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개요

건조수축으로인한 균열은 현장에서 실제구조물에 발생하는 확률이 가장 높으며, 구조물의성능저
하 현상을 촉진하게 되므로 이에 대하여 철저한 관리가 요구된다.

여기에서는 건조수축 균열에 대하여 그발생원인, 영향인자 및 제어방안 등을 설명하고자한다.

 

 

 

 

건조수축균열 발생원인

콘크리트가 수화반응을 하는데 필요한 물의 양은 시멘트량의 40%이하로 알려져있다.

그러나, 일반적으로 사용되는 콘크리트의 물·시멘트비는 45~60% 정도가 가장 많은 실정이다.

따라서, workability에 기여한 잉여수가 건조하면서 콘크리트는 수축을하게된다. 

 

콘크리트 타설 초기, 시멘트 페이스트 수분의 손실로 수축 유발.
콘크리트 수축시, 어떤 구속력도 없이 발생한다면 콘크리트에는 균열이 발생되지 않는다.

그러나 콘크리트 구조물은 기초나 다른 구조부재 또는 콘크리트 내부의 보강철근 등에 인해 구속을 받는다.

이와 같이 수축과 구속의 조합에 의해서 콘크리트 내부에서는 인장응력이 발생하며, 이러한 인장응력이 콘크리트의
인장강도에 도달하게 되면 콘크리트에는 균열이 발생한다.

 

구속력의 또 다른 형태는 콘크리트 표면에서의 수축과 콘크리트 부재 내부에서의
수축량의 차이에 의해 발생할 수도 있다. 건조수축은 항상 대기에 노출된 표면에서
크기 때문에 콘크리트 내부에서는 콘크리트 표면의 수축을 구속한다. 이와 같은
차이로 인해 인장응력이 발생하며, 이러한 인장응력은 표면균열의 원인이 된다.
표면에 생기는 균열은 초기에 콘크리트 내부로 관입되지 않으나, 추가적인 건조를
받게되면 콘크리트 부재 내부로 깊숙히 전파하게 된다.

 

건조수축 종류

 

 

소성수축 (Plastic Shrinkage)
  • 경화전 콘크리트의 수축
  • 타설된 생콘크리트에서 블리딩(bleed)수보다 외부 증발수가 많은 경우 표면콘크리트는 수축
  • 건조된 표면층보다 아래에 있는 콘크리트의 구속작용에 의하여 소성콘크리트의 약하고 딱딱해진 부분에 인장응력이 발생되고 깊이가 일정치 않은 얕은 균열 발생
  • 균열 모양은 불규칙적, 다각형 또는 인접 균열선과 평행한 상태로 나타남

 

자기수축 (Autogenous Shrinkage)
  • 경화된 콘크리트 수축
  • 미수화 시멘트 입자들이 콘크리트 내부의 수분을 소진하면서 점진적 수화반응
  • 이러한 지연된 수화반응을 통한 내부 수분 손실로 수축이 발생
  • 수화반응에 의한 수축현상이므로, 부재의 크기 및 외부 습도에 영향을 받지 않음
  • 건조수축과 달리 전단면에서 일정한 수분손실이 일어나며 수축 변형률도 모든 위치에서 동일
  • 자기수축이 큰 경우, 내부에서 시작된 균열이 표면까지 이어지는 관통균열이 될 수 있음

 

건조수축 (Drying Shrinkage)
  • 경화된 콘크리트 수축
  • 콘크리트 내부는 수분이 채워진 다양한 크기의 공극 존재
  • 건조수축은 내부의 수분이 밖으로 빠져나가면서 수축
  • 표면부에서부터 외부로 수분의 확산이 일어나면서, 모세관압력, 분리압, 표면장력의 변화가 발생하여 수축 유발
  • 단면 내 수분분포의 불균형으로 표면부가 더 많이 수축하고, 외부구속 없어도 표면부에 인장응력 발생
  • 부재의 크기 및 외기 습도에 영향 받음

 

탄화수축 (Carbonation Shrinkage)
  • 경화된 콘크리트 수축

 

건조수축에 영향을 미치는 인자
  • 시멘트 분말도
  • 골재의 양이 많을수록 건조수축 증가
  • 탄성계수가 클수록, 흡수율이 작을수록 콘크리트 수축 감소
  • 단위수량이 증가할 수록 건조수축 증가

 

건조수축 균열 제어

 

소성수축 균열 방지대책


- 환경적인 방법
① 콘크리트 타설 후 양생 시 표면의 수분 증발을 방지
② 보호막 등 바람막이를 설치하여 바람 및 직사광선에 의한 표면의 급격한 온도변화 및 증발건조 방지
③ 가능한 오전보다 오후, 저녁에 해가 지고 이슬이 내리는 시점에 타설


- 재료적인 방법
① 안정성이 큰 시멘트를 사용한다.
② 양질의 골재를 이용한다.
③ 단위 시멘트량을 감소시킨다.
④ 단위수량을 줄인다.
⑤ 회수수 이용 시 슬러지 고형분 농도를 낮추고, 슬러지 수 사용량도 줄인다.
⑥ 분산제, 감수제 등을 사용한다.
⑦ 콘크리트 타설 시 섬유를 혼입하면 균열을 어느 정도 방지 할 수 있다.


- 시공적인 방법
① 여름철 레미콘의 운반시간 한도를 짧게 한다.
② 지나친 표면마무리를 하지 않는다.

 

건조수축 균열 방지 대책

 

- 단위수량 감소

- 입도가 양호한 골재 사용

   : 콘크리트 골재량 증가, 골재 최대 크기 크게, 강도 높은 것, 흡수율은 낮으며, 입도분포 양호한 골재 사용

- 잔골재 사용 최소화

- 철근 보강

   : 적정양 철근 배근시, 균열의 양 감소 및 미세한 균열을 균등 분포시켜 안전성과 사용성 확보
   : 철근 배근시, 수축변형이 철근을 따라 부착응력으로 전달되므로 큰 균열이 미세균열로 유도

- 팽창시멘트 사용

   : 초기 경화 시 콘크리트를 팽창시키므로, 콘크리트의 수축균열을 최소화 혹은 제거 가능 

- 유발줄눈 설치

   : 일정 간격 유발줄눈을 설치시, 부재두께 변화에 의한 응력의 집중으로 의도된 위치에 균열 발생

   : 경제적 보수 가능

 

건조수축자기수축.pdf
0.56MB
콘크리트 소성수축 동양시멘트.pdf
0.16MB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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