콘크리트의 탄산화(중성화) - 기구미 노트

 

기출문제

• 2022년 128회 3교시 2번 : 콘크리트 탄산화 과정과 탄산화 측정방법 및 탄산화 저감대책에 대하여 설명하시오.
• 2018년 116회 3교시 3번 : 콘크리트 중성화의 영향 및 진행과정과 측정방법에 대하여 설명하시오.
• 2017년 112회 4교시 3번 : 콘크리트의 중성화가 구조물에 미치는 영향과 예방대책 및 사후 조치방안을 설명하시오.
• 2013년 100회 2교시 6번 : 혼화재 다량치환 콘크리트의 중성화 억제 대책에 대하여 설명하시오.
• 2011년 95회 3교시 2번 : 건축물의 장수명화(長壽命化)와 관련하여 콘크리트의 중성화 기구(Mechanism) 및 방지대책에 대하여 설명하시오.
• 2008년 84회 2교시 5번 : 콘크리트의 중성화에 대하여 다음을 기술하시오    1) 개요  2) 중성화 진행속도  3) 중성화에 의한 구조물의 손상
• 2007년 81회 3교시 4번 : Concrete 중성화의 진행속도와 Mechanism을 설명하시오.
• 2006년 79회 1교시 4번 : 콘크리트 중성화

개요

1. 콘크리트는 표면으로부터 공기중의 탄산가스를 흡수하여 콘크리트 중의 수산화칼슘이 탄산칼슘으로 변화하면서 알카리성을 잃게 되는데 이러한 현상을 탄산화(중성화)라 한다.
2. 탄산화(중성화)로 인해 철근표면을 감싸고 있던 부동태피막이 파괴되면서 철근의 부식이 시작된다.

 

탄산화 Mechanism

탄산가스 침투 → 탄산화 → 부동태피막 파괴 → 철근의 부식 → 부피팽창 → 균열

화학식 :  Ca(OH)2 수산화칼슘 + CO2 = CaCO3(탄산칼슘) + H2O

탄산화 현상

1. 수산화칼슘은 pH 12~13 정도의 강알카리성
2. 탄산화 현상으로 탄산칼슘으로 변화한 부분의 pH가 8.5~10 정도로 낮아짐(탄산화)
3. 콘크리트 내부의 pH가 11 이상에서는 산소가 존재해도 녹슬지 않음
4. pH농도가 11보다 낮아지면 철근에 녹이 발생하고 철근의 약 2.5배 까지 체적 팽창

 

탄산화 깊이 

탄산화 진행속도(영향인자)

1. 피복두께 : 피복두께가 두꺼울수록 탄산화 속도 느림
2. 시멘트 : 실리카질의 혼화재를 사용한 시멘트는 속도 빠름, 조강시멘트 속도 느림
3. 골재 : 경량(비중이 낮은)골재 사용시 속도 빠름
4. 물시멘트비(W/C) :  물시멘트비가 클수록 속도 빠름
5. 마감재의 유무 : 마감재가 있으면 속도 느림
6. 환경조건(CO2) : CO2 농도가 높으면 속도가 빠름

 

탄산화 검사방법

1. 검사시약(페노프탈레인 1%용액)은 알카리와 반응하여 붉은색상으로 변화
2. 콘크리트에 분사하여 색상변화 유무 판단
3. 방법
1. 코아법 : 코아시험체를 채취하여 시약을 분사, 변화색상의 깊이 시험
2. 드릴링법 : 햄머드릴링 시 토출되는 콘크리트 분말에 시약을 분사, 변화색상에 따른 드릴링 깊이 측정

탄산화 상태평가

탄산화에 의한 구조물의 손상

1. 부착강도 저하 : 부식도가 약2% 이상이면 부착강도 저하
2. 체적 팽창에 의한 균열발생
3. 내구성 저하

탄산화 방지대책

1. 도장, 미장, 타일, 방수 등 마감재 시공
2. 피복두께 증대
3. W/C 저감 및 콘크리트 밀실 시공

 

연관문제

콘크리트 염해 - 부동태피막 - 철근의 부식 - 포졸란 - 철근의 피복 

 

참고문헌(출처)

• 콘크리트의 피복과 중성화 / 정재동
• 시설물의 유지관리 / 김양중