• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.83-91
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• 2015

콘크리트 표면의 상태에 따라 염화물은 증가 또는 감소하게 되며 이는 철근부식 및 내구수명에 매우 중요한 인자가 된다. 콘크리트의 내구성 저하를 방지하기 위해 표면함침과 같이 많은 표면강화 기술이 개발되었으나 이중 콘크리트 구조와 확산계수의 시간의존성을 고려한 염화물 해석방법은 매우 제한적이다. 본 논문에서는 표면 강화된 이중구조 콘크리트에 대해 시간의존성 확산계수를 도입하여 염화물 해석기법을 제안하였으며, 역해석을 통하여 기존의 실험결과와 비교하였다. 2년간 비말대, 해수중, 조석대 상태에 노출된 표면 함침된 콘크리트 시편에 대해 표면염화물량과 확산계수를 도출하고 Life-365에서 제안한 확산계수 식과 비교 분석하였다. 시간의존성을 고려한 결과 비말대 시편의 오차는 0.28에서 0.20 수준으로, 조석대 시편은 0.29에서 0.11 수준으로, 해수중에서는 0.54에서 0.40 수준으로 오차가 감소함을 알 수 있었다. 또한 Life365에서 사용되는 확산계수식을 사용할 경우, 과다한 확산계수로 인해 상대오차가 커지고 높은 침투깊이(e)와 낮은 확산계수비($D_1/D_2$)를 필요로 함을 알 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.145-153
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• 2013

촉진 염화물 확산계수는 최근들어 염화물 거동 평가를 위하여 많이 사용되고 있다. 촉진 염화물 확산계수는 겉보기 확산계수와 마찬가지로 재령에 따라 감소하는데, 이 연구에서는 공극률을 이용하여 촉진확산계수의 감소를 구현하였다. DUCOM 프로그램을 이용하여 15 배합에 대한 공극률을 도출하였으며, 이를 회귀분석하여 재령 270일 동안 감소하는 염화물 확산계수를 모델링하였다. 또한 자유염화물과 구속염화물간의 관계인 비선형 구속능을 고려하여, 고성능 콘크리트내의 염화물 거동을 평가하였다. 기존의 실험자료인 180일간 염화물에 침지되어 있는 시편을 이용하여, 이 연구에서 제안한 기법의 검증을 수행하였다. 제안된 기법은 다양한 물-시멘트비 및 혼화재(고로슬래그 미분말 및 플라이애쉬)를 가진 고성능 콘크리트의 염화물 거동을 적절하게 평가하였다. 또한 혼화재료를 사용한 콘크리트의 경우, 확산계수의 시간의존성이 뚜렷하므로 염화물 거동 해석시 재령에 따른 염화물 확산계수의 감소를 반드시 구현해야 함을 알 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.8-15
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• 2019

콘크리트 구조물이 극심한 열화 환경에 노출되는 경우 열화현상이 발생하게 되는데, 대표적인 열화 현상으로는 염해에 의한 철근부식이 있다. 본 연구에서는 3가지 수준의 물-결합재 비(0.37, 0.42, 0.47) 및 2가지 수준의 플라이애시 치환율(0%, 30%)을 고려하여 재령 2년 콘크리트 시편을 대상으로 염해 저항 성능을 평가하였다. Tang's method에 준하여 촉진 염화물 확산계수를, ASTM C 1202에 준하여 통과 전하량을, KS F 2405에 준하여 압축강도를 평가하였다. 또한 기존의 제안식들과 촉진 염화물 확산계수 결과를 활용하여 각 배합의 시간의존성 확산 특성을 분석하였다. 플라이애시 혼입 배합은 OPC 배합 대비 뛰어난 내구성능을 나타내는데, 통과 전하량 평가기준에 따르면 재령 49일부터 "Moderate" 등급 이하에 포함되는 반면 OPC 배합은 재령 1년에서야 모든 물-결합재 비에서 "Moderate" 등급 이하에 포함되었다. 각 배합의 시간의존성지수를 도출한 결과 모든 배합에서 물-결합 재비가 증가함에 따라 시간의존성지수가 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, 플라이애시 혼입 배합에서 OPC 배합 대비 1.57배~2.74배의 시간의존성지수가 평가되었다. 이는 시간의존성지수가 확산계수가 감소하는 기울기를 나타내기 때문이며, 플라이애시의 포졸란 반응에 의해 FA 배합에서 OPC 배합 대비 높은 시간의존성지수를 나타내었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.259-268
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• 2016

염해에 노출된 콘크리트 구조물의 내구수명 평가는 크게 결정론적 방법과 확률론적 방법으로 분류할 수 있으며, 다양한 설계인자에 따라 내구수명은 크게 변화한다. 본 연구에서는 시간의존성 확산계수 및 내부영향인자(기본확산계수, 임계염화물량, 시간지수)를 고려하여 변화하는 내구적 파괴확률과 이에 따른 내구수명을 도출하였다. 임계 염화물량이 133.3% 증가할 때, 내구수명은 결정론적 방법에서 134.0~145.4%의 증가비를 나타내었으며, 확률론적 방법에서는 149.2%~152.5% 증가비를 나타내었다. 시간지수가 200% 증가할 경우, 내구수명의 증가비율은 결정론적 방법에서 323.8%, 확률론적 방법에서 346.0%로 증가하였다. 시간의존성 확산계수를 사용하여 과다설계를 방지할 수 있는 합리적인 확률론적 내구설계를 수행할 수 있었으며, 혼화재료를 사용하여 시간지수를 증가시키는 것이 매우 효과적인 내구수명 연장방안임을 알 수 있었다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.114-122
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• 2016

콘크리트는 경제적이며 고내구성 건설재료이지만, 염해에 노출된 경우 매립된 철근의 부식으로 인해 내구성에 대한 문제가 발생한다. 최근 들어 동절기에 제설제가 많이 사용되고 있는데, 제설제의 사용은 콘크리트 표면에 미세균열과 박리를 증가시키고 용해된 제설제는 매립된 철근의 부식을 야기한다. 기존의 염화물 지배방정식인 Fick's 2nd Law의 해석기법은 표면이 열화된 콘크리트의 염해특성을 평가하지 못하므로 이에 대한 고려가 필요하다. 본 연구에서는 콘크리트 다층구조 확산 모델과 시간의존성 염화물 확산을 이용하여 제설제에 노출된 콘크리트의 염화물 해석기법을 제안하였다. 이를 위해 18년 경과된 콘크리트 도로교의 염해실태를 분석하였으며, 역해석을 통하여 표면열화깊이 및 열화된 콘크리트 층의 증가된 염화물 확산성을 평가하였다. 제안된 기법은 30MPa 콘크리트에서 12.5~15.0mm 열화깊이와 2배 증가된 열화층의 염화물 확산성을 나타내었다. 본 해석기법은 표면열화 및 표면 강화 등 2개의 다른 확산성을 가진 콘크리트의 염화물 거동을 평가하는데 효과적으로 적용될 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.46-52
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• 2017

염해에 노출된 콘크리트 구조물의 내구수명 평가는 매우 중요하므로 최근들어 결정론적 및 확률론적 방법을 통하여 내구수명을 평가하는 시도가 이루어지고 있다. Fick's 2nd 법칙에 근거한 내구수명 평가방법은 표면 염화물량과 확산계수의 시간의존성을 고려하여 합리적인 설계를 수행하고 있으나, 확률론적 방법에서는 이러한 영향이 고려되지 않고 있다. 본 논문에서는 시간에 따라 증가하는 표면염화물량을 유효 표면염화물량으로 고려한 뒤 시간의존성 확산계수를 고려하여 내구적 파괴확률을 도출할 수 있는 해석기법을 제안하였다. 표면염화물에 도달하는 기간을 10~30년으로, 표면염화물량을 $5.0{\sim}10.0kg/m^3$으로 변화시키면서 내구적 파괴확률을 평가하고 내구수명의 변화를 분석하였다. 제안된 기법은 결정론적 내구수명 평가방법의 해석조건을 동일하게 적용시키면서 설계인자의 확률 변동성을 고려할 수 있으므로 과다한 설계를 방지함으로서 합리적인 설계기법으로 적용할 수 있다.

• 지질공학
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• 제20권3호
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• pp.271-279
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• 2010

광물의 용해현상과 밀접하게 관련된 암석의 시간의존성 변형과 파괴현상은 실내시험에서 비교적 용이하게 관찰된다. 본 연구에서는 고준위 방사성폐기물의 지하 처분장 건설시 완충제로 사용되어지는 벤토나이트에 많이 포함된 석영의 고 알칼리 환경 하에서의 용해 현상을 정량적으로 관찰하기 위해서 수산화 이온의 확산과 석영의 용해 문제를 균질화 해석법을 이용하여 평가하였다. 해석결과에 의하면 석영의 용해량은 주변 환경의 온도 및 층간수의 두께와 비례한다. 특히 고알칼리 환경 하에서는 층간수의 두께가 작아지면서 반응표면적이 커지게 되고 그 결과 용해 속도는 층간수의 두께가 작아질수록 커지는 결과를 나타내고 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.52-59
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• 2018

철근콘크리트 구조물의 대표적인 열화현상인 염해를 억제하고자 여러 가지 연구가 진행되었는데, 그 중에서 혼화재료를 콘크리트에 혼입하여 사용하는 방법이 대표적으로 알려져 있다. 본 연구에서는 대표적인 콘크리트 혼화재료인 플라이애시를 혼입한 콘크리트와 OPC 콘크리트에 대하여 3가지 수준의 물-결합재비(37%, 42%, 47%)를 고려해 내구성능 평가를 실시하였다. 각 목표 재령일에서 Tang's method에 준하여 촉진 염화물 확산계수 측정 실험을, ASTM C 1202에 준하여 통과전하량 측정 실험을, KS F 2405에 준하여 압축강도 실험을 실시하였다. 또한, 기존의 연구결과인 재령 28일의 실험결과를 참고하여 확산계수에 대한 시간의존성지수(m)를 도출하여 고찰하였으며, 장기재령의 압축강도와 시간의존성지수 간의 상관관계를 평가하였다. 재령 49일부터 플라이애시 혼입 콘크리트에서 OPC 콘크리트 대비 개선된 염해저항성능을 나타내었으며 이는 포졸란 반응에 의해 생성된 불용성의 수화물이 원인으로 사료된다. 플라이애시 혼입 콘크리트에서 OPC 콘크리트 대비 약 1.5배 높은 시간의존성지수를 나타내었으며, 압축강도와의 상관관계 평가 결과, OPC 콘크리트는 압축강도가 증가할수록 선형적으로 시간의존성지수가 증가하는 경향을, 플라이애시 콘크리트는 압축강도가 증가할수록 선형적으로 시간의존성지수가 약간 감소하는 경향을 나타냈다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.715-726
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• 2012

콘크리트의 대표적 물성치인 강도 및 염화물 확산계수는 재령에 따라 변화하며, 염화물 침투 해석시 이러한 영향들이 고려되고 있다. 이 연구는 다양한 혼화재료 (고로슬래그 미분말, 플라이애쉬, 실리카 퓸)을 포함하는 고성능콘크리트의 촉진염화물 확산계수, 겉보기 염화물 확산계수, 강도 특성을 재령에 따라 실험적으로 도출하고 그 상관성을 분석하는데 목적이 있다. 이를 위해 30개의 배합을 가지는 고성능 콘크리트가 제작되었고, 재령 28일, 91일, 180일, 270일에 대한 촉진확산계수를 실험적으로 도출하였으며, 또한 동일배합에 대하여 침지 6개월 이후의 겉보기 확산계수가 도출되었다. 재령에 대한 강도 특성을 평가하기 위해, 재령 7일, 28일, 91일, 180일에 대한 강도시험이 수행되었다. 시간 의존적인 촉진확산계수의 변화가 겉보기 확산계수 및 강도와 비교되었으며, 각각의 상관관계가 재령에 대하여 분석되었다. 이 연구를 통하여 겉보기 확산계수와 촉진확산계수는 재령에 큰 영향을 받지 않으면서 선형적인 상관성이 도출되었다. 또한 강도와 촉진확산계수 그리고 강도와 겉보기 확산계수에서도 재령에 큰 영향을 받지 않는 선형적인 관계가 도출되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.149-156
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• 2016

염해에 노출된 콘크리트의 내구수명은 매우 중요한데, 주로 Fick's 2법칙에 근거한 결정론적인 방법과 확률론에 근거한 방법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 시간의존적 확산계수와 표면염화물량을 고려하여 내구적 파괴확률과 이에 따른 내구수명의 변화를 평가하였다. 이를 위해 3.5~4.5년, 비교적 짧은 기간 염해에 노출된 RC 교각에 대하여 해상부(9.0 m)와 간만대(6.0 m) 구분하여 실태조사를 수행하였다. 피복두께, 표명염화물량, 염화물 확산계수에 대한 확률변수를 도출하였으며, MCS을 이용하여 내구적 파괴확률과 내구수명을 평가하였다. Life365를 이용한 결정론적 방법과 다르게, 시간의존성을 고려한 확률해석에서는 내구수명의 변동이 크게 발생하였으며, 표면염화물량이 낮은 조건에서는 초기에 빠른 내구수명의 감소가 평가되었다. 실태조사 결과를 이용하여 확률론적인 내구성 평가를 할 경우, 장기간 염해에 노출되어 $10.0kg/m^3$ 이상의 높은 표면염화물량이 필요함을 알 수 있으며, 확산계수의 시간의존성에 따른 감소를 고려하면 합리적인 내구수명을 평가할 수 있다.