콘크리트 균열

I. 개요

1. 콘크리트 구조물에 균열이 생기면 구조적 문제, 내구성 저하 및 미관상 문제, 철근부식등 문제가 생긴다.

2. 균열원인은 구조물에 가해지는 하중, 콘크리트 부피변화로 인한 인장응력의 발생이다.

3. 균열발생이 구조물에 미치는 안전도, 사용성에 미치는 영향을 파악하여 균열 원인을 규명하여 적절한 보수대책을 수립해야 한다.

II. 균열조사

1. 조사내용

1) 현장조사 - 균열폭, pattern, 길이 , 건조상태, 습윤상태, 이물질충진여부

2) 유해유무조사 - 누수, 백화현상, 철근속, 부재의 처짐, 미관상

3) 진행유무조사 - 발생, 발견시간, 성장여부

4) 설계도면조사 - 설계도 , 구조계산의 적정여부

5) 시공기록조사 - 사용재료, 배합설게, 타설, 양생, 거푸집, 동바리, 지반의 조사

6) 균열전개도 작성 - 현장과 설계도면 근거로 전개도 작성하여 집중분석

2. 균열규정

1) 보수가 필요 - 0.2m/m이상 균열시 어떠한 경우라도 보수보강실시

2) 보수가 불필요 - 방수성, 내구성, 검토후 보수실시

III. 균열의 발생기구

1. 미경화 콘크리트

1)소성 수축균열

① 발생장소 - 노출면적 넓은 slab

② 발생시기 - 타설직후 발생

③ 발생원인 - ․굳지않은 콘크리트 표면 블리딩 속도보다 표면증발속도

빠른 경우 발생되는 표면 수축현상

.표면불규칙 균열 발생

④ 대책 - ․타설직후 외기에 노축되지 않게 한다.

․2~3시간 후 표면 마무리 다시 한번 해준다.

2) 침하균열

① 발생시기 - 다짐만료한 이후 콘크리트 압밀현상에서 일어남

② 발생원인 - 다짐불충분, 거푸집 불량

③ 대책 - 다짐철저, 거푸집 고정, slump를 작게 한다.

2. 굳은 콘크리트

1) 건조수축 ① 원인 - 콘크리트 건조하면 수축하고(550~600×10-6) 흡수하면

팽창(100~200×10-6) 반목으로 균열발생

② 단위수량 클수록 발생많다.

③ 초기 균열 발생하면 시간이 갈수록 균열깊이 깊어진다.

④ 대책 - 보강철근배치, 수축 joint설치, 분말도 좋은 시멘트

사용, Gmax키운다.

2) 온도균열 ① 원인 - 강도발현 불충분한 시기에 콘크리트 표면과 내부 온도 구배에 의한 인장응력에 의해 생기는 균열

② 특징 - 타설후 수일내 발생, 발생위치 규칙성 있다.

③ 대책 - 내부온도 증가 줄이고, 표면온도 냉각을 조정한다.

3) 알카리골재반응 ① 원인 - 골재중 slica, 탄산염화등과 시멘트 알카리 성분반응 Gel상 화합물형성 (9%체적팽창) 팽창성 물질생성으로 흡수팽창, 균열발생

② 대책 - 시멘트 알카리 함량 小사용, 골재에 Slica, 탄산염 같은 환성물질, 불순물 없는것 사용

4) 동결융해작용 ① 원인 - 동결시 시멘트 Gel속의 Gel water가 동결팽창 (9%)시멘트Gel내부 파괴하고 반복작용으로 균열 발생

② 대책 - 양질골재 사용, 물 시멘트 비 작게, AE제 , 감수제

사용,밀실균일마감, 단위수량 작게한다.

5) 철근부식 - ① 원인 - 콘크리트 중성화 또는 기타 균열발생에 의해 철근부식으로 체적 팽창 (2.6배)되어 표면균열발생

② 대책 - 표면피복, 내식성 재료, 피복두께, 밀실 콘크리 트 Epoxy Coating, 아연도금등

6) 시공불량 - ① 원인 - 가수로 인한 워커빌리티 조정으로 건조수축 증대,

양생불량, 거푸집고정불량, 다짐불량 등

② 대책 - 시공철저로서 대책수립

7) 시공시 초과하중 - ① 원인 - 사용하중보다 큰 하중, 건설장비등 재료의 과적

② 대책 - 설계자가 반드시 건설하중 명시할 것

8) 설계불량 - ① 원인 - 철근상세도 오류발생, 수축 joint부족, 기초 부등 침하

② 대책 - 각이진 부분 응력집중되므로 보강철근 배근필요

IV. 보수목적

1. 구조물 강도 회복

2. 미관고려

3. 내구성 향상

4. 안전성 확보

5. 구조물 수명연장

6. 철근부식방지

V. 보수방법

1. 표면처리법

1) 균열 따라 콘크리트 표면에 피막을 형성하여 주는 공법으로

2) 균열 폭이 0.2m/m이하의 경우로 강도 회복을 요하지 않는 경우 사용되 는 공법

3) 피막용 도료는 Epoxy 계수지 또는 Tar Epoxy사용

4) 콘크리트 표면을 wire Brush로 문질러 부착물 제거하고 물로 청소한 다 음 충분히 건조시킨 다음 보수

5) 콘크리트 표면 기포같은 구멍은 Putty로 채운 다음 시공

2. 충진공법

1) 균열폭이 비교적 큰 경우 강도 회복 목적으로 쓰이는 공법

2) 균열 따라 콘크리트 표면을 V cut, U cut하여 수지몰탈, 팽창성 시멘트 몰탈등 채위보수하는 방법

3) 시공순서는 V cut한다. → wire Brush청소후 → primer도포 → 뒷채움재 충진 → 경화후 표면 Grainding or Sanding하여 평할하게 마무리

3. 주입공법

1) 균열폭이 비교적 큰 경우 강도 회복 목적으로 쓰이는 공법

2) 균열표면 뿐만 아니라 내부까지 충진하는 공법

3) 주입재료는 귀점서 에폭시가 쓰인다.

4) 시공순서는 균열선을 따라 10 ~ 30cm간격으로 주입용 파이프 설치 → 다른부분은 테이프 충진피막으로 밀봉 → 처음에는 공기만을 압송시켜청소 → 펌프로 수지주입 (이때 주입속도가 빠르거나 압력이 크면 좋지 않다.)

4. 강재 anchor공법

1) 주로 보강을 목적으로 사용(위험부각시 마지막 카드로 사용0

2) 꺽외형 anchor를 균열로 가로질러 설치한다.

3) anchor leg이 들어간 곳은 Drill로 구멍 뚫어 수지 몰타르, 시멘트 몰타르 로 정착시킨다.

5. Prestress쓰는 공법

1) 균열직각방향으로 prestressing하도록 PC강선을 배치하여 긴장하는 공법

2) PC강선용 구멍은 Boring한다.

3) 부재 외측에 설치하는 경우도 있다.

6. 치환공법

1) 균열부를 제거하고 철근배치한 후 다시 콘크리트 타설한다.

2) 가장 신뢰할수 있으나 고사기간이 필요하다.

7. 강판수지 접착공법

1) 콘크리트 부재 인장측에 강판을 에폭시 수지로 접착시키는 공법

2) 보강을 목적으로 한다.

8. BICS공법(Baloom Injection 콘크리트 system)

1) 공법으로는 고압고속공법 - 충진도수가 파괴되고 일부 충진

(상기재래식) 저압저속공법 - 오랜시간 소요되고 숙련공 필요

2) BICS공법은 ① 고무튜브 압력가하여 저압 에폭시 주입공법

② 균열심층부까지 주입

③ 숙련공이 불필요

④ 균일한 압력관리 용이

VI. 결론

1. 콘크리트 구조물의 균열발생과정은 상당히 복잡하여 이를 정확히 추정하는 것은 매우 힘든 일이다.

2. 콘크리트 인장력이 극히 작아서 균열발생 완전방지가 불가능하다.

3. 콘크리트 시공은 혼합수, 작업수 과다사용, 잔골재 부족으로 인한 해사사용등으로 건조수축량 증가, 강도 및 내구성저하, 철근부식증가로 인하여 사회문제 대두

4. 사전에 충분한 계획 세워 해당공업규격을 충실히 준수하고 최적의 설계 및 시공하는 것이 균열을 사전에 예방하는데 가장 중요하다.