개념 한 쪽
콘크리트의 알칼리성이 공기 중 이산화탄소와 반응하여 소실되는 현상을 탄산화(중성화)라 하고, 그 심도를 측정하기 위해 페놀프탈레인 지시약을 사용한다는 점을 핵심으로 다룬다.
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출제기준 단원 「탄산화 시험」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 페놀프탈레인 발색 원리 확인 | 1 | 지시약 발색에 따라 탄산화 여부를 식별하는 원리를 묻는다 |
| 해양환경과 탄산화 관련성 판별 | 1 | 해양 환경에서 주요 열화 요인과 탄산화의 관련성을 비교하여 가장 관련이 적은 항목을 가린다 |
| 알칼리-골재반응 억제 대책과 혼동 선지 판별 | 1 | 알칼리 기원과 억제 방법을 근거로 적절하지 않은 억제 대책을 찾는다 |
탄산화는 콘크리트 내부의 수산화칼슘이 대기 중 이산화탄소와 반응하여 탄산칼슘으로 바뀌면서 콘크리트의 알칼리성이 저하되는 현상이다. 이 현상은 콘크리트의 알칼리성 유지 능력을 약화시켜 철근 부식 등의 2차적 열화를 초래할 수 있음을 이해해야 한다.
탄산화 깊이를 측정하는 대표적 방법은 콘크리트 단면을 노출시키고 페놀프탈레인 용액을 분무하여 발색 반응을 관찰하는 것이다. 페놀프탈레인은 알칼리성 영역에서 붉은색으로 변하고, 탄산화로 인해 중성화된 부분에서는 무색으로 남아 두 영역의 경계선까지의 깊이를 측정하여 탄산화 깊이를 판정한다.
페놀프탈레인 이외의 산성 용액이나 금속 용액은 탄산화 깊이 판정용 지시약으로 사용하지 않는다. 또한 탄산화는 주로 대기 중 CO2와의 확산에 의한 현상이므로 환경별 우선 열화 요인을 구분하는 기초적 관점이 필요하다.
해양환경에서는 염화물, 황산염, 건습 반복 등 해수에 의한 영향이 주요 열화 요인이며, 탄산화는 대기 중 CO2와의 관련성이 상대적으로 적을 수 있음을 재료에서 설명하였음을 주의해야 한다.
시험지시약을 이용한 탄산화 판정 문제는 '페놀프탈레인 = 알칼리에서 붉은색, 탄산화 부위는 무색'의 연결 고리를 묻는 문항으로 출제된다. 반대로 염산이나 황산 같은 산성 용액을 탄산화 판정약으로 제시하면 오답 처리해야 한다.
환경별 열화 관련 문항에서는 해양환경과 탄산화의 관련성이 낮음을 묻는 형태가 빈출하므로 '해양=염화물·황산염·건습, 내륙=중성화'로 구분하여 판단하는 연습을 권장한다.
콘크리트의 제조시 사용하는 골재로 인해 알카리 골재반응이 발생할 수 있는데, 알카리 골재반응의 억제대책으로 적당하지 않은 것은?
정답 ④ · 알카리 골재반응의 억제 대책 중 적절하지 않은 것을 고르는 문제이다. 알카리 골재반응은 시멘트 중의 알칼리 성분이 반응성 골재와 물과 함께 작용하여 팽창성 겔을 생성해 균열을 일으키는 현상이다.
알카리 골재반응은 알칼리 성분이 원인이므로 나트륨 이온이 많은 것이 오히려 반응을 촉진하여 적절하지 않다.
콘크리트 탄산화 깊이 측정시험에서 가장 많이 사용되는 용액은?
정답 ② · 이 문제는 콘크리트 탄산화 깊이 측정에 사용되는 지시약 용액을 묻는 문제이다. 탄산화 깊이 측정에는 페놀프탈레인 용액을 가장 많이 사용하는데, 이는 알칼리성에서 붉은색, 중성이나 산성에서 무색으로 변하는 지시약이기 때문이다.
탄산화 깊이 측정은 페놀프탈레인 지시약을 사용하여 탄화된 무색 부분과 비탄화된 적색 부분의 경계면을 확인하는 방식으로 진행한다.
해양환경하에 노출되어 있는 콘크리트 구조물과 관련성이 가장 적은 내구적 성질은 무엇인가?
정답 ④ · 해양환경에 노출된 콘크리트 구조물은 해수의 화학적, 물리적 작용에 의해 열화를 겪습니다. 주요 내구성 저하 요인으로는 해수 내의 황산염과의 반응에 의한 팽창 파괴, 염화물 이온의 침투로 인한 철근 부식, 그리고 조석 간만의 차로 인한 건습의 반복 작용 등을 들 수 있습니다.
해양환경은 황산염, 염화물, 건습 작용과 직접 관련 있으나, 중성화는 대기 중 이산화탄소와 관련이 적다.
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