콘크리트중성화

*콘크리트 중성화콘크리트는 지구상 건축재료로서는 前無後無한 엄청난 발명품이라고 할수있죠.석회석이라는 돌가루에 열을 가하여 첨가물(석고외)을 약간 가미하여 시멘트를 만들어 냅니다. 여기에 물과 모래와 자갈을 혼합하여 콘크리트를 많들어 내죠.前無後無한 엄청난 발명품이라고 했는데 이보다 성능좋은 건축재료는 많지만 경재성을 고려하고, 거푸집을 이용하여 자유자재로 건축물의모양을 많들어 낼 수 있으며, 철근과 궁합이 가장잘맞는 재료중 콘크리트가 단연 으뜸이라고 볼 수 있습니다.하지만 이러한 콘크리트 재료에도 많은 결함을 안고 있으니 그중 콘크리트 중성화 에 대하여 몇 마디 하고자 합니다. 시멘트는 수산화 칼슘을 주 성분이며, 강한 알칼리 성분으로 되어 있어 철근의 부식을 억제하고 있습니다. 그러나 콘크리트의 중성화에 따라 콘크리트의 미세공극을 따라 공기중의 물과 이산화탄소등이 침투하여 철근의 부식을 빨리 진행 시킵니다.녹이 슬면 체적이 2 ∼ 4배로 팽창하여 콘크리트 표면에 균열을 발생시키고 균열속으로 공기와 물이 계속 침입하여 철근의 부식이 진행되면 철근 콘크리트 구조물은 내구성을 잃게 되는 것이다자연에서 얻어지는 모든재료는 시간이경과하면서 본모습으로 돌아가려는 성질이 있고, 콘크리트와 철근 또한 이와같이 자연상태, 즉 석회석, 시벌건 철광석상태로 변해가는 것이지요. - 중성화의 화학적 변화Ca(OH)2 + Co = CaCO3 + H2OCa(OH)2 + 산 = 중화로 알카리성 소실Fe(철)+Co2 = 산화철 콘크리트의 중성화 요인과 억제 대책1. 개요1) 종래의 개념에서는 철근 콘크리트 구조물은 반영구적이고 내구 년 수도 60 ∼ 65년 정도로 길 것으로 생각하였다.2) 최근에 이르러 철근 콘크리트의 내구성이 의외로 낮다는 것이 외국의 연구 발표에서 많이 지적되고 있다.3) 그것은 산업발전과 더불어 다음 사항에 의해 중성화되기 때문이다.① 환경오염② 지표상 탄산가스의 농도가 연차적으로 증가③ 산성 강우로서 콘크리트의 열화 가속④ 골재의 고갈에 따른 해사 사용의 요인4) 따라서 콘크리트 중성화의 진행이 빨라지고 있으며 최근 일본의 실측 예로서는 16 ∼ 17년경과 후 철근 콘크리트의 중성화가 20mm 깊이까지 진행되는 정도라고 한다.2. 콘크리트 중성화 기구1) 경화된 콘크리트는 수화 생성물인 수산화 칼슘[Ca(OH)2]에 의해 강한 알카리성을 나타낸다.2) 수산화 칼슘에 의해 알칼리성의 콘크리트가 중성화 되는 원인① 대기중의 탄산가스에 의해 탄산화② 산성비 등에 의해 중화소실 된다.③ 물에 씻겨 알칼리성을 잃는다.3) 중성화의 화학적 변화Ca(OH)2 + Co = CaCO3 + H2OCa(OH)2 + 산 = 중화로 알카리성 소실3. 콘크리트 중성화에 미치는 주요인중성화에 미치는 요인은 시멘트, 골재, 혼화재료의 종류와 품성, 물 시멘트비, 단위 시멘트량, 공기 연행량, 공극률, 시공의 양부, 마감재의 적용여부, 환경 조건 등이다.콘크리트의 중성화 진행 시험방법 및 억제 대책1. 화학적 방법 ( KS F 2545 )- 골재의 규격을 0.15~0.30㎜로 만들어 수산화나트륨(NaOH) 표준액에 24시간 80℃로 침수시킨 후,- NaOH용액의 알카리농도 감소량 및 골재에서의 실리카 용출량을 측정하여 판정2. 모르타르봉 시험방법 ( KS F 2546 )- 시멘트와 골재의 배합에 따른 알카리 반응시험- 골재의 규격을 5㎜ 이하로 파쇄하여 입도조정한 후 전 알카리 함유량이 1.2%에 상당하는 시멘트를 혼합하여- 4×4×16㎝ 의 모르터 Bar를 만들어 온도 40℃, 습도 95%로 저장하여- 재령 6개월에 대한 팽창율이 0.1% 미만의 경우에는 무해, 0.1% 이상은 유해하다고 판정3. 암석분류 시험방법 ( KS F 2548 )- 암석의 물리적 및 화학적 시험방법- 암석·분류식 검사를 하여 알카리-실리카반응 및 알카리-탄산염반응이 일어날 수 있는 성분을 정량적 결정4. 억제 대책1) 재료의 선정단계에서의 대책- 골재 알카리 잠재 반응성 시험 결과 무해한 골재사용- 시멘트① 포틀랜드 시멘트에 있어서는 보통형보다 중용열형, 내황산염형이 빠르다. (건조 후 공극율이 커진다.)② 혼합 시멘트의 경우에는 포틀랜드 시멘트에 포졸란을 혼합하여 상대적으로 수산화 칼슘의 양이 적어 중성화가 빠르다. (건조 후 공극율이 커진다.)- 골재천연산에 비해 경량 골재는 자체 기공이 많고 투수성이 크므로 중성화 속도가 빠르다. (개선하기 위해 감수제, 유동화제 등이 활용된다- 잠재가능성이 있는 골재사용이 불가피 할 경우 저알카리형 시멘트 사용 (전알카리량 Na2O+0.658K20을 0.6%이하 사용)- 통상의 포틀랜트 시멘트를 사용하는 경우 콘크리트 1㎥당의 알카리 총량을 Na2O 당량 3.0㎏이하로 관리 필요 2) 콘크리트 배합에서의 대책- 적당량의 공기량 도입(AE제등)- 단위수량 최소화 - 혼화제감수제, 공기 연행 감수제, 유동화제 등을 사용하면 물, 시멘트 비가 작게되고 시멘트 입자가 분산되어 밀실한 콘크리트를 만들 수 있으므로 중성화를 억제한다.- 단위 시멘트량 최소화- 플라이 에쉬(Fly Ash), 실피카흄(Silica fume), 고로 슬래그 분말을 혼합하여 사용- 시멘트① 포틀랜드 시멘트에 있어서는 보통형보다 중용열형, 내황산염형이 빠르다. (건조 후 공극율이 커진다.)② 혼합 시멘트의 경우에는 포틀랜드 시멘트에 포졸란을 혼합하여 상대적으로 수산화 칼슘의 양이 적어 중성화가 빠르다. (건조 후 공극율이 커진다.)- 골재천연산에 비해 경량 골재는 자체 기공이 많고 투수성이 크므로 중성화 속도가 빠르다. (개선하기 위해 감수제, 유동화제 등이 활용된다.)3) 콘크리트 시공에서 대책- 다짐을 충분히 하여 밀실한 콘크리트 시공4) 콘크리트 구조물 유지관리에서 대책- 외부로부터 습기나 물의 침입을 막을 것- 해수 또는 해풍의 영향을 받는 지역에서는 실외부재에 방수성 마감건설기술자의 의무- 이러한 콘크리트 좋은점과 문제점을 제대로 알고 건축하고,유지관리하는데 개선점을 연구하고, 보다나은 건축물을 축조해야 할 것이다.