6장. 철근콘크리트 구조 (철근-3)

6. 철근의 피복

철근은 콘크리트에 두껍게 덮여 부착되므로 두 이질재는 일체가 되어 그 힘을 다할 수 있는 것이다. 그러나 철근이 소요의 두께까지 콘크리트에 덮여 있지 않으면 부재내부응력에 의한 균열, 외기의 습기에 의한 철근의 녹슬기, 또는 불의의 화재로 철근의 빠른 가열 등의 강도 저하로 구조체는 파괴될 것이다. 따라서 철근콘크리트구조물을 내구 • 내화적으로 유지하려면 적당한 피복두께가 있어야 한다. 철근콘크리트조 건축물의 내용연수는 감가상각 등을 고려하여 65~75년, 구조체의 내용연수는 150년 정도라 한다. 철근은 알칼리성인 콘크리트 속에 묻혀 녹슬지 아니하고 오히려 당초에 녹슨 것도 콘크리트에 흡수되는 정도라고까지 말하고 있다. 그러므로 내구력은 무한한 것이라 하지만 콘크리트는 공기중의 탄산가스를 흡수하여 점차 표면에서부터 알칼리성이 없어지고 마침내는 중성화되며, 철근은 녹슬게 될 것이다. 콘크리트가 중성화하는 속도는 옥외에 방치한 보통 정도의 콘크리트로서 t년간에 x cm라고 하면 t=7.3 x²이라 한다. 예를 들면 철근의 피복두께 3cm 일 때 철근이 녹슬게 되는 것은 약 66년, 4cm이면 117년이 되지만 실제로는 콘크리트면이 직접 풍우에 채이는 곳은 부분적이고 대개는 다른 재료로 마무리되므로 상당히 길어지고 거의 영구적이라 할 수 있다. 철근은 200℃ 정도까지는 상온일때의 강도 또는 그 이상으로 된다고 하지만 그 이상의 온도에서는 갑자기 약하게 되어 600℃ 정도에서는 상온일 때의 반 정도로 저하되는 동시에 몹시 늘어난다. 한편 콘크리트는 경화 후에는 다소의 수분을 함유하고 있어 온도가 100℃ 정도가 되면 여기에 포함되어 있는 수분은 증발하고 250℃ 정도부터는 화학적으로 결합된 수분인 결정수가 빠지기 시작하며, 500℃ 정도에서는 수산화석회가 열분해하여 콘크리트는 갑자기 약하게 된다. 그러나 실제 화염에 접하는 부분의 수분이 증발하면 여기에 공기가 들어가서 콘크리트의 내부에는 좀처럼 열이 전달되지 아니한다. 또한 콘크리트와 철근의 열팽창 계수는 -10~90℃까지는 거의 동일하므로 이 정도로써는 미끄러져 빠질 우려는 없다. 따라서 보통 화재 온도 800~1,200℃에서는 철근이 적당한 두께로 피복되어 있으며 내부까지 붕괴되는 일은 거의 없다. 이와 같은 이유로 철근은 콘크리트로 피복되어야 화재 시에 안전하고 내구연한도 증대된다. 철근의 피복두께는 아래 표와 같이 규정하고 있다.  

철근의 최소피복두께

철근의 피복두께