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도로 구조물의 내구성 증진 방안

도로 구조물의 내구성 증진 방안. 정해문 , 안태송 , 박문기 도로교통기술원 한국도로공사. 목 차. 서론 내구성 향상을 위한 대책 고속도로 구조물의 내구성 향상 대책예 해양환경에서의 염해에 대한 대책 제설제에 의한 손상에 대한 대책 마무리. 서 론. 도로 구조물의 내구성 향상. 수명 ( 공용년수 ) 연장 유지관리비용 절감 구조물 교체에 수반되는 자원 , 에너지 소비 , 폐기물 발생의 감소로 인해 지구환경에 미치는 영향 감소. 내구성 향상을 위한 대책의 기본.

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도로 구조물의 내구성 증진 방안

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  1. 도로 구조물의 내구성 증진 방안 정해문,안태송, 박문기 도로교통기술원 한국도로공사

  2. 목 차 • 서론 • 내구성 향상을 위한 대책 • 고속도로 구조물의 내구성 향상 대책예 • 해양환경에서의 염해에 대한 대책 • 제설제에 의한 손상에 대한 대책 • 마무리

  3. 서 론 도로 구조물의 내구성 향상 • 수명(공용년수) 연장 • 유지관리비용 절감 • 구조물 교체에 수반되는 자원, • 에너지 소비, 폐기물 발생의 감소로 • 인해 지구환경에 미치는 영향 감소

  4. 내구성 향상을 위한 대책의 기본 • 성능검증형 설계및 유지관리 • - 열화에 대한 정량적 평가 • - 목표내구수명에 대한 정량적 평가 • - 설계 및 보수 효과에 대한 정량적 평가

  5. 콘크리트 구조물 수명결정 요인 초기품질 각종 열화요인의 작용 유지관리 요인 + + 결정요인 저하요인 연장요인

  6. 초기품질 구조물성능 목표성능 보수보강을 통한 성능향상 공용년수 목표수명

  7. 초기품질 결정요인 • 설계요인 • - 부재단면, 철근배근, 피복두께, 구조성능 등 • 시공요인 • - 사용재료, 배합설계, 생산, 타설, 양생, • 수화열, 수축, 침하 등

  8. 열화작용 요인(ISO 6241)

  9. 열화메카니즘별 발생빈도 알칼리골재반응 중성화 부식 염해

  10. 고속도로 콘크리트 구조물의 손상예 • 염해, 중성화에 의한 철근부식 • 동해에 의한 콘크리트 손상 • 알칼리골재반응에 의한 콘크리트 손상 • 피로하중에 의한 바닥판 손상 • 각종원인에 의한 포장파손

  11. 콘크리트의 염해 • 염화물에 의한 철근부식 • 염화물 침투를 근본적으로 제어하기 어렵다 • 보수후 재열화 • 보수비용이 많이 든다 • 콘크리트의 암

  12. 염화물 출처 • 내부 염화물 : KS 규제로 대응가능 • 외부 침투염화물 - 바닷물 - 제설제

  13. 해상 구조물 해수접촉부위 구분 비래염분 영향 해상대기부 해상대기부 비말대부 비말대부 파고 파고 해수의 건습반복 평균만조위 평균만조위 간만대부 간만대부 평균해수위 평균해수위 평균간조위 평균간조위 해수중부 상시 해수중 해수중부 해저 해저

  14. 국내 해안별 염해손상 정도의 차이 염해 염해 서, 남해안 동해안 • 낮은 해안 • 높지 않은 파도 • 간만이 매우 큼 • (최대10m) • 간만대의 손상이 • 가장 큼 • 깊은 해안 • 높은 파도, 파랑 • 간만이 거의 없음 • 상부구조의 손상이 • 가장 큼 • 일본해안과 유사

  15. 설계시공단계에서의 내염대책(서해대교예) • 해상대기부 • •고강도콘크리트(상부 및 주탑) • •방청제 사용 • •내후성 중방식 도장(사장교 강상판) • 간만, 비말, 해수중부 • •충분한 철근피복확보(교각 및 기초) • 에폭시 도막철근 사용 • •내염도장(교각) • •희생강관(콘크리트 말뚝))

  16. 유지관리시 내염대책 • 해안선 1km 이내 고속도로교량 : 17개 • 특별관리중(2004년 현재) • 염해에 의해 손상을 받은 교량 보수 : 3개 • 간만대 : 전기방식 • 비말대 : 내염도장 실시

  17. 염해를 받은 해상교량의 손상상태

  18. 인천 육지방향 바다방향 원주 시공교각 상시해수중 일시해수중 HWL GL 내염보수 실시예(소래교)

  19. 염해에 의한 손상조사 결과 침투염분량 측정 결과 자연전위 측정 결과 • 철근부식 발생 • 철근부식에 의한 균열은 발생되지 않음

  20. 해상교각 간만대 보수공법 선정 • 철근부식 (염해 열화단계상 진전기) • 보수공법 선정기준 • - 공용수명 향후 40년 이상 • - 일반적인 시공법으로 가능할 것 • 전기방식 시공

  21. e e e e e e e e e e e e e － － － － － － － － － － － － － 양극 부식전류 부식전류의 흐름 부식전류의 소멸 전위의고저차 전위의고저차 전자의 흐름 철근 건전부위 부식부위 건전부위 방식 ＜전기방식적용전＞ ＜전기방식 적용＞ 전기방식의 원리

  22. 전기방식공법 선정 고려사항 선 정 • 현장시공여건 • -시공시간확보 곤란 • (1일 4시간정도) • 방식성능 • 내구수명 • -향후40년이상 • 방식전류공급: • 외부전원법 • 양극재: • 티타늄메쉬 • 양극재피복: • FRP제 영구거푸집을 • 이용 수중불분리 속경성 • 모르터 주입

  23. 전기방식공사 시공 시공전 모습 단자 및 기준전극설치 FRP 거푸집 설치 양극재 설치

  24. 전기방식공사 시공 양극피복모르터주입 배선 및 배관 완공 후 모습 정류기 설치

  25. 해상교각 비말대 : 내염도장

  26. 제설제 존재하의 동결융해(염해와 동해의 복합열화) • 동절기 교통안전대책 중 제설제 살포 • 제설제 • - 대부분 염화물계 (CaCl2, NaCl 등) • 콘크리트 구조물에 미치는 영향 • - 배수구조물 및 콘크리트 포장의 표면 스케일링 • - 교량 슬래브의 철근부식 • 외관 불량, 보수 후 재열화 빈도가 높음

  27. 콘크리트 손상모습

  28. 제설제에 의한 손상에 대한 대책 • 동해에 대한 내구성 확보 • 제설제 및 수분 침투 억제 • 표면부 열충격에 대한 내구성 확보 • 공기량 확보 • 제설제 및 수분 침투차단 • 치밀한 조직, 우수한 강도특성

  29. 제설제에 의한 손상 방지를 위한 대책실시예 • 대상 구조물 : 배수구조물 (다이크, 측구) • 대책 • 콘크리트 강도상향 조정(210→350kg/cm2 이상) • 고로슬래그 미분말 사용 • 침투식 방수재 도포 콘크리트구조설계기준 내구성설계

  30. 대책적용 현장의 환경개요 • 영동고속도로 대관령구간 • 연평균 강설일수 49일 • 연평균 적설일수 107일 • 최심적설 188.8cm • 동절기 일평균기온 –5.2℃ • 연간 제설제 살포량 23,000포/25kg포(약575톤) 대표적인 적설한랭 지역

  31. 외관 관찰 결과 미적용 고강도 슬래그 첨가 방수재 도포

  32. 마무리 • 도로구조물의 내구성 향상에 대한 • 중요성 파악 • 국내 열화환경을 고려한 내구성 향상 대책 • 제안 • 구조물 장수명화에 따른 기대효과 예상

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