광주 아파트 외벽 붕괴사고,, 겨울철 콘크리트 양생 관리는 제대로 되었을까,,?
2021년 6월 광주에서 철거공사 중 붕괴사고로 인해 안타까운 사고 소식을 전해 듣고 개인적인 견해를 포스팅한 지 6개월 만에 또 같은 지역에서 같은 시공사로 인해 사고가 발생했습니다.
언론 등 매스컴을 전해 들은 바로는 콘크리트 양생 관리가 제대로 되지 않아서 무너져 내린 것으로 추정하고 있다고 합니다. 저 또한 사고 영상을 보면서 '콘크리트가 저렇게 무너져 내릴게 아닌데,,'라고 생각했고, 콘크리트 타설 후 일정기간 동안 콘크리트 밑에 받치고 있어야 할 서포트도 보이지 않았습니다. 역시나 명백한 인재(人災)였습니다.
저 또한 같은 업계에서 일하고 있는 사람이지만 정말 안타까운 사고이며, 일어나지 말았어야 할 사고라고 생각합니다. 역시나 마찬가지로 정부에서는 조사위원회를 꾸려 사고 원인을 규명하고 재발방지대책을 마련한다고 합니다. 저는 지금까지 나온 재발방지대책, 국토부의 시방서, 관리지침만 잘 지켜도 사고가 나지 않을 거라고 확신합니다.
사고가 날 때마다 재발방지대책만을 내놓을 것이 아니라 정부는 현장점검인력을 늘려서 규정과 지침대로 공사가 시행되는지 무리하게 공사기간을 줄여서 공사를 진행하는지 아닌지 파악하는 게 더 중요하지 않을까요?
그렇다면 저는 이 사고를 통해 뭘 할 수 있는 게 뭐가 있을까요,,,? 안타까운 마음은 잠시 뒤로하고, 이 포스팅을 통해서 콘크리트는 어떤 과정을 거쳐 양생이 되는지(수화과정)와 콘크리트 타설 후 일정기간 동안 양생을 해야 하는 양생기간과 현재 어떤 기준에 따르고 있는지, 어떻게 타설 된 콘크리트가 안전하다고 검증할 수 있는지 그리고 콘크리트 타설 후 보호 과정에 대해 국토부 등의 기준과 지침을 가지고 있는지 제가 아는 선에서 말씀드리겠습니다.
콘크리트의 응결과 경화 과정
우선, 콘크리트는 시멘트와 물 그리고 골재로 이루어집니다. 처음에는 유동성이 있는 액체 상태의 콘크리트가 응결과 경화 과정을 거쳐 단단한 구조를 가지는 과정을 콘크리트의 양생이라고 합니다. 조금 콘크리트의 응결과 경화 과정에 대해서 설명하자면, 시멘트에 물을 가하여 섞으면 시멘트 입자는 수중에서 분산하고 그 과포화 용액으로부터 비표면적이 큰 겔상 수화물이 침전되기 시작합니다. 수화 개시 후 30분 후에는 그의 약 5%가 수화하고 일정 두께의 수화물 겔 막이 시멘트 입자를 덮고, 이후 2~4시간이 지나면 유도기가 끝나고 페이스트는 유동성을 잃어 굳어져 갑니다.
수화된 시멘트 경화체는 상당히 미세하나 결정 집합체이며, 시멘트 입자의 약 700배라는 큰 표면적을 가지며, 시멘트의 약 2배의 체적으로 팽창이 물이 차지하고 있던 공간을 보충하여 밀도가 높은 경화체가 되는 것입니다. 이러한 과정을 거치기에 겨울철 콘크리트 타설뿐만 아니라 여름철 콘크리트 타설도 철저한 양생 관리가 필요한 것입니다.
콘크리트 양생기간
위에서 콘크리트, 시멘트의 수화과정 즉 양생 과정에 대해 말씀드렸습니다. 그렇다면 콘크리트가 완전히 치밀한 조직이 되고 최초에 설계한 설계강도를 발현할 때까지 콘크리트의 양생기간은 어떻게 될까요?
콘크리트는 타설 한 후 소요기간까지 경화에 필요한 온도, 습도 조건을 유지하며, 유해한 작용을 받지 않도록 충분히 양생 해야 합니다. 국토부 표준시방서에서 제시하는 습윤 양생의 표준 기간에 대해 아래 그림부터 보시기 바랍니다.
위에서 보시면 일평균 기온 5℃이상부터 15℃ 이상까지 시멘트의 종류에 따른 표준 양생기간에 대해 제시하고 있습니다. 다시 한번 말씀드리면 일평균 기온 5℃ 이상일 때 양생기간입니다. 또한 시방서에는 양생 중 유의사항에 대해 아래와 같이 조치해야 한다고 합니다.
3.4.3 온도제어 양생
- 콘크리트는 경화가 충분히 진행될 때까지 경화에 필요한 온도조건을 유지하여 저온, 고온, 급격한 온도 변화 등에 의한 유해한 영향을 받지 않도록 필요에 따라 온도제어 양생을 실시하여야 한다.
- 온도제어 양생을 실시할 경우에는 온도제어방법, 양생 기간 및 관리방법에 대하여 콘크리트의 종류, 구조물의 형상 및 치수, 시공 방법 및 환경조건을 종합적으로 고려하여 적절히 정하여야 한다.
- 증기 양생, 급열 양생, 그 밖의 촉진 양생을 실시하는 경우에는 콘크리트에 나쁜 영향을 주지 않도록 양생을 시작하는 시기, 온도상승속도, 냉각속도, 양생온도 및 양생시간 등을 정하여야 한다.
3.4.4 유해한 작용에 대한 보호
- 콘크리트는 양생 기간 중에 예상되는 진동, 충격, 하중 등의 유해한 작용으로부터 보호하여야 한다.
- 재령 5일이 될 때까지는 물에 씻기지 않도록 보호한다.
(참고) [KCS 14 20 10] 콘크리트 습윤 양생기간의 표준
거푸집 및 동바리 해체 시기
콘크리트 양생기간만 지키면 거푸집과 거푸집을 받치고 있는 동바리를 해체할 수 있는 것이 아니라 거푸집 및 동바리는 콘크리트가 자중 및 시공 중에 가해지는 하중을 지지할 수 있는 강도를 가질 때까지 해체할 수 없습니다.
거푸집 및 동바리의 해체 시기 및 순서는 시멘트의 성질, 콘크리트의 배합, 구조물의 종류와 중요도, 부재의 종류 및 크기, 부재가 받는 하중, 콘크리트 내부의 온도와 표면 온도의 차이 등을 고려하여 결정하고 책임기술자의 승인을 받아야 합니다. 국토부 표준시방서(KCS 14 20 12)의 거푸집 및 동바리의 해체 시기는 아래와 같은 규정을 가지고 있습니다.
슬래브 및 보의 밑면, 아치 내면의 거푸집 해체 조건 : 콘크리트의 압축강도가 아래 표를 만족할 때
거푸집 널 존치기간 중 평균기온이 10 ℃ 이상인 경우는 콘크리트 재령이 표 3.3-2의 재령 이상 경과하면 압축강도 시험을 하지 않고도 해체할 수 있다.
여기서 유의해서 봐야 할 사항은 슬라브 및 보의 밑면, 아치의 내면의 거푸집 해체 조건은 일정 압축강도 이상이 되어야 한다는 점입니다. 기간이 아니라 일정 강도 이상이 나와야 한다는 점입니다. 그렇다면 타설 된 콘크리트의 강도는 어떻게 측정할 수 있을까요? 아래 링크 참고하시기 바랍니다.
여기까지 일반적인 콘크리트의 양생 및 거푸집, 동바리의 해체 시기에 관련한 기준을 말씀드렸습니다. 그러나 겨울철 콘크리트는 더욱 취약하기 때문에 국토부 표준시방서에서도 겨울철 타설 하는 콘크리트인 한중콘크리트의 일반사항과 자재, 시공에 대한 별도의 기준이 있습니다. 아래 이어 말씀드리겠습니다.
한중 콘크리트(KCS 14 20 40)
하루 평균기온이 4℃ 이하가 예상되는 조건일 때는 콘크리트가 동결할 우려가 있으므로 한중 콘크리트로 시공하여야 합니다. 하루평균기온 4℃ 이하가 한중콘크리트의 타설 조건이며 관리조건입니다.
한중콘크리트 일반사항
(1) 한중 콘크리트를 시공할 때에는 콘크리트가 동결되지 않아야 하며, 또 한랭 기온에서도 소요의 품질이 얻어지도록 적절한 조치를 취하여야 한다.
(2) 한중 콘크리트의 시공에서 특히 다음 사항을 주의하여야 한다.
① 응결 및 경화 초기에 동결되지 않도록 할 것
② 양생 종료 후 따뜻해질 때까지 받는 동결융해 작용에 대하여 충분한 저항성을 가지게 할 것
③ 공사 중의 각 단계에서 예상되는 하중에 대하여 충분한 강도를 가지게 할 것
(3) 매스 콘크리트, 고강도 콘크리트 등은 타설 후 콘크리트에 많은 수화열이 발생하므로 이 경우에는 책임기술자의 승인을 얻어 규정의 일부 또는 전부를 적용하지 않을 수 있다.
한중콘크리트의 양생
(1) 콘크리트 타설이 종료된 후 초기동해를 받지 않도록 초기 양생을 실시하여야 한다. 초기양생 방법 및 양생 기간은 외기 온도, 배합, 구조물의 종류 및 크기 등을 고려하여 정하여야 한다.
(2) 콘크리트는 타설 후 초기에 동결하지 않도록 잘 양생 하여야 하고, 특히 구조물의 모서리나 가장자리의 부분은 보온하기 어려운 곳이어서 초기동해를 받기 쉬우므로 초기 양생에 주의하여야 한다.
(3) 콘크리트를 타설 한 직후에 찬바람이 콘크리트 표면에 닿는 것을 방지하여야 한다.
(4) 한중 콘크리트는 표 3.4-1의 소요 압축강도가 얻어질 때까지 콘크리트의 온도를 5 ℃ 이상으로 유지하여야 하며, 또한 소요 압축강도에 도달한 후 2일간은 구조물의 어느 부분이라도 0 ℃ 이상이 되도록 유지하여야 한다.
(5) 표 3.4-1의 강도를 얻기에 필요한 양생일 수는 시험에 의해 정하는 것이 원칙이나 5 ℃ 및 10 ℃에서 양생 할 경우의 일반적인 표준은 표 3.4-2와 같다.
(6) 매스 콘크리트의 초기 양생은 단열보온 양생에 준하여 콘크리트를 타설할 때 콘크리트의 온도, 시멘트의 종류, 시멘트량, 혼화제의 종류, 부재의 주변온도 및 구속조건 등에 따라 콘크리트의 중심온도가 과도하게 높아지지 않도록 하고, 또한 부재의 온도차이가 크지 않도록 계획하여야 한다.
(7) 초기양생은 구조체 관리용 시험체를 제작하여 표 3.4-1에 표시된 압축강도가 얻어졌는지 확인 후 책임기술자의 승인을 받아 종료하여야 한다.
(8) 단면의 두께가 얇고 보통의 노출상태에 있는 콘크리트는 초기양생 종료 후 계속 특별한 보온 양생을 하지 않는 경우 콘크리트 노출면은 시트, 기타 적절한 재료로 덮어서 초기양생 완료 후 2일간 이상은 콘크리트의 온도를 0℃ 이상으로 보존하여야 한다.
한중콘크리트의 보온양생
- 한중 콘크리트의 보온 양생 방법은 급열 양생, 단열 양생, 피복 양생 및 이들을 복합한 방법 중 한 가지 방법을 선택하여야 한다.
- 콘크리트에 열을 가할 경우에는 콘크리트가 급격히 건조하거나 국부적으로 가열되지 않도록 하여야 한다.
- 급열 양생을 실시하는 경우 가열 설비의 수량 및 배치는 시험 가열을 실시한 후 결정하여야 한다.
- 단열 양생을 실시하는 경우 콘크리트가 계획된 양생온도를 유지하도록 관리하며 국부적으로 냉각되지 않도록 하여야 한다.
- 보온 양생 또는 급열 양생을 끝마친 후에는 콘크리트의 온도를 급격히 저하시키지 않아야 한다.
- 보온 양생이 끝난 후에는 양생을 계속하여 관리 재령에서 예상되는 하중에 필요한 강도를 얻을 수 있게 실시하여야 한다.
한중콘크리트의 품질관리
(1) 한중 콘크리트의 현장 품질관리는 KCS 14 20 10(3.5.4) 외에 표 3.5-1에 따른다.
(2) 양생을 끝낼 시기, 거푸집 및 동바리를 해체할 시기에 대하여는 현장 콘크리트와 가급적 동일한 상태에서 양생 한 공시체의 강도 시험에 의하거나 콘크리트의 온도 기록에 의한 적산온도로부터 추정한 강도에 의해 정하여야 한다.
(3) 물-결합재비를 적산온도 방식에 의하여 정한 경우, 사용한 콘크리트의 품질관리 또는 품질 검사를 위한 압축강도 시험의 재령은 식 (3.5-1)로부터 정하여야 한다. 다만, 시험체의 양생은 (20 ± 3) ℃인 수중 양생으로 한다.
① 구조체 콘크리트의 압축강도 검사는 현장 봉함 양생으로 실시한다.
② 양생기간 중에는 콘크리트의 온도, 보온된 공간의 온도 및 기온을 자기 기록 온도계로 기록한다. 다만, 콘크리트가 동결할 위험성이 작은 경우에는 그 주위의 기온만을 기록하여 양생 관리할 수 있다.
건축물 또는 시설물의 주요 부재인 콘크리트의 양생 품질관리는 매우 중요합니다. 때문에 국토부 표준시방서에서도 이 콘크리트 양생과 거푸집, 동바리 해체와 관련하여 세심하게 기준을 세워 두었습니다. 그런데 왜 지켜지지가 않을까요,, 무리한 공사기간이 큰 영향을 미칠 수도 있겠습니다. 그렇기에 정부에서는 공공건설공사의 경우에 공사기간 산정 지침에 따라 과도하게 공사기간을 줄일 수 없도록 하였습니다.
민간건설공사에서도 이러한 공사기간 산정지침에 적용되면 어떨까 생각해봅니다. 기존에 갖추어진 규정과 지침만이라도 잘 지켜서 아무도 다치지 않는 건강한 일터가 되었으면 하는 바람입니다.
여기까지 읽어주셔서 감사합니다.
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