• 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.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.794-801
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• 2003

건축물의 요구성능에 대한 관심이 점차 높아짐에 따라 건축물의 성능평가를 통하여 사용연한을 예측하고 건축물의 수명을 연장시키거나, 새롭게 재구성하려는 노력이 계속되고 있다. 그러나 아직 염화물에 의한 성능저하 평가에 있어 그 비용의 문제와 평가과정의 전문성 등의 많은 난점을 가지고 있다. 본 연구는 콘크리트 내부의 염화물침투 깊이를 측정하는 간이적 방법인 비색판별법을 이용하여 염화물에 의한 성능저하평가를 하고자 비색판별법의 적용가능성을 검토 후 변색위치의 침투염화물량을 정량분석하였다. 또한, 이를 이용하여 콘크리트 표면염화물량을 산정하고 철근위치 염화물량의 예측 및 한계염화물량에 도달시간 예측의 실용적 평가수단을 제시하였다. 염화물에 의한 철근콘크리트 구조물의 성능평가에 있어 간이평가 수단인 비색판별법의 활용에 따라 샘플수의 다량확보를 통한 신뢰수준의 향상을 이룰 수 있을 것으로 사료된다.

• 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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• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.18-25
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• 2019

콘크리트는 인장력에 취약한 재료적 특징을 갖기 때문에 콘크리트 구조물의 사용기간 중에 발생하는 균열은 내구성능 평가 시 필히 고려되어야 한다. 본 연구에서는 두 수준의 강도를 고려한 플라이애시 콘크리트를 배합하여 옥외 폭로 시험을 실시하였다. 노출 환경은 비말 조건으로 설정하였으며, 균열 폭이 콘크리트의 염화물 확산 거동에 미치는 영향을 평가하고자 각 배합의 시편에 0.1 mm 간격으로 최대 1.0 mm 까지의 균열 폭을 야기하였다. 그 후 3가지 수준의 노출기간(180일, 365일, 730일)을 고려하여 겉보기 염화물 확산계수 및 표면 염화물량을 산출하였다. 균열 폭의 증가에 따라 두 배합 모두 확산계수가 증가하였으며, 노출기간이 증가함에 따라 확산계수는 감소하였다. 또한 노출 기간이 증가함에 따라 균열 폭이 확산계수에 미치는 영향이 감소하였는데, 이는 염소 이온 기반 수화물이 콘크리트의 확산성을 저감시키기 때문으로 사료된다. 표면 염화물량 거동은 겉보기 염화물 확산계수 거동 대비 균열 폭의 증가에 따른 뚜렷한 변화 거동이 발생하지 않았으며, 고강도 배합에서 보통 강도 배합 대비 78.9 % ~ 90.7 %의 표면 염화물량을 나타내어 강도와의 상관관계를 갖는 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권5호
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• pp.16-22
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• 2023

이 연구는 원전 콘크리트 배합설계를 모사한 콘크리트 시험체에 대하여 염수침지 실험을 수행하였으며, 시험체 깊이에 따른 염화물량과 XRF 성분의 상관관계를 분석하였다. 원전 콘크리트의 표면부의 염화물량은 염수 침지기간이 증가함에 따라 소폭 증가하였으나, 깊이 5.5 mm 이상의 콘크리트 시험체 내부 염화물량은 염수 침지기간이 증가함에 증가하는 경향이 뚜렷하게 나타났다. 콘크리트의 염화물량과 XRF 성분의 상관관계 분석결과, OPC 배합과 비교하여 FA가 20% 치환된 배합은 XRF 성분분석을 통한 Cl 이온의 구성비율과 염해저항성 평가결과의 상관관계가 매우 높게 나타났다. 이에 따라 FA가 20% 치환된 원전 콘크리트 배합에서는 반복적인 데이터 누적을 통해 XRF 성분분석을 통하여 염소이온분석 및 염해저항성능 평가가 가능함을 확인하였다.

• 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.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.172-179
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• 2016

콘크리트 구조물의 내구수명평가는 주로 해석 변수의 변동성을 고려하지 않은 결정론적 방법과 변동성을 고려한 확률론적 방법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 해안으로부터의 거리와 높이에 따른 내구수명 평가를 위해 일본토목학회에서 제안한 해안으로부터 거리에 따른 표면염화물량과 실태조사를 통한 높이에 따른 표면염화물량을 적용하였다. Fick's $2^{nd}$ Law에 기반을 둔 Life-365를 이용한 결정론적 방법과 MCS을 이용한 확률론적 방법을 수행하여 내구수명을 평가하였다. 평가결과 확률론적 방법이 결정론적 방법보다 낮은 내구수명이 평가되었으며, 이는 기존에 연구된 확산계수, 피복두께, 표면염화물량 등의 변동계수뿐 아니라 낮은 목표내구적 파괴확률을 설정하였기 때문이다. 결정론적 방법에서는 해안가 250m 이내에서는 높이 60m 이상에서, 500m에서는 염해에 의한 피해를 고려하지 않아도 되는 것으로 평가되었다. 또한 확률론적인 방법에서는 전 구간에서 60m 이상의 지역, 250m 이내에서는 40m 이상의 구조물은 염해에 대하여 안전한 것으로 평가되었다.

• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.65-72
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• 2016

염해에 콘크리트 구조물의 내구수명 평가는 매우 중요한데, 결정론적 방법 및 확률론적 방법에서 평가된 결과는 큰 차이를 보이고 있다. 본 연구에서는 시간의존형 확산계수와 고정 확산계수를 고려하여 내구수명을 모사하였다. 기본확산계수, 콘크리트 피복두께, 표면염화물량을 3조건으로 분류하여 각 평가방법에 따라 변화하는 내구적 파괴확률과 내구수명을 평가하였다. 시간의존형 확산계수의 도입을 통하여 두 방법 간의 차이를 감소시킬 수 있었으며, 합리적인 해석결과를 유도할 수 있었다. 염화물 확산계수가 $2.5{\times}10^{-12}m^2/sec$에서 $7.5{\times}10^{-12}m^2/sec$으로 증가할 때 내구수명은 25.5~35.6%수준으로 감소하였으며, 피복두께가 75 mm에서 125 mm로 증가할 경우, 267~311%로 내구수명은 증가하였다. 또한 표면염화물량이 $5.0kg/m^3$에서 $15.0kg/m^3$으로 변화할 때, 내구수명은 40.9~54.5% 수준으로 감소하였다. 피복두께의 변화에 따른 내구수명의 변화는 기본확산계수 및 표면염화물에 비하여 8~10배정도 크게 평가되었으며 내구수명 확보를 위한 중요한 인자임을 알 수 있다.