콘크리트와 염해로 여러 가지 화학적인 반응과 물리적인 반응이 일어나면서 치명적인 영향을 줍니다. 콘크리트와 염해 개요, 양상 그리고 방지대책에 대해 알아보겠습니다.
콘크리트와 염해의 개요
염해란 콘크리트 중에 염화물이 존재하여 강재가 부식함으로써 콘크리트 구조물에 손상을 끼치는 현상입니다. 각종 시방서나 기준에서는 특별히 염해의 정의에 대한 규정은 없으며 일반적으로 언급하는 염해에 대한 피해 현상으로는 철근 부식, 표면 박리, 탈락 및 표면벽색 등이 있습니다. 콘크리트표준시방서 및 건축공사표준시방서는 해수의 작용을 받는 콘크리트의 사용 자재, 배합에 있어서의 규제와 피복두께 및 부어 넣기 방법에 대한 사항을 언급하고 있습니다. 일반 콘크리트 공사에 비하여 엄격한 규준을 적용하고 있습니다. 염해에 대한 내구설계 지침에서 내구수명 100년 이상을 확보하기 위한 철근 위치에서 염화물이온 농도값을 0.93kg/㎥ 이하로 제한하고 있습니다. 철근 부식이 시작될 때의 임계 염화물이온 농도값을 1.2kg/㎥로 설정하여 현재 내구설계 방법을 사용하고 있습니다.
콘크리트와 염해의 양상
콘크리트와 염해의 양상은 환경에 영향을 많이 받습니다. 해양 환경에 노출된 철근콘크리트 구조물은 해수 속에 녹아 있는 여러 가지 이온들의 영향으로 콘크리트가 열화 됩니다. 보강재인 철근을 포함한 강재의 부식이 매우 심각하게 나타납니다. 철근콘크리트 구조물이 경우도 내구성에 가장 심각한 영향을 주는 것은 콘크리트 자체의 열화가 아닌 보강재인 철근의 부식입니다. 내재되어 있는 철근의 부식은 체적 팽창을 일으키며 콘크리트의 균열로 이어지게 됩니다. 피복두께가 얇은 구조물에서 콘크리트 표면이 벗겨지는 표면 박리현상을 일어나며 균열 부위로 녹물이 누출되어 구조물의 미관과 구조적으로 철근콘크리트 구조물에 안전성에 악영향을 줍니다. 철근콘크리트에 발생하는 균열과 표면 박리는 수분, 산소 및 여모하물 이온의 침투가 용이해져 철근의 부식이 발생하게 됩니다. 결국에는 피복 콘크리트의 떨어짐 현상인 탈락을 야기시킵니다.
콘크리트와 염해의 방지 대책
1)염화물 규제
염분 자체를 제거해 주는 방법으로 각 시방서의 규정에 적합하도록 염화물량을 조절해 줄 필요가 있습니다. 국내의 건축공사표준시방서에서는 바닷모래를 사용할 경우, 염화물 함량을 0.04% 이하, 배합수의 염소이온을 250mg/l 이하로 규제하고 있습니다. 이 규제값은 일본의 규제값과 비슷하지만 미국이나 영국과는 다릅니다. 미국의 규제기준에서 프리스트레스트 콘크리트의 경우에는 국내보다 기준이 강화되어 있어 철근콘크리트 구조물에서는 염분 활경일 때 0.45 kg/㎥, 건조환경일 때 3.00 kg/㎥, 일반환경일 때 0.09 kg/㎥로 국내보다 완화된 규정을 적용합니다.
2) 표면 처리
콘크리트와 염해 방지 대책으로 표면 처리법으로는 철근의 표면 처리와 콘크리트의 표면 처리와 콘크리트의 표면 처리로 나누어 볼 수 있습니다. 아연도금 및 에폭시 도장과 같이 부식에 강한 금속 또는 합성수지를 도포하여 철근 표면을 처리해 줌으로써 염분의 침입으로부터 보호해 줍니다. 이러한 방법은 콘크리트 표면으로 침입하는 산소, 수분, 염분 등을 방지할 목적으로 수지계 도장, 페인트 및 타일붙임 등으로 표면 처리를 해주는 방법이 있습니다.
3) 철근의 피복두께 증대
외부로부터 산소, 탄산가스의 유입을 차단하여 중성화의 영향을 감소시킵니다. 건축공사표준시방서에서는 해수의 작용을 받는 콘크리트 구조물에 보통 철근을 사용할 경우 해상 대기 중 70mm, 물보라 지역 90mm의 피복두께를 확보해주어야 합니다. 방청처리한 철근을 사용하는 경우 해상 대기 중에는 일반 피복두께의 최소 값을 적용시키고 해중에는 최소피복두께 +10mm, 물보라 지역의 경우 최소피복두께 +20mm의 피복두께를 확보해주어야 한다고 명시되어 있습니다.
