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[보수보강사례 - 2] 탄산화 철근 부식 보수사례

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날짜 15-05-28 11:36

내용

탄산화 철근 부식 보수사례


1. 개요
대상건축물은 사용 연수가 약 31년이 경과된 철근 콘크리트라멘 구조체의 지상2층
역사 건축물로 현재 사용 중인 건축물이다. 31년이라는 경년으로 콘크리트 열화, 철근
피복 부족 및 탄산화 심화로 철근 부식과 콘크리트 박락이 다수 발생하고 현재 진행
중이다. 그리고 이러한 현상이 내구성 저하를 야기하여 구조물의 안전성 문제 및 일반
사용자의 심리적 불안감을 유발하고 있다.


2. 조사 및 결함 원인․현상
가. 조사 사항
    1) 콘크리트는 심한 박리가 있는 것으로 조사되었고, 콘크리트 표면에 백화 현상 및
        노출된 철근은 부식됨.
    2) 지상 1층의 조적벽체에 수직 균열 발생함.
    3) 지상 2층 보 하부, 지붕층 슬래브 하부 및 외곽 쪽의 계단 보 하부에서 철근이
        노출됨.
    4) 보 하부와 기둥에서 탄산화 깊이가 기준치인 철근 깊이 이상으로 측정되어 탄산화에
        따른 손상이 심함.


조사번호       조사위치(열)      부재종류      탄산화깊이(㎜)     (피복두께)(㎜)
     C1               지상 2층             보                   60                       40
     C2               지상 2층             보                   40                       40
     C3               지상 1층             기둥                 3                       40
     C4               지상 2층             보                   40                       40
     C5                지상 2층            보                   35                       40




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<사진1> 보 측면 철근 부식에 의한 콘크리트 박락 및 철근 노출


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<사진2> 기둥 하부 철근 부식에 의한 콘크리트 박락 및 철근 노출



나. 결함 원인
시공시 철근 피복이 부족하고 탄산화가 콘크리트 내로 확산되어 열화를 가속시켰다.
이로 인해 부식된 철근에서 발생되는 철근 부식압이 피복 콘크리트의 박락을 유발하고
열화가 급격히 진행 중이다.


다. 발생 현상
     1) 보, 슬래브 하부에 철근 피복 부족으로 철근 노출 및 콘크리트 박락
     2) 탄산화 등 열화에 의한 철근 부식과 콘크리트 박락
     3) 콘크리트 탈락으로 철근의 부식과 급격한 열화 진행


3. 원인 추정
     콘크리트 탄산화를 방치함으로써 철근이 부식․팽창하여 구조체에 균열을 유발시켰고,
     그 균열로 인해 철근 부식이 촉진되어 구조체에 균열 및 콘크리트 박리․박락 현상이
     진행되고 있는 것으로 사료된다.


4. 보수․보강


1) 제1안 : CROS 방청 보수 시스템 공법
     이 공법은 탄산화, 염해 등으로 콘크리트가 박락되고 철근의 발청으로 구조물의 내구성이
     저하된 경우 내구성을 향상시키기 위해 탄산화된 콘크리트의 알카리성을 회복하고
     철근의 부동태 피막 재생 및 방청 처리 후 단면을 복구시키는 공법이다. 대상건축물은
     상․하부 구조에 전반적으로 탄산화 깊이가 철근 피복 두께 이상으로서 철근 부식으로
     인한 콘크리트 박락 등이 발생되어있다. 따라서 철근 부식을 제거하고 알칼리 회복제를
     사용하여 탄산화된 콘크리트의 알카리성을 회복한후 손상된 콘크리트의 단면을 복구하고
     표면 콘크리트의 강화와 유해 물질의 차단 및 방청 성분을 지속시켜 열화로 인한 철근
     콘크리트의 내구성 및 내하력을 확보한다. 이 공법은 탄산화 등에 의한 열화 구조물의
     회복에 탁월한 효과가 있으나 일반적인 보수 공법에 비해 경제적인 부담이 다소 있다.


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<그림1> 기둥부 단면 손상에 따른 탄산화 철근 부식 보수 공법 시공 개요도


2) 제2안 : 에폭시 모르터 단면 복구 공법
     이 공법은 콘크리트가 열화되어 박리․박락 되므로 철근이 노출되고 발청한 경우 철근의
     녹을 제거하고 에폭시 모르터로 손실된 단면을 복구하는 방법이다. 대상건축물에서는
     탄산화로 부식된 철근의 녹을 제거하고 방청 도료를 도포하여 발청을 억제하고 콘크리트
     박락 부위에 에폭시 모르터를 이용하여 콘크리트 단면을 복구한다. 이 방법은 시공이
     복잡하지 않고 경제적이나 누수, 표면 균열과 보수 후 철근의 부식 진행, 모르터 탈락
     등의 재열화의 우려가 있다.


2-4.jpg

<그림2> 기둥부 단면 손상에 따른 에폭시 모르터 충전 공법 시공 개요도



5. 결 론
대상건축물은 탄산화 등 열화로 인한 철근 부식, 콘크리트 박락 및 누수, 백태 등
복합적인 손상으로 구조물의 노후화가 촉진되고 있다. 그러므로 이러한 복합적인 손상
요소에 따른 근본적인 보수를 위해서는 일반적인 공법보다는 구조물의 내구성 및 사용성
회복에 중점을 두어 보수가 실행되어야 한다. 따라서 제2안보다 경제적인 부담은 다소
크나 탄산화, 염해 등 열화 된 철근 콘크리트의 방청 및 알칼리성을 회복시켜 내구성을
증진시킬 수 있고 보수 후 재열화의 우려가 적은 제1안이 가장 바람직한 방법이다.
제2안의 경우도 차선책으로 고려할 수는 있으나. 보수 후 누수, 균열 및 보수재의 탈락
등 재발 우려로 인한 경제적, 시간적인 추가 부담을 예상하여야 한다.


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<계단하부 철근 노출 및 부식>


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<지상2층 슬래브 하부 노출 및 철근 부식>



<출처 : 한국시설안전공단>

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