철근콘크리트구조물 내구성저하 원인과 대책

1. 개요

콘크리트구조물에서의 내구성은 성능저하를 막고 외력에 대하여 저항하는 특성으로 압축강도 및 수밀성과 함께 중요한 성능 중 하나입니다.

콘크리트의 내구성을 저하시키는 원인으로는 염해, 중성화, 알칼리골재반응, 동결융해 등이 있으며 이러한 요인을 방지하기 위해서는 강도가 크고 불순물이 포함되지 않은 재료를 사용하는 것이 매우 중요합니다.

2. 내구성 저하 원인

물리적·화학적 요인

- 염해 : 콘크리트 중 염화물이 존재하여 철근을 부식시키고 콘크리트 구조물에 손상을 입히는 현상

- 중성화 : 공기중 이산화탄소 및 산성비로 인해 콘크리트의 강알칼리성이 약알칼리성으로 변해가는 과정을 말하며 수산화칼슘이 탄산칼륨으로 변화한다 하여 탄산화라고도 합니다.

- 알칼리골재반응 : 콘크리트 중 수산화알칼리와 골재의 실리카성분과 같은 알칼리에 반응하는 물질 사이에서 일어나는 화학반응을 말합니다. 이때, 발생되는 반응으로는 알칼리실리카반응, 알칼리탄산염반응, 알칼리실리게이트반응 3가지로 분류됩니다.

기상 작용

- 동결융해 : 콘크리트에 함유된 수분이 동결하면서 약 9%정도로 팽창했다 녹았다를 반복하는 현상을 말하며 이때 생기는 수압으로 콘크리트에 손상이 발생됩니다. 일반적으로 콘크리트의 압축강도가 40kgf/cm2 이상이 되면 동해의 영향을 받지 않습니다.

- 온도변화 : 양생 시 급격한 온도변화는 콘크리트의 내구성을 저하시키는 원인 중 하나이며 특히 갑작스런 기온저하는 콘크리트 표면에 인장응력이 발생되어 균열을 유발시킵니다.

기타 요인

- 진동/충격, 마모/파손, 설계불량, 시공불량 등

3. 방지대책

재료·배합·시공 관리

- 물 : 유기불순물이 함유되지 않는 것으로 사용하며 지하수 사용 시 반드시 유해물질 함유량을 검사한 후 사용

- 골재 : 유기불순물 함유되지 않은 골재를 사용하며, 적정한 입도를 가질 것

- 시멘트 : 보통 중용열포틀랜드시멘트를 사용하며, 사용 시 풍화되지 않도록 관리를 철저히 할 것

- 혼화재료 : 콘크리트 배합 시 첨가되어 콘크리트의 성질을 개한하는데 큰 역할을 함. 적정량을 사용하면 내구성 향상에 도움을 줌

- 배합 : 물시멘트비와 물결합재비를 시공이 가능한 선에서 최소한으로 하는것이 내구성 향상에 가장 좋은 영향을 준다.

- 시공 : 우천 시에 작업을 중지해야하며 타설 중 작업을 중단할 시 빗물이 섞이지 않도록 후속조치를 철저히 해야함. 또한, 다짐 및 양생을 철저히 하여 콘크리트의 초기균열을 방지해야함.

물리·화학 작용 방지대책

- 염해방지 : 콘크리트 중의 염소이온량을 적게하여 밀실한 콘크리트로 시공하며 콘크리트의 피복두께를 충분히 확보한다. 또한, 철근에는 부식방지조치를 한다.

- 중성화 방지 : AE제 또는 AE감수제 등의 혼화제를 사용하여 중성화에 저항하도록 하거나, 콘크리트 표면에 마감재를 시공하여 공기중 이산화탄소와의 접촉을 최소화 할 수 있도록 함

- 알칼리골재반응 방지 : 골재는 무해하다고 판정된 것으로 사용하고 저알칼리용 포틀랜드시멘트를 사용할 것

기상 작용 대응대책

- 동결융해 방지 : AE제 또는 AE감수제 등을 사용하여 물시멘트비를 저감시키고, 양생 시 온도를 적절하게 유지시켜준다. 또한, 적정량의 연행공기를 3~7% 수준으로 유지시켜준다.

- 온도변화 방지 : 콘크리트 내부와 외부의 온도차를 저감시키기 위해 매스콘크리트의 경우 파이프쿨링이나 프리쿨링 등의 양생법을 적용시킬 수 있도록 한다.

건조수축 대응대책

- 건조수축에 대응하기 위한 적절한 줄눈을 배치하여 균열을 제어한다.

기타 양생 관리

- 콘크리트 타설 후 약 7일동안은 외부의 충격을 일체 가하지 않도록 관리한다.

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