콘크리트 공사의 개요 및 특성 알아보기

콘크리트 공사는 철근콘크리트 구조물을 형성하는 가장 중요한 재료인 콘크리트를 생산하여 현장에서 소비하고, 이를 관리하는 모든 과정을 포함하고 있다. 따라서 콘크리트 공사는 재료의 선정에서부터 양생에 이르는 모든 과정에서 단계적인 시공계획을 수립하여야 한다. 콘크리트 공사는 구조적인 안전과 밀접한 관련을 가지고 있으므로 소요의 강도, 내구성, 수밀성 및 강재를 보호하는 성능을 가져야 하며 품질이 균일하여야 한다. 또한 시공을 능률적으로 하고 균일한 콘크리트를 만들기 위해서는 시공할 때 작업에 필요한 적절한 작업성을 가져야 한다. 콘크리트 공사를 시작하기에 앞서 여러 가지 공사요건을 만족하도록 시공계획을 수립하여야 하며, 이러한 시공계획에는 공정 계획, 콘크리트 운반 계획, 타설 계획, 다짐 계획, 마무리 계획, 이음 계획, 양성계획 및 환경보전 계획이 기술되어야 한다.

콘크리트 공사를 올바르게 수행하기 위해서는 콘크리트가 가지고 있는 특성에 대해서 알아야 한다. 콘크리트는 유동성이 있는 반죽 상태에서 부어 넣게 되고, 시멘트의 수화반응에 의해 경화되는 특성을 지니고 있다. 따라서 굳지 않은 콘크리트일 경우와 경화된 콘크리트일 경우 요구되는 특성이 각각 달라진다. 굳지 않는 콘크리트란 비비기 직후로부터 응결과정을 거쳐 소정의 강도를 나타낼 때까지의 콘크리트를 말한다. 균일하고 밀실한 콘크리트를 만들기 위해서는 굳지 않은 콘크리트는 운반, 타설, 다지기, 마무리 등의 작업에 적합해야 한다. 이러한 성질을 종합적으로 워커빌리티라고 한다. 즉, 워커빌리티란 굳지 않은 콘크리트의 작업의 난이 정도를 말한다. 이러한 워커빌리티는 복잡한 성질로서 좋고 나쁨을 판단하기가 매우 어려워서 반죽질기, 재료분리 등을 종합적으로 고려하여 경험적으로 판단을 내릴 수밖에 없다.

콘크리트에서 컨시스턴스는 물의 양이 많고 적음에 따른 반죽의 질기를 나타낸다. 컨시스턴스는 일반적으로 슬럼프 시험에 의한 슬럼프값으로 표시된다. 굳지 않은 콘크리트의 펌프 압송 작업에 적합하여야 한다. 일반적으로 펌퍼빌리티는 수평관 1m당 관내의 압력손실로 정하여도 좋다.

플라스티시티는 거푸집에 쉽게 다져 넣을 수 있고, 거푸집을 제거하면 천천히 형상이 변하기는 하지만 허물어지거나 재료가 분리하거나 하는 일이 없는 굳지 않은 콘크리트의 성질을 말한다. 일반적으로 플라스티시티에 관한 측정은 슬럼프시험 후 콘크리트의 무너진 모양이나 형태의 변화를 관찰하여 판단한다. 콘크리트의 재료 분리란 균일하게 비벼진 콘크리트가 비비기, 운반, 타설 도중 균질성을 잃고 시멘트, 물, 골재 등이 분리되는 현상이다. 재료 분리는 콘크리트 강도 저하, 내구성 및 수밀성 저하되고 압송관이 막혀 파괴되거나 타설 후 곰보 등을 발생시키므로 철저한 품질관리를 하여야 한다. 블리딩이란 콘크리트 타설 후 시멘트, 골재 등 콘크리트 입자의 침하에 따라 물이 분리 상승하여 표면으로 떠오르는 현상을 말한다. 블리딩에 의해 콘크리트 표면에 배합수와 함께 떠오른 부유물질 또는 녹아있던 알칼리성 물질 등이 침전한 미세한 물질, 즉 콘크리트 표면에 얇은 층이 형성된 것을 레이턴스라 한다. 블리딩을 감소시키기 위해서는 단위 수량을 적게 하여야 하며 입도가 적당한 골재를 사용하여야 한다. 또한 레이턴스는 콘크리트의 강도와 접착력을 감소시키므로 반드시 제어하여야 한다.

피니셔빌리티란 미장 모르타르나 콘크리트 바닥 등의 마무리하기 쉬운 정도를 나타내는 굳지 않는 콘크리트의 성질을 말한다. 일반적으로 콘크리트를 타설한 후 경화할 때까지 발생하는 균열을 초기균열이라고 한다. 콘크리트 타설 후에는 블리딩 현상에 의해 콘크리트가 침하할 때 철근이 배근 된 부분은 철근에 의해서 침하가 방해되면서 철근 배근을 따라 격자형의 균열이 발생하게 되는데 이를 침하균열이라고 한다. 침하균열을 방지하기 위해서는 블리딩 현상을 줄여야 한다. 굳지 않는 콘크리트에서 고온 건조한 외기에 콘크리트의 표면이 노출되면 콘크리트의 표면에서 물의 증발속도가 블리딩에 의한 물의 상승 속도보다 빠르게 된다. 이때 급속한 수분 증발이 일어나게 되어 콘크리트의 표면에 가늘고 얇은 균열이 불규칙하게 발생하게 된다. 플라스틱 수축 균열을 방지하기 위해서는 급격한 수분의 증발을 방지하여야 한다.

경화된 콘크리트의 주요 특성은 강도, 변형, 중량, 체적변화, 수밀성, 내화성, 내구성 등이 있다. 콘크리트의 강도는 일반적으로 압축강도를 말한다. 콘크리트의 압축강도는 표준양생을 한 재령 28일의 압축강도를 기준으로 한다. 콘크리트의 압축강도는 지속해서 향상되었으며 현재는 100MPa의 고강도 콘크리트도 실용화되고 있다. 콘크리트의 인장강도는 압축강도에 비해서 매우 작다. 콘크리트의 건조수축 및 온도변화 등에 의한 균열 발생을 줄이기 위해서는 인장 강도가 큰 것이 좋다. 인장강도는 콘크리트를 건조하면 습윤한 콘크리트보다 저하된다. 콘크리트의 휨강도는 압축강도의 1/5~1/8 정도이고, 인장강도의 1.6~2.0배 정도이다. 콘크리트의 전단강도는 압축강도의 1/4~1/6 정도이고, 인장 강도의 2.3~2.5배 정도이다. 콘크리트의 부착강도는 철근콘크리트 구조에서 철근과 콘크리트 사이에 일어나는 부탁의 정도를 말한 것으로 일반적으로 부탁 강도는 압축강도의 1.10 정도로 압축강도가 증가함에 따라 증가한다. 부착강도는 철근의 종류 및 지름, 콘크리트 중의 철근의 위치 및 방향, 묻힌 길이, 콘크리트의 피복두께, 콘크리트의 품질 등에 따라 달라진다. 콘크리트 부재 면의 일부분에만 국부 하중을 받는 경우 콘크리트의 압축강도를 지압강도라고 한다.