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1.개요
   대상건축물의 1층 로비 바닥 하부에 공사중 모닥불에 의한 화재가 발생하여 화재로
   인해 철근콘크리트 슬래브의 콘크리트 표면에 망상균열, 들뜸, 박락 등의 손상이 발생
   되었고, 노출된 철근은 부식되었으며, 탄산화 깊이도 철근위치를 초과하여 20～30㎜까지
   도달된 상태로서 보수가 필요하다.

2. 조사 및 손상 현상
   가. 조사사항
      1) 구조부재실측 : 실측결과 부재크기는 설계도면과 대체로 일치
      2) 균열현황 : 균열경을 사용한 육안조사결과 0.1～0.3㎜의 균열이 발생
      3) 누수현황 : 피해부위에 누수현상은 발견되지 않음
      4) 콘크리트 압축강도 : 슈미트햄머를 이용한 반발경도법과 초음파(TR-300)를 이용
          하여 조합한 결과 설계기준강도(210㎏f/㎠)의 85%정도인 179㎏f/㎠로 낮게 나타남.
      5) 콘크리트 탄산화 : 화재로 인한 피복 콘크리트의 손상으로 철근위치인 20～30㎜
          까지 진행됨
      6) 콘크리트 화학성분

         ① 염화물함량 : 허용기준치 0.3㎏/㎥에 미달하는 0.053㎏/㎥로 조사됨
         ② 단위시멘트량 : 표 준기준치 324㎏/㎥의 92.6%인 300.2㎏/㎥로 시멘트량의
             시험오차범위 등을 고려할 때 시멘트량은 큰 문제가 없는 것으로 조사됨
      7) 철근배근상태 : 설계도면의 배근상태와 대체로 일치함
      8) 철근부식상태 : 노출부 및 콘크리트 손상부, 콘크리트 탄산화 부위의 철근이 부식됨

   나. 손상현상
      1) 콘크리트 강도저하
       2) 피복콘크리트 박리박락
      3) 콘크리트 균열
      4) 콘크리트 탄산화

<그림1> 화재피해부위에 대한 보수방안

3. 원인추정
   온도가 콘크리트에 미치는 영향은 300℃ 이상에서는 물리.화학적 변화가 초래되는 것
   으로 알려져 있으며 피해부위는 300℃ 이상의 고온에 의하여 콘크리트의 물성변화가
   초래된 것으로 추정된다. 특히, 500℃ 이상의 고온에서는 시멘트 수화물 중의 결합수가
   유리되면서 탈수현상을 나타내고 이 때에는 이미 시멘트 경화수화물로서의 성질을 잃게
   된다. 화재 피해부위에 대한 콘크리트 탄산화 시험결과 그 깊이가 철근위치까지 도달된
   점을 고려할 때 화재에 의한 철근위치의 온도는 500℃ 이상 되었던 것으로 추정된다.

4. 보수.보강안

<그림2> 보수공사 흐름도

5. 결론
   철근 콘크리트 구조물이 화재에 의해 입게 되는 피해는 결과론적으로 콘크리트의 주
   요성질이 변질되는 정도로서 결정된다. 콘크리트 결정체 중에서 시멘트 수화물은 본질
   적으로 500℃ 이상의 고온상태에서는 화학적으로 시멘트 수화물 중의 결합수가 유리되
   어 탈수현상이 나타나게 되고, 이에 따라서 콘크리트 경화체 조직의 화학적 성질이 변
   화될 뿐만 아니라, 조성성분의 열적 팽창계수의 차이로 인해 미세균열을 포함한 파괴현
   상을 동반하게 되고, 급기야는 결정체 조직의 파괴에 이르게 된다.
   따라서 고온의 화재를 입은 콘크리트는 폭열균열과 파괴에 이르고, 그렇지 않은 부분
   에서도 일정온도(500℃이상)에 도달한 곳은 화학적 성질이 변화되어 철근콘크리트로서
   의 내구성에 치명적인 결과를 초래하게 된다. 이 때의 화학적 성질의 변화는 시멘트
   수화물 중 결합수의 유리현상에 따른 pH농도 저하로서, 콘크리트 탄산화의 결과와 같
   은 화학적 성질의 변화로 설명할 수 있기 때문에, 페놀프탈레인 반응법으로 화재에
   의한 콘크리트 구조물의 피해 정도를 판별할 수 있다. 다시 말하면 화재피해를 입은 콘
   크리트의 손상범위를 측정하는 방법으로서 페놀프탈레인 반응시험법에 의한 콘크리트의
   탄산화 깊이측정이 실용적이다.
   이 방법에 의해 콘크리트 구조물의 화재에 의한 손상범위를 측정하고, 경우에 따라서
   부분적으로 탄산화된 콘크리트 부분을 파취하여 보수함으로써 부재의 성능회복을 꾀할
   수 있다.

<사진1> 화재로 인한 탄산화 촉진, 철근의 부식, 콘크리트 박락

[출처:시설안전공단]