동결융해

▒ 기출문제

- 100회 4교시 4번 : 최근 1~5년 정도 경과한 옥외 주차장바닥이나 도로 등에서 콘크리트 표면이 벗겨지는 피해 현상이 자주 발견되는데, 그 발생원인과 방지대책에 대하여 설명하시오.

- 99회 1교시 7번 : Pop-out 현상

- 86회 2교시 1번 : 콘크리트의 동결 융해를 방지할 수 있는 대책에 대하여 설명하시오

- 75회 1교시 8번 : 콘트리트 동해의 Pop Out 현상

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▒ 개요

① 동결융해란 콘크리트의 다공질속에 함유된 수분이 동결하여 그 팽창압으로 표층부가 파괴되는 현상을 말한다.

② 압축강도 40MPa 이하에서 발생, 이때 수분은 약 9% 정도이다.

 

▒ 동결융해 매커니즘

▒ 동결융해 발생요인

① 기온 : 동결온도, 동결융해 횟수(사이클)

② 수분 : 물이 얼음으로 변하면서 팽창압, 수압, 삼투압 발생

③ 공극 : 적절한 Air Void 분포는 동결융해 발생 감소

④ 염분 : 해수나 염류의 작용으로 현상 촉진 

 

▒ 동결융해의 문제점

① Con'c의 균열발생 촉진

② 수밀성 저하

③ 누수로 인한 철근의 부식

④ 강도 및 내구성 저하

 <출처 : 동결융해 파손사례...노승철>

▒ 동해에 의한 파손형태

① 원추상 박리(Pop out)

콘크리트 표면에서 강도가 작은 골재가 동결 팽창하여 박리되어 구멍이 생기는 형상

② 박리(scaling)

콘크리트 표층의 시멘트 페이스트, 모르타르의 박리부터 시작하여 굵은 골재 사이의 모르타르, 굵은 골재의 박리로 진행

③ 스폴링(Spalling)

④ 망상균열(map carcking)

⑤ D-cracking

▒ 방지대책

1) AE제 첨가

① 물이 동결할 때 체적 증가에 의해 수압 발생

② AE제 사용으로 작은기포를 다수 연행시켜 수압을 완충시키는 기능

③ 기포의 절대량 보다 기포의 간격이 작은것이 유효

④ 연행공기량의 허용편차는 ±1.5% 이내

2)  물결합제비(W/B)비 작게

① 45%이하, 단위수량 가능한 적게

② 경화된 콘크리트의 조직이 치밀

③ 동결하는 물이 적어져서 동결융해 저항성 향상

3) 단위시멘트량 및 강도(외국기준)

① 단위시멘트량 320kg㎥ 이상

② 압축강도 30MPa 이상

4) 다짐 및 표면마무리, 양생

① 과도한 진동다짐에 의한 공기량 감소가 생기지 않도록

② 표면마무리는 표면공기량 감소되지 않도록 적절히 실시

③ 습윤상태에서 동결융해작용 받지 않도록

5) 염화물 침투 방지

① 해수에 의한 염분 침투 방지

② 제설제(염화칼슘, 염화나트륨) 사용 주의

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▒ 연관문제

공기량 - 알카리골재반응(AAR) - 폭열현상 - 콘크리트 표면결함

 

▒ 참고문헌(출처)

1) 건축공사표준시방서 2013 / 05095 동결융해작용을 받는 콘크리트공사

2) 동결융해 파손사례 분석을 통한 콘크리트 포장의 품질관리 개선방안 / 노승철

3) 제설제에 의한 콘크리트 구조물의 열하 원인 고찰 / 김홍삼외 2인