철근의 부식

▒ 기출문제

- 104회 4교시 2번 : 철근콘크르트 구조물의 철근 부식과정과 염분함유량의 측정방법에 대하여 설명하시오.

- 102회 1교시 4번 : 철근부식 허용치

- 86회 2교시 3번 : 철근부식의 발생 Mechanism과 철근의 녹(Rust)이 공사품질에 미치는 영향 및 관리 방안에 대하여 설명하시오(서술 25점)

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▒ 개요

1) 철근은 그 표면에 부동태 피막이라는 얇은 산화피막을 형성하고 있어 철근을 부식으로 부터 보호하고 있다.

2) 물리,화학적 반응에 의한 부동태 피막의 파괴로 철근, 물, 공기의 전기화학적반응에 의한 부식을 일으키며,

3) 철근의 부식으로 체적이 팽창하여 콘크리트의 균열로 이어져 내구성저하의 원인이 된다.

 

▒ 부식의 종류

1) 습식 : 수분을 동반한 부식으로서 수중, 지중, 대기중에서 발생하는 부식(저온에서 생성되는 부식은 전반적으로 습식에 해당)

2) 건식 : 수분을 동반하지 않은 부식으로서 고온의 공기 또는 반응성 가스로 인한 넓은 의미의 산화

 

▒ 철근부식의 발생 Mechanism

중성화, 염해, 물리,화학적 작용 → 부동태 피막 파괴 → 철근의 전기화학적 반응 → 철근의 부식

 

▒ 철근부식의 화학식

1) 양극반응 : Fe → Fe2+   +   2e

Fe2+  +  2(OH)- → Fe(OH)2 수산화제1철

Fe(OH)2 + ½H2O + ¼O2 → Fe(OH)₃ 수산화제2철(적갈색,녹)

2) 음극반응 : H2O + ½O2+ 2e → 2(OH)- 

<위첨자 아래첨자 지원 안되는 관계로 화학식 주의바람>

  

▒ 철근의 부식원인

1) 중성화에 의한 부식 : 중성화반응으로 PH의 농도가 8.5~9.5 이하가 될때 부동태 피막 파괴

2) 염해에 의한 부식 : 염화이온(Cl-)에 의한 부동태 피막 파괴

3) 전류에 의한 침식 : 구조물에 직류의 전류가 흐를때 철근에서 콘크리트로 전류가 흘러 부식

4) 물리적, 화학적 작용에 의한 크랙발생

 

▒ 공사품질에 미치는 영향

1) 부착강도 저하 : 부식율이 약2% 이상이면 부착강도 저하

2) 체적 팽창에 의한 균열발생

3) 내구성 저하

4) 균열에 의한 누수

5) 녹물 발생으로 외관 오염

 

 

 

 

 

▒ 철근의 부식정도 평가방법

 

▒ 철근부식 허용치

1) 한국도로공사

① 부식도가 2%~4%(중량비)이하 일경우 부착응력 증가

2) ACI 규준

① 부착에 나쁜 영향을 미칠 정도의 녹은 정상적인 거친 취급에 의해 제거될 수 있음

② 녹이 발생된 철근의 경우 쇠 브러쉬로 녹을 제거한 철근시편이 중량손실 6% 이하의 경우 사용 가능

3) KS 규격 : 이형봉강 마디 및 무게 허용치 

4) 한국건설기술연구원

① ACI 규준과 KS 규격(부착강도 영향 미치는 리브 마디)을 종합 판단

② 녹이 심한 경우 쇠브러시로 녹을 제거한 철근 시편이 KS D 3504허용치 만족

 

▒ 관리방안(방지대책 - 재료, 배합, 시공, 양생 전과정에서 철저)

1) 양질의 재료 선택

2) 염화물 이온량 허용치 이하 사용

3) 밀실한 콘크리트 타설

4) 보양 관리 철저

5) 대기중 염분함량이 많은 경우 피복두께 증가

6) 에폭시 코팅 철근 사용

 

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▒ 연관문제

- 철근의 피복두께

 

▒ 참고문헌(출처)

1) 콘크리트 구조물의 철근부식도에 관한 연구 조사

2) 철근의 부식율이 콘크리트의 부착강도에 미치는 영향(건축도시연구정보센터 AURIC)

3) 철근의 부식정도와 부착강도에 대한 연구 / 한국도로공사 도로연구소, 김국한

4) 한국건설기술연구원 / 묻고답하기 (확대보기 : 이미지 클릭) 

 

5) KS D 3504 / 철근 콘크리트용 봉강