콘크리트 포장에서 주요 파손의 종류와 원인 및 보수방법

콘크리트 포장이란?

시멘트와 물은 만나서 수화반응을 일으키며 수화생성물인 수산화 칼슘을 만들어 낸다. 이 생성물은 경화체로 압축력에 상당한 저항력을 가지는데, 시멘트 뿐만 아니라 모래, 자갈과 같은 골재를 섞고, 플라이 애쉬나 고로슬래그와 같은 혼화재, AE제, AE감수제, 유동화제와 같은 혼화제를 첨가하게 되면 더욱 강한 경화 생성물이 생성된다. 이를 콘크리트라고 한다.

즉 시멘트+잔,굵은 골재+혼화재+혼화제+물의 수화 생성물을 콘크리트라고 부른다.

여기에 배근된 철근까지 추가되면 우리가 흔히 부르는 철근콘크리트 RC(Reinforced Concrete) 이다.

 

콘크리트 포장의 파손 종류와 원인

1. 균열

콘크리트에 균열이 발생하는 이유는 상당히 다양하다. 

[경화 전]

• 소성수축균열: 굳지 않은 콘크리트에서 낮은 습도나 높은 온도의 영향으로 콘크리트 표면의 수분증발량이 블리딩으로 인한 수분상승량 보다 많아 지게 되거나 거푸집 누수등으로 수분이 줄어들 경우 콘크리트는 수축하게 되고 이때 인장응력이 발생하게 되는데 굳지 않은 콘크리트는 강도가 거의 없어 인장응력에 저항하기 힘들다. 이때 발생하는 균열을 소성수축균열이라고 한다.
• 침하균열: 다짐이 완료된 콘크리트의 재료가 침하하면서 생긴 체적변화로 인장응력이 야기되고 이로 인한 균열을 말한다.

[경화 후]

• 자기수축균열: 시멘트 수화에 의한 응결 과정이나 응결 이후에 거시적으로 생기는 체적감소 현상으로 다른 물질의 침입이나 이탈, 온도변화, 외력, 외부구속 등에 의한 체적 변화가 아닌 시멘트의 수화반응에 의한 체적 감소현상을 말한다. 수화 전 시멘트와 물의 체적과 수화 후 시멘트와 물의 체적을 비교하면 수화 후의 체적은 반응 결과에 의해 차이가 발생하고 이 체적의 차이는 인장응력을 야기한다. 인장응력에 따른 강도가 충분하지 못해 자기수축균열이 발생할 수 있다.
• 건조수축균열: 일반적으로 사용되는 콘크리트의 물-시멘트비는 45~60% 정도가 많은데, 수화 반응을하고 콘크리트의 workability에 기여하는 잉여수가 건조되면서 콘크리트는 수축을 한다. 이 수축과정에서 콘크리트가 구속되어 있지 않다면 인장응력은 발생되지 않겠지만 콘크리트 구조물은 외부의 다른 구조물이나 기초지반, 거푸집에 의한 외부구속과 내부 골재나 철근에 의한 내부구속이 발생하기 때문에 건조로인한 수축이 인장응력이 발생하고 인장응력이 인장강도를 넘어서게 되면 균열이 발생하게 되는데 이를 건조수축균열이라고 한다.
• 탄화수축균열: 경화 후 생성된 수산화 칼슘은 대기 중의 이산화 탄소와 반응하는데 이 과정에서 탄화생성물이 발생하고 콘크리트를 중성화 시킨다. 이 과정에서 발생된 응력으로 인한 균열을 말한다.

[온도에 의한 신축]

• 한 여름이나 한 겨울 콘크리트는 수축과 팽창을 반복하게 되는데 이 때 내부 또는 외부원인에 의해 구속되어 있다면 인장응력이 발생하게 되고 인장응력이 인장강도를 넘어서는 순간 균열이 발생한다.

[외부 하중에 의한 균열]

• 콘크리트는 인장강도보다 압축강도가 압도적으로 크기 때문에 압축력에는 상당히 잘 저항한다. 하지만 자중이나 외부 하중으로 인해 인장강도 이상의 인장응력이 발생되면 균열이 발생하게 된다.
• 하중으로 인한 콘크리트 균열로 우각부 균열이나 가로 또는 세로방향의 균열이 발생할 수 있다.

 

2. 변형

• 온도로 인한 팽창이 과도하게 되면 외부구속에 의해 더 이상 팽창이 불가능해지고 콘크리트가 위로 솟구치 변형이 발생 할 수 있다. 이를 블로우업이라 한다.
• 콘크리트 포장의 기초 지반이 침하되거나 편심 하중으로 인해 일정 부분에 하중이 집중된다면 콘크리트에 전단응력이 발생하고 이는 단차로 이어질 수 있다.

 

3. 탈리

• 다짐 시 다짐 불량으로 인한 재료가 분리된 상태에서 콘크리트가 경화된다면 외부 자극이나 하중에 쉽게 탈리 될 수있다.
• 제설을 위한 염화칼슘이나 기타 화학제품으로 인해 콘크리트 포장이 반응해서 겉 표면이 벗겨지는 탈리 현상이 발생할 수 있다.

 

보수 및 보강 방법

1. 줄눈설치

• 시공시 여러가지 이유로 연속 타설이 불가능하거나 타설 높이 제한으로 인해 타설을 끊어서 해야 한다면 시공줄눈(콜드조인트) 설치를 해야하는데 계획된 위치에 줄눈을 설치함으로써 균열을 유도하고 제어할 수 있다.
• 신축줄눈을 설치해서 온도변화 또는 외부 하중에 의한 신축으로 인한 균열을 유도할 수 있다.
• 이미 균열이 시작되었다면 신속히 적정한 위치에 줄눈을 추가로 설치해 균열 진행을 막을 수 있다.

2. 주입, 충전공법

• 0.4mm이하의 균열이 발생 되었고 더 이상 균열이 진행되지 않는 다면 신속히 에폭시나 실런트주입으로 수분이나 산소의 접촉을 막아야 한다. 

3. 부분단면 보수

• 균열의 깊이가 깊고 진행성 균열의 경우 균열 발생 부분을 새로운 콘크리트 포장으로 치환할 수 있다.
• 새로운 콘크리트를 타설할 때 기존 포장과의 연속성을 높이기 위해 줄눈을 설치하거나 다웰바 설치로 일체화 시킬 수 있다.

4. 전단면 보수

• 균열이나 파손의 정도가 심하고 진행중이라면 전단면을 새로운 콘크리트 포장으로 대체할 수 있다. 
• 특히 콘크리트가 변형되었다면 포장의 제 기능을 유지하기 어렵기 때문에 전체적으로 보수해야 한다.