Corrosion Prediction of a Cement Mortar-Grouted Rockbolt by Measuring Its Chloride Diffusion Coefficient

시멘트 모르타르계 록볼트 충전재의 염화물 확산계수 측정을 통한 록볼트 부식 예측

This paper aims to predict the corrosion of a fully cement-grouted rockbolt induced by chloride diffusion in a cement mortar grout. From the viewpoint of the long-term durability, a rockbolt may be deteriorated by chemical components, such as sulphate and chloride, in groundwater. Especially, the steel rod of a rockbolt is corroded mainly by chloride. The rockbolt corrosion results in the volume expansion of a rod and then the cracking of a cement grout. In this study, the chloride diffusion coefficient of a cement mortar grout was used to evaluate the possibility of rockbolt corrosion by chloride, and to predict the long-term durability of a rockbolt. The electric acceleration test method was adopted to measure the chloride diffusion coefficient. In addition, a simple pullout testing system was newly proposed to measure the pullout capacity of a rockbolt more easily in a laboratory condition. From the experiments, it was showed that the chloride could diffuse in the cement grout more easily than in ordinary concrete materials. As a result, it was considered that a rockbolt might be easily corroded in a short term by the diffusion of chemical components with high concentration, although it was fully grouted.

본 연구에서는 시멘트 모르타르계 충전재에서 염화물의 확산에 의해 발생할 수 있는 록볼트의 부식 가능성을 예측하고자 하였다. 장기적인 내구성 측면에서 지하수에 포함된 황산염이나 염화물과 같은 화학적 성분들에 의해 록볼트 성능이 저하될 수 있으며, 특히 록볼트 강봉은 주로 염화물에 의해 부식된다. 이러한 록볼트의 부식은 강봉의 체적 팽창을 야기하여 결국 록볼트 충전재에 균열을 발생시키게 된다. 따라서 본 연구에서는 염화물에 의한 록볼트의 부식여부를 평가하고 록볼트의 장기 내구성을 예측하기 위한 척도로서, 시멘트 모르타르계 충전재의 염화물 확산계수를 이용하였다. 이때 염화물 확산계수를 측정하기 위하여 전기촉진시험법을 적용하였다.또한 실험실조건에서 록볼트의 인발내력을 보다 쉽게 측정하기 위하여 간단한 인발시험 시스템을 새롭게 제안하였다. 본 연구의 실험결과, 일반적인 콘크리트 재료에서보다 시멘트 모르타르계 충전재에서 염화물의 확산이 더욱 용이 한 것으로 나타났다. 즉, 록볼트가 완전 충전된 경우라 할지라도 부식을 발생시킬 수 있는 화학적 성분의 농도가 높은 경우, 화학적 성분의 확산에 의해서 단기간에 록볼트가 쉽게 부식될 수 있는 것으로 나타났다.