다층구조확산을 고려한 제설제에 노출된 콘크리트의 염화물 해석

DOI QR코드

DOI QR Code

서지석;권성준
Seo, Ji-Seok;Kwon, Seung-Jun

  • 투고 : 2015.10.23
  • 심사 : 2015.12.29
  • 발행 : 2016.04.28

초록

콘크리트는 경제적이며 고내구성 건설재료이지만, 염해에 노출된 경우 매립된 철근의 부식으로 인해 내구성에 대한 문제가 발생한다. 최근 들어 동절기에 제설제가 많이 사용되고 있는데, 제설제의 사용은 콘크리트 표면에 미세균열과 박리를 증가시키고 용해된 제설제는 매립된 철근의 부식을 야기한다. 기존의 염화물 지배방정식인 Fick's 2nd Law의 해석기법은 표면이 열화된 콘크리트의 염해특성을 평가하지 못하므로 이에 대한 고려가 필요하다. 본 연구에서는 콘크리트 다층구조 확산 모델과 시간의존성 염화물 확산을 이용하여 제설제에 노출된 콘크리트의 염화물 해석기법을 제안하였다. 이를 위해 18년 경과된 콘크리트 도로교의 염해실태를 분석하였으며, 역해석을 통하여 표면열화깊이 및 열화된 콘크리트 층의 증가된 염화물 확산성을 평가하였다. 제안된 기법은 30MPa 콘크리트에서 12.5~15.0mm 열화깊이와 2배 증가된 열화층의 염화물 확산성을 나타내었다. 본 해석기법은 표면열화 및 표면 강화 등 2개의 다른 확산성을 가진 콘크리트의 염화물 거동을 평가하는데 효과적으로 적용될 수 있다.

키워드

제설제;다층구조 콘크리트;염해;동결융해;시간의존성 확산

참고문헌

  1. J. P. Broomfield, Corrosion of Steel in Concrete: Understanding, Investigation and Repair, E&FN, London, pp. 1-15, 1997.
  2. S. J. Kwon, U. J. Na, S. S. Park, and S. H. Jung, "Service Life Prediction of Concrete Wharves with Early-Aged Crack: Probabilistic Approach for Chloride Diffusion," Structural Safety, Vol. 31, No. 1, pp. 75-83, 2009. https://doi.org/10.1016/j.strusafe.2008.03.004
  3. RILEM, Durability Design of Concrete Structures, Report of RILEM Technical Committee 130-CSL, E&FN, pp. 28-52, 1994.
  4. 이윤, 박기태, 권성준, "폴리프로필렌 섬유 보강 RHA 콘크리트의 공학적 특성," 한국콘텐츠학회논문지, 제15권, 제3호, pp. 427-437, 2015.
  5. 김윤용, 오광진, 박기태, 권성준, "공극구조 및 하중조건에 따른 콘크리트의 초음파 속도 모델링," 한국콘텐트 학회 논문집, 제15권, 제3호, pp. 415-426, 2015.
  6. 김홍삼, 김진철, 이재영, "제설제에 의한 콘크리트 도로구조물의 열화조사," 한국콘크리트학회가을 학술발표회 논문집, 제26권, 제2호, pp. 489-490, 2014.
  7. 고경택, 김도겸, 김성옥, 조명석, 송영철, "동결융 해와 염해의 복합작용을 받는 콘크리트의 내구성능 저하 평가," 한국콘크리트학회 봄학술발표회 논문집, 제13권, 제4호, pp. 397-405, 2001.
  8. P. K. Metha and P. J. M. Monteriro, Concrete-Structure, Properties, and Materials, Prentice Hall, 2nd Edition, 1993
  9. 양은익, 이성태, 박해균, 김명유, 박진호, "제설제 살포에 따른 콘크리트포장의 염화물 침투특성," 한국콘크리트학회 가을학술발표회 논문집, 제17권, 제2호, pp. 475-478, 2005.
  10. 박상준, "연행 공기량이 해양콘크리트의 동결융해 및 염화물 확산특성에 미치는 영향," 한국구조물진단유지관리공학회 논문집, 제12권, 제3호, pp. 161-168, 2008.
  11. K. Maekawa, T. Ishida, and T. Kishi, "Multi-scale Modeling of Concrete Performance," Journal of Advanced Concrete Technology, Vol. 1, No. 2, pp. 91-126, 2003. https://doi.org/10.3151/jact.1.91
  12. T. Ishida, K. Maekawa, and T. Kishi, "Enhanced Modeling of Moisture Equilibrium and Transport in Cementitious Materials under Arbitrary Temperature and Relative Humidity History," Cement and Concrete Research, Vol. 37, pp. 565-578, 2007. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2006.11.015
  13. S. J. Kwon and H. W. Song, "Analysis of Carbonation Behavior in Concrete using Neural Network Algorithm and Carbonation Modeling," Cement and Concrete Research, Vol. 40, No. 1, pp. 119-127, 2010. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2009.08.022
  14. S. S. Park, S. J. Kwon, S. H. Jung, and S. W. Lee, "Modeling of Water Permeability in Early aged Concrete with Cracks based on Micro Pore Structure," Construction and Building Materials, Vol. 27, No. 1, pp. 597-604, 2012. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.07.002
  15. H. W. Song, H. B. Shim, A. Petcherdchoo, and S. K. Park, "Service Life Prediction of Repaired Concrete Structures under Chloride Environment Using Finite Difference Method," Cement and Concrete Composites, Vol. 31, No. 2, pp. 120-127, 2009. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2008.11.002
  16. L. Tang and G. Joost, "On the Mathematics of Time-Dependent Apparent Chloride Diffusion Coefficient in Concrete," Cement and Concrete Research, Vol. 37, No. 4, pp. 589-595, 2007. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2007.01.006
  17. C. Andrade, J. M. Diez, and C. Alonso, "Mathematical Modeling of a Concrete Surface "Skin Effect" on Diffusion in Chloride Contaminated Media," Advanced Cement Based Materials, Vol. 6, No. 2, pp. 39-44, 1997. https://doi.org/10.1016/S1065-7355(97)00002-3
  18. M. D. A. Thomas and P. B. Bamforth, "Modeling Chloride Diffusion in Concrete: Effect of Fly Ash and Slag," Cement and Concrete Research, Vol. 29, No. 4, pp. 487-495, 1999. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(98)00192-6
  19. M. D. A. Thomas and E. C. Bentz, Computer Program for Predicting the Service Life and Life-Cycle Costs of Reinforced Concrete Exposed to Chlorides, Life365 Manual, SFA, pp. 12-56, 2000.
  20. E. Poulsen, "On a Model of Chloride Ingress into Concrete, Nordic Mini Seminar-Chloride Transport, Department of Building Materials," Gothenburg, 1993.
  21. 문진만, 김진영, 김영준, 오경석, 권성준, "콘크리트내의 이중구조와 시간의존성을 고려한 염화물 해석기법의 개발," 한국구조물진단유지관리공학회 논문집, 제19권, 제5호, pp. 83-91, 2015.
  22. 강릉대학교 산학협력단, 친환경성 액상유기산 제설제 개발 및 실용화 연구 보고서, R&D 산학연 04 A02-07, 2007.
  23. 한국콘크리트학회, 콘크리트 표준시방서-내구성편, 2006.
  24. 이승훈, 권성준, "시간의존성 염화물 확산계수와 압축강도 상관성에 대한 실험적 연구," 한국콘크리트학회 논문집, 제24권, 제6호, pp. 715-726, 2012.

피인용 문헌

  1. 1. Current Trends of Durability Design and Government Support in South Korea: Chloride Attack vol.9, pp.3, 2017, doi:10.5392/JKCA.2016.16.04.114

과제정보

연구 과제 주관 기관 : 한국연구재단