서언
건설 구조물은 일시에 모든 콘크리트를 타설할 수 없으므로 의도하든 의도하지 않든 간에 이음매가 발생할 수밖에 없다. 전반적인 콘크리트의 줄눈(Joint)에 관하여는 전 기술강좌 271, 272회를 참조하고, 이번 강좌에서는 시공결함으로 의도하지 않게 발생하는 사진 1과 같은 콜드 조인트에 대하여 기술해 본다.

정의
콜드 조인트란 토목 용어사전에 의하면 「댐 콘크리트는 각 블록마다 1 리프트씩 타입되어 간다. 이 경우 버킷으로 운반된 콘크리트는 인접한 콘크리트가 아직 굳기 전에 인접한 콘크리트와 함께 진동기로 다지는 것이 보통이다. 인접한 콘크리트가 이미 굳기 시작한 경우는 새로 운반된 콘크리트와 인접한 콘크리트 접촉면을 콜드 조인트라고 한다. 콜드 조인트 발생은 피해야 한다.」라고 되어 있다. 알만한 설명이기는 하지만 분명하지 않아 나름대로 다시 정리해 본다.
먼저, 비벼진 콘크리트는 액체이다. 따라서 액체상태의 콘크리트를 거푸집에 부어 넣고 시간이 경과 하면 시멘트의 수화반응에 의해 소성상태를 거쳐 딱딱하게 굳어지는 경화상태(고체)가 된다. 물론 먼저 타설한 콘크리트가 굳어져 고체가 된 콘크리트 위에 새로운 콘크리트를 타설하면 절대로 일체화 되지 않고 조인트로 남는다.
시공줄눈(Construction joint)은 이런 경우에 생기게 되는 것이다. 또한, 먼저 타설한 콘크리트가 액체상태인 경우에 다음 층의 콘크리트를 타설하면 당연히 일체화 된다. 그런데 이번에는 먼저 타설한 콘크리트가 소성상태로서 초결시간이 지나 종결이 이루어지기 이전이라면 어떻게 될까? 연결 부위를 바이브레이터로 다짐을 잘하여 일체화시키는 작업을 진행한다면 문제가 적겠지만, 다짐 없이 흘려보내기만 한다면 일체화되지 않고 거푸집을 탈형하고 나면 <사진 1>과 같은 콜드 조인트가 발생하게 되는 것이다.
결국, 콜드 조인트란 「응결이 진행된(초결시간 이후) 하부층 콘크리트 위에 다짐이 부족한 상부층 콘크리트 타설로 생긴 일체화 되지 않아 발생한 시공 불량 이음매」로 정의될 수 있다.

<사진 1> 벽면에 발생한 콜드 조인트

발생원인 및 대책
콜드 조인트의 발생원인 및 대책으로는 정의에서 설명되었기 때문에 자명할 수 있지만, 타설작업을 중심으로 고찰해 보면 다음과 같다.

(1) 타설 준비
콘크리트 타설 전에는 1일 타설 예정량에 합당한 레미콘 사의 선정 및 주문, 타설 인원, 타설 장비의 적정 확보 및 배치를 확인해 두어야 한다. 즉, 타설 중 레미콘 배차 부족, 교통혼잡 등으로 레미콘 차량의 도착이 지연되거나, 펌프카의 대수나 타설 인원이 적어 무리가 되거나, 펌프카 등 타설 장비의 배치 위치가 적절하지 않으면 콜드 조인트가 발생할 확률이 높아진다.

(2) 타설 진행
레미콘이 현장에 도착하면 시방서의 규정에 따라 콘크리트의 품질검사를 실시한다. 특히, 이때에는 배합 상 재료분리 가능성에 대하여 철저히 검사할 필요가 있다. 콘크리트의 타설 진행은 운반 거리가 먼 장소로부터 실시하며, 거푸집 변형과 붕괴가 일어나지 않게 균형적으로 실시한다. 콘크리트 타설은 한 구획 내에서 지나치게 횡 방향으로 이동시키지 않고 3m 내외의 일정한 간격으로 부어 거의 표면이 수평을 이루도록 하고, 바이브레이터 등으로 500mm 이내의 간격으로 균일하게 진동다짐을 실시한다.
이때 한층의 높이는 진동기의 다짐 성능을 고려하여 400~500mm 이하가 되게 한다. 특히 콘크리트를 2층 이상으로 나누어 타설할 경우에 상층부의 콘크리트 타설은 원칙적으로 하층의 콘크리트가 굳기 시작하기 전인 초결시간 이전에 해야 하며 상부층 콘크리트의 다짐 시 하층 콘크리트 속으로 100mm 정도 찔러 넣어 일체가 되도록 다져주어야 한다. 이 경우는 콜드 조인트가 발생하지 않도록 하나의 시공구획 면적, 콘크리트의 공급능력 등을 고려하여 [표 1]과 같은 이어치기 허용시간 간격의 범위 내가 되도록 타설 하여야 한다.
단, 상기의 허용 이어치기 시간 간격은 시멘트 및 콘크리트의 초결 시간의 절반 정도에 해당하는데, 이것은 안전을 고려한 것으로 사료된다.
콘크리트 타설 도중 표면에 떠올라 고인 블리딩 수가 있을 경우에는 이를 제거한 후 타설 하여야 한다. 특히, 벽 또는 기둥과 같이 높이가 높은 콘크리트를 연속해서 타설할 경우에는 타설 및 다짐할 때 재료분리가 될 수 있는 대로 적게 되도록 단위수량 축소 후 유동화제 첨가, 증점제 첨가 등 콘크리트의 유동성을 조정하거나 타설 속도를 조정하여야 한다. 시공 속도를 높이기 위하여 임의로 가수 하게 되면 재료분리가 발생하여 타설 결함 이음매가 발생할 수 있으니 주의할 필요가 있다.

[표 1] 허용 이어치기 시간간격의 표준

주) 허용 이어치기 시간간격은 하층 콘크리트 비비기 시작에서부터 콘크리트 타설 완료한 후, 상층 콘크리트가 타설되기까지의 시간

보수
콜드 조인트를 포함하여 콘크리트 이음 면은 미관상, 구조상 취약부가 되고, 중성화·동해·염해·황산염 침식 등에 의해 조직이완 및 철근 부식과도 연계하여 내구성에 취약하며, 지하실 등 외부에 접한 면은 누수의 원인이 된다. 따라서 콜드 조인트가 발생한 콘크리트 시공 면은 반드시 보수가 필요한데, 보수 방법은 구조물의 중요도 및 결함 정도에 따라 달라질 수 있다.
먼저, 콜드 조인트 부분에서 철근이 보일 정도로 심한 경우는 거푸집 탈형 후 가능한 조기에 콘크리트를 제거한 후 다시 부어넣기 하거나, 거푸집 탈형 후 마감재 시공 전 또는 가능한 장기간 두었다가 중요한 구조물인 경우는 에폭시 수지 모르타르 등 폴리머 모르타르로 충전하고, 중요하지 않은 구조물인 경우는 V컷, U컷하고 폴리머 시멘트 모르타르 혹은 탄성 실링재로 충전하여 보수할 수 있다.
반면 내부 철근이 보이지 않을 정도로 경미한 경우에, 중요한 구조물인 경우는 가능한 장시간 두었다가 에폭시 수지주입을 하고, 중요하지 않은 경우는 보수재의 양생기간 등이 마감재 시공 시 악영향을 미치지 않는 시기에 시멘트계 주입재 주입 혹은 폴리머 시멘트 페이스트 흘려 넣거나, 장시간 경과 후 V컷, U컷하고 탄성 실링재를 충전하는 방법으로 보수토록 한다.