Abstract
Recently, analysis researches on durability are focused on chloride attack and carbonation due to increased social and engineering significance. Generally, chloride penetration and carbonation occur simultaneously except for in submerged condition and chloride behavior in carbonated concrete is evaluated to be different from that in normal concrete. Furthermore, if unavoidable crack occurs in concrete, it influences not only single attack but also coupled deterioration more severely. This is a study on analysis technique with system dynamics for chloride penetration in concrete structures exposed to coupled chloride attack and carbonation through chloride diffusion, permeation, and carbonation reaction. For the purpose, a modeling for chloride behavior considering diffusion and permeation is performed through previous models for early-aged concrete such as MCHHM (multi component hydration heat model) and MPSFM (micro pore structure formation). Then model for combined deterioration is developed considering changed characteristics such as pore distribution, saturation and dissociation of bound chloride content under carbonation. The developed model is verified through comparison with previous experimental data. Additionally, simulation for combined deterioration in cracked concrete is carried out through utilizing previously developed models for chloride penetration and carbonation in cracked concrete. From the simulated results, CCTZ (chloride-carbonation transition zone) for evaluating combined deterioration is proposed. It is numerically verified that concrete with slag has better resistance to combined deterioration than concrete with OPC in sound and cracked concrete.
최근들어 내구성에 대한 사회적, 공학적 중요성이 부각됨에 따라, 염해 및 탄산화에 대한 연구가 집중되고 있다. 일반적으로 침지된 구조물의 경우를 제외하고는 염해와 탄산화는 동시에 발생하게 되는데, 탄산화 영역에서는 염화물 거동이 일반콘크리트에서의 염화물 거동과 다르게 평가된다. 그리고 콘크리트 구조에 발생된 균열은 단일열화 뿐 아니라 복합열화의 진전에도 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구의 목적은 염화물 확산과 침투 그리고 이산화탄소 유입에 따른 탄산화 거동을 고려하여, 복합열화에 노출된 건전부 및 균열부 콘크리트 구조물의 열화 해석을 수행하는데 있다. 먼저 초기재령 콘크리트의 다상 수화 발열 모델 및 공극 구조 형성 모델을 도입한 염화물 확산 및 침투를 고려한 염화물 이동 모델을 이용하였다. 이후 탄산화 해석을 통하여 탄산화 영역 진전에 따라 변화하는 공극 분포, 포화도 및 고정화 염화물의 해리를 모델링하여 복합 열화 모델을 개발하였으며 개발된 모델은 기존의 실태 조사 결과 및 실험 결과와 비교하여 그 적용성을 검증하였다. 한편 선행된 연구 결과인 균열부의 염화물 및 탄산화 거동을 고려하여, 보통포틀랜트시멘트 (OPC; ordinary portland cement) 및 혼화재 (슬래그)를 사용한 콘크리트에 대한 복합열화 거동을 시뮬레이션 하였다. 그 결과 건전부 및 균열부에 대하여 복합열화 저항성을 평가할 수 있는 복합열화 천이 영역 (CCTZ)를 제안하였으며, 혼화재를 사용한 콘크리트가 OPC를 사용한 콘크리트에 비하여 복합열화 저항성이 우수함을 해석적으로 구명하였다.
