214

6-9 구조물의 예방적 유지관리를 위한 제설염화물 피해 최소화 방안 구조물처-2549

(2010. 11. 5)

Ⅰ 검토배경

□ 2002년 제설방법이 염화물 용액 살포방식(습염식)으로 변경이후

구조물 열화 증가에 따른 내구성 확보 및 예방대책 강구

※ 열화 정의 : 물, 제설염, CO2 등 이물질 침투와 동결․융해 반복

으로 콘크리트 다공질화 및 손상 발생

바닥판 상면 열화 방호벽 하부 열화

Ⅱ 현실태 및 문제점

□ 습염식 제설작업 변경 이후 구조물의 직접 노출부인 바닥판,

교대, 방호벽 등에 염화물의 용이한 침투 및 지속성에 의한

열화 피해 증가

제설방법 변경

- 살포식(모래+염화칼슘) ⇨ 습염식(소금 70%+염화칼슘용액 30%)

- 융설․융빙시 염화칼슘 용액의 속효성과 소금의 지속성 향상

※ 제설염화물의 종류에 따른 손상크기

- 동결융해(300회) 실험결과에 의한 콘크리트 중량 손실률(%)

< <

5.8%(염화칼슘) 14.3%(염화칼슘+소금) 17%(소금)

【콘크리트 교량 바닥판 열화방지 매뉴얼 2009.도교연】

215

바닥판, 교대, 방호벽의 제설 염화물에 의한 피해 증가

- 연평균 보수비용은 2004년 이후 바닥판 170%, 교대 133% 각각 증가

․제설재 사용량 및 바닥판, 교대, 방호벽 열화 보수비용 현황

바닥판의 경우 염화물 침투에 따른 상면 열화 진행 및 손상은 대부분

아스팔트 계열과 공용후 6~10년에서 조기 발생(전체 발생량의 31%)

- 2004~2009년도 바닥판 열화부 보강교량 현황(총 253개 교량)

포장 형식별 개량 분포 아스팔트 계열의 공용연수별 보강 분포

□ 제설작업후 잔설의 직․간접적인 영향으로 열화 피해 진행

다설 한랭지역의 신축이음장치 누수가 있는 교대, 교각 상단면은

제설염의 침투와 잔류로 열화 피해 심각

- 최근 5년간 다설 한랭지역과 일반지역 열화 피해 비교

교대 상단면 열화상태

교대부 상단면 열화 현황

다설한랭지역(대관령지사) 일반지역(산청지사)

216

방호벽의 경우 잔설에 의해 장기간 직접 접촉시 열화 과다 발생

- 잔설이 상존하는 방호벽 하단 30cm이내에서 대부분 열화 발생(81%차지)

□ 교면의 경우 포장상태가 양호한 교량도 포장하부 바닥판 손상진행

아스팔트계열 포장은 콘크리트 포장과 달리 바닥판 육안식별 곤란

- 아스팔트 계열의 포장상태와 바닥판 상태 비교

 

 

 

 

 

 

계	합계	a 등급	b 등급	c 등급	d 등급	e 등급
포장 상태	32	0	6	18	6	2
바닥판 상태 (차량 GPR조사)	32	0	4	9	4	15

 

 

 

 

32 0 4 9 4 15

☞ 차량 GPR 조사 : 60~80km/hr로 주행하면서 교량 포장면에 레이다파를

이용하여, 포장 및 바닥판의 열화상태 평가

[장비 전경] [양호한 경우] [불량한 경우]

217

Ⅲ 개선 방안

□ 바닥판 정기적 조사기준 마련으로 예방적 유지관리 시행

교면포장의 정기적, 과학적 점검(차량GPR)을 통한 바닥판 열화

조기발견 및 조치

 

구 분	기 존	개 선	비 고
대 상	바닥판 열화가 추정되는 교량	전체 교량 -아스팔트 계열 : 차량GPR -콘크리트 계열 : 육안조사 (필요시 차량GPR 병행)	※하자기간 1 종 : 10년 2 종 : 7년
시 기	필요시	-하자기간내 : 준공후 3~4년 주기 ※ 점검결과 양호교량은 하자 만료 직전년도 재조사 시행 -하자기간이후 : 필요시

 

 

※ 유형별 보수방안은 교면포장 보수보강 적용방안(구조물처-1666, 2009)

□ 염화물 직접 노출부의 안전성 및 내구성 향상을 위한 보수․

보강방안 마련

교대․교각, 방호벽 부분 보수

대 상 보수 방안

거더

신축이음장치

치핑후 단면보수

교대

보호재료

0.5%

→

방호벽

바닥판

치핑후 단면보수

표면보호재료

표면 손상이 발생된 경우

(상태평가 c~d 등급)

열화부 제거 및 단면 보수후 표면

보호재료 시공

- 표면 보호재료 적용 기준

․재료 : 표면보호성능 및 경제성․내구수명이 우수한 보호재료

(도로교통연구원의 표면강화제 매뉴얼 기준수립 이전까지 잠정 시행)

․적용방법 : 열화부 손상 부위별 세부 보수방안(별첨#1 참조)

(교대 2차로 상단, 흉벽 적용시 : 약 3백만원/개소, 단면복구비 제외)

218

방호벽 전면보강

대 상 보강 방안

방호벽

바닥판

치핑+철근보강

콘크리트 타설

파손이 심한 경우(d 등급 초과시) 단면보강(열화부 제거 + 콘크리트 타설)

- 적용강도 : 특수환경 노출지역 30MPa (일반지역 24MPa)

※ 1. 특수환경 노출지역 : 최근 5개년간의 동결융해일수, 제설제 사용량,

강설량, 강설일수가 평균치 이상인 지역(연구개발실-2293, 2010.7)

2. 시공방법 : 교량 방호울타리 개선방안(구조물처-2912, 2009.11)

- 표면 보호재료 : 강도상향으로 보호재료 미 적용

□ 열화예방을 위한 교대 설계기준 개선 추진(→설계처)

설계기준 개선을 통한 교대 상단면 및 흉벽콘크리트 내구성 향상

- 대 상 : 신축부 교대 벽체(흉벽 포함)

- 적용강도 : 24→40MPa

- 적용지역 : 다설한랭지역(특수환경 노출지역)

※ 교각, 방호벽은 고강도 콘크리트 기 적용중

․ 교각 : 27 → 40MPa, 방호벽 : 21 → 30MPa(별첨#3)

Ⅳ 향후 추진 계획

□ 교면포장 조사기준 적용 : 2011년부터

□ 교대부 설계기준개선(강도상향) 요구

구조 및 경제성 검토, 고려사항 등 ☞ 설계처

219

별 첨

1. 열화부 손상 부위별 세부 보수방안

가. 교대, 교각 상단면 및 흉벽

나. 방호벽

2. 표면보호재료 시방기준

가. 침투식

나. 도막식

3. 고강도 콘크리트 적용기준 현황

가. 우리공사 설계기준

나. 시방기준

220

별첨#1

1. 열화부 손상 부위별 세부 보수방안

가. 교대, 교각 상단면 및 흉벽

□ TYPE - 1 : 열화가 전구간 산발적으로 발생한 경우

중분대측

받침콘크리트

열화부 제거 후

단면복구

표면보호재료 시공

난

간

측

- 열화 발생부 제거 및 보수후 전체(흉벽 및 상단면) 표면 보호재료 시공

□ TYPE - 2 : 열화가 부분적으로 발생한 경우

받침콘크리트

중분대측

난간측

열화부 제거 후

단면복구

표면보호재료 시공

- 열화 발생부 제거 및 보수후 현장 판단에 따라 적정단면 표면 보호재료 시공

※ 교대 상단면의 배수경사(0.5%)가 미 설치된 곳은 체수방지를 위한

유도배수로 설치

체수지점 유도배수 유도배수 사진

접속슬래브

교대

날개벽

0.5% 0.5%

체수지점

유도배수

0.5%

- 기 시행 방침참조(구조물처-378, 2009.3)

221

나. 방호벽

□ TYPE - 1 : 열화가 전구간 산발적으로 발생한 경우

표면보호재료 적용

열화부 제거후

단면보수

(경간1) (경간2) (경간3)

열화 발생부 제거 및 보수후

교량 전체 보호재료 시공

□ TYPE - 2 : 한경간내에서 열화가 부분적으로 발생된 경우

열화부 제거후

단면보수

표면보호재료 적용

(경간1) (경간2) (경간3)

열화 발생부 제거 및 보수후

발생된 경간만 보호재료 시공

□ TYPE - 3 : 높이 30cm내 열화가 일정하게 발생된 경우

열화부 제거후 단면보수 표면보호재료 적용

(경간1) (경간2) (경간3)

열화부 h=0～30cm

50cm

열화 발생부 제거 및 보수후

높이 50cm 보호재료 시공

(제설후 잔설 높이 고려)

※ 표면보호재료는 침투식 및 도막식 계열중 현장 적용성, 경제성, 미관

등 종합적으로 검토후 품질기준에 적합한 재료 사용

(추후 도로교통연구원의 소구조물 표면강화제에 대한 적용범위,

품질기준 매뉴얼 기준수립 이전까지 잠정적 적용)

222

별첨#2

2. 표면보호재료 시방기준

가. 침투식(KS 규정)

□ KS F 4930 : 콘크리트 표면의 보호를 목적으로 표층부에 도포하여

함침시킴으로써 흡수방지층을 형성하여, 외부로부터

물 및 염소이온 등의 침투를 억제하는 액상형 흡수

방지재에 대한 규정

 

 

 

 

항 목		기 준 치		비고
		유기질계	무기질계
침투깊이(mm)		2.0 이상	-
내 흡 수 성 능	표준상태	물흡수계수비 0.1 이하	물흡수계수비 0.5 이하
	내알칼리성 시험후
	저온,고온 반복 저항성 시험후
	촉진내후성 시험후	물흡수계수비 0.2 이하
내투수 성능		투수비 0.1 이하
염화물 이온 침투 저항 성능(mm)		3.0 이하
용 출 저 항 성 능	냄새와 맛 탁도 색도 중금속(Pb) 과망간산칼륨소비량 pH 페놀 증발 잔류분 잔류 염소의 감량	이상 없을 것 2도 이하 5도 이하 0.1mg/L 이하 10mg/L 이하 5.8～8.6 0.005mg/L 이하 30mg/L 이하 0.2mg/L 이하

223

나. 도막식

□ KS 규정

◦ KS F 4936 : 철근 콘크리트 구조물의 보호를 목적으로 콘크리트

표면에 도막을 형성하여 외부로부터 염화물, 이산화

탄소 및 유해물질 등을 차단함으로써 철근콘크리트의

성능저하를 방지하는 규정

 

 

 

 

 

항 목		기 준 치	비고
도막 형성 후의 겉모양	표준 양생 후	주름, 잔갈림, 핀홀, 변형 및 벗겨짐이 생기지 않을 것
	촉진 내후성 시험 후
	온․냉 반복 시험 후
	내알칼리성 시험 후
	내염수성 시험 후
중성화 깊이(㎜)		1.0 이하
염화물 이온 침투 저항성 (Coulombs)		1000 이하
투습도(g/㎡․day)		50.0 이하
내투수성		투수되지 않을 것
부착강도 (N/㎟)	표준 양생 후	1.0 이상
	촉진 내후성 시험 후
	온․냉 반복 시험 후
	내알칼리성 시험 후
	내염수성 시험 후
균열 대응성	-20℃	잔갈림 및 파단되지 않을 것
	20℃
	촉진 내후성 시험 후

224

별첨#3

3. 고강도 콘크리트 적용기준 현황

가. 우리공사 설계기준

□ 구조물의 중요도, 제설 염해 지역 등 환경조건 등을 고려 강도 상향

 

대 상	강 도	내 용	비고
노출바닥판	27→30Mpa	염화물 사용에 관계없이 전지역 적용	설계처-2452 2009.4
교 각	27→40Mpa	단면감소로 미관개선 및 경제성 향상	설계처-5922 2009.11
기계타설 소구조물	21→30Mpa	특수환경 노출지역 피해 방지	설계처-3516 2010.7

 

 

2010.7

나. 시방기준

□ 국내 염해피해방지를 위한 콘크리트 구조 설계기준

 

노출상태	내구성배합 (최대물시멘트비)	기 준 강도(fck)
습한상태에서 동결융해 또는 제빙화학제에 노출된 콘크리트	0.45	30
제빙화학제, 염, 소금물, 바닷물에 노출되거나 이런류들이 살포된 콘크리트 철근 부식방지	0.40	35

 

 

 

 

 

※ 국외 일반교량 교대, 교각 기준 강도 fck(Mpa)

 

 

 

 

구 분	교 대	교 각	비 고
미 국	21~28	27.5~28	New jersey DOT등 3개주
호 주	32	32	AUTROADS
일 본	24~30	24~30	일본도로공단