교량 바닥판 열화

한 줄 정의

교량 바닥판 열화는 차량하중과 환경 요인으로 콘크리트와 철근의 성능이 떨어지는 현상이다.

바닥판은 차량 바퀴 하중을 직접 받고 제설염과 수분에 노출되어 교량에서 가장 먼저 열화가 나타나는 부재다.

이 영상에서는 열화 원인과 손상 형태, 조사와 대책을 차례로 본다.

열화 메커니즘

열화는 외부 인자가 침입하는 단계와 침입 인자가 성능을 떨어뜨리는 단계로 나뉜다.

콘크리트는 알칼리성이라 철근 표면에 부동태막이 생긴다. 탄산화나 염화물이 이 막을 깨뜨리면 철근이 부식된다.

부식 생성물은 철근보다 부피가 커서 피복부에 균열과 박리를 일으킨다.

이 틈으로 물과 염분이 다시 들어와 열화가 가속된다.

원인별 비교

원인별로 보면 염해, 탄산화, 동결융해가 대표적이다.

염해는 염화물 이온이 철근 부동태막을 국부적으로 깨뜨려 공식을 일으킨다.

탄산화는 알칼리성을 전반적으로 낮추고, 동결융해는 공극 속 물의 동결 팽창이 원인이다.

표를 보며 원인과 손상을 짝지어 기억하자.

피복두께와 개시 시간

철근 부식이 시작되는 시간은 염화물 확산 모델로 근사할 수 있다.

개시 시간은 피복두께 x의 제곱에 비례하고, 확산계수 D에 반비례한다.

그래서 피복두께가 두 배가 되면 개시 시간은 대략 네 배가 된다.

이 관계를 직접 확인해 보자.

헷갈리는 점

시험에서는 원인, 손상 형태, 대책을 묶어 묻는 경우가 많다.

먼저 원인과 손상 형태를 구분해 쓰는 것이 감점을 줄이는 방법이다.

탄산화된 콘크리트를 제거하지 않고 덧씌우면 열화가 재발한다.

기준 수치는 설계기준과 시방서 원문을 따른다.

조사와 대책

진단은 외관조사와 타격조사로 손상 범위를 먼저 파악하는 것에서 시작한다.

필요하면 코어를 채취해 염화물 함유량과 철근 부식 상태를 확인한다.

원인을 찾은 뒤에는 배수와 방수를 개선해 물과 염분의 유입을 줄인다.

그다음 손상된 콘크리트를 제거하고 단면을 복구한다. 보수 후에는 균열과 누수를 재점검한다.

정리

정리하면 열화 원인과 형태를 구분하고, 원인부터 제거한 뒤 보수해야 한다.

원인은 염해, 탄산화, 동결융해, 피로, 배수 불량이다.

형태는 균열, 박리·박락, 철근 부식, 누수·백태가 대표적이다.