교량가설공사 구조물의 균열조사 및 보수사례

[최현기]

1.개요

본 현장의 교량구조물의 균열은 일반적으로 교대벽체부와 콘크리트 슬래브에서 주로 발생하였으며 최초발견시기는 대부분 콘크리트 타설 후 5~10일후이며 시멘트의 수화열 및 콘크리트의 건조수축이 주원인으로 추정된다. 특히 PSC BOX교인 늑도대교는 BOX GIRDER 내부의 상부에 종방향 균열이 발생되어 이에 대한 조사 및 보수를 실시하였으며 균열조사 결과 양생수 공급부족에 의한 콘크리트 건조수축 균열로 균열깊이가 깊지 않고 균열폭은 0.1~0.3mm 정도 였다. 구조물의 균열에 대한 보수는 접착강도가 크고 미세한 균열에도 주입이 가능한 에폭시수지를 이용한 저압, 저속 주입공법을 시행하여 보수작업을 완료하였다.

2. 균열의 조사

2.1 균열조사의 목적

균열조사는 구조물의 안전진단에 있어서 구조물의 안정성과 사용성 그리고 유지성을 확보하기 위한 선행조사로 재료, 시공, 환경 및 구조성능 미흡으로 인한 원인을 밝혀내어 성능저하의 조기탐지 및 억제 대책을 유도하고 나아가 유지관리 대책과 보수 보강 대책의 수립, 내구년수의 추정, 내구성 및 내하력 증진을 위한 기초자료를 제공하는 데 그 목적이 있다.

2.2 균열조사 형태

조사형태로는 일반조사와 정밀조사가 있지만 현장에서는 일반조사를 실시하였다. 일반조사는 외관조사로서 복잡한 시험이나 장기간의 검토를 요하지 않는 구조물의 하자나 거동을 감지하기 위한 1차적 조사 행위를 말한다.

2.2.1 조사부위

육안으로 확인되는 균열, 누수나 온도, 녹발생이 있는 부분의 앞면

2.2.2 조사방법

균열의 발생패턴, 균열진행방향, 균열양상, 균열폭, 균열갯수, 관통균얼 유무, 연이은 균열폭의 변동 등을 조사한다.

(1) 균열폭 및 변동조사

(1.1) 콘크리트표면에서 균열방향에 대해 직각으로 측정하는 데 일반적으로 균열스케일, 현미경, 확대경을 사용하고, 균열변동을 측정하는 데는 정기적인 측정법과 크립게이지, 전기식 다이얼게이지 등을 사용하여 측정한다.

(1.2) 균열폭은 온도와 습도에 따라 변화하므로 측정시간은 하루 중 10시 전후에 실시

(1.3) 초기치 측정위치를 구조물에 기록하여 놓고 그후 같은 위치에서 측정

(2) 균열길이 및 변동조사

(2.1) 실제측정폭과 보수작업을 생각하여 적당히 선택한 구간의 직선거리를 누적계산한다.

(2.2) 균열길이 변동조사시는 길이 양단에 측정일을 기입하여 상태를 확인한다.

(3) 관통의 유무조사

(3.1) 균열이 관통하는가의 유무조사는 물과 공기 통과여부 확인, 초음파의 전파속도 측정, 코아보오링 등으로 확인한다.

2.3 균열의 경과조사

2.3.1 균열의 발생시기 조사

일반적으로 발견시기는 발생시기와는 일치하지 않기 때문에 현장관련자로부터 정보를 수집하고 균열변동 등도 참고하여 판단한다.

2.3.2 균열치 진행여부 조사

(1) 균열이 어느 시점에서 성장하고, 변동하고 있는가를 추정한다.

(2) 방법 : 테이퍼핀을 균열에 물리는 방법, 균열선단 위치를 표시하는 방법, 크립게이지나 접착게이지 등으로 측정하는 방법, 종이부착 또는 페이스트 도색후 균열진행을 측정하는 방법 등이 있다.

2.4 설계도서 및 시공기록조사

설계도(일반도), 배근도, 구조계산서, 시방서, 공사설명서 등을 조사한다.

(1) 설계도 : 구조물 전체규모나 형태 등 파악

(2) 배근도 : 균열의 발생방향과의 상관성과 배근간격 파악 등

(3) 구조계산서 : 콘크리트 및 철근의 응력검토

(4) 시방서 및 공사설명서

(5) 콘크리트배합조사, 타설, 양생방법과 공정조사, 현장재료시험조사(슬럼프, 공기량, 압축강도 등), 지반영향조사, 거푸집변형조사, 환경영향조사 등

3. 균열발생 현황

균열조사 결과 주요구조물에 대한 균열발생 현황은 다음과 같다.

4. 균열대책

4.1 콘크리트의 허용균열폭

균열이 어느 정도까지 허용되는가에 관해서는 구조물의 중요도, 기능성, 환경조건 등에 따라 다르며 철근콘크리트 구조의 허용균열폭에 대한 일반적인 기준은 다음과 같다.

(1) 미국 ACI 기준

(2) 콘크리트표준시방서 기준

4.2 균열의 보수 및 보강

4.2.1 보수, 보강여부 판정

일반적으로 보수, 보강의 필요여부는 안정성(내구성, 내력성 등)과 기능성(방수성, 기밀성, 미관 등)을 고려하여 주로 균열의 폭을 기준으로 판단한다.

4.2.2 균열현상에 따른 보수공법 분류

주1) 균열폭이 3.0mm이상의 경우는 구조적인 결함을 수반하는 경우가 많으므로 구조내력의 보강을 필요로 하는 것이 일반적이다.

주2) ○:적절한 공법, △:조건에 따라 적절한 공법, ●:연구단계인 공법

4.2.3 현장보수공법

현장조사 결과 대부분의 균열의 폭이 0.3mm이하로 확인되어 접착강도가 크고 미세한 균열에도 주입이 가능한 에폭시수지를 이용한 주입공법을 실시하였으며 0.2mm이하의 미세균열에 대하여는 모르타르 표면처리공법을 적용하였다. 또한 양생중 급격한 표면건조 및 내외부 온도차, 불충분한 다짐에 의해 다소 끈 균열(최대폭 1.2mm)이 발생된 초양접속교는 V-Cutting후 에폭시 수지론 충진하는 충진공법을 병행하여 균열보수를 완료하였다. 균열 폭에 따른 현장적용 보수공법은 다음과 같다.

5. 관련사진

제 목 : [ 균열 폭 및 길이 조사 ]

제 목 : [ 균열 깊이 조사 ]

제 목 : [ 에폭시 주입 : 상부 SLAB ]

제 목 : [ 에폭시 주입 : PSC BOX ]

제 목 : [ 표면처리 ; PSC BOX ]

[한신]

감사합니다