[논문]철근콘크리트의 염해와 중성화 피해 사례 연구

김동훈; 임남기; 이상범

doi:10.5345/jkic.2002.2.2.165

문제 정의

이때, 철근 자체의 단면 손실과 체적 팽창으로 콘크리트 주위에 균열이 발생하고 이러한 균열은 점차적으로 콘크리트 내부에서부터 표면까지 진전되어 박리 및 탈락현상이 발생하여 콘크리트의 내구성을 저하시켜, 심한 경우 구조물이 붕괴에 이를 수도 있다. 따라서, 본 연구에서는 해안지역에 인접한 콘크리트 구조물들의 염해와 중성화의 피해 정도를 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
이에 본고에서는 염해와 중성화 피해가 예상되는 9개 건물을 중심으로 현장 조사와 안전진단을 통하여 녹의 발생 현황과 평균 염분농도, 중성화 깊이 압축강도 등을 조사하여 적절한 보수방법이나 유지 관리에 필요한 기초자료를 제공하는데 그 목적이 있다.

가설 설정

본 연구에서는 Core 채취 또는 파쇄면에 1% 페놀프탈렌알콜 용액을 분무하여 변색의 여부를 관찰하는 방법을 사용하였으며, 무색이면 중성화, 적색으로 변화하면 알칼리 부분으로 구분하게 되는 표 5의 방법을 사용하였으며, 콘크리트 내부의 철근 부식은 표 6과 같이 진행되는 것으로 가정하였다.

제안 방법

건물이 시공될 당시에 일반적으로 사용되던 평균 콘크리트 압축강도는 180~210kgf/前 정도로 추정하여 중성화 깊이와 압축강도의 관계를 조사하였다.

대상 데이터

건물은 부산 및 울산광역시의 해변으로부터 LSkni이내에 소재한 총 9개의 RC조 건물을 선정하였으며, 연구대상 건물의 개요는 표7과 같다.
염해와 중성화 피해를 받은 것으로 추정되는 구조물로서 균열 발생이 심하고, 피복 콘크리트의 탈락, 철근의 단면결손 등의 관찰이 가능한 건물들을 연구 대상으로 선정하였다.

성능/효과

1) 해양환경하에 노출된 건물은 염분의 직접적인 영향으로 내륙 지역의 소재 건물에 비해 염화물량이 많았다.
2) 염화물의 침투 확산으로 콘크리트의 중성화가 철근 피복 두께 이상까지 진행되었다.
3) 콘크리트 중성화와 염해가 중첩된 노후 건축물에서 단면 결손이 발생되고 있었다.
4) 콘크리트 내부에서부터 표면까지 균열이 진전되어 콘크리트의 박리 및 탈락이 일어나는 등 내구성이 저하되어 건축물의 수명을 크게 위협하고 있었다.
5 ~ 13cm로 철근의 피복 두께 이상으로 중성화 깊이는 초과되었고, 콘크리트 강도에서도 대부분이 150kgf/c# 이하였으며, lOOkgf/济 이하인 곳도 전체의 50%로 매우 낮게 조사되었고, 건물 주요구조부재의 최소 강도인 150kgf/c虽이상인 곳이 전체의 7%로 매우 낮았다. 건물II역시 중성 화 깊이가 1.8 ~ 54cm 로 철근의 피복두께 이상으로 중성화 깊이는 초과되었고, 압축강도는 대체로 양호하나 균열이 심하고 철근의 부식으로 피복 탈락 현상이 관찰되었다. 그리고, 건물区는 중성화 깊이가 최대7cm로 대부분이 각 부재의 피복두께 이상 진행되 었고, 평 균기 준강도는 평 균압축강도에 근사했으나, 변동계수에 콘크리트 품질이 33%를 초과하는 상태로 전체적으로 불균등한 강도를 나타내는 불량한 상태로 조사되었다.
국내 철근콘크리트조 아파트의 지역별 중성화 속도를 나타낸 그림 5에서 보는 바와 같이 조사대상 전체 지역의 중성 화 속도정 수는 0.31, 해 안지역 의 중성 화 속도정 수는 0.40으로써 3=0.6, R=1일 때 岸谷식 중성화 속도정수 0.37과 비교하면 조사대상 전체지역 중 내륙지역에서는 약간 느리 고, 해 안지역 은 내 륙지역 보다 약 1.3배 빠르게 중성화가 진행되는 것으로 나타났다. 또한 해안지역의 경우 내륙지역과 비교하여 평균 피복두께가 두껍지만 표준편차가 다소 크고, 중성화가 빠르게 진행되기 때문에 철근 부식확률이 높게 되므로 잔여수명 이 짧아 질 것으로 사료된다.
2- %2식에 따르고 실제 조사치와 비교한 결과 V, VII건물 외에는 모든 건물들이 이론치보다 조사치가 높게 나타나 유지관리가 부족하였던 것으로 조사 결과 나타났다. 그러나, ㎛건물은 유지관리 상태가 유효하여 사용년수가 30년을 초과하였음에도 20년 정도의 중성화가 진행된 점으로 보아 유지관리만 잘하면 건물의 수명을 크게 연장할 수 있을 것으로 조사결과 나타났다.
8 ~ 54cm 로 철근의 피복두께 이상으로 중성화 깊이는 초과되었고, 압축강도는 대체로 양호하나 균열이 심하고 철근의 부식으로 피복 탈락 현상이 관찰되었다. 그리고, 건물区는 중성화 깊이가 최대7cm로 대부분이 각 부재의 피복두께 이상 진행되 었고, 평 균기 준강도는 평 균압축강도에 근사했으나, 변동계수에 콘크리트 품질이 33%를 초과하는 상태로 전체적으로 불균등한 강도를 나타내는 불량한 상태로 조사되었다.
본 연구 대상 건물의 염해와 중성화의 조사결과를 보면 건물I의 염 화물은 염소이온농도 함유량 기 준치 인 0.04%를 넘어 0.461%로 기준치보다 높았고 염분농도로 환산하면 0.76%로 기준치 0.04% 보다 많이 높았으며, 증성화 역시 철근 피복두께보다 2배 이상으로 심하게 진행되어 있었다. 건물H 역시 염분함유량 측정치가 염화물 총량규제 기 준치 NaCl 0.
본 연구 대상 건물의 중성화 속도 조사결과 이론적인 중성화 계산치는 y = 7.2- %2식에 따르고 실제 조사치와 비교한 결과 V, VII건물 외에는 모든 건물들이 이론치보다 조사치가 높게 나타나 유지관리가 부족하였던 것으로 조사 결과 나타났다. 그러나, ㎛건물은 유지관리 상태가 유효하여 사용년수가 30년을 초과하였음에도 20년 정도의 중성화가 진행된 점으로 보아 유지관리만 잘하면 건물의 수명을 크게 연장할 수 있을 것으로 조사결과 나타났다.
조사결과 건물Ie 중성화 깊이가 5.5 ~ 13cm로 철근의 피복 두께 이상으로 중성화 깊이는 초과되었고, 콘크리트 강도에서도 대부분이 150kgf/c# 이하였으며, lOOkgf/济 이하인 곳도 전체의 50%로 매우 낮게 조사되었고, 건물 주요구조부재의 최소 강도인 150kgf/c虽이상인 곳이 전체의 7%로 매우 낮았다. 건물II역시 중성 화 깊이가 1.
조사분석결과 구조물의 내구성상 수명단축이 우려되는 건물은 조사대상 9개 건물들 중 5개 현장으로 조사되었다. 전체적인 중성화 속도의 이론적 계산치와 실제 조사치와의 관계는 그림9와 같다.
충남대학교(시공재료 연구실)가 최근 6년간의 안전진단자료를 바탕으로 한 국내 토목구조물에 있어서의 염화 물량 현황은 나타낸 그림 4에서와 같이 구조물의 대부분이 규준 치인 0.3kg/이하를 만족하고 있는 것으로 나타났으나, 항만 구조물은 0.3kg/ni을 훨씬 초과하는 것으로 나타났다. 이는 본 연구의 피해사례 조사에서 해안에 인접한 구조물은 해수의 염분이 지하 또는 해풍을 통하여 구조물에 침입하는 등의 환경작용에 의한 염해 피해가 주된 원인이 될 것이라는 중요한 자료를 제공하고 있다.
그림에 따르면 대상 구조물인 고가교, 교각, 터널, 지하 BOX 구조물의 중성화 깊이는 큰 차이를 나타내고 있다. 특히 터널 구조물의 경우 일부구간의 중성화깊이는 70mm에 달하고 있으며, 다른 구조물에 비하여 중성화 진행이 빠른 것으로 나타났다.
표7은 해안에서의 거리와 콘크리트 표면 해염 입자의 농도비를 나타낸 기존의 자료이며, 그림8은 조사분석 결과에 따른 해안에서의 거리와 평균염분농도의 관계를 나타낸 그래프이다. 표9와 그림8에서 알 수 있듯이 해안에서의 거리가 가까울수록 해염 입자의 농도비와 평균 염분농도가 높은 것으로 나타나 해양환경에서 구축되는 구조물들은 육상에서 건설되는 구조물과는 판이하게 다른 특수성을 갖는 것으로 나타났다. 이는 해수 중에 포함된 각종 염분에 의한 침식작용이나 가혹한 기상 및 기상작용의 직접적인 폭로, 건설 후의 보수 및 보강공사의 어려움 등으로 구조물의 내구성에 보다 특별한 배려와 해양구조물 건설에 있어 구조형태, 재료의 품질, 설계 및 시공 품질관리 등 포괄적이며 신중한 검토가 요구된다.
하지만, 건물皿~㈣까지는 중성화 깊이와 속도가 대체로 양호하고 압축강도 역시 콘크리트 강도가 평균 추정설계기 준강도 180kgf/昂에 비해 상회 하는 조사 결과 나타나 하여 대체적으로 양호한 것으로 분석되었다.

후속연구

그러나, 전자는 부재 내력 상 너무 안전하고 후자는 너무 위험한 영역에 속하므로 최근에는 철근이 부식되어 균열을 발생시키는 시점 부식균열 수명설을 철근콘크리트의 수명 산정점으로 정의하고 있다. 그러나 부재 혹은 구조물의 수준을 생각하게 되면 철근의 수는 대단히 많고 환경조건에 의해 중성화 수명설으로부터 부식균열 수명 설에 달할때까지 시간이 달라지고 있기 때문에 환경 조건 및 부재중 요소별로 나누어 통계적인 개념을 설정한 정량적인 판단이 필요할 것으로 나타났다.
이상의 결과를 종합할 때 해안 인접 건물들은 대부분 염해와 중성화 피해가 중첩되어 균열로까지 진전되었으나, vn건물처럼 마감과 유지관리가 양호한 건물은 중성화와 염해 피해가 거의 없는 것으로 나타나 유지관리가 대단히 중요한 것으로 나타났으며, 추후 중성화 염해 피해의 복합적 진전성 등에 대해 연구를 진행할 예정이다.
한편, 1991년 조사결과와 1995년 조사결과를 비교하면 95년도 결과에서는 염화물량 0.9kg/紀를 초과하는 아파트가 91년 조사결과의 2배 수준으로 나타나 조사 결과에 대한 신뢰성이 떨어지고 있으므로 신도시 아파트의 염화 물량에 대한 체계적이고 정확한 조사가 이루어져야 할 것으로 나타났다.3)

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

철근콘크리트의 염해와 중성화 피해 사례 연구
The Study on Salt Injury and Carbonation of Reinforced-Concrete 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

참고문헌 (11)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

철근콘크리트의 염해와 중성화 피해 사례 연구 The Study on Salt Injury and Carbonation of Reinforced-Concrete 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

참고문헌 (11)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

김동훈 (2) 임남기 (58) 이상범 (30)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

철근콘크리트의 염해와 중성화 피해 사례 연구
The Study on Salt Injury and Carbonation of Reinforced-Concrete 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper