[건축기사, 건설사 심층면접] 매스콘크리트 수화열 온도균열의 원인과 현장 관리 방안

건설 현장에서 매스콘크리트는 흔히 접하는 구조물 유형 중 하나다. 그러나 '매스콘크리트 온도균열' 문제는 반복적으로 현장에서 어려움을 겪는 요소다. 이 글에서는 매스콘크리트의 정의부터 현장에서 발생하는 문제점과 해결 방법까지 실무적으로 정리했다.

매스콘크리트란?

매스콘크리트는 구조물의 크기와 두께가 커서 내부 수화열에 의한 온도 차이가 큰 콘크리트를 말한다.

KCS 14 20 42 : 2018기준에 따르면, 다음 조건 중 하나라도 충족하면 매스콘크리트로 간주한다.

 

구조 형태	두께 기준
평판 구조	0.8m 이상
하단이 구속된 벽체	0.5m 이상
프리스트레스트 구조물 등 부배합 콘크리트 사용 경우	구속 조건에 따라 달라짐

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매스콘크리트는 구조물 중심부와 표면부 간의 큰 온도차로 인해 응력이 발생하여 균열을 유발한다. 특히 대규모 기초판, 벽체, 교량의 교각과 같은 부재가 이에 해당한다.

현장에서 흔히 저지르는 실수

과도한 저발열 배합 적용

온도균열 방지를 위해 고로슬래그 미분말이나 플라이애시 같은 시멘트 대체재료를 과도하게 사용하는 경우가 있다. 그러나 이 경우 침하균열, 건조수축균열 등 다른 유형의 균열을 초래할 수 있다.

 

사례 분석:

• 시멘트 50% + 대체재료 50% 배합 시 초기 침하량 증가: 실제 한 현장에서 과도한 대체재 사용으로 초기 침하량이 예측보다 크게 나타나 균열로 이어진 사례가 있다. 침하균열은 콘크리트가 응결되기 전에 자중에 의해 침하하면서 발생한다.
• 고로슬래그 사용 시 초기 건조수축이 커져 균열 위험 증가: 고로슬래그는 수화반응이 지연되면서 콘크리트가 천천히 굳는다. 이 과정에서 초기 수분 증발이 더 활발해져 건조수축이 발생, 표면에 미세균열이 형성된 사례가 보고된 바 있다.

권장 배합:

• 표준기 배합 (시멘트 80% + 대체재료 20%)을 통해 온도균열과 기타 균열 모두 관리 가능하다. 실제 여러 현장에서 이 배합을 적용하여 성공적으로 균열을 관리한 사례가 다수 보고되었다.

표면 양생 기간 단축

표면 양생은 내부와 표면 간 온도차를 줄여 균열 발생을 최소화하는 중요한 과정이다. 그러나 많은 현장에서 양생을 너무 빨리 종료하는 경향이 있다.

 

사례 분석:

• 양생 24시간 후 비닐 제거 → 응력이 허용응력 초과 → 균열 발생: 실제 현장에서 양생시간을 단축한 결과, 표면과 내부의 온도차가 급격히 증가하여 중심부에 큰 응력이 걸려 균열이 발생했다는 보고가 있다.
• 양생 65시간 유지 → 응력 안정화 → 균열 억제: 다른 현장에서 최소 65시간 양생을 실시한 결과, 내부와 표면 온도차가 서서히 안정화되어 균열이 발생하지 않은 사례가 다수 관찰되었다.

최소 2.5일(65시간) 이상의 표면 양생이 필수적이다.

 

(좌)24시간 양생 후 비닐 제거 (우)65시간 양생 후 비닐제거

매스콘크리트의 현장 관리 방안

수화열 해석 필수

매스콘크리트 시공 전 반드시 수화열 해석을 통해 응력 예측을 실시하고, 이에 따른 배합 설계 및 시공 계획을 수립해야 한다. 이는 균열 발생 가능성을 사전에 예방할 수 있는 가장 효과적인 방법이다. 실제로 대형 토목공사 현장에서는 수화열 시뮬레이션을 통해 정확한 예측치를 바탕으로 철저한 시공계획을 수립하여 균열을 최소화하고 있다.

전체 균형을 고려한 배합 설계

단순히 온도균열만을 고려한 배합 설계는 오히려 부작용을 초래할 수 있다. 응결 시간, 침하량, 건조수축 등 다양한 요소를 종합적으로 평가하여 적절한 배합 비율을 결정하는 것이 중요하다. 여러 현장에서 종합적인 배합 설계를 통해 온도균열뿐 아니라 기타 균열도 동시에 방지한 사례가 많다.

충분한 표면 양생

매스콘크리트의 표면 양생 기간은 최소 65시간 이상 유지해야 한다. 특히 슬래브 두께 1.6m 이상의 대형 구조물에서는 더욱 신경 써야 한다. 실례로, 동절기 시공 현장에서 비닐양생을 충분히 유지하여 균열 발생을 억제한 사례가 널리 알려져 있다.

결론 및 현장 적용 요점

매스콘크리트의 온도균열 문제는 반드시 발생할 수밖에 없지만, 수화열 해석을 통한 사전 예방과 적절한 배합 설계, 충분한 양생 관리를 통해 충분히 억제할 수 있다. 현장 실무자는 품질기술팀과 협력하여 사전 시뮬레이션을 반드시 실시하고, 이를 바탕으로 계획적으로 접근해야 한다.