작성일: 2014-06-15 조회수: 3768
   제   목  재료분리
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"월간 레미콘 아스콘 골재" 2014. 06 - 한천구 교수 (청주대 건축공학과) 

1.서언

전 강좌에서는 재료분리의 정의, 분류, 원인 및 방지대책에 대하여 전반적인 사항을 고찰한 바 있다. 본 강좌에서는 전 강좌에 이어 보통콘크리트의 재료분리에 대한 사고 및 재료 분리 평가방법에 대하여 소개해 보도록 한다.

 

2.재료분리에 대한사고(思考)

콘크리트에서 균열발생이라는 결함은 어쩔 수 없는 것처럼, 콘크리트의 재료분리도 크고·작은 차이는 있을 수 있을지라도 어쩔 수 없는 현상으로 받아들여진다. 즉 콘크리트란 태생적으로 크고 작은 입자의 조성에 또한 각 입자는 무겁고·가벼운 재료로 구성되어 물로 반죽된 액체를 거푸집에 부어 넣고 난 다음 진동기로 진동을 주어 더욱 액상화를 촉진시키는 것이 필연적으로 재료분리가 발생한다.

재료분리가 크게 발생하는 경우는 전 강좌에서「굵은 골재의 분리」와 「시멘트 페이스트 및 물의 분리」에서 설명하였지만 문제시되지 않는 경우라도 기둥이나 벽의 경우 보통콘크리트인 경우는 상부 쪽에서 물이 많이 떠올라 물시멘트비가 커지므로 20~30 %정도 강도가 저하하는 경우도 있다.

일예로 사진 1의 경우는 정상적으로 제작된 Φ100 X 200mm 공시체의 압축강도 시험모습이지만 중앙부가 아닌 상부 쪽에서 파괴되는 것을 보면 높이 20 cm에도 재료분리가 발생함을 입증하는 자료이다.

따라서 종전의 구조해석에서 설계기준강도보다 허용압축강도 특히 단기 압축강도의 안전율 (장기와 단기간의 안전율은 크리프를 고려함)은 시공상 결함으로 재료분리에 의한 결함을 제일 크게 반영한 것이며, 또한 코아 채취에 의한 강도평가에서도 평균은 설계기준강도의 85 %이상을 최소 70 %이상이면 합격으로 평가하는 것 등이 이와 같은 상황을 고려하는 일련의 조치인 것이다.

 

3.재료분리의 평가방법

콘크리트 배합설계에서 혹은 납품된 레미콘 검사에서 재료분리의 평가로 적절한 값을 결정하는 것은 가장 어려운 사항이고, 역시 노련한 사람만이 잘 판단 할 수 있는 사항이다.

즉, 재료분리 여부의 평가는 콘크리트의 점성에 대한 평가로서 액체처럼 흐르는 콘크리트에서, 크고·작은 입자 및 무겁고·가벼운 구성 재료가 분리되지 않게 하려면 점성이 잘 발휘되어야 한다. 그러면 콘크리트에서는 무엇이 점성을 내는지를 먼저 생각해 보아야 한다. 기본은 시멘트와 같은 미립자 즉 분체의 양이다. 단위 시멘트 량을 많게 하거나 혹은 시멘트 량에 플라이애시, 고로슬래그 미분말, 석회석 미분말 등을 치환해 주는 경우도 시멘트보다 밀도가 낮으면서 동일질량으로 치환해주면 분체 부피가 늘어나 점성이 증가하는 결과이다.

또한, 골재의 입장에서는 굵은 골재보다는 잔골재량을 많게 할 때(일반적인 배합설계는 재료분리를 일으키지 않는 범위에서 잔골재 율을 낮춤) 즉, 잔골재율(s/a)을 높이면 점성이 증가하여 재료분리가 방지된다. (기술 강좌 제 3회 참조) 그러나, 시멘트 량이 적은 저강도 빈배합 콘크리트에서 미립자가 적은 즉 조립률이 큰 잔골재로 배합설계를 할 때에는 아무리 잔골재률을 높여도 점성이 발휘되지 않으므로 하여 결국 콘크리트 배합이 되지 않는다는 것도 이해해야 할 것이다.

또 다른 점성증진책으로는 증점제의 활용이다. 즉, 약을 이용하여 점성을 발휘하는 것으로 메틸셀룰로우스, 에틸셀룰로우스, 다당류 폴리머, 폴리에틸렌옥사이드(PEO)증점제, 껌류 등 무수히 많은 종류가 있는데, 품질, 가격 등을 심도 있게 고려하면 효율적인 방법이 될 수 있다.

재료분리 평가방법은 일반콘크리트의 경우 슬럼프 시험을 관찰하고 그 이후 처리로 평가하게 되는데 그 내용은 다음과 같다. 먼저, 슬럼프 실험결과로 비교적 큰 슬럼프의 경우 한쪽으로 콘크리트가 쓰러지는 듯 흘러내리는 경우 (실무에서는 전단슬럼프라고함)인데 처음 한번은 재실험을 실시하지만(기술 강좌 제 41회 참조) 재시험에도 동일한 결과가 발생한다면 재료분리로 평가한다. 물론 이런 경우 슬럼프 콘 주변으로 시멘트페이스트가 누출되어 있는 경우도 있는데 이것도 재료분리이다.

이번에는 슬럼프가 작은 경우인데, 종전에는 다짐봉으로 슬럼프 시험한 콘크리트의 측면을 두들겨보거나, 바닥을 들썩들썩하여 콘크리트의 흐름을 보는 경우이었다. 그러나 평가를 어떻게 해야 할지는 명확하지 않았다. 따라서 이런 경우의 평가로서 2013년 4월 일본 콘크리트 공학에 게재된 마루야 쓰요시(丸屋剛)씨의 테크니컬 레포트 기사를 소개하는 것으로 한다.

즉, 슬럼프 시험이 끝난 콘크리트를 공기량 시험에 이용하는 고무망치를 이용하여 슬럼프 판을 두드려 사진 3과 같이 슬럼프가 커지고 슬럼프 플로가 커질 때 슬럼프 플로 47 cm(약 50 cm로 관리하면 편리 : 다짐완료에너지)에 도달할 때까지 최초 슬럼프 몰드 윗지름 10cm 의 원 모습이 흔적이라도 남아 있으면 점성이 탁월한 경우로서 재료분리가 아니라고 평가하지만, 원이 없어진 경우는 잘못된 배합설계로 재료분리라고 평가하는 것이다



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