콘크리트는 우수하고 뛰어난 내구성에 의해 구조물 건설에 가장 많이 사용되는 재료 중 하나이다. 오늘날 급격한 경제의 발전 및 도시화 등에 의해 오늘날 구조물은 대형화 및 고층화되고 있다. 이에 따라 고강도, 고경량, 고내구 콘크리트 개발에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히 나노소재가 첨 가된 콘크리트는 나노소재에 의해 미세공극이 충진되어 강도 및 내구성이 우수한 것으로 알려져있다. 그러나 기존 나노소재가 적용된 콘크리트는 단위중량이 높아 이를 구조물에 적용시 자중을 증가시키 는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 입자 직경이 10-100 μm이지만 입자 내부의 공극이 있어 단위 중량이 0.6t/m3인 Micro hollow sphere가 잔골재로 사용된 고경량, 고강도 콘크리트의 염화물 침투 특성을 평가하였다. 본 연구에서 사용된 실험변수로써 Micro hollow sphere의 잔골재 치환량(0%, 42%, 100%)가 고려되었으며, 이 시편의 단위중량은 각각 2.37 t/m3, 1.89 t/m3, 1.62 t/m3이다. Micro hollow sphere가 사용된 콘크리트의 염화물 침투 특성은 NT-Build 492 시험을 통해 평가되었다. 실 험결과 Micro hollow sphere 치환율이 0%, 42%, 100%인 실험체의 단위중량은 염화이온 확산계수는 각각 4.45 x10-13 m2/s, 2.57 x10-13 m2/s, 1.4x10-13 m2/s로 Micro hollow sphere 치환량이 증 가함에 따라 염화이온 침투 저항성이 증가하는 것으로 확인되었다. 따라서, Micro hollow sphere를 이용한다면 단위중량이 작으며 내구성이 큰 고경량, 고내구 콘크리트 배합이 가능할 것으로 판단된다.

In this study, chloride penetration resistance and electrical resistivity properties of concrete using industrial waste were evaluated. From the results, the chloride diffusion coefficient increases and electrical resistivity decreases when electric furnace slag is mixed. It is needed that the comparison of results with long-term because the electric furnace slag has a ferrous component.

This research provides optimization techniques for concrete mixture design for chloride penetration performance and cost. For optimization, objective functions are constructed with variables representing factors used in concrete mixture design process. Multi Objective Harmony Search Algorithm (MOHSA) is used for optimization and the result gives relationship between concrete’s chloride ion diffusivity and cost.

해양 콘크리트 구조물 중 침지대에 위치한 구조물은 수심이 10 m 깊어질수록 1 atm의 정수압을 받아 염화물이온 침투가 촉진될 가능성이 있다. 본 연구에서는 정수압이 해양콘크리트의 염화물이온침투에 미치는 영향과 원인을 평가하기 위하여 보통 포틀랜드 시멘트와 고로슬래그 시멘트를 활용한 콘크리트를 각각 1, 6 atm의 정수압과 인공해수에 노출시켜 깊이별 수용성 염화물량과 미세구조 분석을 실시하였다. 측정결과 6 atm의 정수압을 받는 콘크리트는 표면 염화물이온 농도가 급격하게 상승하며, 깊이별 수용성 염화물량이 증가하는 경향을 나타내었다. 또한, 정수압을 받은 콘크리트는 5~100 nm에 해당하는 모세관공극이 증가하는 경향을 나타내었다.

본 연구에서는 표면 침투 및 코팅형 흡수방지재인 Polydimethylsiloxane(PDMS)을 고인성 섬유복합체(ECC)에 적용하여 적용성, 강도 평가 및 염화물이온 침투 저항성능에 대한 연구를 수행하였다. PDMS 적용 방법에 따른 침투깊이를 분석한 결과 모든 방법에서 KS F4930 의 기준을 만족하는 것을 확인하였다. 적용 방법 중, 침지 방법이 가장 우수한 침투깊이를 보였으나 현장적용성을 고려할 경우 스프레이 방법이 적용 가능한 것으로 확인되었다. ECC 배합에 따른 PDMS 침투깊이 실험 결과 배합강도가 감소할수록 침투깊이는 최대 70% 이상 증가하는 경향을 나타났다. 압축강도 시험 결과에서는 PDMS 침투 깊이가 큰 M4-A, M4-B 시험체의 압축강도는 PDMS를 적용하지 않은 M4 시험체와 비교하여 9.6%, 8.0% 압축강도가 감소하였다. 또한, 침투깊이가 작은 M1-A와 M1-B 시험체의 압축강도는 M1 시험체와 비교하여 4%, 2.2% 감소하여 PDMS 침투깊이가 클수록 강도감소율이 증가하였다. 염소이온침투 저항성능 평가 시험결과, PDMS의 침투깊이가 클수록 염소이온 침투 저항성능이 향상되는 것을 확인하였다.

This study was evaluated the chloride penetration resistance performance of Surface Protection Material(SPM). SPM was applied 0.25 and 0.51 kg/㎡ to the surface of the mortar and immersed aging of the chloride solution 7, 14, and 28 days. As a results, In the case of SPM was applied, chloride did not penetrate until the 28th day.

The chloride penetration characteristics of concrete exposed to the marine environment were evaluated by chloride migration coefficient and the surface chloride content, and characteristics of the marine environment such as spray zone and tidal zone are considered

The chloride penetration characteristics of concrete exposed to the marine environment were evaluated by chloride migration coefficient and the surface chloride content, and characteristics of the marine environment such as spray zone and tidal zone are considered. 요

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.

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.

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 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.

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.

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.

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.

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.