• Computers and Concrete
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• 제15권4호
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• pp.643-671
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• 2015

Chloride induced reinforcement corrosion is widely accepted to be the most frequent mechanism causing premature degradation of reinforced concrete members, whose economic and social consequences are growing up continuously. Prevention of these phenomena has a great importance in structural design, and modern Codes and Standards impose prescriptions concerning design details and concrete mix proportion for structures exposed to different external aggressive conditions, grouped in environmental classes. This paper focuses on reinforced concrete column section load carrying capacity degradation over time due to chloride induced steel pitting corrosion. The structural element is considered to be exposed to marine environment and the effects of corrosion are described by the time degradation of the axial-bending interaction diagram. Because chlorides ingress and consequent pitting corrosion propagation are both time-dependent mechanisms, the study adopts a time-variant predictive approach to evaluate residual strength of corroded reinforced concrete columns at different lifetimes. Corrosion initiation and propagation process is modelled by taking into account all the parameters, such as external environmental conditions, concrete mix proportion, concrete cover and so on, which influence the time evolution of the corrosion phenomenon and its effects on the residual strength of reinforced concrete columns sections.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.10-16
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• 2020

철근 콘크리트 구조물에서의 염화물 침투에 따른 구조물의 열화는 주요한 문제로 이와 관련하여 현재까지 많은 연구들이 수행되고 있다. 콘크리트 구조물의 염화물 침투에 있어서 염화물 확산 이외에도 염화물 흡수에 의한 침투도 고려되어야 하며, 구조물의 사용기간 중에 발생되는 균열은 염화물 침투의 주 경로가 될 수 있기 때문에 이러한 변수들이 구조물의 내구성능 평가에 고려되어야 한다. 본 연구에서는 철근 콘크리트에 두 가지 균열 폭 (0.1 mm, 0.3 mm)을 발생 시킨 후, 염화물 흡수 실험을 실시하였다. 염화물 흡수 실험으로부터 흡수에 따른 무게 변화와 AgNO3 용액을 이용한 변색법으로 균열면에서의 염화물 침투 정도를 확인하였다. 변색 범위를 이용한 이미지 분석 또한 실시하였다. 흡수 시간 및 균열 폭이 증가하면 염화물 흡수량이 증가하는 것을 확인 하였다. 모든 균열 폭에서 1 시간 이내에 염화물이 철근 깊이까지 도달하였다. 또한 철근 계면을 통한 염화물 이동 가능성을 확인하였으며, 이는 철근 부식의 주요한 원인으로 작용할 수 있어 추가적인 실험을 통한 검증이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.127-134
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• 2022

본 연구에서는 장기재령(4~6년)으로 양생된 플라이애시 콘크리트를 대상으로 촉진 염화물 이온 통과 시험을 수행하였다. 콘크리트 배합은 3수준의 물-결합재 비(0.37, 0.42, 0.47)와 2수준의 플라이애시 치환율(0, 30 %)을 가지고 있었으며, 시간 의존적으로 개선되는 통과 전하량을 정량적으로 분석하였다. 또한 실험결과를 GRU 알고리즘을 고려한 단별량 시계열 모델을 적용하여 학습하였으며, 그 예측값을 평가하였다. 통과전하량 실험 결과, 플라이애시 콘크리트는 물-결합재 비에 의한 통과 전하량의 변화가 재령이 증가함에 따라 점차 감소하였으며 OPC 콘크리트에 비하여 우수한 염해저항성을 나타내었다. 최종 평가일인 6년에서 플라이애시 콘크리트는 모든 물 결합재 비 조건에서 'Very low' 등급에 해당되는 통과 전하량이 평가되었지만, OPC 콘크리트의 경우 가장 높은 물-결합재 비를 갖는 조건에서 'Moderate' 등급을 나타내었다. 메인 알고리즘으로서 사용한 GRU 알고리즘은 시계열 데이터를 분석할 수 있고 연산 속도가 빠른 장점을 갖고 있다. 4개의 은닉층을 갖는 딥-러닝 모델이 고려되었으며 결과값은 실험값을 합리적으로 예측하고 있었다. 본 연구의 딥-러닝 모델은 단변량 시계열 특성만을 고려할 수 있는 한계점이 존재하지만 추가 연구를 통해 콘크리트의 강도 및 확산계수와 같은 다양한 특성을 고려할 수 있는 모델이 개발 중에 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.902-912
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• 2003

전 세계적으로 콘크리트 구조물의 열화를 발생하는 가장 중요한 원인은 중성화와 염소이온이다. 대체적으로 많은 콘크리트 구조물에서 염소이온과 중성화로 인하여 철근이 부식되며 이에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 그러나 실구조물의 상황은 염소이온과 중성화가 복합적으로 발생함에도 불구하고 많은 연구들이 각각의 단일열화에 대한 연구가 이루어지고 있으며 복합열화에 대한 연구는 매우 드문 상황이다. 본 연구는 2중 복합 매체에 대한 확산모델을 이용하여 중성화된 콘크리트의 염소이온 프로파일을 예측하고자 하였다. 실험결과에 의하여 중성화 깊이로부터 3∼5 mm영역에 염소이온의 농축현상이 발생하였으며 2중 복합 구조체에 적용할 수 있는 확산 방정식에 중성화된 콘크리트와 비중성화된 콘크리트의 시간의존적인 염소이온 확산 계수를 고려하여 내구수명예측에 반영하였다.

• Computers and Concrete
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• 제19권4호
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• pp.357-363
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• 2017

This paper conveys the effects of fly ash and silica fume incorporated in concrete at various replacement ratios on the durability properties of concretes. It is quite well known that concrete durability is as much important as strength and permeability is the key to durability. Permeability is closely associated with the voids system of concrete. Concrete, with less and disconnected voids, is assumed to be impermeable. The void system in concrete is straightly related to the mix proportions, placing, compaction, and curing procedures of concrete. Reinforced concrete structures, particularly those of subjected to water, are at the risk of various harmful agents such as chlorides and sulfate since the ingress of such agents through concrete becomes easy and accelerates as the permeability of concrete increases. Eventually, both strength and durability of concrete reduce as the time moves on, in turn; the service life of the concrete structures shortens. Mineral additives have been proven to be very effective in reducing permeability. The tests performed to accomplish the aim of the study are the rapid chloride permeability test, pressurized water depth test, capillarity test and compressive strength test. The results derived from these tests indicated that the durability properties of concretes incorporated fly ash and silica fume have improved substantially compared to that of without mineral additives regardless of the binder content used. Overall, the improvement becomes more evident as the replacement ratio of fly ash and silica fume have increased. With regard to permeability, silica fume is found to be superior to fly ash. Moreover, at least a 30% fly ash replacement and/or a replacement ratio of 5% to 10% silica fume have been found to be highly beneficial as far as sustainability is concerned, particularly for concretes subjected to chloride bearing environments.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.450-456
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• 2022

본 연구에서는 발열 콘크리트 부재 개발의 사전 연구로써 C₁₂A₇계 바인더와 무수석고를 혼입한 모르타르 시편의 압축강도 및 촉진 염화물 확산 거동을 분석하였다. 또한, 무수구연산계 지연제의 혼입률 4수준을 고려하여 지연제 혼입률이 미치는 영향을 정량적으로 평가하였다. 모르타르 시편의 압축강도는 KS L ISO 679, 촉진 염화물 확산 시험은 NT BUILD 492 및 ASTM C 1202에 준하여 수행하였다. 무수구연산 지연제 혼입률이 0.3 %인 경우에서 가장 높은 강도가 평가되었으며 이는 컨트롤 케이스 대비 127.6 %의 강도 증진률을 나타내었다. 무수구연산 지연제 혼입률 0.3 %에서 효과적으로 가사시간 및 경화 시간을 확보하여 성능이 개선된 것으로 사료된다. 통과 전하량 및 촉진 염화물 확산계수 평가 결과 압축강도와 비슷한 성능 평가 결과가 도출되었으며, 기존의 연구에 따르면 강도 거동과 염화물 확산 거동은 선형적 관계를 갖기 때문이다. 가장 높은 강도 성능을 나타낸 배합에서 가장 높은 염해 저항성을 나타내었으며, 본 연구 결과를 기반으로 추후 발열 콘크리트 부재 개발을 수행할 계획이다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제30권6호
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• pp.713-732
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• 2008

Serviceability and durability of the concrete members can be seriously affected by the corrosion of steel rebar. Carbonation front and or chloride ingress can destroy the passive film on rebar and may set the corrosion (oxidation process). Depending on the level of oxidation (expansive corrosion products/rust) damage to the cover concrete takes place in the form of expansion, cracking and spalling or delamination. This makes the concrete unable to develop forces through bond and also become unprotected against further degradation from corrosion; and thus marks the end of service life for corrosion-affected structures. This paper presents an analytical model that predicts the weight loss of steel rebar and the corresponding time from onset of corrosion for the known corrosion rate and thus can be used for the determination of time to cover cracking in corrosion affected RC member. This model uses fully the thick-walled cylinder approach. The gradual crack propagation in radial directions (from inside) is considered when the circumferential tensile stresses at the inner surface of intact concrete have reached the tensile strength of concrete. The analysis is done separately with and without considering the stiffness of reinforcing steel and rust combine along with the assumption of zero residual strength of cracked concrete. The model accounts for the time required for corrosion products to fill a porous zone before they start inducing expansive pressure on the concrete surrounding the steel rebar. The capability of the model to produce the experimental trends is demonstrated by comparing the model's predictions with the results of experimental data published in the literature. The effect of considering the corroded reinforcing steel bar stiffness is demonstrated. A sensitivity analysis has also been carried out to show the influence of the various parameters. It has been found that material properties and their inter-relations significantly influence weight loss of rebar. Time to cover cracking from onset of corrosion for the same weight loss is influenced by corrosion rate and state of oxidation of corrosion product formed. Time to cover cracking from onset of corrosion is useful in making certain decisions pertaining to inspection, repair, rehabilitation, replacement and demolition of RC member/structure in corrosive environment.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.10-19
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• 2019

염해에 콘크리트 구조물은 사용기간의 증가에 따라 내구성에 문제가 발생하므로 보수를 포함한 유지관리가 필수적이다. 일반적으로 결정론적인 방법으로 내구수명이 결정되고 이에 따라 유지관리비가 평가되고 있으나, 확률론적 유지관리 기법을 고려할 경우 연속적인 보수비용이 평가되므로 합리적인 유지관리가 가능하다. 기존의 확률론적 유지관리 기법에서는 정규분포만 고려되었으나, 본 연구에서는 초기 내구수명 및 보수에 따른 수명-확률함수에 로그함수를 고려할 수 있도록 개선되었으며, OPC 및 GGBFS를 사용한 콘크리트에 대하여 보수비용을 평가하였다. 로그 함수를 가지는 수명-확률함수는 중앙값 이전보다 이후에 미치는 영향이 지배적이므로 초기 내구수명 분포에 유리하며 전반적으로 낮은 보수비용을 도출할 수 있다. GGBFS를 사용한 콘크리트는 OPC 콘크리트 비하여 높은 내구수명과 낮은 보수횟수를 통하여 30% 수준으로 보수비가 감소하였다. 본 연구에서 도출된 확률론적 유지관기 기법은 정규분포 뿐 아니라 로그분포를 가지는 수명-확률함수를 초기 및 다양한 보수시기에 적용할 수 있는 장점을 가지고 있으며, 더욱 합리적인 보수비용을 도출할 수 있다.