콘크리트 구조물 중성화(탄산화) 방지대책

1. 개요

콘크리트 중성화는 콘크리트의 내구성을 저해하는 현상 중 하나로, 콘크리트 내부의 철근이 부식되는 현상을 말합니다. 이는 콘크리트 내부의 알칼리성 환경이 중성화되면서 발생하는 현상입니다.
일반적으로 콘크리트 내부는 알칼리성을 띠고 있어 철근을 부식으로부터 보호하지만, 탄산칼슘, 황산칼슘 등의 중화물질이 내부로 침투하면서 pH가 떨어지게 됩니다. 그 결과 콘크리트 내부의 철근이 산화되어 부식하게 됩니다.
철근 콘크리트 구조물의 경우, 콘크리트 내부에 철근이 존재하며 이 철근이 구조물의 하중을 지탱하는 중요한 역할을 합니다. 그런데 콘크리트가 중성화되면서 철근이 부식하기 시작하면, 이 철근의 강도가 약해져 구조물의 안정성이 크게 저하됩니다.
부식된 철근은 본래의 기능을 잃어버려 하중을 제대로 지탱하지 못하게 되고, 이는 결국 구조물의 붕괴로 이어질 수 있습니다. 따라서 콘크리트의 중성화는 건축물의 수명과 안전성을 직접적으로 위협하는 문제로, 미리 예방하거나 조치를 취하는 것이 중요합니다.
이를 위해선 구조물의 정기적인 점검과 유지 보수가 필요하며, 중성화 진행 상황을 파악하고 필요한 경우 보수 작업을 실시해야 합니다. 보수 방법으로는 부식된 철근의 교체, 보호 코팅재의 도포, 중성화 방지제의 주입 등이 있습니다. 따라서 콘크리트 중성화는 구조물의 안정성에 큰 영향을 미치므로, 이를 관리하고 예방하는 것이 매우 중요합니다.

2. 콘크리트 구조물 중성화 원인

침투성 물질 - 탄산가스, 염화물(특히 해수나 도로용 염제 등에서 주로 발생) 등이 콘크리트에 침투하면서 중성화를 촉진시킵니다.
콘크리트의 품질 - 콘크리트의 강도, 두께, 보호층의 두께 등 콘크리트의 품질이 좋지 않을 경우, 중성화물질의 침투가 쉽게 일어나게 됩니다.
환경적 요인 - 공기 중의 이산화탄소 농도, 습도, 온도 등의 환경적 요인도 중성화를 촉진시킵니다. 특히, 습한 환경에서는 중성화가 더욱 빠르게 진행될 수 있습니다.
알칼리 집진물 반응(ASR) - 콘크리트 내부의 알칼리성 물질이 집진물(특히 규산질 물질)과 반응하면서 확장하고, 그 결과 콘크리트가 깨지거나 부풀어 오르는 현상이 발생합니다. 이로 인해 콘크리트의 보호층이 손상되고, 중성화물질의 침투를 촉진시키게 됩니다.
건축물의 나이 - 건축물의 나이가 많아질수록, 콘크리트에 중성화물질이 침투하는 시간이 길어지므로 중성화가 더욱 진행될 가능성이 높아집니다.

3. 콘크리트 구조물 중성화 방지대책

콘크리트 품질 향상 - 콘크리트의 품질을 향상시키는 것이 중요합니다. 이를 위해 물과 시멘트의 비율을 적절히 조절하고, 고급 콘크리트를 사용하거나 보호층을 적절한 두께로 유지하는 등의 대책이 있습니다.
보호 코팅 - 콘크리트 표면에 보호 코팅을 도포하면 중성화물질의 침투를 막을 수 있습니다. 이는 특히 염화물이나 탄산가스 등의 침투를 방지하는 데 효과적입니다.
철근 보호 - 철근에 부식 방지제를 코팅하거나, 스테인리스 스틸 등 부식에 강한 재료를 사용하는 것도 중성화를 방지하는 데 도움이 됩니다.
정기적인 점검 및 보수 - 콘크리트 구조물의 중성화는 시간이 지남에 따라 점진적으로 진행됩니다. 따라서 정기적인 점검을 통해 중성화 상태를 파악하고, 필요한 경우 보수 작업을 실시하는 것이 중요합니다.
환경적 요인 고려 - 공기 중의 이산화탄소 농도나 습도 등 환경적 요인도 중성화를 촉진시키므로, 이러한 요인을 고려한 설계와 건설이 필요합니다.

4. 콘코리트 구조물 중성화 방지공법 비교

구 분	비교1안-표면도장공법	비교2안-기능성 모르타르 타설	비교3안-마감면 타일붙임
개요도
공법 개요	콘크리트에 대한 염해·중성화방지를 위해 구조물의 표면에 금속혼합물 피막을 형성하고자 표면을 도장하는 공법	침투성 폴리머 모르타르를 사용하여 제조된 다목적 보강 몰탈 타설 공법	구조물 표면에 타일붙임을 통해 외부 중성화 물질과 격리시켜 중성화를 방지하는 공법
장․단점	∙내충격․.내마모성이 우수 ∙내약품성 우수 ∙부착강도 우수(30kg/㎠이상) ∙자외선 차단성능 우수 ∙시공성 및 유지보수성 우수 ∙공사비 보통 ∙미관 향상 우수 ∙신설 교량 및 터널, 수처리 시설등 다수 적용	∙섬유보강재가 혼합되어 균열 저항성 우수 ∙기존 콘크리트와 접착성 우수 ∙동결융해에 대한 저항성 및 내구성 우수 ∙내약품성 우수 ∙숏콘크리트 시공이 가능하여 공기 단축 ∙기존 구조물 치핑후 타설로 시공성 다소 복잡 ∙공사비 고가 ∙미관 향상 부족 ∙보수보강 공법에 다수 적용	∙시공성 우수 ∙충격에 의한 타일깨짐으로 오염물질 침투 예상 ∙미관 향상 우수 ∙내약품성 양호 ∙공사비 저렴 ∙지하차도내 다수 적용