[한천구의 콘크리트 세상] 잔골재율 과도 확대…굵은골재 부족 배합 논란

콘크리트 배합에서 잔골재(모래)와 굵은골재(자갈)의 혼합 비율을 나타내는 지표로 ‘잔골재율(S/a)’이 사용된다. 이는 전체 골재(Sand+Gravel) 가운데 잔골재가 차지하는 비율로, 실무에서는 백분율(%)로 표현한다.

잔골재율이 0%이면 굵은골재만 사용한 콘크리트이고, 100%이면 굵은골재가 없는 시멘트 모르타르에 해당한다. 일반적인 콘크리트는 굵은골재가 골격을 이루고, 그 공극을 잔골재와 시멘트 페이스트가 채우는 구조를 갖는다.
 

콘크리트 타설모습.

 
기존 연구에 따르면 잔골재율이 적정 수준보다 낮을 경우 슬럼프 값은 커질 수 있으나 점성이 부족해 재료분리와 허니컴 발생 가능성이 커지고, 압축강도 역시 저하되는 것으로 나타난다. 반대로 잔골재율이 지나치게 높아져도 골재 간 공극이 증가해 강도 저하로 이어진다. 이에 따라 배합설계 원칙상 잔골재율은 재료분리를 일으키지 않는 범위 내에서 가능한 한 낮게 설정하는 것이 바람직하다는 것이 정설이다.

과거 강모래·강자갈을 사용하던 시기에는 현장 용적배합 1:2:4가 일반적이었으며, 이 경우 잔골재율은 약 33% 수준이었다. 둥근 입형과 연속입도를 가진 골재 특성상 낮은 슬럼프(80㎜ 이하)에서도 작업성이 확보됐기 때문이다.

그러나 현재는 굵은골재가 강자갈에서 쇄석으로, 잔골재가 강모래에서 부순모래로 전환되면서 잔골재율 상향이 불가피해졌다. 여기에 슬럼프 증가, 펌프 타설 확대 등의 요인이 더해지면서 잔골재율은 과거보다 최대 15%가량 높아질 수 있다. 예컨대 물-시멘트비(W/C) 50%의 쇄석 콘크리트 기준 적정 잔골재율은 약 48% 수준으로 평가된다.
 

잔골재율과 슬럼프치의 관계.

 
문제는 최근 출하되는 레미콘 배합보고서에서 잔골재율이 52%를 넘고, 일부는 58%에 이르는 사례까지 나타나고 있다는 점이다. 굵은골재 비중이 지나치게 낮고 잔골재가 대부분을 차지하는 배합이 현장에서 사용되고 있다는 지적이다.

잔골재율이 과도하게 높아질 경우 유동성과 압축강도 저하뿐 아니라 탄성계수 감소, 건조수축 균열 증가 등 내구성 측면에서도 불리하다. 원가 측면에서도 상대적으로 고가인 잔골재 사용량이 늘어 비경제적인 배합이 된다.

이 같은 현상의 원인으로는 우선 굵은골재 품질 문제가 거론된다. 25㎜ 굵은골재는 통상 5~25㎜ 입도를 확보하기 위해 13~25㎜(5번)와 5~13㎜(7번) 골재를 혼합하지만, 비용 절감을 이유로 7번 골재를 사용하지 않는 사례가 늘면서 부족한 부분을 잔골재로 대체하는 구조가 형성되고 있다는 설명이다. 각진 쇄석 골재의 입형 특성도 잔골재율 상승 요인으로 작용한다.
 

잔골재율과 압축강도의 관계.

 
혼화제 회사가 레미콘 배합설계를 사실상 지원하는 현 구조도 문제로 지적된다. 재료분리를 억제하고 혼화제 사용 효과를 높이기 위해 잔골재율을 높이는 방향의 배합이 선택될 가능성이 크다는 것이다.

현장 여건 역시 영향을 미친다. 기능공의 고령화와 인력 부족으로 굵은골재가 많은 배합을 기피하고, 펌프 압송성을 우선시하는 과정에서 잔골재율 상향과 가수로 이어지는 사례도 적지 않다는 분석이다.

전문가들은 굵은골재의 입도·입형·최대치수 개선 등 원재료 품질 관리가 우선돼야 하며, 혼화제 역시 적정 성능·적정 사용량 원칙이 지켜져야 한다고 지적한다. 아울러 기능공 교육과 시공 여건 개선이 병행돼야 하며, 여건상 한계가 있다면 중유동·고유동 콘크리트 적용이나 무인·로봇 시공 확대도 하나의 대안이 될 수 있다고 강조한다.