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해양환경에서 부식하는 철근콘크리트구조의 잔여수명(Residual Life of Corroding Reinforced Concrete Structures in Marine Environment)

전문가 제언: □ 철근콘크리트는 철골과 함께 현대 건축물의 중요한 구조재이다. 철근콘크리트는 인장력이 큰 철근과 전단력에 약한 콘크리트를 일체화하여 서로의 단점을 보강하고 장점을 살린 우수한 건축 재료로서 내구성이 뛰어나다. 철근배근과 콘크리트 타설은 건물의 강도와 수명을 결정짓는 중요한 요소이다. 보통 철근콘크리트의 수명은 100년 정도로서 세계적으로 보면 100년이 넘는 건축물도 적지 않다. 그러나 우리나라 아파트는 20년만 지나면 재건축을 추진하는 경우가 많은데 이는 설비의 노후나 기능의 저하 때문이기도 하지만 철근공이 부주의하게 철근을 녹슬게 관리함으로서 건축물의 수명을 단축하는 것도 하나의 원인이 된다. 이는 건설현장에서 참여하는 기능공의 숙련도를 높이는 교육훈련과 또한 건설현장에 부주의하게 방치되어 녹슨 철근을 사용하지 않도록 하는 사용 자재의 품질관리와 사업관리 전반에 걸친 품질보증체제의 수립 및 시행이 필수적이다.

□ 콘크리트 내부의 철근은 시멘트의 알칼리성(pH 12.5~13.6) 때문에 표면에 부동태 피막을 형성하여 부식을 차단하고 있다. 대기 중의 이산화탄소 및 해사 등에서 유입되는 염화물은 이 피막을 공식의 형태로 파괴하여 철근에 부식을 유발하여 철근 질량에 유실을 가져온다. 철근이 부식하면 약 2.5배의 부피증가를 가져오므로 콘크리트 구조에 균열을 가져온다. 콘크리트의 노후화 및 내력을 중심으로 콘크리트 구조물의 수명을 생각할 때, 중성화수명설, 부식균열수명설, 내력한계수명설 등을 들 수 있다. 국내 연구조사에 의하면, 경과년수 10년 이내의 대상 아파트 20개동 중 7개동의 아파트에서 전체 평균 철근부식확률보다 높게 나타나고 있는데 이는 콘크리트 표면에 도장 마감하였기 때문에 상대적으로 피복두께가 얇고 중성화속도가 빨라 부식확률이 높게 나타난 것으로 생각한다. 비슷하게 해안지역과 내륙지역의 철근부식확률을 비교할 때 해안근접지역이 부식확률이 높게 나타난 것도 중성화속도가 빠르게 진행되었다고 생각한다. 부재 혹은 구조물의 특성을 생각하면 철근의 수는 대단히 많고 환경조건에 의해 T1에서 T2에 달할 때까지 시간이 달라질 수 있기 때문에 환경조건 및 부재요소별로 나누어 통계적 개념을 설정한 정량적인 접근이 필요하다. 중성화경향 및 철근부식확률을 이용한 잔존수명을 예측함으로서 철근콘크리트 구조물의 유지, 관리 및 보수시스템에 유용하게 적용하여 부의 손실을 최소화할 수 있다.

저자: Torres-Acosta, Andres A.; Martinez-Madrid, Miguel
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