Effect of Air Contents, Deicing Salts, and Exposure Conditions on the Freeze-Thaw Durability of the Concrete

In this study, the relative effects of low-chloride deicier(LCD) and two other deicing agents on the scaling of concrete were conducted in a series of tests at laboratory accordance with the ASTM C 672. The solutions concentration of deicers tested included 1, 4, 10%. Tap water was used as control. The amount of scaling was evaluated gravimetrically. As test result of deicer solution types, when applied to 4% solutions, surface scaling of concrete after 56 freeze-thaw cycles was produced significantly as about 9 times on LCD solution, as about 18 times on $CaCl_2$ solution, and as about 33 times on NaCl solution comparing with tap water. As test result of deicer solution concentrations, relatively low concentrations (of the 4% by weight) of deicer were produced more surface scaling than higher concentrations (of the 10% by weight) or lower concentrations (of the 1% by weight) of deicer. It show that the damaging concentration is of the order of 3~4% for previous research result. It appears that the mechanism of surface scaling is primarily physical rather than chemical. Also, the effect of chloride deicier types, freeze-thaw cycling, and air contents on the performance of concrete was experimentally investigated. The results show that the concrete specimens subjected to freeze-thaw cycling scaled more severely in exposure to deicing salt than those in non-exposure to deicing salt, weight losses of the specimens tested in exposure to deicing salt were twice as much as those tested in non-exposure to deicing salt. Relative dynamic modulus of elasticity of concrete specimens decreased more quickly in exposure to deicing salt than in non-exposure to deicing salt. Also, relative dynamic modulus of elasticity of concrete specimens in exposure to sodium chloride deicing salt was decreased more quickly comparing with exposure to LCD salt. It is also shown that the chloride contents according to concrete specimen depths was more largely in exposure to LCD salt. When concrete specimen is exposed to chloride deicing salts and freeze-thaw cycling, performance degradation in the entrained air concrete(AE concrete) retarded more considerably comparing with non-entrained air concrete(Non-AE concrete).

콘크리트의 동결융해 내구성에 공기량, 제설제, 노출조건이 미치는 영향에 관한 연구

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.