[펌] 열화 ? [펌]콘크리트의 열화에 의한 중성화? & 동결융해란?

콘크리트의 열화란 대기중의 이산화탄소(CO2)등 산성물질이 작용해 알칼리성인 콘크리트를 PH(산도)8.5~10의 중성화로 변화시키는 것을 말합니다.콘크리트는 PH(산도)12~13의 강 알카리성 성분으로 철근의 부동태막을 형성하여 철근 부식을 억제하지만대기중의 이상화탄소 및 산성비 등이 콘크리트 표면과 탄산화 반응을 하여 콘크리트가 약 알칼리화 됩니다.시멘트의 수화 반응에서 시멘트량의 약 1/3이 생성되는 수산화칼슘은, pH 12-13정도의 강알카리성을 나타내며 또 이것이 시멘트 수화물 전체의 pH를 결정하고 있습니다. 수산화칼슘은 대기중에 포함되어 있는 약산성의 탄산가스(약 0.003%)와 접촉하여 다음과 같은 반응에 의하여 탄산칼슘과 물로 변화합니다.2(CaO)3SiO2+6H2O→(CaO)2(SiO2)2(H2O)3+3Ca(OH)2 (식 1)2(CaO)2SiO2+4H2O→(CaO)3(SiO2)2(H2O)3+Ca(OH)2 (식 2)Ca(OH)2+CO2 → CaCO3+H2O (식 3)(CaO)3(SiO)2(H2O)3+3CO2 → 3CaCO3+2SiO2+3H2O (식 4)중성화는 콘크리트의 표면에서 내부를 향하여 진행하며 콘크리트는 탄산가스와 반응한 중량만큼 무거워 지고 치밀해 진니다. 그리고 중성화함에 따라 약간의 극히 미세한 균열이 발생하지만 문제가 될 정도는 아니라 중성화에 의하여 물리적 성능저하가 생기는 것은 콘크리트 내부 철근의 부식에 의한 것입니다.콘크리트 내부의 pH가 11이상에서 철근은 표면에 부동태를 형성함으로 산소가 존재해도 녹슬지 않지만, 중성화에 의하여 pH가 11보다 낮아지면 철근에 녹이 발생하고 또 이러한 녹에 의하여 철근은 약 2.5배까지 체적이 팽창하게 됩니다.그리고 이 녹의 팽창 압력에 의해 콘크리트 내부에 균열을 발생시키며 철근 부착강도의 저하, 피복 콘크리트의 박리, 철근 단면적의 감소에 의한 저항 모멘트의 저하등의 물리적 열화의 진행과 함께 종국적으로는 철근 콘크리트 구조물 전체의 위기를 초래합니다.다시말해 콘크리트가 중성화 되어도 콘크리트 강도에는 영향이 없지만(무근콘크리트구조물은 중성화로 인한 피해 없음) 철근의 부식을 억제하는 부동태막을 파괴시켜 균열로 인한 외부공기 노출, 누수 등으로인하여 철근이 부식함에 따라 구조물에 침형적인 균열 및 철근 부식에 따른 국부적인 문제를 수반하는 것입니다중성화의 진행여부를 알기 위해서는 콘크리트 표면을 청소한 후 1% 페놀프탈레인-알콜 용액을 분무하여 변색의 여부를 관찰하는 방법이 가장 일반적이며, 무색이면 중성화한 것으로 적색으로 변화하면 비중성화(알칼리) 부분으로 구분하게 된다.요즘들어 중성화에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으나 중성화에 대한 대책을 살펴보면콘크리트에 혼입되는 재료의 종류 ?G 조합조건은 중성화 진행속도에 커다란 영향을 미치므로 사용재료의 선정 및 조합조건의 결정시에는 콘크리트자체의 품질이 가능한 한 치밀·견고하도록 조강, 보통포틀랜드 시멘트의 사용(일반적으로), 고비중의 양질 골재의 사용, 혹은 물시멘트비, 공기량, 세공량이 낮게 되도록 하여야 하고 양생조건, 타설, 다짐방법등의 시공인자의 영향이 크므로 현장시공 시에는 충분한 초기양생과 소요부분의 내구성을 감안하여 콘크리트의 피복 두께를 충분히 상정하여야 하며, 타설 시에는 모르타르의 누출, 콘크리트의 분리, 피복 콘크리트의 결손(Rock pocket, honeycomb)이 생기지 않도록 거푸집의 제작 및 다짐방법등에 대한 고려가 있어야 합니다. 또한 당한 표면 마감재의 사용은 탄산가스의 침입을 억제하여 중성화 속도를 지연시킬 수 있습니다. 따라서 표면 마감재는 에폭시, 혹은 아크릴 수지 등의 고분자 계통이 억제효과가 크며 일반적인 타일에 의한 마감도 억제효과가 높은 것으로 알려져 있습니다. 성화의 진행은 콘크리트 표층부의 기포분포특성과 탄산가스 확산 및 수분의 이동으로 시작되므로, 콘크리트 표층부의 성질을 치밀화 시킴으로서 중성화 진행속도를 지연시킬 수 있습니다.위와 같이 윗부분은 일반적인 콘크리트 열화에 대한 내용이고...동결 융해에 대한 내용은 아래와 같습니다..--------- 동결융해에 의한 균열---------⑴ 발생원인콘크리트는 다공질이기 때문에 습기나 수분을 흡수하며, 결빙점 이하의 온도에서는 흡수된 수분이 동결하면서, 수분의 동결팽창(9%)에 따른 정수압으로 콘크리트 조직에 미세한 균열이 발생하게 된다. 또한, 이러한 동결·융해의 반복으로 콘크리트의 내구성이 저하되기 때문에, 사용재료·배합설계 등에 유의하여야 한다.동결의 진행 및 형태로 먼저 표면의 공극수가 동결되면 체적이 약 9.1% 증대하기 때문에 팽창력이 발생하여 동결부의 주위에 응력상태를 형성하게 된다. 이러한 작용이 내부로 진전되면서 철근부식 및 중성화 촉진 등과 같은 복합적인 내구성의 저하요인이 된다.⑵ 동결융해의 영향인자① 물/시멘트비 : 시멘트-페이스트는 Gel 미세공극, 모세관 공극, 공기포로 구성되어 있는데,모세공극은 500Å으로 물/시멘트비가 클수록 증대되며,동결융해에 나쁜영향을 미친다.② 공기량 : 공기포는 모세공극의 물이 동결될 때, 발생하는 압력을 완화하는 스폰지 역할을 한다. 따라서, 기포간격이 적을수록 압력을 완화시키는 효과가 증대하며, 기포간극 계수가 200μ 이하일 때 저항성이 현저해 진다.③ 잔골재율(S/a) : 블리딩에 의해 굵은골재 입자의 하부에 형성되는 水膜은 동결융해에 나쁜 영향을 준다. 따라서, 잔골재율이 클수록 동결융해 저항성이 증대한다.⑶ 동결융해 대책동경융해에 의란 균열의 발생형태는 종방향 및 국부적인 콘크리트의 파손으로 나타나게 되는데, 이를 방지할 수 있는 방안은 다음과 같다.① AE제, AE감수제, 고성능 AE감수제 사용 : 적정한 공기량(3∼6%)을 확보할 수 있으며, 이에 따라 응력의 흡수능력이 증대② 물/시멘트비 저감 : 콘크리트의 매트릭스를 밀실한 조직으로 구성③ 단위수량 저감 : 동결이 가능한 수분함량을 최소화④ 균일한 시공 및 양생 철저⑤ 구조적인 대책 수립 : 균열발생을 억제하기 위하여 표면수의 신속한 배수(물끊기 설치) 및 철근의 피복두께 확보, 철저한 양생·다짐⑥ Polymer 등으로 표면 덧씌움

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