표면 보수 리모델링 공법을 적용한 RC구조물의 탄산화 내구수명평가에 관한 연구

Abstract

철근콘크리트 구조물은 염해, 탄산화, 동결융해, 화학적 침식, 알칼리 골재 반응 등의 다양한 성능저하 요인에 의하여 내구성이 저하되고 있다. 철근콘크리트 구조물의 성능저하 및 내구성 저하에 대한 원인 규명 및 대책에 대한 많은 관심과 연구가 진행되고 있다. 특히, 철근콘크리트 구조물의 내구성 저하요인 중에서도 탄산화는 콘크리트의 품질저하, 대기 중의 탄산가스 농도의 증가 및 산성비 등으로 인하여 빠르게 진행되고 있으며, 철근콘크리트 조에서 철근의 부동태 피막이 파괴되어 철근부식이 유발된다. 콘크리트의 탄산화는 철근을 발청 시키면서 피복콘크리트의 균열, 박락 및 철근의 내력한계도달등과 같이 내구성능을 저하를 초래한다. 하지만 이에 대한 국내 연구 자료에 따르면 국내 사회간접자본이 근간을 이루는 토목 및 건축 구조물의 물리적 수명이 단축되고 있어 이에 대한 대책이 시급한 것으로 판단된다. 이에 따라서 콘크리트의 탄산화 진행속도의 예측의 확립은 부식진행과 관련하여 건축물의 수명예측기술과 유지 보수 방법의 확립 기초에 있어서 매우 중요한일이다. 한편, 최근 법령의 개정으로 인하여 서울 강남권과 분당과 같은 수도권 1기 신도시를 대상으로 준공 후 20년 이상 경과된 건축물들의 리모델링 대상이 증가 하고 있다. 하지만 신축건축물에 대한 탄산화의 진행 예측에 관련된 연구는 다수 진행이 되었지만, 콘크리트 건축물이 리모델링과 같은 보수를 한 기존건축물을 대상으로 한 탄산화 진행예측에 관한 연구는 아직 전무한 실정이다. 본 연구에서는 탄산화가 이미 진행된 콘크리트 구조물을 대상으로 촉진 예비탄산화를 실시하여 탄산화가 진행된 건축물을 가정한 후 수성페인트, 유기계 알칼리 방청제, 방청표면 피복재, 방청 모르타르를 이용하여 보수할 때에 각 보수재에 따른 탄산화 속도 비교를 위해 CO2 농도 100% 촉진 탄산화 실험을 실시하였다. 보수후의 탄산화 진행 예측식을 이용해 실제 탄산화 내구 수명 예측하고 탄산화가 진행된 철근콘크리트 건축물 보수후의 유지 관리 보수를 위한 기초자료를 확보하고자 한다. 따라서 연구에서 표면 보수후의 탄산화 내구수명 예측을 위하여 촉진 탄산화 실험을 통해 예비탄산화를 실시 후 각 보수재별 탄산화 침투 깊이를 측정한 결과는 다음과 같다.

1) 촉진탄산화를 통해 각 시험체별 탄산화 깊이 비교를 통하여 방청표면 피복재의 탄산화 침투가 약 9.37mm로 가장 많이 침투가 된 반면에 유기계알칼리방청제+방청표면피복재+방청모르타르가 5.67mm 로 탄산화 침투 억제에 가장 좋은 보수재인 것으로 나타났다.

2) 탄산화율 비교를 통하여 무마감 시험체의 탄산화율을 100%로 가정했을 경유 유기계방청제 + 방청표면피복재 + 방청모르타르 3가지를 모두 혼합해 보수할 경우 약 90% 탄산화 억제효과가 있다는 것으로 판단되었다.

3) 보수후의 탄산화 진행 예측식을 이용하여 약 30년 경과 후 보수재를 이용하여 보수를 실시했을 때 유기계방청제 + 방청표면피복재 + 방청모르타르는 약 65년 잔존수명이 있음을 예측할 수 있었다.

따라서, 보수후의 탄산화 진행 예측을 위해 의 예측식을 이용할 경우 보수후의 탄산화 침투 깊이를 예측할 수 있었으며 내구수명 확보를 위해 탄산화 잔존수명을 예측할 수 있음을 알 수 있었다.