서언
일반적으로 벽돌, 블록 등의 소규모 공장제품과 프리스트레스를 도입한 보, 원심력 전주·말뚝 및 프리캐스트 기둥, 보, 슬래브 등 콘크리트 2차 제품의 경우는 빠른 거푸집 탈형으로 공장의 회전율을 높이고, 신속한 제품 출하를 목적으로 촉진 양생을 하는 경우가 많다. 이번 강좌에서는 촉진 양생 방법 중 상압 조건에서 실시하는 증기양생의 표준적인 방법과 지나친 고온일 경우 발생할 수 있는 지연 에트린가이트 생성인 DEF(Delayed Ettringite Formation)에 대하여 소개하고자 한다.

증기양생
증기양생은 <그림 1>과 같은 4개의 과정으로 이루어진다. 첫 번째 과정은 콘크리트 성형 후 증기에 노출 시킬 때까지의 전(前) 양생 기간, 두 번째 과정은 증기를 도입하여 온도를 상승시키는 온도 상승 기간, 세 번째 과정은 최고온도로 일정 기간 유지하는 등온 양생 기간과 마지막은 외기온도로 냉각시키는 온도 하강 기간으로 구분된다.
보다 상세하게는 먼저, 전 양생 기간은 콘크리트 성형 후 20℃ 전·후의 온도로 대략 3~5시간 전 양생 시간을 갖는데, 전 양생을 위한 최적의 시간은 2~6시간으로 알려져 있다. 그러나 짧은 전 양생 시간으로 콘크리트를 고온에 노출 시키게 되면 강도 저하가 발생하는데, 양생 온도가 높을수록 그 영향은 더 커진다. 따라서 허락할 수 있는 한 전 양생 기간을 길게 하는 것이 바람직하다.
온도 상승 기간은 대략 22~33℃/h의 속도로 최고온도 65~82℃까지 가열한다. 그러나 만약 전 양생 기간이 매우 짧거나 생략된 경우라면 상승 속도는 11℃/h를 넘지 말아야 하는데, 공기와 경제성에 문제가 없다면 가능한 범위 내에서 낮게 상승 되도록 하는 것이 이상적이다.

최고온도로 상승된 양생실 내를 계속 유지하는 등온 양생 기간의 경우로서 먼저 최고온도는 65~82℃로 알려져 있지만, 후기의 강도 증진을 고려하면 <그림 2>와 같이 38℃부터 74℃까지의 최고온도는 후기에도 강도 증진에 문제가 없지만, 85℃, 91℃와 같이 고온인 경우는 후기 재령으로 가면서 재령이 경과 하여도 강도 증진이 미약한 결과를 나타냄을 볼 수 있다. 따라서 가능하면 국부적으로 고온이 되는 등의 안전율 및 DEF를 고려하여 65℃로 유지할 것을 제안하는 문헌도 있다.

최고온도 유지시간은 양생기간 동안의 강도 증진 정도를 고려하여 결정하게 되는데, 적산온도와의 관계로부터 시간이 고려될 수 있다. 경우에 따라서는 최고온도로 상승시킨 후 가열을 중단하고 잔여 열과 수증기 속에서 습윤상태를 유지 시키는데, 이때는 단열성 있는 양생실의 구비가 중요할 수 있다.
양생 종료 후 온도 하강 기간의 냉각 속도는 가열 속도만큼 엄격하지는 않지만, 경화 콘크리트에 온도충격이 가해질 수 있으므로 22~33℃/h의 범위로 관리한다. 전 양생을 제외한 모든 양생 사이클은 18시간 이내가 되는 것이 바람직하다. 

DEF 문제
상압 증기양생에서 온도상승 기간 및 등온양생 기간에 지나치게 높은 온도로 양생한 경우에는 제품에 팽창성의 균열이 발생하는 것을 볼 수 있다. 즉, 콘크리트가 경화 시 또는 경화 후에 80℃ 이상의 과잉한 고온 이력을 받게 되면 수개월~수년 후에 시멘트 페이스트 중에 에트린가이트(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)가 생성되어 팽창 함으로써 균열 및 열화가 발생한다. 이 현상을 지연 에트린가이트 생성으로 DEF라고 부른다. 콘크리트 경화 후에 에트린가이트가 생성하는 관점으로부터 광의로는 외부 황산염 열화(External Sulfate Attack; 외부로부터 공급되어 진 황산염이 열화 인자) 및 내부 황산염 열화(Internal Sulfate Attack; 내재하는 황산염이 열화 인자)를 포함하여 DEF로 정의하는 문헌도 있지만, 일반적으로는 고온 이력 후에 생기는 현상으로 내부 황산염 열화가 DEF로 인식되고 있다.
DEF는 고온 이력에 의하여 생기는 것이므로 증기양생 제품 외에도 매스콘크리트인 경우 시멘트 수화열에 의해 콘크리트 내부가 80℃ 이상(안전상 65℃ 이상) 고온이 될 수 있으므로 DEF 문제가 발생할 수 있다. 경화 콘크리트 중에 지연 생성하는 에트린가이트가 콘크리트에 언제나 유해 한 팽창이 생긴다고는 말할 수는 없다. 예로 공극이나 기포 내에 생성하는 에트린가이트는 건전한 콘크리트에 보편적으로 관찰된다. 팽창에 기여 하지않는 무해한 에트린가이트를 2차 에트린가이트 생성(Secondary Ettringite Formation)으로 정의하여 DEF와 구별하는 문헌도 있다.

DEF의 메카니즘
DEF가 발생하는 과정은 3단계로 구분하여 설명할 수 있다. 첫째는 콘크리트가 80℃ 이상과 같은 과잉의 고온 이력을 받게 되면 시멘트의 수화초기에 생성된 에트린가이트(1차 에트린가이트)가 분해한다.
둘째로 분해한 알루민산 이온, 황산이온 등의 에트린가이트 성분은 시멘트 수화물의 대부분을 차지하는 규산칼슘 수화물(CSH)에 흡착된다.
셋째로 콘크리트가 냉각된 후 시간이 경과하면 CSH에 흡착되어 있던 성분이 방출 되어지면 에트린가이트가 재 생성 되는데, 이때 생성되는 에트린가이트는 경화 콘크리트 조직을 늘려 팽창시키게 되므로 그 힘에 의해 콘크리트는 균열이 발생하는 열화가 생기게 되는 것이다.

결 언
콘크리트 2차 제품 현장에서는 공장의 회전율을 높이기 위하여 증기양생을 도입하게 된다. 그러나, 빠른 회전율만을 생각하여 지나치게 고온으로 양생하는 경우가 있는데, 대략적으로 문헌에는 65℃이상 이라고 하지만, 80℃ 이상인 조건이면 DEF 문제로 제품에 균열 등 열화가 발생할 수 있다. 그러므로 증기양생의 경우는 최고온도를 안전을 고려하여 65℃ 전후로 관리하도록 추천하고 있음에 이를 참고하여 실무에 활용되길 바란다.