양생실 온도는 맞는데 강도가 안 나올 때 — 승온 속도와 전양생 시간

양생실 설정 온도는 기준대로이고 기록계에도 문제가 없습니다. 그런데 압축강도가 규격에 못 미칩니다. 배합을 의심해 시멘트량을 올려도 개선이 뚜렷하지 않습니다. 이런 경우 원인은 온도 값이 아니라 그 온도에 도달한 과정에 있는 경우가 많습니다.

양생은 도달 온도보다 이력이 결정합니다

양생실 관리에서 보통 보는 값은 설정 온도와 유지 시간입니다. 그런데 강도 발현에 실제로 작용하는 것은 제품이 겪은 온도 이력 전체입니다.

같은 60도라도 타설 직후 바로 올린 60도와, 몇 시간 두었다가 천천히 올린 60도는 결과가 다릅니다. 콘크리트 내부의 수화가 어느 단계까지 진행된 상태에서 열을 받았느냐에 따라 조직이 달라지기 때문입니다.

그래서 확인해야 하는 것은 네 구간입니다. 전양생(타설 후 승온 전까지) · 승온(올리는 속도) · 항온(유지 온도와 시간) · 냉각(내리는 속도). 설정값만 보면 이 중 항온만 보는 셈입니다.

전양생 시간이 짧을 때

타설 직후의 콘크리트는 아직 굳지 않은 상태입니다. 이때 급하게 열을 가하면 내부에서 팽창이 일어나는데, 조직이 그것을 견딜 강도가 아직 없습니다.

결과는 미세한 균열과 조직의 이완으로 나타납니다. 겉으로는 정상으로 보이고, 초기 강도는 오히려 잘 나오기도 합니다. 문제는 장기 강도가 따라오지 않는 것입니다.

생산량을 늘리려고 양생 사이클을 줄일 때 가장 먼저 깎이는 것이 전양생입니다. 승온이나 항온은 눈에 보이는 공정이지만, 전양생은 아무 일도 일어나지 않는 대기 시간으로 보이기 때문입니다.

전양생에 필요한 시간은 고정값이 아닙니다. 배합, 시멘트 종류, 그날의 실온에 따라 응결이 시작되는 시점이 달라집니다. 여름에 충분했던 시간이 겨울에는 부족할 수 있습니다. 시계로 정한 시간보다 상태로 판단하는 편이 정확하지만, 현장에서 매번 상태를 보기 어렵다면 최소한 계절별로 값을 나눠 두는 것이 현실적입니다.

승온 속도가 만드는 차이

온도를 올리는 속도에도 한계가 있습니다. 빠르게 올리면 제품 표면과 내부의 온도 차가 커지고, 그 차이가 응력을 만듭니다.

이 표에서 눈여겨볼 것은 항온 과열입니다. 온도를 더 올리면 강도가 더 잘 나올 것 같지만, 일정 수준을 넘으면 반대로 갑니다. 초기에 급하게 만들어진 조직이 치밀하지 못해 장기 강도가 낮아집니다.

제품의 두께와 형상도 함께 봅니다. 두꺼운 제품은 내부까지 열이 도달하는 데 시간이 걸리고, 얇은 제품은 빨리 따라옵니다. 같은 양생실에서 두께가 다른 제품을 함께 돌리면 어느 한쪽은 반드시 조건이 맞지 않습니다. 품종을 섞어 넣는 운전을 하고 있다면, 강도 편차의 상당 부분이 여기서 나옵니다.

설정 온도와 제품 온도는 다릅니다

양생실 온도계가 읽는 것은 공기 온도입니다. 제품 내부 온도는 그와 다르고, 위치에 따라서도 다릅니다.

랙의 상단과 하단, 입구 쪽과 안쪽, 팔레트의 바깥 열과 안쪽 열. 공기가 도는 경로에 따라 실제 온도 이력이 갈립니다. 강도 편차가 로트 안에서 나타난다면 이쪽을 먼저 봅니다.

확인 방법은 제품에 열전대를 묻어 한 사이클을 기록하는 것입니다. 한 번만 해 보면 설정값과 실제 이력의 차이가 숫자로 나옵니다. 이 측정을 해 본 공장과 안 해 본 공장은 원인 추적 능력이 다릅니다.

수분도 같이 관리 대상입니다. 온도가 높아도 습도가 낮으면 표면에서 수분이 날아가 수화에 쓸 물이 부족해집니다. 증기 양생에서는 이 문제가 작지만, 온풍이나 복사 열원을 쓰는 방식에서는 표면만 마르는 일이 생깁니다. 강도가 표층에서만 낮게 나온다면 온도보다 이쪽을 먼저 의심합니다.

증기 공급이 따라가지 못할 때

설정은 승온 속도를 지키도록 되어 있는데, 실제로는 그 속도가 나오지 않는 경우가 있습니다. 열원 용량이 부족하거나, 여러 양생실이 동시에 요구할 때입니다.

이때 기록계에는 목표 곡선보다 느린 실제 곡선이 남습니다. 총 시간은 같으므로 사이클은 맞아 보이지만, 항온 유지 시간이 줄어든 것입니다.

겨울에 특히 나타납니다. 외기가 낮아 손실이 커지고, 같은 열원으로 같은 속도를 낼 수 없습니다. 계절별로 기록 곡선을 비교해 보면 이 현상이 보입니다.

열원 용량이 원인이라면 사이클을 줄이는 것으로는 해결되지 않습니다. 오히려 같은 시간에 더 많은 양생실을 돌리게 되어 조건이 더 나빠집니다. 동시에 몇 개 실을 돌릴 수 있는지가 실질적인 생산 상한이고, 그 상한을 넘겨 운전하면 강도가 대가로 나갑니다.

냉각이 남기는 것

양생이 끝나고 문을 열면 온도가 급하게 떨어집니다. 이 구간은 관리 대상에서 빠지는 경우가 많습니다.

급냉하면 표면이 먼저 수축하면서 인장 응력이 걸립니다. 미세 균열이 생기고, 나중에 백화나 동결융해 저항 저하로 이어집니다. 강도 시험에서는 잡히지 않고 현장에서 나타납니다.

완화하는 방법은 단순합니다. 문을 한 번에 열지 않고 단계적으로 열거나, 실온과의 차이가 큰 시기에는 중간 단계를 둡니다. 설비 변경 없이 운전 방식만으로 줄일 수 있는 부분입니다.

강도 시험 조건도 확인합니다

제품 강도가 미달로 나올 때, 시험 쪽에 원인이 있는 경우도 있습니다. 공시체가 제품과 같은 이력을 겪지 않았다면 값이 다르게 나옵니다.

공시체를 별도 장소에 두었거나, 양생실 안이라도 다른 위치에 두었다면 온도 이력이 다릅니다. 제품은 정상인데 공시체만 미달인 상황이 생깁니다.

양생 조건이 정상인데 강도가 흔들린다면 배합 쪽을 봅니다. 배치마다 물비가 달라지고 있으면 양생을 아무리 맞춰도 결과가 모입니다 — 골재 표면수 보정이 그 축입니다.

반대의 경우가 더 위험합니다. 공시체가 유리한 위치에 있어 합격이 나오는데 제품 일부는 미달인 경우입니다. 이때는 시험 기록만 보고 있으면 문제를 발견하지 못합니다.

기록을 어떻게 남기는가

원인을 찾으려면 대조할 데이터가 있어야 합니다. 설정값만 남기면 나중에 아무것도 알 수 없습니다.

남길 것은 사이클별 실제 온도 곡선, 그날의 외기 온도, 어느 양생실의 어느 위치였는지, 그리고 그 로트의 강도 결과입니다. 이 네 가지가 연결되어 있으면 편차의 원인이 보입니다.

대부분의 공장이 기록계는 갖고 있지만 로트와 연결하지 않습니다. 연결하는 작업은 번호를 맞추는 정도의 일이고, 문제가 생겼을 때 며칠을 아낍니다.

사양서에 대개 비어 있는 칸

양생 조건을 두고 논의가 생기는 현장을 보면, 사양서에 같은 칸이 비어 있습니다. 설정 온도와 총 시간은 적혀 있고, 전양생 시간·승온 속도·냉각 속도가 없습니다.

이 세 칸이 비어 있으면 각 사이클이 운전자의 판단으로 돌아갑니다. 생산이 밀리는 날은 전양생이 짧아지고, 여유 있는 날은 길어집니다. 같은 배합으로 같은 설비에서 만든 제품의 강도가 로트마다 달라지는 이유가 여기에 있습니다.

채우는 데 드는 비용은 없습니다. 필요한 것은 지금 실제로 어떻게 운전되고 있는지를 한 사이클 측정해 보는 것이고, 그 값을 기준으로 삼는 것입니다. 현재 양생 사이클과 강도 기록을 알려 주시면 어느 구간이 원인인지 가르는 순서를 정리해 드립니다 — 상담 문의.