• Advances in concrete construction
• /
• 제7권4호
• /
• pp.203-210
• /
• 2019

Concrete structures in marine environment are susceptible to chloride attack, where chloride diffusion results in the corrosion of steel bar and further lead to the cracking of concrete cover. This process causes structural deterioration and affects the response of concrete structures to different forms of loading. This paper presents the use of ABAQUS Finite Element Software in simulating the processes involved in concrete's structural degradation from chloride diffusion to steel corrosion and concrete cover cracking. Fick's law was used for the chloride diffusion, while the mass loss from steel corrosion was obtained using Faraday's law. Pressure generated by steel corrosion product at the concrete-steel interface was modeled by applying uniform radial displacements, while concrete smeared cracking alongside the Extended Finite Element Method (XFEM) was used for concrete cover cracking simulation. Results show that, chloride concentration decreases with penetration depth, but increases with exposure time at the concrete-steel interface. Cracks initiate and propagate in the concrete cover as pressure caused by the steel corrosion product increases. Furthermore, the crack width increases with the exposure time on the surface of the concrete.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제25권2호
• /
• pp.145-153
• /
• 2013

촉진 염화물 확산계수는 최근들어 염화물 거동 평가를 위하여 많이 사용되고 있다. 촉진 염화물 확산계수는 겉보기 확산계수와 마찬가지로 재령에 따라 감소하는데, 이 연구에서는 공극률을 이용하여 촉진확산계수의 감소를 구현하였다. DUCOM 프로그램을 이용하여 15 배합에 대한 공극률을 도출하였으며, 이를 회귀분석하여 재령 270일 동안 감소하는 염화물 확산계수를 모델링하였다. 또한 자유염화물과 구속염화물간의 관계인 비선형 구속능을 고려하여, 고성능 콘크리트내의 염화물 거동을 평가하였다. 기존의 실험자료인 180일간 염화물에 침지되어 있는 시편을 이용하여, 이 연구에서 제안한 기법의 검증을 수행하였다. 제안된 기법은 다양한 물-시멘트비 및 혼화재(고로슬래그 미분말 및 플라이애쉬)를 가진 고성능 콘크리트의 염화물 거동을 적절하게 평가하였다. 또한 혼화재료를 사용한 콘크리트의 경우, 확산계수의 시간의존성이 뚜렷하므로 염화물 거동 해석시 재령에 따른 염화물 확산계수의 감소를 반드시 구현해야 함을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제19권5호
• /
• pp.83-91
• /
• 2015

콘크리트 표면의 상태에 따라 염화물은 증가 또는 감소하게 되며 이는 철근부식 및 내구수명에 매우 중요한 인자가 된다. 콘크리트의 내구성 저하를 방지하기 위해 표면함침과 같이 많은 표면강화 기술이 개발되었으나 이중 콘크리트 구조와 확산계수의 시간의존성을 고려한 염화물 해석방법은 매우 제한적이다. 본 논문에서는 표면 강화된 이중구조 콘크리트에 대해 시간의존성 확산계수를 도입하여 염화물 해석기법을 제안하였으며, 역해석을 통하여 기존의 실험결과와 비교하였다. 2년간 비말대, 해수중, 조석대 상태에 노출된 표면 함침된 콘크리트 시편에 대해 표면염화물량과 확산계수를 도출하고 Life-365에서 제안한 확산계수 식과 비교 분석하였다. 시간의존성을 고려한 결과 비말대 시편의 오차는 0.28에서 0.20 수준으로, 조석대 시편은 0.29에서 0.11 수준으로, 해수중에서는 0.54에서 0.40 수준으로 오차가 감소함을 알 수 있었다. 또한 Life365에서 사용되는 확산계수식을 사용할 경우, 과다한 확산계수로 인해 상대오차가 커지고 높은 침투깊이(e)와 낮은 확산계수비($D_1/D_2$)를 필요로 함을 알 수 있다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
• /
• pp.545-548
• /
• 2008

염해에 의한 철근부식은 구조물의 내구성능을 결정하는 주요 인자로써, 염해에 노출된 해양 구조물은 이에 대비하여 내구성 설계를 해야 한다. 내구성 설계 방법에는 결정론적방법론과 확률론적 방법론이 있으며, 정확한 내구수명의 예측을 위해서는 염화물의 농도와 확산특성에 대한 정확한 자료가 필수적이다. 최근에는 확률론적 방법론에 기반한 염해 내구성 설계에 대한 연구가 많이 수행되고 있으나, 이러한 설계 기법에 필수적인 염해관련 물성치들에 대한 통계자료의 축적은 미비한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 해양 구조물에 주로 사용되는 혼화재를 혼입한 콘크리트의 염소이온 확산계수와 이에 대한 분석을 통해 보통 시멘트, 슬래그 시멘트, 3성분계 시멘트를 사용한 콘크리트의 확산계수와 시간의존성 계수의 통계적 분포를 도출하였다.

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

• 대한안전경영과학회지
• /
• 제15권4호
• /
• pp.73-80
• /
• 2013

Because the damages of corrosion resulting from the chloride ion are very serious, many research studies have been performed to measure the penetration depth of the chloride ion. However, there is a problem with data selection obtained from collection during experiments. In this study, it appears that the collected data are not conformed to a normal distribution. The result of this study will play a very important role, as a first step for the development and construction of a forecasting system to help determine a reliable service lifetime of marine structures.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제18권2호
• /
• pp.239-248
• /
• 2006

최근 들어 염해환경하의 콘크리트 구조물에 대한 정량적인 사용수명 및 장기적인 성능의 확보를 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 확률론에 기초한 새로운 내구성 해석 및 설계개념이 콘크리트 구조물의 사용수명을 증진하기 위해 매우 효과적인 것으로 나타났다. 이와 관련하여 아직까지는 설계변수와 관련한 신뢰성 있는 자료가 부족한 실정이지만, 새로운 콘크리트 구조물의 경우에는 확률론적 내구성 설계 개념을 부분적으로 적용하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 시간에 따라 변화하는 염소이온 확산계수를 고려하여 Fick의 확산방정식에 대한 해를 구하였으며, 이를 이용하여 Monte Carlo Simulation에 기초한 확률론적 내구성 해석을 수행하였다. 또한, 이를 통해 콘크리트 구조물의 내구성과 관련된 각 설계변수들의 영향을 명확히 하였으며, 제시된 확률론적 내구성 해석절차를 다양한 콘크리트 구조물로부터 얻어진 염소이온 침투자료에 적용하여 유용성을 검토하였다. 그 결과 본 연구에서 제시한 확률론적 내구성 해석절차는 향후 염해 환경에 처한 중요 콘크리트 구조물의 내구성 확보 및 기존 구조물의 염해에 기초한 잔존수명 예측에 매우 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 산업기술연구
• /
• 제37권1호
• /
• pp.32-36
• /
• 2017

In this study, as part of a research on the development of economical high-performance concrete with high strength and high quality, the physical properties of high-performance concrete were analyzed by substituting a certain amount of low-cost domestic silica fume exempted from the re-importation type distribution structure of the domestic production and the existing high-priced silica fume distribution structure. Performing tests to identify the physical properties of the fresh and hardened concrete and durability analogy of the concrete which use low-cost domestic silica fume and imported silica fume, the chloride ion penetration resistance test result showed that the strength difference between the low-cost silica fume and the imported silica fume is not big but the strength of the low-cost silica fume was measured higher than the imported silica fume. The chloride ion penetration resistance of all variables was measured as "very low". Since the low-cost domestic silica fume can be used as a high-performance admixture of concrete, the results suggest that it is possible to produce a more economical high-performance concrete.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제9권1호
• /
• pp.15-20
• /
• 2009

해양환경 하에 건설되는 콘크리트구조물은 다양한 염해 환경에 노출되어 있으며, 이중 염소이온의 침투 및 확산으로 인한 콘크리트 중의 철근부식과 화학적 침식 등은 콘크리트구조물의 주요 성능저하 요인으로 지적되고 있다. 따라서 해수 중의 염소이온의 침투 및 확산 메커니즘을 효율적으로 평가하기 위하여 전기화학적 촉진시험으로부터 염소이온의 확산계수를 추정하였다. 또한 콘크리트의 압축강도, 투수공극량 및 염소이온의 침투깊이 등과 염소이온의 확산계수와의 상관관계를 분석하기 위하여 회귀분석을 실시하였다. 본 연구의 시험결과에 의하면, 물-시멘트비 40~60%의 범위에서 보통콘크리트의 염소이온 확산계수는 $2.5{\sim}6.6{\times}10^{-12}m^2/s$ 정도였으며, 염소이온의 확산계수와 콘크리트의 물성과의 상관관계는 선형의 상관관계가 있었다.

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
• /
• 한국해안해양공학회 2002년도 한국해안해양공학발표논문집 Proceedings of Coastal and Ocean Engineering in Korea
• /
• pp.280-286
• /
• 2002

염소이온 확산해석을 실제 구조물에 대해서 수행하기 위해서는 여러 변수들에 대한 값들이 필요하다. 이러한 변수들에 대한 값들은 적용 배합에 대한 실험을 통해 직접 측정할 수도 있지만 설계 단계에서 염해에 의한 내구성을 평가를 위해 실험을 수행하기가 실용적인 관점에서 매우 어렵다. (중략)