철근콘크리트

균열·처짐과 거푸집 — 언제 생기고 무엇으로 버티는가

미학습

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콘크리트의 균열은 생기는 시점으로 갈린다. 소성수축균열은 굳기 전 표면의 물이 빠르게 날아가며 생겨 바람이 세고 습도가 낮은 날 몇 시간 안에 나타나고, 침하균열은 철근 아래의 콘크리트가 가라앉으며 철근을 따라 생긴다. 굳은 뒤에는 속과 겉의 온도차가 만드는 온도균열과 오랜 기간에 걸쳐 수분이 빠지며 생기는 건조수축균열이 나타난다. 구조적 균열로는 전단력과 휨이 함께 만드는 비스듬한 사인장균열이 있고 스터럽이 이를 가로질러 붙든다. 처짐은 하중을 받아 부재가 휘는 것으로 즉시처짐과 시간이 지나며 늘어나는 크리프에 의한 장기처짐이 있으며, 처짐을 줄이려면 춤을 키우거나 압축철근을 넣는다. 거푸집은 굳을 때까지 형태를 잡아 주는 가설물로 스페이서는 철근과 거푸집 사이를 벌려 피복두께를 만들고 세퍼레이터는 거푸집과 거푸집 사이를 잡아 벽 두께를 유지한다. 거푸집에 작용하는 측압은 타설 속도가 빠르고 온도가 낮고 슬럼프가 클수록 커진다.
균열은 원인을 알면 대책이 따라 나온다. 소성수축균열은 표면이 마르는 것이 원인이라 덮어 두거나 살수하는 것만으로 막을 수 있고 배합을 고칠 문제가 아니다. 건조수축균열은 물시멘트비와 관계되므로 배합에서 다스려야 한다. 그래서 균열을 보면 「언제 생겼는가」부터 물어야 하며, 덧먹임으로 메우기만 하면 같은 자리가 다시 갈라진다.
  1. 소성수축·침하균열은 굳기 전, 건조수축·온도균열은 굳은 뒤에 생긴다.
  2. 사인장균열은 전단과 휨이 함께 만들며 스터럽이 가로질러 붙든다.
  3. 장기처짐은 크리프 때문에 늘어나며 압축철근을 넣으면 줄어든다.
  4. 스페이서는 철근↔거푸집(피복), 세퍼레이터는 거푸집↔거푸집(두께)이다.
  5. 거푸집 측압은 타설이 빠르고 온도가 낮고 슬럼프가 클수록 커진다.
스페이서

철근과 거푸집 사이를 벌려 피복두께를 만든다. 콘크리트 안에 묻히거나 플라스틱으로 남는다.

세퍼레이터

거푸집과 거푸집 사이를 잡아 벽 두께를 유지한다. 굳은 뒤 끝을 잘라 내고 모르타르로 메운다.

균열이 생기는 때와 원인
균열언제원인과 대책
소성수축균열굳기 전 몇 시간표면 건조 — 덮거나 살수
침하균열굳기 전철근 아래가 가라앉음 — 다짐과 배합
온도균열굳는 중~며칠속과 겉의 온도차 — 양생 관리
건조수축균열몇 달에 걸쳐수분 증발 — 물시멘트비를 낮춘다
사인장균열하중을 받으면전단+휨 — 스터럽으로 보강

더 알아보기

세퍼레이터의 끝을 왜 잘라 내야 하나

세퍼레이터는 콘크리트 안에 묻히므로 그 끝이 표면에 드러난다. 그대로 두면 그 금속을 타고 물이 스며들어 안쪽 철근까지 녹슬게 하므로, 거푸집을 뗀 뒤 끝을 일정 깊이로 잘라 내고 모르타르로 메운다. 겉으로 보이지 않는 작은 마감이 구조물의 수명을 좌우하는 자리이며, 노출콘크리트에서는 그 자국을 무늬로 삼기도 한다.

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보단부의 사인장균열은 압축응력과 휨응력의 조합에 의한 응력으로 발생한다.

보 단부의 사인장균열은 전단력과 휨응력이 합쳐진 경사 인장응력으로 생긴다.

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보단부의 사인장균열을 방지하기 위해 주로 수평철근으로 보강한다.

사인장균열은 비스듬히 생기므로 이를 가로지르는 수직 스터럽이나 경사철근으로 막는다.

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연직하중을 받는 단순보의 중앙부 상단에서 휨인장응력에 의한 수직방향의 균열이 발생한다.

연직하중을 받는 단순보는 중앙부 하단이 인장을 받아, 수직 휨균열이 상단이 아니라 하단에서 생긴다.

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압축철근비가 클수록 장기처짐은 증가한다.

압축철근은 콘크리트의 크리프·건조수축을 붙잡아 주므로, 압축철근비가 클수록 장기처짐은 줄어든다.

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1방향 슬래브의 장변방향으로는 건조수축 및 온도변화에 따른 균열방지용 철근을 배근한다.

1방향 슬래브는 단변 방향이 힘을 받고, 장변 방향에는 건조수축·온도변화 균열을 막는 수축·온도철근을 둔다.

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늑근은 단부보다 중앙부에 많이 배근한다.

단순보의 전단력은 지점(단부)에서 가장 크므로 늑근은 중앙부가 아니라 단부에 촘촘히 넣는다.

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전단 균열은 사인장 균열 형태로 나타난다.

전단 균열은 지점 가까이에서 비스듬히 생기는 사인장(경사인장) 균열로 나타난다.

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양단 고정단 보의 단부 주근은 상부에 배근한다.

양단 고정보의 단부는 부모멘트로 위쪽이 늘어나므로 단부 주근은 상부에 둔다.

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주근은 휨균열 발생을 억제하기 위해 배근한다.

주근은 휨으로 인장이 생기는 쪽에 놓여 인장력을 받아 휨균열이 벌어지지 않게 한다.

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휨균열은 보 중앙부에서 수직에 가까운 형태로 발생한다.

휨균열은 휨모멘트가 가장 큰 보 중앙부 아래쪽에서 거의 수직으로 올라간다.

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