• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.128-138
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• 2015

탄산화는 지하구조물과 같이 이산화탄소의 농도가 높고 강우로부터 보호되는 콘크리트 구조물에 매우 심각한 열화현상이다. 탄산화 깊이 및 수화물의 변화를 평가하기 위해 많은 연구가 진행되고 있으나 해석모델의 복잡성, 이산화탄소 확산계수 모델링 등의 어려움으로 인해 실제 탄산화 거동을 제한적으로 모사하고 있다. 본 연구에서는 기존의 탄산화 모델링 (Ducom)에 대하여 확산계수 모델링, 공극률 감소 모델, 이산화탄소의 장기반응률 등을 개선하여 개선된 탄산화 모델을 제시하였다. 검증을 위하여 온도변화를 고려한 촉진탄산화 시험. 공극률 평가 시험 (수은압입법)을 수행하였으며, 탄산화 깊이를 개선되기 전/후의 모델과 비교하였다. 또한 수산화칼슘의 중량변화와 실태조사결과를 이용하여 낮은 이산화탄소에 노출된 콘크리트 구조물의 탄산화 깊이를 제안된 모델과 비교하였다. 제안된 모델은 확산계수 감소성, 공극률 감소성을 적절하게 반영하여 기존의 모델에 비해 합리적인 결과 (수산화칼슘 소모량, 탄산화 깊이)를 나타내었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.122-129
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• 2019

콘크리트에서 염소 이온과 같은 열화물질의 이동은 응력상태 및 재령의 증가에 기인한 공극구조에 따라 변화한다. 본 연구에서는 재령 28일, 91일, 그리고 365일 양생된 OPC 콘크리트의 압축 및 인장 하중조건을 고려하여 촉진탄산화 실험을 실시하였으며, 탄산화 거동을 평가하였다. KS F 2584에 의거하여 탄산화 속도계수를 도출하였는데, 하중을 고려하지 않을 경우 탄산화 속도계수는 재령 28일 대비 재령 91일은 50.0 % 수준으로, 재령 365일에서는 44.8 % 수준으로 감소하였다. 28일 재령 시, 하중의 영향으로 인해 인장재하영역에서는 103.9 ~ 108.8 % 수준으로 압축재하영역에서는 91.9 ~ 104.6 % 수준으로 변화하였다. 재령이 증가함에 따라 탄산화 속도는 크게 감소하였는데, 30 % 인장재하영역에서는 탄산화 속도계수가 1년 경과시 47.3 % 수준으로, 60 % 인장재하영역에서는 52.5 % 수준으로 감소하였으며 30 % 압축재하영역에서는 45.8 %로, 60 % 압축재하영역에서는 44.9 % 수준으로 감소하였다. 압축재하영역 30 %에서는 공극압밀로 인해 탄산화 속도계수가 감소하였으나 하중의 증가에 따라 압축재하영역 60 %에서는 미세균열의 영향으로 탄산화 속도계수가 증가하였다. 또한 인장재하영역은 압축부와는 다르게 탄산화 속도계수가 선형적으로 증가하는 경향을 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.255-264
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• 2009

콘크리트의 투수계수는 콘크리트 구조물의 내구성능 및 미세구조의 밀실성을 판단할 수 있는 핵심적인 재료 매개변수이다. 투수계수를 산정하기 위한 많은 연구들이 있었으나, 시멘트페이스트 및 골재 각각이 콘크리트의 투수성능에 미치는 영향을 다룬 연구는 드물다. 더우기, 탄산화가 염소이온의 확산계수에 큰 영향을 미칠 수 있음에도 불구하고, 탄산화된 콘크리트에 대한 확산계수를 다룬 연구는 매우 드문 실정이다. 본 연구의 목적은 탄산화 및 비탄산화된 콘크리트의 투수계수를 추정할 수 있는 기초적 접근방법을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 미세구조 모델 및 시멘트의 경화특성을 기초로 투수계수를 산정할 수 있는 해석적 기법이 개발되었는데, 시간단계별로 변화하는 투수계수의 해석과 탄산화된 콘크리트의 투수계수를 계산할 수 있다. 탄산화된 콘크리트에서 감소된 공극량이 계산되었으며 이는 투수계수의 산정에 이용되었다. 해석 결과는 실험적 결과를 얻어서 상호비교하여 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.207-217
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• 2016

투기계수는 콘크리트의 공극뿐만 아니라 공극크기, 공극분포, 공극간의 굴곡특성에 의해서도 영향을 받는다. 투기계수는 시멘트 페이스트의 미세구조에 의해 지배되는데, 시멘트 페이스트 및 골재 각각이 콘크리트의 투기성능에 미치는 영향을 다룬 연구는 드물다. 더우기, 탄산화가 투기계수에 큰 영향을 미칠 수 있음에도 불구하고, 탄산화된 콘크리트에 대한 투기계수를 다룬 연구는 더욱 드문 실정이다. 본 연구의 목적은 탄산화 및 비탄산화된 콘크리트의 투기계수를 추정할 수 있는 기초적 접근방법을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 미세구조 모델 및 시멘트의 경화특성을 기초로 투기계수를 산정할 수 있는 해석적 기법이 제안되었다. 탄산화된 콘크리트에서 감소된 공극량이 계산되었으며 이는 투기계수의 산정에 이용하여 탄산화된 콘크리트의 투기계수를 계산하였다. 높은 물-시멘트비를 갖는 콘크리트는 탄산화로 인하여 투기계수의 감소가 더욱 뚜렷한 것을 확인되었다. 한편, 시멘트 페이스트에서 투기계수와 투수계수는 Klinkenberg 효과에 의한 선형관계가 성립되나, 콘크리트에서는 성립되지 않았다. 해석결과는 YOON's 실험방법을 수행하여 검증하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.1053-1056
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• 2008

콘크리트의 투수계수는 콘크리트 구조물의 내구성능 및 미세구조의 밀실성을 판단하는 핵심적인 재료 매개변수이다. 투수계수를 산정하기 위한 많은 연구들이 있었으나, 시멘트 페이스트 및 골재 각각이 콘크리트의 투수성능에 미치는 영향을 다룬 연구는 드물다. 더우기, 탄산화가 염소이온의 확산계수에 큰 영향을 미칠 수 있음에도 불구하고, 탄산화된 콘크리트에 대한 확산계수를 다룬 연구는 더욱 드문 실정이다. 본 연구의 목적은 탄산화 및 비탄산화된 콘크리트의 투수계수를 추정할 수 있는 기초적 접근방법을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 미세구조 모델 및 시멘트의 경화특성을 기초로 투수계수를 산정할 수 있는 해석적 기법이 개발되었다. 본 연구에서는 시간단계별로 변화하는 투수계수의 해석과 중성화된 콘크리트의 투수계수이다. 탄산화된 콘크리트에서 감소된 공극량이 계산되었으며 이는 투수계수의 산정에 이용되었다. 본 연구결과는 실험적 결과를 얻어서 상호 비교하여 검증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.778-784
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• 2003

콘크리트의 탄산화 과정에 있어서 이산화탄소 확산계수는 매우 중요한 부분을 차지하고 있으나 이에 대한 실험적인 연구는 국 내외 적으로 매우 부족한 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 기체확산계수 측정장치의 개발을 통한 이산화탄소 확산계수 실험을 콘크리트, 모르타르 및 시멘트 페이스트에 대해 수행하였다. 실험결과 이산화탄소의 확산은 시편의 탄산화 여부에 관계없이 모든 시편에 대해서 약 5시간 이내에 정상상태에 도달하였다. 또한, 물-시멘트비가 큰 시편의 경우 이산화탄소 확산계수도 커졌지만 상대습도가 높을수록 물-시멘트비에 따른 확산계수 증가폭은 감소하였으며, 물-시멘트비가 일정한 경우에는 상대습도가 높아질수록 확산계수가 감소하였다. 상대습도에 따른 이산화탄소 확산계수 변화량은 물-시멘트비가 낮을수록 감소하였다. 골재의 유 무에 따른 이산화탄소 확산계수는 시멘트 페이스트가 가장 크게 나타났으며, 콘크리트와 모르타르의 경우는 시멘트 페이스트에 비해 매우 작지만 상대습도 10%인 경우를 제외하고는 모르타르의 경우가 콘크리트의 경우보다 작은 것으로 나타났다. 본 연구에서 수행한 이산화탄소 확산계수에 대한 연구결과를 통해 콘크리트 구조물의 탄산화 깊이 예측을 위한 연구가 더욱 활성화될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.259-266
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• 2018

본 연구에서는 3가지 수준의 재령(28일, 91일, 365일)을 고려하고 OPC 콘크리트와 GGBFS 콘크리트를 대상으로 콜드조인트 콘크리트의 탄산화 거동 및 강도특성을 평가하였다. GGBFS 콘크리트의 압축강도는 91일에서 OPC 콘크리트의 86% 수준이었으나, 지속적인 수화반응으로 인해 재령 365일 재령에서는 107%로 높게 평가되었다. 탄산화 속도계수는 91일을 기점으로 OPC 및 GGBFS 콘크리트 모두 크게 감소하였으며 콜드조인트 효과는 OPC 콘크리트에서 크게 평가되지만 GGBFS 콘크리트에서는 비슷한 수준으로 평가되었다. 콜드조인트에서 OPC 콘크리트의 경우 28일에서는 1.06배, 365일에서는 1.33배 수준으로 탄산화 속도계수가 증가하였다. 그러나 GGBFS 콘크리트의 경우 28일에서는 1.08배, 재령 365일에서는 1.04배로 큰 차이가 발생하지 않았다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2012년도 춘계 학술논문 발표대회
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• pp.215-216
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• 2012

Emissions of CO₂ occur during the production of cement manufacturing process. During the production of clinker, limestone is mainly calcium carbonate, is heated to produce lime and CO₂ as a by-product. It has a major problem, CO₂ uptake is not considered in concrete carbonation, just focus in CO₂ emission. This study is to develop a simulation model for CO₂ uptakes in concrete structures based on carbonation reduction coefficient considering finishing materials. CO₂ uptakes unit of concrete cubic meter is calculated by CO₂ emissions unit of concrete materials and usage of concrete materials in mix proportion. From the simulation result, CO₂ uptake ratios is 2.04 percent in carbonation models of concrete structure during 40 years.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.39-46
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• 2020

탄산화는 콘크리트 내부로 이산화탄소가 확산되어 매립 철근에 부식을 유발함으로서 콘크리트 구조물의 구조적, 재료적 성능을 저하시키는 열화 현상이다. 결정론적인 방법을 통한 내구수명 평가는 일반적이지만, 하중 및 콜드 조인트 효과를 고려한 확률론적 내구수명 평가에 대한 연구는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 확률 변수를 피복 두께, 이산화탄소 확산계수, 외부 이산화탄소 농도, 내부 수화물 반응량으로 정의하고 취약부와 하중 조건을 고려한 확률론적 내구수명 도출을 MCS (Monte Carlo Simulation) 기법을 통해서 진행하였다. 각 확률 변수의 평균을 1.0 ~ 3.0배로 변화시키고, 변동계수를 0.1 ~ 0.2까지 변화시키면서 내구수명을 평가하였다. 분석한 결과 피복 두께에서 47.7%의 내구수명 감소율을, 이산화탄소 확산계수에서 11.4%의 내구수명 감소율을 나타내었다. 파괴 하중에 30% 및 60%의 압축 및 인장 하중을 고려한 결과, 콜드 조인트가 고려된 경우 GGBFS 콘크리트가 OPC 콘크리트보다 탄산화에 대한 높은 저항성을 보였으며, 인장 영역에서는 사용 재료에 상관없이 선형적으로 내구수명 감소가 평가되었다. 또한 압축 하중 60% 조건에는 미세 균열의 진전으로 인해, 모든 조건에서 빠르게 내구수명이 감소하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.45-52
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• 2019

이산화탄소 농도가 높은 도심지의 경우 탄산화로 인한 철근부식이 발생하기 쉬우며 이는 콘크리트 구조물의 내구수명을 감소시킨다. 콘크리트 구조물의 경우 다양한 구속조건을 가지며 항상 외부의 재하하중을 받고 있다. 도입된 응력수준은 이산화탄소와 같은 유해인자의 확산을 변화시키며 탄산화 깊이의 변동성을 야기한다. 본 연구에서는 응력재하수준에 따른 탄산화 변동성을 정량화하였으며, 이를 이용하여 탄산화 예측식을 도출하였다. 내구성 설계인자인 피복두께, 이산화탄소 확산계수, 탄산화 반응 수화물, 그리고 외부 이산화탄소 농도를 확률변수로 정의하였으며, MCS을 통하여 영향인자의 변동성에 따른 내구수명을 도출하였다. 또한 응력수준에 따라 변화하는 내구수명을 도출하였으며, 이를 결정론적인 방법의 결과와 비교하였다. 피복두께 및 내부 수화물 생성이 내구수명 변동성에 가장 큰 영향을 미쳤으며, 응력수준을 고려한 내구수명평가는 유지관리 우선순위 설정에 합리적으로 적용할 수 있다.