서언

프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete: PC)란 “공장에서 미리 철근 콘크리트 부재를 제작하고 양생한 다음 기성 제품화하여 현장에서 조립구조로 시공하도록 한 콘크리트” 라고 정의할 수 있다. 이번 강좌에서는 PC와 관련한 공정, 생산, 운반 및 조립시공에 관한 사항과 종전 콘크리트 표준시방서에 규정된 공장제품의 품질관리에 대하여 간략히 소개해 보도록 한다.

PC의 개요 및 공정

최근의 건설현장은 현장 노동인력 감소, 건설기능공의 고령화, 외국인 노동자의 의존도 심화, 레미콘 8·5제. 주 52시간 근무제, 재해방지법 강화, 강성 건설노조와의 불편한 상황과 아울러 코로나 19사태까지 겹쳐 어려움이 심해지고 있다. 따라서 건축물인 경우, 아파트 건설공사에 있어서 지하주차장의 경우는 대부분 PC화 하는 추세에 있고, 기타 아파트 및 건축물인 경우 메인 골조를 적층한 라멘식, 벽식 및 골조 속에 끼워넣는 인필(In fill)식 등으로 발전하고 있다. 토목인 경우는 침매터널, 조립식 교량, 실드(Sheild)터널의 세그먼트(Segment)등이 있는데, 탈현장 건설(Off site construction)방식으로 점차 발전하는 추세에 있다.

부재의 제조공장으로는 고정공장, 이동공장, 현장공장의 형태가 있는데, 이 방법은 공장에서 철근 콘크리트 부재를 제작한 후 현장에서는 조립만 하면 되는 방법인 만큼 공기단축이 가능하고, 품질관리가 용이하며, 안전사고 방지에도 유리하고, 내구성이 증대되며, 공사비도 절감되는 등 다양한 장점이 있다. 반면, 이 공법은 접합부의 양부가 구조물 전체의 품질을 좌우하느니 만큼, 설계단계에서부터 부재 생산 및 시공계획 등을 염두에 두어야 하고, 또한 시공자인 경우는 접합부에 관한 구조상의 지식을 갖추고 시공관리를 진행할 필요가 있다. 참고적으로 정상진외 건축시공학에서 소개하는 PC 부재 제조의 일반적인 공정은 그림 1과 같다.

PC의 생산

PC를 생산하기 위한 재료배합과 PC 강재 및 거푸집 등은 일반콘크리트와 동일 혹은 유사하다. 단, PC는 공장에서의 제품생산이다 보니 생산성 향상이 중요한데, 회전율을 높이기 위해서는 탈형강도의  관리가 중요하다. 일반적으로, 탈형시의 압축강도는 대략 8~12 MPa가 요구되는데, 이를 확보하기 위하여는 조강성 시멘트, 고강도 배합, 밀실한 다짐 및 촉진양생 등으로 목표치를 만족하도록 노력해야 한다. 특히, PC 제품을 탈형할 때에는 접합철물에 충격이 가해지는 경우가 있고, 탈형도구 사용에 따른 부재 손상도 발생할 수 있으므로 탈형강도 설정에는 여유를 고려할 필요가 있다.

PC제품의 신속한 강도 발휘에는 양생이 중요하다, 특히 이중, 촉진 양생방법으로 검토되는 것은 증기양생, 오토클레이브 양생 등이 있다. 이때, 증기양생의 경우는 그림 2의 온도 곡선에 따라 양생할 필요가 있는데, 80℃ 이상 지나치게 고온이 되면 탈형시간은 단축할 수 있더라도 DEF(Delayed ettringite formation : 에트린 가이트 지연생성)에 의해 균열이 발생할 수 있으므로 주의를 요한다.

양생이 완료되면 탈형이 이루어지는데, 탈형방식은 수평 양중방식, 수직 양중방식, 경사 양중방식 등이 있다. 거푸집과 PC 부재간에는 부착에 의한 균열, 표면박리 등의 결함이 발생할 수 있으므로 박리재의 선택 및 공장여건을 고려하여 적절한 탈형방법을 결정한다.

운반 및 시공

공장에서 제작된 PC부재는 결함 및 정밀도 등을 검사하여 필요한 경우는 결함을 보수한 후, 일정한 기간만큼 저장해 두었다가 현장으로 운반한다.

현장에서는 공장에서 제작된 PC제품이 반입되면 조립순서 등을 고려하여 번호를 부착한 후 현장에 임시 보관한 후 조립순서에 맞춰 크레인 등으로 인양하여 조립하게 된다. 구체적인 조립 및 접합에 관한 사항은 공사전에 공작도면, 시공계획서 및 품질관리 계획서를 작성하여 책임기술자의 승인을 받은 후, 시공 계획된대로 진행하도록 한다. 특히 외부에 면한 접합부의 경우에는 누수에 따르는 방수 문제가 중요할 수 있는데, 충전줄눈, 오픈줄눈, 실링된 빈 줄눈 중에서 가장 적합한 방법을 택하여 면밀히 시공되어져야 한다.

품질관리

콘크리트 표준시방서에 규정되어 있는 공장제품의 품질관리 및 검사는 표 1과 같다.

공장제품의 균열하중, 파괴하중 및 기타 필요한 성질에 대한 품질관리 및 검사는 실물에 대하여 직접 시험하는 것을 윈칙으로 한다. 실물을 직접 시험하는 것이 곤란한 경우에는 소요 품질을 판정할 수 있는 시험체를 사용하여 시험한다. 또한, KS에 제정되어 있는 제품의 품질관리 및 검사는 KS에 정해 놓은 방법에 따라야 한다. 특히 생산계획서가 정해져 있지 않은 경우에는 유사한 KS제품의 시험 및 검사방법을 참고하여 수행하면 좋다.

실물시험을 실시하기 곤란한 공장 제품의 경우에는 생산계획서에 따라 별도로 제작한 시험체에 의한 시험을 실시할 수도 있다. 또 공장 제품의 배근 위치나 오차의 상태, 피복 두께 등을 검사하는 것도 중요할 수 있는데, 이 경우에는 강도시험에서 파괴된 제품을 이용할 수 있다. 또 필요에 따라서는 동결융해 시험 등 내구성도 확인한다.