철근 콘크리트 공사는 우리나라에서 가장 많이 사용되는 건축물의 구조로 공사 중 가장 공사 기간이 길고 비용이 많이 든 공정입니다. 최근 한 사고에는 순살 아파트라며 설계 수량보다 철근을 적게 투입한 현장에서 건물이 붕괴하는 위험천만한 사고가 일어날 만큼 철근 콘크리트 공사는 품질, 안전, 시공 계획 등이 완벽해야만 하는 공사입니다. 이번 글에는 철근 콘크리트 공사에 대해 자세히 알아보겠습니다.
철근 콘크리트 공사의 이해
철근 콘크리트 공사는 설계 도면에 따라 정확하게 철근이 배치가 되고 주변으로 거푸집을 설치합니다. 콘크리트를 거푸집 틀 안에 부어서 강도가 나올 때까지 굳게 합니다. 따라서 철근이 철저하게 배치되었더라도 콘크리트가 품질이 좋지 못하거나 혹은 거푸집이 콘크리트 타설 시 측압을 버티지 못하거나 하는 등의 문제가 발생한다면 제대로 된 건축물을 시공할 수 없습니다. 어느 한 부분이라도 부족하다면 문제가 생기는 것이죠. 그렇다면 철근과 콘크리트 그리고 거푸집에 대해 이해해야 합니다.
콘크리트의 이해
콘크리트는 시멘트, 물, 모래, 자갈 그리고 필요에 따라 혼화재나 혼화제를 혼합하여 만들어 집니다. 콘크리트에는 강도가 굉장히 중요합니다. 단위는 MPa를 사용하고 이 강도를 결정짓는 요소는 물과 시멘트 비율, 굵은 골재 강도 입니다. 굳기 전에는 묽은 콘크리트는 슬럼프로 확인을 하며, 굳은 후 콘크리트는 압축강도와 수밀성 등을 확인합니다.
시멘트는 철근과 다른 재료들을 결속시키는 본드 역할을 합니다. 굵은 골재는 압축강도와 탄성에 영향을 주며 보통 쇄석을 사용합니다. 혼화재는 I형과 II형이 있으며 사용 시 수화열이 줄어들고 장기 강도가 증가하며 내수밀성이 향상됩니다. 혼화제는 화학성분 물질로 대표적으로 AE제, 유동화제 등이 있습니다. 주로 발열을 제어하고, 작업성을 개선합니다
철근의 이해
철근은 원형철근과 이형철근이 있습니다. 원형 철근은 마디와 리브의 돌기에 없고 이형 철근은 마디와 리브에 돌기가 있어 콘크리트 사이의 잘 붙는 다고 보면 됩니다. 현재는 이형 철근만 사용합니다. 이형 철근은 지름에 따라 호칭이 정해집니다. 지름이 D10부터 D25까지가 주로 쓰입니다. 지름에 따라 단위 중량이 정해집니다. 철근은 8m나 12m 로 제작됩니다. 따라서 12m가 넘는 현장은 철근을 이음 하여 시공합니다.
철근과 콘크리트의 관계
콘크리트는 압축에는 강하나 인장에는 약합니다. 철근은 압축에는 약하나 인장에는 강합니다. 따라서 철근 콘크리트는 서로 상호보완 작용을 합니다. 철근은 공기와 만나면 부식이 되기 때문에 알칼리성 콘크리트 안에 철근이 들어가면 부식이 일어나지 않아 완벽한 조합이 되는 것입니다.
콘크리트 배합은 어디서 할까
지정한 레미콘 공장에서 요청한 강도에 따라 레미콘을 현장에 보냅니다. 공장에서는 계량과 비빔을 완료하고 품질 송장과 함께 현장으로 옵니다. 레미콘 공장은 구조체를 타설하기 전 방문하여 공장 점검이 필요합니다.
콘크리트 타설
타설은 펌프카 차량이 현장에 오며 저층은 대부분 직접 타설하는 방식을 사용합니다. 최대 45m까지 타설이 가능합니다. 그 이상의 높이는 수직 배관과 콘크리트 타설 붐(CPB), 고압 배관 등을 사용하여 타설합니다. 타설은 항상 외곽부터 안쪽으로, 수직부 먼저 타설을 합니다. 상부 수평부부터 타설 시에는 설치한 거푸집 폼이 붕괴하거나 측압이 과도하게 발생하여 무너질 위험이 있습니다.
콘크리트 품질 시험
최근 잦은 건축물 붕괴 사고로 우리나라에서는 재료의 품질 시험 기준이 강화되었습니다. 특히 그전부터 콘크리트는 현장에서 슬럼프, 공기량 시험을 합니다. 일정 단위 수량을 타설할 때마다 시행하여야 합니다.
품질 시험은 현장에서 품질 시험실에서 직접 하거나 품질 시험을 의뢰합니다. 또한 품질 시험 결과는 자료를 현장에 보관하고 국토교통부 건설 품질 시험검사 종합관리 정보망(CSI)에 온라인으로 등록하여야 합니다.
현장에서는 레미콘이 도착하면 납품서(송장)를 확인해야 하고 현장에 담당 입회자와 함께 품질 시험을 해야 합니다. 주로 품질기사와 품질시험인, 감리자가 입회하여 실시합니다. 시험은 슬럼프와 공기량, 염화물 시험, 온도 확인 후 공시체 제작을 합니다. 1세트 12개가 기본입니다. 3개는 7일 강도, 9개는 28일 강도를 측정하기 위함입니다.
슬럼프 시험은 슬럼프 콘을 세워 3등분으로 채우고 각 층마다 25회 다짐 봉으로 다집니다. 그 후 슬럼프 콘을 들어 올린 뒤 무너진 콘크리트 높이 차를 측정하면 슬럼프 값이 나옵니다. 기준 허용치는 150mm(현장 시방 우선)이며, 허용오차는 일반적으로 ±25mm를 적용합니다. 이때 물을 현장에서 추가해서는 절대 안 됩니다.
공기량 시험은 공기량 측정기에 콘크리트를 넣고 다진 후 챔버를 닫고 압력 조정 후 눈금을 확인합니다. 공기량 적정기준은 일반 콘크리트 기준 4.5 ± 1.5%입니다. 염화물 시험은 콘크리트 샘플을 채취하여 측정 농도를 확인합니다.
품질 시험실을 배치한 현장에서는 자체적으로 시험을 하지만 소규모 현장은 품질 시험 의뢰를 맡기는 경우도 많습니다. 품질 시험 후 결과는 1주일 이내로 품질 종합관리 시스템에 등록하여야 합니다.
한중 콘크리트와 서중 콘크리트
우리나라는 사계절이 있기 때문에 겨울철에 타설을 할 때는 동결을 방지 하고 조기 강도를 확보해야 합니다. 콘크리트에 온수나 혼화재를 사용하며 타설 후에 열풍기나 열선, 바람 차단을 하여 최대한 동결에 노출되지 않도록 하여야 합니다. 수시로 콘크리트 내부 온도를 계측하는 것도 방법입니다. 서중 콘크리트는 여름철에 주로 급격한 수분 증발을 일으켜 수축 균열이 일어나는 것을 방지하기 위해 사용합니다. 최대한 레미콘 운반 시간을 줄이고 차광막을 통해 일사를 줄이거나 새벽이나 야간에 타설을 하여야 합니다. 물을 뿌려 최대한 수분 증발을 억제해야 합니다.
강우시 콘크리트 타설 괜찮나요
콘크리트는 타설 전 설계강도에 따라 배합이 완료된 상태인데 비가 오면 물시멘트비가 증가하게 됩니다. 따라서 원하는 강도가 나오지 않고 마감 면도 깔끔하게 나오기 어렵습니다. 타설 도중 비가 내린다면 원칙상 타설을 하지 않는 것이 추천되며 공기가 급박할 때는 빠르게 타설을 한 후 비닐이나 천막으로 보양을 합니다.
거푸집의 이해
거푸집을 설치할 때 사용되는 주요 재료는 목제 거푸집(합판), 유로폼, 동바리가 있습니다. 목제 거푸집은 합판, 각재 등을 조힙하여 사용합니다. 형상이 자유자재로 만들 수 있어 필요한 부분에 현장에서 만들어 사용합니다. 유로폼은 가장 많이 사용되는 거푸집이며 일정한 규격으로 되어 있고 600×1200이 가장 많이 사용되며 코팅 합판에 강재 틀이 붙어 있는 구조입니다. 타설 높이에 따라 거푸집을 이어 붙여 설치하기도 합니다. 동바리는 타설되는 콘크리트가 원하는 강도가 나올 때까지 콘크리트를 받아주는 가설 자재입니다.
유로폼은 일정한 규격이 정해져 있고 이어 붙여야만 하기 때문에 높은 층은 별도로 외부의 비계를 설치하여야 합니다. 갱폼은 거대한 외벽 거푸집으로 아파트 같은 고층에 사용하는 거푸집입니다. 외벽 거푸집 자체에 작업 발판이 같이 붙어 있어 외부 작업이 용이하고 별도 비계설치가 필요 없고 갱폼을 층을 올릴 때 마다 계속 올릴 수 있어 비용 절감이 됩니다. 또한 똑같이 거푸집을 올리기 때문에 품질 확보에 용이합니다. 별도의 타워 크레인이 필요하며 갱폼은 재활용이 불가하므로 대규모 현장에서 사용을 많이 합니다.
맺음말
철근 콘크리트 공사에 대해서 전반적으로 알아보았습니다. 철근 콘크리트 공사는 건축물의 뼈대를 만드는 공정으로 설계 도면과 시방서를 준수하여 품질과 안전을 확보한 후 시공해야 합니다. 복합적인 모든 과정들을 원활하기 진행하기 위해서는 충분한 시공 계획을 세워야 하고 다양한 변수들이 있는 공사 이기 때문에 현실적인 면에서 많이 어려운 공정입니다. 아무래도 이것은 건설 산업의 슬픈 현실이기도 합니다. 점차 앞으로는 공사 기간의 무조건적인 축소보다는 품질과 안전을 우선시 하는 행태로 바뀌었으면 좋겠습니다.
자주 묻는 질문(FAQ)
슬럼프 허용오차는 어떻게 적용하나요?
현장 시방/규격을 따르며 일반적으로 목표값 대비 ±25mm 범위를 사용합니다. 실제 허용 기준은 발주·감리 시방을 우선하세요.
비가 오면 타설을 중단해야 하나요?
원칙적으로 중단을 권장합니다. 부득이할 경우 비가 유입되지 않도록 보양하고, 물-시멘트비 변화가 없도록 관리합니다.
물 보충(가수)로 슬럼프를 올려도 되나요?
현장 가수는 강도 저하·균열 유발 위험이 있어 금지입니다. 배합 변경은 공장·감리 승인 절차로 진행합니다.
본 글의 기준·수치는 일반적 예시입니다. 실제 적용은 설계도서, 발주·감리 시방, 관련 법령(국토교통부/지자체) 및 최신 품질관리 시스템 지침을 우선하시기 바랍니다.