DOI QR코드

DOI QR Code

Influence of Carbonation on the Chloride Diffusion in Concrete

탄산화 현상이 콘크리트 중의 염소이온 확산에 미치는 영향 연구

  • Published : 2003.12.01

Abstract

Recently, the corrosion of reinforced concrete structures has received great attention related with the deterioration of sea-side structures, such as new airport, bridges, and nuclear power plants. In this regards, many studies have been done on the chloride attack in concrete structures. However, those studies were confined mostly to the single deterioration due to chloride only, although actual environment is rather of combined type. The purpose of the present study is, therefore, to explore the influences of carbonation to chloride attack in concrete structures. The test results indicate that the chloride penetration is more pronounced than the case of single chloride attack when the carbonation process is combined with the chloride attack. It is supposed that the chloride ion concentration of carbonation region is higher than the sound region because of the separation of fixed salts. Though the use of fly ash pronounces the chloride ion concentration in surface, amounts of chloride ion penetration into deep region decreases with the use of fly ash. The present study allows more realistic assessment of durability for such concrete structures which are subjected to combined attacks of both chlorides and carbonation but the future studies for combined environment will assure the precise assessment.

최근 원전 구조물을 비롯한 해양에 인접한 콘크리트 구조물의 경우 외부의 염소이온 확산에 의한 철근 부식과 관련한 문제가 콘크리트의 내구성과 관련된 중요한 요인으로 인식되고 있으며, 이와 관련된 다양한 연구들이 국 내외 적으로 수행되고 있다. 그러나, 탄산화를 비롯한 복합열화 환경에서의 염소이온 확산에 대한 연구결과는 아직까지 미흡한 실정으로 본 연구에서는 이와 관련하여 탄산화 작용이 콘크리트 중의 염소이온 확산에 미치는 영향에 대한 실험적인 연구를 수행하였다. 본 연구에서 수행한 5% 염화나트륨 용액 침지 및 10% $CO_2$ 촉진탄산화 반복실험 결과 콘크리트의 탄산화는 콘크리트 내부로의 염소이온 확산 정도를 증가시키는 것으로 나타났으며, 이것은 탄산화 영역에서 고정된 염소이온의 유리에 따른 염소이온 농도 구배의 증가 때문인 것으로 판단된다. 한편, 플라이애쉬를 혼입한 콘크리트의 경우 표면부에서 일정한 깊이까지는 촉진탄산화의 영향에 의한 높은 염소이온 침투량을 나타내지만 경계를 넘어선 영역에서는 플라이애쉬를 혼입하지 않은 경우와 거의 유사한 정도의 염소이온 침투량을 보였다. 본 연구를 통해 탄산화 작용이 콘크리트 내부로의 염소이온 침투에 미치는 영향과 관련한 기초적인 실험자료를 축적하였으며 향후 추가적인 연구를 통해 콘크리트 구조물의 내구수명을 산출하는데 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

Keywords

References

  1. Bakker R F. M, 'Ccrrosion of steel in concrete'Report of the Technical Committee 60-CSC, RILEM,London, 1988, pp.47-54
  2. Kdroff, J. and msdorf, H, K, 'Performancecreteria for concrete durability,' Rilem report 12, E& FN Spon, London, 1995, pp.97-133
  3. Clifton, J. R. and Knab, L., I., 'Service life ofconcrete' NISTIR 89-4086, National Bureau ofStandards U.S. Department of Commerce,Washington, 1989, pp.1-87
  4. Clifton, J. R, 'Predicting the remaining service lifeof concrete' NISTIR 4712, Nadonal Bunau ofStandards U.S. Department of Commerce,Washington- 1991, pp.1-58
  5. Schiessl, P. et al., 'New Approach to DurabiIityDesign,' CEB Bumtin d'lnformation No238,Lausanne, 1997, pp.16-78
  6. 김은겸, '콘크리트 구조물의 염화물 이온 침투 거동해석,' 콘크리트학회 논문집,9권 6호, 1997, pp.233-241
  7. 문한영 외, '해수 침식을 받은 콘크리트의 성능저하원인 규명,' 대한토목학회 논문집, 22권 1A호, 2002,pp.171-179
  8. 竹田宣典, 十河茂幸, '동해와 염해의 복합열화 작용이 콘크리트의 내구성에 미치는 영향,' 일본콘크리트공학협회 연차논문집, Vol.23, No.2, 2001, pp.427-432
  9. 植木聰, '염해와 중성화의 복합열화에 관한 반응모델의 기초적 검토,' 일본콘크리트공학협회 연차논문집,Vol.23, No.2, 2001, pp.433-438
  10. 佐伯電彦, "혼화재가 염해 및 중성화의 복합 열화에 미치는 영향,' 일본콘크리트공학협회 연차논문집,Vol.24, No.1, 2001, pp.729-734
  11. Tumidajski, P. J. and Chan, G. W., 'Effect of sulfate and carbon dioxide on chloride diffusivity,'Cement and Concrete Research, Vol.26, No.4, pp.551-556 https://doi.org/10.1016/0008-8846(96)00019-1
  12. ASTM C1152-97, 'Standard test method for acidsoluble chloride in mortar and concrete,' 1997
  13. ASTM C1218-97, 'StandanI test method for Water-soluble chloride in mortar and concrete,' 1997
  14. Abramowitz, M and Stegun, I. A, 'Handbook of Mathematial Funcdons,' Dover Publications, Inc,New York, 1970