콘크리트댐의 댐마루에 나타나는 주요 손상과 콘크리트댐에서 발생되는 균열을 유형별로 분류

콘크리트댐의 댐마루에 나타나는 주요 손상으로는
1) 댐의 종․횡방향 및 기타 균열, 단차
2) 이음부의 열림 등을 들 수 있다.
한편, 지진이 발생했을 경우는 위의 손상이 복합적으로 나타날 수 있다.

【해 설】
1. 균열 및 단차
콘 크리트 댐내의 균열은 콘크리트의 인장강도를 초과하는 인장응력이 발생되어 일
어난다. 인장응력은 구조물에 작용되는 하중 또는 콘크리트의 체적변화에 의해 발생
할 수 있다. 콘크리트의 체적변화는 온도변화나 콘크리트 내부에서의 화학작용에 의
해 초래된다. 콘크리트댐에 발생한 균열의 방향성을 가지고 균열의 종류를 나타내면
<그림 1.2-9>와 같다.

종 방향 균열은 댐마루부와 거의 평행하게 진행된다. 콘크리트의 수화열 관리가 미흡
하게 되면 댐체에는 기초로부터 시작되는 종방향 균열이 발생할 수 있다. 이러한 균
열은 횡방향 검사랑 또는 댐의 하류면에서 발견될 수 있으며, 상향으로 계속 확장되
어 하류 측면에 도달하거나 균열에 수압이 작용된다면 심각한 상황으로 간주되어야
한다.
횡 방향 균열은 댐마루부와 거의 수직으로 진행된다. 축선에 수직이고 댐의 상류부터
하류측면까지 확대된 균열이나 댐마루 및 종방향 검사랑에서 발견되는 균열이 깊고,
넓으며 누수가 발생된다면 심각한 상태이다. 균열부위에서의 연직 및 수평방향의 단
차는 댐체나 기초의 부등이동에 기인하며 주요 결함이다. 때때로 이러한 균열은 수
년에 걸쳐 사용해온 콘크리트 댐에서조차 사전징후 없이 갑자기 발생할 수 있으며
진행의 양상을 보일 수도 있다.
수 평방향 균열은 단일 표고에 놓여 있는 하나의 균열이며, 수직방향 균열은 위 아래
로 진행되며, 사방향 균열은 수평방향과 수직방향 사이의 경사진 균열이다.

콘 크리트댐에서 발생되는 균열을 유형별로 분류하면 다음과 같다.
◦ 구조적 균열
◦ 이음부를 따라 발생하는 균열
◦ 수축 균열
◦ 온도 균열
◦ 패턴 균열
◦ D 균열
◦ 그 밖의 얕은 균열

가 . 구조적 균열 및 단차
구조적 균열은 잠재적으로 위험한 유형이다. 극한 하중이나 부적합한 설계, 부실공
사 또는 결함이 있는 재료의 사용으로 인하여 댐의 일부분에 하중이 집중되어 초래
된다. 종종 구조적 균열은 응력집중이 발생되는 장소 즉, 댐의 특정 부분과 관련이
있다.
◦ 급경사 지역
◦ 재료나 선형의 변화부 및 기초 접합부에서 부등침하에 의해 초래된 불연속부
구조적 균열은 불규칙적이다. 즉, 균열이 축방향에 대해 일정한 각을 가지고 전개되
고, 갑자기 방향을 바꿀 수가 있다. 이러한 균열들은 보통 폭이 넓고 인접한 균열에
대해 콘크리트의 상당한 변위를 수반한다. 지속적인 하중 재하와 콘크리트의 크립
으로 입구는 점점 커지게 된다. <그림 1.2-10, 11>은 변위를 가지는 불규칙적인 구
조적 균열을 보여주고 있다.

나 . 이음부를 따라 발생하는 균열
시공 이음부를 따라 발생하는 균열은 콘크리트댐들이 세그먼트로 건설되기 때문에
발생한다. 이 균열은 구조물의 변위, 체적 변화, 화학 작용에 기인된다. 반면에 신축
이음은 콘크리트를 타설한 후에 구조물에 발생하는 용적변화를 수용하기 위하여 댐
속에 시공되는 것이므로 설계된 균열로 간주한다. 의도된 균열이 아니라면, 이음부
를 따라 새로 발견되거나 더욱 발달하는 균열에 대해서는 주의를 기울여야 한다.

다 . 수축 균열
콘크리트가 습윤과 건조 상태를 반복함에 따라 수축과 팽창을 하게 된다. 체적의
변화는 이러한 과정에서 발생하고 콘크리트 내에 인장 응력이 커지게 되어 균열을
발생시킨다. 건조에 의해 발생하는 수축 균열은 일반적으로 심각한 균열이 아니고,
이동의 흔적이 없다. 수축 균열은 시공 후에 곧 시멘트의 양생과 수축에 따라 발생
한다. 이러한 균열들은 보통 시공 직후에 발생하고 피해를 입힐 만큼 깊게 관통하
지는 않는다.

라 . 온도 균열
매시브한 콘크리트 구조물의 표면에서는 시멘트의 경화열과 불균일한 냉각에 의해
높은 인장 응력이 초래된다. 인장응력이 콘크리트의 인장강도를 초과할 때에 콘크
리트에는 균열이 발생한다. 온도응력에 의한 균열은 일반적으로 수축균열에 비해
훨씬 더 깊다. 또한, 이 균열은 시공에 수반되지 않는 온도의 변화들에 의해서도 초
래될 수 있다. 추운 날씨에서는 댐의 상부가 저수지의 물과 접하고 있는 하부에 비
해 더 차고, 이러한 온도의 차이로 인해 균열이 형성되고 댐 마루부에서 각각의 표
면으로 연장된다.

마 . 패턴 균열 및 D 균열
패턴 균열은 패턴의 형식으로 콘크리트 표면들 위의 작은 미세균열이다. 패턴 균열
은 표면 가까이의 재료들의 체적 감소나 표면 아래의 재료의 체적 증가에 따라 초
래된다.
때때로 이음부를 따라 발생한 D-균열은 동결융해 현상이 발생된 조기 징후이다.
D-균열은 좁은 간격의 작은 균열군의 진전된 형태로 종종 이음부를 따라 발생한
다. 균열들은 이음부로부터 멀리까지 연장되고 점점 그 상태의 심각성이 커진다. 이
과정은 더 나아가 콘크리트의 붕괴로 이어질 수 있다. 최근에 타설된 모든 매스콘
크리트는 동결융해에 의한 피해를 감소시키기 위해 AE제를 포함하고 있다. 그렇지
만 대략 1970년 이전에 건설된 댐들은 AE제가 개발되지 않았었기 때문에 동결융해
의 피해를 쉽게 입으므로, 오래된 댐들에 대해서는 동결융해 현상의 징후에 대해
특별히 주의를 기울여야 한다.

<그림 1.2-12> 패턴 균열

<그림 1.2-13> D-균열

바 . 그 밖의 얕은 균열
그 밖의 얕은 균열들의 유형은 콘크리트 표면의 작은 균열이나 모세 균열들로써 쉽
게 발견할 수 있다. 표면의 작은 균열들은 모르타르나 콘크리트 표면의 밀집해 있
지만 불규칙적인 간격으로 분포하는 얕은 균열들의 전개와 관련이 있다. 모세 균열
은 노출된 콘크리트 표면의 일정하지 않은 패턴의 작은 균열들과 관련이 있다.

2. 이음부의 열림, 단차
대 부분의 중력식 콘크리트댐에서 수축이음은 그라우팅을 수행하지 않는다. 즉, 이음
부는 저수지 수위가 내려갈 때나 겨울에 신축에 자유롭다. 그런 이음은 역시 서로
인접한 개별 블록의 편향을 허용한다. 그라우트 되었거나 또는 전단키를 사용한 수
축 이음부에서의 상대적인 단차나 열림은 주요한 상황이다. 단차가 진행성이라면 철
저한 평가가 필요하며, 기초의 소성변형 및 부등변형의 지속적인 현상일 수 있다.

 

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