철근부식

철근부식 정의

철근부식은 콘크리트 속 철근 표면의 보호막이 깨져 철이 산화되는 현상이다.

이 보호막을 부동태막이라 하며, pH 12~13 강알칼리 환경에서 유지된다.

pH가 떨어지거나 염화물이 임계 농도에 이르면 부동태막이 깨진다.

부식 메커니즘

부식은 다음 순서로 진행된다. 먼저 탄산화나 염화물이 콘크리트 속으로 침투한다.

부동태막이 국부적으로 깨지면 그 부분이 양극, 주변 넓은 부동태면이 음극이 되어 부식전지가 생긴다.

양극에서는 철이 Fe²⁺로 용출되고, 녹이 생기면 체적이 커져 피복에 균열이 생긴다.

균열을 따라 산소와 수분이 더 들어와 부식이 빨라지고 단면이 줄어든다.

중성화와 염해 비교

중성화와 염해는 모두 부동태막을 깨뜨리지만 원인이 다르다.

중성화는 pH 저하가 원인이라 전면 부식이 생기고, 염해는 Cl⁻가 국부 공식 부식을 일으킨다.

판정 기준도 다르다. 중성화는 깊이와 피복두께를, 염해는 염화물 농도와 CTL을 비교한다.

중성화 깊이 계산

중성화 깊이는 경과 기간의 제곱근에 비례한다고 보고 x = A√t로 추정한다.

측정값 20 mm와 25년을 넣으면 속도계수 A는 4 mm/√년이다.

피복두께 40 mm에 닿는 기간은 (40/4)²으로 구해 100년이다.

현재 깊이는 피복두께의 절반이므로 계산 결과는 상식 범위다.

이 식은 일반 추정식이며, 실제 판정은 현장 측정과 기준으로 확정한다.

방지 대책

철근부식 대책은 피복두께 확보, 배합 설계, 방청 처리, 전기화학적 보호로 나뉜다.

피복두께와 치밀한 배합은 기본이고 가장 경제적이다. 다만 염화물이 이미 들어가면 효과가 제한된다.

에폭시 도장 철근은 도장이 손상되면 국부 부식이 생긴다.

대책은 단독보다 조합으로 쓰는 것이 일반적이다.

시험 포인트

시험에서 자주 틀리는 부분을 짚고 간다.

양극은 철이 산화되는 곳이고, 음극은 산소가 환원되는 곳이다.

중성화는 pH 저하, 염해는 염화물 이온이 부동태막을 국부적으로 깨뜨리는 것이다.

가장 기본이고 경제적인 대책은 무엇인지 직접 풀어 보자.

정답은 피복두께 확보와 치밀한 배합이다. 채점은 원리와 대책을 함께 쓰는지를 본다.

정리

철근부식은 부동태막 파괴에서 시작해 균열과 단면 감소로 이어진다.

원인은 중성화와 염해로 나뉘고, 대책은 피복과 배합이 기본이다.

점검은 육안 등급 판정, 페놀프탈레인 시험, 염화물 분석 순으로 한다.