철근 피복두께 / 콘크리트 중성화

철근은 공기 중에 방치되면 부식되어 녹이 발생하게 되지만, 만약 강한 알칼리성인 콘크리트 속에 매립되어 있다면 이론적으로는 녹은 발생하지 않는다. 하지만 공기 중에 포함되어 있는 이산화탄소 또는 산성 가스 등의 영향을 받게 되면, 이야기는 달라지게 된다.

콘크리트의 표면에서부터 알카리성은 천천히 중성화되고 그 부분을 통해서 대기 중의 물과 이산화탄소 가스가 침투해서 조금씩 조금씩 철근의 녹을 유발 하며 콘크리트는 조금씩 크랙이 발생하면서 더 많은 물과 이산화탄소 가스가 내부로 침투해와서 콘크리트 크랙은 더욱 커지게 되는 현상을 유발하게 된다.

즉, 건물의 내구성에 가장 큰 영향을 미치게되는 것은 철근을 보호하는 콘크리트의 피복 두께가 되는 것인데 이 피복두께는 철근의 주근에서 측정한 것이 아니라 스트럽과 같은 최 외곽 띠철근에서 콘크리트 외단면까지의 거리를 측정해야 하는 것이 중요한 체크 포인트이다.

중성화 속도는 내부 보다는 외부에서 더 심하게 가속되는 경향이 있기 때문에 외부의 피복두께를 더 두껍게 규정하고 있다. 통상적으로 외벽은 비바람과 같은 극단적인 외부 환경에 노출되어 있기 때문에 중성화가 더 빨리 진행되기 때문이다.

콘크리트의 중성화는 수산화칼슘이 탄산칼슘으로 변화는 화학반응이며, 이 탄산칼슘은 강도가 높은 물질이다. 즉, 콘크리트 중성화가 진행되면 콘크리트는 더욱 치밀해지고 단단해진다. 다만, 중성화가 철근 주변까지 진행되면 철근에 녹이 발생하게 되고 이때 부가적으로 팽창력이 작용해서 콘크리트의 균열이 발생하기 때문에 건축물의 내구성에 악영향을 미치게 된다. 즉, 콘크리트 중성화 자체가 강도를 약하게 하는 것이 아니라 철근에 발생한 녹이 문제가 되는 것이다.

 

피복두께가 얇으면 콘크리트 중성화에 따라 철근의 녹이 발생하게 되고, 피복두께가 너무 두꺼우면 구조체의 내력이 저하되는 이중적인 모습을 갖고 있다.