[한방비교] 콘크리트의 중성화, 염해, AAR, 동결융해, 온도변화, 건조수축

콘크리트 구조물의 내구성을 저하시키는 요인은 여러가지가 있습니다. 중성화, 염해, AAR, 동경융해, 온도변화, 건조수축등이 있습니다. 여러가지 저하요인을 누구나 알기 쉽게 그리고 이해할수 있도록 한방비교 해보도록 하겠습니다.

1. 콘크리트 내구성 저하란? 균열과 내구성의 관계?

콘크리트 내구성이란 콘크리트 구조물이 구성하는 재료가 파손, 노후, 부식, 균열등의 생기지 않고 오랜기간 유지하는 것을 말합니다. 즉, 내구성이란 콘크리트가 변질되거나 변형없이 오래 견디는것을 말하는것이며 내구성 저하란 오래 못버티게 되는것을 말하죠. 즉 내구성이 저하되면 콘크리트에 균열이 일어날수있죠. 또한 균열이 생기면 콘크리트 내구성 젓하가 일어날수도 있는겁니다. 콘크리트는 균열이 잘 일어나는 재질이기도 하지만 어느정도 미세균열은 필히 발생할수없다고 합니다. 하지만 미세균열이 진행성균열이 되어서 균열이 커져서 균열폭이 커지거나 수분이 들어가서 철근을 부식시키거나 콘크리트를 변질시키면 내구성이 저하되는거죠.

2. 콘크리트 내구성 저하 원인의 분류

1) 화학적 원인 : 중성화, 염해, AAR

2) 기상작용의 원인 : 동결융해, 온도변화, 건조수축

3) 기계적작용 : 진동 충격

3. 비교표 - 각 저하원인별 분류

중성화	염해	AAR  (Alkali Aggregate Reaction)
중성화는 풍화, 백화라고도 하는데요 탄산가스, 산성비등의 영향으로 인해 콘크리트가 수산화 칼슘(강알칼리) 상태에서 탄산칼슘(약알칼리) 상태로 변하는 현상으로 탄산화(Carbonation)이라고 하며, 탄산화 과정이 약알칼리로 변하기때문에 중성화 라고 합니다.  <Mechanism> 1) 수화작용 :CaO+H2O → Ca(OH)2 2) 탄산화수축(중성화) : Ca(OH)2 + Co2 → CaCo3 + H2O 3) 탄산화수축으로 인해 균열이 발생되어 구조물 내구성이 저하됨 4) 내구성 저하 : 철근 부식 ▶ Con'c 균열 ▶Con't 열화	콘크리트 중에 염화물(Cacl)이 철근을 부식시킴으로써 부피팽창이 되어 균열을 발생시키는것을 말합니다.  <※Mechanism> 1) Cl- 에 의해 철근 융해(부동태 피막의 파괴) Fe→ Fe2 + 2e- 2) O2, H2O 침투 < 염분함유량 규제치> 1) 해사 : 철근콘크리트는 0.025%이하이며 무근콘크리트의 경우 0.1%이하이다 2) 레미콘 : 철근콘크리트는 0.3kgf/m3이하 이며 무근콘크리트는 0.6kgf/m3이하임 <※ 철근의 방청> 1) 아연도금 2) 에폭시 코팅 3) 방청제 4) 철근의 부동태막 보호	콘크리트 중의 수산화 알칼리와 골재중의 알칼리 반응성 물질(Silica, 황산영 등)과의 사이에서 일어나는 화학반응으로 실리카겔이 형성되어 수분을 흡수행 팽창균열이 발생한다. <※Mechanism> 시멘트 알칼리 성분 + 골래 실리카 → 실리카 겔을 형성 → 수분 흡수 → 팽창균열 발생 <분류> 1) 알칼리 실리카 반응 2) 알칼리 탄산염 반응 3) 알칼리 실리케이트 반응 ※ 주로 알칼리 실리카 반응이 주를 이룬다. <문제점> 1) 팽창균열(망상 균열) 2) 균열부위 백화현상(Efflorescense) 3) Pop out현상 4) 수밀성 내구성 저하
동결융해	온도변화	건조수축 (Drying Shrinkage)
미경화 콘크리트의 온도가 0도씨 이하일때 콘크리트 중의 물이 얼어있다가 녹는 현상으로 한번 동결된 콘크리트는 양생을 하더라도 소요강도 확보가 어렵습니다. <원인> 1) 콘크리트 중의 자유수 2) 흡수율 큰 골재 3) W/C 클 경우 4) 수분의 침투	콘크리트가 급격히 건조히 콘크리트 표면과 콘크리트 내부의 온도차에 의해 콘크리트 표면에 인장응력이 발생되는 현상입니다.. 온도구배는 콘크리트 내외부 온도차를 말하며 수화열이 원인입니다. 온도균열에는 내부와  위부의 온도차이에 의해 균열이 발생하는 내부 구속과 구조물등에 의해 외부구속으로 인해, 즉 콘크리트가 팽창해야는데 외부물질에 의해 팽창이 막혀 균열이 생길수 있습니다. 내부구속에 의한 균열은 미세균열로 약 0.1mm~-.0.3mm정도이며 불규칙한데 반해 외부구속에 의한 균열은 관통균열로 0.2 ~ 0.5mm 정도이고 직선형 균열이 일어납니다.	콘크리트 타설후 수분이 증발하면서 콘크리트의 체적감소로 건조수축이 발생하는것으로 구속이 있는 경우와 구속이 없는경우가 있습니다.

4. 기타 용어 설명

1) 온도 균열지수란?

- 정의 : 두꺼운 부재 콘크리트 타설시 내외부 온도차에 의해 내부에는 압축응력이 표면에는 인장응력이 작용하는데 인장응력이 인장강도 초과시 균열이 발생하는것을 의미합니다. 즉, 인장강도와 인장응력의 관계를 나타내는 지수라고 합니다. 

- 온도균열지수(Icr) = 인장강도(MPa) / 온도응력 최대값(MPa)

- 적용값 : 균열방지 위해서는 1.5이상이어야 하고 균열발생 폭과 수를 제한하기위해서는 1.2~1.5, 균열발생 허용하고 유해한 균열 발생을 제한하기 위해서는 0.7~1.2 를 적용합니다.

2) 화학적침식

- 정의 : 콘크리트 구조체를 구성하는 재료들이 서로 화학반응하거나 외부 환경의 영향등에 의해 화학반응을 일으켜 구조체 강도저하 및 열화되는것을 말합니다.

- 분류 : 염해, 중성화, 알칼리 골재반응, 황산염 반응 전식등이 있습니다.