철근 콘크리트의 장단점

안녕하세요 

오늘은 구조재료로 널리 쓰이는 철근 콘크리트의 장단점에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

구조재료로서의 철근 콘크리트의 장단점

(Advantages and Disadvantages of Reinforced Concrete as a Structural Material)

 

> 장점

1. 다른 건설재료에 비해서 높은 압축강도를 가지며 상대적으로 가격이 저렴하다.
2. 물과 불에 대해서 큰 내구력과 내 화력(fire resistance)을 가지고 있고, 물이 존재하는 지역에서 사용할 수 있는 가장 좋은 건설재료라고 할 수 있다. 피복두께가 적당한 부재에서 보강철근은 보통의 화재에 의해서 거의 손상을 받지 않는다.
3. 철근 콘크리트 구조물은 상당히 단단하여(rigid) 처짐이 적고 진동 및 충격에 저항력이 크다.
4. 유지보수비가 상대적으로 적게 들어 장기적인 관점에서 볼 때 경제성이 증가한다.
5. 다른 건설재료에 비해서 사용수명이 길다. 적절한 조건에서 철근 콘크리트 구조물은 하중 저항 능력에 감소 없이 거의 무한대로 사용할 수 있다. 이러한 사실은 콘크리트의 강도가 시간이 지남에 따라 지속적인 수화 현상으로 인해서 감소하지 않고 오히려 증가하는 현상으로 설명할 수 있다.
6. 일반적으로 기초(footing)나 지하부(basement walls) 또는 교량의 교대(pier) 등을 만들 때 가장 경제적인 재료이다.
7. 단순한 슬래브나 보 또는 기둥에서 아치(arch)나 셸(shell)에 이르기까지 임의의 형태로 만들 수 있다.
8. 대부분 지역에서 저가의 그 지역의 재료(잔골재, 굵은 골재 및 물)를 사용할 수 있고 상대적으로 작은 양의 시멘트와 보강철근이 필요하다.
9. 상대적으로 다른 건설재료(구조용 강재 등)에 비해서 덜 숙련된 인력을 사용할 수 있다.

> 단점

1. 콘크리트는 인장강도가 매우 낮아(압축강도의 10%~15% 정도) 균열이 일어날 수 있고, 이러한 단점을 보완하기 위해서 인장 보강철근이 필요하다.
2. 묽은 콘크리트가 굳어서 형태를 보이기까지 거푸집(form)이 필요하다. 추가로 지붕이나 부 또는 비슷한 구조물에서 콘크리트가 경화하여 강도를 갖기까지 지지하기 위해서 동바리(shoring)이나 거푸집(falsework)이 필요하다. 거푸집은 전체 철근 콘크리트 단가에 적게는 1/3에서, 많게는 2/3까지 들며 보통 1/2 정도가 들어간다.
3. 콘크리트의 무게(단위질량은 강재의 30% 정도)에 대한 강도(압축강도는 강재에 비해서 5%~10% 정도)의 비가 낮아서 부재가 상대적으로 커져서(또는 높아져서 고정하중(자중)의 증가) 고층빌딩이나 장경간의 교량(long-span bridge)이나 연약지반의 구조물에는 불리하다.
4. 콘크리트는 배합이나 혼합에 따라 특성이 매우 서로 다를 수 있고, 특히 콘크리트의 배치 (placing)이나 양생(curing)이 구조용 강재나 합판과 같은 재료의 생산에 비해서 시공관리에 어려움이 많다. 따라서 아무리 잘 관리된 현장이라도 콘크리트의 품질에 상당한 변화가 있을 가능성이 있다.
5. 건조수축(drying shrinkage)이나 크리프(creep) 등과 같은 장기변형(time-dependent volume change)이 일어나서 균열이 일어나기 쉽다.
6. 포틀랜드 시멘트가 수화하기 위해서는 물이 필요하므로 콘크리트가 충분히 강도를 가질 때까지 물이 얼지 않도록 하는 것이 중요하다. 영하의 온도에서 좋은 품질의 콘크리트를 생산하기 위해서는 추가적인 시설이 필요하여 경비가 증가한다.