• Computers and Concrete
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• 제19권3호
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• pp.257-262
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• 2017

The aim of this study is to investigate the pH threshold value for the corrosion of steel reinforcement in concrete. A method was designed to attain the pH value of the pore solution on the location of the steel in concrete. Then the pH values of the pore solution on the location of steel in concrete were changed by exposing the samples to the environment (CO25%, RH 40%) to accelerate carbonation with different periods. Based on this, the pH threshold value for the corrosion of steel reinforcement had been examined by the methods of half-cell potential and electrochemical impedance spectra (EIS). The results have indicated that the pH threshold value for the initial corrosion of steel reinforcement in concrete was 11.21. However, in the carbonated concrete, agreement among whether steel corrosion was initiatory determined by the detection methods mentioned above could be found.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2017년도 추계 학술논문 발표대회
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• pp.7-8
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• 2017

As the importance of maintenance of reinforced concrete structure recently has emerged, the attention of durability of structure has been increasing. There are many studies about durability decline especially due to the carbonation. In order to study carbonation progress after surface repair of carbonated concrete, each carbonation penetration velocity from different repair materials of concrete structure is compared through the experiment of carbonation accelerating CO₂ concentration to 5%. As carbonation infiltration progress is predicted through this study, the counterplan of service life evaluation will be prepared on selection of repair materials of concrete structure.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.272-278
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• 2010

탄산화에 미치는 온도의 영향에 대해서는 매우 상반된 2가지의 주장이 존재하는데, 온도증가는 탄산화 반응을 가속화시켜 탄산화 깊이를 증가시킨다는 주장과 탄산화 반응을 일으키는 최적의 온도조건이 있으며, 탄산화 깊이는 이러한 최적의 온도조건에서 가장 큰 값을 가진다는 주장이다. 일반적으로 탄산화는 시멘트 수화물 중 수산화칼슘과 이산화탄소의 화학반응으로 생성되는 것으로 알려져 왔고 많은 탄산화 연구들도 이에 집중되어 왔다. 그러나, 최근의 몇몇 연구에서는 수산화칼슘을 제외한 다른 시멘트 수화물도 탄산화 반응이 일어난다는 결과를 발표하고 있다. 본 연구에서는 온도의 탄산화에 미치는 영향을 파악하기 위하여 탄산화 온도에 따른 탄산화 깊이와 탄산화 반응물과 생성물에 대한 실험을 수행한다. 또한, 실험결과의 분석을 통하여 수산화칼슘이외의 수화생성물이 탄산화에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 탄산화 깊이는 페놀프탈레인 용액법으로 측정하였고, 탄산화 전후의 반응물과 생성물은 열중량분석기(Thermogravimetric analyzer)를 이용하여 측정하였다. 탄산화 온도가 $20^{\circ}C$에서 $30^{\circ}C$로 증가하면 탄산화 깊이가 크게 증가하였지만 온도가 $30^{\circ}C$에서 $40^{\circ}C$로 증가하면 탄산화 깊이가 거의 증가하지 않았다. 이것은 탄산화 반응에 대한 최적의 온도조건이 존재할 수 있다는 증거일 수 있다. 페놀프탈레인 용액법에 의한 탄산화 깊이는 수산화칼슘과 탄산칼슘의 양이 변화하여 교차하는 영역에 존재한다. 탄산화 온도 $30^{\circ}C$와 $40^{\circ}C$에서의 수산화칼슘 이외의 시멘트 수화물에 의해 생성된 탄산칼슘양은 온도가 증가하면 감소함을 관찰할 수 있었다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제16권2호
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• pp.69-75
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• 2017

Zinc coating on carbon steels give the higher corrosion resistance in chloride containing environments and in carbonated concrete. However, hydrogen evolution accompanies the corrosion of zinc in the initial activity in fresh concrete, which can lead to the formation of a porous structure at the reinforcement -concrete interface, which can potentially reduce the bond-strength of the reinforcement with concrete. The present study examines the mechanism of the corrosion of hot-dip galvanized steel in detail, as in the model pore solutions and real concrete. Calcium ion plays an important role in the corrosion mechanism, as it prevents the formation of passive layers on zinc at an elevated alkalinity. The corrosion rate of galvanized steel decreases in accordance with the exposure time; however, the reason for this is not the zinc transition into passivity, but the consumption of the less corrosion-resistant phases of hot-dip galvanizing in the concrete environment. The results on the electrochemical tests have been confirmed by the bond-strength test for the reinforcement of concrete and by evaluating the porosity of the cement adjacent to the reinforcement.

• Computers and Concrete
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• 제8권2호
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• pp.177-192
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• 2011

This research paper aims at computer based modeling of carbonation induced corrosion under extreme conditions and its experimental verification by incorporating enhanced electrochemical and mass balance equations based on thermo-hygro physics with strong coupling of mass transport and equilibrium in micro-pore structure of carbonated concrete for which the previous research data is limited. In this paper the carbonation induced electrochemical corrosion model is developed and coupled with carbon dioxide transport computational model by the use of a concrete durability computer based model DuCOM developed by our research group at concrete laboratory in the University of Tokyo and its reliability is checked in the light of experiment results of carbonation induced corrosion mass loss obtained in this research. The comparison of model analysis and experiment results shows a fair agreement. The carbonation induced corrosion model computation reasonably predicts the quantitative behavior of corrosion rate for normal air dry relative humidity conditions. The computational model developed also shows fair qualitative corrosion rate simulation and analysis for various pH levels and coupled environmental actions of chloride and carbonation. Detailed verification of the model for the quantitative carbonation induced corrosion rate computation under varying relative conditions, different pH levels and combined effects of carbonation and chloride attack remain as scope for future research.

• KIEAE Journal
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• 제10권3호
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• pp.103-110
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• 2010

Carbonation is one of the major deterioration factors for concrete. So. lots of researchers have proposed the equations for determining carbonated depth and the initial time of steel corrosion due to carbonation to predict the service life of concrete structures. However, there are large gaps among the equations for predicting carbonation because each researcher has different considering factors to predict carbonation depth. So, in this study, we calculated the deviations of the proposed equations for carbonation, and we calculated each researcher different corrosion initiation time. However, it has a lot of deviation. Therefore, we evaluated the probability of steel corrosion considering each deviation using MCS, an analysis method based on probability theory. In the results, we have proposed much advanced information for determining service life of reinforced concrete structures due to carbonation.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.140-146
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• 2017

표준 시료의 분광 분석으로부터 획득한 각 원소별 파장 특성 값과 검사대상 미지 시료로부터의 파장 분석 결과를 비교함으로써 미지 시료에 함유된 원소의 정성 및 정량 분석을 가능하게 하는 것이 LIBS이다. 본 연구에서는 콘크리트 내구성에 영향을 미치는 주요 열화 요인을 규명하는 것에 대하여 LIBS의 적용 가능성을 실험적으로 분석하였다. 즉, LIBS를 통해 염화물, 황산염, 탄산화 모르타르 시험체에 대한 유해 열화인자 정량 검출 실험을 실시함으로써 콘크리트 열화 진단의 LIBS 적용 가능성을 연구하였다. 염화물과 황산염 시험체 각각에 대하여 LIBS 실험을 실시한 결과 농도가 증가할수록 염소 및 황 이온의 LIBS 스펙트럼 파장 강도가 선형적으로 증가하는 것을 알 수 있었다. 탄산화 시험체의 경우 탄산화 노출 기간에 따른 탄소 이온 LIBS 스펙트럼 파장 강도는 다소 비선형적으로 증가하는 것으로 나타났다. 이상의 실험결과로부터 콘크리트 열화 진단에 LIBS의 적용가능성을 부분적으로 확인할 수 있었으며, 콘크리트 탄산화의 경우 시멘트 자체에 탄소 성분이 함유되어 염화물 및 황산염 시험체의 정량 검출과는 다소 상이한 결과를 보인 것으로 추정된다. 따라서 콘크리트 탄산화에 대하여 LIBS를 적용하기 위해서는 보다 다양한 매개변수 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.9-15
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• 2001

콘크리트 구조물의 성능저하는 여러 성능저하 요인들의 상호작용에 의해 발생한다. 특히 중성화는 시간의 경과에 따라 증가하는 대표적인 성능저하기구로 알려져 있다. 최근 들어 중성화 메카니즘에 관한 기초적인 연구와 더불어 중성화로 성능저하된 구조물의 내구성 증진을 위한 공법 및 기술개발이 활발히 진행중이다. 이에 본 논문에서는 기존에 제안되고 있는 중성화 단계에 따른 보수공법을 바탕으로 중성화된 콘크리트에 침투성 알칼리성부여제를 도포함에 따른 알칼리성 회복성상과 표면피복재의 종류에 따른 알칼리성 유지성능을 정량적으로 비교.분석하였다. 본 실험결과 알칼리성부여제를 토포함에 의해 촉진중성화에 의해 pH가 저하된 콘크리트의 알칼리성 회복성능을 확인 할 수 있었으며, 알칼리성부여제 도포후 표면피복재에 따라 콘크리트의 알칼리성 유지성능은 큰 차이를 나타내는 것으로 나타났다.

• 한국세라믹학회지
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• 제55권2호
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• pp.160-165
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• 2018

This paper investigates the reaction rate of $CO_2$ storing carbonation hybrid reaction by comparing the behavior of carbonation between $Ca(OH)_2$ and fly ash with that of CFBC (Circulating Fluidized Bed Combustion) containing plenty of Free-CaO. Because fly ash with CFBC contains a lot of unreacted CaO, it cannot be used as a raw material for concrete admixtures and its usages are limited. To reuse such material, we stabilized unreacted CaO by carbonation and investigated the carbonation rate. We used a pH meter and a thermometer to check the rate of the carbonization. Also, we set the contents of fly ash with CFBC, $Ca(OH)_2$, flow and fluid of $CO_2$, respectively, to 100 g, 50 g, 100 ~ 1000 cc/min and 400 g based on the content of Free-CaO. We used carbonated water instead of water, and added an alkaline activator to promote the carbonation rate. As a result, the addition of the alkaline activator and carbonated water promoted the rate of carbonation via a hybrid reaction.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제7권2호
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• pp.119-125
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• 2013

Carbonation is a natural ageing process for cement. This study focuses on how the carbonation rate varies with selected hydration times and atmospheric conditions during the early stages of reacting dried cement paste. Diffuse reflection Fourier transform infrared spectroscopy is shown to be a suitable technique to monitor the formation of carbonates in cement. Combined with a previously developed freeze drying technique, carbonation can be studied at specific hydration stages. In ambient air both calcium hydroxide and calcium silicate hydrate (C-S-H) in cement are carbonated. Increased hydration time enhances the carbon dioxide uptake, which indicates that the calcium in the hydration products reacts more easily than the calcium in the clinker phase. In a humid $CO_2$ atmosphere, the carbonation process is so pronounced that it decomposes C-S-H into calcium carbonate and silica. In a moist $N_2$ atmosphere no carbonation occurs, but the sulfate chemistry of the cement seems to be affected due to the formation of ettringite.