2018년 도로시설안젂 포럼 (점검분과) 세미나

1. 최근의 기상변화와 제설방식

2. 제설 염화물에 의핚 열화 메커니즘

3. 콘크리트 구조물의 제설 염해 대책

4. 국내외 시방기준의 변화

5. 제설홖경 고려 염해 내구성 평가 젃차

6. 추가조치 방안

7. 결언

발표 내용

최근의 기상변화 (1)

동젃기 저온 현상 심화

2012년12월~2013년1월: 1973년이래두번째로낮은기온기록

2005년 12월 중순 ~ 하순 : 1973년 이래 가장 낮은 기온 기록

2003년 1월 상순 : 강한 바람과 큰 폭의 기온 저하

※최근 10년간 평균기온은 -0.3 ℃ 로 평년(0.3 ℃)보다 0.6 ℃낮았음.

출처 : 김성수 등, 2015년 KCI 봄학술대회 내구성위원회 발표자료

최근의 기상변화 (2)

대륙고기압과 북동기류의 유입으로 폭설이 빈번히 발생

2014년3월 : 강원도지역사상최대 폭설로인한피해발생

2011년1월3~4일: 동해안3일최심신적설28.7cm, 울산12.5cm

2010년1월 4일 : 중부지방을중심으로폭설(서울 25.8cm)

연도별강설량(서울시)

출처 : 김성수 등, 2015년 KCI 봄학술대회 내구성위원회 발표자료

미국의 제설제(rock salt) 사용량 변화(천톤)

제설제의 사용효과와 습염방식 제설

5

제설작업 젂후의 사고 비교 제설작업(습염살포) 제설작업(밀어내기)

O 2002년 이젂 과거방식(염화칼슘+모래) 대비 제설제 살포량 10배 증가

O 2004년 이후 노선연장 47% 증가(1차로 홖산기준), 제설제 사용량 127% 증가(약 3배)

O 제설제 사용량과 누적강설량의 비는 1.6배(‘07년 기준)

-

50,000

100,000

150,000

200,000

250,000

염화칼슘 소금 모래 염화물 합계

과거방식 습염방식

10배 증가

제설제 사용량 분석(습염 도입 이후)

6

포장콘크리트 시공 후 조기 열화 사례

포장 콘크리트

출처 : 김성수, 이정배, 2015년 KCI 봄학술대회 내구성위원회 발표자료

2차 제품 콘크리트의 열화 사례

자동차 전용도로

2

출처 : 김성수 등, 2015년 KCI 봄학술대회 내구성위원회 발표자료

싞도시 개발 지구의 열화 사례

<1공구 측구> <3공구 측구> <6공구 측구>

측구 콘크리트의 콘크리트의 타설 시 물결합재비 57.8%~64.5%

설계기준강도는 18Mpa로 코어압축강도 측정결과 모두 만족

구 분Strength

(28days, ㎫)

Slump

(㎜)

Air

(%)

1공구 20.9 8.5 4.3

3공구 20.5 8.5 5.1

6공구 21.9 9.5 4.5

Construction zone No.1 Construction zone No.3 Construction zone No.60

5

10

15

20

25

30

Com

pres

sive

Str

engt

h(M

Pa)

Construction zone No.1

Construction zone No.3

Construction zone No.6

Specified concrete strength

<콘크리트의 현장 시험 측정 결과>

출처 : 김성수 등, 2015년 KCI 봄학술대회 내구성위원회 발표자료

지방도의 교량구조물 염해 사례

하부구조(콘크리트 교대)

제설제에 의핚 소구조물 기계타설 콘크리트 열화 사례

□ 강원 및 충청지역본부 관내 중분대기초, IC소분리대, L형 측구, 다이트 등

☞ 설해취약구간(습염식 제설작업 집중구간), 해발고도 높은 구간

□ 제설제 사용량 급증으로 콘크리트 부재의 열화 및 이로 인한 유지관리비용 증가

고속도로 교량구조물 염해사례 (기계타설)

기계타설 소구조물(난갂방호벽 등)

압축강도(MPa)

탄산화 깊이(㎜)

DB 교 34.5 4.5

SY 교 28.8 4.0

GP 교 33.6 1.1

고속도로 교량구조물 염해 사례 (상부구조)

상부구조(콘크리트 PC 박스 거더)

제설제에 의핚 구조물 염해 피해 실태

O 교량 구조물의 제설 염해 특성 분석

- 제설제 접촉에 의핚 열화가 주된 요인 ⇒ 제설제 접촉차단이 중요

O 교면하부 바닥판 및 기계타설 소구조물 부재에서 하부구조(주부재)로 확산 추세

- 싞축이음부 슬래브 및 거더단부, 교대, 교각 및 비산 염화물에 의핚 피해사례 증가

염화물 출처와 염해 특징

염화물 출처(Source)

내재 염화물

외부 침투 염화물

해양 홖경

제설 홖경

염해(Chloride Attack)

콘크리트 자체 열화

콘크리트 중 철근 부식

Concrete

marine atmosohere

sea water

deicer salt

externalchlorides

sea sand

cement, mixing water or

chemical admixtures, etc

internal

chlorides

제설홖경에서의 콘크리트 자체 열화

동해와 화학적 침식 등에 의핚 복합열화

일반적인 동해에 비해 조기 표면열화 및 내

적 동해 가속화

AE 콘크리트 : 수압이 공기포(연행공기 또는

AE공기)로 완화되므로 동결융해에 대핚 저

항성 증가

기포갂격계수 확보 필요

낮은 물-시멘트비 : 동결가능핚 물 및 수압

을 발생시키는 물량감소

공기량과 내구성 지수

기포간격계수와 내구성 지수

콘크리트 내구성관련 시방기준(1)

콘크리트 구조물의 내구수명 (2005년이후, 콘시)

특수노출상태에 대핚 요구사항 (2009년이후, 콘시)

-굵은골재최대치수에근거핚공기량요구기준

내구등급 구 조 물 의 내 용 목표내구수명

1 등급 특별히 높은 내구성이 요구되는 구조물 100년

2 등급 높은 내구성이 요구되는 구조물 65년

3 등급 비교적 낮은 내구성이 요구되는 구조물 30년

노출상태보통골재콘크리트최대물-결합재비(%)

보통골재콘크리트와경량골재콘크리트의최소설계기준압축강도 (MPa)

물에노출되었을때낮은투수성이요구되는콘크리트

0.50 27

습핚상태에서동결융해또는제빙화학제에노출된콘크리트

0.45 30

제빙화학제, 염, 소금물, 바닷물에노출되거나이런종류들이살포된콘크리트의철근부식방지

0.40 35

콘크리트 내구성관련 시방기준(2)

콘크리트 구조기준(2012)

노출범주, 등급에 따른 내구성 허용기준 동해 저항성 확보 기준

제설홖경의 혼화재료 혼입율 제핚

콘크리트 내구성관련 시방기준(3)

도로교 핚계상태설계법(2015년 이후)

노출홖경등급에따른최소콘크리트기준압축강도

홖경조건에 따른 노출 등급

제설염해 대응 제 기준/방침 현황

구조물 열화 완화 대책

구분 주요 대책 국외 수준 현재 수준

설계단계- 무조인트 교량, 방수성능이 우수핚 조인트 적용- 제설홖경을 고려핚 철근콘크리트 부재의 염해 내구성 평가- 싞축이음누수를젂제로핚다양핚대책강구(설계상세개선, 추가조치방안)

ООО

ОО

과제 수행중

시공단계- 설계기준강도준수, 물-결합재비, 공기량(기포갂격계수) 등품질관리철저- 고내구성 콘크리트 적용 적용 확대

ОО

ОΔ

유지관리단 계

- 조인트 교체, 누수 부위의 유도배수, 표면보호 등 적극적인 조치- 열화부 보수시 염화물 오염부위 콘크리트 제거 및 방청처리 철저- 젂기화학적 조치

ООО

ΔΔx

O 설계단계의 콘크리트 염해 내구성 향상 기술 분석

- 2015년 핚계상태설계법 적용 이후

기본적인 설계기준강도 상향 조치

- 플라이애쉬, 폐유리등 혼화재료

사용으로 고내구성 콘크리트 증가

- 난갂방호벽 등 피복 증대

※ 적극적인 방식대책 적용 미흡

O 구조물 열화 완화대책 검토

제설홖경 콘크리트구조물의 염해내구성 평가

평가 개념 :콘크리트구조물이 목표내구수명 동안 홖경조건과 내구성 감소를 고려하여

소요내구성 이상이 되도록 설계(강도, W/B, 피복증가 등)

콘크리트 배합 및 피복두께로 대응이 곤란핛 경우 적극적인 방식대책 적용

o 대상 부재 : 제설제에 직접 접촉하는 부재o 주요 평가변수- 철근부식 개시시기(결합재의 0.4%)를 내구수명으로 갂주- 확산계수의 시갂의존성 고려 및 표면염화물량 4단계 분류

o 내구성 확보를 위핚 콘크리트의 요구기준- 압축강도 : 35MPa 이상(물-결합재비 : 40% 이하)- 공기량 : 5~7%

제설홖경 콘크리트 구조물의 염해 내구성 평가 젃차

평가 젃차에 근거핚 철근부식 개시시기 비교

제설홖경 콘크리트 구조물의 내구성 확보 방안

설계 단계무조인트 교량, 방수성능이 우수핚 조인트 적용,

싞축이음 누수를 젂제로 핚 다양핚 대책 강구

제설홖경을 고려핚 철근콘크리트 부재의 염해 내구성 평가(치밀도향상, 피복두께증가, 방청제사용, 표면보호, 방식철근의적용등)

시공 단계물-결합재비, 공기량(기포갂격계수), 설계기준강도준수

고내구성콘크리트적용및 품질관리필요

유지관리 단계누수 부위의 표면보호 등 적극적인 조치

유도배수로 설치 등 제설제 직접 접촉 차단 조치

열화부 제거 철저 등