콘크리트 노출환경 기준 안내

출처 : 국가건설기준센터, 「콘크리트 구조물 내구성 설계 및 시공기준 적용 가이드라인」,(2023) 

 

I. 콘크리트 노출환경 정의

KDS 14 20 40과 KCS 14 20 10에서는 노출환경의 범주와 각 범주별 등급을 다음과 같이 규정하고 있다. 적절한 내구성을 확보하기 위해 내구성에 영향을 미치는 환경조건에 대한 노출범주를 5가지로 분류하고, 각 범주의 노출정도에 따라 등급을 나누어 제시하고 있다. 노출등급 숫자가 커질수록 더 극심한 열화환경에 노출된다는 것을 의미한다.

등급	내용
① 노출범주 일반	● 물리적·화학적 작용에 의한 콘크리트 손상의 우려가 없는 경우, 그리고 철근이나 내부 금속의 부식 위험이 없는 경우가 해당되며 단일 노출등급(E0)으로 정의한다.
② 노출범주 EC	● 탄산화에 의한 철근 부식이 우려되는 노출환경을 규정한다. ● 4가지의 노출등급으로 나뉜다. EC1은 건조한 콘크리트로 습도가 낮은 건물 내부의 콘크리트가 여기에 해당된다.  ● EC2는 대부분의 기간 동안 습윤상태에 있는 콘크리트로 장기간 물에 노출되는 경우에 해당되며,  ● EC3는 보통 정도의 습도에 노출되는 콘크리트로 탄산화에 의한 철근부식위험이 비교적 높은 경우이다. 비를 직접 맞지 않는 외부 콘크리트는 보통 정도의 습도(우리나라의 상대습도는 50~85% 범위에 있음)에 노출되므로 EC3에 해당된다고 볼 수 있다. ● EC4는 건습이 반복되는 환경의 콘크리트로 탄산화에 의한 철근부식 위험이 매우 높은 경우로 분류된다. 항상 습윤상태에 있는 경우(EC2)가 아니라면 비를 맞는 외부 콘크리트는 EC4에 해당한다고 볼 수 있다
③ 노출범주 ES	● 염화물에 의한 철근 부식을 방지하기 위해 추가적인 방식이 요구되는 철근콘크리트와 프리스트레스트콘크리트에 적용된다.  ● 염화물에 노출되는 정도와 수분 포화도에 따라 4가지의 노출등급으로 세분화된다. 노출등급 ES1은 공기 중의 염화물(비래염분)의 영향을 받는 경우에 해당된다. ● 해안가 또는 해안 근처에 있어 해풍에 의한 비래염분에 노출되는 구조물이나, 차도변에 위치하여 제빙화학제(제설염)에 의한 비래염분에 노출되는 구조물에 ES1 등급이 적용된다.  ● 해안가 주변의 육상 지역에서 해안가로부터 거리에 따른 비래염분량은 지역마다 큰 차이가 있으므로 측정결과를 바탕으로 한계영향거리를 정하는 것이 바람직하다. ● 측정결과에 따르면 우리나라 동해안은 비래염분이 많고, 서·남해안은 상대적으로 적은 것으로 알려져 있으나 국지적으로 그 차이가 크다.  ● 일반적으로 비래염분의 양에 따라 해안선으로부터 대략 100~250m를 한계영향거리로 볼 수 있으나, 이보다 해안선에서 멀리 떨어져 있더라도 삼면이 해풍을 받는 지역은 비래염분의 영향을 받는 지역으로 보는 것이 타당하다. ● ES2는 해수 이외에 염화물을 함유한 물에 계속 노출되는 콘크리트에 적용된다. 예를 들어, 수영장이나 염분을 함유한 지하수에 노출되는 지하 벽체 등이 이 경우에 해당된다. ES3는 ES2와 유사하나 해수 중에 침지된 경우에 적용된다.  ● ES4는 건습이 반복되면서 해수 또는 염화물이 함유된 물에 노출되는 경우로 철근 부식의 위험이 가장 높은 조건이며 해수 물보라 지역(비말대), 간만대, 제설제가 녹은 물에 직접 노출되는 도로 시설물 등이 해당된다.
④ 노출범주 EF	● 수분에 접촉되면서 동결융해의 반복작용에 노출된 외부 콘크리트에 적용된다. 수분과 접촉하는 빈도와 염화물 노출 여부에 따라 4가지의 노출등급으로 나뉜다.  ● 노출등급 EF1은 동결 전 간혹 수분에 접촉된 후 동결융해의 반복작용에 노출된 콘크리트로 흙과 직접적으로 접촉하지 않고 비를 맞을 수 있는 건물 외벽, 보 등의 수직면 등을 들 수 있다.  ● 노출등급 EF2는 EF1과 같이 수분에 간혹 노출되고 동시에 염화물에도 노출되는 콘크리트에 적용되며 공기 중의 제빙화학제가 영향을 줄 수 있는 콘크리트 수직면이 EF2에 해당된다.  ● 노출등급 EF3는 동결 전 지속적으로 수분에 접촉되고 동결융해의 반복작용에 노출된 콘크리트로 물이 고일 수 있는 지붕, 바닥슬래브 등이 이에 해당된다.  ● 노출등급 EF4는 EF3과 같이 지속적으로 수분과 접하면서 염화물에도 노출되는 경우로 제빙화학제가 녹은 물에 직접 노출되는 도로포장, 교량 바닥판, 도로 인접 구조물 그리고 해수 물보라 지역(비말대)이나 간만대에 건설된 구조물 등이 이 등급에 해당된다. ●EF4 등급의 환경에서는 salt scaling에 의한 손상의 위험이 높다.
⑤ 노출범주 EA	● EA：유해한 농도의 수용성 황산염이온을 함유한 물 또는 흙과 접촉하고 있는 콘크리트에 적용된다. 물 속에 용해된 황산염이온의 농도 또는 토양내 수용성 황산염이온 농도에 따라 3가지의 노출등급으로 세분화된다.  ● 노출등급에 따른황산염이온 농도 범위는 ACI 318의 분류를 준용한 것이다.

 

II. 노출 범주 및 등급 (KDS 14 20 40의 표 4.1-1, KCS 14 20 10의 표 1.9-1)

KDS 14 20 40 콘크리트구조 내구성 설계기준(22.01).hwp

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KDS 14 20 10 콘크리트구조 해석과 설계 원칙(21.02).hwp

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1) 노출 등급

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 침지 되어 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 콘크리트
	EC4	● 건습이 반복되는 콘크리트로 매우 높은 탄산화 위험에 노출되는 경우	●  EC2 등급에 해당하지 않고, 물과 접하는 콘크리트 (예를 들어 비를 맞는 콘크리트 외벽, 난간 등2))
ES (해양환경, 제빙화학제 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 공기중의 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 도로구조물의 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 황산염이온에 노출되는 콘크리트(표 4.1-2)	● 토양과 지하수에 노출되는 콘크리트 ● 해수에 노출되는 콘크리트
	EA2	● 유해한 수준의 황산염이온에 노출되는 콘크리트(표 4.1-2)	● 토양과 지하수에 노출되는 콘크리트
	EA3	● 매우 유해한 수준의 황산염이온에 노출되는 콘크리트(표 4.1-2)	● 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 방수 처리된 표면은 노출등급 EC3로 간주할 수 있다. 3) 비래염분의 영향을 받는 콘크리트로 해양환경의 경우 해안가로부터 거리에 따른 비래염분량은 지역마다 큰 차이가 있으므로 측정결과 등을 바탕으로 한계영향 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) 차도로부터수평방향 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 포함된 물에 노출되는 주차장의 바닥, 벽체, 기둥 등에 적용한다.

 

2) 수용성 황산염이온 농도에 따른 노출등급 구분

주
1) 토양 질량에 대한 비로 KS I ISO 11048에 따라 측정하여야 한다.
2) 수용액에 용해된 농도로 ASTM D516 또는 ASTM D4130에 따라 측정하여야 한다.