콘크리트의 열화 Deterioration of Concrete
콘크리트 구조물이 왜 고장 나는가? 콘크리트는 오랫동안 신뢰할 수 있는 건설 재료로 알려져 왔지만 재료 선택, 세부사항 및 설계상의 결함이 콘크리트의 사용 수명에 영향을 미칠 수 있다.
콘크리트 구조물의 노후화는 이러한 구조물의 소유주들에게 도전과제가 될 수 있다. 이러한 결함을 제때 식별하고 적절한 수리 전략을 세우는 것이 중요하다. 이 글에서는 가장 많이 알려진 열화 메커니즘에 대해 살펴보겠다. 이를 위해 우리는 온타리오 구조 검사 매뉴얼(OSIM, 2008)에 촛점을 맞췄다. 또한 결함 및 콘크리트 열화(참고문헌 1, 참고문헌 2)에 대해서는 다음의 두 문서를 검토하는 것이 좋다.
콘크리트의 열화 Deterioration of Concrete
이 검토를 시작하기 전에 OSIM(2008)에 따라 다음 두 용어의 정의를 검토하는 것이 좋다.
결함: 원래 설계 의도에 포함되지 않은 식별 가능하고 원하지 않는 조건
열화: 일정 기간에 걸쳐 발생한 결함
콘크리트의 열화에는 다양한 결함이 수반될 수 있다. 다음 검토에서는 기존 구조에서 관찰되는 가장 일반적인 결함에 대한 간략한 요약을 제공한다. 일반적으로 이러한 결점 중 하나 또는 다수의 결점을 구조에서 볼 수 있으므로 올바르게 식별해야 한다. 구조물에 대한 보다 현실적인 평가를 받기 위해서는 이러한 다양한 결함을 제대로 이해해야 한다.
1- 스케일링 SCALING
스케일링이란 콘크리트(또는 모르타르)의 동결 및 해빙에 따른 표면 부분의 손실을 말한다(OSIM, 2008). 이는 일반적으로 골재가 명확하게 표면에 노출되는 물리적 작용이다(PCA, 2001).
스케일링(scaleing)은 콘크리트 내 동결로 압력이 콘크리트의 인장 강도를 초과할 때 발생한다. 스케일링은 비공기 연행 콘크리트에서 더 일반적이지만 완전 포화 상태의 공기 연행 콘크리트에서도 발생할 수 있다.
2- 분해 DISINTEGRATION
분해는 콘크리트의 물리적 열화(스케일링 등) 또는 작은 조각이나 입자로 분해되는 것을 말합니다.
일반적으로 스케일링 형식으로 시작합니다. 또한 제빙 화학물질, 황산염, 염소화물 또는 서리의 작용에 의해 발생할 수 있다.
3- 침식 EROSION
침식은 움직이는 물에 의해 표면을 문지르는 입자로 인해 콘크리트 표면이 악화되는 것이다.
콘크리트 표면이 수인성 모래와 자갈에 노출되면 표면에 부딪히는 입자에 의해 표면이 악화된다. 흐르는 얼음 입자도 문제를 일으킬 수 있다. 특정 노출에 대한 콘크리트의 내구성 저하를 나타내는 지표다
4 - 철근 부식 CORROSION OF REINFORCEMENT
부식은 콘크리트 내 철근의 열화이다. 염화나 탄산화에 의해 부식이 발생할 수 있다. 부식으로 인해 콘크리트 피복에 균열이 발생하거나 콘크리트 갑판 박리 등이 발생할 수 있다.
철근 표면 위의 염화 이온 농도가 임계치(패시브 필름 분해에 필요한 양)에 도달하면 부식이 시작된다. 결과 재료(녹)의 부피는 6-7배로 철근 주위의 응력이 증가하고 파단 및 균열이 발생합니다. 균열이 콘크리트 표면까지 연장되어 콘크리트 표면 위에 녹이 슬어 있는 것을 육안으로 확인할 수 있다.
5 - 박리 DELAMINATION
박리는 표면 콘크리트의 불연속성으로 정의되며, 표면 콘크리트는 표면 콘크리트의 아래나 위에서 완전히 분리되지는 않는다." (OSIM, 2008) 박리는 종종 콘크리트 표면을 두드리거나 끌어서 중공음으로 구분된다.
철근의 부식 및 후속적인 커버 균열로 인해 박리가 발생할 수 있다. 철근의 간격이 작으면 철근의 평면에서 콘크리트 외부 표면에 평행하게 균열이 확장된다.
6 - 스폴링 SPALLING
스폴링은 확장된 박리로 간주될 수 있다. 사실, 박리가 계속되면 콘크리트 조각들이 더 큰 콘크리트 덩어리에서 분리된다.
박리처리를 제때 하지 않을 경우 외부하중, 부식, 동결·해빙에 의한 손상 진행으로 박리된 조각이 파손될 수 있다.
7 - 알칼리-골재 반응 ALKALI-AGGREGATE REACTIONS
시멘트 내 알칼리(Alkalis)와 골재 내 실리카(silica)의 화학반응으로 콘크리트 질량의 내부균열이다. AAR/ASR 균열은 균열 패턴으로 많이 알려져 있다.
시멘트 내 알칼리 성분이 골재 내 활성 실리카와 반응하여 팽창 젤을 형성할 수 있습니다. 이 젤은 수분을 흡수하면 팽창하여 주변 환경에 압력을 가하여 콘크리트에 균열이 발생합니다.
8 - 콘크리트 균열
균열은 콘크리트의 선형파단으로 부재를 통해 일부 또는 완전히 확장된다.
어떤 사람들은 콘크리트가 균열을 가지고 태어난다고 믿는다; 콘크리트의 재료와 생산 방법 – 배합 공장에서 주입, 세팅, 양생에 이르기까지, 콘크리트의 균열이 크게 놀라지 않을 정도로 많은 요인에 의해 영향을 받는다; 그것은 상당 부분 사실일 수 있다.
콘크리트의 균열은 여러 단계에서 발생할 수 있다. 콘크리트가 굳기 전에 발생할 수 있으며, 오래된 콘크리트 구조에서 발생할 수 있다.
경화 전
콘크리트 질량 내 침하
소성 수축
경화 후
건조수축
열수축
기층 침하
황기철 콘페이퍼 에디터
Ki Chul Hwang Conpaper editor
(Source: http://www.fprimec.com/deterioration-of-concrete-structures/)
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Top 8 types of concrete deterioration and their prevention
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