콘크리트 구조물의 내구성 저하 원인과 방지대책

콘크리트 구조물 내구성

내구성이란? 기상작용, 물리 · 화학적 작용, 기계적 작용 등의 성능저하 외력에 저항하여 역학적, 기능적인 성능을 보유할 수 있는 능력을 말한다.

 - 콘크리트 구조물의 내구성 저하는 콘크리트 구조물의 수명 단축을 의미하므로, 내구성의 저하를 방지하기 위해서는 성능저하 외력에 대한 철저한 방지대책과 완공 후 정기적인 점검과 합리적인 유지보수 등 종합적인 관리체계가 유지되어야 한다. 구체적인 내용을 상세하게 원인과 방지대책을 알아보겠습니다.

 

 

1. 내구성 저하 원인(성능 저하 원인, 노후화 원인)

(1) 기본적 원인

① 설계상의 원인

• 복잡한 설계와 과감한 Design
• 철근량 부족, 피복두께 부족
• 설계단면의 부족과 과다, 과소하중
• 균열방지 및 유도용 Joint의 미설계

 

② 재료상의 원인

• 물, 시멘트, 골재 등 재료의 불량으로 인한 내구성 저하
• 혼화재료 과다 사용

 

③ 시공상의 원인

• 콘크리트 운반중 재료분리
• 콘크리트 타설시 가수(加水), 다짐불량
• 콜드 조인트(Cold Joint)
• 콘크리트 타설 후 양생 불량

 

 

(2) 기상작용

① 동결융해

• 콘크리트가 팽창수축작용에 의해 균열이 발생하여 내구성 저하
• 일반적으로 압축강도가 400kgf/cm²이상이면 동해의 영향을 받지 않음

 

② 기온의 변화(온도 변화)

• 양생하는 동안 급격한 온도변화에 의한 균열을 발생시켜 내구성 저하
• 가열양생, Mass Concrete의 시공시 콘크리트가 낮은 기온에 갑자기 노출될 때 인장응력의 작용으로 균열발생

 

③ 건조수축

• 콘크리트 타설 후 수분증발로 인한 건조수축 발생
• 급격한 건조수축은 Bleeding 현상으로 인해 콘크리트의 내구성 저하

 

(3) 물리·화학적 작용

① 중성화(Neutralization)

• 콘크리트가 공기 중의 탄산가스의 작용으로 서서히 알칼리성을 잃어가는 현상
• 철근의 부식을촉진시켜 철근부피가 팽창(약 2.6배)하여 구조물의 강도 저하

 

②알칼리 골재반응(AAR : Alkali Aggregate Reaction)

• 골재의 반응성물질이 시멘트의 알칼리 성분과 결합하여 일으키는 화학반응
• 콘크리트의 팽창에 의해 균열이 발생하여 내구성 저하

 

③ 염해(Salt Damage)

• 콘크리트 중에 염화물이 존재하여 철근을 부식시켜 콘크리트 구조물에 손상을 입히는 현상
• 골재에 염분함량이 규정 이상 함유시 발생

 

 

(4) 기계적 작용

① 진동 ㆍ 충격

• 구조물에 진동, 충격으로 인해 콘크리트에 결함이 발생
• 콘크리트 양생중의 진동, 충격은 성능 저하의 요인이 되어 내구성 저하

 

② 마모ㆍ손상

• 콘크리트의 재령이 경과 후 과적재 하중으로 인한 구조체 손상
• 모서리 부분의 탈락 및 균열

 

③ 전류에 의한 작용

• 철근콘크리트 구조물에 전류가 작용하여 철근에서 콘크리트로 전류가 흐를 때 철근부식(전식:電錦)
• 콘크리트에서 철근으로 전류가 흐르면 철근부착강도 저하

 

3. 방지대책

(1) 기본적 대책

① 설계상의 대책

• 설계하중의 충분한 산정, 소요단면 확보
• 신축이음 설계, 철근의 피복두께 확보

 

② 재료상의 대책

• 물 : 불순물이 함유되지 않은 청정수
• 시멘트 : 풍화된 시멘트의 사용금지
• 골재 : 입도, 입형이 좋은 양질의 골재 사용
• 혼화재료 : 시공 특성에 맞는 적절한 혼화재료 사용

 

③ 시공상의 대책

• 콘크리트 타설속도 준수, 이음부 밀실시공
• 적절한 Slump 값 유지, 재료분리 방지, 가수(加水) 금지 및 초기양생 철저

 

 

(2) 기상작용 방지

① 동결융해

• 경화속도를 빠르게 하여 동해를 방지
• AE제 또는 AE 감수제 사용

 

② 기온의 변화(온도 변화)

• 양생시 온도조절로 콘크리트의 인장변형능력을 증대
• Pre-cooling, Pipe-cooling 등을 사전에 계획

 

③ 건조수축

• 골재의 크기를 크게 하고 입도가 양호한 골재 사용
• 조절줄눈의 적절한 배치

 

(3) 물리·화학적 작용 방지

① 중성화(Neutralization)

• 물시멘트비(W/C)를 적게 하고 밀실한 콘크리트의 타설
• 철근피복두께 확보 및 AE제 또는 AE 감수제 사용

 

② 알칼리 골재반응(AAR: Alkali Aggregate Reaction)

• 반응성 골재의 사용금지
• 양질의 용수 및 저알칼리 시멘트 사용

 

③ 염해(Salt Damage)

• 밀실한 콘크리트 타설
• 염분 함량을 규정치 이하로 사용

 

(4) 기계적 작용 방지

① 진동 • 충격

• 콘크리트 타설 후 일체의 하중요소 방지
• 콘크리트 양생 중 현장 내 출입을 철저히 통제

 

② 마모 · 파손 

• 물시멘트비(W/C)를 적게 하고 밀실한 콘크리트의 타설
• 충분한 습윤 양생을 하여 콘크리트의 압축강도를 증대

 

③ 전류에 의한 작용 (전식 : 電飾)

• 설계단계에서부터 누설전류에 대한 전식피해 방지조치
• 배류기 설치 등의 전식방지대책 강구

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