왜 콘크리트에는 크랙이 생기는 걸까?

일반적인 생각으로는 물한방울 새지 않을 것 같은 내구성의 대명사격인 콘크리트도 크랙이 생긴다. 크랙이 생기는 정도는 조건과 상황에 따라서 다소 다를 수 있겠지만 이 크랙이 골치아픈 누수의 통로가 될 수 도 있고 또한 건물의 내구성을 저하시키면서 가장 기본이면서 중요하다고 할 수 있는 구조적인 안전과도 관련이 될 수 도 있는 것이다.

 

이 콘크리트의 크랙이 발생하게 되는 요인은 조건과 상황에 따라서 때로는 단순할 수 도 있고 다양한 여러가지 요인의 상호작용에 의해서 복잡할 수 도 있다고 하는데 그 발생요인을 구분하자면 보통 물리적 특성, 화학적 특성, 외력, 시공불량에 의해서 발생할 수 있다고 한다.

 

 

콘크리트의 기본재료는 시멘트, 모래, 굵은 쇄석 그리고 물이다. 여기에 계절과 날씨 등의 기후적인 영향을 고려하고 콘크리트의 작업성과 특성을 강화하기 위해서 고체와 액체의 혼화재와 혼화제가 첨가된다고 한다. 콘크리트는 타설 후 일정한 시간이 경과하면서 강성을 얻게 되는데 이 과정에서 재료에 포함되어있던 수분이 증발하면서 체적에 변화가 생기는 건조수축과정이 일어나면서 불가피하게 크랙이 생성되는데 이러한 크랙의 발생요인을 물리적 특성이라고 할 수 있을 듯 하다.

 

또다른 물질적 특성에 의한 크랙발생의 요인의 예를 들자면 재료에 포함된 수분과 공기가 증발하면서 아주 작은 미세한 공극이 생기게 되는데 모세관작용에 의해서 이 공극에 수분이 침투하게 되고 추운 겨울철 동안 얼면서 부피가 팽창하게 된다. 물론 외부와 달리 매우 좁은 공간이기 때문에 9%의 부피팽창은 어렵겠으나 이러한 압력이 콘크리트의 크랙과 표면박리를 일으키는 물리적인 특성이 될 수 있다는 것이다.

콘크리트는 압축강도에는 강하나 인장강도와 전단강도 등에는 약하다고 알려져있다. 그래서 이러한 약점을 보강하기 위해서 철근을 배근하게 되는데 강알칼리성인 콘크리트가 배근된 철근을 보호하는 코팅제의 역할을 수행하게 된다.

이 철근의 코팅제역할을 하는 수산화칼슘이 공기중의 탄산가스, 수분과 접촉하면서 탄산칼슘으로 변화가 일어나는 콘크리트의 탄산화과정 즉 중성화작용이 진행되면서 콘크리트는 알칼리성을 잃게 되는 것이다. 이는 더이상 철근을 보호할 수 없고 따라서 철근이 부식되는 것이다. 철근은 부식되면서 부피가 2배이상 증가하는데 이것은 철근의 강성을 잃는 것을 의미하는 것이고 이 영향으로 콘크리트의 크랙이 발생하게 되는 화학적 특성이 되는 것이다.

 

또다른 화학적 특성으로는 수분침투에 의한 염해, 알칼리 골재반응 등이 있는데 이러한 반응들은 계절과 날씨 등의 기후적인 조건에 따라서 수개월에서 수년동안 진행되면서 크랙과 백화현상, 박리박락의 원인이 되는 것이다.

콘크리트 크랙은 하중, 부동침하 등과 같은 외력에 의해서도 발생할 수 있고 부적절한 설계와 시공불량에 의해서도 발생할 수 있다. 콘크리트의 크랙발생요인에 대해서 이 정도만 알아도 보통이상의 수준은 될 것 같다.