[한천구의 콘크리트 세상] 콘크리트의 초기동해 진단

겨울철 타설된 콘크리트가 초기동해를 입을 경우 구조적 성능 저하로 이어질 수 있어, 피해 범위와 깊이에 대한 정확한 진단이 중요하다는 지적이 나온다.

초기동해는 콘크리트가 충분한 강도를 발현하기 전에 저온에 노출되면서 발생한다. 콘크리트 조직 내 모세관 공극에 존재하던 물이 얼어 체적이 팽창하면 조직이 이완되고, 그 결과 압축강도가 저하될 수밖에 없다.

초기동해 피해 범위를 평면적으로 파악하기 위해서는 표면 타격 시 반발경도로 압축강도를 추정하는 슈미트 해머 시험이 효과적인 방법으로 활용된다. 통상 전체 면적에 대해 4m 간격으로 그리드를 설정한 뒤 전면 타격을 실시해 반발도를 측정한다. 100점 이상을 타격해 그 결과를 한 장의 도면에 종합하면, 초기동해 피해가 없는 건전 지역, 표면만 피해를 입은 경미한 지역, 그리고 일정 깊이까지 피해가 진행된 심각한 지역을 평면적으로 구분할 수 있다.
 
문제는 초기동해 피해의 ‘깊이’를 어떻게 판단하느냐다. 국내외 문헌을 살펴봐도 초기동해 깊이에 대한 진단 방법은 거의 제시돼 있지 않다. 이는 초기동해 자체를 발생하지 않도록 관리하는 것이 원칙이었기 때문에, 실제 피해 사례를 전제로 한 진단 기법이 정립되지 않았기 때문이다.

이에 따라 현장에서는 초기동해 피해 지역에서 원기둥 형상의 코어를 채취한 뒤, 이를 상·중·하로 절단해 각각 압축강도를 시험하는 방식이 적용되고 있다. 초기동해를 입은 부분은 조직이 이완돼 건전부에 비해 압축강도가 낮게 나타나며, 이를 통해 피해 깊이를 판단할 수 있다.

실제 조사에서는 철근탐지기를 활용해 철근 위치를 피한 뒤, 건전부 1개소, 경미한 피해 지역 3개소, 심각한 피해 지역 3개소 등 총 7개 지점에서 코어를 채취했다. 채취된 코어를 보면 초기동해 피해를 입은 부분과 그렇지 않은 부분이 색상 차이로 비교적 명확하게 구분된다.

피해를 입은 부분은 상대적으로 진한 색을 띠는 반면, 건전부는 밝은 색을 나타낸다. 이는 초기동해로 인해 조직이 이완된 부분의 흡수율이 커지기 때문이다. 침수 후 건조되는 과정에서 건전부는 빠르게 수분이 증발해 밝은 색으로 변하지만, 흡수율이 큰 초기동해 피해 부위는 수분을 오래 유지하면서 진한 색이 늦게까지 남는 현상이 나타난다.

전문가들은 초기동해 진단 시 단순한 외관 점검에 그치지 않고, 슈미트 해머를 통한 평면적 범위 조사와 코어 채취를 통한 깊이 진단을 병행해야 한다고 강조한다. 겨울철 콘크리트 품질 관리는 사후 보수보다 사전 관리가 중요하지만, 이미 피해가 발생한 경우에는 과학적이고 체계적인 진단이 구조 안전 확보의 출발점이라는 지적이다.