콘크리트_블리딩(Bleeding), 레이턴스(Laitance)?

안녕하세요! 꾸공남입니다.

오늘은 콘크리트에 있어 블리딩(Bleeding)과 레이턴스(Laitance)에 대해 알아보고자 합니다.

콘크리트는 현대사회에서 매우 다양하게 쓰이고 있는 흔한 재료인데요. 이 콘크리트는 물(water) + 시멘트 (cement) + 골재 (aggregate) 를 적정비율로 혼합하면 수화반응을 통하여 강도를 발현합니다.

재료만 봐도 알 수 있지만, 비싼 물질들이 들어가지 않죠. 그래서 콘크리트의 발견을 “위대한 발견” 이라고 합니다. 하지만, 단점은 늘 있기 마련이죠.

혼합물이 수화반응을 일으켜야 강도가 발현되는데, 혼합물이다보니 다양한 문제가 발생합니다.

그 중, 가장 흔하게 보이는 것이 블리딩 (Bleeding) 과 레이턴스 (Laitance) 인데요. 이 둘은 세트로 발생합니다.

1. 블리딩 (Bleeding)

1-1. 정의

콘크리트 타설은 앞서 설명한대로, 물과 시멘트, 골재를 함께 붓고 수화반응을 일으키며 진행됩니다.

수화 반응이 일어나기 위해서는 시간이 필요한데, 그 때 상대적으로 무거운 시멘트/골재는 아래로 침강하고, 가벼운 물이 상승하여 상부에 모이는 현상이 발생하게 되는데, 이를 블리딩(Bleeding) 이라고 합니다.

실제 블리딩 예시를 보면, 물이 흥건하게 생성된 것을 확인할 수 있습니다.

시멘트와 골재 등 무거운 물질은 침강하고 물과 함께 가벼운 물질들이 떠오르는 블리딩(bleeding) 현상이 발생할 경우, 수화 반응이 일어나기 전에 물이 위로 올라가버리기 때문에 수화 반응량이 줄어들고, 위로 모인 물은 증발하기 때문에 부피 자체가 줄어들게 됩니다.

1-2. 발생원인

• 콘크리트는 물+시멘트+골재인데, 물이 적정비율보다 많을 경우 남는 물이 수화반응을 일으키지 못하게 됩니다. 때문에 가벼운 물은 상부로, 무거운 골재는 하부로 이동하게 되고, 블리딩이 발생합니다.

• 너무 많고 빠른 “다짐”으로 인해 무거운 골재가 하부로 빠르게 침강할 경우 발생할 수도 있겠죠.

* 진동이 많이 발생하면 그만큼 무거운 골재가 수화 반응을 일으키기 전에 침강하게 되겠죠

• 골재가 침강하는 원인으로 골재 크기가 클수록, 비중차가 큰 골재를 사용할 수록 잘 발생합니다.

* 중력을 생각합시다!

• 콘크리트 구조물의 높이가 높을 수록 당연히 골재 침강 VS 상부로의 물 이동 격차가 커지게 됩니다.

1-3. 문제점

• 수화반응을 일으켜야하는 혼합물 중, 골재는 하부로 침강하고 물이 상부로 이동하면서 “공극” 즉, 빈 공간이 발생하게 됩니다. 이는 철근-콘크리트의 부착을 방해하여 강도저하를 발생합니다.

• 앞서 설명한 것과 같이 같은 비용으로 같은 양의 재료를 쓰더라도, 블리딩이 많이 발생하면 수축이 발생합니다.

• 공극과 수축으로 인한 균열이 발생할 수 있고 이는 강도저하를 야기합니다.

• 균열이 발생하니 수밀성이 저하되어 물이 침투할 수 있습니다.

• 또한, 떠오르는 물로 인해 온도가 낮은 날에는 빙결이 발생할 수도 있습니다.

• 한국콘크리트학회에 따르면, 강도가 20~30% 저하될 수 있다고 보고 있습니다.

1-4. 해결책

문제점의 반대로 생각하면 편합니다.

• 물/시멘트비를 작게 조절하고

• 굵은 골재의 크기를 작게하며,

• 한 번에 타설되는 높이를 낮게 하고, (끊어치는 시공이 필요한 이유 중 하나)

• 너무 많은 진동/다짐을 하지 말아야 합니다.

2. 레이턴스 (Laitance)

앞서 설명한 블리딩(Bleeding)으로 인해 발생하는 현상입니다.

가벼운 물과 함께 가벼운 비중을 가진 미세입자 (석고 등 미세 골재)들이 함께 떠오르게 되는데, bleeding된 물은 증발하겠지만 고체들은 증발하지 않기 때문에 미세한 막을 형성하게 되고, 이를 레이턴스 (Laitance) 라고 합니다.

2-1. 원인

앞서 설명한 블리딩과 비슷합니다.

추가로, 물보다 비중이 작은 석고 등 미세 물질들이 많이 포함되어 있다면 레이턴스(Laitance)는 더 많이 발생할 수 있습니다.

* 불순물이 많거나 혹은 풍화된 시멘트 등 질이 좋지 않은 재료를 사용할 경우

2-2. 문제점

• 막을 형성한 미세골재들에 대해, 한국콘크리트학회에서는 강도를 0으로 보고 있습니다. 저항할 수가 없다는 뜻이죠. 때문에 이렇게 레이턴스가 생긴 콘크리트 위로 기기가 올라가거나, 차량이 지나갈 경우에는 표면 콘크리트의 파괴가 일어나게 됩니다.

• 콘크리트를 서로 이음할 때에도, 레이턴스가(Laitance)는 불순물이기 때문에 부착성과 강도가 저하되고 이럴 경우 콘크리트를 일정 부분 깎아내고 이음을 해야합니다.

• 마찬가지로, 콘크리트에는 부식 방지 등을 위해 많은 페인트를 칠하는데, 페인트 부착성 또한 저하됩니다.

2-3. 해결법

블리딩과 동일하게, 혼합과 타설 시 준비하는 방법도 있지만, 타설 후 제거하는 방법도 있습니다.

(실제 현장에서 자주 사용되는 chipping도 비슷한 방법입니다)

• 샷 블라스팅(Shot blasting): 고속으로 해당 부위에 연마재를 발사하는 빠르고 효율적인 방법입니다.
  
• 기계적 공법(Mechanical planning): 두꺼운 레이턴스에 사용되며 회전하는 텅스텐 팁 커터가 줄지어 있는 기계를 사용합니다.
  
• 스카블링(Scabbling): 콘크리트 표면에 진동과 충격을 가하는 압축 공기 공구를 사용하는 강력한 방법입니다.
• 그라인딩(Grinding:): 작은 영역과 가장자리에는 핸드헬드 공구를 사용합니다.
  
• 산성 에칭(Acid etching): 산이 상부 표면을 공격하여 분해합니다. 다른 옵션이 배제된 경우에만 사용해야 합니다.

재료 배합 및 시공 과정에서 필연적으로 발생하는 문제점이지만, 현장에서 이를 꼭 관리하여 구조적 안정성을 확보해야 할 것입니다.

감사합니다. 또 다른 내용으로 봬요!