힘, 물 때문에 생기는 콘크리트 균열
글/ 김광만, (주)바로건설기술 대표이사
출처 : 건설감리, 2009년 7-8월호, pp. 82-83
건설구조 재료로 가장 많이 사용되고 있는 재료가 콘크리트다. 값싸고 내구성도 좋고 어디서나 구할 수 있어서 좋으나 딱 한가지 균열에 대한 숙명적인 문제를 안고 있다. 균열은 경우에 따라서 구조체의 문제를 미리 알려주는 고마운 역할을 할 때도 있지만, 균열 발생 이유에 대한 인식이 과장돼 기술자를 괴롭히는 경우가 더 많다. 그래서 기술자들은 예상치 못한 균열 발생에 신경을 많이 쓸 수밖에 없다. 그럼에도 불구하고 알고 놓치기도 하고, 모르고 지나쳐서 콘크리트가 굳고 난 후에야 보이는 균열로 아쉬움을 곱씹는 경우가 많다.
우선 힘 때문에 생기는 균열 중 흔히 놓치기 쉬운 것이 슬래브의 균열이다. 건물의 지하주차장 슬래브 균열은 노출돼 있기도 하려니와 경우에 따라서는 차에 묻어온 물이 균열을 통해 하부 층으로 떨어지는 바람에 균열이 발생한 것이 그대로 보여지기도 한다.
슬래브의 균열 보수를 위해 현장마다 몇 억원씩 하자보수비용을 들이는데도 우리나라 지하 주차장의 90%가 물이 샐 정도의 균열이 있다고 한다. 왜 그럴까. 슬래브는 기둥이나 보에 비해 굵지 않은 철근을 사용하고 철근작업 이후에 밟힐 수 있는 위치에 있는 것이 가장 큰 이유라고 할 수 있다.
특히 콘크리트를 타설할 때 콘크리트가 가득 들어있는 호스의 무게와 그것을 옮기는 인부의 발에 의 해 철근이 눌리면서 철근이 제 위치에 있지 않고 내려앉는 것이 슬래브의 구조성능을 떨어뜨리는 요인이라고 본다. 콘크리트를 타설할 때 철근이 손상을 입는 것을 뻔히 눈으로 보면서도 타설 인부들의 역동성 때문에, 또 이미 철근이 부어지는 콘크리트에 덮여가고 있는 상황이라 제지하거나 지적하게 되지 않는다. 해결 방법은 굵은 철근을 사용하거나, 철근을 받쳐두는 스페이서를 좀 더 촘촘히 설치하거나, 합판을 발판용으로 깔고 작업을 하도록 하는 방법이 있을 것이다. 하지만 더 중요한 것은 기술자들의 인식과 의지가 아닐까 한다.
물 때문에 생기는 균열은 사실 기술자로서 억울한 때가 많다. 왜냐하면 대책은 별로 없는데 균열은 쉽게 발생하기 때문이다. 콘크리트에서 물은 시멘트와의 화학반응으로 강도를 발현시키는 첫째 목적과 콘크리트의 반죽질기를 조정하는 둘째 목적이 있다. 그래서 화학반응에 필요한 물의 양보다 반죽을 위해 2배정도 더 소요된다. 이렇게 더 들어간 물을 잉여수라고 한다. 이 물은 콘크리트 구조물에 두 가지 작용을 한다. 콘크리트가 타설된 직후 잉여수가 콘크리트 위의 표면으로 떠오르는 것이 첫 번째이다. 이는 떠오르는 물의 부피만큼 콘크리트를 살짝 가라앉게 만든다. 같이 사용된 철근은 움직이지 않는데 콘크리트가 내려앉으니 철근의 상부에 살짝 균열이 나타난다.
이것을 침하균열이라고 하는데, 심할 때는 슬래브에 바둑판처럼 발생하기도 하고 보 위치에서는 철근의 형상이 선명하게 보일 정도가 되기도 한다. 그러나 이것은 물을 필요로 하는 양보다 더 많이 사용할 수밖에 없는 콘크리트의 숙명인데 어찌할 것인가. 물론 침하가 발생할 때를 맞춰 표면 진동기로 다시 한번 다져주면 많이 줄어들기도 한다. 그래도 이런 침하 균열은 기술자들이 해결하기 어려운 현상이고 구조적으로도 이미 고려된 현상이므로 일반적인 이해가 더 필요한 부분이다.
두 번째는 콘크리트의 강도가 충분히 발현된 후 콘크리트 내 미세한 크기의 잉여수가 증발해 나가면서 그 공간이 진공이 되고 콘크리트의 부피가 살짝 줄어들게 되는데, 이것을 건조수축이라고 한다. 콘크리트 난간이나 옹벽에 일정한 폭으로 보이는 균열이 이런 건조수축에 의한 균열이라고 할 수 있다. 건물의 코너 부위 슬래브에도 건물의 수축에 의해 약간 찌그러들면서 발생할 수 있다. 이러한 균열들은 철근을 적당히 배치하거나 구조물을 적절히 분리해 주면 어느 정도 제어할 수는 었을 것이다. 하지만 이런 균열이 항상 일정하게 발생하지 않는다는 것이 문제다. 확률적으로 발생할 수 있다는 것 때문에 철근을 마구 사용하는 것은 경제적이지 않아 부적절하다.
아주 작은 균열에도 좋지 않은 생각을 갖게 되는 일반적인 인식이 이제 조금은 바뀌었으면 한다. 콘크리트는 압축력에는 강하지만 인장력에는 약해 균열이 있을 수 있어 콘크리트 설계기준에서는 균열 폭을 최대 0.3-0.4mm까지 허용하고 있다. 이 범위 이하의 균열에 대해서는 기술자가 적절한 판단을 할 수 있는 정도라고 생각해 주면 좋겠다.<건설경제 발췌>
