특수 콘크리트의 관리(해양 콘크리트, 수중 콘크리트+비말대)

□ 상호보완

○ 서로 모자란 부분을 보충함.

콘크리트 구조물에서 시멘트와 철근은 거의 비슷한 열팽창률을 가지며 외부 환경의 변화, 특히 온도 변화에 있어서도 일체성을 잃지 않아 구조물로 적합한 재료입니다.
 
이렇게 시멘트와 철근은 서로의 약점을 보완하기에 궁합이 잘 맞는 재료들입니다. 압축력은 강하나 인장력이 부족한 시멘트의 약점을 철근이 보완합니다. (사실 철근은 압축력도 강하지만 인장력을 보완하기 위한 긴 형태로 만들어지다 보니 압축력이 약한 것처럼 보입니다.)

그리고 화재에 약한 철근을 열 전도율이 낮은 시멘트가 둘러싸며 보호합니다. 특히 콘크리트의 시멘트는 알칼리 성분으로 산화, 산성에 약한 철근을 보호합니다.
 
이런 콘크리트가 산성비나 염해 등에 노출이 되면 알칼리성을 잃고 철근의 부식은 심화됩니다. 철근이 부식되며 팽창하게 되면 부피가 약 2.5배가 커지게 되며 내부에서부터 구조물은 파괴됩니다.

 
1. 해양 콘크리트의 문제점
 가. 화학적 침식과 AAR, 염해까지 동시에 복합 열화의 문제가 있음
 나. 특히 염해는 해풍과 해수의 외부의 영향, 환경적 특성이 있음
 다. 그중 비말대의 위치에서는 부식속도 진행이 가장 빠르다고 알려져 있음
 라. H.W.L.(만조 수위) + 0.6m 와 L.W.L.(간조 수위) - 0.6m 사이에서는 철근의 이음을 지양해야 함
 
2. 비말대
○  용어 대기부와 간만대 사이 부분으로 해상 구조물에서 부식이 가장 심하게 나타나는 부분을 말함.

해수의 영향 그래프(높이와 부식속도의 관계, 비말대)

3. 해양 콘크리트 품질 저하의 Mechanism
 가. 1단계(화학적 침식): 콘크리트 + 해수의 MgSO4 → CaSO4(석고) → +C3A → Ettringite 발생(팽창)
 나. 2단계(염해): 균열 발생 → Cl(-) 이온 침입 → 철근 부식, 팽창 → 균열 증가

*Ettringite: 콘크리트, 시멘트의 성분이 팽창하는 것으로 팽창 콘크리트의 원리이기도 함

 
4. 해양 콘크리트의 관리
 가. 재료: 수밀성 높은 구조 형성과 화학적 저항성이 높은 재료 사용
  ex) 폴리머 시멘트 콘크리트, 수지 콘크리트, 폴리머 함침 콘크리트
 나. 배합: W/B는 기본적으로 50% 이하로(해중 50%↓ / 해상 대기 중 45%↓ / 비말대 40%↓)
 다. 시공: 부식속도, 환경을 반영한 설계 필요, 내식/내후성 강 사용, 만조 + 0.6m ~ 간조 - 0.6m 사이 이음금지, 피복두께 100mm 이상, 이온법 등 내식에 대한 대책 고려
 라. 해양 콘크리트 또한 수중 콘크리트의 일종이므로 Tremi, 밑열림 상자, PAC공법 등을 고려하여야 함
 
5. 수중 콘크리트의 관리
 가. 공법
  - Tremi, Pump 사용을 원칙으로 함
  - 밑열림 상자, 밑열림 포대를 관리 속에 사용할 수 있음
  - P.A.C. 공법(Preplaced Aggregate Concrete): 조골재 미리 채운 후 고유동 Mortar 주입
 나. 재료
  - 재료 분리 저감제, *수중 불분리성 혼화제

*수중 불분리성 혼화제의 부작용(경화 지연, 기포 발생, 유동성 저하)

 다. 배합
  - W/B 50~65%
  - Slump: 130~180mm(Tremi, Pump) / 100~150mm(밑열림 상자, 밑열림 포대)
 라. 시공
  - 유속 50mm/s 이하
  - Tremi관/Pump 선단 삽입 깊이 0.3~0.5m
 

□ 마무리

 수중에서 콘크리트를 타설하는 만큼 철저한 환경 관리가 중요합니다. 수중 내 재료의 유출은 절대적으로 없어야 하며 대규모 구조물의 경우는 시공 후 구조물 형성으로 인한 환경적 변화에 대한 검토도 반드시 수행하여야 할 것입니다.
 
 즐거운 휴일을 보내셨는지 모르겠습니다. 내일은 출근이지만 이틀만 일하면 즐거운 주말입니다. 주 4일 근무가 도입되면 수요일에 하루를 더 쉴지, 금요일에 하루를 더 쉴지 논의가 필요하다고 하는데.. 선택적으로 쉬어서 은행 업무나 관공서 업무를 볼 수 있으면 어떨까 싶기도 합니다. 아무튼 내일 하루도 화이팅입니다.