[사례24] 레미콘생산

[장과장]

사 례 24 (레미콘 생산)

구조기술사 백 정 수

제목 : 레미콘 생산시설 과 개선점

연도 : 1994년

상황 :부산시가 시행하던 중요 공사 중 한여름에 있었던 레미콘(Ready Mixed Concrete)의 강도미달 사고가 있어 원인 분석과 대책을 수립한 것이다.

공사기한에 쫓겨 특수 냉각설비를 갖추지 않으면 콘크리트 공사가 금지되어 있는 35˚C 이상의 혹서기에 3개 생산회사에서 레미콘을 공급받아 타설하고 난 후 발현강도의 차이는 있었지만 3개사 모두 콘크리트 강도가 미달되었다.

이의 원인규명을 위하여 레미콘 생산시설을 점검하고 운송과정을 조사하였는데 레미콘의 역사가 오래 되었지만 생산수준이 발전하지 못하고 아직도 답보상태에 있어 콘크리트의 품질은 건설기술 발전에 따라가지 못하고, 때로는 레미콘의 품질 때문에 건설공사가 부실로 되고, 강도미달일 때는 관리 잘못으로, 콘크리트 표면의 수축균열은 양생 불량으로, 건설기술자가 책임추궁을 받고 있다.

이 공사의 콘크리트 강도미달은 현장에서 만든 공시체 압축강도 시험에서 발견되었고, 시공된 구조물의 현장강도 측정에서도 확인되었는데 270kg/㎠ 이상이어야 하는 콘크리트가 220kg/㎠ 내외이었다.

공시체의 제작은 콘크리트 제조 직후 타설 직전에 만들어지므로 강도시험이 되는 시기는 언제나 구조물의 콘크리트 강도가 발현된 후여서 사후 확인시험 밖에는 안 된다. 그러므로 대규모 구조물일 때는 콘크리트 강도가 미달되면 처리하기가 대단히 어렵다.

공시체 강도시험을 한 성과를 검토한 바 A회사 제품은 공시체 수의 10％정도가 미달이고, B회사와 C회사 제품은 40％정도가 미달이었다. 현장 구조물 표면강도 측정에서는 각 생산회사 별로 콘크리트 타설 구간이 구분되어 분류하기가 쉬웠는데 강도 측정 결과 A회사는 측정개소의 20% 정도가 미달이었고, B회사는 40%가 미달이었으며, C회사는 50%가 미달이었다.

현장강도 측정에서 특이하였던 사항은 1회 타설 높이 중 상부는 크게 미달이고 하부는 설계기준강도가 나오거나 약간 미달인 현상이 보였다. 또 기온이 높은 날 타설한 부분이 강도가 낮았고 기온이 28˚C이하인 날 타설한 부분은 거의 설계기준강도를 발현하고 있었다.

생산과정 및 공시체 제작조사 :

1). 공시체 제작조사

현장 제작 공시체는 반입된 콘크리트에서 임의로 채취하여 현장에서 제작한 후 시험실의 수조에 넣어 양생하는 정상적인 과정을 거쳤으나 22˚C가 표준인 양생수 온도가 32˚C내외이었다. 양생수의 온도가 높은 것도 공시체강도가 낮게 나온 원인이 된다.

2). 생산과정조사

생산시설을 조사한 바는 3개사 중 2개사는 혹서기인데도 골재저장을 노천에 적재해두어 맨발로는 밟고 있을 수 없을 정도로 뜨거웠다. 잔골재와 굵은 골재 모두가 같은 방법으로 저장하고 있었고, 적재할때도 덤프 터럭에서 쏟아 부어 굵은 골재 중에서도 굵은 입자의 것은 적재 비탈 아래에 모여 있었으며 아무리 뒤져보아도 입도가 맞지 않은 것 같아 잔골재와 굵은 골재의 입도시험을 위하여 시료를 채취하였다.

잔골재는 강모래와 바순 모래를 60:40으로 섞어 쓰고 있었는데 바순 모래는 입자가 편평한 쇄석 골재 생산 후에 나오는 석설이었다.

콘그리트를 플랜트 내에서 혼합하는 시간은 1분30초 정도 되어야 하는데 40초 내외이었다.

이 이외에도 사용수 조사와 반출시의 운반차량 홉퍼 청소 시설 등을 조사하였는데 콘크리트를 생산한 후에도 변질될 수 있는 소지는 얼마든지 있었다.

3) 콘크리트 배합조사

콘크리트 생산은 용도에 알맞은 강도와 워커빌리티(치기가 좋고 나쁜 정도)가 되어야 하므로 배합설계와 슬럼프시험을 하면서 조정하여 생산한다.

배합설계를 하기 위하여는 잔골재와 굵은골재의 입도시험이 필수적이고 특별한 경우를 제외하고는 표준 입도곡선 범위 내에 들어가야 하는 것이다.

입도시험은 골재가 바뀔 때마다 하고 배합설계를 다시 하여야 한다.

그런데 생산하고 있는 콘크리트 배합표는 콘크리트 강도와 골재 입도별로 1년에 1～2번 정도 배합설계를 하여 계속 사용하고 있었으며 골재가 바뀌어도 입도 시험이나 배합설계를 하지 않고 있었다. 더구나 놀라웠던 것은 굵은골재의 크기에 따라 다르게 하지만 잔골재율(잔골재와 굵은 골재 총량에 대한 비율)이 40%내외이어야 하는 콘크리트가 45-46%이었다. 질이 나쁜 바순모래를 사용함으로써 워커빌리티가 나빠 단위수량(콘크리트 1㎥에 들어 가는 물의중량)을 늘렸으며, 강도를 맞추기 위하여 단위시멘트량(콘크리트 1㎥에 들어가는 시멘트 중량)을 표준콘크리트보다 약 20%나 더 많이 사용하고 있었다.

이렇게 사용수량이 많으면 강도가 저하되고 수축이 많이 생기며 잔골재 비율이 높으면 골재의 표면적이 넓어져 시멘트를 많이 넣어야 강도가 나온다. 시멘트를 많이 넣은 콘크리트는 단위시멘트가 10㎏ 증가에 1˚C정도식 비빈 후 콘크리트의 열이 높아지고 콘크리트가 경화하면서 수축이 많이 생겨 콘크리트 표면에 잔잔한 균열이 생긴다. 이 균열은 기상작용에 의하여 10년 이내에 표면이 거칠어지고 모래가 떨어져 나온다.

이러한 상호 연관이 있는 콘크리트배합을 수축에 대한 고려도 하지 않고 콘크리트강도 위주로만 한다면 반영구적이어야 할 구조물의 수명은 말할 필요도 없이 단축되는데 이렇게 콘크리트를 생산해서야 되겠는가?

4) 반출시의 조사

콘크리트가 플랜트에서 생산되면 레미콘 트럭의 홉퍼를 통하여 투입하고 운전기사가 홉퍼 세척대에서 홉퍼에 묻은 콘크리트를 물로 씻는데, 씻은 물은 레미콘 트럭의 탱크로 들어간다. 사용수량이 엄격히 제한되지 않고 운전기사의 재량에 따라 많이 쓸 수도 있게 되어 있다.

공사현장에서 된반죽의 콘크리트는 싫어하고 레미콘 트럭에서 배출시킬 때도 잘 나오지 않아 가수를 하는 경우가 생기는 것이다.

5) 제도상의 문제

레미콘의 생산기준이 시설을 갖추고 품질관리 양성교육 이수자가 있으면 생산할 수 있는 것으로 되어 있다. 그래서 대부분의 레미콘 공장에는 품질관리기사나 양성교육 이수자가 배합설계를 하고 콘크리트를 생산하고 있다.

외국에서는 콘크리트 공학을 전공한 박사 석사가 레미콘 공장에서 연구를 하여 800-1000㎏/㎠ 고강도의 콘크리트를 제조하고 있고 우리가 사용하고 있는 210-240㎏/㎠ 강도의 콘크리트는 사용하지도 않는데 전공도 콘크리트 공학이 아닌 품질관리 교육만 받은 사람에게 콘크리트 개발은 물론이고 품질을 개선하기를 바랄 수 있겠는가?

국내외에서 대형공사를 통하여 건설 기술자들은 기술발전을 하고 있는데 콘크리트가 레미콘 생산제도 때문에 국내에서는 건설기술이 후퇴하고 있는 느낌이다.

콘크리트 생산관리와 품질개선을 위한 제도개선이 시급하고 생산자의 의식전환이 되어야 한다.

강도 미달 원인 :

1) 생콘크리트의 온도가 너무 높았다.

기온이 35-36˚C인 기온에 야적한 굵은골재를 냉각시키지 않고 사용하였으므로 비빈 후의 콘크리트의 온도가 높아졌고 대기온이 30˚C 이상이면 콘크리트를 타설하지도 않아야 하는데 대책을 세우지도 않고 무리하게 공사를 했다.

2) 현장 공시체의 양생수온이 높았다.

콘크리트를 비빈 후부터는 수화열이 발생하고 (강도와 품질을 위하여 35˚C 이하가 되도록 해야 하는 것이 이상적임) 콘크리트의 온도가 내려가면서 경화되는 것인데 높은 온도의 공시체를 높은 온도의 양생수조에 넣었으므로 초기강도는 높았을 것이나 28일 강도는 낮게 나온다.

3) 골재 입도가 부적합했다.

잔골재와 굵은 골재가 모두 표준 입도곡선 내에 들지 않는 부적절한 것이었으므로 강도가 제대로 나올 수 없는 것인데 시멘트량을 늘렸으므로 근접한 강도를 낼 수는 있었다. 특히 바순모래가 사용되었으므로 콘크리트가 거칠어 단위수량을 늘렸고 따라서 시멘트량도 늘렸다.

시멘트량이 많아 콘크리트의 온도는 더 높았고 강도가 낮게 나왔으며 수축량이 훨씬 크게 되었을 것이다.

4) 배합설계가 부적합 했다.

골재 입도시험을 골재가 입하 될 때마다 해야 하는 것을 하지 않았으므로 배합설계를 하지 않고 콘크리트를 생산하는 것과 같았고 잔골재율을 너무 높게 한 것은 강도와 내구성에도 좋지 않은 콘크리트이다.

이렇게 생산된 콘크리트가 이 공사에만 쓰인 것이 아니고 모든 레미콘 공급처에 운송되고 사용되었다.

레미콘 생산실정이 전부 다 이렇지는 않겠지만 수요에 공급이 따르지 못하던 시대의 폐해로 생각된다. 그러나 요즈음에도 콘크리트의 수축에 의한 구조물의 균열피해는 한없이 많으므로 우리나라 콘크리트 표준 시방서에 콘크리트 수축량에 대한 제한규정을 두어야 하고 발주청은 콘크리트 품질 요구조건에 강도와 최대골재규격 및 슬럼프치만으로 할 것이 아니고 수축율도 요구하여야 양질의 콘크리트를 기대할 수 있다.

참고로『산업표준화법 시행규칙 운용요강』에는

제46조(품질 담당자의 자격)

규칙 별표9의 품질 담당자의 자격은 다음 각 호 1에 해당하는 자로 한다.

1. 국가 기술 자격법에 의한 품질관리 기술사, 품질관리기사1급, 품질관리기사2급 자격 취득자.

2. 영 제 33조의 2의 규정에 의한 품질관리 양성교육 이수자.