PT 텐던 파단
유럽 사례
영 국
1967년 Bickton Meadows 보도교가 Internal PT 텐던의 부식으로 인해 붕괴된 것을 시작으로 1964년에 건설된 Braidley Road 교가 1970년대 후반 부식(腐蝕, corrosion)으로 강선을 전면 교체한 이후 1977년에는 external 방식의 PT 공법 교량에 적용을 금지하는 조치를 하였다.
1985년 Ynys-y-Gwas 교가 붕괴되었는데, 1953년 교량이 완공된 이후 붕괴 6개월 전의 점검을 포함 모두 10회의 점검을 하였음에도 그 과정에서 PT 텐던이 부식된 징후가 외부로 나타나거나 손상 등 사전 징후가 전혀 없었다.
1985년에는precast 단면의 열화부분으로 침투된 물과 제설재로 인해 PT 텐던이 부식된 Taf Fawr 교를 철거 후 재축하는 것으로 결정하였다. 1988년 Folly New Bridge에서, 1990년 M1 Blackburn Road Bridge, 1992년 Botley Road Flyover에서 잇달아 PT 텐던의 부식이 발견되었다. 1992년 벨기에의 Melle Bridge가 붕괴되었는데, 콘크리트에 매입되어 점검이 불가능한 PT 텐던의 부식이 원인인 것으로 나타났다.
이에 따라 1992년 영국은 Internal 방식의 PT 공법을 교량에 적용하지 못하도록 금지 조치를 하였는데, 물과 제설재의 침투로 인한 PT 텐던의 부식에 대한 우려가 가장 중요한 원인이었다.
1993년 “교량특별점검 5년 프로그램” 을시행하여 영국 전역에 건설된 1,100개의 PT 공법 교량을 5년간에 걸쳐 집중적으로 점검하였다. 고속도로 교량을 관리하는Highways Agency에서 ‘점검 우선순위 (BD 54/93)’, ‘점검의 계획과 실행 (BA 50/93)’ 등 기준과 지침을 시달하였고, 교량별로 3단계 조사(서류조사 ⇨ 현장예비조사 ⇨ 정밀현장조사)를 시행하였는데, 그라우트 미충진 30%, 덕트내 수분함유 13%, 심각한 부식 10%, 정착구 부식 25% 등의 결함이 발견되었다.
1994년에는 교면(橋面) 방수(防水)의 기능상실로 상판 상부에 위치한 PT 텐던이 부식된 Clifton교를 대대적으로 보수하였다.
1996년 영국 콘크리트 학회가 PT 교량의 내구성 대책을 발표하여, 덕트 내 완전 충진을 의무화하고, non-bleed & non-shrink 그라우트를 사용하도록 하고, 다중 부식보호 대책(방수, 피복, 정착구 Cap, Plastic 덕트, Vent의 밀봉 등)을 시행하였다.
1996년에는 기술의 발전상황 등을 고려하여 PT 공법의 교량 적용금지 조치를 해제하였는데, 여전히 Internal 방식의 precast segmental bridge는 사용을 금지하는 정책을 유지하고 있다.
영국 규정 BA 57/01, 4.8
internal 방식의 precast concrete segment의 현장시공이음부분은 수분과 제설재의 침투에 아주 취약한 곳으로, PT 스트랜드에 심각한 부식을 국부적으로 유발할 수 있다. 비록 시공이음부분의 연속성을 확보하기 위한 새로운 시스템이 개발되고 있고 보호공법들이 개선되었다고는 하지만, internal 방식으로 그라우트된 텐던을 사용한 건설방식은 한동안 금지한다. 다만, external 방식은 허용한다.
영국 규정 BA 57/01, 4.9
segmental 공법과 관련해서 설계자들에게 잘 알려지지 않은 또 하나의 문제는 segment간 접착재의 큰 탄성수축과 creep변형과 균열의 봉합으로 인해 prestress의 손실이 추가로 일어난다는 것이다. 이 결과 segment 공법의 최종 prestress는 보통의 공법에 비해 상당히 적어질 수도 있다.
Internal 방식의 Segment 공법에 대한 미국와 영국의 인식 차이
미국은 과거의 영국과 달리 segment의 접착재로 에폭시수지를 사용하기 때문에 PT 텐던의 부식 위험이 현저히 줄어들었고, 조사결과 미국의 경우는 큰 문제가 없는 것으로 판명되어 사용에 문제가 없다는 입장
영국은 미국이 문제가 없다고 하는 것은 단순히 육안조사 결과에 근거한 것으로 불수용
2010년 1960년대초에 건설된 런던의 A4 간선도로상의 고가도로인 Hammersmith Flyover는 연장 622m의 Internal방식의 Segmental PT 교량구조물인데 파취조사 결과 PT 텐던이 심하게 부식된 것으로 확인되어PT 텐던이 끊어질 때 방출되는 소리를 탐지해내기 위해 AE 계측장치 등을 설치하여 관리하고 있다. 2010년 PT 텐던이 파단될 경우 이를 탐지해 낼 수 있는 AE sensor 300개 및 경사계, 응력계, 온도계, 변위계 등의 센서를 설치하였는데, 이를 통해 텐던의 파단 위치를 50cm이내의 오차범위에서 탐지해 낼 수 있는 것으로 알려졌다.
이러한 기법은 비파괴시험으로 PT 텐던의 부식상태를 찾아낼 수 없는 Internal 방식의 교량구조물에서는 만일의 경우 PT 텐던이 부식으로 끊어질 경우 바로 인지하여 통행제한 등 곱다로 위험에 대처할 수 있는 최소한의 방법으로 국내에서도 통행량이 많은 서울의 내부순환도로 등에 시범적으로 시도해 볼 필요가 있다고 여겨진다.
External PT 텐던과 Ynys-y-Gwas 교 붕괴
Melle Bridge 붕괴
Precast Segment 공법과 결함
Hammersmith Flyover와 AE 계측장치
기타 유럽국가
스위스에서 1998년 107개의 교량을 조사한 결과 13%의 그라우팅 결함이 발견되었고, 오스트리아에서는 2000년 10개의 교량을 조사하였는데 약 24%의 그라우팅 결함이 발견되었다.
프랑스는 1999년 163개의 교량을 조사한 결과 12%의 그라우트 결함이 발견되었고, 2000년 시멘트 그라우트재의 시험을 통해 시멘트 성분의 침강 또는 분리에 의해 그라우트의 혼합수 중 일부가 유리(遊離)되어 상승하는 현상인 일반적 블리딩(bleeding)과 PT 강선들 사이의 틈이 혼합수가 빠져 나오는 통로 역할을 하여 혼합수가 상승하는 현상을 일컫는 strand의 심지효과에 의한 블리딩 현상 등 그라우팅의 결함 발생 메커니즘을 규명하였다. 그리고 2001년 PT 텐던 파단 사고가 여러 곳에서 잇달아 발생한 이후 external PT 텐던에 시멘트 그라우트재 대신 왁스계열의 flexible filler 사용을 의무화하였다는 게 특징이다.
COST Action 534, “New materials and systems for prestressed concrete structures”을 통해 유럽의 17개 국가가 2002년부터 2007년까지 PSC 구조물의 내구성에 관해 합동 연구를 시행하였는데, 이는 PT 텐던의 부식 문제가 유럽 전역에 걸쳐 심각하게 발생하였음을 반증한다.
Bleeding과 strand의 심지효과
왁스계열의 Filler