• 콘크리트학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.415-421
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• 2008

콘크리트 중의 철근부식은 콘크리트 제조시 초기부터 콘크리트 중에 존재하는 염소이온과 기상작용 등의 환경요인에 의하여 외부로부터 침투하는 염소이온이 어느 값 (임계염화물량) 이상의 경우에 발생한다. 이 때문에 각 국에서는 콘크리트 중의 염소이온량의 상한치를 규제하고 있으며, 국가별 상황에 적절하게 상이한 방법으로 규제하고 있다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 중 염소이온량의 합리적인 규제방법을 제안하기 위하여, 단위시멘트량이 다른 콘크리트 중의 염소이온에 의한 철근부식 임계 염화물량을 실험적으로 산출하였다. 그 결과, 철근부식 임계염화물량은 단위시멘트량의 변화에 따라 크게 변화하는 것을 알 수 있었다. 또한, 실험으로부터 얻어진 철근부식 임계염화물량은 기존의 모델계산의 결과와 잘 일치함을 알 수 있었다. 현행과 같이 철근부식 임계염화물량을 콘크리트 단위체적 당의 양 (콘크리트 총량표기)으로 단위시멘트량에 관계없이 일률적으로 관리하면, 단위시멘트량 등의 콘크리트 배합조건, 환경조건의 변화 등이 철근부식 임계염화물량에 미치는 영향을 고려할 수 없을 것으로 판단된다. 따라서, 철근부식 임계염화물량을 단위시멘트량 당의 양 (시멘트 종량표기)으로 표기하는 것으로, 단위시멘트량에 관계없이 일정한 값으로 표시할 수 있기 때문에 합리적이라고 판단된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.585-588
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• 2008

염해환경 하에 있는 철근 콘크리트 구조물의 내구수명을 평가하기 위해서는 콘크리트 중 철근의 부식 임계 염화물량, 콘크리트의 염소이온 확산계수 및 표면 염소이온량과 같은 재료의 정량적인 물성 파악이 필수적이고, 이들이 콘크리트의 내구수명 평가시 주요변수로 이용되고 있다. 그러나, 이들은 콘크리트 배합비, 시멘트 종류 및 환경 조건 등과 같은 여러 요인에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 콘크리트 중 철근의 부식 임계 염화물량을 보다 실제적으로 평가하기 위하여 물-시멘트비 31%, 42%, 50% 및 70%에 대해서 각주형 콘크리트를 제작한 다음, 이들에 대해서 동해안에 위치한 영덕에서 약 3년 동안 폭로 실험을 수행하였다. 실험이 진행되는 동안, 철근의 부식 개시 시기를 추정하기 위하여 시험체에 대해서 자연전위 측정에 의한 부식 모니터링을 수행하였고, 철근부식이 감지되었을 때 시험체를 파괴한 후 콘크리트 중 염화물량을 평가함으로써 보다 합리적이고 신뢰적인 임계 염화물량을 제시하였다. 결국, 콘크리트 중 철근의 부식 임계 염화물량은 W/C비에 의존하며, 콘크리트 피복두께와는 거의 무관한 것으로 나타났다.

• 한국건축시공학회지
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• 제19권6호
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• pp.511-520
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• 2019

혼화재 혼입에 따른 콘크리트의 철근부식 임계염화물량의 변화를 실험적으로 평가하였다. 콘크리트 배합조건은 OPC 100%, OPC 70% + GGBFS 30%, OPC 40% + GGBFS 60%, OPC 40% + GGBFS 40% + FA 20% 로 구분하여 4가지 배합의 철근 콘크리트 시험체를 제작하였다. 시험체에 NaCl 수용액을 공급하며, 매립된 철근의 자연전위를 모니터링 하였다. 부식이 발생한 것으로 판단된 시험체는 NaCl 수용액 공급면으로부터 5mm간격으로 절단하여 염소이온량 프로파일을 실시하였다. 콘크리트에 매립된 철근의 부식 개시시기는 시멘트를 혼화재로 치환하여 사용하는 경우 지연되는 것을 확인하였다. 하지만 콘크리트에 매립된 철근의 부식임계염화물량은 혼화재 혼입율 증가에 따라 감소하여, OPC 1.46kg/㎥, S30 0.98kg/㎥, TBC 0.74kg/㎥, S60 0.71kg/㎥ 순으로 높게 나타났다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.36-42
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• 2018

고로슬래그 미분말의 혼입은 염해에 노출된 콘크리트 구조물에 효과적인 염해 저항성을 나타내며 이로 인해 높은 내구수명을 확보할 수 있다. 본 연구에서는 피복두께, 표면염화물량, 임계염화물량, 슬래그 치환율 등의 내구성 설계인자들을 고려하여 내구수명을 평가하였으며, 목표내구수명에 따른 최적의 슬래그 치환율을 도출하였다. 표면염화물량은 3.16~3.38배의 영향을, 피복두께는 3.02~3.34배의 영향을 나타내어 내구수명에 가장 영향을 많이 미치는 인자로 평가되었으며, 임계염화물량은 1.53~1.57배 수준으로 물-결합재 비에 따라 큰 차이를 보이지 않았다. 100년의 목표내구수명에 대해 표면염화물량이 $18.0kg/m^3$의 매우 혹독한 조건에서는 피복두께를 70mm 이상, 물-결합재 비를 0.37 수준으로 낮추어야 치환율 42% 이상이 요구되었으며, $13.0kg/m^3$에서는 35% 이상의 슬래그 치환율이 요구되었다. 합리적인 내구성 설계를 위해서는 명확한 환경조건의 설정과 임계염화물량이 정의되어야 하며, 국내의 임계염화물량 기준은 매우 엄격한 조건임을 알 수 있다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.236-245
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• 2021

노출 환경 및 설계 변수의 변화에 따라 내구수명은 큰 범위를 가지고 변화하게 되므로 설계자 입장에서는 내구수명의 변동성을 이해하는 것은 중요하다. 최근 들어 탄소 중립을 위하여 플라스틱 혼소재가 클링커 생산 시 원료로 사용되고 있는데, 이러한 경우, 시멘트의 염화물 함유량은 증가하게 된다. 본 연구의 목적은 플라스틱 혼소재를 사용하여 초기 염화물량이 증가할 경우, 다양한 노출 환경과 설계 변수를 고려하여 내구수명이 어떤 수준으로 변화하는지에 대한 연구이다. 이를 위해 4 수준의 초기 염화물량을 설정하였으며, 3 수준의 표면 염화물량을 포함한 다양한 환경 조건에 따라 내구수명을 LIFE 365 프로그램을 이용하여 평가하였다. 해석 변수로서 임계 염화물량, 고로슬래그 미분말 치환 혼입율, 물-결합재 비, 피복두께, 단위 결합재량, 초기 염화물량을 설정하였다. 초기 염화물량이 증가함에 따라 내구수명은 감소하는 경향을 보이지만 이 값을 1,000ppm까지 허용해도 내구수명의 큰 감소는 나타나지 않았다. 또한 슬래그 치환율을 증가시킬 경우 더 높은 내구수명을 확보할 수 있는데, 이는 고로슬래그 미분말이 외부 염화물 이온의 확산 저감과 동시에 자유 염화물을 고정시키는 효과가 있기 때문이다. 초기 염화물량의 허용 농도를 유럽기준과 같이 증가시키는 것도 지속가능성 향상과 탄소량을 저감시키는 데 도움이 될 것으로 판단된다. 또한 표면 염화물량이 낮고 혼화재(슬래그)를 사용한 경우, 초기 염화물량의 영향은 상대적으로 낮았지만 표면염화물량이 높은 경우, 노출환경을 고려한 신중한 배합설계가 필요하다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.375-381
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• 2017

최근, 친환경 콘크리트에 대한 관심의 증가로, 플라이애시, 고로슬래그 미분말 및 실리카 퓸 등의 산업부산물을 혼입한 콘크리트의 사용이 증가되고 있다. 특히 이 같은 산업부산물은 콘크리트 내의 철근부식 저항성을 증가시키고 염화물이온 침투를 감소시키는 것으로 잘 알려져 있다. 이 실험연구의 목적은 시멘트량의 약 50%를 플라이애시로 치환한 하이볼륨 플라이애시 콘크리트(HVFAC)의 철근부식 저항성 및 임계 염화물량을 평가하는 것이다. 이를 위하여 철근 상부를 노출시킨 원주형 공시체의 철근부식 개시 시기를 추정하기 위하여 자연전위 측정에 의한 철근부식 모니터링을 수행하였다. 결론적으로, HVFAC의 철근부식 개시 시기는 플레인 콘크리트보다 1.2~1.3배 증가하여 철근부식 저항성이 우수한 것으로 나타났고, 플레인 콘크리트 및 HVFAC의 임계 염화물량은 각각 $0.80{\sim}1.20kg/m^3$, $0.89{\sim}1.60kg/m^3$으로 나타나, HVFAC가 플레인 콘크리트보다 1.1~1.3배 증가하는 것으로 나타났다.

• 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.

• 한국방재학회 논문집
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• 제2권1호
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• pp.143-152
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• 2002

본 연구는 서울시내 위치한 39개 콘크리트 고가차도의 중성화 깊이, 가용성 염화물량 및 철근의 자연전위 등을 측정하여 열화의 원인을 분석하기 위한 기초자료를 얻고자 하였다. 전체 조사대상 구조물 가운데 철근위치까지 중성화 깊이가 진행된 구조물은 약 25%에 해당되었으며 중성화 속도는 물-시멘트비 60%, R=1의 조건인 kishitani의 제안식 3.727 $\sqrt{t}$ 보다 5%가 빠른 3.92 $\sqrt{t}$로 나타났다. 콘크리트의 염화물량의 조사결과에서는 전체 측정부위의 24%가 임계염화물량을 초과하였으며 철근의 자연전위는 -350mV(vs. CSE)이하로 측정된 것이 약 31%에 해당되는 구조물로서 과다한 염화물량이 철근부식의 주요 원인이 되는 것으로 조사되었다. 자연전위 -350mV 이하인 구조물에 한한 철근부식의 주요요인을 추정한 결과, 약 60%에 해당하는 부위가 치대 허용염화물량을 초과하였기 때문으로 분석된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.409-412
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• 2008

본 연구에서는 라텍스개질 콘크리트 내에서 보강철근의 부식개시시기를 평가하였다. 촉진시험은 LMC 배합의 확산계수와 시간의존적 확산계수를 결정하기 위하여 실시하였으며, 평균염화물확산계수를 평가하였다. 평균 염화물이온 확산계수로부터 보강철근의 깊이에서의 임계염화물량에 도달하는 시간을 계산하였다. 임계염화물량에 도달하는 시간을 통하여 부식개시시를 계산하였으며, 이를 통하여 보수시기를 계산하였다. 시험결과 LMC 내에서 염화물 이온확산, 보강철근의 부식개시시기는 라텍스첨가비 및 물-시멘트비에 의하여 영향을 받았다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.497-500
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• 2008

해양 환경에 노출된 구조물의 열화를 평가하는데 있어서 신뢰성을 확보하기 위해서는 기존의 사양설계에 비해 한 단계 발전된 신뢰성에 기반한 확률론적 설계가 필요하다. 또한 내구성 설계에 있어서 중요한 변수가 되는 임계염화물량은 국내 콘크리트 시방서에서 $1.2kg/m^3$으로 결정되었으나, 실설계 적용시 과다 설계를 유발하는 등의 문제를 보여주고 있다. 본 논문에서는 기존 문헌을 통해 임계염화물량의 확률 특성을 결정하고, 실제 실험 및 문헌 고찰을 통하여 표면염화물량, 확산계수, 피복두께의 확률적 특성을 고려하였다. 이를 이용하여 Monte Carlo Simulation을 활용한 신뢰성 염해 내구성 해석을 침매 터널 구조물에 대해 수행하여 대상 구조물의 염해내구성능을 평가하고 콘크리트 표준시방서에서 제시한 부식 임계 염소이온농도에 대한 타당성을 검토하였다. 분석 결과, 현실적인 염해 내구성 설계 및 평가를 위하여 기존에 제안된 $1.2kg/m^3$의 임계값에 대한 검토 및 개선이 필요함을 알 수 있었다.