콘크리트의 수축에 대하여 1편

콘크리트를 구성하는 시멘트 풀은 주위의 습도가 높을 때는 수분을 흡수하여 팽창하고 주위의 습도가 낮을 때는 수분을 방출하여 수축하게 됩니다. 이에 따라 콘크리트도 습기를 흡수하게 되면 팽창하고 건조하면 수축하게 됩니다. 콘크리트의 팽창과 수축은 콘크리트 속에서 자유로이 이동할 수 있는 물의 양이 적을수록, 또 경화한 콘크리트 내부에 공극이 적을수록 적에 일어납니다. 경화한 시멘트 풀 속의 공극이 동일하다면 시멘트 풀의 양이 적을수록 팽창과 수축이 적게 일어납니다. 이와 같은 콘크리트의 팽창과 수축은 짧은 시간 내의 주위의 습도에 따른 거동이며, 콘크리트가 양생되는 기간을 포함하여 장기적인 시간 경과로 보면 콘크리트는 시간이 지나면서 수축을 하는 것입니다.

 

 

콘크리트의 수축은 세 가지 요인으로 발생하는데. 시멘트가 수화반응을 하면서 시멘트 풀이 수축하는 자기수축, 내부의 수분이 증발하면서 시멘트 풀이 수축하는 건조수축, 시멘트 풀이 대구 중의 탄산과 반응하여 수축하는 탄산수축이 있습니다. 이 세 가지 요인 중 일반적으로 건조수축이 가장 큰 비중을 차지하지만, 시멘트 양이 많이 사용된 고강도 콘크리트는 자기수축이 무시하지 못할 정도로 발생하며, 대기 중의 탄산의 양이 많은 경우에는 탄산수축도 무시할 수 없는 정도로 발생 할 수 있습니다.

 

과거에는 이와 같은 수축의 종류를 구분하지 않고, 콘크리트의 수축을 건조수축으로 이해했었습니다. 즉 필연적으로 수분을 함유하게 되는 콘크리트의 건조수축이 발생하는데 건조수축의 양은 물의 양과 함께 시멘트의 양과도 관계가 있다고 이해했던 것입니다. 따라서 학술적으로는 건조수축과 자기수축을 구분하여 설명하지만, 실무에서는 이를 구분하지 않고 건조수축이라는 용어로 수축을 표현하는 경우가 많습니다.

 

 

콘크리트의 건조수축은 골재의 종류와 최대치수, 시멘트의 종류와 품질, 다짐의 정도, 양생상태, 부재의 단면치수 등의 영향을 받지만, 단위수량과 단위시멘트량이 가장 큰 영향을 미칩니다. 콘크리트의 수화작용에 필요한 양보다 많은 물이 사용되므로, 수화하고 남은 물이 콘크리트 속에 머물고 있다가 콘크리트가 대기에 접하게 되면 증가하게 됩니다. 그 결과로서 건조수축이 발생하므로, 단위수량이 많으면 건조수축이 크게 발생합니다.

 

 

콘크리트 수축의 한 요인인 자기수축은 시멘트가 수화반응을 하면서 시멘트 풀이 수축하는 현상이므로, 단위시멘트량이 많으면 수축이 크게 발생합니다. 이에 따라 굵은 골재를 사용하지 않는 모르타르는 콘크리트보다 단위시멘트량이 많게 되어, 일반적으로 콘크리트의 2배 정도의 수축이 발생합니다. 따라서 콘크리트의 수축이 적게 발생하게 하려면 유동성을 확보하는 범위 내에서 가능하면 단위수량을 적게 하는 것이 중요합니다. 또 강도를 확보하는 범위 내에서 가능하면 단위시멘트량을 적게 하여 부배합을 피하도록 하여야 하며, 상당한 기간 세심한 주의를 기울여 양생하는 것이 중요합니다.