대표적인 콘크리트 균열 사례 [건축구조 사용성, 내구성, 검토방법]

대표적인 콘크리트 균열 사례 (건축구조 사용성, 내구성, 검토 방법)

사용성

• 균열
• 처짐
• 피로

사용성

처짐, 균열, 피로 등이 과다하게 발생하여 구조물의 성능 및 미관이 저하되고 사용자에게 불안감을 주는 것을 사용성이 좋지 않다고 함

내구성

특히 폭이 큰 균열, 과대한 처짐, 반복하중으로 인한 피로는 철근의 부식과 피로파괴를 유발하여 구조물을 내구성을 저하시킴

검토방법

강도설계법에서 부재의 안전성을 계수하중(factored load)에 의해 검토하지만, 처짐이나 균열 또는 피로 등 사용성은 사용하중(service load)에 의해 검토함

사용성 : 균열

• 사용하중 하에서 최대 균열 폭 : 2.5~3mm
• 부착균열은 할렬유발
• 집중하중 균열은 PSC보에서 종종 나타

 

 

 

 

 

 

콘크리트 균열의 분류

요인에 따른 균열 분류

1) 발생원인에 의한 분류

• 설계조건에 의한 균열 : 설계기준 미비, 오류, 구조에 대한 이해 부족, 내구성 무관심 등에 기인
• 시공조건에 의한 균열 : 시공 부주의, 시공시 초과하중, 거푸집 오류, 피복두께 오류 등에 기인
• 재료조건에 의한 균열 : 시멘트, 혼화재료, 골재 등의 품질관리 미비에 기인
• 사용환경에 의한 균열 : 온습도 변화, 동결 융해, 중성화, 염해, 화재 등에 기인

2) 내력 영향에 의한 분류

• 구조적 균열 : 사용하중의 작용으로 발생하는 균열
• 설계오류에 의한 균열, 외부하중에 의한 균열, 단면 및 철근량 부족에 의한 균열
• 비구조적 균열 : 구조물의 안전성 저하는 없지만 내구성 및 사용성을 저하시킬 수 있는 균열
• 소성 수축 균열, 침하균열, 온도균열, 건조수축 균열, 미세균열 등

3) 발생시기에 의한 분류

• 경화 중 균열 : 재료분리, 소성수축 균열, 침하 균열, 자기수축 균열, 온도균열 등
• 경화 후 균열 : 건조수축 균열, 화학반응에 의한 균열, 동결융해에 의한 균열 등

 

대표적인 콘크리트 균열 사례

경화 중 콘크리트의 균열

1) 콘크리트 재료분리

발생원인

• 부적절한 배합
• 입경이 큰 재료의 비율 과다
• 단위수량 증대

발생시기

• 레미콘 제조시 및 타설 직후

사용재료의 품질관리 철저 및 단위수량 저감형 배합 적용

 

2) 소성수축 균열

콘크리트 체적감소 - 콘크리트에 부분적 인장력부과 표면에 균열발생

발생원인

• 타설 후 급격한 수분 증발
• 적절한 양생(보양)미비
• 거푸집 누수

발생시기

• 타설 2시간 후 ~ 약 1일

타설 후 비닐시트 등 양생포를 활용하여 수분의 급속한 증발 방지

소성수축 균열 발생 개념도 / 수성수축 균열 사례

 

 

 

 

3) 침하 균열

발생원인

• 타설 후 콘크리트 침강시 철근, 골재 등의 간섭에 의해 발생
• 높은 단위수량 및 물시멘트비
• 빠른 타설 속도
• 진동 다짐을 충분히 하지 않았을 때
• 철근의 직경이 큰 경우

단위수량이 많지 않은 배합을 적용하며, 적절한 타설 속도 유지

초기 발견시 탬핑에 의해 균열 폐색 조치

 

4) 자가수축 균열

발생원인

• 시멘트 수화반응에 의한 자체 체적 감소에 기인
• 단위시멘트량이 높은 배합

발생시기

• 응결 종료 ~ 약 7일

수체저감제 및 팽창제의 적절한 적용, 단위시멘트량 저감형 배합 적용

 

5) 온도 균열

발생원인

• 시멘트 수화반응에 의한 온도상승 및 강화
• 온도상승시 팽창 / 온도강하시 수축
• 내부구속 및 외부구속에 의해 균열 발생

발생시기

• 응결 종료 ~ 약 7일

자발열 콘크리트 배합 및 재료 사용

프리쿨릭 및 파이프쿨링 공법 적용

균열유발줄눈 및 온도철근 배근

 

경화 후 콘크리트의 균열

1) 건조수축 균열

발생원인

• 콘크리트 내부 잉여수의 증발에 의한 수축에 기인
• 단위수량 과대, 수분증발 대책 미비 등

발생시기

• 경화 후 ~ 수십일 이상 (약 5년)

단위수량 관리 및 수분 증발 방지 대책

단위수량 최소화 배합 적용

2) 동결융해에 의한 균열

발생원인

• 콘크리트 내부 수분의 동결 및 응해 반복에 표면 균열 발생
• 공기량 미확보, 단위수량 과다, 초기 동해 등

발생시기

• 경화 후~

공기량 3 ~ 6% 이상 반드시 확보

단위수량 최소화 배합 적용

물시멘트비 저감 및 양생 철저

 

 

 

 

3) 철근부식에 의한 균열

발생원인

• 수분 침투, 염해, 중성화 등에 의한 콘크리트 내부 철근의 부식에 기인
• 철근부식에 의한 체적 팽창으로 콘크리트 균열 발생

발생시기

• 콘크리트 경화 후부터 장시간

물시멘트비 저감에 의한 수밀성 증대

단위수량 최소화 배합 적용

고내구성 콘크리트 적용 검토

 

4) 화학적 부식에 의한 균열

발생원인

• 하수시설(정화조 등)에서 황화수소에 의한 콘크리트 부식에 기인
• 직접적인 화학약품과의 접촉에 의한 콘크리트 부식

발생시기

• 화학반응 발생 시기

물시멘트비 저감에 의한 수밀성 증대

항균성 콘크리트 배합 적용 (항균금속 함유 : 니켈, 텅스텐)

화학적 부식에 의한 균열