표면 공기포는 갗힌공기에 의한 것과 잉여 수분에 의한 것으로 구분할 수 있습니다. 표면 공기포의 발생 원인에 대해 알아보겠습니다.
단위수량 및 잔골재율
표면공기포 발생 원인 중의 가장 큰 원인은 단위수량 및 잔골재율에 있습니다. 콘크리트는 굵은 골재, 잔골재, 시멘트, 물 및 혼화제로 구성되어 전체적인 입도를 보면 연속입도로 이루어져 있습니다. 그런데 배합 요인에서 W/B는 시멘트 페이스트의 점성을 결정짓는 것으로 시멘트 페이스트의 점성이 크다는 것은 공기가 갇히기 쉽다는 것을 의미하므로 표면 공기포 발생이 쉽게 생길 수 있는 요소가 됩니다. 반대로 시멘트 페이스트의 점성이 너무 부족하다면 시멘트 페이스트의 누출로 콘크리트 표면에 모래 무늬가 발생할 수 있습니다. 또한 W/B가 같은 조건이라면 단위수량의 다소에 따라 단위시멘트양도 증감하기 때문에 시멘트 페이스트의 총량이 증감하게 됩니다. 즉 콘크리트의 배합은 최밀 입도 충전 이론에 따라 입자 크기별 적절한 배합비의 도출이 요구되는데, 각종 실험 결과나 경험을 바탕으로 볼 때 콘크리트 중 분체 계열의 절대용적은 최하 0.1㎥ 이상으로 설계하는 것이 바람직할 것입니다.
콘크리트의 반죽 질기
콘크리트의 반죽 질기가 크고 작음에 따라 다양한 결과로 나타날 수 있는데, 전술한 점성과도 관계가 있습니다. 즉, 반죽 질기가 커지면 갇힌공기는 상부로 이탈이 쉬워 표면 공기포는 줄어들 수 있으나 반대로 콘크리트의 재료분리가 문제될 수 있습니다. 반대로 반죽질기가 작을 경우 갇힌공기의 발생이 쉽고 한번 갇힌공기포가 쉽게 파괴 혹은 이탈이 어려워 콘크리트 중에 남아 있기 쉽고 표면 공기포로 나타날 확률이 커집니다.
거푸집
표면 공기포는 형틀이 건조해 있을 때 고성능 감수제의 사용 등으로 콘크리트의 점성이 클 때, 한꺼번에 높이 타설하는 경우 등에서 발생하기 쉽습니다. 또한 철제 거푸집의 경우 여름철에 거푸집의 온도가 높기 때문에 비교적 공기가 빠져나가기 쉬워 양호한 반면, 겨울철에는 저온으로 인해 공기가 제거되기 어려워 기포의 흔적이 남는 경향이 큽니다. 거푸집의 재질은 목재와 같은 경우 미세한 모제관이 있어 오히려 표면 공극이 적은 것으로 나타납니다. 최근의 거푸집과 같이 밀실 한 재료 및 구조의 거푸집은 공기포의 누출이 원천 봉쇄되어 표면 공극으로 남을 확률이 많은 것으로 알려지고 있습니다. 특히 알루미늄 재질의 거푸집은 코팅재에 손상이 있는 경우 콘크리트의 알칼리성에 기인하여 알루미늄으로부터 수소가스가 발생하여 수소가스가 발생하여 표면 공극을 증가시킨다고 합니다.
타설 및 다짐
콘크리트를 타설 할 때 타설속도가 빨라지면 충격에 의해 콘크리트가 분산되었다가 하부로 모이면서 대량의 갇힌공극을 포함하게 되며, 재료분리의 원인이 되기도 합니다. 타설 깊이가 깊을 경우 최대한 서서히 타설 하면서 충분한 다짐을 실시해야 합니다. 이때 타설속도가 빨라지면 현장 등에서 자주 하는 방법으로 거푸집을 두들기기도 하고 추가 진동을 하기도 하고 거푸집 부분에 집중적으로 추가 진동을 하기도 합니다. 하지만 이는 콘크리트 내부에 있는 기포가 거푸집 표면으로 이동 또는 작은 기포가 모여 큰 기포만을 발생시키게 되므로 바람직하지 못하다고 합니다. 다만 고주파수의 진동기를 사용하는 경우에는 기포수가 감소합니다.
혼화제
콘크리트 표면 공극이 빈번하게 발생하는 시기는 일교차가 큰 봄과 가을에 집중되어 있습니다. 첫째로 봄의 경우는 온도가 상승함으로써 기포 안정성이 저하되고 연행공기가 파포 되어 결합하는 원인으로 분석될 수 있으며, 가을의 경우는 온도가 하강함으로써 연행공기의 발생이 과다하게 되어 표면 공극으로 나타납니다. 둘째로는 계절적 변화에 따라 혼화재 등 원재료에 변화가 발생함에 따른 부적절한 배함 대응도 원인입니다. 고성능 감수제의 출현으로 단위수량의 증가 없이 큰 슬럼프 상태로 콘크리트 타설이 가능하게 되었고 콘크리트의 레올로지 특성을 변화시킴으로써 높은 골재 유동성을 가져오게 됩니다. 이렇듯 이동성이 높아진 갇힌공기는 진동원 방향과 중력의 반대 방향으로 빠르게 움직이게 됩니다. 따라서 유동화 콘크리의 경우 일반적인 다짐기보다 작은 진동다짐기를 사용하여 진동 다심 시간을 50% 정도 권합니다.
