Permeability of Cracked Concrete as a Function of Hydraulic Pressure and Crack Width

Cracks in concrete generally interconnect flow paths and increase concrete permeability. The increase in concrete permeability due to the progression of cracks allows more water or aggressive chemical ions to penetrate into concrete, facilitating deterioration. The goal of this research is to study the relationship between crack width and water permeability of cracked concrete. Tests have been carried out as a function of hydraulic pressure (0.1 $\sim$ 2 bar) and crack width (30 $\sim$ 100 ${\mu}m$). Splitting and reuniting method was used to manufacture cracked concrete specimens with controlled crack width. Crack widths are checked by using a microscope($\times$100). The results show a considerable increase of water transport with crack width and hydraulic pressure. When the crack width is smaller than 50${\mu}m$, the crack width has little effect on concrete permeability. Due to the autogenous healing, the water flow through the crack gradually reduces with time. When crack width is 100 ${\mu}m$ and hydraulic pressure increase from 0.1 bar to 0.25 bar, concrete permeability increases rapidly about 190 times according to the test results.

수압과 균열폭 변화에 따른 콘크리트 투수계수의 실험적 연구

높은 수압에서 균열이 있는 콘크리트의 투수계수에 대한 연구를 수행하였으며, 이를 위해 기존의 균열이 있는 콘크리트 투수실험의 균열 유발 방법과 압력 조절 방법을 개선하였다. 실험체를 쪼갠 후 다시 붙이는 방법으로 확실한 관통 균열을 유발하였으며, 압력계와 감압계를 사용하여 압력조절을 간소화하였다. 균열폭을 측정할 때 균열폭 분류를 정하여 범위에 드는 실험체만 실험을 수행하였다. 실험 변수는 수압 (0.1$\sim$2 bar)과 균열폭 (30$\sim$100 ${\mu}m$)이다. 실험 결과, 균열폭과 수압이 증가함에 따라 투수계수가 증가하는 경향을 보였으며, 자기 치유의 영향으로 시간에 따라 투수계수가 점차로 감소하는 것으로 나타났다. 실험 초기의 투수계수는 균열폭에 많은 영향을 받지만, 최종 투수계수는 균열폭에 의한 영향이 상대적으로 작았다. 균열폭이 100 ${\mu}m$일 때는 균열폭이 30, 50 ${\mu}m$일 때에 비해 압력에 따른 투수계수의 변화가 컸는데, 수압이 0.1 bar에서 0.25 bar로 증가하면 투수계수가 약 190배로 크게 증가하는 것으로 나타났다.