콘크리트 양생 시간

콘크리트 표준시방서에서는 '콘크리트는 타설한 후 습윤 상태로 노출면이 마르지 않도록 하여야 하며, 수분의 증발에 따라 살수를 하여 습윤 상태로 보호하여야 한다'고 규정하고 있습니다. 즉 콘크리트가 굳는 과정에서 수분을 계속 공급하는 것이 중요하기 때문에 표준시방서에서는 최소한 어느 정도의 시간까지는 젖은 상태를 유지하도록 규정하고 있습니다.

 

습윤양생기간의 표준

일평균온도	보통 포틀랜드 시멘트	고로 슬래그 시멘트 플라이애시 시멘트 B종	조강 포트랜드 시멘트
15℃ 이상	5일	7일	3일
10℃ 이상	7일	9일	4일
5℃ 이상	9일	12일	5일

 

콘크리트가 굳는 과정에서 수분은 왜 중요한 걸까요?

 

시멘트의 강도 발현

시멘트는 순간접착제가 아닙니다. 콘크리트를 타설하고 하루 정도 지나면 딱딱해지니까 완전히 굳었다고 생각하기 쉽습니다. 그런데 시멘트는 생각만큼 빨리 굳지 않습니다. 

 

시멘트가 물과 만나 화학적으로 반응해서 단단한 결합재로 변하는 과정은 천천히 일어납니다. 이 수화반응(Hydration)은 시멘트 입자 표면에서 시작해서 안쪽으로 진행된다. 시멘트 입자가 물과 만나야 반응하기 때문에 수화반응은 시멘트 입자 표면에서 시작됩니다. 뻥튀기 하듯이 폭발적으로 일어난다면 순간적으로 굳겠지만 수화반응은 그렇게 일어나지는 않습니다.

 

 

시멘트 수화의 진행과정

 

수화반응을 해서 만들어진 생성물을 규산칼슘수화물(Calcium silicate hydrate) 혹은 토버모라이트 겔(Tobermorite gel)이라고 합니다. 처음에는 시멘트 입자 표면 전체가 물과 만나기 때문에 반응이 빨리 일어납니다. 다만 너무 빨리 반응해서 굳어지면 거푸집에 부어 넣기 전에 굳을 수 있기 때문에 반응을 지연시킬 필요가 있습니다. 그래서 석고를 넣습니다. 석고는 에트링가이트(Ettringite)라는 물질을 생성해 수화반응이 빠른 입자를 둘러싸서 수화반응을 늦출 수 있다.  

수화반응이 시작되고 규산칼슘수화물이 표면에서 만들어지면 시멘트 입자를 점점 둘러싸게 됩니다. 그래서 반응이 계속 일어나려면 물이 표면을 둘러싼 규산칼슘수화물을 뚫고 내부로 침투해서 시멘트 입자와 만나야 합니다. 그런데 시간이 지나면 규산칼슘수화물이 시멘트 입자 표면을 빽빽하게 채우기 때문에 물이 뚫고 들어가기가 어려워집니다. 그래서 수화반응은 처음에는 빨리 일어나지만 갈수록 더디게 일어납니다.

 

규산칼슘수화물이 시멘트 입자를 어느 정도 둘러싸게 되면 물 입자가 더 이상 내부로 침투할 수 없게 됩니다. 수화반응이 일어나는 한계 깊이가 생기게 마련이지요. 그렇다면 시멘트 입자 표면에서 수화반응이 진행되는 깊이는 얼마나 될까요? 이론적인 수화 깊이는 15μm로 알려져 있습니다. 결국 시멘트 입자의 지름을 30μm보다 크게 만들면 내부에 수화되지 않는 부분이 생기게 됩니다. 위 그림에서 맨 오른쪽에 있는 상태로 남게 될 수 있습니다.

그래서 시멘트 입자의 크기는 대략 20~30μm 정도로 곱게 빻아서 만듭니다. 머리카락이 70μm 정도이고 미세먼지가 10μm보다 작으니까 시멘트 입자가 얼마나 작은지 짐작할 수 있을 것입니다. 물론 입자를 더 잘게 빻으면 반응이 더 빨리 일어나겠죠?. 빨리 굳는 콘크리트가 필요할 때 활용할 수 있습니다.  

여기서 생각해야 할 점은 콘크리트의 품질을 높이려면 시멘트 입자가 수화반응을 할 수 있도록 계속 물을 공급해 주는 것이 중요하다는 점입니다. 그래서 콘크리트 표준시방서에서도 습윤양생기간의 표준을 정하고 있습니다.