미리 섞은 콘크리트(Ready Mixed Concrete)
공장에서 미리 섞은 콘크리트를 이르는 말이다.
공장에서 미리 콘크리트를 섞는다는게 무슨 의미인지 이해하려면, 일단 콘크리트가 뭔지를 알아야 한다. 원래 콘크리트는 시멘트, 물, 모래. 자갈, 기타등등 을 섞은 것이며, 아직 굳지 않은 콘크리트를 틀에다 부은 뒤 이게 굳으면 건축물이 완성되는 것이다.
그런데 20세기 초반부터 마천루 등의 초고층 건축물이 유행하면서 현장에서 콘크리트를 섞는게 상당히 까다로운 작업이 되었다. 커다란 건물 곳곳에 들어가는 콘크리트를 인부들의 손으로 일일이 섞는다는게 상당한 시간과 노력이 필요했던 것. 힘든 것도 힘든 것이지만 건물이 크면 클수록 부위별로 굳는 시간도 제각각인데다가 날씨나 건축물의 형태, 크기 등에도 영향을 받기 때문에 정교함이 요구되었던 것.
따라서 콘크리트를 섞고 붓는 과정을 기계화할 필요가 있었고 기계를 통해 대량으로 섞고 차량 즉, 믹스트럭을 통해 대량으로 옮기는 방법이 개발되었다. 그리고 이때 개발된 것이 바로 공장에서 미리 콘크리트를 섞은 뒤 현장으로 옮기는 방식, 즉 Ready mixed concrete(미리 섞은 콘크리트)이다.
콘크리트, Concrete
시멘트와 물, 모래, 자갈 그리고 강도를 위한 골재 및 혼화재료를 적절하게 배합하여 굳힌 혼합물을 뜻하는 말. 현대의 콘크리트는 포틀랜드 시멘트(Portland cement)를 사용하여 만들어진다. 구조체를 만들 경우 철근을 넣어 강도를 높이는 것이 일반적. 철근을 넣어 쓰는 것이 일반적이다 보니 이와 비교해서 철근을 넣지 않은 콘크리트는 플레인 콘크리트(Plain Concrete)라고 칭한다.
콘크리트를 배합(Mix proportion)하고 이를 비비고(Mixing) 타설(Casting)하고 나면 수화반응(Hydration)이 일어나며 굳기 시작하고(Setting) 강도 발현(Hardening) 과정으로 이어진다. 콘크리트 타설 후 균질한 수화반응을 유도하여 강도를 발현시키는 과정을 양생(Curing)이라 한다. 정식 용어는 아니지만 이러한 과정을 공구리 친다고도 하며, 실제 공사 현장 및 군대에서는 이쪽이 더 많이 쓰인다.
어원은 라틴어로 '함께 자라는'이라는 의미인 concretus.
콘크리트는 골재가 용적의 70% 정도를 차지하며, 시멘트의 비율은 그 나머지인 30% 정도밖에 되지 않는다. 따라서 '시멘트+물=콘크리트'라는 상식은 엄밀히 말하면 틀리다. 참고로 시멘트와 물을 단순 혼합하여 굳힌 것은 따로 '시멘트 페이스트(Cement Paste)'라고 부른다. 벽돌을 접착할 때 쓰이는 그 것.
건물 시공뿐만 아니라 도로 포장에도 상당히 많이 사용된다. 일반 아스팔트콘 포장 대비 콘크리트 포장이 우수한 포장 강도로 유지 보수 측면에서 유리하게 작용하는 점 때문에 한국을 비롯한 전 세계적으로 고속도로 시공 시 주력 포장공법으로 널리 쓰이고 있다. 다만, 운전자들 입장에서는 성가신 부분이 많은데, 아스팔트 포장 대비 까칠한 노면 때문에 승차감과 소음 면에서 점수를 깎아먹는 데다, 노면 자체가 흰색에 가깝다 보니 차선을 구분하기 위한 백색 선의 식별이 아스팔트에 비해 어렵고 주간에는 눈부심 문제 등이 있다. 이 때문에 최근에는 기초 포장은 콘크리트로 하되 표면부에 아스팔트를 덧씌우는 형태로 문제점을 보완하여 나가가고 있고, 역으로 교량 구간의 경우 상판과 포장 노면을 콘크리트 일체형으로 시공하여 과거 아스팔트 포장 시 포장면과 상판 사이의 틈 사이로 수분이 침투하여 교량 구조강성이 약화되는 문제점을 보완하는 신공법도 적용되고 있다.
철근(鐵筋)과 합성되면 철근 콘크리트가 된다. 한자어와 영어의 절묘한 조화.
시멘트에 물을 섞으면 섭씨 90도가량의 온도가 발생하는데 기타 첨가제로 백설탕액, 점성 조절제, 기포 발생제 등등을 적절히 섞어서 콘크리트를 만들면 화학 반응이 지연되어 온도가 크게 올라가지 않고 대형 공사 시에는 굳는 속도까지 조절할 수 있다고 한다. 이를 설탕 콘크리트 공법이라고 한다. 다만 일반적으로는 콘크리트 배합 시에 당분이 들어가면 강도 저하, 응결 지연 혹은 아예 응결이 불능하기 때문에 하자로 본다. 철저한 사전 시험을 통해 정확하게 배합하여야만 한다.
콘크리트는 표면에서 공기 중의 이산화탄소를 흡수하여 콘크리트 중의 수산화칼슘이 탄산칼슘으로 변화하여 알칼리성을 잃어버리게 되는데 이를 콘크리트의 탄산화 혹은 중성화 라고 하며 콘크리트 수명 판단에 있어 하나의 지표가 된다. 수산화칼슘은 pH 12~13정도의 강알칼리성 물질인데 중성화 현상으로 탄산칼슘이 되면 pH 8.5~10 정도로 낮아지게된다. 콘크리트 내부의 pH11 이상에서는 산소가 존재해도 철근이 녹슬지 않지만 pH 11보다 낮아지면 철근에 녹이 발생하고 철근의 약 2.5배까지 체적팽창이 발생한다. 이렇게 되면 콘크리트가 알칼리성으로 있을때와는 달리, 철재에 대한 녹 방지력을 잃게 되므로 녹이 슬게된다. 철재가 녹이 슬면 녹이 슨 부분이 점점 커지게 되고, 더 나아가 콘크리트 표면에 균열이 발생하며, 균열면에 물과 공기가 침투함으로써 강재의 부식이 가속되고, 철근 콘크리트 구조물의 내구성이 매우 떨어지게 된다. 탄산칼슘은 내력을 부담할 수 없기에 쉽게 부서지거나 균열이 가기 때문이다. 산성비가 콘크리트에 좋지 않은 것도 같은 이유이다. 그런데 이 탄산화 문제가 아이러니하게도 콘크리트의 구조를 치밀하게 해서 콘크리트 자체의 강도는 높아진다.
달 탐사가 많이 진행되면서 방사능을 견뎌낼 수 있는 기지를 짓기 위해 물 없이도 달에서 직접 캐낸 월석과 가벼운 재료나 달에서 구할 수 있는 몇 가지 재료만 가지고(지구의 물과 시멘트를 가지고 만드는 콘크리트보다) 매우 빨리 굳고 매우 강한 '물 없는 콘크리트'를 현재 각국에서 연구하고 있는 중이고 이 중 일부는 개발에 성공한 상태이다.
일명 루나 콘크리트는 여러가지 종류가 있다. 말 그대로 현재 지구상에서 사용 중인 콘크리트의 성분을 월석에서 뽑아내서 가압챔버에서 만드는 콘크리트도 있고, 황을 녹여서 사용하는 콘크리트도 있다. 또한 위에 링크한 기사처럼 폴리머를 녹여서 사용하는 콘크리트도 있다. 하지만 이 방법들은 결국 모두 가압챔버를 필요로 하고, 폴리머를 사용하는 경우에는 결국 폴리머를 지구에서 가져가야한다.
그래서 요즘은 소결기술을 사용하여 도자기 굽듯 블록을 구워내는 기술이 대세이다.
사실 콘크리트의 원료가 되는 시멘트는 굉장히 오래 전부터 존재했다. 기원전부터 석회암을 이용한 원시적인 콘크리트가 사용되었으며, 로마시대에는 포졸라나라는 화산재를 섞어 만든 특징적인 로마 콘크리트가 있었다. 로마 콘크리트가 사용된 대표적인 건물로는 판테온이 있다. 로마 멸망 이후 정확한 배합법은 실전되었었으나 현대에 와서 다시 연구되어 밝혀졌다. 당연히 많은 면에서 현대의 포틀랜드 시멘트를 사용한 콘크리트에 비해 떨어지지만, 수명 하나는 굉장히 길다. 특히 바닷물에 강한데, 작은 화산재가 콘크리트의 미세한 틈을 막아 수분과 염분을 막아줬기 때문. 현재에는 혼화 재료 중 하나인 플라이 애시(Fly ash)가 비슷한 역할을 한다. 또한 당시에도 콘크리트가 인장력에 취약하다는 것을 알고 말총을 넣어서 이를 보강하였는데, 이는 현대 첨단 콘크리트 분야 중 하나인 섬유 보강 콘크리트(Fiber Reinforced Concrete)와 유사한 개념이다. 당연하게도 요즘은 말총은 쓰지 않고, 특수하게 제작된 금속 재질이나 합성 플라스틱 재질의 섬유가 사용된다. 여하튼 로마시대의 유적이 중세를 거치면서도 오랜 기간 동안 남아있는데 큰 공헌을 한 재료이다.
시멘트
시멘트는 가장 일반적인 의미로 결합재이며, 물과 반응하여 굳고 단단해지는 물질이자, 다른 재료들과 함께 굳힐 수 있다. "잘려진 돌" 또는 "부서진 돌"한마디로 짱돌을 의미하는 라틴어 Cementum에서 유래한 말이며, 19세기 후반부터는 "다른 물질과 결합하는 것"이란 의미로도 사용되어 왔다.
건물을 짓는데 들어가는 혼합물로서 건축계의 필수요소. 현대에 들어와서는 단순히 집을 짓는 재료를 넘어 시멘트 벽화, 시멘트 두상 등 예술작품의 재료로까지 사용되며 사랑받고 있다. 10여년전부터는 아토피나 새집 증후군의 대표적인 원인으로 손꼽히는 등 오해를 받았다. 하지만 시멘트는 무기물로 새집증후군이나 아토피의 주 원인인 휘발성유기화합물과는 다른 물질이다. 한자로는 양회(洋灰)라고도 한다.
오늘날 한국에서 일반적으로 사용되는 시멘트는 포틀랜드 시멘트(Portland Cement)인데 넓은 의미로서의 시멘트는 "물을 섞어 반죽하였을 때 경화하는 무기접착재료(Inorganic Cementing Material)"를 의미한다. 포틀랜드라는 이름은 영국의 포틀랜드 섬의 이름에서 따온 것이고 미국 오리건주의 최대도시 포틀랜드나 메인주의 포틀랜드(메인 주)와는 관계없다. 대한민국 공업규격 중 포틀랜드 시멘트(KS L 5201)에 대한 규정에 따르면 다음과 같이 규정되어 있다.
포틀랜드 시멘트는 주성분인 석회, 실리카, 알루미나 및 산화철을 함유하는 원료를 적당한 비율로 적절히 혼합하여 그 일부가 용융하여 소결된 클링커에 적당량의 석고를 가하여 분말로 한 것이다. 다만 KS L 5210(고로슬래그 시멘트)에서 규정한 슬래그나 KS L 5401(포틀랜드 포졸란 시멘트)에서 규정한 포졸란, 또는 KS L 5405(플라이 애시)에서 규정한 플라이 애시 및 기타 첨가제 등을 5% 이내에서 혼합 분쇄 또는 단독분쇄 후 혼합할 수 있다.