건설공사에서 레미콘 생산 방법과 펌프카 압송 기술은 혁명적인 발명품 중의 하나이다. 즉, 콘크리트용 원재료를 질통으로 날라 현장의 믹서로 혼합하던 것을 공장에서 기계적으로 제작하여 운반 트럭으로 날라 온다. 또한, 드럼통에 넣어진 콘크리트를 윈치로 들어 올려 리어커 등으로 운반하던 것을 코끼리 코처럼 길게 뻗은 펌프카로 타설 위치까지 압송해 준다. 그러나 어느 경우이든 혁명이나 발전을 이루다 보면 이에 따르는 부작용도 있을 수 있는데, 이번 강좌에서는 건조수축 균열 등과 연관한 펌프 시공의 문제점과 그 대책에 대하여 기술해 본다.
콘크리트 운송에 있어 편리하게 이용하는 펌프카에는 압송 방식에 따라 압축 공기식, 스퀴즈식(짜내기식), 피스톤 압송식이 있지만, 대부분은 피스톤 압송식이 이용되고 있다. 피스톤 압송식은 고정된 장소에서 배관을 따라 콘크리트를 보내는 배관 타설 공법과 장소를 이동하면서 위치를 바꿔가며 타설하는 붐타설 공법이 있다.
피스톤 압송식은 2개의 피스톤이 실린더 안으로 유입된 콘크리트를 번갈아 유압으로 밀어 콘크리트를 펌프 선단으로 보내주게 되는 원리이다. 그런데 이때 문제는 유동성이 큰 콘크리트는 쉽게 밀려가지만, 된 비빔 콘크리트는 엄청난 압력이 필요하게 되는데, 잘못하면 관이 막히는 폐색 사고가 발생할 수 있고, 그 정도를 초과하면 관이 터지는 파열사고까지도 발생할 수 있다. 폐색 사고나 파열사고는 펌프카 업체 입장에서는 경제적이나 시간적으로 매우 치명적인 손실이 아닐 수 없다.
그렇기 때문에 펌프로 시공하는 경우는 동일한 슬럼프 일지라도 전체 골재 중 모래가 차지하는 비율인 잔골재율(모래/모래+자갈:S/a)을 2~5% 정도 높여 주어야 한다. 즉 자갈보다 모래의 비율이 많아야 콘크리트가 막히지 않고 잘 밀려갈 수 있기 때문이다. 그러면 콘크리트 배합에서 S/a를 높이면 어떻게 될까? 당연히 슬럼프는 낮아질 수밖에 없다. 그러니 보통의 경우도 펌프 압송성을 높이려고 물의 사용량을 많게 하는데, S/a까지 높이면 당연히 1m3당 물의 사용량인 단위수량은 더욱더 많아질 수밖에 없다. 시방서에는 단위수량을 185Kg/m3 이하로 하도록 규정하고 있지만, 실무에서는 200Kg/m3를 초과하는 경우도 있다.
이것은 단위수량 150Kg/m3라면 6개월 건조수축량이 대략 4×10-4 정도로, 그중 절반 정도는 철근에 구속된다고 보면 10m 크기의 구조물일 때 크든 작든 모든 균열폭을 합치면 2mm 정도(실무에서는 균열이 거의 없음)인 반면, 200Kg/m3라면 8×10-4 정도로서 10m 크기의 구조물이라면 4mm의 건조수축 균열이 발생하게 되는데, 그렇게 되면 철근 콘크리트 구조물에 발생하게 되는 대부분의 균열은 펌프카에 기인한다고 말 할 수 있다.
그러면, 펌프카 말고 다른 대안은 없을까? 선진국에서는 레미콘을 버킷에 담아 타워크레인으로 들어 올려 타설하는 방법을 채택하는 경우도 있다. 이는 품질은 좋을지라도 시공효율은 낮아서 대규모 타설에는 부응하지 못한다. 그렇다면 또 다른 대안은 없는가? 결국, 방법은 발전된 기술을 이용하는 것이다. 유동성 향상이며 S/a 증가문제에도 대응할 수 있는 고성능 감수제(SP제)와 증점제 혹은 제점제를 복합하여 이용하는 방법이다.
최근의 경우, 고강도 콘크리트라면 제점제를 이용하여 점성을 줄이는 저 점도형 SP제, 일반강도 및 저강도 영역에서는 재료분리를 방지하는 고 점도형 혹은 재료분리 저감형 SP제를 이용하면 가능할 수 있다. 여기에 더하여 건조수축 균열을 적극적으로 줄일수 있는 방법으로 수축저감제 혹은 팽창재를 단독 혹은 복합적으로 사용하는 것이다. 일 예로 미군 평택기지 이전사업의 경우 미군의 시방에 따라 우리나라에서는 거의 사용해본 적 없는 수축저감제를 비싼 가격으로 수입하여 활용하였던 것을 생각해 보면 불가능한 일 만은 아닐 것이다.
결론적으로 레미콘 시공에 펌프 공법은 콘크리트의 시공 능률을 크게 향상시켰을 지라도, 펌프 압송성 향상을 위해 S/a 증가, 가수 등으로 균열의 주범이라는 오명을 피할 수 없는 상황이 되었다. 따라서 현장 도착 레미콘의 단위수량 시험 의무화 등 국가적인 통제가 계획되고 있음에 발전된 기술인 점성조정을 곁들인 고성능 SP제 도입, 수축저감제 및 팽창재 등을 활용하여 콘크리트 펌프에 의한 균열문제를 해결해줄 필요가 있다.
콘크리트 운송에 있어 편리하게 이용하는 펌프카에는 압송 방식에 따라 압축 공기식, 스퀴즈식(짜내기식), 피스톤 압송식이 있지만, 대부분은 피스톤 압송식이 이용되고 있다. 피스톤 압송식은 고정된 장소에서 배관을 따라 콘크리트를 보내는 배관 타설 공법과 장소를 이동하면서 위치를 바꿔가며 타설하는 붐타설 공법이 있다.
피스톤 압송식은 2개의 피스톤이 실린더 안으로 유입된 콘크리트를 번갈아 유압으로 밀어 콘크리트를 펌프 선단으로 보내주게 되는 원리이다. 그런데 이때 문제는 유동성이 큰 콘크리트는 쉽게 밀려가지만, 된 비빔 콘크리트는 엄청난 압력이 필요하게 되는데, 잘못하면 관이 막히는 폐색 사고가 발생할 수 있고, 그 정도를 초과하면 관이 터지는 파열사고까지도 발생할 수 있다. 폐색 사고나 파열사고는 펌프카 업체 입장에서는 경제적이나 시간적으로 매우 치명적인 손실이 아닐 수 없다.
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그렇기 때문에 펌프로 시공하는 경우는 동일한 슬럼프 일지라도 전체 골재 중 모래가 차지하는 비율인 잔골재율(모래/모래+자갈:S/a)을 2~5% 정도 높여 주어야 한다. 즉 자갈보다 모래의 비율이 많아야 콘크리트가 막히지 않고 잘 밀려갈 수 있기 때문이다. 그러면 콘크리트 배합에서 S/a를 높이면 어떻게 될까? 당연히 슬럼프는 낮아질 수밖에 없다. 그러니 보통의 경우도 펌프 압송성을 높이려고 물의 사용량을 많게 하는데, S/a까지 높이면 당연히 1m3당 물의 사용량인 단위수량은 더욱더 많아질 수밖에 없다. 시방서에는 단위수량을 185Kg/m3 이하로 하도록 규정하고 있지만, 실무에서는 200Kg/m3를 초과하는 경우도 있다.
이것은 단위수량 150Kg/m3라면 6개월 건조수축량이 대략 4×10-4 정도로, 그중 절반 정도는 철근에 구속된다고 보면 10m 크기의 구조물일 때 크든 작든 모든 균열폭을 합치면 2mm 정도(실무에서는 균열이 거의 없음)인 반면, 200Kg/m3라면 8×10-4 정도로서 10m 크기의 구조물이라면 4mm의 건조수축 균열이 발생하게 되는데, 그렇게 되면 철근 콘크리트 구조물에 발생하게 되는 대부분의 균열은 펌프카에 기인한다고 말 할 수 있다.
그러면, 펌프카 말고 다른 대안은 없을까? 선진국에서는 레미콘을 버킷에 담아 타워크레인으로 들어 올려 타설하는 방법을 채택하는 경우도 있다. 이는 품질은 좋을지라도 시공효율은 낮아서 대규모 타설에는 부응하지 못한다. 그렇다면 또 다른 대안은 없는가? 결국, 방법은 발전된 기술을 이용하는 것이다. 유동성 향상이며 S/a 증가문제에도 대응할 수 있는 고성능 감수제(SP제)와 증점제 혹은 제점제를 복합하여 이용하는 방법이다.
최근의 경우, 고강도 콘크리트라면 제점제를 이용하여 점성을 줄이는 저 점도형 SP제, 일반강도 및 저강도 영역에서는 재료분리를 방지하는 고 점도형 혹은 재료분리 저감형 SP제를 이용하면 가능할 수 있다. 여기에 더하여 건조수축 균열을 적극적으로 줄일수 있는 방법으로 수축저감제 혹은 팽창재를 단독 혹은 복합적으로 사용하는 것이다. 일 예로 미군 평택기지 이전사업의 경우 미군의 시방에 따라 우리나라에서는 거의 사용해본 적 없는 수축저감제를 비싼 가격으로 수입하여 활용하였던 것을 생각해 보면 불가능한 일 만은 아닐 것이다.
결론적으로 레미콘 시공에 펌프 공법은 콘크리트의 시공 능률을 크게 향상시켰을 지라도, 펌프 압송성 향상을 위해 S/a 증가, 가수 등으로 균열의 주범이라는 오명을 피할 수 없는 상황이 되었다. 따라서 현장 도착 레미콘의 단위수량 시험 의무화 등 국가적인 통제가 계획되고 있음에 발전된 기술인 점성조정을 곁들인 고성능 SP제 도입, 수축저감제 및 팽창재 등을 활용하여 콘크리트 펌프에 의한 균열문제를 해결해줄 필요가 있다.
한천구 청주대 건축공학과 석좌교수
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