[논문]해양 환경하 콘크리트 교량의 염해환경 성능평가 연구

채원규; 이명구; 손영현; 홍성욱

doi:10.14346/jkosos.2018.33.5.60

해양 환경하 콘크리트 교량의 염해환경 성능평가 연구
A Study on the Evaluation of the Environmental Performance of Salt Damage in Concrete Bridges under Marine Environment 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.33 no.5, 2018년, pp.60 - 69

채원규 (신구대학교 토목과) , 이명구 (을지대학교 보건환경안전학과) , 손영현 (에스알기술(주)) , 홍성욱 (한림성심대학교 토목과)

Abstract ▼ AI-Helper

This study aims to investigate in the assessment of salt damage conditions in concrete structures under marine environment conditions. It aims also to improve the durability of new concrete bridge through applying the life prediction method of salt damaged bridges. As measuring chloride contents of these bridges on the southwest coastal area, it is shown that the average amount of chloride on these surfaces close to shore is $10.5kg/m^3$. This figure is much higher than that of the Standard Specification for Concrete($1.5kg/m^3{\sim}2.5kg/m^3$). In contrast, it is shown the average amount of chloride on these surfaces in tide zone is $13.1kg/m^3$. Its figure is much lower than that of the Standard Specification for Concrete($20kg/m^3$). And the life of bridges is estimated about 17 years. To improve the durability for salt damage, these bridges are applied to surface treatment method which the replacement rate of furnace slag is 60%. Under this condition, it is expected to be 110 years. Consequently, it is clear that the use of slag replacement rate, surface treatment agent, and anti-corrosion agent to control chloride penetration effects of a submerge-based concrete bridge will be required.

주제어

표/그림 (15)

그림 Fig. 1. Railroad bridge(1).
그림 Fig. 2. Bridge connecting islands(1).
표 Table 1. Maximum volume of soluble chlorine in concrete(% of cement mass)
표 Table 2. Chloride content in concrete
표 Table 3. Mix design plan of in the target new structures
표 Table. 4. Member and cover thickness in the target new structures.
표 Table 5. Results of life prediction caused by the carbonation coefficient
표 Table 6. Effects of anti-corrosion agent on critical chloride content
표 Table 7. Review of design conditions by structural members
표 Table 8. Mix setup and detailed evaluation result of box girder
그림 Fig. 3. Penetration history of salt powder by mixing type (lower part of tower).
표 Table 9. Mix setup and detailed evaluation result of lower part of pier(hollow part)
표 Table 10. Mix setup and detailed evaluation result of pier coping
표 Table 11. Mix setup and detailed evaluation result of lower part of tower
그림 Fig. 4. Effects of chloride penetration inhibition based on case 1 (Lower part of tower).

AI 본문요약
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문제 정의

. David Darwin 등의 기존연구¹¹⁾에서 제설제가 콘크리트에서 상당한 변화를 일으켜 재료 손실과 강성 및 강도 감소를 초래 한다고 고찰한 것에 반해, 본 연구에서는 염해의 영향을 받고 있는 해양 환경하의 철근콘크리트 교량에 대한 염해수명 산정에 대해 고찰하여 차별성을 갖고 있으며, 이를 위하여 해양 환경하의 철근콘크리트 교량의 주요 부재에 대한 설계수명 100년을 확보하기 위한 배합설계에 대해 고찰하였다.
본 연구 대상 신설 교량 건설공사가 실시될 지역의 주변 구조물에 대해 해안에서부터 거리에 따른 콘크리트 중의 염분함유량에 대한 조사를 실시하였다. 본 연구 대상 신설교량은 해상교량임을 고려하여 기존 구조물의 조사 대상 구조물을 해안가에서부터 최대한 가까운 구조물로 선정하였다.
검토 결과 Fick의 확산방정식을 이용하여 직접적 으로 염소이온 침투해석을 수행한 경우 내수한계 기간에 기초한 내구성설계(안)에 의해 요구되는 피복두께보다 다소 크게 나타나고 이 경우 염소이온 확산계수 등에 따라 사용수명을 확보하기 위해 요구되는 철근의 피복두께가 많은 차이를 보인다고 고찰하였다³⁾. 본 연구 에서는 김동백 등의 기존연구 3) 에서 고찰하고 있는 사용수명을 확보하기 위해 피복두께의 변화를 가져야한 다는 고찰에서 더 나아가, 해양 환경하의 철근콘크리트 교량의 주요 부재에 대한 설계수명 100년을 확보하기 위한 피복두께를 산정하였다. 본 연구에서는 이를 위해 염해수명 10년, 30년, 50년, 70년, 100년에 대한 피복두 께와 염화물함유량과의 상관관계에 도출하여 한계염화물 혼입량을 만족하는 피복두께를 산정하였다.
. 본 연구는 한국 건설기술연구원의 기존연구⁸⁾에서 중점적으로 연구한 비래염분에 대한 영향을 설계단계에서 적용하기 위하여 해양 환경하의 콘크리트 교량에 대한 염해 성능평 가를 수행하였으며, 이를 위하여 구조부재별 염해에 따른 수명 예측 적용사례를 통해 해양 환경하에 있는 신설 콘크리트 교량 구조물의 설계 시 내구성 증진 방안을 고찰하였다.
Lindquist 등은 균열이 콘크리트 바닥판 염화물 함유량에 미치는 영향에 관한 연구에서 현장 조사 결과 교량 바닥판 형식이 염화물 함유량에 큰 영향을 미치지 않으며, 연구 대상샘플의 경우 균열에서 벗어난 상부의 염화물 평균 농도는 기존 철근 부식 임계값의 가장 보수적인 추정치를 거의 초과하지 않았지만 균열 지점에서 채취한 염화물 농도는 보통 1년 이내에 기존 철근 부식 임계값을 초과한다고 하였다¹⁰⁾ . 본 연구에서는 Will D. Lindquist 등의 기존연구¹⁰⁾ 가 고찰하고 있는 균열이 있는 지점에서 콘크리트 바닥판 염화물 함유량은 철근부식에 영향을 미치고 있다는 점을 감안하여, 해양 환경하의 철근콘크리트 교량의 주요 부재에 대한 설계수명 100년을 확보하기 위한 피복 두께를 산정하였다.
. 본 연구에서는 권기준 등의 기존연구 ⁴⁾ 에서 기술하고 있는 염해환경 콘크리트 구조물의 철근덮개는 각 위치 별로 내구성과 안전도를 확보하기 위한 연구가 필요하 다는데 기초하여, 해양 환경하의 철근콘크리트 교량의 주요 부재별로 적합한 배합설계를 하고 이에 대한 설계수명 100년을 확보하기 위한 피복두께를 설정하였다. 본 연구에서는 이를 위하여 배합설계 시 혼합시멘 트의 사용하는 경우, 방청제와 표면처리제를 사용한 경우 등에 대한 설계수명을 예측하였다.
본 연구에서는 권기준 등의 기존연구 ⁴⁾ 에서 기술하고 있는 염해환경 콘크리트 구조물의 철근덮개는 각 위치 별로 내구성과 안전도를 확보하기 위한 연구가 필요하 다는데 기초하여, 해양 환경하의 철근콘크리트 교량의 주요 부재별로 적합한 배합설계를 하고 이에 대한 설계수명 100년을 확보하기 위한 피복두께를 설정하였다. 본 연구에서는 이를 위하여 배합설계 시 혼합시멘 트의 사용하는 경우, 방청제와 표면처리제를 사용한 경우 등에 대한 설계수명을 예측하였다.
본 연구에서는 해양 환경하에 신설되는 대상 콘크리트 교량 건설공사 현장에 대한 콘크리트 구조물의 염해수명을 예측하고 이에 대한 콘크리트 구조물의 장기 내구성능 향상을 위한 대책을 마련하기 위하여 대상 구조물의 주변에 인접해 있는 기존 콘크리트 구조물에 대한 현장조사를 먼저 실시하여 신설 구조물에 미치게될 환경하중을 평가하였다.
본 연구에서는 해양 환경하에 신설되는 콘크리트 교량에 대해서 염해를 중심으로 한 환경하중의 영향을 현장조사를 통하여 평가함으로써 보다 현장 친화적인 내구수명 분석 뿐만 아니라 고로슬래그, 플라이애쉬 등의 사용에 따른 염해수명 증진효과를 판단할 수 있었다. 서남해안 지역의 기존 콘크리트에서 표면염화물량 측정 결과, 해안에 근접한 구조물의 11개소의 평균 표면염화물량은 10.
이에 본 연구에서는 해양 환경하에 있는 콘크리트 구조물의 염해 환경 평가에 대해 알아보고, 신설 콘크 리트 교량 구조물에 대해 구조부재별 염해에 따른 수명 예측 적용사례를 통해 해양 환경하에 있는 신설 콘크리트 교량 구조물의 설계시 내구성 증진 방안을 제시하는데 그 목적을 두고 있다.

가설 설정

여기서, W / B 는 물-결합재비이다. 한편, ACI 365에서는 플라이애쉬, 고로슬래그 등 혼화재 사용에 따른 효과를 고려하고 있는데, ACI 365에서는 플라이애쉬나 고로슬래그 모두 콘크리트 초기재 령에서의 염분확산계수 혹은 임계염화물량에 영향을 미치지 않는 것으로 가정하고 있고, 단지 재령계수(염분확산성의 감소율) ? 에 대해 영향을 미치는 것으로 하고 있으며, 이때 ? 의 값은 혼화재료의 사용에 따라식 (5)와 같이 수정될 수 있다.

제안 방법

7배 증가하여 장기적인 유지 관리 측면에서 염해도장을 실시하는 것이 유리하고 무도장에 비해 LCC가 60% 수준으로 높은 경제성을 갖는 것으로 평가하였다.⁵⁾본 연구에서는 채원규 등의 기존연구 ⁵⁾ 의 염해도장을 실시하는 것이 경제성이 있다는 평가결과에서 더 나아가, 해양 환경하의 철근콘크리트 교량의 주요 부재에 대한 염해수명 산정 시 방청제와 표면처리제를 사용한 경우에 대한 배합설계도 포함하여 염해수명을 산출하였다.
김동백 등은 철근콘크리트 구조물의 염해에 의한 사용수명 예측에 관한 연구에서 염해를 받는 철근콘크리트 구조물의 합리적인 사용수명 예측을 위해 다양한 내구성 설계방안을 비교?검토하였으며, Fick의 확산법칙을 이용하여 서로 다른 표면염소이온 농도 및 염소이온 확산계수값에 따른 염소이온 프로파일 해석을 수행하 였다. 검토 결과 Fick의 확산방정식을 이용하여 직접적 으로 염소이온 침투해석을 수행한 경우 내수한계 기간에 기초한 내구성설계(안)에 의해 요구되는 피복두께보다 다소 크게 나타나고 이 경우 염소이온 확산계수 등에 따라 사용수명을 확보하기 위해 요구되는 철근의 피복두께가 많은 차이를 보인다고 고찰하였다³⁾.
본 연구에서는 설계 내구년한 100년을 만족하는 콘크리트 구조물을 목표로 탄산화에 대한 서남해안 콘크 리트 구조물에 대한 내구성능조사 15,16) 와 콘크리트표준 시방서의 내구성 및 유지관리편 등을 참고로 대상 신설 교량 공사 현장 콘크리트 구조물에 대한 수명을 검토한 결과, Table 5와 같은 결과를 도출하였다.
본 연구 에서는 김동백 등의 기존연구 3) 에서 고찰하고 있는 사용수명을 확보하기 위해 피복두께의 변화를 가져야한 다는 고찰에서 더 나아가, 해양 환경하의 철근콘크리트 교량의 주요 부재에 대한 설계수명 100년을 확보하기 위한 피복두께를 산정하였다. 본 연구에서는 이를 위해 염해수명 10년, 30년, 50년, 70년, 100년에 대한 피복두 께와 염화물함유량과의 상관관계에 도출하여 한계염화물 혼입량을 만족하는 피복두께를 산정하였다.
본 연구에서는 해양 환경하의 콘크리트 교량이 신설될 지역의 염해환경에 대한 기존 콘크리트 구조물의 표면염화물량을 측정 분석하였으며, 콘크리트 내부의 표면염화물량 측정결과는 Table 2와 같다.
본 연구에서는 콘크리트의 깊이별 염화물이온량을 측정하기 위하여 선택성 이온 전극을 이용한 전위차 적정법을 사용하였다. 전위차에 의한 콘크리트 중의 염화물이온량 측정실험은 시료를 105℃에서 건조시킨후 분쇄하여 No. 100체를 통과시켜 약 3 g의 분말시료를 채취하고, 증류수에 수용성 염화물을 추출하여 선택성 염화물이온 전극을 이용하여 측정하였다.
. 정지승 등의 기존연구 6) 는 염해의 영향을 직접 받지 않는 내륙지방의 철근콘크리트 교량의 경우에도 제설제에 함유된 염화물이 콘크리트를 손상시킬 수 있다고 고찰한 것에 반해, 본 연구는 염해의 영향을 받고 있는 해양 환경하의 철근콘크리트 교량에 대한 염해수명 산정에 대한 논문으로 차별성을 갖고 있다.
본 연구는 한국도 로공사의 기존연구⁹⁾에서 언급하고 있듯이 염해 내구성 설계 및 평가 등이 반영되지 않은 해상 교량에서도 염화물로 인한 내구성 저하 현상이 나타나고 있는 실정 을 감안하여. 해양 환경하의 콘크리트 교량의 설계 단계에서 염해 성능평가를 수행하여 교량의 주요 구조부 재별 염해에 따른 수명을 예측하였다.
현장조사 결과를 기초로 염해에 대한 수명평가는 설계 표면염화물량을 교각 및 주탑부에 대해서는 20 kg/m³ , 상부구조에 대해서는 9.51 kg/m³ 로 설정하고 ACI 365에 의해 내구수명을 평가하였으며, 각 구조부 재별 중요변수를 일반시멘트 사용, 2성분계 혹은 3성분계 혼합시멘트의 사용 및 방청제와 표면처리제 사용 등으로 구분하여 평가하였다 17) .

대상 데이터

본 연구 대상 신설 교량 건설공사가 실시될 지역의 주변 구조물에 대해 해안에서부터 거리에 따른 콘크리트 중의 염분함유량에 대한 조사를 실시하였다. 본 연구 대상 신설교량은 해상교량임을 고려하여 기존 구조물의 조사 대상 구조물을 해안가에서부터 최대한 가까운 구조물로 선정하였다. 조사대상 구조물 중대표 구조물은 Fig.
본 연구의 대상 구조물에 대한 구조부재별 염해수명 예측사례는 상자형, 교각하부(중공부), 교각코핑부, 주탑하단의 4개의 구조부재에 대하여 수행하였으며, 구조부재별 검토조건은 Table 7과 같다.

이론/모형

본 연구에서는 콘크리트의 깊이별 염화물이온량을 측정하기 위하여 선택성 이온 전극을 이용한 전위차 적정법을 사용하였다. 전위차에 의한 콘크리트 중의 염화물이온량 측정실험은 시료를 105℃에서 건조시킨후 분쇄하여 No.

성능/효과

철근의 부식이 진행되면 철근의 체적이 팽창하게 되고이 팽창압으로 인해서 콘크리트에 균열이 발생되며, 이 균열을 통하여 염화물이 콘크리트 내부로 쉽게 침투하게 되며, 또한 이 균열을 통해서 수분이나 산소가 지속적으로 침투되기 때문에 철근은 더욱 빠른 속도로 부식이 진행되는 메카니즘을 형성하게 된다.²⁾ 이러한 철근부식 이외에 동결융해작용, 건습의 반복, 화학적 침식, 탄산화 등의 영향을 동시에 받게 되면 상승효과가 발생하게 되어 콘크리트의 성능저하는 더욱 빠르게 나타나게 된다. 따라서 해안지역에 위치한 기존 콘크리트 구조물의 염해 현상의 규명은 신설되는 콘크리트 구조물의 안전성 확보를 위해 무엇보다도 중요하다.
Table 2에서 나타낸 표면염화물량 측정결과 해안에 인접한 구조물 11개소의 평균 표면염화물량은 10.5 kg/m³ 으로 비교적 높은 표면염화물량을 가지고 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 콘크리트 표준시방서 내구성편에 규정되어 있는 서/남해안 지역에 대하여 해안선으로부터 0.
고로슬래그를 40% 사용한 경우의 염해수명은 교각 하부에서는 38년에서 137년으로, 주탑에서는 57년에서 210년으로 기본 콘크리트에 비해 약 3.6∼3.7배 증가하 였고, 고로슬래그를 60% 사용한 경우에는 약 6.1배 증가함을 알 수 있었다.
1 kg/m³ 으로 높은 표면염화물량을 가지고 있었는데, 이는 콘크리트 표준시방서 내구성편의 규정 값인 설계표면염화물량인 20 kg/m³ 보다는 낮게 평가되 었다. 그러나 시방서에서 제시된 값은 콘크리트 구조 물의 수명을 100년으로 간주한 경우이므로 조사대상 구조물이 약 22년 경과되었음을 감안하면 표면염화물 량이 비교적 높은 것으로 판단된다. 따라서 본 조사결 과에 근거해서 대상 구조물이 신설될 해상교량의 교각 부와 주탑 하단부에 대한 콘크리트 염해에 대한 내구성 평가시, 콘크리트표준시방서에서 제시하는 남해/서해안의 간만대 지역으로 구분하고 표면염화물량을 20 kg/m³ 으로 적용하여 안전측으로 수명을 평가하는 것이 바람직하고 생각된다.
Table 11에서 주탑하단부는 물-시멘트비 34%로 배합한 대조군의 경우 염해수명은 57년으로 설계수명 100 년에는 못 미쳤다. 그러나 실험군으로 설정한 고로슬 래그를 40% 사용한 경우 염해수명은 210년, 고로슬래그 40%와 플라이애쉬 20%를 사용한 경우 염해수명은 500년, 방청제를15l/m³ 및 표면처리를 한 경우 염해 수명은 181년으로 각각 나타나 설계수명 100년을 충분히 만족하는 것으로 나타났다.
Table 9에서 교각하부(중공부)는 물-시멘트비 42%로배합한 대조군의 경우 염해수명은 38년으로 설계수명 100년에는 크게 못 미쳤다. 그러나 실험군으로 설정한 고로슬래그를 40% 사용한 경우 염해수명은 137년, 고로슬래그 40%와 플라이애쉬 20%를 사용한 경우 염해 수명은 339년, 방청제를15l/m³및 표면처리를 한 경우 염해수명은 123년으로 각각 나타나 설계수명 100년을 충분히 만족하는 것으로 나타났다.
그러나 실험군으로 설정한 고로슬래그를 60% 사용하고 표면에 피막처리 등의 표면처리를 한 경우 염해수명은 110년, 고로슬래그 50% 와 플라이애쉬 20%를 사용한 경우에는 염해수명은 133년, 고로슬래그 50%를 사용하고 방청제를 15l/m3 및 표면처리를 한 경우에는 염해수명은 214년으로 각각 나타나 설계수명 100년을 크게 상회하는 것으로 나타났다.
Table 10에서 교각코핑부는 물-시멘트비 42%로 배합한 대조군의 경우 염해수명은 19년으로 설계수명 100 년에는 크게 못 미쳤다. 그러나 실험군으로 설정한 고로슬래그를 60% 사용한 경우 염해수명은 110년, 고로 슬래그 50%와 플라이애쉬 20%를 사용한 경우 염해수 명은 158년, 플라이애쉬 20%를 사용하고 방청제를 15l/m³ 및 표면처리를 한 경우 염해수명은 134년으로 각각 나타나 설계수명 100년을 충분히 만족하는 것으로 나타났다.
따라서 상부구조는 교각 등에 비해 표면염화물량의 현저한 감소가 예상되지만 내구년한 100년을 설계수명 으로 볼 때 공용기간이 25년 경과되었고 해안가로부터 400∼700 m정도 이격된 조사 대상구조물의 표면염분량 중 최대값인 9.51 kg/m3 을 적용하여 수명을 평가하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
2배 증가하였다. 따라서, 국내에서 생산 유통되고 있는 혼화재 및 혼화제를 적절하게 사용한 경우 현장조사에서 나타난 높은 염해 환경하중 하에서도 콘크리트의 목표내구년한 100년 수준을 충분히 만족할 수 있음을 알 수 있었다.
5 kg/m³ 과 비교할 때 매우 높은 값을 나타내 었다. 또한 간만대 영역에 속하는 부위의 평균 표면염 화물량은 13.1 kg/m³ 으로 높은 표면염화물량을 가지고 있었는데, 이는 콘크리트 표준시방서 내구성편의 규정 값인 설계표면염화물량인 20 kg/m³ 보다는 낮게 평가되 었다. 그러나 시방서에서 제시된 값은 콘크리트 구조 물의 수명을 100년으로 간주한 경우이므로 조사대상 구조물이 약 22년 경과되었음을 감안하면 표면염화물 량이 비교적 높은 것으로 판단된다.
또한 고로슬래그 40%와 플라이애쉬 20%를 사용한 경우의 염해수명은 고로슬래그를 40%를 사용한 경우의 염해수명에 비해 교각하부에서는 137년에서 339년으로, 주탑에서는 210년에서 500년으로 약 2.4∼2.5배증가하였고, 고로슬래그 50%와 플라이애쉬 20%를 사용한 경우의 염해수명은 기본 콘크리트 염해 수명에 비해 약 7.8∼8.8배 증가하였다.
또한 고로슬래그를 40%를 사용한 경우의 염해 수명에 비해 고로슬래그 40%와 플라이애쉬 20%를 사용한 경우의 염해수명은 교각하부에서는 137년에서 339년으로, 주탑에서는 210년에서 500년으로 약 2.4∼2.5배 증가하였고, 고로슬래그 50%와 플라이애쉬 20%를 사용한 경우의 염해수명은 기본 콘크리트 염해 수명에 비해 약 7.8∼8.8배 증가하였다.
8배 증가하였다. 마지막으로 방청제를 15l/m³ 사용하고, 표면처리를 한 경우의 염해수명은 기본 콘크리트 염해 수명에 비해 약 3.2배 증가하였다.
본 연구에서는 해양 환경하에 신설되는 콘크리트 교량에 대해서 염해를 중심으로 한 환경하중의 영향을 현장조사를 통하여 평가함으로써 보다 현장 친화적인 내구수명 분석 뿐만 아니라 고로슬래그, 플라이애쉬 등의 사용에 따른 염해수명 증진효과를 판단할 수 있었다. 서남해안 지역의 기존 콘크리트에서 표면염화물량 측정 결과, 해안에 근접한 구조물의 11개소의 평균 표면염화물량은 10.5 kg/m³ 으로서 콘크리트 표준시방서의 규정값과 비교할 때 매우 높은 값으로 나타내었으며, 간만대 영역의 평균 표면염화물량은 콘크리트 표준시방서의 규정값과 비교해서 낮게 평가되었다. 이러한 결과는 향후 신설 구조물의 설계 및 시공시 염해환경에 의한 영향 평가는 시방서의 기준값과 차이가 크기 때문에 현장조사에 기초한 평가가 바람직하다는 것을 시사하고 있다.
이상의 결과에서 대상 구조물의 염해 수명은 기본 콘크리트에 비해 고로슬래그를 40% 사용한 경우에 교각하부에서는 38년에서 137년으로, 주탑에서는 57년에서 210년으로 약 3.6∼3.7배 증가하였고, 고로슬래그를 60% 사용한 경우에 약 6.1배 증가함을 알 수 있다.
한편, 본 연구에서 실시한 현장조사 결과를 기초로 염해 환경하에서의 수명 증진 효과를 현장에서 일반적 으로 사용되는 재료를 중심으로 검토한 결과, 고로슬 래그를 40∼60% 사용한 경우 상자형, 교각, 주탑하단부 콘크리트에 대한 염해 수명은 설계수명인 100년을 상회하였다.
Fig. 3에서 주탑하단부의 염해수명은 방청제 ??  를 사용하고 표면처리를 한 경우에 181년, 고로슬래그를 40% 사용한 경우에는 210년, 그리고 고로슬래그 40%와 플라이애쉬 20%를 사용한 경우에 500년으로 각각 나타나 설계수명 100년을 만족하는 것을 알 수있었다.

후속연구

그러나 시방서에서 제시된 값은 콘크리트 구조 물의 수명을 100년으로 간주한 경우이므로 조사대상 구조물이 약 22년 경과되었음을 감안하면 표면염화물 량이 비교적 높은 것으로 판단된다. 따라서 본 조사결 과에 근거해서 대상 구조물이 신설될 해상교량의 교각 부와 주탑 하단부에 대한 콘크리트 염해에 대한 내구성 평가시, 콘크리트표준시방서에서 제시하는 남해/서해안의 간만대 지역으로 구분하고 표면염화물량을 20 kg/m³ 으로 적용하여 안전측으로 수명을 평가하는 것이 바람직하고 생각된다. 즉, 조사대상 구조물의 경과년수가 평균 약 22년으로 신설 구조물의 100년 설계 내구 성을 확보하기 위해서는 표면염화물량에 대한 설계값을 시방서 기준으로 하는 것이 타당하다고 생각된다.
Table 5의 탄산화속도계수를 이용한 수명평가결과, 피복두께 60 mm인 상자형의 내구년한은 100년에 미달 되는 것으로 나타났다. 따라서 상자형 교량의 경우 피복두께 증가 또는 표면처리제 도포 등의 방법을 이용 해서 탄산화를 촉진하는 오염물질이 침투하는 것을 방지하거나 지연시킬 필요가 있으며, 대상 구조물은 해상 구조물로서 일반적으로 염화물에 의해 탄산화 진행 속도가 증가함을 고려할 때 탄산화와 염해를 모두 고려한 복합적인 대책이 필요하다고 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	콘크리트표준시방서 제17장에서는 무엇을 규정하고 있는가?	콘크리트표준시방서 제17장(해양콘크리트)에서는 해양 환경하의 콘크리트 교량은 해양 콘크리트로 취급하 여야 하며, 해양 콘크리트는 해안선으로부터 250m 이내의 육상 지역에 위치한 콘크리트 구조물은 염해를 받기 쉬우므로 해안으로부터 거리에 따라 구분하여 내구성 향상 대책을 수립하여야 한다고 하고 해양 콘크 리트 구조물은 염해를 받기 쉬운 환경에 노출되어 있으므로 콘크리트 열화 및 강재 부식에 의해 그 기능이 손상되지 않도록 하여야 하며, 장기 내구성을 요하는 중요한 구조물의 경우 콘크리트의 성능저하 방지와 강재 부식을 방지할 수 있는 추가적인 조치를 취하여야 한다고 규정하고 있다. 특히 열악한 환경하에 노출된 콘크리트 구조물은 내구수명이 크게 단축되는데, 이는 해안지역의 가혹한 환경조건으로 인한 염화물 이온 침투 및 탄산화 등에 의한 철근부식 등이 내구성 저하에큰 요인으로 작용된다고 보고되고 있다 1) .
	해안지역에 위치한 기존 콘크리트 구조물들이 부식되는 메카니즘은 어떻게 되는가?	해양 환경에서는 해수, 해수만 또는 대기 중에 포함된 염화물이 여러 가지 방법으로 콘크리트에 침투되며, 콘크리트 내부에 매립된 철근은 침투된 염화물이온으로 인해서 조기에 부식이 진행될 가능성이 매우 높다. 철근의 부식이 진행되면 철근의 체적이 팽창하게 되고이 팽창압으로 인해서 콘크리트에 균열이 발생되며, 이 균열을 통하여 염화물이 콘크리트 내부로 쉽게 침투하게 되며, 또한 이 균열을 통해서 수분이나 산소가 지속적으로 침투되기 때문에 철근은 더욱 빠른 속도로 부식이 진행되는 메카니즘을 형성하게 된다.2) 이러한 철근부식 이외에 동결융해작용, 건습의 반복, 화학적 침식, 탄산화 등의 영향을 동시에 받게 되면 상승효과가 발생하게 되어 콘크리트의 성능저하는 더욱 빠르게 나타나게 된다.
	열악한 환경하에 노출된 콘크리트 구조물이 내구수명이 크게 단축되는 요인은 무엇인가?	콘크리트표준시방서 제17장(해양콘크리트)에서는 해양 환경하의 콘크리트 교량은 해양 콘크리트로 취급하 여야 하며, 해양 콘크리트는 해안선으로부터 250m 이내의 육상 지역에 위치한 콘크리트 구조물은 염해를 받기 쉬우므로 해안으로부터 거리에 따라 구분하여 내구성 향상 대책을 수립하여야 한다고 하고 해양 콘크 리트 구조물은 염해를 받기 쉬운 환경에 노출되어 있으므로 콘크리트 열화 및 강재 부식에 의해 그 기능이 손상되지 않도록 하여야 하며, 장기 내구성을 요하는 중요한 구조물의 경우 콘크리트의 성능저하 방지와 강재 부식을 방지할 수 있는 추가적인 조치를 취하여야 한다고 규정하고 있다. 특히 열악한 환경하에 노출된 콘크리트 구조물은 내구수명이 크게 단축되는데, 이는 해안지역의 가혹한 환경조건으로 인한 염화물 이온 침투 및 탄산화 등에 의한 철근부식 등이 내구성 저하에큰 요인으로 작용된다고 보고되고 있다 1) .

참고문헌 (17)

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ACI Committee 226, "Ground Granulated Blast Furnace Slag as a Cementious Constituent in Concrete", ACI Materials Journal, Jul.-Aug., pp. 327-342, 1987.

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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