염풍화에 의한 석재 구조물의 부식에 관한 연구 = Deterioration of stone materials by salt weathering

국문 초록 (Abstract)

염의 결정, 수화 및 열팽창에 의한 암석의 풍화는 암석 파괴의 주요 원인으로 알려져 있다. 도시환경에서도로와 보도에 과다하게 뿌려지는 NaCl, CaCI₂ 등의 제설제와 해무에 의하여 내륙으로 이동된 바다의 염은 석조 문화재, 건물 및 콘크리트 구조물의 손상을 일으키게 된다. 신선한 화강암, 풍화된 화강암 및 저품위의 석회암을 대상으로 염의 과포화 수용액에 암석시료를 일정시간을 침수시킨 후 건조시키는 과정을 반복하는 인공염풍화 실험을 실시하였다. 매회 시험 후 측정한 암석시료의 초음파 전파속도가 일정한 첫수의 반복시험 후에는 거의 일정한 값을 보이므로 반복된 시험으로 암석내의 공극이 염의 결정으로 포화되었음을 유추할 수 있다. NaCl염이 CaCl₂염에 비해 상대적으로 암석에 더 큰 손상을 입히며, 흡수율이 높고 조립의 화강암이 석회암에 비해 쉽게 파괴되었다. NaCl에 의한 염풍화 시험을 반복함에 따라 암석시료의 초음파 전파속도는 점차 감소하는 경향을 보이나, 자연 풍화로 암석입자의 상호 결합력이 낮아진 풍화 화강암 시료의 경우, 초기 실험 중에는 암석입자 간의 공극에 염분 결정이 침전되어 초음파 전파속도가 증가되었다. 염풍화는 석재구조물의 손상의 주요 요인으로 석조 문화재 및 건물의 적절한 보존을 위하여 향후 계속적인 연구가 요구된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The weathering of rocks by salt crystallization salt hydration and thermal expansion of salt has been recognized as one of powerful causes of rock disintegration. In urban circumstances, deicing salts such as NaCl and CaC1₂ introduced unnecessarily large quantities onto walks and driveways have done severe damage to stone and concrete near ground level. Salts from sea spray may be carried inland and infiltrate stones to cause the decay of stone monuments and buildings. Fresh and slightly weathered granites and low-grade limestones were selected and prepared for artificial salt weathering tests with NaCl and CaC1₂salts. After certain repeated cycles of immersion in supersaturated salt solutions and drying, the ultrasonic velocities through the tested rock specimens become nearly constant which implies that the pores be saturated with salts. NaCl salt does lead more deterioration of rocks than CaC1₂ salt and coarser grained granites with higher absorption especially when weathered, are more easily damaged by salt crystallization than limestones. Generally the ultrasonic velocities through the rock specimens show decreasing trends with repeated cycles of NaCl-test, but for the originally weathered sample, those show a increasing trend in early cycles probably resulted from precitation of salt crystals in rock pores. Conclusively, salt weathering would be an important destructive factor in stone materials and therefore, it is essential to understand salt weathering thoroughly for proper conservation of stone monuments and buildings.