본 논문에서는 철근 콘크리트 단면에서 동시에 진행되는 중성화와 염화물 침투에 의해 진행되는 내구성 문제에 대해 서로 다른 콘 크리트의 특성과 주변 환경의 영향을 매개변수 분석을 통해 수행하였다. 이를 위해 콘크리트의 미세 공극 구조의 변화 및 중성화와 염소이온 투 과의 상호 화학반응이 직접 지배방정식 형태로 고려된 최신 모델을 사용하여 이 복합작용의 분석을 수행하였다. 이산화탄소, 염소이온, 열 및 수분의 복합적인 이동이 직접 고려되었다. 문헌상의 실험 데이터를 분석하여 모델의 입력변수를 결정하고 계산의 편의성을 증진시켰다. 이 모 델을 상용유한요소 프로그램인 COMSOL의 사용자 모듈형태로 개발 하였다. 이 상호작용에 영향을 미치는 물-바인더비 (w/b), 골재-바인더비 (a/b), 플라이에쉬 함량, CSH 함량, 콘크리트 초기공극률 등을 정량적으로 분석하였다. 결과에 의하면, 중성화와 염소이온 침투의 상호작용은 다양한 재료 물성치에 영향을 받는다.

철근 콘크리트 구조물의 철근에 대한 부식을 발생시키는 다양한 유해 열화인자 중 염화물 이온(Cl-)은 침투로 인한 확산속도가 빠 르고, 철근에 직접적으로 관여하여 부식을 야기시켜 매우 중요한 열화원인이다. 대형 콘크리트 구조물의 타설에서 불가피하게 발생하는 콜드 조인트는 전단력에 취약하여, 이는 내구적 열화에 대한 피해를 증가시키는 경향을 보인다. 본 연구에서는 콜드조인트를 가진 OPC(Ordinary Portland Cement) 콘크리트와 GGBFS(Ground Granulated Blast Furnace Slag) 염화물 촉진 실험으로 염화물 확산계수를 정량적으로 평가하였 다. GGBFS 콘크리트에서는 6.6×10-12 m2/sec의 확산계수가 측정되었는데. 이는 OPC 콘크리트에 비하여 약 30% 수준의 낮은 확산계수값을 나 타내었으며, 콜드조인트를 가진 콘크리트에서도 비슷한 경향이 관측되었다. OPC 건전부 콘크리트에 비하여 GGBFS 콘크리트의 염화물 확산 계수는 건전부에서 0.30배, 콜드조인트부에서 0.39배 정도의 우수한 염해 저항성을 나타내었다.

Concrete behaves as a brittle material with low tensile strain capacity. By adding fibers, the cracking in concrete matrix is controlled, and the durability is improved. In this study, the microstructure and Chloride diffusion resistance of fiber reinforced concrete are compared with fiber type and fiber volume fraction. From the results, the fiber mixed in concrete must be at least 0.5% regardless fiber type, in order to ensure the chloride diffusion coefficient higher than OPC at 91days. However, the micro structure distribution is affected with fiber volume fraction and fiber type at range 10~100nm.

In this study, ends of reinforced concrete bridge damaged by the chloride attack was experimentally investigated. The effect of the lateral gradient was low. The results of this study will be used as a guideline for bridge maintenance to investigation of the characteristics of chloride penetration.

본 연구에서는 국내에서 생산되고 있는 콘크리트용 순환 굵은골재를 사용하여 콘크리트의 압축강도 수준(20, 35, 50 MPa)에 따라 순환 굵은골재의 혼입률 변화가 콘크리트의 염화물 확산특성에 미치는 영향을 분석하였다. 실험결과 순환 굵은 골재의 치환율 변화에 따른 유 동성(슬럼프)은 순환골재를 혼입하지 않은 경우에 비해 동등하거나 양호한 유동성을 나타내는 것으로 나타났다. 이러한 영향은 국내에서 생산 되는 순환골재의 양호한 입형이 유동성 개선에 기여한 것으로 판단된다. 또한, 순환 곩은 골재의 치환율 변화에 따른 압축강도는 순환골재 혼 입률이 증가할수록 약 9~10% 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 염화물 확산계수는 순환골재 혼입률이 증가함에 따라 최대 144%까지 증가하 는 결과를 나타냈으며 낮은 강도 수준의 콘크리트 일수록 순환골재 활용에 따른 내염성 저하 정도가 큰 것으로 나타났다. 강도가 증가할수록 순 환골재 혼입에 따른 영향은 감소되어, 고강도 영역에서는 일반 콘크리트와 유사한 염화물 확산 특성을 발현하는 것으로 분석되었다. 따라서 순 환골재를 콘크리트용 재료로 대량 활용하기 위해서는 콘크리트의 내염성 개선을 위한 혼화재료의 적용 또는 배합설계상 조정을 통한 강도의 개선 등이 필요할 것으로 판단된다.

This paper presents an analysis technique considering double-layer concrete and time-dependent diffusion behavior, and the results are compared with those from the previous test results through reverse analysis. Through consideration of time effect, the relative error decreases, which shows more reasonable results. Utilizing the diffusion coefficients from Life365, relative errors increases and it needs deeper penetration depth(e) and lower diffusion coefficient ratio(D1/D2) due to higher diffusion coefficient.

In this study, chloride penetration of calcium leached concrete according to mineral admixture ratio were compared with OPC. From the results, it showed that chloride diffusion coefficient in calcium leached concrete were increased as calcium leaching period increase. However, the chloride diffusion coefficient of BFS case showed the better resistance than Fly Ash case. And, the distribution of chloride diffusion coefficient was significantly changed by calcium leaching period.

This paper presents an quantitative evaluation of loading conditions and its interaction of cold joint on accelerated diffusion coefficient. For the work, various loading conditions are prepared for concrete with cold joint. The mineral admixture of GGBFS (Ground Granulated Blast Furnace Slag) is replaced with 40% of weight ratio. The effect of GGBFS is evaluated to be effective to hinderance of chloride penetration. The compressive loading effect shows rapid enlargement of chloride diffusion after 60% of loading ratio while the tensile loading effect shows initially increased diffusion.

This paper presents the quantitative evaluation of migration diffusion coefficient considering an effect of cold joint. This also contains an effect of mineral admixture on chloride diffusion coefficient and the interaction of cold joint for chloride diffusion is experimentally investigated. The effect of mineral admixture is very effective to resistance to chloride penetration even if concrete has cold joint section.

콘크리트 표면의 상태에 따라 염화물은 증가 또는 감소하게 되며 이는 철근부식 및 내구수명에 매우 중요한 인자가 된다. 콘크리트의 내구성 저하를 방지하기 위해 표면함침과 같이 많은 표면강화 기술이 개발되었으나 이중 콘크리트 구조와 확산계수의 시간의존성을 고려한 염화물 해석방법은 매우 제한적이다. 본 논문에서는 표면 강화된 이중구조 콘크리트에 대해 시간의존성 확산계수를 도입하여 염화물 해석기법을 제안하였으며, 역해석을 통하여 기존의 실험결과와 비교하였다. 2년간 비말대, 해수중, 조석대 상태에 노출된 표면 함침된 콘크리트 시편에 대해 표면염화물량과 확산계수를 도출하고 Life-365에서 제안한 확산계수 식과 비교 분석하였다. 시간의존성을 고려한 결과 비말대 시편의 오차는 0.28에서 0.20 수준으로, 조석대 시편은 0.29에서 0.11 수준으로, 해수중에서는 0.54에서 0.40 수준으로 오차가 감소함을 알 수 있었다. 또한 Life365에서 사용되는 확산계수식을 사용할 경우, 과다한 확산계수로 인해 상대오차가 커지고 높은 침투깊이(e)와 낮은 확산계수비(D1/D2)를 필요로 함을 알 수 있다.

The purpose of this study is to evaluate the factor of determining chloride content in fresh concrete. Usually, in construction field, ion electrode method is used as a test for chloride content. As a result of this study, Ion electrode has a problem of interfering ion effect and requires special care in handling.

In the attempt to predict life time in a concrete, some modified pore structure in concrete was taken accounted to a diffusion modelling. As a result, total length coming from MIP and LTM methods was somewhat inconsistent with corresponding value from profiling. The reason was assumed that overestimated surface chloride content and penetration length with unaccurate determination of continuous pores.

해수중 환경에서 콘크리트 구조물 내에 매립된 철근은 용존산소의 부족으로 부식이 잘 발생하지 않는다. 이 때문에 해수중 환경의 부식촉진시험은 전기화학적인 방법으로 실시되어, 실제 부식 메커니즘과 맞지 않고 장기거동과의 상관성 도출도 어려운 실정이다. 본 연구에서는 해수중 환경에서의 부식촉진시험법을 정립하기 위해 온도와 염화물농도를 주된 변수로 부식촉진시험을 실시하였다. 부식의 발생 유무는갈바닉 전위측정법과 반전지전위법을 통한 철근부식모니터링 결과로 판단하였다. 부식촉진시험 결과 온도의 영향이 가장 지배적이라고 평가되었다. 염화물량은 시험 시편의 깊이별 염화물 농도를 측정하였다. 동일한 조건으로 FEM 내구성 해석 프로그램인 DuCOM을 통해 염화물침투 해석을 실시하여 입증하였다. 또한, 인공해수 침지 조건에 따른 용존 산소량은 실험을 통해 구했으며 이를 통해 부식촉진시험 결과의 타당성을 검증하였다.

균열을 가진 콘크리트에서는 균열폭으로 유입되는 염화물 이온에 의해 열화가 가속화된다. 본 연구는 균열을 가진 콘크리트의 염화물 확산에 대한 모델링으로, 정상상태를 가정하여 1차원 (이방성) 및 2차원 (등방성) 균열 모델링을 수행하였다. 기존의 균열 모델링에서는 직사각형 균열패턴으로 모델링을 수행하였으나, 본 연구에서는 조도를 가진 쐐기형 형태로 균열을 모델링하였다. 검증을 위하여 1차원 유입에 대해서는 콘크리트 시편에 균열을 유입하여 염화물 영동실험을 수행하였으며, 2차원 유입에 대해서는 기존의 실험결과를 이용하여 검증을 수행하였다. 모든 경우에서 균열형태를 쐐기형으로 고려하여 염화물 확산성이 감소되었으며, 조도를 고려함으로서 합리적인 결과가 도출되었다. 특히 0.10~0.15의 조도계수를 고려할 때, 실험값에 가장 근접한 결과를 나타내었다.

해수와 해풍에 직접적인 영향을 받는 콘크리트 해안구조물은 염화물 이온에 의한 구조물의 손상을 최소화하기 위해 다양한 방법이 적용되고 있다. 가장 대표적으로 콘크리트 타설 시 콘크리트의 밀실도를 향상시켜 다공성을 최소화하거나 콘크리트 구조물의 표면강화 처리하는 방법이 있다. 그러나 콘크리트 구조물의 노후나 충격에 의해 미세균열이 발생되는 경우 콘크리트구조물의 밀실도 향상과 표면강화 처리시에도 균열을 통한 염화물 이온 침투로 인한 구조물의 내구성 저하가 발생할 수 있으므로 이에 대한 방안이 요구되고 있는 상황이다. 그리고 콘크리트 구조물에 나타나는 미세균열은 구조물의 내구성저하 뿐만 아니라 내부의 철근이 외부로 노출시에 철근 부식에 의한 균열 문제가 나타나게 되므로 이러한 미세균열로 인한 문제점 해결 방안으로 자기치유특성을 가지는 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 FA(Fly Ash)혼합콘크리트에 자기치유 특성을 가지는 무기질계 혼화재를 바인더 대비 6% 혼합 사용하였으며 균열부 투수량변화 측정을 통한 콘크리트의 자기치유 특성과 함께 NT BUILD 492 시험방법에 의한 염화물 이온 침투성능을 평가하였다. 그 결과 56일 투수경과 후 자기치유 혼화재를 사용하지 않은 plain 대비 투수저감율이 25% 정도 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 plain 대비 염화물이온 침투깊이가 크게 감소되는 것을 확인할 수 있었으며 염화물이온 확산계수 또한 평균 5.4×10-12의 낮은 수준으로 확인되었다. 이를 통해 무기질계 자기치유 혼화재를 사용시에 자기치유성능 확인과 함께 염화물 이온 침투저항성이 높은 것으로 판단된다.

The present study concerns the properties of cement-free concrete using binding capacity of cement paste. The cement-free was casted with alkali-activators(KOH, NaOH, and CaOH2) by weight of binder. The properties of cement-free concrete was studied compare to that of OPC. It was found that an increase in the chloride concentration resulted in a decrease the binding capacity of OPC.

In this paper, modeling on equivalent diffusion coefficient in cracked concrete is performed for 1-D (Anisotropic) and 2-D (Isotropic) diffusion based on steady state condition. In the previous research, rectangular shape of crack was considered but the shape was modified to wedge shape with torturity. For verification of the proposed model, crack is induced in concrete sample and migration test in steady state is performed for 1-D diffusion. For 2-D diffusion, previous test results are adopted for verification. Through considering wedge shape of torturity, diffusion coefficients in 1-D and 2-D diffusion are reduced, and the more reasonable results are evaluated.

In this paper, analysis on chloride content and carbonation of concrete members in highway bridge is realized. As a result, it is considered that the amount of snowfall, de-icing salt, freeze and thaw affect chloride content, and concrete members with respect to carbonation in highway bridge are safety at least for now

In this paper, neural network technique(NNT) is applied to estimation of chloride diffusion coefficient, which has been used for strength evaluation and concrete mixing design. Rapid chloride diffusion test is performed for concrete with 3 different w/c ratios (0.37, 0.42, and 0.47) and various mineral admixtures such as GGBFS, FA and SF. Regarding 120 obtained diffusion coefficients, NNT is applied and diffusion coefficients are simulated. Utilizing the technique, chloride behavior in concrete is evaluated through FE model based on Multi-Component Hydration Model and Micro Pore Structure Formation Model. The simulated results are verified with the previous test results which have been exposed to sea water for 6 months.

콘크리트 구조물은 일반적으로 동결융해 작용을 받는 조건에 노출되고, 이러한 동결융해작용은 콘크리트의 공극구조를 변화시키고, 콘크리트의 내구성을 저하시킬 우려가 있다. 따라서 본 연구에서는 동결융해작용에 의한 콘크리트 내부공극구조 변화와 동결융해작용을 받은 콘크리트의 내구특성을 평가하고자 하였다. 실험결과, 기존의 동결융해 평가기법에 따르면 모든 배합에서 우수한 내구성능을 나타내었으나, 동결융해 작용에 노출됨에 따라 50~100nm 크기의 공극이 크게 증가하며, 콘크리트 염화물침투저항성이 저하하였다. 수중양생 콘크리트의 공극구조와 염화물 침투저항성은 선형관계를 보이지만, 동결융해작용을 받으면 내부공극구조의 변화로 선형관계가 저하하였다. 동결융해작용과 염화물침투를 동시에 받는 구조물의 내구성 평가기준에 대한 재검토가 필요할 것으로 판단된다.