콘크리트기사 균열 — 균열 검토와 제어 원칙

균열은 구조물의 안전성과 내구성, 미관에 해를 끼치지 않는지 검토하는 것이 핵심이다. 미관이 중요한 구조물도 균열 폭에 대한 허용 기준이 존재하므로 검토를 건너뛰지 않는다. 균열 검토는 구조물의 용도에 따라 필수로 수행한다.

균열을 제어하려면 철근을 주변에 분산 배치하고 지름과 간격을 작게 하는 것이 일반적 원칙이다. 내구성 검토에서는 부식 환경에 따른 균열 폭 제한을 적용한다. 배합 단계에서는 슬럼프를 작업이 가능한 범위 안에서 가급적 작게 잡아 수축균열과 강도 저하를 막는다. 슬럼프가 지나치게 크면 단위수량이 늘어 물-시멘트비가 높아지고 수축이 심해진다.

강도를 좌우하는 인자는 물-결합재비, 단위 시멘트량, 단위 수량 같은 재료 비율이다. 타설량은 시공의 양적 규모를 나타낼 뿐 재료 고유의 강도를 결정하는 인자가 아니다. 다만 타설량이 많으면 수화열 같은 다른 문제가 생길 수 있다.

시간이 지나며 변형이 늘어나는 거동도 균열과 함께 다룬다. 일정한 하중이 계속 작용할 때 응력 변화가 없어도 변형이 시간 경과에 따라 증가하는 현상을 크리프라 한다. 피로강도는 반복 하중에 대한 저항력, 포아송비는 가로 변형과 세로 변형의 비율, 응력-변형률 곡선은 하중과 변형의 관계를 나타낸다.

콘크리트는 압축에 강하고 인장에 약하다. 인장강도는 압축강도의 약 1/10~1/13 수준이므로 설계와 품질 관리의 기준이 되는 강도는 압축강도다. 황산염이 수산화칼슘과 반응해 만든 석고는 시멘트 중 C3A와 다시 결합하면서 부피가 크게 불어나 균열과 파괴를 유발한다. 알칼리 골재 반응의 알칼리 공급원으로는 시멘트에서 유입되는 Na2O가 대표적이다.