콘크리트 균열과 내구성 저하(크리프·중성화·알칼리골재반응)
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1 출제 포인트 — 이렇게 나옵니다
13문항
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출제된 회차
콘크리트 균열의 종류
가장 자주 함께 나온 논점 (1문항)
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2 쉬운 설명
콘크리트가 갈라지고 늙는 이유 = 「언제 생기나(굳기 전·후)」와 「왜 생기나(원인)」로 가른다
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굳기 전에는 소성수축균열과 침하균열이, 굳은 뒤에는 건조수축·온도·하중·화학반응에 의한 균열이 생깁니다. 이 균열들은 설명을 서로 바꿔 적어 함정으로 나옵니다.
균열은 이렇게 가른다
| 균열 | 언제 · 왜 | 시험에 나온 함정 |
|---|---|---|
| 소성수축 | 굳기 전, 표면 물의 증발속도가 블리딩 속도보다 빨라 표면이 급히 줄어듭니다. 바람이 세고 기온이 높고 습도가 낮을수록 늘어납니다 | 「풍속이 약할수록 증가」는 반대입니다. 침하균열의 설명과 바꿔 적기도 합니다 |
| 침하 | 굳기 전, 콘크리트가 가라앉다 굵은 철근 등에 걸려 철근 위 표면에 생깁니다 | 소성수축의 설명과 바꿔 적기도 합니다 |
| 건조수축 | 굳은 뒤 수분이 빠져나가 체적이 줄어듭니다. 물·시멘트가 많고 골재가 적고 습도가 낮고 단면이 작을수록 큽니다 | 경화 전 체적이 「증가」한다고 쓰면 틀립니다. 시멘트는 적을수록이 아니라 많을수록 큽니다 |
| 온도 | 수화열로 속은 뜨겁고 겉은 빨리 식어 내·외부 온도차가 클수록, 단면치수가 클수록 잘 생깁니다 | ― |
| 하중 | 휨·전단 등 응력 방향에 따라 규칙성 있게 생깁니다 | 주로 불규칙한 망상균열이라고 쓰면 틀립니다(망상은 건조수축·알칼리골재반응 쪽) |
내구성을 떨어뜨리는 다섯 가지
| 인자 | 무슨 일이 생기나 |
|---|---|
| 염해 | 염분이 철근 부식을 부릅니다 |
| 탄산화(중성화) | 공기 중 이산화탄소가 스며들어 알칼리성이 낮아지고 철근 부식이 시작됩니다 |
| 동결융해 | 속 수분이 얼고 녹기를 되풀이하며 조직이 부서집니다 |
| 화학적 침식 | 산·황산염 같은 화학물질과 반응해 침식됩니다 |
| 알칼리골재반응 | 시멘트의 알칼리 성분과 반응성 골재가 반응해 부풀고 갈라집니다 |
이산화탄소 침투→알칼리성 저하(중성화)→철근 보호 피막 파괴→철근 부식·팽창→덮개 콘크리트가 갈라지고 떨어짐
크리프는 같은 하중이 오래 작용할 때 변형이 계속 늘어나는 현상입니다. 재하응력·물시멘트비가 크고, 하중을 일찍 가하고, 부재 단면이 작고, 덥고 건조할수록 커집니다.
이것만은 헷갈리지 말자
- 수화반응으로 생기는 수산화칼슘은 저하 요인이 아닙니다. 콘크리트를 알칼리성으로 지켜 철근 부식을 막아 주는 쪽입니다. 문제는 이것이 탄산화로 사라질 때입니다.
- 동결융해·화학적 침식·알칼리골재반응·철근 부식·중성화는 모두 내구성 저하 요인입니다. ⚠️ 기출에서는 「중성화」, 지금 기준에서는 「탄산화」라고 부릅니다(같은 현상입니다).
- 크리프는 온도가 낮고 습도가 높을수록 커지는 것이 아닙니다. 덥고 건조할 때 큽니다.
- 소성수축(플라스틱) 균열은 타설 당일 가장 먼저 나타나고, 염해·화학적 침식·알칼리골재반응·탄산화는 굳은 뒤 오랜 기간에 걸쳐 진행됩니다.
3 이 개념이 나온 기출문제
- 제24회 56번
- 제23회 45번
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- 제13회 89번
- 제12회 89번
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4 체크리스트 + 암기팁
함정 주의. 크리프는 「덥고 건조할 때」 커진다. 습하고 서늘하면 줄어든다. 수산화칼슘은 저하 요인이 아니라 철근을 지키는 알칼리성의 근원이다.
- 균열은 굳기 전(소성수축·침하)과 굳은 뒤(건조수축·온도·하중·화학반응)로 나눈다. 소성수축균열은 표면의 증발속도가 블리딩 속도보다 빠를 때 생기고 바람·고온·저습에 약하며(풍속이 약할수록 증가한다는 서술은 틀림), 침하균열은 굵은 철근 위에 생긴다.
- 온도균열은 수화열로 내·외부 온도차가 클수록, 단면치수가 클수록 발생하기 쉽다. 건조수축균열은 경화 후 수분이 증발해 체적이 감소해 생긴다. 하중에 의한 균열은 응력 방향에 따라 규칙성 있게 생기고, 불규칙한 망상균열은 건조수축·알칼리골재반응 등에서 나타난다.
- 건조수축은 단위수량·단위시멘트량이 많을수록, 골재량이 적을수록, 상대습도가 낮을수록, 부재 단면이 작을수록 커진다. 단위시멘트량이 적을수록 커진다는 서술은 틀리다.
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- 내구성 저하인자는 염해·탄산화(중성화)·동결융해·화학적 침식·알칼리 골재반응이며 철근 부식도 내구성을 떨어뜨린다. 수산화칼슘은 콘크리트를 알칼리성으로 지켜 철근 부식을 막으므로 저하 요인이 아니다.
- 크리프는 재하응력·물시멘트비가 클수록, 재하시기가 이를수록, 부재 단면이 작을수록, 고온·저습일수록 크다. 온도가 낮고 습도가 높을수록 커진다는 서술은 방향이 반대다.
- 균열 원인을 모두 고르는 문제의 보기 다섯 가지 — 재료(시멘트의 이상 응결)·시공(불균일한 타설·다짐, 이어치기면 처리 불량)·수화열·열화(중성화) — 는 모두 균열 원인이다. 성능저하현상 가운데 소성수축(플라스틱) 균열은 타설 당일에 생기고, 염해·화학적 침식·알칼리골재반응·탄산화는 경화 후 장기간에 걸쳐 진행된다.
5 예제 — 이 개념, 실제로 이렇게 나왔습니다
제24회 공동주택시설개론 56번콘크리트의 균열에 관한 설명으로 옳은 것은?옳은 것 고르기해설 보기 →제22회 공동주택시설개론 52번철근콘크리트 구조물의 내구성 저하요인으로 옳지 않은 것은?옳지 않은 것 고르기해설 보기 →제19회 공동주택시설개론 85번철근콘크리트 구조물의 내구성을 저하시키는 주요 원인을 모두 고른 것은?모두 고르기해설 보기 →6 이론 근거 — 정의가 곧 정답입니다항목 3개 · 눌러서 펼치기눌러서 닫기
균열의 종류
균열은 경화 전 균열(소성수축·침하)과 경화 후 균열(건조수축·온도·하중·화학반응)로 나눈다. 소성수축균열은 콘크리트가 굳기 전(소성 상태)에 표면 수분이 급격히 증발해 생기는 얕은 균열이고, 침하균열은 타설 후 콘크리트가 가라앉을 때 철근 등에 걸려 그 위쪽 표면에 생기는 균열이다. 소성수축(플라스틱) 균열은 응결 전 표면 증발이 블리딩을 앞지를 때 타설 당일에 생기고, 염해·화학적 침식·알칼리골재반응·탄산화는 경화 후 장기간에 걸쳐 진행된다. 건조수축은 시멘트풀의 수분 일탈로 일어나므로 단위 수량과 단위 시멘트량이 많을수록 커지고, 수축을 구속하는 골재량이 많을수록 작아지며, 상대습도가 낮고 부재 단면이 작을수록 커진다.
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 13문항 중 13문항의 근거내구성 저하인자
성능저하환경에 놓여 있는 콘크리트 구조물의 주된 성능저하인자로 염해, 탄산화, 동결융해, 화학적 침식, 알칼리 골재반응을 들고 이에 대하여 검토하도록 정한다(KDS 14 20 40 부록 4.3.1(2)). 중성화(탄산화)는 공기 중 이산화탄소가 스며들어 콘크리트의 알칼리성이 낮아지는 현상으로, 철근을 감싸던 부동태 피막이 깨져 부식이 시작되고 철근이 녹슬어 팽창하면 덮개 콘크리트를 밀어낸다. 알칼리 골재반응은 시멘트의 알칼리 성분과 반응성 골재가 반응해 부피가 늘면서 콘크리트를 부풀리고 갈라지게 하는 현상으로 여러 해에 걸쳐 진행된다. 동결융해는 콘크리트 속 수분이 얼고 녹기를 되풀이하며 조직이 부서지는 현상이다.
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 13문항 중 13문항의 근거크리프
크리프는 응력을 작용시킨 상태에서 시간이 지남에 따라 변형이 증가하는 현상이다(KCS 14 20 10 일반콘크리트 1.3). 재하응력·물시멘트비가 크고, 재하시기가 이르며, 부재 단면이 작고, 고온·저습일수록 커진다.
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 13문항 중 13문항의 근거