In this study, the hydration heat and chloride migration properties of marine concrete with respect to the water-binder ratio and binder type are investigated experimentally. According to research results, TBC(Ternary Blended Cement) applied marine concrete has a large water-binder ratio, the heat of hydration was found to be reduced and the chloride ion diffusion coefficient was small.

본 연구에서는 초기 균열을 도입한 철근콘크리트 부재에 대한 침지 염화물 침투 실험을 수행하였다. 염화물 확산 특성과 임계 균열폭을 비교하였으며, 콘크리트 자기복원 특성을 검토하였다. 실험결과에 따르면, 표면 균열폭이 증가할수록 염화물 침투저항성이 크게 감소하였으며, 광물질 혼화재를 사용할 경우, 비균열 부재의 염화물 침투저항성은 크게 개선되었지만, 고로슬래그 및 플라이애쉬 혼화재를 사용할 경우에 균열이 발생하게 되면 도리어 염화물 침투저항성은 보통 콘크리트에 비해 크게 저하하였다. 임계 균열폭은 침지 염화물 침투 실험 결과 평균 29㎛으로 측정되었다. 자기복원 현상에 의해 4∼15㎛범위의 균열이 복원되었다. 그러나 콘크리트 자기복원 현상에 의해 시각적으로 복원된 부분의 염화물 침투 저항성은 완전히 회복되지 않았다.

해양환경 하에서 염화물의 침투를 억제하여 부식 위험을 최소화함으로써 콘크리트 구조물의 공용기간을 연장할 수 있다. 효과적으로 구조물을 관리하기 위해 적절하게 유지관리하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 효과적인 유지관리 전략을 세우기 위한 보수된 구조물의 유지관리비용 평가와 연계하여 구조물의 사용수명을 정량적으로 평가하는 방법을 제안하였다. Fick의 제2법칙으로부터Crank-Nicolson법에 기초한 유한 차분법을 제안하여 보수되지 않은 콘크리트 구조물과 보수된 콘크리트 구조물의 염화물 이온 분포를 예측하였다. 이를 이용하여 보수에 의해 연장 가능한 사용수명과 목표한 공용기간 동안에 필요한 보수 횟수를 평가하였다. 게다가보수 횟수와 콘크리트 교체 비용을 고려하여 총 유지관리 비용을 산출하였다. 마지막으로 제안된 방법의 적용성 검토를 위해 수치해석예제를 제시하였다.

최근 들어 대형 해양콘크리트 구조물의 건설이 빈번해짐에 따라 콘크리트의 염화물이온확산계수를 정확히 평가할 필요성이 대두되고 있으나, 콘크리트의 염화물이온 확산계수 평가는 장시간이 소요되는 단점 때문에 전기화학적인 전위차 촉진에 의해 단시간에 염화물이온의 확산계수를 추정하기 위한 여러 촉진 시험방법들이 제안되고 있으나 이에 대한 체계적인 연구가 아직은 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 시멘트의 성분이 다른 3종류의 시멘트를 대상으로 대표적인 3가지 전기적인 촉진시험에 의해 콘크리트중의 염화물이온의 침투 및 확산특성을 평가하고 이 방법간의 상관성을 분석하였다. 평가결과 시멘트의 성분에 따라 염화물이온의 확산특성은 크게 달라졌으며, 그 중 고로 슬래그 미분말과 플라이애시를 일정비율로 혼합한 3성분계 시멘트의 확산특성이 가장 우수하였으며, 염화물이온 확산 특성은 결과로부터 시험방법간의 상관성은 양호한 것으로 나타났다.

해양콘크리트의 대표적인 내구성 열화요인이라 할 수 있는 동결융해나 염해의 경우는 콘크리트내의 공극특성에 따라 침투 및 확산특성이 크게 상이하게 되는데, 이는 동결융해저항성 확보를 목적으로 사용되고 있는 AE제의 종류나 사용량 그리고 그의 경시변화 특성 등과 매우 밀접한 관계가 있다. 따라서 본 연구에서는 굳지않은 콘크리트의 목표 공기량을 각각 4～6%와 8～10%로 계획하여 실내시험을 실시한 후, 모의부재에서는 4～6%를 대상으로 평가하였다. 실험결과, 경화콘크리트의 공기량은 재령 7일에서 각각 2.5～5.2%, 재령 28일에서는 각각 2.4～5.1%정도로서 비빔직후 목표공기량의 절반수준인 것으로 나타났고, 동결융해 반복에 따른 스케일량은 목표공기량 8～10%의 경우가 4～6%에 비해 미미한 수준에서 다소 유리한 것으로 평가되었다. 한편, 모의부재에서 채취한 코어공시체의 동결융해 및 염화물 확산특성에서는 동일배합조건의 실내시험 결과에 비해 다소 불리한 것으로 나타났는데, 실내실험 결과에 비해 동결융해는 106%, 염화물 확산계수는 160% 수준인 것으로 나타났다.

본 연구에서는 염화물이 함유된 동결수에 의한 콘크리트의 내동해성을 검토하기 위하여 동결융해 및 표면스케일링 저항성을 평가하고자 하였으며, 이를 위한 배합으로서 물결합재비는 0.37, 0.42, 0.47의 3수준, 결합재 방식은 일반 OPC 콘크리트, 고로슬래그 미분말 50%의 2성분계 콘크리트 및 플라이애시 15%와 고로슬래그 미분말 35%의 3성분계 콘크리트로 설정하였다. 그 결과, 고로슬래그 미분말 50% 및 플라이애시 15%와 고로슬래그 미분말 35%의 혼합 시멘트계 콘크리트의 경우 일반 OPC 콘크리트에 비하여 동결융해 및 표면스케일링 저항성이 상대적으로 우수하게 나타났으며, 이를 통해 내구성 저하가 우려되는 해양 환경 하에서 비래염분 및 비말 등의 해수의 작용에 의한 콘크리트의 내구성 저하현상을 억제하기 위한 방안으로서 슬래그의 활용이 유효함을 확인할 수 있었다.

콘크리트 노출 바닥판은 88 고속도로, 호남고속도로 확장, 제1중부고속도로 등의 1980년대에 건설된 고속도로 교량에 널리 적용되었다. 약 20년 정도 공용한 후에 콘크리트 노출 바닥판의 상태를 평가한 결과, 상당수의 교량들이 특별한 유지관리비가 소요되지 않고 공용중이다. 이러한 이유로 시공성, 유지관리 그리고 구조적인 관점에서 기존 콘크리트 노출 바닥판에 대한 공용성에 대한 재평가가 이루어지고 있다. 이러한 일환으로 콘크리트 노출 바닥판의 주요 손상원인 중의 하나인 철근 부식에 의한 박락을 유발시키는 제설 염화물에 침투 특성을 파악하고 바닥판의 수명을 평가하고자 고속도로 상에 공용중인 콘크리트 노출 바닥판에서 코어를 채취하여 깊이별 염화물을 측정하여 표면 염화물량 및 겉보기 확산계수를 구하였다.