알칼리골재반응

정의

알칼리골재반응은 콘크리트 내구성을 해치는 대표적인 열화 현상이다.

세공용액의 알칼리와 반응성 골재가 수분 속에서 반응하여 팽창성 겔을 만든다.

심하면 균열이 누적되어 콘크리트가 무너진다.

발생 3조건

알칼리골재반응은 세 조건이 동시에 갖춰질 때 일어난다.

첫째는 반응성 골재, 둘째는 세공 속 충분한 알칼리, 셋째는 습윤 상태다.

셋 중 하나를 제거하면 반응을 막을 수 있어 방지대책의 출발점이 된다.

반응 과정과 팽창

이 반응은 세공용액의 OH-가 골재 표면의 실리카를 녹이면서 시작된다.

녹은 실리카는 알칼리 실리케이트 겔이 되고, 겔은 수분을 흡수하여 부푼다.

골재 내부에 팽창압이 생기면 주변 시멘트 페이스트에도 균열이 생긴다.

수분이 계속 공급되면 팽창과 균열이 누적되므로 수분 차단이 중요하다.

유형 비교

알칼리골재반응은 반응하는 골재 광물과 생성물에 따라 세 유형으로 나뉜다.

ASR은 비정질 실리카와 반응하고, ACR은 백운석질 석회석과 반응한다.

발생 빈도는 ASR이 가장 많고, ACR과 실리케이트 반응은 드물다.

국내 피해의 대부분은 ASR이므로 실무에서는 ASR을 중심으로 다룬다.

억제 대책

억제대책은 재료 선정, 알칼리 저감, 혼화재 적용, 수분 차단으로 정리된다.

반응성 골재는 쓰지 않고, 저알칼리 시멘트로 알칼리 공급을 줄인다.

고로슬래그 미분말, 플라이애쉬, 실리카 흄은 알칼리를 줄이고 조직을 치밀하게 한다.

다만 이미 반응이 진행된 구조물에는 적용이 어려워 예방이 가장 효과적이다.

판별 시험과 원인 추정

골재의 반응성은 모르타르봉 시험으로 판별하는 것이 대표적이다.

ASTM C1260은 80℃의 1M NaOH에 14일간 침지하는 가속 시험이다.

결과가 불확실하면 장기 시험인 ASTM C1293으로 최종 확인한다.

맵 크랙이 나타나면 알칼리골재반응을 먼저 의심하고 골재 시험을 병행한다.

핵심 정리

알칼리골재반응은 알칼리와 반응성 골재, 수분이 함께 있을 때 발생한다.

피해는 보통 타설 후 1~10년 사이에 표면 균열로 나타난다.

억제는 재료 선정과 배합 설계에서 세 조건 중 하나를 제거하는 예방 중심이다.

이 내용은 용어형과 논술형 문제에 반복 출제되므로 정리해 두어야 한다.