[논문]염화칼슘이 함유된 제설제로 인한 콘크리트 바닥판 단부의 염해에 관한 사례 연구

정지승; 김보헌; 김일순

doi:10.14346/jkosos.2014.29.6.087

염화칼슘이 함유된 제설제로 인한 콘크리트 바닥판 단부의 염해에 관한 사례 연구
A Case Study on Chloride Corrosion for the End Zone of Concrete Deck Subjected to De-icing Salts Added Calcium Chloride 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.29 no.6, 2014년, pp.87 - 93

정지승 (동양대학교 철도토목학과) , 김보헌 (한국시설안전공단 시설안전본부) , 김일순 (한국시설안전공단 시설안전본부)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the reinforced concrete rahmen bridge damaged by the chloride attack was investigated. According to the investigation, the degraded concretes on cantilever kerb and end part were intensively observed. Thus, the chloride content test and half-cell method were performed to evaluate the degraded parts. As a result, the contents of chloride on degraded parts were C and D grade. On the other hand, the half-cell potential values of rebar in degraded concrete were measured with the minor corrosion. This rebar corrosion is expected to progressing. Chloride content D grade is due to expansion pressure by corrosion of rebar and freeze-thaw by permeate water, could see progresses rapidly degradation. In order to prevent chloride attack to concrete deck caused by deicing salts, corresponding to the chloride critical concentration must maintain grade b or at least grade c. Chloride condition evaluation standard apply to evaluation of marine structure chloride attack with chloride attack by deicing salts.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 염화칼슘이 포함된 제설제로 인해 콘크리트 바닥판 단부에 염화물 손상이 발생되는 사례에 대한 연구로 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
본 연구에서는 현재 공용중인 교량에 대하여 현장조사를 통해 제설제에 대한 영향을 조사하였으며, 국·내외 설계에 적용되는 염화물 임계농도 및 국내의 안전진단에서 적용되는 염화물 상태평가기준이 제설제에 의한 염화물 기준에도 적용가능한지에 대해 현장조사와 비교해보았다.
선행된 콘크리트의 염화물 침투 및 확산 실험 연구 들을 통해 염해 방지 대책을 제시하고자 한다.
또한, 염화물 임계농도는 콘크리트 배합비, 시멘트 성분, 주변 환경요인 등 영향을 받는다. 이러한 기준은 해안구조물의 상태평가기준에 적용한 기준으로 본 연구에서 제시한 제설에 의한 염해기준에도 적용되는지에 대해서 고찰하고자 한다.

가설 설정

각 단면별 염화물에 의한 피해 상황을 염화물 등급 등고선을 작성하여, 그 결과와 육안 조사 결과로부터 보수범위를 산정하였다. 염화물 등급 등고선은 캔틸레버 단면의 상부 및 하부의 염화물 농도를 깊이별로 각각 측정하여, 염화물 침투는 콘크리트 내부로 반비례하게 침투하지만,^13~14) 본 연구에서는 안전율을 고려하여 선형적으로 침투된다는 가정하에 작성되었다. 보수 범위는 c, d 등급의 범위보다 여유치를 두고 넓게 산정하였다.

제안 방법

각 단면별 염화물에 의한 피해 상황을 염화물 등급 등고선을 작성하여, 그 결과와 육안 조사 결과로부터 보수범위를 산정하였다. 염화물 등급 등고선은 캔틸레버 단면의 상부 및 하부의 염화물 농도를 깊이별로 각각 측정하여, 염화물 침투는 콘크리트 내부로 반비례하게 침투하지만,^13~14) 본 연구에서는 안전율을 고려하여 선형적으로 침투된다는 가정하에 작성되었다.
상부수에 의한 추가 손상을 억제하기 위해 접합부에 유도배수로 및 배수로 방수 쉬트를 설치하여 임시적인 조치를 하였다. 그 효과는 나쁘지 않았으나, 근본적인 보수 방안이 필요할 것으로 판단된다.
캔틸레버부의 박리 및 박락, 철근노출이 조사된 구간에 염화물 함유량 시험을 실시한 결과 일부 개소가 c, d 등급으로 평가되었으며, c, d 등급의 구간에 대해서는 염화물에 의한 철근의 부식 여부를 확인하기 위하여 철근부식도 측정을 실시하였다. 철근의 부식도에 대한 조사는 국부적으로 철근을 노출시켜 육안으로 확인하는 방법과 자연전위차법(ASTM C 876)을 이용한 철근부식도 측정을 병행하여 실시하였다. 자연전위차 법의 철근부식도 측정 위치도 및 시험 전경을 Fig.
캔틸레버부의 박리 및 박락, 철근노출이 조사된 구간에 염화물 함유량 시험을 실시한 결과 일부 개소가 c, d 등급으로 평가되었으며, c, d 등급의 구간에 대해서는 염화물에 의한 철근의 부식 여부를 확인하기 위하여 철근부식도 측정을 실시하였다. 철근의 부식도에 대한 조사는 국부적으로 철근을 노출시켜 육안으로 확인하는 방법과 자연전위차법(ASTM C 876)을 이용한 철근부식도 측정을 병행하여 실시하였다.

대상 데이터

2에 나타냈다. 시험은 총 9개소에 실시하였으며, 1개소당 캔틸레버부 5개소, 바닥판 상면 2개소에서 깊이별로 2~3개소씩 시료를 채취하였습니다. 시료 채취 전경을 Fig.
캔틸레버부의 박리 및 박락, 철근 노출이 조사된 구간의 콘크리트의 염화물 함유량 시험을 수행하였으며, 콘크리트의 분말 시료 및 코어 시험체를 채취하였다. 코어 시험체는 포장층은 제외하고 콘크리트 부분만 채취하여 시험을 실시하였다.
캔틸레버부의 박리 및 박락, 철근 노출이 조사된 구간의 콘크리트의 염화물 함유량 시험을 수행하였으며, 콘크리트의 분말 시료 및 코어 시험체를 채취하였다. 코어 시험체는 포장층은 제외하고 콘크리트 부분만 채취하여 시험을 실시하였다. 염화물 함유량 시험위치를 Fig.
현장 조사 대상 구조물은 현재 공용중인 교량으로 RC 라멘교 구간(720m)으로 구성된 도로교이다. 현장 조사 교량 단면과 평면을 Fig.

성능/효과

1) 내륙지역과 도심지 지역의 콘크리트 구조물은 염해에 대해 안전하다고 판단되어 정밀안전진단에서 염화물에 대한 시험이 누락되는 경우가 있으나, 본 연구에서와 같이 제설제에 함유된 염화물이 콘크리트에 손상을 발생시킬 수 있음을 확인하였다.
2) 본 사례에서와 같이 염화물을 포함한 잔설이 오랜 시간 체류되는 연석부근에서는 염화물 함유량이 상태평가 기준 d에 해당되는 2.5kg/m³를 크게 상회하는 것으로 조사되어 도로구조물에 대해서는 염화물에 대한 평가항목이 포함되어야 할 것으로 판단된다.
3) 염화물 상태평가 기준 d에 해당되는 구간에서는 일반적으로 철근 부식에 의한 팽창압으로 인해 콘크리트의 박리, 박락 현상이 발생된다. 본 연구에서도 내부 철근의 부식도 시험을 실시한 결과 국부적인 부식을 확인하였으며, 철근 부식에 의한 팽창압으로 인해 콘크리트의 박리, 박락 현상 및 콘크리트 피복 탈락에 의한 철근노출 등이 발생되었다고 판단된다.
내구성 조사 결과, 캔틸레버부의 콘크리트는 손상이 심하고 염화물 함유량이 c,d 등급으로 나타났으나, 콘크리트 내부 철근의 부식 정도는 미미하게 조사되었다.
을 보면, 물-시멘트비 40, 50, 60%에 따라 상당한 차이를 보였다. 동일한 조건에서 물-시멘트비가 증가할수록 염화물 침투가 더 잘 발생하는 것으로 나타났다. 특히, 물-시멘트비 50% 이상의 경우 침투저항성이 크게 저하하는 것으로 나타났다.
3) 염화물 상태평가 기준 d에 해당되는 구간에서는 일반적으로 철근 부식에 의한 팽창압으로 인해 콘크리트의 박리, 박락 현상이 발생된다. 본 연구에서도 내부 철근의 부식도 시험을 실시한 결과 국부적인 부식을 확인하였으며, 철근 부식에 의한 팽창압으로 인해 콘크리트의 박리, 박락 현상 및 콘크리트 피복 탈락에 의한 철근노출 등이 발생되었다고 판단된다.
에 나타내었다. 시험 결과, 캔틸레버 박락부의 염화물 농도 등급은 c, d 등급으로 향후 염화물에 의한 부식발생 가능성이 높은 것으로 나타났으며, 단부 쪽 염화물 함유량이 높은 것으로 조사되었다.
2에 나타내었다. 현장 조사 결과, RC 라멘교 캔틸레버부 콘크리트의 박리 및 박락 현상을 육안으로 관찰할 수 있었고, 콘크리트 피복의 탈락으로 인해 내부철근이 노출된 경우도 다수 조사되었다. 위와 같은 손상은 G4 우측 캔틸레버 측에서 집중적으로 발생된 것으로 조사되었으며, 박리, 박락 주요 발생 위치를 Fig.

후속연구

따라서, 캔틸레버부의 손상이 심한 구간에 대해서는 연석만 재타설하고 캔틸레버 손상부위는 철근 방청 및 일정폭으로 단면보수를 실시하는 방안이 경제적인 측면에서 볼 때 타당한 것으로 판단된다. 또한 상부 재포장시 바닥판 상면에 방수처리를 철저히 하여 바닥판 상면으로부터의 유입수에 의한 열화를 방지하여야하며 연석 내측, 상면 외측 및 캔틸레버 측면의 염해방지 도장이 필요할 것으로 판단된다. 보수 개요도를 Fig.
특히, 재료적인 측면에서 콘크리트의 조직을 치밀하게 하여 제설제의 침투를 최대한 억제시켜야 하며, 동결 융해를 최소화 하기 위한 충분한 공기량을 확보해 주는 것이 필요하다. 또한, 침투 방수제 도포 등을 통하여 수분 및 제설제의 표면 침투를 억제하는 시공적인 측면에서의 대책도 유효할 것으로 판단된다.
4) 정밀안전진단에서 해안구조물에 대해서는 염화물 조사를 반드시 수행하나, 내륙지역의 콘크리트 구조물에서는 염화물조사를 실시하지 않는 경우가 다수 존재한다. 본 사례에서와 같이 내륙지역에서도 제설제로 인한 염화물 손상이 발생될 수 있으므로 정밀안전진단 항목에 염화물 시험은 포함되어야 할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	제설제는 크게 어떻게 구분되는가?	따라서 동절기 도로 관리는 적설 및 결빙의 신속한 제거에 중점을 두어야 하며, 이에 가장 효과적인 방법은 제설제 살포이며, 현재 국․내외적으로 가장 널리 사용되고 있는 제설대책이다. 제설제는 크게 염화 물계와 비염화물계로 구분되며, 염화물계 제설제는 염화칼슘, 염화나트륨, 염화마그네슘 등이 있으며, 비염 화물계 제설제는 요소, CMA (Calcium Magnesium Acetate), 초산바륨, 초산나트륨, 산화칼슘계 등이 있다. 현재 국내에서 가장 보편적으로 사용되는 제설제는 염화칼슘과 염화나트륨이다.
	염화물계 제설제는 어떤 종류가 있는가?	따라서 동절기 도로 관리는 적설 및 결빙의 신속한 제거에 중점을 두어야 하며, 이에 가장 효과적인 방법은 제설제 살포이며, 현재 국․내외적으로 가장 널리 사용되고 있는 제설대책이다. 제설제는 크게 염화 물계와 비염화물계로 구분되며, 염화물계 제설제는 염화칼슘, 염화나트륨, 염화마그네슘 등이 있으며, 비염 화물계 제설제는 요소, CMA (Calcium Magnesium Acetate), 초산바륨, 초산나트륨, 산화칼슘계 등이 있다. 현재 국내에서 가장 보편적으로 사용되는 제설제는 염화칼슘과 염화나트륨이다.
	제설제 및 염해가 콘크리트에 미치는 영향에 대한 연구가 되는 이유는 무엇인가?	최근 지구온난화에 의한 세계적인 이상기후 현상으로 인해 폭우 및 강설량이 크게 증가되고 있으며, 동절기 노면의 제설 및 결빙 방지를 위해 염화칼슘 및 염화나트륨 등의 제설제 사용이 크게 증가하게 되었다. 특히, 제설제의 사용으로 인하여 도로 및 교량의 콘크리트는 동결융해와 염화물의 영향으로 염해 및 내구성 저하를 일으키게 된다. 즉, 염화물이 용해된 노면수는 동결융해 작용으로 콘크리트에 열화 피해를 주고 있으며, 또한, 균열된 콘크리트 등으로 염소이온의 침투 및내부 확산을 통하여 철근의 부동태 피막을 파괴하고 부식을 진행시키게 된다. 철근의 부식에 의한 팽창압으로 인해 콘크리트는 균열이 발생하고 장기적으로 내구성이 저하된다. 따라서 지금까지 많은 연구자들에 의해 제설제 및 염해가 콘크리트에 미치는 영향에 대해 다양한 연구가 진행되어 왔다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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