콘크리트의 관리(굳은 콘크리트)

□ 굳다
 ○ 동사 무른 물질이 단단하게 되다.
 무르던 콘크리트 반죽이 수화반응을 통하여 강도를 발현하며 굳은 상태가 되면 무엇을 확인해야 할까? 물건이 만들어지면 제 기능을 하는지 확인이 필요할 것이다. 제작한 공시체를 통하여 압축강도를 확인하고 혹시나 발생했을 균열을 검토해야 한다. 그를 통하여 구조물의 안전성과 안정성 모두를 확인해야 하는 것이다. 특히, 고강도 콘크리트일수록 취성파괴가 일어나므로 관리에 주의가 필요하다. (사실, 고강도 콘크리트를 쓰는 경우는 보통 대규모 현장이므로 소규모 현장에 비해 사고가 현저히 적게 일어난다.)
 온도응력, 건조수축, 크리프와 같은 2차 응력을 주의해야 하며 관리해야 한다.
 
1. 온도응력
가. 온도응력의 정의
  - 온도의 변화에 의해 물질 내에 생기는 응력으로 열응력 또는 온도변형력이라고도 함.
  - 열팽창계수가 관련 계수이며 콘크리트와 철근의  값이 비슷하여 일체화가 가능함.
 나. 온도응력은 수화열에 의하며, 당연히 고강도 콘크리트일수록 더 크게 나타난다.
 다. 수화열에 영향을 주는 요인: 시멘트의 품질, 분말도, 석고 혼입량 콘크리트의 배합 등
 다. 대책
  - 재료: 분말도 낮은 시멘트 사용, 저열 시멘트 사용, 흡수율과 반응성이 낮은 입도가 양호한 골재 사용
  - 배합: 양입도 골재 사용, Slump 감소 방지, AE제 사용
  - 시공: 철저한 시공계획을 통하여 적절한 1일 타설량/작업량 실시, Pre/Post-Cooling 공법, Pre-wetting 등 적절한 공법 적용
 라. 수화열(125cal/g) → 온도 상승 → 온도응력 증가 → 온도균열 발생( → 내구성 저하 → 열화)
 
2. 건조수축
 가. 콘크리트는 작업성을 위하여 수화작용에 필요한 양보다 많은 물을 사용하므로 수화 후 남은 자유수가 대기 중에 노출되며 증발이 발생하고 그 결과 콘크리트는 건조수축을 일으킨다.
 나. 그러므로 건조수축은 수량이 많을수록, 노출면적이 넓을수록 더 크게 일어나게 된다.
 다. 소성수축(타설 초기) → 수화수축(수화진행) → 건조수축 → 탄산화수축(구조물 콘크리트/공용 중)
 
3. 크리프(Creep)
 가. 크리프는 일정 크기의 하중이 장시간 작용할 때 시간의 경과에 따라 하중 변화 없이 소성 변형이 증가되는 현상이다.
 나. 크리프를 증가시키는 요소: W/C, 단위시멘트량, 온도, 응력
 다. 크리프를 감소시키는 요소: 강도, 재령, 철근량, 체적, 양생조건
 라. 크리프는 시간의존적인 콘크리트의 소성변형이므로 강재의 릴렉세이션(Relaxation)과 많이 비교한다.

크리프와 릴렉세이션 - 응력*변형률

구분	Creep	Relaxtion
정의	시간 의존적 소성변형	시간의존적 응력감소
대상	콘크리트	강재(철근, 강연선 등)
응력변화	압축 → 이완(인장)	인장 → 이완(압축)

 마. 탄성변형 → 소성변형 → 탄성회복 → 소성회복
 바. 크리프 대책
  - 설계: 압축 철근 배치(가는 철근), P.S.C.의 경우 긴장력 산출 시 손실 사전 고려(응력 분산)
  - 재료: 고강도 콘크리트, 굵은 골재량↑, AE제, 감수제 사용
  - 배합: 낮은 물시멘트비
  - 시공: 다짐 관리 철저히, 고온 증기 양생, 5일 이상 습윤 양생 실시
 사. 크리프의 경우 초기에 크게 일어나지만 시간이 경과함에 따라 점차 감소한다.(2주 내 약 25%, 3개월 내 약 50%, 1년 내 약 80%)
 
□ 마무리
 ○ 콘크리트의 건조수축, 크리프는 매우 중요한 항목이다. 하지만 이 역시 계획을 '잘' 세우고, '적당한' 재료를 배합하여 '적절히' 시공, 관리하면 되는 것이다. 기본을 지키면 무리 없이 방지하고, 관리할 수 있는 항목이다.