[논문]염해를 고려한 콘크리트 구조물의 내구성능 설계

김영근; 조병영

doi:10.22636/mkci.2006.18.4.32

문제 정의

따라서 본고에서는 염해 환경하에 있는 철근콘크리트 구조물의 염해 성능 향상을 위한 내구 성능 설계 방법 및 염해 예측기법에 대하여 중점적으로 고찰 하였다.
메커니즘, 내구설계 방법 . 방지대책 및 염해에 의한 철근 부식 예측에 대하여 정리하였다. 선진외국에서는 이미 염해에 대한 내구성 설계 기법을 체계화하였으나, 국내의 경우는 1990년대 초 신도시 건설과 관련하여 바닷모래 사용에 따른 콘크리트 중의 염화물량에 대해서만 규정하고 있을 뿐 해양환경하에서의 외부염화물 침투 및 염해환경하에서의 수명 예측 등 내구성능 설계와 관련해서는 미흡한 실정이었다.

가설 설정

2) 콘크리트 표면에서의 염화물이온 농도 Co는 일정하게 유지 된다.

제안 방법

본고에서는 철근콘크리트 구조물의 염해와 관련하여 염화물의 유입경로, 메커니즘, 내구설계 방법 . 방지대책 및 염해에 의한 철근 부식 예측에 대하여 정리하였다.

이론/모형

또한 비정상상태의 염화물이온 확산계수의 평가에는 일반적으로 식(3)과 같은 Fick의 제 2법칙을 유한요소법 또는 유한차분법을 사용하여 구한다.

성능/효과

1) 염화물이온 확산이론은 어떤 의미로 매크로적인 관점에서 수식 계산에 의해 수행되는 것이라고 할 수 있으며, 겉보기 확산계수를 구함으로써 향후 염화물량에 대한 예측이 가능할 수 있다.
2) 콘크리트와 같은 시멘트계 재료에 있어서 염화물이온 확산계수는 정상상태 및 비정상상태로 구분하여 염화물이온의 확산을 가정하여 평가 할 수 있다. 콘크리트는 다양한 재료로 구성된 복합재료로 염화물이온의 확산과정을 수학적 공식으로 평가한다는 것은 한계점이 있다.
3) 염화물이온 확산계수는 시간에 대해 일정하다.
5) Fick의 법칙과 같은 수학적 모델의 적용이 실제 건설현장에서 난해하게 받아들여질 수 있지만 다른 어떤 방법보다 현실적이고 효과적으로 실제 콘크리트 구조물에서 염화물이온의 확산을 평가할 수 있는 방법으로서 콘크리트 구조물 내부로의 염화물이온 침투속도를 예측하는데 용이하기 때문이다.
이상과 같이 기존의 데이터를 활용하거나 실제 콘크리트에서 채취한 시료로부터 겉보기 염화물이온 확산계수를 산정함으로써 침투깊이별 염화물이온의 프로파일(profile)을 적용하여 염화물량을 추정할 수 있으며, 그 추정결과를 기초로 철근 주위의 염화물량이 부식 발생 임계염화물 농도를 초과하는 시기를 산출함으로써 잠복기가 종료되고 진전기가 개시되는 시기를 예측할 수 있다.

후속연구

다행히 최근 들어 철근콘크리트 구조물의 염해와 관련하여 내구성능 및 사용(공용)수명이 고려된 개념으로 설계, 시공, 유지관리에 관한 각종 시방 및 지침이 정비되고 있을 뿐만 아니라, 실제 확률이론을 바탕으로 설계된 100년 내구수명의 해양 구조물이 건설되고 있는 등 염해에 의한 내구성능 크게 향상될 것으로 기대된다. 그러나 실제 콘크리트 구조물의 내구성능 저하는 염해 환경단독으로 뿐만 아니라 탄산화, 동해 및 균열 등이 복합적으로 작용함에 따라 차후에는 염해를 동반한 복합 열화에 대해서도 지속적인 연구의 필요성이 요구된다. H
선진외국에서는 이미 염해에 대한 내구성 설계 기법을 체계화하였으나, 국내의 경우는 1990년대 초 신도시 건설과 관련하여 바닷모래 사용에 따른 콘크리트 중의 염화물량에 대해서만 규정하고 있을 뿐 해양환경하에서의 외부염화물 침투 및 염해환경하에서의 수명 예측 등 내구성능 설계와 관련해서는 미흡한 실정이었다. 다행히 최근 들어 철근콘크리트 구조물의 염해와 관련하여 내구성능 및 사용(공용)수명이 고려된 개념으로 설계, 시공, 유지관리에 관한 각종 시방 및 지침이 정비되고 있을 뿐만 아니라, 실제 확률이론을 바탕으로 설계된 100년 내구수명의 해양 구조물이 건설되고 있는 등 염해에 의한 내구성능 크게 향상될 것으로 기대된다. 그러나 실제 콘크리트 구조물의 내구성능 저하는 염해 환경단독으로 뿐만 아니라 탄산화, 동해 및 균열 등이 복합적으로 작용함에 따라 차후에는 염해를 동반한 복합 열화에 대해서도 지속적인 연구의 필요성이 요구된다.
이러한 표면보호재에 대해서는 최근 다양耳게 연구 개발되고 있고 일부 제품이 시판되고 있으나 실사용에 있어서는 차염성 뿐만 아니라 내후성. 방수성, 내알칼리성, 콘크리트와의 부착성, 균열대응성 및 시공성 등에 대한 종합적인 검토가 필요하다. 또한, 환경조건이 열악한 구조물의 피복재로서 영구매설형 거푸집으로 불리는 폴리머시멘트나 고강도 프리캐스트 패널을 콘크리트 거푸집으로 설치하여 콘크리트를 타설하는 방법도 주목을 받고 있다.

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