각종 인위적이거나 비인위적인 요소의 영향으로 인해 외부 환경 (예를 들어 해양 환경, 지하수 환경과 겨울철 소금을 뿌리고 얼음을 제거하는 환경 등) 의 침식 하에 철근 콘크리트 등 구조물은 환경 중의 염소 이온, 황산 뿌리 이온 등 부식 이온의 작용을 받아 전체적인 강도와 침투 방지 성능이 크게 낮아지고 건축 자재의 내구성과 사용 수명에 영향을 준다.

기존의 철근 콘크리트 구조는 염화물 부식 철근과 콘크리트 탄화로 인해 구조의 내구성이 떨어지는 문제가 보편적으로 존재하는데, 철근 구조의 부식으로 인한 중대한 안전사고가 적지 않다.1967년 미국 미네소타주에 건설된 미시시피 강을 가로지르는 1-35W 철근콘크리트 도로 아치형 다리는 불과 20여 년 만에 다리의 심각한 부식 현상이 나타났고, 국부적인 보수 방법으로 복구한 지 얼마 되지 않아 부식과 콘크리트 균열 문제가 발생하여 결국 2007년에 중대한 붕괴 사고가 발생하였다.1979년에 건설된 북경 서직문립체교차로는 평년 겨울철에 소금을 뿌리고 얼음을 제거하는"염해"하에 사용한지 20년도 안되여 핍박에 의해 철거되고 재건되였다.2003년에 출판된 ≪ 중국부식조사보고 ≫ 에서 우리 나라 건축부식상황이 비교적 엄중하여 화동, 화남 27개 항구, 인도교의 부식파괴가 74% 를 차지하고 22개의 수문이 사용 7~25년내에 부식파괴가 56% 에 달하며 청해의 모 염공장은 공장건물이 엄중하게 부식되여 사용한지 6년만에 생산을 중지하고 경제손실이 1억원에 달한다고 밝혔다.

일반적으로 건축 자재의 염화 부식에는 철근 부식과 콘크리트 부식이 포함됩니다.

1. 철근 염소염 부식 손상 1

콘크리트 중 고알칼리성 (PH>12.5) 의 공극액이 철근 표면에 둔화층을 형성할 수 있기 때문에 철근의 부식 침식을 효과적으로 방지할 수 있다.사용 후기에는 콘크리트의 탄화와 염소 이온의 침입으로 둔화층이 파괴되어 철근의 부식을 가속화시킬 수 있다.

염소이온의 침입은 철근의 부식을 초래하는데 그 본질은 일종의 전기화학부식으로서"음극"과"양극"의 두가지 부식과정으로 나눌수 있다.철근의 양극에서 산화반응이 발생하여 철원자가 철이온으로 전환되고 철기체가 손실된다.음극에서 환원 반응이 발생하여 수소 산소 뿌리 이온이 생성됩니다 (아래 그림은 철근 전기 화학 부식 설명도).철근의 염소염부식반응과정에서 염소이온은 철근표면의 둔화층막을 파괴하여 부식전극을 형성할뿐만아니라 염소이온은 전기화학부식과정에서 주로 촉매작용을 일으키며 전반 부식반응과정에서 염소이온을 소모하지 않는다.따라서 염소 이온의 존재는 철근의 부식 효율을 크게 강화시켰다.

염소이온이 침입한 철근의 부식은 국부적인 점식, 갱식으로 표현되는데 비록 점식의 부식면적은 비교적 작지만 부식깊이가 비교적 크며 구조응력집중을 일으키기 쉬우며 징후가 없는 아삭아삭한 파괴가 나타난다.또한 염소이온은 철근의 부식 과정에서 주로 촉매 작용을 하기 때문에 미량의 염소이온의 존재는 철근의 부식 속도를 크게 가속화시킬 수 있다.이와 동시에 철근의 녹식산물은 부피팽창이 발생하는데 그 부피는 원시부피의 2~4배이다. 이런 철근의 녹식팽창력은 철근과 콘크리트계면간의 접착성능에 영향을 줄뿐만아니라 콘크리트의 강도를 엄중하게 파괴하여 벗겨지고 갈라지는 등 손상을 초래할수 있다.

2. 콘크리트 소금 부식 성능의 영향 3

콘크리트 구조의 성능 열화를 초래하는 보편적인 부식 원인은 염소 이온, 황산 뿌리 이온의 침식이다.염소이온과 황산뿌리이온은 확산과 침투작용을 통해 콘크리트 내부로 들어가 콘크리트 중 화합물과 반응을 일으켜 각각 수화염소알루미늄산염과 석고나 칼슘바나듐석 등 난용염을 생성하는데, 이들 화합물은 콘크리트 내부의 틈을 메워 콘크리트의 압력 저항력을 증가시킨다.그러나 시간의 변화에 따라 생성된 수화염소알루미늄산염과 난용화합물은 결정으로 부피가 팽창하여 콘크리트 내부에 매우 큰 결정압력을 형성하고 팽창이 어느 정도에 도달하면 콘크리트가 갈라지거나 탄화를 일으키며 이는 염이온의 침입에 더욱 조건을 제공하여 콘크리트 구조물의 파괴를 가속화시킨다.

일부 해양환경, 염분토환경에서는 외부침식성이온이 철근콘크리트의 다공구조를 통해 외향내에서 쉽게 확산되여 콘크리트 및 콘크리트구조에 싸여있는 강재료의 강도와 안정성이 엄중하게 파괴된다.따라서 X선 형광 분석기를 이용하여 특정 환경의 철근 콘크리트에 있는 염소 이온, 황산염 등 이온의 함량을 정기적으로 측정하고 감시하는 것이 특히 중요하다.

교량 교각 염해 사례 분석

연해지역이나 겨울철에 제설제를 많이 사용하는 북방내륙지역은 교량교각 등 철근콘크리트구조물이 염해에 쉽게 침식된다.서일본의 도로관리회사와 일본 가나자와 대학의 구보 교수는 일본 연해지역과 내륙지역의 교량 교각 등 철근콘크리트 구조물의 염해 영향을 공동으로 연구한다.

이노스 핸드헬드 X선 형광분석기를 이용해 교각 표면의 염소 함량을 분석하는 한편 외부에서 안쪽으로 서로 다른 두께층의 콘크리트 중 염소 함량을 분석 비교했다.분석을 통해 알 수 있듯이 콘크리트 중의 염소 함량이 높은 환경에서 콘크리트 중의 철근의 부식 상황은 저염소 함량의 콘크리트보다 훨씬 심각하다.

이노스 DPO를 이용하여 콘크리트의 염소 함량을 분석하고, 서로 다른 염소 함량과 콘크리트 내의 철근 부식 정도의 관계를 구축하면, 고객이 철근 콘크리트에 염해 부식이 발생하는 정도를 판별하는 데 도움이 될 수 있으며, 따라서 사전에 조치를 취하여 유지보수를 할 수 있다.