내구성기준압축강도(내구성 확보를 위한 요구조건)

콘크리트 표준시방서에서는 콘크리트 구조물의 노출범위 및 등급에 따라 내구성기준압축강도, 물-결합재비, 결합재량, 결합재 종류, 연행공기량, 염화물함류량 등에 대한 요구조건을 정하고 있습니다. 내구성 확보를 위한 요구조건을 살펴보겠습니다.

 

노출범주 및 등급

내구성 확보를 위한 요구조건을 적용하려면 구조물의 노출범위에 따른 등급을 확인해야 합니다. 

 

노출 범주 및 등급(콘크리트 표준시방서 표1.9-1)

범주	등급	조건	예
일반	E0	물리적, 화학적 작용에 의한 콘크리트 손상의 우려가 없는 경우 철근이나 내부 금속의 부식 위험이 없는 경우	· 공기 중 습도가 매우 낮은 건물 내부의 콘크리트
EC (탄산화)	EC1	건조하거나 수분으로부터 보호되는 또는 영구적으로 습윤한 콘크리트	·  공기 중 습도가 낮은 건물 내부의 콘크리트 · 물에 계속 침지되어 있는 콘크리트
	EC2	습윤하고 드물게 건조되는 콘크리트로 탄산화의 위험이 보통인 경우	· 장기간 물과 접하는 콘크리트 표면 · 외기에 노출되는 기초
	EC3	보통 정도의 습도에 노출되는 콘크리트로 탄산화 위험이 비교적 높은 경우	· 공기 중 습도가 보통 이상으로 높은 건물 내부의 콘크리트1) · 비를 맞지 않는 외부 콘크리트2)
	EC4	건습이 반복되는 콘크리트로 매우 높은 탄산화 위험에 노출되는 경우	· EC2 등급에 해당하지 않고, 물과 접하는 콘크리트 (예를 들어 비를 맞는 콘크리트 외벽2), 난간 등)
ES (해양환경, 제설염 등 염화물)	ES1	보통 정도의 습도에서 대기 중의 염화물에 노출되지만 해수 또는 염화물을 함유한 물에 직접 접하지 않는 콘크리트	· 해안가 또는 해안 근처에 있는 구조물3) · 도로 주변에 위치하여 공기 중의 제빙화학제에 노출되는 콘크리트
	ES2	습윤하고 드물게 건조되며 염화물에 노출되는 콘크리트	· 수영장 · 염화물을 함유한 공업용수에 노출되는 콘크리트
	ES3	항상 해수에 침지되는 콘크리트	· 해상 교각의 해수 중에 침지되는 부분
	ES4	건습이 반복되면서 해수 또는 염화물에 노출되는 콘크리트	· 해양 환경의 물보라 지역(비말대) 및 간만대에 위치한 콘크리트 · 염화물을 함유한 물보라에 직접 노출되는 교량 부위4) · 도로 포장 · 주차장5)
EF (동결융해)	EF1	간혹 수분과 접촉하나 염화물에 노출되지 않고 동결융해의 반복작용에 노출되는 콘크리트	· 비와 동결에 노출되는 수직 콘크리트 표면
	EF2	간혹 수분과 접촉하고 염화물에 노출되며 동결융해의 반복작용에 노출되는 콘크리트	· 공기 중 제빙화학제와 동결에 노출되는 도로 구조물의 수직 콘크리트 표면
	EF3	지속적으로 수분과 접촉하나 염화물에 노출되지 않고 동결융해의 반복작용에 노출되는 콘크리트	· 비와 동결에 노출되는 수평 콘크리트 표면
	EF4	지속적으로 수분과 접촉하고 염화물에 노출되며 동결융해의 반복작용에 노출되는 콘크리트	· 제빙화학제에 노출되는 도로와 교량 바닥판 · 제빙화학제가 포함된 물과 동결에 노출되는 콘크리트 표면 · 동결에 노출되는 물보라 지역(비말대) 및 간만대에 위치한 해양 콘크리트
EA (황산염)	EA1	보통 수준의 황산염 이온에 노출되는 콘크리트(표 1.9-2)	· 토양과 지하수에 노출되는 콘크리트 · 해수에 노출되는 콘크리트
	EA2	유해한 수준의 황산염 이온에 노출되는 콘크리트(표 1.9-2)	· 토양과 지하수에 노출되는 콘크리트
	EA3	매우 유해한 수준의 황산염 이온에 노출되는 콘크리트(표 1.9-2)	· 토양과 지하수에 노출되는 콘크리트 · 하수, 오·폐수에 노출되는 콘크리트

주 1) 중공 구조물의 내부는 노출등급 EC3로 간주할 수 있다. 다만, 외부로부터 물이 침투하거나 노출되어 영향을 받을 수 있는 표면은 EC4로 간주하여야 한다.
2) 비를 맞는 외부 콘크리트라 하더라도 규정에 따라 방수처리된 표면은 노출등급 EC3로 간주할 수 있다.
3) 비래염분의 영향을 받는 콘크리트로 해양환경의 경우 해안가로부터 거리에 따른 비래염분량은 지역마다 큰 차이가 있으므로 측정결과 등을 바탕으로 한계 영향 거리를 정해야 한다. 또한 공기 중의 제빙화학제에 영향을 받는 거리도 지역에 따라 편차가 크게 나타나므로 기존 구조물의 염화물 측정결과 등으로부터 한계 영향 거리를 정하는 것이 바람직하다.
4) 차도로부터 수평방향 10m, 수직방향 5m 이내에 있는 모든 콘크리트 노출면은 제빙화학제에 직접 노출되는 것으로 간주해야 한다. 또한 도로로부터 배출되는 물에 노출되기 쉬운 신축이음(expansion joints) 아래에 있는 교각 상부도 제빙화학제에 직접 노출되는 것으로 간주해야 한다.
5) 염화물이 함유된 물에 노출되는 주차장의 바닥, 벽체, 기둥 등에 적용한다.

 

▶ 콘크리트의 탄산화

▶ 슬럼프 시험

▶ 시멘트와 강도

▶ 콘크리트의 공기량 측정

 

<표 1.9-2> 황산염이온 농도에 따른 노출등급

등급	토양내의 수용성 황산염(SO4²-) 질량비(%1))	물속에 용해된 황산염(SO4²-) (ppm2))
EA1	0.10 ≤ SO4²- < 0.20	50 ≤ SO4²- < 1500, 해수
EA2	0.20 ≤ SO4²- ≤ 2.00	1500 ≤ SO4²-≤ 10000
EA3	SO4²- > 2.00	SO4²- > 10000

 

내구성 확보를 위한 요구조건

위에서 구분한 구조물의 노출범위에 따른 등급에 따라 내구성 확보를 위한 요구조건은 다음 표와 같습니다.

구조물이 두 가지 이상의 노출등급에 해당될 때는 가장 가혹한 노출 등급을 적용합니다.  그리고 콘크리트 배합에서 최소 설계기준압축강도를 만족하면 최대 물-결합재비도 만족하는 것으로 봅니다.

 

표 1.9.3 내구성 확보를 위한 요구조건

주 1) 경량골재 콘크리트에는 적용하지 않음. 실적, 연구성과 등에 의하여 확증이 있을 때는 5％ 더한 값으로 할 수 있음.

2) KS F 2715 적용, 재령 28일∼42일 사이

 

표 1.9-4 노출범주 EA에 따른 결합재 종류

노출등급	결합재의 종류¹)	염화칼슘 혼화제 사용유무
EA1	보통 포틀랜드 시멘트(1종)(KS L 5201) + 포졸란 혹은 슬래그 중용열 포틀랜드 시멘트(2종)(KS L 5201)2)3) 고로 슬래그 시멘트(KS L 5210) 플라이 애시 시멘트(KS L 5211)	제한 없음
EA2	내황산염 포틀랜드 시멘트(5종)(KS L 5201)3) 고로 슬래그 시멘트(KS L 5210) + 플라이 애시	허용하지 않음
EA3	내황산염 포틀랜드 시멘트(5종)(KS L 5201) + 포졸란 또는 슬래그4)

주 1) ASTM C 1012에 따라 황산염 저항성 시험을 시행하여 최대 팽창율 기준을 만족하는 경우에는 결합재 조합과 다른 조합을 사용할 수 있다.

2) 해수에 노출되는 경우에 물-결합재비가 0.4이하 이면 C3A 함량이 10%까지인 1종 또는 3종 등 다른 종류의 시멘트를 사용할 수 있다.

3) EA1, EA2에 대해사는 1종이나 3종을 허용할 수 있다. 단, EA1은 C3A 함량이 8%미만인 경우에 한해 허용한다.

4) 5종 시멘트와 함께 사용하여 황산염에 대한 저항을 개선시킨 실적이 있거나 실험에 의해 증명된 포졸란 또는 슬래그

 

표 1.9-5 수용성 황산염에 노출된 특정 결합재의 적정성 검토를 위한 요구조건

노출등급	ASTM C 1012에 의한 실험결과에 따른 최대 팽창율(%)
	6개월	12개월	18개월
EA1	0.10	-	-
EA2	0.05	0.10¹)	-
EA3	-	-	0.10

주 1) 12개월 팽창율 한계값은 측정된 팽창율이 6개월 최대 팽창율 한계값을 초과하는 경우에 한하여 적용한다.

 

 

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