘크리트의 배합 계산에 관계하는 것을 혼화재라 하고, 용적이 배합 계산상 무시 가능한 것을 혼화제라 한다. 이들의 혼화재료는 콘크리트에 소요의 품질을 부여 하는 것, 콘크리트를 경제적으로 만드는 것을 중요한 목적으로 하여 사용한다. 워커빌리티의 개선, 동결에 대한 저항성의 개선, 균열의 개선, 응결의 지연, 촉진 등 각각 사용 목적에 맞는 혼화재료가 시판되고 있다. 혼화재료는 종류도 많고, 명칭도 많으므로 메이커 등의 카탈로그를 참고로 해서 목적에 맞는 혼화재료를 선정해야 한다. 또 사용에 있어서도 정해진 사용량을 지키는 것이 중요하다. 잘못하여 규정량 이상 넣으면 콘크리트의 물성을 해치고 경우에 따라서는 콘크리트가 굳지 않는 것도 있으므로 주의해야 한다. | ||
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* 콘크리트의 워커빌리티, 동결융해 저항성의 개선 - AE제, 감수제 | * 콘크리트의 워커빌리티, 동결융해 저항성의 개선 - AE제, 감수제 | ||
* 응결 및 경화 시간의 조정 - 지연제, 촉진제, 급결제 | * 응결 및 경화 시간의 조정 - 지연제, 촉진제, 급결제 | ||
* 기 타 - 그라우트용 혼화제, 방수제, 방청제 등 | * 기 타 - 그라우트용 혼화제, 방수제, 방청제 등 | ||
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*균열의 감소 - 팽창재 | *균열의 감소 - 팽창재 | ||
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*BON엘이비, 〈[https://m.blog.naver.com/PostView.naver?blogId=lo8255ve&logNo=221666639256&proxyReferer=https:%2F%2Fwww.google.com%2F 콘크리트 종류]〉, 《네이버 블로그》, 2019-10-03 | *BON엘이비, 〈[https://m.blog.naver.com/PostView.naver?blogId=lo8255ve&logNo=221666639256&proxyReferer=https:%2F%2Fwww.google.com%2F 콘크리트 종류]〉, 《네이버 블로그》, 2019-10-03 | ||
*윤떙이, 〈[https://m.blog.naver.com/PostView.naver?blogId=marines307&logNo=150014014837&proxyReferer=https:%2F%2Fwww.google.com%2F 콘크리트의 종류]〉, 《네이버 블로그》, 2007-01-31 | *윤떙이, 〈[https://m.blog.naver.com/PostView.naver?blogId=marines307&logNo=150014014837&proxyReferer=https:%2F%2Fwww.google.com%2F 콘크리트의 종류]〉, 《네이버 블로그》, 2007-01-31 | ||
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2021년 5월 20일 (목) 21:19 판
콘크리트(concrete)란 시멘트에 모래와 자갈, 골재 따위를 적당히 섞고 물에 반죽한 혼합물을 말한다. 컨크리트는 만드는 방법이 간단하고 내구성이 커서 토목공사나 건축의 주요 재료로 쓴다.[1]
목차
개요
콘크리트는 물, 시멘트, 굵은 골재, 잔 골재 및 혼화 재료를 일정비율로 배합 설계를 하여 혼합한 것으로, 굳지 않은 콘크리트와 굳은 콘크리트로 구분할 수 있다. 굳은 콘크리트는 현대에서 가장 많이 사용되는 건설 재료이며, 그 구성 재료인 시멘트와 골재의 공학적 특성과 배합비율 및 양생방법에 따라 그 성상이 매우 복잡하고 다양하다. 콘크리트는 많은 장단점을 함께 가진 재료이다. 가장 큰 장점은 내구성과 압축 강도가 크다는 것이다. 그러나 큰 압축 강도에 비해 인장 강도가 매우 작다는 단점을 갖고 있는데, 인장 강도를 보완하는 방법에 따라 철근 콘크리트, 프리스트 레스트 콘크리트 또는 피에스 콘크리트 등으로 분류할 수 있다.[2]
역사
1300년 이전까지는 시멘트의 품질 향상은 없었으며, 1300년대 초에 들어서야 포졸란에 대한 연구가 시작되었고, 18세기에 시멘트에 대한 연구가 활발해졌다. 1756년 영국의 토목기술자 존 스미턴은 보통의 석회 모르타르는 물에 대한 저항성이 떨어지는 사실을 알고 석회와 포졸란을 혼합하여 다양한 실험을 수행하였다. 그 결과 점토를 많이 함유한 석회가 모르타르로 사용하기에 최적이라는 사실을 알아냈는데 이것이 수경성 석회의 시초이다. 후 시멘트에 대한 연구는 활발하게 진행되었다. 1796년 영국의 제임스 파커는 점토를 함유한 석회암을 소성하여 재조한 수경성 시멘트로 특허를 얻었으며, 1824년 영국의 조지프 애스프딘이 포틀랜드 시멘트로 특허를 얻었다. 포틀랜드 시멘트는 포틀랜드 선에서 생산된 석회암을 사용한 데서 유래되었다. 오늘날 사용하는 보통 시멘트의 정확한 명칭은 보통 포틀랜드 시멘트이다. 이와 더불어 모르타르의 품질 향상을 위한 혼화 재료에 대한 연구도 진행되었으며 오늘날에는 다양한 목적의 혼화재가 존재한다. 19세기 초에 시멘트의 품질이 획기적으로 향상되면서 시멘트와 골재를 혼합한 콘크리트가 사용되기 시작했으며, 1850년 조지프 루이스 램보트는 4개의 원형 철근을 사용한 구조물을 제작하였다. 독일에서는 1886년 콘크리트 구조물의 설계 이론을 주장했으며, 1906년에는 평판 슬래브가 개발되었다. 또한 1910년에는 미국, 독일, 영국에 콘크리트 관련 협회가 발족하였으며, 1920년까지 건물, 교량 등 철근 콘크리트를 이용한 구조물이 많이 건설되었다. 이후 철근 콘크리트 및 PS 콘크리트의 해석, 설게 및 시공에 대한 이론과 기술은 급격한 발전을 이루었다. 1938년 소련에서 극한 강도 이론이 도입되었으며, 1956년 영국과 미국에서는 극한 강도 이론을 『설계 시방서』에 수록하였다. 새로운 혼화 재료의 발달과 인장 재료의 결합으로 콘크리트공학은 급속한 발전을 이루었으며, 140Mpa 정도의 강도를 지닌 콘크리트와 2100Mpa을 넘는 프리스트레싱 강재도 사용할 수 있게 되었다.[2]
특성
콘크리트는 응력-변형율의 관계가 비선형인 탄성 재료이므로 역학적 특성을 규명하는 것은 복잡하다. 콘크리트는 시멘트가 물과 수화작용을 일으키면서 강도가 발현되기 시작하여 대략 3년에서 5년까지 강도가 증가하며, 수화작용 초기에 강도가 급격히 증가하고 시간이 지남에 따라 그 정도는 줄어든다.포틀랜드 시멘트를 사용한 시멘트는 재령 28일의 압축 강도를 설계 기준 강도로 하며 최종 강도의 약 80% 정도이다. 인장 강도는 압축 강도의 약 10% 정도로 매우 낮다. 콘크리트의 강도는 물-시멘트 비에 따라 크게 좌우되는데, 시멘트의 수화작용을 위해서는 물을 반드시 사용해야하지만 수화가 끝나면 여분의 물은 증발하여 건조수축을 일으키며, 물이 증발한 공간으로 인해 하중이 작용하면 크리프가 발생하고 건조수축이나 크리프는 역학적으로 콘크리트에 좋지 않은 영향을 끼친다.[2]
종류
- 꺤자갈콘크리트
깬자갈콘크리트는 강자갈콘크리트에 비하여 슬럼프가 적고, 점성이 부족하여 워커빌리티가 나쁘나 한편 강도는 크다. 강자갈의 부족으로 깬자갈을 점점 많이 사용하게 될 것이다. 양질의 플라이애시 등 혼화재를 적량사용하면 분리가 적게 되고 워커빌리티가 양호하게 되는 효과를 얻을 수 있다.
- AE콘크리트
콘크리트를 믹싱할 때 AE제를 사용 시멘트 량의 0.03~0.05% 정도 넣으면 미세한 구상의 독립기포가 균일하게 분포하여 발생하며, 콘크리트가 경화한 후에도 그대로 내부에 남는다. 이렇게 콘크리트의 내부에 미세한 공기포를 함유하는 콘크리트를 AE 콘크리트라 칭하고 있다. AE는 Air Entrained의 약자이며 공기연행이라고도 한다. 콘크리트 중에 미세한 기포가 들어가면 아직 굳지 않았을 때는 이 기포가 마치 Ball Bearing과 같은 역할을 해주므로 콘크리트의 유동성이 좋게 되고 더구나 점도가 있어 시멘트, 물, 모래, 자갈이 한덩어리로 되기 때문에 시공하기 쉽고 마무리도 용이하게 된다. 경화한 뒤에는 콘크리트의 중요한 성질 중 하나인 내구성이 증대한다. 그러나 공기량이 너무 많이 들어가면 그 효과가 저하되고 강도가 약하게 되므로 콘크리트 용적의 3~5% 공기량이 적당하다. 콘크리트는 온도가 높을 때나 젖어 있을 때에는 팽창하고, 반대로 온도가 낮거나 건조하면 수축하는 성질이 있다. 콘크리트는 기후의 변화에 따라 끊임없이 늘어나고 줄어드는 것이다. 여러회 이 현상이 반복되면 콘크리트에 균열이 생기고 결국에는 파괴된다. 그런데, 콘크리트 중에 기포가 들어있으면 이 기포는 쿠션 역할을 해준다. 그 때문에 콘크리트는 균열이 생기기 어렵고 따라서 내구성이 늘어난다.
- 경량콘크리트
경량 콘크리트에는 골재를 경량화한 경량골재 콘크리트와 다량의 공기를 콘크리트에 넣어서 경량화한 기포 콘크리트가 있다. 기포 콘크리트와 AE 콘크리트와의 차이점을 간단히 설명하면 AE 콘크리트는 공기를 3~5% 넣어 콘크리트의 유동성이나 내구성을 개선한 것이고, 기포 콘크리트는 공기를 20~50% 넣어 단열화를 주목적으로 한 것이다. 일반적으로 경량 콘크리트는 구조물의 자중을 가볍게 할 목적으로 사용하거나 단열효과를 올릴 목적으로 사용된다. 그 종류에 따라 중량이나 강도도 다르므로 그 성질에 맞게 구분, 사용된다. 천연 경량골재 콘크리트나 팽창 슬래그 콘크리트는 옥상의 방수, 누름 콘크리트 등 비구조용으로 주로 사용되지만 소규모 구조물에도 사용되는 일이 있다. 펄라이트 콘크리트와 같은 초경량 콘크리트는 비구조용이며, 주로 단열, 내화, 흡음용으로 사용된다. 인공 경량 골재 콘크리트는 강도도 보통 콘크리트와 같은 정도이므로 고층 빌딩이나 길고 큰 교량 등 일반 구조물에 사용된다. 또 오토 클레이브 경량 콘크리트는 시멘트 또는 석회와 규사 미분말을 물에 질게 개어 알루미늄 분말을 첨가·발포 시키고 이것을 180℃10기압 정도의 고온 고압으로 양생한 경량 철근 기포 콘크리트이며 공장에서 생산되고 주로 건축의 슬라브, 벽이나 방 칸막이의 부재로서 사용되고 있다.
- 기포콘크리트 : 콘크리트의 시멘트풀에 AE제, 알루미늄분말등의 기포를 함유하게 한 것으로서 일반적으로 굵은 골재는 쓰지 않으며, 내수성이 크나 열전도율은 보통콘크리트의 1/10 정도이다.
- 다공질콘크리트 : 콘크리트속에 미세한 구멍이 많이 있어 물이 자유로이 통과할 수 있게 된 경량콘크리트로써 수로등의 배수를 목적으로 하는 기초콘크리트에쓰인다.
- 톱밥콘크리트 : 톱밥을 골재로 하고 못을 박을 수 있는 콘크리트로 배합은 시멘트 모래 톱밥의 용적비가 1:1:1 정도이고, 슬럼프는 2.5~5Cm 정도로 한다.
- 중량 콘크리트
기건단위 용적중량이 보통 콘크리트보다 크고, 보통 2.6kg/ℓ이상의 것을 말한다. 주로 방사선 차폐용에 사용되므로 차폐용콘크리트라고도 말한다.
- 한중 콘크리트
한중 콘크리트란 콘크리트 붓기 후 4주까지의 예상평균기온이 약 3℃ 이하에서 시공되는 콘크리트를 말하고, 기온의 영향을 많이 받는 콘크리트이며, 고온일수록 경화는 급진적이고 저온일수록 완만하여 4℃ 이하가 되면 더욱 완만하고 -3℃에서는 완전히 동결되어 경화가 되지 않는다. 사용재료는 시멘트, 골재, 혼화재료로 시멘트는 열해서는 안되며 기타의 재료는가열이 가능하나 물을 가열하는 것이 바람직하고 골재는 동결 및 빙설의 혼입 된 경우에 사용이 불가하다. 그리고 혼화재려는 고성능 감수제, 고성능 AE감수제, 방동제 내한제 등 혼화제가 사용가능하다. AE 콘크리트를 사용하는 것을 원칙으로 하고.단위수량을 워커빌리티를 얻는 범위에서 최소로 한다.
- 수밀 콘크리트
콘크리트자체의 밀도를 높이고, 내구적, 방수적으로 만들어 우수의 침투를 방지할수 있도록 만든 콘크리트로 멘트비를 가급적 적게하고 단위 굵은골재량을 크게 한다. 슬럼프는 180mm를넘지 않도록 하고, 치기가 용이할 때는 120mm 이하로 함. AE제를 사용하더라도 공기량을 4% 이하가 되도록 한다. 물은 시멘트비를 55% 이하가 되도록 한다. 수밀콘크리트는 알칼리, 해수와 동결융해에 대한 저항력이 크고, 풍화를 방지하며, 전류의 해를 받을 우려도 적다. 또 단위 수량과 단위 시멘트량을 될 수 있는대로 적게 하므로 시공연도를 좋게하기 위하여 양질의 감수제 또는 AE제를 사용한다.
- 프리팩트 콘크리트
굵은 골재를 미리 거푸집 내에 밀실하게 채우고 파이프를 통하여 유동성이 좋은 모르타르를 적당한 압력으로 주입하여 만든 콘크리트이다. 포틀랜트시멘트에 적당한 플라이애쉬 등의 혼화재를 혼합 사용하고, 프리팩트콘크리트용 혼화제를 사용한다. 프리팩트 콘크리트용 혼화제가 아닌 경우 감수제에 KS D 6705에 적합한 재료를 혼합한 것을 사용한다. 굵은골재의 최소치수는 15mm이상, 최대치수는 부재 최소치수의 1/4이하 철근순 간격의 2/3이하 굵은골재의 최대치수는 최소치수의 2~4배가 좋다. 높은 압력으로 모르타르를 주입하므로 수밀성이 크나 조기강도는 작다. 시공이 비교적 쉽고 그라우트는 유동성이 크고 또 물과 잘 섞이지 않으므로 수중콘크리트시공이나 지수벽등에 쓰인다.
- 프리캐스트 콘크리트
고정시설을 갖춘 공장에서 기둥, 보, 바닥판 등의 부재를 철제거푸집에 의하여 제작하고 고온다습한 전기보양실에서 단기보양하여 기성제품화한 콘크리트를 말한다.
- 프리스트래스드 콘크리트
공장생산 제품으로 콘크리트 속에 철근대신 강도 높은 피아노선 또는 꼰 철선을 잭등을 써서 안에서 늘여 배근한 후 콘크리트를 부어놓어 만든 기성 콘크리트제이다.
- 수중 콘크리트
수중에서의 콘크리트 시공은 재료의 분리가 쉽고 품질이 균일하지 못하여 철근과 부착성이 떨어진다. 수중 콘크리트는 높은 점성과 유동성을 부여하여 수밀성과 내구성이 있는 콘크리트로 수중에서도 완벽한 구조물을 만들 수 있도록 해야한다. 단위 시멘트량과 잔골재율을 크게 하야 콘크리트에 강한 점성솨 유동성을 부여하여 수중에서 재료가 분리되는 것을 차단해야한다. 특히 시멘트가 수중으로 유출되어 강도 및 내구성이 저하되는 것을 방지해야한다.
- 수중불분리성 콘크리트 : 배합강도는 '수중불분리성 콘크리트의 압축 강도시험용 수중제작 공시체 제작방법' 에 의한 수중공시체를 기준으로 함. 굵은골재 최대치수는 40mm이하, 부재최소 치수의 1/5를
표준으로 하며, 철근 최소간격의 1/2를 이하로 함. 공기량은 4%이하를 표준으로 한다. 별도의 기준인 '콘크리트용 수중불분리성 혼화제 품질 규준'에 적합한 것을 사용한다.
- 현장치기 말뚝 및 지하연속벽에 사용하는 수중 콘크리트 : 150~210mm를 표준으로 하고, 특별한 경우 라도 240mm이하로 함. 설계기준강도는 240~300kgf/㎠이고, 물-시멘트비 는 55%이하, 단위시멘트량은 350kg/㎥이상으로 함 지하연속벽이 가설구조물인 경우 단위시멘트량을 300kg/㎥으로 한다. 굵은골재 최대치수는 철근순간격 의 1/2이하 또는 25mm이하를 표준으로 하고, 구조물의 치수가 큰 경우 40mm 이상으로 한다.
- 숏크리트
숏크리트 콘트리트는 압충공기를 이용하여 배관을 통해 운반된 모르타르나 콘크리트를 뿜어 타설하는 방법으로 터널, 비탈면조성, 큰 공공구조물의 라이닝, 철골 구조물의 피복 등에 사용된다. 제조 방법으로는 건식 공법과 습식 공법이 있고, 일반적으로 보통포틀랜드 시멘트를 사용한다. 배합은 노즐에서 토출되는 토출배합으로 표시함을 원칙으로 한다. 임감리의 승인을 받은 급결재의 사용가능 강섬유 별도의 기준인 '콘크리트용강섬유 품질규격'에 적합한 것을 사용한다.[3][4][5][6]
혼화재료
혼화재료라는 것은 굳지 않은 콘크리트나 굳은 콘크리트의 물성을 개선하기 위해 콘크리트 제조 시에 시멘트, 물, 골재 이외에 추가로 집어넣는 재료를 말한다. 혼화재료는 크게 두 가지로 분류할 수가 있는데, 그 자체의 용적이 콘크리트의 배합 계산에 관계하는 것을 혼화재라 하고, 용적이 배합 계산상 무시 가능한 것을 혼화제라 한다. 이들의 혼화재료는 콘크리트에 소요의 품질을 부여 하는 것, 콘크리트를 경제적으로 만드는 것을 중요한 목적으로 하여 사용한다. 워커빌리티의 개선, 동결에 대한 저항성의 개선, 균열의 개선, 응결의 지연, 촉진 등 각각 사용 목적에 맞는 혼화재료가 시판되고 있다. 혼화재료는 종류도 많고, 명칭도 많으므로 메이커 등의 카탈로그를 참고로 해서 목적에 맞는 혼화재료를 선정해야 한다. 또 사용에 있어서도 정해진 사용량을 지키는 것이 중요하다. 잘못하여 규정량 이상 넣으면 콘크리트의 물성을 해치고 경우에 따라서는 콘크리트가 굳지 않는 것도 있으므로 주의해야 한다.
혼화제
- 콘크리트의 워커빌리티, 동결융해 저항성의 개선 - AE제, 감수제
- 응결 및 경화 시간의 조정 - 지연제, 촉진제, 급결제
- 기 타 - 그라우트용 혼화제, 방수제, 방청제 등
혼합재
- 균열의 감소 - 팽창재
- 워커빌리티의 개선, 수밀성의 개선, 수화발열의 감소, 내구성 향상 - 플라이애쉬, 고로슬래그 미분말, 석회석 미분말 등[4]
콘크리트의 양생
콘크리트의 양생이란 콘크리트를 믹싱하고 나서 경화하기 까지의 사이에 적당한 온도와 습기(수분)를 주어 충분히 경화력을 발휘 할 수 있도록 하거나, 콘크리트의 강도가 충분히 크게 되기까지 과도한 충격이나 하중을 주지 않도록 하거나 또는 풍우, 서리, 햇빛 등에 대해서 콘크리트의 노출 면을보호하는 것을 말한다.
보통양생
콘크리트의 강도부족, 건조수축에 의한 균열의 방지, 동결방지 등의 목적으로 특별히 온도를 올리는 것같은 것은 하지 않고 틀에 다져 넣은 후 1주간 정도 물을 뿌리기도 하고 젖은가마니, 톱밥 등으로 덮어서 콘크리트가 표면건조하지 않도록 하는 방법으로 현장에서 타설하는 콘크리트의 양생은 거의 이 방법이다. 단, 한랭지에서 한중에 공사할 경우 건조물을 시트 등으로 덮고 콘크리트를 따뜻하게 하는 경우가 있는데 이것도 넓은 의미의 보통양생이라 할 수 있다.
증기양생
콘크리트를 믹싱하고 나서 수시간 후에 증기로 콘크리트에 온도와 수분을 주어 일찍 강도를 내는 방법으로 도로용의 콘크리트 제품이나, 프리캐스트 제품 등은 이 방법으로 양생시키는 경우가 많다.
오토클레이브 양생
증기양생이 끝난 콘크리트를 오토클레이브라고 하는 특수한 양생가마에 넣고 180℃10기압 정도의 고온·고압의 증기로 행하는 방법으로 이에 의해 800~ 1,800kgf/cm2 정도의 압축강도를 갖는 콘크리트를 얻을 수 있는데 통상의 콘크리트 재료 외에 규석 등의 실리카질 분말을 혼합하는 것이 포인트이다. 이 방법으로 만들어지는 제품에는 고강도 파일 등이 있다.[4]
계절별 콘크리트 공사
여름철 콘크리트 공사
여름철같이 기온이 높을 때에는 콘크리트 온도가 높아져 시멘트와 물의 반응이 급격히 진행되고, 표면에서의 수분의 증발도 많아져서 콘크리트는 물을 많이 가지고 싶어한다. 하지만 물이 많으면 콘크리트에 있어서 모든 면에 좋지 않다. 또한 시공할 때 콘크리트가 유동성을 빨리 잃기 때문에 충분히 구조물의 구석까지 흘러들어 가기 어렵다.
- 콘크리트의 온도를 되도록 낮게 할 필요가 있다. 그러기 위해서는 콘크리트 중의 70~80%를 차지하는 골재를 직사광선으로부터 피하고 물을 뿌려서 식히도록 한다. 배합수는 되도록 저온도의 것을 사용하고 또한 시멘트도 되도록 저온의 것을 사용하는 등의 배려가 필요하다. 골재의 온도를 10℃변화시키면 콘크리트의 온도는 약 6.5℃, 시멘트의 온도를 10℃변화시키면 콘크리트의 온도는 약 1℃, 물의 온도를 10℃변화시키면 콘크리트의 온도는 약 2.5℃변화한다.
- 시공시에는 콘크리트를 타설하기에 앞서 지반, 기초 등 콘크리트로부터 물을 흡수할 위험이 있는부분을 충분히 적시고 되도록 빨리 넣는다. 콘크리트의 온도가 높아지지 않도록 타설시간을 선택하거나 여러 방법을 생각한다.
- 시공후에는 콘크리트의 표면으로부터 수분이 되도록 증발하지 않도록 하고 직사광선을 피하고, 바람막이를 설치해서 콘크리트를 보호한다. 또 물을 뿌려 충분히 습윤양생을 한다. 콘크리트에 물이 너무 많으면 강도부족이 되기도 하고, 충분한 양생을 행하지 않으면 균열이 발생하기도 하므로 주의해야 한다.
겨울철 콘크리트 공사
시멘트는 온도가 낮으면 강도발현이 늦어져 당연히 콘크리트 경화속도도 늦어진다. 그러나 경화가 늦어진다고 결코 강도가 약한 콘크리트가 되는 것은 아니다. 같은 콘크리트를 만들어 양생온도를 여러 가지로 바꾸어 강도발현 시험을 한 결과 4주 정도까지는 온도가 높은 콘크리트의 강도가 높다. 그러나 3개월 이상 되면 온도가 낮은 경우일지라도 강도 발현에는 그다지 문제가 없다. 이렇게 장기적 강도는 초기의 콘크리트 온도가 낮은 쪽이 오히려 높게 나오는 경향이 있는데 겨울과 같이 기온이 낮을 때는 콘크리트가 경화되기 까지의 시간이 길어지고 경화되고 나서의 강도증진도 약하므로 초기에 콘크리트가 얼 염려가 있다. 보통 콘크리트는 -0.5~-2℃이하가 되면 언다. 콘크리트가 초기에 얼면 경화력을 잃어 강도도 나오지 않으므로 겨울철 공사에서는 콘크리트가 얼지 않도록 해야 한다. 일반적으로 1일 평균기온 4℃이하가 되는 시간에 타설하는 콘크리트를 한중 콘크리트라 한다. 콘크리트의 시공에서는 사용하는 물, 모래, 자갈 등의 온도를 높게해서 믹싱하기도 하고 물/시멘트 비를 적게해서 콘크리트의 강도가 될 수 있는한 빨리 발현되도록 하기도 하며, 또 타설한 콘크리트에 전기라든지 그 외의 방법으로 가열, 보온하기도 하여 콘크리트를 얼지 않도록 연구를 하고 있다. 단, 시멘트를 가열해서는 안된다.
콘크리트 균열
침하 균열
- 콘크리트는 크기와 비중이 다른 재료의 혼합물이기 때문에 형틀에 타설 직후부터 분리현상이 일어나 콘크리트 전체로서는 침하현상이 생긴다.
- 이때 철근이나 큰 골재 등과 같은 침하를 방해하는 물질이 있으면 콘크리트의 표면에 전단력이 작용하여 균열이 발생한다.
- 이런 종류의 균열은 표면부에 가까운 비교적 얕은 것으로 타설 후 수시간 사이에 철근 위나 연속적으로 타설한 벽, 기둥, 대들보, 슬라브의 이음새 등에 발생한다.
- 이러한 균열은 균열 발생 후 적당한 시기에 Tapping, 흙손질 등을 행하여 대개 없앨 수가 있다.
초기 건조수축 균열
- 콘크리트를 타설한 후 그 표면으로부터 물의 증발량이 블리딩 양보다 많게 되면 콘크리트 표면이 건조되어 표면에 인장응력이 작용하는데 이 인장응력이 콘크리트의 인장보다 크면 균열이 발생한다. 이러한 균열을 초기 건조수축 균열이라고 한다.
- 또한 이러한 종류의 균열은 한 여름 통풍이 잘 되는 곳에서 콘크리트를 타설하는 경우에 매우 발생하기 쉬우므로 여름철이나 바람이 강하게 불 때는 흙손마무리 후 충분한 양생을 하는 등에 의해 균열을 적게 하도록 신경을 써야 한다.
건조 수축에 의한 균열
- 통상 콘크리트는 형틀에 타설할 때 시공하기 쉬움을 고려하여 시멘트의 수화에 필요한 물량 이상을 사용하고 있기 때문에 시간 경과에 따라 콘크리트 중의 물이 증발하여 콘크리트 체적이 감소한다. 이 현상을 건조수축이라고 부르며 수축량은 통상 5.0~8.0Ｘ10-4 (1m에 대해 0.5 ~ 0.8mm) 정도라고 할 수 있다.
- 이러한 수축을 일으켜도 콘크리트가 한결 같이 오므라든다면 균열이 생기지 않겠지만 통상 구조물에서는 지하 부분이나 기둥, 대들보, 등에 비해 벽이나 바닥 콘크리트는 단면적이 작고 표면적이 크므로 건조속도가 빠르기 때문에 벽이나 바닥에 균열이 쉽게 생긴다. 이 균열을 막기 위해서는 건조수축량을 적게 하면 되므로 콘크리트 중의 물과 시멘트 량을 가능한한 적게 하거나 팽창재를 사용하는 것이 효과적이라고 할 수 있다.
온도변화에 따른 균열
- 콘크리트는 온도변화에 의해서도 신장·수축하여 온도가 1℃오름에 따라 10Ｘ10-6 늘고, 온도가 1내림에 따라 줄어든다. 이것을 년간을 통하여 생각할 때 하기 온도를 30℃, 동기 온도를 0℃로 가정하면 10Ｘ10-6Ｘ30 = 3Ｘ10-4로 되어 1m에 대해 0.3mm 신장·수축하는 것이 되며 이 신장·수축 반복과 전항에서 기술한 건조수축 현상을 조합하여 균열이 생기는 경우가 있다.[4]
콘크리트 백화현상
콘크리트 표면, 콘크리트 블록 표면에 흰 것이 나오는 일이 있는데, 이것을 백화라고 한다. 이 백화 성분을 조사하여 보면 황산나트륨 또는 탄산칼슘이 대부분이며 시멘트 중 이들 성분이 콘크리트(몰탈) 중의 수분과 함께 콘크리트 표면으로 이동하여 수분이 대기중으로 증발한 후 단독 또는 혼합물 상태로 표면에 남아서 하얀 꽃 백화가 생긴다고 말할 수 있다. 이 현상은 시멘트의 수화반응이 늦어지는 동기공사에 많이 발생한다. 또한 하절기와 같이 물이 잘 증발하는 시기에 발생하기 어려운 것은 모세관 공극 내부로부터 수분이 증발하고 상기 성분이 내부에 고착하고 표면부에 발생하지 않기 때문이다. 다시말하면 백화를 해결하는 근본적인 방법은 없으나 충분히 다지고 탈형 시간을 가능한 늦추거나 충분히 경화될 때까지 물과 접하지 않도록 하는 등으로 어느 정도 막을 수 있다.[4]
콘크리트의 슬럼프
콘크리트의 슬럼프란 아직 굳지 않은 콘크리트의 반죽질기를 나타내는 값으로 높이 30cm의 콘에 일정 방법으로 콘크리트를 넣고, 콘을 조용히 위로 뽑아내면, 콘크리트는 부드러움의 정도에 맞게 자중으로 정점이 내려간다. 이 정점의 하락이 슬럼프이다. 부드러운 콘크리트가 내려감이 크므로 슬럼프가 큰 콘크리트는 부드러운 콘크리트이다. 슬럼프는 콘크리트를 믹싱할 때 사용하는 물의 양에 따라 변한다. 물을 많이 사용하면 슬럼프는 크고 부드러워 지고, 물의 양이 적으면 슬럼프는 적고 딱딱하게 된다. 콘크리트의 슬럼프를 정하는 방법은 만들어질 콘크리트 구조물의 종류나 시공방법에 따라 다르다. 댐이나 도로 같은 경우에는 철근이 조금 밖에 사용되지 않으며 구조적으로도 복잡하지 않으므로 슬럼프가 작은 딱딱한 콘크리트를 사용하는 것이 좋다. 또 빌딩같은 건물에서는 철근도 상당히 많이 들어가고 구조적으로 복잡하므로 구석까지 콘크리트가 들어가게 하기 위해서는 슬럼프가 18~21cm 정도로 부드러운 콘크리트가 되어야 한다. 또 아직 굳지 않은 콘크리트의 성질과 관련하여 워커빌리티가 좋다든지 나쁘다든가 하는 말이 자주 사용되는데 이것은 구조물의 종류나 시공방법에 적합한 부드러움이나 점성을 가진 콘크리트인지 어떤지를 의미하는 것이다. 말하자면 워커빌리티란 콘크리트 작업의 용이한 정도를 나타내는 것이다.[4]
콘크리트 색
콘크리트는 그 자체가 갖는 자유로운 조형성과 우수한 내구성으로 만능의 건축소재로서 건축, 토목의 주역을 담당하여 왔다. 그러나 콘크리트라 하면 싸늘한 회색을 연상하였으나, 새로운 기술과 창조성을 가하여 오늘날에는 어떠한 색의 콘크리트도 만들 수 있게 되었다. 칼라 콘크리트로서 화장재 역할을 부가하게 되어 현대의 만능 소재 위치를 점점 높이고 있다. 그 용도는 미술공예품, 콘크리트 제품(칼라블록 등), 표면 마감재 등 넓은 범위로 환경미화, 주택 미화에 활용되어 안락한 분위기를 만들어 주고 있다. 칼라 콘크리트는 요구하는 색조, 마무리에 대해서 재료 및 마무리 방법을 선택하여 보다 색채감을 높일 수 있다.
칼라 콘크리트의 재료
- 시멘트 : 칼라 콘크리트에 사용되는 시멘트는 일반적으로 백색시멘트와 칼라시멘트이다. 백색 시멘트는 보통시멘트에 비해서 우수한 강도를 나타낸다.
- 안 료 : 백색시멘트에 안료를 사용하여 착색하는 경우에는 가능한한 내알카리성 안료를 사용하는 쪽이 퇴색을 방지하는 것에 유효하다.
- 골 재 : 골재는 일반 콘크리트용 골재이어도 상관없으나 보다 색채감을 높이기 위해서 골재를 씻거나 유색 골재를 사용하는 것이 좋다.
칼라 콘크리트의 표면 마무리 방법
- 테라조 마무리 : 대리석이나 화강암 등의 쇄석을 골재로 하여 백색 또는 착색시멘트를 사용 한 콘크리트를 타설하고 2~3일 후에 표면을 연마해서 대리석같이 마무리 하는 방법이 있다.[4]
각주
참고자료
- 〈콘크리트〉, 《네이버 국어사전》
- 〈콘크리트공학〉, 《네이버 지식백과》
- 한국레미콘공업협회 - http://www.krmcia.or.kr/
- 한국시멘트협회 - http://www.cement.or.kr/
- BON엘이비, 〈콘크리트 종류〉, 《네이버 블로그》, 2019-10-03
- 윤떙이, 〈콘크리트의 종류〉, 《네이버 블로그》, 2007-01-31
같이 보기
