지금까지 철근 도면을 읽는 방법과 철근배근 작업의 중요한 개념인 철근의 이음에 대해서 알아보았습니다.
이제 본격적으로 철근배근 작업에 들어가도록 하겠습니다.
벽체 철근은 수직근과 수평근을 일정한 간격대로 배근을 해야 합니다.
일정한 간격을 맞추기 위해 철근을 배근하기 전 사진1과 같이 미리 표시하는 작업을 진행합니다.
그러면 정확한 간격의 배근이 가능하면서 일일이 간격이 맞는지 자로 측정할 필요가 없습니다.
사진2처럼 배근을 완성하기 위해서는 철근을 간격에 맞게 고정하는 작업이 필요합니다.
수직근을 어렵게 세운다고 해도 수평근이 공중에 떠어있을 수는 없습니다.
이때 필요한것이 바로 사진3에서 보이는 결속선입니다.
일반적으로 0.9mm의 결속선을 사용합니다.
이 결속선은 구조적인 측면이 아니라 시공적인 측면으로 사용되는 것입니다.
콘크리트 타설 시 혹은 스페이서, 전기, 설비공사 등에 필요한 자재를 고정시키기 위한 용도로 사용됩니다.
참고자료를 보시겠습니다.
주택건설공사 전문시방서 (한국토지주택공사)
3.3.1 (철근)배근
나. 철근이 교차하는 부위는 결속 철선 또는 철근용 클립으로 견고하게 결속하여야 하며 기둥, 보, 벽의 접합부 등 중요 부분은 2~3선 묶음으로 한다. 다만, 슬래브와 벽체의 철근 간격이 300mm 이하인 경우에는 하나 걸러 결속할 수 있다.
결론적으로 쉽게 생각하면 300mm 이하는 50%이상 결속, 300mm 초과는 100% 결속으로 보시면 되겠습니다.
다음으로는 철근의 피복두께를 확보하여야 합니다.
사진4는 보(Girder, Beam)의 일부 모서리 부분을 단면으로 표현한 것입니다.
굵은 선으로 표현된 부분이 콘크리트의 외곽선이라고 할 때 피복두께라고 표시된 거리만큼이 철근의 피복두께입니다.
우선 철근 피복의 역할은 아래와 같습니다.
1. 철근의 부식방지
2. 내화성 확보
3. 콘크리트와 부착력 확보
철근 피복의 역할에 대해 하나하나 자세히 알아보겠습니다.
1. 철근의 부식방지
콘크리트는 시멘트 수화반응의 초기 단계에는 콘크리트 내부가 pH가 12~13 정도의 강알칼리성을 나타냅니다.
콘크리트가 pH12 이상인 상태에서는 철근의 표면의 부식을 보호하는 부동태막이 형성되어 철근의 부식을 막아줍니다.
그러나 콘크리트가 중성화되어 pH가 11이하로 낮아지게 되면 콘크리트의 부동태 피막이 파괴되고 철근의 부식도 증가합니다. 방청력을 잃어버린 철근은 부식이 더 급격하게 진행됩니다.
(부동태 : 금속이 원래 부식하여야 할 환경에 있음에도 불구하고 거의 부식하지 않는 상태를 말합니다.) 네이버 백과사전
그렇다면 콘크리트의 중성화는 왜 진행되는 것일까요?
대기 중의 약 0.03% 포함되어 있는 약산성의 탄산가스가 기체 상태로 콘크리트 내부로 확산 침투하거나, 탄산가스가 용해된 지하수, 빗물 등이 콘크리트 내부로 침투하여 시멘트 수화반응에 의해 생성된 강알칼리성의 수산화칼슘과 반응하여 서서히 탄산칼슘과 물로 변화되면서 중성화됩니다.
Ca(OH)2 +CO2 → CaCO3 + H2O (나중에 이야기할 벽돌의 백화현상과 같습니다)
철근이 부식되면 체적은 2.5배까지 팽창하게 되고 이는 콘크리트 내부에 미세한 균열을 발생시킵니다. 또한 이 균열을 통해 공기, 탄산가스가 용해된 물이 침투하기 쉬워지고 철근의 부식이 더욱 가속화됩니다. 이 경우 철근 부착강도의 저하, 콘크리트의 박리, 철근 단면 감소 등으로 콘크리트의 열화가 진행되어 구조물의 내구성이 손상되고 심각한 성능 저하를 초래합니다.
corrosion rate : 부식도 (일정기간 내의 부식의 평균 진행 속도)
사진6은 pH에 따라 철근의 부식도를 나타내는 그래프입니다.
그래프를 보면 pH가 낮아짐에 따라 철근의 부식도가 증가하는 것을 볼 수 있습니다.
추가적으로 콘크리트 내부에 염화물 이온(CI-)이 일정량 이상 존재하면 부동태 피막이 파괴되고 철근은 부식하게 됩니다.
철근이 부식하여 생긴 녹(수산화 제2철/Fe(OH)2)이 체적 팽창을 함으로 인해 균열이 발생하게 됩니다.
(콘크리트 타설 전 레미콘 시험할 때 염화물을 테스트를 합니다. 레미콘 타설 글에서 다루겠습니다)
2. 내화성 확보
철근의 경우 온도가 올라가면 급격한 강도 저하가 이루어집니다.
이를 막기 위해 상대적으로 열전도율이 낮은 콘크리트가 철근의 온도가 올라가지 않도록 보호하는 역할을 합니다.
철근의 온도가 올라가는 것을 막기 위해 콘크리트의 피복두께가 필요합니다.
3. 콘크리트와 부착력 확보
부착 응력(bond stress) 이란 콘크리트 속에 매입된 철근에 인장력이 작용할 때 철근 표면과 콘크리트의 접착면에 생기는 응력. 부착 응력은 철근의 형상이나 콘크리트의 품질 등에 따라 다르다. (출처 : 네이버 사전)
철근 콘크리트는 철근이 인장력을 콘크리트가 압축력을 분담하는 일체식 구조입니다.
쉽게 이야기하자면 철근과 콘크리트가 함께(일체식 구조) 제 역할을 하기 위해서는 적정한 부착 응력이 필요하고, 이 부착 응력을 확보하기 위해 필요한 것이 피복두께입니다.
다시 돌아와서 이 피복두께를 확보해주는 것이 간격재(Spacer)입니다.
사진9에서는 PVC 간격재를 사용하고 있습니다.
PVC 계열 측면 간격재(Spacer)는 적색(3cm), 황색(4cm), 청색(5cm)으로 사용됩니다.
사진10을 보면, 사진9에서 외벽에는 황색(4cm)이 사용되었고, 내부에는 적색(3cm)이 사용된 이유를 알 수 있습니다.
마지막으로 벽체 철근에서 유의해야 할 것이 하나 있습니다.
그것은 바로 'U바입니다'
사진11,12에서 보이는 'U바'는 보이는 것처럼 T형 벽체와 모서리 벽체에 사용됩니다.
U바 철근의 역할은 정착의 역할이라고 보시면 됩니다. (정착의 개념은 슬라브 철근 배근에서 다루도록 하겠습니다.)
다른 역할로는 철근의 위치, 형태를 잡아주기도 합니다.
이렇게 벽체 철근 배근작업이 끝났습니다. 벽체철근 배근이 완료되었으면 주변에 거푸집을 붙여야 합니다.
갱폼 편에서 잠깐 이야기했듯이 아파트처럼 똑같은 형상이 계속 반복되는 공사에서는 알루미늄으로 제작된 거푸집 알폼이 유리합니다. 다음 글에서는 알폼이란 무엇인지 조금 더 자세히 알아보고 알폼을 설치해보도록 하겠습니다.
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