국내 건축물에서는 노후한 철근콘크리트 구조물의 안전성이 중요한 문제로 대두되고 있다. 구조물 부분이나 전체의 무너짐으로 인해 경제적 손실을 초래할 수 있으며, 이는 주로 구성 재료의 내구성 결 함으로 인해 발생한다. 여러 노후화 인자 중 동결융해와 부식은 주요한 열화 요인으로 작용한다. 동결 지역의 구조물은 동결융해가 위험 요소로 작용할 수 있으며, 해양 구조물은 해수에 존재하는 염소이온 에 의해 부식될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 복합 열화 작용과 철근콘크리트 부재의 성 능 저하 관계를 이해하는 것이 필요하다. 본 연구는 동결융해와 부식의 복합적 피해가 RC 보의 거동 에 미치는 영향을 실험적으로 조사하였다. 7개의 RC 보를 제작하여 각각 다른 수준의 열화 조건을 부여한 후 휨 시험을 실시하였다.

PURPOSES : The aim of this study is to review freeze-and-thaw testing apparatuses, develop a freeze-and-thaw testing setup with a test protocol, test the freeze-and-thaw properties of soils collected from different parts of South Korea, and suggest an index for frost susceptibility criteria for soils found in South Korea. METHODS : Based on a literature review, a new freeze-thaw testing setup was developed. In addition, a test protocol was developed for freeze-thaw testing. Soils collected from different parts of South Korea and bedding sand used for block pavements were tested to determine whether the measurements from the newly developed test setup could capture important freeze-thaw characteristics of the soils. Finally, to develop local frost susceptibility criteria, a parameter including both the vertical deformation and thermal conductivity characteristics of the soils was suggested. RESULTS : The results from the laboratory experiments indicate that the newly developed freeze-and-thaw setup captures the required parameters to quantify the responses of soils subjected to cyclic freeze-and-thaw testing. In addition, a vertical deformation of up to 2.437 mm is measured. Moreover, seven soils out of the nine tested soils are classified as having a medium frost susceptibility, whereas the remaining two show low frost susceptibility. The bedding sand experiment also shows that there is a possibility of having a frost susceptible condition based on the moisture content. When submerged, the bedding sand is classified as having a medium frost susceptibility. CONCLUSIONS : The "HEART" freeze-thaw testing setup was able to capture the parameters required for evaluating the frost susceptibility of soils. This setup and testing procedure could be further used to test and prepare criteria for classifying the frost susceptibility of soils found in South Korea.

When kimchi is frozen and thawed, the amount of lactic acid bacteria (LAB) and yeast is usually reduced by more than 2 logs, and its texture including its crispness and hardness are changed significantly. As a possible means to minimize these problems, various freezing (direct freezer with -25, -40, and -60oC and plate freezer with -40oC) and thawing methods (radio frequency (RF) thawing, plate thawing, and room temperature thawing) were investigated in terms of the amount of LAB and texture of kimchi. From the use of plate freezing and plate thawing, the amount of LAB of white cabbage kimchi could be maintained by more than 10% of its initial amount while that for red cabbage kimchi could be maintained by more than the initial amount. Pretreatment with trehalose (19 oBrix soluble solid content) to salted Chinese cabbage could maintain kimchi’s hardness and crispness. In order to maintain the texture and the amount of LAB in kimchi, the use of the plate freezer (-40oC) and the plate thawing (20oC) seemed to be effective with the assistance of trehalose.

PURPOSES : In this experimental study, the resistance of blended cement concrete containing air-cooled slag (AS) and water-cooled slag (WS) to freeze–thaw action was investigated. For comparison, the durable performance of ordinary Portland cement (OPC) concrete exposed to a similar damage environment was also evaluated. METHODS : Based on the ASTM C 666 standard, the relative dynamic modulus of elasticity, mass ratio, surface electric resistivity, and compressive strength of blended cement concrete specimens were periodically measured and compared with those of OPC concrete to evaluate the durability of concrete exposed to the freezing-thawing environment. In addition, microstructural characteristics of deteriorated concrete parts were evaluated using scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy techniques to detect products formed by freeze–thaw action. RESULTS : It was found that the resistance of blended cement concrete containing AS and WS to freeze–thaw action was significantly better than that of OPC concrete. Furthermore, the SEM results revealed the frost damage of OPC concrete, owing to the formation of thaumasite. CONCLUSIONS : The application of AS in concrete can effectively improve the durability of concrete, particularly in freeze–thaw environments.

The service life of coal gangue concrete(CGC) strongly depends on the capillary water absorption, this water absorption is susceptible to freeze-thaw cycles. In this paper, the cumulative water absorption and sorptivity were obtained to study the effects of 0, 0.5, 1.0, and 1.5 % steel fiber volume fraction added on the water absorption of CGC. Sorptivity and freeze-thaw tests were conducted, and the capillary water absorption was evaluated by the rate of water absorption(sorptivity). Three prediction models for the initial sorptivity of steel fiber reinforced coal gangue concrete(SFRCGC) under freeze-thaw cycles were established to evaluate the capillary water absorption of SFRCGC. Results showed that, without freeze-thaw cycles, the water absorption of CGC decreased when steel fiber at 1.0 % volume fraction was added, however, the water absorption increased with the addition of 0.5 or 1.5% steel fibers. Once the SFRCGC specimens were exposed to freeze-thaw cycles, the water absorption of SFRCGC significantly increased, and 1.0 % steel fiber in volume fraction added to CGC caused the lowest water absorption, except for the case of the sample without steel fibers added. The CGC with steel fiber at 1.0 % volume fraction performed better. The SFRCGC has a strong response to freeze-thaw cycles. Results also showed that the linear function prediction model is practical in the field of engineering because of its simple form and a relatively high precision. Although the polynomial prediction model presents the highest computation precision among the three models, the complicated form and too many coefficients make it impractical for engineering applications.

HYB(FRP Hybrid Bar) is composite structural material that combines reinforced bar and FRP. HYB has high elastic modulus and after-yield-hardening properties, despite its corrosion resistance and light weight. HYB under development has relatively stable corrosion durability. This study performs fundamental experiments for the long period UV exposed HYB, and carries out pull-out test for the freezing-thawing exposed specimens of ordinary reinforced bar, HYB, and UV exposed HYB. The effect of UV exposure and freezing-thawing did not affect the tensile property and strength of HYB. However, the bond strength reduction on the environment of accelerated corrosion should be considered in further study.

노상토의 동상 가능성이 없는 경우 동상방지층을 생략한다. 이러한 조건에서 노상토의 동결 융해가 발생하면, 동상이 없는 상태에서 탄성계수 변화를 수반하고, 포장설계에서 이를 합당하게 고려해야 한다. 동결 융해 과정의 연속적인 탄성계수 변화를 효과적으로 규명하고자 비파괴시험인 충격공진시험(IR, Impact Resonance)을 도입하였다. 동결 융해 과정에서 수분의 공급이 차단된 폐쇄형 동결조건에서 노상토의 탄성계수는 동결 융해 반복횟수에 무관하게 일정한 값으로 나타났다. 또한 시험에 적용한 모든 함수비 및 다짐도 조건에서 동결전의 탄성계수와 동결 융해 후의 탄성계수는 변화가 거의 없이 일정한 값으로 나타났다. 즉 폐쇄형 동결 융해 조건에서는 노상토의 융해 강성도 감소(thaw-weakening)가 발생하지 않았다. 동결시 탄성계수는 다짐도 및 함수비에 따라서 변화하였으나, 포장설계 관점에서는 무시 가능한 수준으로 나타났다.

콘크리트의 박리(scaling)는 수분의 존재하에 동결융해 싸이클에 따른 콘크리트의 점진적인 표면열화이다. 특히, 이것은 제설제에 염화물의 존재가 콘크리트 표면박리(스켈링)와 더불어 심한 경우, 굵은골재의 노출 및 탈리로 이어질 수 있다. 본 연구에서는 콘크리트의 스켈링에 대한 저염화물계 제설제(low chloride deicier, LCD)와 염화칼슘 및 염화나트륨 제설제의 상대적인 영향을 ASTM C672에 준하여 실시하였다. 시험 제설제의 농도는 1, 4, 10% 이고, 수돗물은 기준으로 사용하였다. 박리량은 중량으로 평가하였다. 연구결과 4% 농도를 적용하였을 때, 동결융해 56 싸이클 후 콘크리트의 박리는 수돗물에 비해 LCD 용액에서 약 9배, 염화칼슘 용액에서 약 18배, 염화나트륨 용액에서 약 33배 정도 크게 발생하였다. 용액의 농도에 따라서는 고농도인 10%에 비해 4% 농도에서 표면 박리가 가장 현저하게 발생하였는데, 이는 스켈링 발생이 염농도가 3~4%일 때 가장 현저해진다는 기존의 연구결과와 일치함을 알 수 있었다(일본콘크리트공학회, 1999). 또한 콘크리트가 경화된 후, 현장에서 염화나트륨 및 저염화물계 제설제(LCD, 염소이온 중량비 50%)가 살포되고 동결융해 싸이클에 노출된 경우, 제설제에 노출되지 않은 경우의 콘크리트 동해열화에 대해, 콘크리트의 공기량에 따른 영향을 실험적으로 연구하였다. 연구 결과 동결융해 싸이클에 따른 콘크리트 시편은 제설제에 노출되지 않은 것 보다 염화물 제설제 노출에서 스켈링이 더 심한 것으로 나타났고, 염화물 제설제에 노출된 시편이 노출되지 않은 시편 보다 중량 손실이 2배나 되었다. 콘크리트 시편의 상대 동탄성계수는 염화물 제설제에 노출되지 않은 것과 비교하여 염화물 제설제에 노출된 것에서 더 빠르게 감소하였다. 또한 염화나트륨 제설제에 노출된 콘크리트 시편의 상대 동탄성계수는 저염화물계 제설제에 노출된 것 보다 더 빠르게 감소하였다. AE 콘크리트는 염화물과 동결융해 싸이클에 노출되었을 때, Non-AE 콘크리트 보다 성능저하가 크게 지연되었다.

지표에 노출된 암석은 지속적으로 풍화를 받게 되고 이러한 영향으로 암석의 공학적 안정성이 약해 지게 된다. 특히 풍화가 진행되면서 암석의 표면은 풍화에 의해서 변화를 일으키고 이러한 표면 변화는 암석 으로 구성된 지반의 공학적 안전성에 영향을 미치게 된다. 또한, 풍화를 받은 암석에서 생성되는 화학종은 주 변환경에 직접적인 영향을 미치거나 구조물에 영향을 미치게 된다. 광산지역과 같이 암석이 노출된 지역에서 는 풍화에 의해 생성된 화학종이 주변 자연환경에 심각한 영향을 미치기도 한다. 본 연구에서는 이러한 관점 에서 동결/융해 실험을 활용한 풍화가속 실험을 이미 풍화를 받은 암석과 신선한 암석을 대상으로 실시하고 각 암석의 표면 변화를 다초점 레이저 현미경으로 관찰하고 IC/ICP-MS를 활용하여 화학종 생성에 대한 분 석을 실시하였다. 풍화가 진행됨에 따라 표면의 거칠기는 완화되는 것을 확인하였고 주변환경에 영향을 미칠 수 있는 화학종은 풍화를 받는동안 양이 증가하는 것을 확인하였다. 본 연구 결과는 암석이 노출된 지역에서 의 공학적/환경학적 안전성을 평가하는 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

본 연구에서는 동결융해 작용을 받는 콘크리트의 내구성을 현장에서 평가하기 위한 일환으로 표면 거칠기 값과 이미지 분석을 대 상으로 상대동탄성계수와의 관계를 분석하였다. 배합은 물-시멘트비에 따라 40%, 50%, 60% 및 70% 총 4배합으로 수행하였으며 동해를 조기에 발현시키기 위하여 AE제를 사용하지 않았다. 실험은 물-시멘트비에 따라 상대동탄성계수 및 압축강도 등의 기본 물성 시험과 표면 거칠기 측정, 화상 이미지 및 SEM 이미지 분석을 수행하였다. 표면 거칠기 시험 결과 물-시멘트비에 상관없이 전반적으로 싸이클이 증가함에 따라 표면거칠기 값이 증가하는 경향을 보였으며 상대적으로 조밀한 40% 및 50%의 경우 상대동탄성계수가 60% 이하인 시점까지 서서히 증가하는 경향을 보였으나, 60% 및 70%의 경우 파괴 시점에서만 표면 거칠기 값이 증가하였다. 또한, 표면부 화상 이미지 분석에서도 물-시멘트비 40% 및 50%의 경우 동결융해 싸이클이 진행되는 과정에서 표면부터 서서히 열화가 진행되는 과정을 확인할 수 있었으나 60% 및 70%의 경우 표면 부의 변화가 미미하다 파괴 시점에서 균열 등의 손상을 확인할 수 있었다. 따라서, 상대적으로 수밀하지 않은 시험체의 경우 화상 이미지나 표면 거칠기 등의 인자로 동결융해의 열화 정도를 판별하기에는 일부 제한이 있을 것으로 판단되며 상대적으로 수밀한 W/C 40% 및 50%의 경우 표면 거칠기 및 표면부 화상 이미지로 동해의 열화 진행 정도를 판단할 수 있었으며 향후 현장에서 표면 거칠기 및 이미지 분석을 적용할 수 있을 것으로 판단된다.