해사 염해

1. 개요

1) 염해란 콘크리트 중에 염화물(CaCl)이 철근을 부식시킴으로써 Con'c 구조체에 손상을 입히는 현상을 말한다.

2) 염해에 대한 피해를 줄이기 위해서는 배합수, 골재, 시멘트 등에 대한 철저한 품질 시험이 필요하며, 현장에서도 염도 측정을 통한 지속적인 관리가 필요하다.


2. 염분 함유량 규제치

1) 골재는 염화물 함유량 시험 방법에 따라 시험하였을 때 0.04% 이하이어야 한다.

2) 0.04%를 초과한 것에 대하여는 주문자의 승인을 얻되 그 한도는 0.1% 이하로 하는 것이 원칙이다.


3. 염해의 문제점

1) 강도 저하

2) Con'c의 열화

3) 균열

4) 내구성 저하


4. 염해 대책

1) 재료

a. 청정수 
 - 물은 깨끗하고 유해량의 기름, 산, 알칼리, 유기불순물 등을 포함해서는 안된다. 
 - 마실 수 있는 정도면 좋고, 염도 측정을 실시해서 허용치 이하가 되어야 한다.

b. 중용열portland cement 
 - 중용열 portland cement는 경화의 진행속도가 느리나 장기 강도가 크다. 
 - 염해에 대한 저향성이 크다.

c. 해사의 염분 함유량 준수 
 - 해사를 쓰는 것은 골재의 부족현상으로 어쩔 수 없는 현실이나 골재의 염분 함유량은 허용치 이하여야 한다. 
 - 강우, 살수 및 하전 모래를 혼합하여 염분 함유량을 감소시킨다.

d. AE제
 - AE제를 사용하여 Con'c의 강도, 내구성, 수밀성을 증대시킨다. 
 - 강도, 내구성, 수밀성 등이 좋아지면 염해에 대한 저항력이 높아진다.

2) 철근 부식 대책

a. 아연도금 
 - 철근아연도금은 염해에 대한 저항력이 높다. 
 - 철근의 염화물 이온반응을 억제한다.

b. Epoxy coating 
 - Epoxy coating은 철근의 방식성을 높인다. 
 - Spray를 사용하여 평균 도각 두께를 150~300㎍ 정도로 유지시킨다.

c. 방청제 
 - 방청제를 사용하여 철근의 부식을 억제한다. 
 - 아질산계 방청제를 사용한다.

d. 철근의 부동태막 보호 
 - 강알칼리(PH-12.5~13)속의 철근 표면에 얇은 태막(수산화 제 2철)이 형성되는 것을 철근의 부동태막이라 한다. 
 - 철근의 부동태막은 강알칼리성에서만 유지되며, 철근 부식을 막아준다.

3) 배합

a. 물과 시멘트의 비 감소 
 - 물과 시멘트의 비가 작아지면 강도, 내구성, 수밀성이 좋아진다. 
 - Con'c의 강도, 내구성, 수밀성이 커지게 되면 염해에 대한 저항성이 높아진다.

b. Slump치 
 - Slump치는 염해에 대해 직접적인 영향은 없으나 slump치가 작아지게 되면 Con'c의 강도, 내구성,
수밀성이 좋아지게 되고 염해에 대한 저항성이 향상된다.

c. 굵은 골재 최대 치수 
 - 굵은 골재 최대 치수를 크게 하여 강도, 내구성, 수밀성을 높인다. 
 - 콘크리트의 강도가 높아지면 염해에 대한 저항성도 높아지게 되는 것이다.

d. 잔골재율 
 - 잔골재율이 작아지게 되면 Con'c의 강도가 좋아진다. 
 - 강도, 내구성, 수밀성이 좋아지므로 염해에 대한 저항력이 커지게 된다.

4) 시공

a. 콘크리트 표면 coating 
 - 제물치장 Con'c로 할 수 있으며 방수 및 방청성을 높인다. 
 - Con'c 표면에 도막방수 등을 실시한다.

b. 피복 두께 
 - 시공시 spacer를 설치하여 피복 두께를 유지한다. 
 - 균일한 피복 두께를 유지하는 것은 철근의 부식 및 염해 방지의 효과가 있다.

c. 다짐 철저 
 - 다짐을 철저히 하고, 공극률을 작게하여 철근 Con'c의 강성을 높인다. 
 - 철근 Con'c의 강성은 염해에 대한 저항력을 증대시킨다.

d. 초기 양생 
 - Con'c의 초기 양생은 균열을 방지하여 염분의 침투를 막는다. 
 - 철근의 부동태막을 보호하며 염해에 대한 부식을 방지한다.

5) 염분 제거방법

a. 자연 강우 
 - 자연 강우에 의한 염분 제거는 장시간 방치시 효과가 크다. 
 - 강우량이 많은 계절을 택하는 것이 효과적이다.

b. Sprinkler 살수 
 - 골재 1㎥에 대하여 6회 정도 살수한다. 
 - 염분 농도의 측정 후 유해량을 초과할 경우 재살수를 실시한다.

c. 하천 모래와 혼합 
 - 바다모래를 sprinkler로 살수한 후 강모래와 혼합한다. 
 - 바다모래를 사용할 때는 유해량을 염분 함유량이 규정치 이하라고 하더라도 안전을 고려하여 강모래와 섞어 사용한다.

d. 제염제 사용 
 - 제염제는 고가이므로 경제적인 면을 고려하여 선택한다.

e. 준설선에서 세척 
 - 준설선에서 끌어올려 맑은 물로 여러번 세척한다.

f. 제염 프렌트에서 세척 
 - 모래 체적의 1/2 이상의 담수를 사용하여 세척한다. 
 - 세척물의 염분으로 환경물제가 야기된다.


5. 염분 함유량 측정법

1) 질산은 측정법

a. 실험실에서 실시되는 시험방법으로 KS에 규정된 시험법이다.

b. 질산은 측정법은 전문지식이 필요하고, 번거로운 점은 있으나 정확한 값을 얻을 수 있어 실험실에 의한 검사법으로 많이 적용된다.

c. Bleeding수를 취하여 여과지에 통과시켜 깨끗한 정제수를 만든 후 갈색 피펫에 정제수를 넣어 갈색비커에 한 방울씩 떨어뜨려 비커 속의 약품색이 담황색으로 변할 때는 기준으로 염분함유량을 측정한다.    

2) 이온 전극법

a. 간이 시험방법으로서 측정시간은 보통 10분 이내로 레미콘의 현장 시험 등 신속한 결과가 요구되는 곳에 많이 사용되고 있다.

b. 측정시 표준액(0.1%와 0.5%)과 정제수로 염도조정을 실시한 후 본시험을 실시한다.

c. 모래의 경우 500g 시료에서 물:모래=1:1 중량비율로 혼합하여 NaCl를 측정하며, 모래의 건조중량의 0.04% 이하가 되어야 한다.

d. 콘크리트의 경우 모르타르만 취하여 C1를 측정하여, 콘크리트이 체적으로 0.3㎏/㎥ 이하여야 한다.
3) 시험지법(quantab 법)

a. 시험지를 이용한 간이 측정법으로 조작방법이 간단하여 현장에서 누구나 측정할 수 있다.

b. 모세관의 흡인현상으로 블리딩 수를 빨아들여 중크롬산(다갈색)과 염소이온을 반응케 하여 백색의 산화물을 생성시켜 백색이 변색한 부분의 길이로 염소이온 농도를 측정하는 방법이다. 


4. 결론

1) 해사의 사용은 강모래의 품귀현상으로 인해 어쩔수 없는 현실이 되었으며 이제는 해사를 사용하되 콘크리트에 영향을 주지않는 범위까지 품질을 확보할 수 있느냐가 중요한 문제이다.

2) 해사는 효율성이 좋은 제염장치 및 염도 측정기의 개발이 필요하며, 산지에서 현장까지의 재료관리는 허용 염분 함유량 이하로 유지하여야 한다.