콘크리트에 대해 알아야 할 모든 것 (1편)에서 연결

여러분은 콘크리트와 시멘트의 차이점을 알고 있으신가요? 둘 다 회색에 건축에 쓰이는 재료이기에 정확히 어떤 차이가 있는지 모르시는 분들도 있을 텐데요. 이번 시간에는 콘크리트의 정의, 콘크리트와 시멘트의 차이점, 종류 등 콘크리트에 대해 자세히 알아보겠습니다.

콘크리트의 정의

콘크리트는 간단히 설명해 페이스트, 잔골재(모래), 굵은골재(자갈)의 혼합물입니다. 시멘트와 물로 구성된 페이스트는 크고 작은 골재의 표면을 코팅합니다. 이때 ‘수화’라는 화학반응이 일어나는데, 수화는 시멘트와 물이 만나서 시간이 경과함에 따라 서서히 굳어지는 것을 말합니다. 그렇게 점점 단단해지면서 돌처럼 단단한 콘크리트가 탄생하게 됩니다.

처음에는 반죽처럼 모양도 잘 변화시킬 수 있지만 일단 굳으면 단단하고 내구성도 뛰어납니다. 그래서 빌딩, 다리, 주택, 도로 등 우리 생활 전반에 필수적으로 사용되는 재료이죠.

콘크리트 vs 시멘트

앞의 내용으로 눈치채신 분들도 있을 텐데요. 시멘트는 콘크리트나 모르타르와 같은 구조용 재료를 만들기 위해 사용되는 배합용 재료입니다. 시멘트는 석회석과 규산질 점토를 혼합하고, 산화철, 무수황산, 산화마그네슘 등을 첨가하여 고온의 소성로에서 용융시킨 후 분쇄한 가루인데요. 주로 물과 반죽하여 만든 시멘트 페이스트는 주로 타일, 벽돌 시공 시 접착용으로 사용합니다. 이 시멘트와 물, 잔골재인 모래와 굵은 골재인 자갈 그리고 현장 특성에 맞는 혼화재 등을 섞어서 만드는 건설 재료가 바로 콘크리트입니다.

콘크리트 제조 비법은 비율!

콘크리트와 시멘트를 빵 반죽에 비유하자면, 시멘트는 빵을 만드는 주요 재료인 밀가루이고, 여기에 물과 다양한 재료를 넣어 만든 반죽이 바로 콘크리트라고 할 수 있습니다.

빵 반죽이든 어떤 형태의 혼합물이든 가장 중요한 것은 바로 섞는 비율인데요. 조금만 다르게 혼합되어도 결과가 아주 많이 달라집니다. 강한 내구성의 콘크리트 비결 역시 페이스트입니다. 즉 페이스트의 품질이 콘크리트의 품질을 결정합니다.

콘크리트의 종류

일반 주택을 지을 때, 고층건물을 지을 때, 다리나 댐처럼 물이 있는 곳에서 건축물을 지을 때 사용하는 콘크리트는 모두 같을까요? 일반적으로 콘크리트는 단순한 하나의 재료로 여겨져 모두 같다고 여기기 쉽지만, 그 종류는 매우 다양합니다.

구조 요소의 유형, 구조의 기하학적 특징, 콘크리트 타설 시간 등 다양한 상황에 따라 그에 맞는 콘크리트가 필요하죠. 일반 콘크리트 이외에도 아래와 같은 콘크리트 유형은 각각 강도, 작업성, 다공성, 응결 시간 등과 관련하여 서로 다른 특성을 가지고 있습니다.

고강도 콘크리트

일반 콘크리트에 비해 높은 압축 강도를 갖는 콘크리트를 뜻합니다. 용도에 따라 고강도 콘크리트의 정의는 다르지만, 일반적으로는 프리스트레스트 콘크리트 또는 프리캐스트 콘크리트 등에 사용되는 것으로 압축 강도가 40 MPa 정도 이상의 콘크리트를 고강도 콘크리트라 합니다. 참고로 고강도 콘크리트의 강도 기준은 국가별로 상이하며, 미국의 경우에는 압축강도 6,000 psi 이상의 콘크리트를 고강도 콘크리트로 통칭합니다.

슈퍼 콘크리트

일반 콘크리트 보다 강도는 5배 강하고 수명은 4배 긴 초고성능 콘크리트(UHPC)를 의미합니다. 콘크리트는 다양한 재료를 섞어 만들기에 그 안에 여러 모양과 크기의 구멍이 존재하는데요. 빈 공간을 촘촘히 메워 전체 부피에서 빈틈이 차지하는 비율을 낮추면 압축강도가 커지고 콘크리트가 버틸 수 있는 무게와 늘어납니다. 또 빈틈이 적으니 물, 염소이온, 이산화탄소 등 외부의 물질이 침투하기 어려워 영향을 덜 받고 수명도 길어집니다.

일반 콘크리트의 수명이 약 50년이라면, 슈퍼 콘크리트는 염분 피해를 입기 쉬운 해안가에서도 수명이 200년 이상 유지될 수 있다고 합니다. 또한 내구성이 뛰어나 콘크리트와 철근 사용량을 30% 이상 절감하고, 시공 시 재료를 적게 사용하니 일반 콘크리트에 비해 탄소 배출이 약 30% 줄어 친환경 건축 재료로 각광받고 있습니다.

투수 콘크리트

시멘트, 쇄석골재, 물 및 혼화재를 배합하여 연속 공극을 형성시켜 투수도를 높인 콘크리트입니다. 높은 다공성으로 투수율이 높아 보도를 중심으로 하는 생활도로, 자전거도로, 공원 산책로, 광장, 주차장 등의 포장, 강수량 및 기타 출처의 물을 통과시키는 목적으로 사용합니다.

경량 콘크리트

일반 콘크리트보다 중량을 가볍게 하기 위한 콘크리트로, 비중이 작은 화산자갈 같은 경량 골재나 발포제를 이용해 콘크리트 안에 다량의 기포를 포함시키는 방법으로 제작됩니다. 건물의 중량 경감하기 위해 사용되며, 칸막이벽, 지붕 방수 피복 등에도 사용됩니다. 단열효과와 흡수성이 좋으나 내구성은 약한 단점이 있습니다.

고성능 콘크리트

일반 콘크리트의 단점을 보완해 높은 성능을 지닌 특수 콘크리트를 통칭합니다. 굳지 않은 상태에서 별도의 다짐 작업 없이 자중으로 철근 보강재 주위와 거푸집 내부를 채울 수 있는 높은 유동성의 제품, 수축을 저감시켜 모서리 들뜸 현상(컬링)에 의한 균열을 방지하고 마모 저항성을 향상하는 제품, 수화열과 내동해성을 효율적으로 사용하여 초기동해를 방지하고 급열양생 및 보양설비의 간소화로 인해 안전사고와 추가비용을 절감하는 기능을 가진 동절기 콘크리트 공사에 적용하는 제품 등 특화된 기능을 지닌 여러 콘크리트가 있습니다.
(대한 건축학회 건축 용어 사전, 토목 용어 사전 참고)

콘크리트, 얼마나 단단할까?

돌처럼 단단하고 딱딱한 콘크리트는 굳으면 정말 어떤 물질도 통과할 수 없을까요?

세상에 완전하고 완벽한 것은 없듯 콘크리트도 모든 외부 물질을 완벽하게 차단하기는 어렵습니다. 콘크리트의 기초 재료인 시멘트 페이스트 응집도와 콘크리트 공극에 따라 액체 등과 같이 분자가 작은 물질은 흡수, 침투될 수 있습니다. 하지만 분자의 크기가 큰 물질가 직접 콘크리트를 통과하기에는 어렵습니다.

친환경 콘크리트, 이산화탄소를 저장한다

콘크리트의 주원료인 시멘트 생산 과정이 환경에 부하를 주기때문에, 소성로에 들어가는 재료를 바꿔 소성 온도를 낮추거나, 콘크리트를 만들때 시멘트를 덜 사용한다거나, 콘크리트 경화시 물을 덜 사용하고 이산화탄소를 이용하여 경화하는 방법 등이 개발되고 실제로 사용되고 있습니다. 즉, 콘크리트가 경화되면서 탄산칼슘 형태로 이산화탄소를 저장하여 탄소를 흡수하게 되는 등 앞으로도 콘크리트는 지속가능한 소재로 발전할 것입니다.