이산화탄소 농도가 높은 도심지의 경우 탄산화로 인한 철근부식이 발생하기 쉬우며 이는 콘크리트 구조물의 내구수명을 감소시킨다. 콘크리트 구조물의 경우 다양한 구속조건을 가지며 항상 외부의 재하하중을 받고 있다. 도입된 응력수준은 이산화탄소와 같은 유해인자의 확산을 변화시키며 탄산화 깊이의 변동성을 야기한다. 본 연구에서는 응력재하수준에 따른 탄산화 변동성을 정량화하였으며, 이를 이용하여 탄산화 예측식을 도출하였다. 내구성 설계인자인 피복두께, 이산화탄소 확산계수, 탄산화 반응 수화물, 그리고 외부 이산화탄소 농도를 확률 변수로 정의하였으며, MCS을 통하여 영향인자의 변동성에 따른 내구수명을 도출하였다. 또한 응력수준에 따라 변화하는 내구수명을 도출하였으며, 이를 결정론적인 방법의 결과와 비교하였다. 피복두께 및 내부 수화물 생성이 내구수명 변동성에 가장 큰 영향을 미쳤으며, 응력수준 을 고려한 내구수명평가는 유지관리 우선순위 설정에 합리적으로 적용할 수 있다.

콘크리트는 인장력에 취약한 재료적 특징을 갖기 때문에 콘크리트 구조물의 사용기간 중에 발생하는 균열은 내구성능 평가 시 필히 고려되어야 한다. 본 연구에서는 두 수준의 강도를 고려한 플라이애시 콘크리트를 배합하여 옥외 폭로 시험을 실시하였다. 노출 환경은 비말 조건으로 설정하였으며, 균열 폭이 콘크리트의 염화물 확산 거동에 미치는 영향을 평가하고자 각 배합의 시편에 0.1 mm 간격으로 최대 1.0 mm 까지의 균열 폭을 야기하였다. 그 후 3가지 수준의 노출기간(180일, 365일, 730일)을 고려하여 겉보기 염화물 확산계수 및 표면 염화물량을 산출하였다. 균열 폭의 증가에 따라 두 배합 모두 확산계수가 증가하였으며, 노출기간이 증가함에 따라 확산계수는 감소하였다. 또한 노출 기간이 증가함에 따라 균열 폭이 확산계수에 미치는 영향이 감소하였는데, 이는 염소 이온 기반 수화물이 콘크리트의 확산성을 저감시키기 때문으로 사료된다. 표면 염화물량 거동은 겉보기 염화물 확산계수 거동 대비 균열 폭의 증가에 따른 뚜렷한 변화 거동이 발생하지 않았으며, 고강도 배합에서 보통 강도 배합 대비 78.9 % ~ 90.7 %의 표면 염화물량을 나타내어 강도와의 상관관계를 갖는 것으로 판단된다.

콘크리트의 수화물 및 이와 관련된 특성치들은 재령에 따라 변화하며 이는 염화물 확산성과 큰 관련이 있다. 본 연구에서는 세 가지 수준의 물-결합재 비와 플라이 애시 및 고로슬래그 미분말을 30% 혼입한 콘크리트 대하여 2년간 장기 양생을 수행하였다. 5번의 측정 시점(28일, 56일, 180일, 365일, 730일)에 대하여 촉진실험을 통하여 촉진 염화물 확산계수를 평가하였으며, DUCOM을 통하여 도출된 공극률, 염화물 구속능, 투수계수의 변화와 비교하였다. 염화물 확산성과 투수성의 변화 패턴이 가장 유사하였는데, 이는 투수성이 공극률의 제곱에 비례하기 때문이다. 또한, 각 재령 기간 동안 변화하는 비율을 분석하였는데, 초기 재령(재령 28일~56일)에서 공극률, 투수성 및 염화물 확산성의 변화가 지배적이었고, 낮은 물-결합재 비를 가진 OPC 콘크리트에서는 180일까지 확산성의 변화가 지속적으로 크게 평가되었다.

염해에 노출된 콘크리트 구조물의 내구수명을 정량적으로 평가하기 위해서는 사용 배합을 통하여 확산계수를 평가하고 이를 이용한 염화물 침투 해석이 필요하다. 본 연구에서는 비말대에 노출된 콘크리트 구조물에 대하여 촉진 확산계수를 NT BUILD 492 및 ASTM 1202를 통하여 평가하였으며, 기존의 연구를 이용하여 겉보기 확산계수를 도출하였다. 사용배합의 특성과 가장 보수적인 조건인 임계 염화물량과 표면 염화물량을 고려하였으며, Life 365 ver.2 프로그램을 이용하여 외벽 및 기둥구조의 내구수명을 평가하였다. 10년 및 15년의 Built-up period의 변화에 대해서는 내구수명은 큰 차이를 보이지 않았으며. 슬래그를 사용한 두 개의 배합에서는 높은 시간의존성 지수와 낮은 초기 염화물 확산계수로 인해 75년 이상의 높은 내구수명이 확보되었다.

매립지 감소 및 천연 잔골재의 부족으로 인해 산업부산물을 콘크리트의 골재로 사용하려는 연구가 최근 들어 빠르게 진행되고 있다. 본 연구에서는 EOS 잔골재를 치환하여,OPC 콘크리트 배합과 GGBFS 배합을 대상으로 초기재령에서의 공학적 특성을 평가하였다. 실험은 EOS 잔골재를 0%, 30%, 50%로 치환, GGBFS를 0%, 40% 치환하여 물-결합재비 60% 콘크리트로 실험을 진행하였다. 굳지 않은 콘크리트에서 슬럼프, 공기량, 단위용적질량을 평가하였으며, 경화 콘크리트에서 압축강도와 NT BUILD 492 방법을 이용한 염화물 확산계수를 도출하고 EOS 골재 치환에 따른 내구성능을 평가하였다. 본 연구의 실험결과 EOS 잔골재를 치환함에 따라 재령 3일, 7일까지는 압축강도 발현이 각 기준 배합에 비해 증가함을 확인하였지만, 재령 28일에서는 일부 감소하는 것을 확인하였다. 또한 촉진 염화물 침투 실험결과, GGBFS 콘크리트 배합에서 OPC콘크리트 배합과 비교하여 약 60~67% 감소하였으며, EOS 잔골재 50% 치환 배합에서 가장 낮은 염화물 확산계수가 나타남에 따라 EOS 잔골재가 OPC 및 GGBFS 콘크리트에 사용될 수 있는 공학적 가능성을 제시하였다.

고분말도 슬래그를 사용할 경우 초기재령에서의 강도발현은 우수하나 수화열 및 품질관리에 따른 문제가 발생하기 쉽다. 본 연구 에서는 3000급 저분말도의 고로슬래그 미분말을 혼입한 콘크리트의 강도특성 및 내구특성을 분석하였다. 작업성을 기준으로 3가지 배합을 고려하였으며, 압축강도와 내구특성시험이 수행되었다. 강도특성 결과 3000급 슬래그를 혼입한 콘크리트는 28일 재령에서 OPC(Ordinary Portland Cement) 배합 대비 강도가 떨어지지만 장기재령에서는 잠재수경성의 촉진으로 인하여 큰 차이가 나타나지 않았다. 탄산화 및 동결융해 실험에서는 4200급 슬래그 배합 대비 약간 우수한 저항성능이 나타났는데, 이는 동일 슬럼프를 목표로 배합을 진행하여 3000급 슬래그 배합에 단위수량을 적게 고려하였기 때문이다. 장기재령의 경우, 3000급 슬래그 배합의 염화물확산계수는 OPC 배합 대비20% 수준으로 감소하여 우수한 내염해특성이 평가되었다. 단위수량을 조정하고 3000급 저분말도의 고로슬래그 미분말을 혼입하여 사용할 경우, 기존 분말도의 슬래그가 사용된 콘크리트 및 OPC 콘크리트와 비교시 우수한 작업성능과 내구특성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

해안 지역에 시공된 철근 콘크리트 구조물은 해수 중의 염소 이온에 의해 내부 철근이 부식하게 된다. 특히 해안지역에서는 해수에 침지되는 경우뿐만 아니라 조수간만 및 비래염분의 영향을 받기 때문에 이에 대한 고려가 필수적이다. 본 연구에서는 3가지 수준의 노출 환경(침지대, 간만대, 비말대)과 노출기간 180일, 365일, 730일을 고려하여 해양환경노출실험을 실시하였다. 대상 배합은 3가지 수준의 물-결합재 비 및 2가지 수준의 플라이애시 치환률(0 %, 30 %)을 고려하여 설정하였다. 모든 노출조건에서 플라이 애시 치환 배합이 OPC 배합 대비 낮은 겉보기 염화물 확산계수를 나타내었으며, 이는 플라이애시의 포졸란 반응이 원인으로 사료된다. 플라이애시 배합은 노출 기간 180일에서는 플라이애시 치환 배합이 OPC 배합 대비 최대 63 5 %의 감소율을, 노출 기간 730일 에서는 최대 55.8 %의 감소율을 나타내었다. 노출 조건에 따른 확산계수 거동을 평가한 결과, 플라이애시 치환 배합에서는 간만대, 침지대, 비말대 순으로 확산계수가 평가되었다. 간만대에서는 건습이 반복되어 염화물 이온의 침투가 빠르게 일어나는 것으로 보인다.

염해에 콘크리트 구조물은 사용기간의 증가에 따라 내구성에 문제가 발생하므로 보수를 포함한 유지관리가 필수적이다. 일반적으로 결정론적인 방법으로 내구수명이 결정되고 이에 따라 유지관리비가 평가되고 있으나, 확률론적 유지관리 기법을 고려할 경우 연속적인 보수비용이 평가되므로 합리적인 유지관리가 가능하다. 기존의 확률론적 유지관리 기법에서는 정규분포만 고려되었으나, 본 연구에서는 초기 내구수명 및 보수에 따른 수명-확률함수에 로그함수를 고려할 수 있도록 개선되었으며, OPC 및 GGBFS를 사용한 콘크리트에 대하여 보수비용을 평가하였다. 로그 함수를 가지는 수명-확률함수는 중앙값 이전보다 이후에 미치는 영향이 지배적이므로 초기 내구수명 분포에 유리하며 전반적으로 낮은 보수비용을 도출할 수 있다. GGBFS를 사용한 콘크리트는 OPC 콘크리트 비하여 높은 내구수명과 낮은 보수횟수를 통하여 30% 수준으로 보수비가 감소하였다. 본 연구에서 도출된 확률론적 유지관기 기법은 정규분포 뿐 아니라 로그분포를 가지는 수명-확률함수를 초기 및 다양한 보수시기에 적용할 수 있는 장점을 가지고 있으며, 더욱 합리적인 보수비용을 도출할 수 있다.

대표적인 콘크리트 혼화재료 중 하나인 고로슬래그 미분말을 혼입한 콘크리트는 잠재수경성에 의해 콘크리트의 장기 내구성능 및 역학적 성능이 향상된다. 본 연구에서는 3 가지 수준의 물-결합재 비(0.37, 0.42, 0.47) 및 고로슬래그 미분말 혼입률(0 %, 30 %, 50 %)을 고려하여 염해에 대한 내구성능 평가를 수행하였으며, 염화물 확산 거동(촉진 염화물 확산계수, 통과 전하량)을 예측하는 식을 도출하고 촉진 염화물 확산계수와 통과 전하량간의 상관관계를 평가하였다. 2년 양생조건 시 고로슬래그 미분말 혼입 콘크리트에서 OPC 콘크리트 대비 촉진 염화물 확산계수 평가 결과에서는 최대 28 %의 감소율을 통과 전하량 평가에서는 최대 29 %의 감소율을 나타냈다. 또한 물-결합재 비의 증감에 의한 영향을 OPC 콘크리트 보다 GGBFS 미분말 혼입 콘크리트에서 더 적게 받는 것으로 판단된다. 배합 특성 및 실험 결과를 바탕으로 촉진 염화물 확산계수 및 통과 전하량을 예측하는 식을 다중회귀분석을 통해 도출한 결과, 통과 전하량 예측식이 확산계수 예측식보다 높은 결정계수를 나타냈다.

콘크리트에서 염소 이온과 같은 열화물질의 이동은 응력상태 및 재령의 증가에 기인한 공극구조에 따라 변화한다. 본 연구에서는 재령 28일, 91일, 그리고 365일 양생된 OPC 콘크리트의 압축 및 인장 하중조건을 고려하여 촉진탄산화 실험을 실시하였으며, 탄산화 거동을 평가하였다. KS F 2584에 의거하여 탄산화 속도계수를 도출하였는데, 하중을 고려하지 않을 경우 탄산화 속도계수는 재령 28일 대비 재령 91일은 50.0 % 수준으로, 재령 365일에서는 44.8 % 수준으로 감소하였다. 28일 재령 시, 하중의 영향으로 인해 인장재하영역에서는 103.9 ~ 108.8 % 수준으로 압축재하영역에서는 91.9 ~ 104.6 % 수준으로 변화하였다. 재령이 증가함에 따라 탄산화 속도는 크게 감소하였는데, 30 % 인장재하영역에서는 탄산화 속도계수가 1년 경과시 47.3 % 수준으로, 60 % 인장재하영역에서는 52.5 % 수준으로 감소하였으며 30 % 압축재하영역에서는 45.8 %로, 60 % 압축재하영역에서는 44.9 % 수준으로 감소하였다. 압축재하영역 30 %에서는 공극압밀로 인해 탄산화 속도계수가 감소하였으나 하중의 증가에 따라 압축재하영역 60 %에서는 미세균열의 영향으로 탄산화 속도계수가 증가하였다. 또한 인장재하영역은 압축부와는 다르게 탄산화 속도계수가 선형적으로 증가하는 경향을 나타내었다.

In this paper, the mechanical properties of GGBFS concrete according to the replacement ratio of electric arc furnace oxidizing slag fine aggregate was evaluated. As the replacement rate of EOS fine aggregate increased, the amount of slump and air content decreased. In addition, EOS concrete increased the initial compressive strength, but, it tended to decrease at 28 days.

This study provides a simple introduction to photo-catalyst technology to self-clean the organic dirts and degrade the air pollution in urban environment. Moreover, it shows the spray coating technique was applied to effective coating on the surface of concrete specimen by using as-developed integral photocatalyst solution. In order to examine photo-catalytic activity and degradation effectiveness on the surface of the concrete specimen, the UV-LED lamp was used as a light source to activate the photo-catalysis. Methyl-orange dye was used as an indicating method to speculate the photo-catalytic reaction and UV-VIS spectrometer to determine the molar content of the organic dye.

콘크리트는 장기간 사용환경에 노출되면서 다양한 표면열화과정을 거친다. 실리케이트 기반 함침제는 콘크리트 표면에 적용되어 불용성 수화물을 형성하는데, 이 과정에서 다양한 공학적 장점을 기대할 수 있다. 본 연구는 분산형 실리케이트를 사용하여 표면의 내구성능을 강화하고 이후 광촉매를 분무함으로서 표면 함침된 콘크리트의 자기정화능력을 평가하는 것이다. 이를 위해 실리케이트 함침 콘크리트에 대하여 압축강도 뿐 아니라, 흡수성, 건조 수축, 염소이온저항성, 황산저항성, 동결융해 저항성 등과 같은 내구성 실험이 수행되었다. 또한 아세트 알데이드 및 메틸렌블루 반응 평가를 통하여 독성카스의 제거와 자기정화성능을 평가하였다. 실리케이트 함침 후 광촉매 도포를 함으로서 광촉매의 부착성을 확보할 수 있었으며, 콘크리트의 내구성 개선과 광촉매 고유의 정화성능을 유지할 수 있었다.

PSC 구조에서 덕트 내부의 그라우트는 텐던 부식에 효과적인 부식방어 기재이다. 본 연구에서는 일반적으로 사용되고 있는 그라우트와 낮은 물-시멘트비와 실리카 퓸을 혼입한 그라우트를 대상으로 역학적, 내구적 시험을 수행하였다. 높이 1000mm의 덕트를 이용하여 텐던 시스템을 제작하였으며, 두 가지 그라우트에 대하여 강도, 흡수율, 플로우, 블리딩, 팽창률 등을 평가하였다. 또한 내부 12.7mm 텐던에 대하여 ICM(Impressed Current Method)를 이용하여 2일 및 4일 동안 부식을 촉진시켰으며 부식량을 조사하였다. 개선된 그라우트에서는 10MPa 이상의 높은 강도와 50% 이하의 낮은 흡수율을 나타내었다. 또한 2일∼4일 동안의 부식촉진실험에서 39.8%∼48.2%의 뛰어난 부식 감소율 나타내었다.

본 논문은 콘크리트 배합 방식(NMA, TSMA1, TSMA2)에 따른 순환 굵은골재 치환량에 따른 콘크리트의 기계적 성능을 비교 평가 하였다. 실험은 순환 굵은골재를 0%, 50%, 100%로 3수준으로 콘크리트의 배합 방식에 따라 실험을 진행하였다. 굳지 않은 콘크리트에서는 공기량, 슬럼프, 단위용적질량 실험을 진행하였으며, 경화 콘크리트에서는 압축강도 및 휨강도 시험을 진행하였다. 본 연구의 실험결과 NMA 방식과 비교하여 TSMA 방식에서 강도 저하가 나타나고 있음을 확인할 수 있었다. 하지만, 이는 순환 굵은골재가 다량 치환됨에 따른 것으로 사료된다. 순환 굵은골재가 다량 치환됨에 따라 슬럼프 증진, 공기량 증진, 강도 저하가 나타남을 확인하였다.

철근콘크리트 구조물의 대표적인 열화현상인 염해를 억제하고자 여러 가지 연구가 진행되었는데, 그 중에서 혼화재료를 콘크리트에 혼입하여 사용하는 방법이 대표적으로 알려져 있다. 본 연구에서는 대표적인 콘크리트 혼화재료인 플라이애시를 혼입한 콘크리트와 OPC 콘크리트에 대하여 3가지 수준의 물-결합재비(37%, 42%, 47%)를 고려해 내구성능 평가를 실시하였다. 각 목표 재령일에서 Tang's method에 준하여 촉진 염화물 확산계수 측정 실험을, ASTM C 1202에 준하여 통과전하량 측정 실험을, KS F 2405에 준하여 압축강도 실험을 실시하였다. 또한, 기존의 연구결과인 재령 28일의 실험결과를 참고하여 확산계수에 대한 시간의존성지수(m)를 도출하여 고찰하였으며, 장기재령의 압축강도와 시간의존성지수 간의 상관관계를 평가하였다. 재령 49일부터 플라이애시 혼입 콘크리트에서 OPC 콘크리트 대비 개선된 염해저항성능을 나타내었으며 이는 포졸란 반응에 의해 생성된 불용성의 수화물이 원인으로 사료된다. 플라이애시 혼입 콘크리트에서 OPC 콘크리트 대비 약 1.5배 높은 시간의존성지수를 나타내었으며, 압축강도와의 상관관계 평가 결과, OPC 콘크리트는 압축강도가 증가할수록 선형적으로 시간의존성지수가 증가하는 경향을, 플라이애시 콘크리트는 압축강도가 증가할수록 선형적으로 시간의존성지수가 약간 감소하는 경향을 나타냈다.

This paper evaluated service life in a RC continuos beam with 2 spans considering loading condition, cold joint, and substitution ratio of GGBFS. Based on the previous test results for 91 and 365 days, changing ratio of diffusion coefficients with applied stress are normalized considering substitution of GGBFS and cold joint. For evaluation of service life in RC continuous beam with 2 spans, non-linear analytical model is adopted. The reduction of service life with cold joint and loading condition should be considered in maintenance even if GGBFS which shows excellent resistance to chloride ingress is used for the RC structures.

Chloride attack is one of the most critical deterioration due to rapid corrosion initiation and propagation which can cause structural safety problem. Extended service life through repairing is very important for determination of maintenance strategy. Conventionally adopted models for estimation of LCC (Life Cycle Cost) have shown step-shaped elevation of cost, however the extension of service life is much affected by quality of construction and repairing materials, which means engineering uncertainties in residual service life. In the paper, RC (Reinforced Concrete) column with three different mix proportions exposed to chloride attack are considered, and repairing numbers with related costs are evaluated through probabilistic technique for maintenance. When calculating repair frequency for intended service life through probabilistic model, the required repair frequency is evaluated to be 6.71 times for OPC, 4.09 times for SG30, and 2.95 times for SG 50, respectively. The probabilistic model for repairing cost is evaluated to be effective for reducing the repair frequency reasonably with changing the intended service life and design parameters.

In this paper, the changing of durability design variables such as cover depth, surface chloride content, and replacement ratio of GGBFS are considered, and optimum substitution ratio of GGBFS are derived with intended service life. With increasing cover depth, service life increased by 2.78~3.21 times. Cover depth is the most influencing parameters of those in this study. For reasonable durability design of concrete, quantitative exterior condition and critical chloride content should be determined.

In this paper, the mechanical properties of fresh concrete were evaluated by using electric arc furnace oxidizing slag(EOS) aggregate. Water-Cement(W/C) ratio was selected as 0.45 and 0.30, and the mixing amount of EOS aggregate as 0%, 50%, 100%. Experimental items of fresh concrete were slump, flow, air content, unit volume weight. As a results, As the mixing amount of EOS aggregate increased, the slump and flow increased but the air content decreased.