2020-02-25 Tue
 
과다팽창 피해 사례
2020-01-06 12:26 23

서언

인생사에서도 무엇인가를 잘 하려고 지나치게 노력하다 보면 오히려 그르치게 되는 경우가 있다. 물로 반죽된 시멘트 풀로서 골재를 붙이는 개념의 콘크리트인 경우 물의 일부는 강도를 내는 수화반응에 사용되나, 남는 물은 증발하여 건조하게 되면 수축을 일으키게 되는데, 이와 같은 건조수축 균열을 방지하기 위하여 실무에서는 팽창재를 사용하기도 한다.
그러나 이와 같은 팽창재는 올바른 재료로서 적합한 환경에 적량을 사용하게 되면 문제가 없으나 그렇지 않으면 지나친 팽창으로 인해 피해를 볼 수 있다. 금번 강좌에서는 잘못 선택된 재료, 부적합한 환경 및 지나친 사용량에서 발생하는 몇몇 팽창 피해사례를 소개하여 교훈으로 삼고자 한다.



사례 1 아파트 발코니의 경우


(1) 상황 개요
2019년 10월 청주의 모 아파트 관리소장으로부터 자문을 의뢰 받았다. 1997년 7월에 준공되어 22년 된 4개 동 448세대 아파트인데, 102동 501호의 경우 사진 1과 같이 난간 지지대가 외부쪽으로 기울임이 발생하였고, 아울러 난간 지지대 안쪽의 난간에는 사진 2와 같이바닥이 부풀어 오르는 현상이 나타나고, 일부바닥이 붕괴된 모습이며, 또한 하부벽체가 밖으로 밀리는 듯한 변형과 균열이 발생하였다.


(2) 자문 사항
본 자문의 난간 지지대 기울임 및 바닥 미장부분 팽창 현상의 원인은 발코니 바닥 미장 모르타르의 팽창에서 기인 된 것으로 분석된다. 즉, 20~30년 전인 1990년대의 경우 고층아파트의 건설이 시작되게 되었는데, 거실 등 방바닥의 경우는 온수난방의 미장 마감 후 장판 바름 마감으로 설계되었다.
(현재는 대부분 강화 마루목으로 설계됨) 따라서 고층부에 바닥 미장용 모르타르를 콘크리트 펌프로 압송하다 보니 시공성 향상 목적으로 물을 많이 사용하게 되었다. 그렇게 될 경우 당연히 건조수축 균열이 커짐에 따라 장판지가 찢어지는 등 바닥 미장 균열 하자가 많이 발생하여 고심하게 되었는데, 이를 해결하기 위해 우리나라의 많은 건설사 들은 외국산 저가인 CSA(Calcium SulfurAluminate) 계 팽창재 혹은 국내산 저가의 생석회(CaO)계 팽창재를 시멘트 모르타르에 혼합하여 이용하게 되었다.
본 의뢰대상 아파트인 경우도 이 문제를 해결하기 위해 역시 팽창재를 이용하게 되었는데, 팽창재는 생석회계 (사진 3 참조 : 수산화칼슘 결정이 다량 존재함)가이용된 것으로 분석된다. 그러나 이와 같은 팽창재를 거실이나 방과 같은 실내에만 사용하였다면 시공 후 건조한 환경에 놓이게 되어 문제가 없을 것으로 사료되나, 본 자문대상 아파트의 경우는 거실에 이어 발코니까지 팽창재가 혼합된 모르타르로 시공되었다.
그런데 발코니의 경우 상황에 따라 건조된 환경에 놓이기도 하고, 습기환경에 놓이기도 하는데, 시간 경과에 따라 창문의 방수결함 등의 문제로 습기에 장시간 노출된 경우, 특히 생석회계 팽창재인 경우는 지속적인 팽창으로 발코니 바닥 미장 부분이 상부로의 들어 올림 및 수평 방향으로 밀어내는 팽창이 발생하게 되는데, 이때 수평 방향으로의 팽창은 그림 1과 같이 발코니 벽을 밖으로 밀어냄에 따라 지지대의 기울임 현상, 샷시 하부 콘크리트의 균열이 나타난 것으로 고찰된다.
문제를 일으킨 부분의 조치로서는 제일 먼저 팽창을 일으킨 발코니 바닥 미장부분 즉, 난간 벽체 쪽을 배수 도랑 식으로 컷팅하여 현재까지 작용하고 있는 응력을 제거한다면 더 이상 문제는 없을 것으로 사료된다. 그러나 팽창하여 들어 올려진 발코니 바닥의 경우를 원 상태로 되돌리는 것은 불가능하다. 따라서 이 문제를 근본적으로 해결하기 위하여는 실내 안쪽 창문 위치 부분에서부터 난간대 하부벽체까지 팽창을 일으킨 발코니 모르타르를 모두 제거하고, 1:3 정도의 보통 모르타르로 재시공하는 것이 바람직할 것이다.



사례 2 기타 건축물 바닥의 경우

과다팽창 피해사례와 관련하여 추가 사례에 대하여 소개해 본다.


(1) 제주도
 2019년 11월 20일 한국건설순환자원학회가 제주도 해비치 호텔에서 있어 제주도의 이곳저곳을 돌아보게 되었다. 그런데, 옛날 「목석원」이란 곳이 「돌 문화공원」으로 바뀌어 광활한 대지에 박물관 및 야외에 제주도 특유의 많은 기암괴석이 전시되고 있었다.
그러나 전시한 모든 기암괴석은 매우 인상적이고 좋았지만, 돌 문화 박물관 바닥은 건조수축 균열이 많이 발생하였고, 이에 반대 경향으로 박물관 옆 「오백장군 갤러리」에는 사진 4와 같이 아마도 팽창재 과다사용이 의심되는 팽창균열이 발생하여 아쉽게 느껴졌다.


(2) 서울·지하철 기타
서울을 자주 오르내리며 땅만 보는 것은 아니지만, 콘크리트 학회에 가기 위해 서울 지하철 2호선 강남역에 내려 국기원 쪽 출구로 가다 보면 바닥 타일이 사진 5와 같이 부풀어 오른 균열을 발견할 수 있다. 화학분석이나 진단을 정식으로 해 본 것은 아니지만 부풀어 오르며 가운데만 균열이 간 것으로 보아 아마도 타일 제조과정에서 석회석이나 돌로마이트 등 팽창을 일으킬 수 있는 성분이 집중적으로 포함되게 소성하여 만들어진 것이 아닌가 싶다. Free-CaO 혹은 MgO는 물에 접하게 되면 대책 없는 팽창을 일으키기 때문에 신중을 기하여야 한다.
기타 사례로 벌크 시멘트를 운반하는 차량(BCT 차량)에 생석회를 운반한 후 깨끗이 청소하지 않고 시멘트를 운반함에 생석회가 포함된 위치에서 팝 아웃(Pop out) 현상이 나타나 하자가 되었던 사례도 있다.

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