건축 구조재료의 특성 3편(콘크리트)

안녕하세요! 오늘은 건축 구조재료 3탄! 콘크리트에 알아보는 시간을 갖겠습니다ㅎㅎ 콘크리트는 시멘트, 모래, 자갈에 물을 적당한 배합으로 하여 잘 섞어내 만든 구조재료입니다. 콘크리트를 구성하는 가장 중요한 재료인 시멘트는 물의 수화작용에 의해 구조물이 견고하게 구축할 수 잇는 성질을 가지고 있습니다. 시멘트는 천연시멘트와 인공시멘트로 크게 구분되어집니다.

 

먼저 천연시멘트는 과거 BC7000년경에 중국에서 석재의 접합부 조정에 석고 몰탈을 사용한 기록이 있고 BC3000년경에는 황화강 유역의 석회질 토양을 이용해서 원시적 콘크리트로 만들어진 주거단지의 바닥에서 발견되었습니다. 또한 고대의 이집트의 피라미드 건설에서는 불에 구운 석고와 모래와 물을 배합한 석고 몰탈이나 점토 몰탈을 이용한 흔적들이 자료로 나오고 있으므로 그 엿사는 약 10000년 전의 신석기시대부터라고 여겨집니다. 한편 로마시대에는 저품질릐 석회나 점토몰탈 대신에 포졸란(화산재의 일종)에 석회를 섞어서 수경성과 내구성, 강도, 내수성이 우수한 천연시멘트를 만들었습니다. 그래서 이 재료들은 모래와자갈이 혼합한 콘크리트로 진화하였으며 구춘된 대표적인 구조물로는 판태온, 콜로세움이 있습니다. 전반적인 사항을 고려해보면 구조체를 일체화하는 콘크리트는 생각보다 매우 오래된 고전적재료라고 할 수 있습니다.

하지만 18세기 후반에는 J.Smith와 J Parker와같은 영국의 엔지니어들의 노력으로 고전적 구조개인 천연시멘트를 대신해 다양한 인공시멘트가 연구되고 사용되면서 현대 전축의 전환기를 이끌게 됩니다. 인공시멘트는 1824년 조셉애습딘(영궁의 벽돌공)이 경질 석회석을 구워서 생석회를 가루화하고 거기에다가 점토를 혼합해 재소성시킨 시멘트제품을 출허하므로써 탄생한 근대건축재료로서 그 유명한 포츨랜트 시멘트의 초기 모델을 개발하게 됩니다..

콘크리트의 가장 큰 특징은 인장강도가 압축강도에 비해 매우매우 낮다는 점입니다. 그렇기 때문에 보간없이는 그 자체만으로 구조체로 사용되기는 무리가 있습니다. 구조체또는 기초보강을위한 구조체로 무근콘크리트가 아주 가끔 사용되긴 하지만 무근콘크리트만 사용하면 부재의 크기나 중량을 과대하게 증가시키기 때문에 구조안전성에 위해한 요소로 작용하게 됩니다. 즉 사용법위가 한정된다고 말할 수도 있습니다. 하지만! 목재나 석재보다는 내화,내구성, 내수성,이 우수하여 자유자재의 구조미를 만들어낼 수 있다는 장점 때문에 콘크리트라는 재료의 탄생가체가 건축구조의 획기적인 발전을 도모했다고 할 수 있습니다.

콘크리트는 통상적으로 4주 압축강도로 20~30MPa정도로 사용되어지마 재료분야의 발전에 힘입어 50~120MPa 이상의 강도를 갖게되는 고강도 콘크리트로 진화하게 됩니다. 이미 종종 몇몇 공사현장의 사용되는데 몇가지 기술적인 제약조건때문에 완전히 실용화되고 있지는 않습니다. 하지만 빠른 건축재료의 기술에 힘입어  조만간 200MPa이상의 고강도 콘크리트가 널리 보급화되는 시대를 도래하게 될 것입니다.