• 대한토목학회논문집
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• 제30권5A호
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• pp.433-442
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• 2010

콘크리트의 염화물 확산계수의 제어는 염해에 노출된 콘크리트 구조물의 내구수명 확보에 필수적이며, 이를 위해 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 연구는 목표 내구수명을 만족하는 목표확산계수를 도출하고 유전자 알고리즘을 통하여, 최적배합을 도출하는데 있다. 이를 위하여, 동일한 골재 및 혼화재를 사용한 30개의 배합과 그에 따른 염화물 확산계수를 분석하였으며, 27개를 대상으로 확산계수 예측식을 도출하였다. 확산계수 예측식의 변수로는 물-결합재비, 단위 혼화재량(슬래그, 플라이 애쉬, 실리카퓸), 단위 시멘트량, 단위 잔골재 및 굵은 골재량을 포함하도록 하였으며 나머지 3개의 배합에 대하여 검증을 수행하였다. 최적 함수식은 27개의 배합에 대하여 평균 18.7%의 오차와 16.0%의 변동계수를 보이고 있었다. 주어진 3개의 확산계수에 대하여, 유전자 알고리즘을 통하여 도출된 배합은 0.3%~12.2%의 오차범위를 가지며 각각의 배합인자를 도출하였다. 최종적으로 서로 다른 내구성 설계변수(목표내구수명, 피복두께, 표면염화물량, 혼화재량)와 노출환경(온도 및 습도)을 가정하여 목표 확산계수를 도출하였으며, 이에 만족하는 최적화된 콘크리트 배합을 제안하였다. 본 연구에서는 유전자 알고리즘을 이용하여, 내구성 콘크리트 배합도출에 대한 적용성을 평가하였으며, 제안된 기법은 다양한 확산계수의 범위를 가지는 광범위한 자료구축을 통하여 개선될 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1A호
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• pp.75-84
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• 2009

본 연구에서는 혼합 콘크리트의 염소이온 고정화 능력, 수화물의 부식 억제 능력(Buffering capacity) 및 모르타르 내 철근 부식 측정을 통하여 콘크리트 내 철근 부식의 임계 염소이온 농도를 도출하였다. 실험 시 결합재로서 보통 포틀랜드 시멘트(OPC), 30% 플라이애시(PFA), 60% 고로슬래그 미분말(GGBS), 10% 실리카퓸(SF)를 치환한 혼합 시멘트를 사용하였다. 염소이온 고정화는 수분추출방법을 이용하여 측정하였으며, 시멘트의 부식 억제 능력은 결합재에 따른 산에 대한 저항성 측정을 통해 평가하였다. 염소이온이 함유된 모르타르 내 철근 부식은 재령 28일에 선형 분극 방법을 이용하여 측정하였다. 실험 결과, 염소이온 고정화 능력은 결합재 내의 $C_{3}A$ 함유량과 물리적 흡착에 의해 크게 영향을 받음을 알 수 있었다. 염소이온 고정화 정도는60% GGBS > 30% PFA > OPC > 10% SF 의 순으로 나타났다. pH 감소에 따른 시멘트의 부식 억제 능력은 같은 pH 값에서 결합재의 종류에 따라 다양하게 나타났다. 부식전류가 $0.1-0.2{\mu}A/cm^{2}$에 이를 때 부식이 발생한다는 가정하에, 부식에 대한 임계 염소이온 농도에 대하여 OPC는 1.03, 30% PFA는 0.65, 60% GGBS는 0.45, 10% SF는 0.98%로 각각 계산되었다. 그에 비해 임계 염소이온 농도의 새로운 표현방법으로 제시한 [$Cl^{-}$]:[$H^{+}$] 몰 농도비의 단위로 계산하였을 때, 임계 염소이온 농도는 결합재에 관계없이 0.008-0.009로 도출되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.245-253
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• 2009

콘크리트 내 철근부식상에 있어 염화물이온의 중요성은 임계염화물농도 (CTL)로서 나타내어진다. CTL은 철근을 둘러싼 부동태피막의 파괴를 유지하게끔 하는데 필요한 염화물량으로 정의되며 염화물량이 CTL에 도달할 경우 철근의 부식은 시작된다. CTL의 중요성에도 불구하고 기존의 콘크리트 구조물의 내구수명 예측을 위한 염화물량은 1 $m^3$의 단위체적당 1.2 kg 혹은 시멘트 중량당 0.4%로서 제시되고 있으며 이는 염해부식환경하의 다양한 환경 인자에 따른 한계치 설정에 대한 불확실성을 고려하지 않은 값이라 할 수 있다. 본 논문에서는 부식개시의 지표로서 결합재의 특성에 따른 부식저항성 및 부식진전에 따른 비율에 대하여 실험연구를 수행하였다. 실험시편으로는 직경 10 mm의 원형 철근을 모르타르 내 몰드에 삽입하여 OPC와 40%OPC+60%GGBS, 70%OPC+30%PFA 및 90%OPC+10%의 SF을 치환한 시편에 대하여 W/C=0.4의 조건으로서 실험을 수행하였다. 각 시편에는 다시 10단계 (0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 and 3.0% by weight of binder)의 내재염분 농도조건을 부여하여 부식전류를 측정하였다. 시편은 28일 양생을 하였으며 수분손실 및 염분손실을 방지하고자 폴리에틸렌 필름을 이용한 도포양생을 수행하였다. 선형분극저항 측정법에 의한 실험결과로서 각 결합재 치환률에 따른 부식임계치가 결정되었다. 또한 OPC, 60%GGBS, 30%PFA 및 10%SF의 혼입치환률을 적용한 시멘트 모르타르의 CTL 값은 시멘트 중량당 1.6%, 0.45%, 0.8% 및 2.15%의 총염화물 농도로 나타나고 있음을 확인하였다.