철근 부식, 방지 대책, 콘크리트 중성화/탄산화/열화

 

 

철근 콘크리트가 외부 환경 노출할 경우, 시간 경과에 따라 탄산화 및 부식 현상에 의해 강도, 내구성이 떨어집니다. 기본적으로 콘크리트는 강한 알칼리성이며, 외부 환경 요소 중 산성으로부터 철근을 보호하는 역할을 하는데요. 콘크리트도 중성화, 탄산화 현상에 의해 철근 보호막 기능을 잃어갑니다. 그리고 철근의 부식 발생으로 이어지죠. 콘크리트의 균열, 내구성 저하와 철근 부식 메커니즘 그리고 대체 방안까지 적어보겠습니다.

 

해당 개념은 구조기술사, 시공기술사, 면접 문제에도 잘 나올 수 있는 개념으로 잘 알아두시면 좋을거 같습니다.

 

 

콘크리트 내구성 저하인 탄산화, 중성화에 따른 철근의 부식

콘크리트 및 철근의 재료적 상호역할

콘크리트는 PH 11 정도의 강한 알칼리성 재료이다. 그 속에 묻혀있는 철근을 외부 산성요인들로 부터 보호해 주는 부동태피막, 보호막 역할을 한다.  이 역할을 할 수 있는 것은 시멘트가 수화되는 과정에서 생성되는 칼슘수화물 때문이다.

그러나, 콘크리트 중성화/탄산화(neutralization/carbonation), 균열/박리, 염화물의 직접적인 노출 등으로 인해 콘크리트 부동태피막의 역할은 약해지고 철근은 부식하기 시작한다.

👇철근 정착길이 산정법 (상세 공식 정리)

철근이 부식되는 메커니즘

콘크리트 수화물이 탄산가스를 만나게 되면 물과 함께 탄산칼슘이 생성되는데, 이 과정에서 PH 농도가 떨어지게 되고 철근 보호막 역할을 상실하게 된다. 아래 화학식이 있는데, 암기하는 것이 좋다.

짧은 기간에 발생되지 않고, 장기간 노출에 의해 서서히 진행된다.

 

탄산화/중성화 발생 요인

외부 환경 노출로 탄산가스, CO2, 산성토양의 접촉이 장기간 이루어지면 발생한다.

 

콘크리트 탄산화/중성화 및 철근 부식 방지 대책

콘크리트

콘크리트 설계기준강도 상향

콘크리트 외부면 Coating 적용

피복 두께 증가

배합 재료 중 해수 및 해사 허용치 준수(염화이온농도를 기준으로 삼는다)

물시멘트비 저감 및 단위수량 저감

철근

에폭시 코팅 피복 철근 사용

콘크리트 피복 두께 확보

콘크리트 균열 여부 확인(유지관리시)

 

해당 개념 문제는 토목구조기술사 115회 4교시 기출문제입니다. 아래 풀이는 참고하시기 바랍니다.

 

도움되셨기를 바랍니다. 감사합니다

기술사는 다양한 문제를 보는게 중요합니다. 아래 링크로 관련 기출문제를 드립니다.

(링크) 콘크리트 내구성 설계기준, 환경조건/예시, 압축 강도