원형 구조물의 보수/보강 및 FRP를 구조부재로 활용한 신설 구조물 시공을 위해서는 일정한 곡률반경을 갖는 곡면 FRP 부재가 요구된다. 그러나 현재까지 FRP 곡면부재는 수작업 (hand-lay-up) 또는 필라멘트 와인딩 (filament winding) 작업에 의해서만 생산이 가능하였으며, 대량 연속생산에는 한계가 있다. 또한 일반적으로 인발성형법 (pultrusion method)으로 생산된 FRP 부재가 상대적으로 물리적 특성이 우수한 것으로 알려져 있다. 따라서 FRP 부재를 일정곡률을 유지하며 인발로 뽑아낼 수 있는 신개념의 곡면 FRP 부재 인발성형법 제안 및 성형장비를 개발, 곡면 FRP 제품을 생산하였으며, 본 연구에서는 곡면 FRP 부재를 이용한 구조물 보수/보강시 야기될 수 있는 FRP와 콘크리트 부착면의 동결융해 영향을 분석하였다.

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.

2002년에 백두산 지역을 중심으로 강진에 의한 지표면 팽창현상이 관찰되면서, 백두산의 화산폭발 가능성이 높아지고 있다. 이에 따라, 그동안 국내에서 재난유형으로 별도의 분류가 없던 화산폭발에 대한 대책이 정부차원에서 논의되기 시작하였다. 화산폭발이 발생하면 무수한 화산재가 각종 사회기반시설을 덮게 되며, 비산에 의해 항공, 물류, 정밀기계산업 등에 타격이 발생하게 된다. 본 연구에서는 화산재를 건설재료로 활용하기 위하여 백두산, 한라산의 화산재 및 다공성의 제올라이트에 시멘트 및 메타카올린을 첨가한 재령 7일의 공시체에 대한 배합비별 동결융해 저항성을 분석하였다. 실험 결과, 재령 7일에 대하여 혼합재(화산재 및 제오라이트), 시멘트 및 메타카올린의 비율을 3.5：1：0.1로 배합한 경우 동결융해 저항성이 가장 우수한 것으로 나타나, 재령 및 단위시멘트량의 증가, 메타카올린의 첨가가 동결융해 저항성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

본 연구는 부착재료의 변화 및 동결융해에 따른 FRP-콘크리트구조물 경계면의 거동을 조사하였다. 실험 시 고려된 연구변수로는 부착경계면의 부착강도, 경계면 유효부착길이 등을 조사하였다. 경계면 부착재료에 따른 거동변화 실험체의 경우 FRP-구조물 부착경계면에 사용되는 에폭시의 종류를 각각 3가지로 분류하며 FRP-콘크리트간 다양한 부착길이를 고려하여 시편을 제작하였으며 동결융해에 따른 경계면 거동조사의 경우 0 cycle에서 300cycle까지 계속적으로 증가되는 주기에 대하여 실험체들을 제작, 장기거동 부착실험을 수행하였다. 본 실험결과, 적용 부착재료의 종류에 따라 최대 유효부착길이는 5~7% 차이가 있었으며 동결융해 주기증가에 따른 최대부착하중 및 유효부착길이의 경우 초기에 나타난 급격한 거동변화 이후 상대적으로 불규칙한 변화를 장기적으로 나타내었다.

본 연구는 동결융해, 염해 및 중성화가 복합적으로 작용하는 콘크리트 구조물의 내구성능을 평가하기 위하여 일반강도 콘크리트를 대상으로 동결수를 달리하여 동결융해 시험을 실시함으로서 염해와 동결융해 복합작용에 의한 콘크리트의 열화를 평가하였고, 염해, 동결융해 및 중성화의 세가지 열화가 복합적으로 발생되는 복합열화에 대해서는 적절한 평가방법이 부재하여 동결수에 따른 동결융해 시험 후의 시험체에 대하여 중성화 촉진시험을 실시함으로서 복합열화에 의한 콘크리트 내구성능 저하 특성을 평가하고자 하였다. 본 연구를 통하여 동결수의 종류나 물-결합재비 수준과 무관하게 고로슬래그미분말을 사용한 배합의 경우 염해와 동결융해가 동시에 복합적으로 발생되는 환경에서도 우수한 저항성능을 보이는 결과를 나타내므로 동결융해를 포함한 복합열화 환경에서 충분한 내구성 확보를 위해서는 최소한의 설계기준강도의 확보와 고로슬래그미분말 등 적절한 시멘트 결합재의 선정이 무엇보다 중요하다는 결론을 얻었다.

일반적으로 철근콘크리트 건축물은 외부의 기후에 노출되어 있어 겨울에서 이른 봄까지 동결과 융해의 반복적인 작용에 영향을 받는다. 이러한 동결융해 작용은 콘크리트의 균열을 발생시키거나 콘크리트 표면의 박리를 일으켜 내구성 저하의 원인이 된다. 본 연구에서는 철근콘크리트 보의 동결융해 노출에 따른 휨 거동특성의 평가를 위해 주근비와 동결융해 사이클을 변수로 하였다. -18~4℃의 온도범위에서 150 및 300 사이클의 동결융해에 노출시킨 실험체를 비롯하여 14개의 축소모형 실험체를 제작, 단조 및 반복하중 하에서 실험을 실시하였다. 실험결과를 통해 동결융해에 노출되어있는 철근콘크리트 보의 휨 거동특성을 평가하는데 기초적인 자료를 제시하고자 하였다

건축물의 보수․보강 시 섬유보강 폴리머를 이용한 부착공법을 이용한 보수․보강이 행해지고 있으며, 특히 CFRP(carbon fiber reinforced polymer)는 이러한 RC 구조부재의 보강재로 널리 활용되고 있다. 그러나 외부 환경적 요인에 의해 열화되는 즉, 동결융해 환경이 RC 보에서의 CFRP 보강성능에 미치는 영향에 관한 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 AE 기법을 통해 CFRP와 RC 부재 내부의 손상진전에 따라 발생하는 AE 신호를 계측함으로써 CFRP로 보강 후 동결융해에 의해 열화된 RC 구조물의 파괴기구 규명을 위한 기초자료를 마련하고자 한다.

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.