[한천구의 콘크리트 세상] 콘크리트 압축강도 ‘역전현상’…고온 양생이 강도 저하

‘역전(逆轉)’은 형세가 뒤바뀌는 현상을 뜻한다. 이러한 역전현상은 콘크리트에서도 나타나며, 특정 조건에서는 압축강도가 오히려 낮아지는 ‘강도 역전현상’이 발생한다는 지적이 제기된다.

일반적으로 콘크리트 압축강도는 시멘트의 수화반응에 따라 시간이 지날수록 증가한다. 수중 양생이나 지속적으로 수분이 공급되는 조건에서는 3년 압축강도를 100%로 볼 때, 28일 강도는 약 80%, 7일은 45%, 3일은 25% 수준을 발휘하는 것으로 알려져 있다. 일부 조건에서는 30년 이상 강도가 증가하는 사례도 보고된다. 반면 타설 후 건조 환경에 노출될 경우 강도 증진이 멈추거나 오히려 저하될 수 있다.

문제는 양생 온도에 대한 인식이다. 현장에서는 양생 온도가 높을수록 강도가 더 잘 나올 것이라는 기대가 일반적이다. 양생 온도와 시간을 곱한 ‘적산온도’ 개념 역시 이러한 인식을 뒷받침하는 것으로 받아들여진다. 그러나 적산온도와 압축강도 간의 상관성은 20℃ 이하의 저온 조건에서 주로 성립하며, 여름철 서중 콘크리트나 증기양생과 같은 고온 촉진 양생에서는 다른 양상이 나타난다.
 

콘크리트의 강도증진

 
고온에서 양생된 콘크리트는 타설 후 1일 이내에는 상대적으로 높은 초기 강도를 보이지만, 이후에는 오히려 저온 양생 콘크리트보다 장기 강도가 낮아지는 역전현상이 발생한다. 문헌에서는 그 원인으로 고온 환경에서 시멘트 응결이 지나치게 빨라지면서 표면만 경화되고 내부 수화반응이 충분히 진행되지 못하기 때문이라고 설명한다. 이로 인해 장기적인 강도 발현이 저해된다는 것이다.

이 같은 강도 역전현상은 여름철 레미콘 품질 관리와도 직결된다. 일 평균 기온이 25℃를 넘는 여름철에는 제조된 레미콘의 온도가 35℃ 이상으로 상승하는 경우도 적지 않다. 현장에서는 이를 강도 확보에 유리한 조건으로 판단하는 경우가 많지만, 실제로는 기대와 달리 강도가 충분히 발현되지 않는 사례가 발생한다.
 

초기 수화작용 시부터 강도시험 할 때까지 동일한 온도에서 양생하였을 때 양생 온도가 강도에 미치는 영향을 나타낸 것이다.

 
실제로 2022년 1월 발생한 광주 아파트 붕괴 사고와 관련해서도, 조사 과정에서 여름철 타설 콘크리트의 강도 저하를 이해하기 어렵다는 의견이 제기된 바 있다. 겨울철 저온 환경에서 강도 저하는 비교적 쉽게 수긍되지만, 고온 조건에서도 강도 문제가 발생할 수 있다는 점에 대한 이해가 부족하다는 지적이다.

해외에서는 이미 제도적으로 이러한 문제에 대응하고 있다. 일본건축학회의 ‘서중 콘크리트 시공지침·동 해설’에 따르면, 고온 환경에서 시공되는 서중 콘크리트의 경우 한중·한냉기 콘크리트와 유사한 방식으로 품질기준강도에 3MPa 또는 6MPa를 보정해 호칭강도로 주문하도록 규정하고 있다. 고온 양생으로 인한 강도 역전현상을 고려한 조치다.

전문가들은 국내 역시 여름철 콘크리트 품질 기준과 설계·발주 관행 전반을 재검토할 필요가 있다고 지적한다. 고온 환경에서의 강도 역전현상을 정확히 이해하고, 이를 반영한 기준 마련과 현장 적용이 요구된다는 것이다.
 

표 2 서중 콘크리트의 구조체 강도 보정치 *B종은 우리나라의 2종과 동일함