삼면이 바다로 둘러싸인 우리나라는 한정된 국토공간의 효율적인 이용 증가를 위해서 해양개발에 대한 필요성이 점차 증가되고 이에 따라 최근 해양 환경에 건설되는 콘크리트 구조물이 증가하고 있다. 또한, 해양 콘크리트 구조물의 구조적 성능뿐만 아니라 장기적인 내구성에 대한 관심도 커지고 있는 실정이다. 특히, 해안에 근접한 콘크리트 구조물이 동결융해 작용을 받는 경우, 동결융해의 과정에서 콘크리트 조직이 팽창 수축을 반복하면서 콘크리트의 조직이 이완되고 이때, 해수에 존재하는 염화물이온(Cl-)이 콘크리트 내부에 침입하게 되면, 콘크리트 건축물의 철근부식으로 인한 ...
삼면이 바다로 둘러싸인 우리나라는 한정된 국토공간의 효율적인 이용 증가를 위해서 해양개발에 대한 필요성이 점차 증가되고 이에 따라 최근 해양 환경에 건설되는 콘크리트 구조물이 증가하고 있다. 또한, 해양 콘크리트 구조물의 구조적 성능뿐만 아니라 장기적인 내구성에 대한 관심도 커지고 있는 실정이다. 특히, 해안에 근접한 콘크리트 구조물이 동결융해 작용을 받는 경우, 동결융해의 과정에서 콘크리트 조직이 팽창 수축을 반복하면서 콘크리트의 조직이 이완되고 이때, 해수에 존재하는 염화물이온(Cl-)이 콘크리트 내부에 침입하게 되면, 콘크리트 건축물의 철근부식으로 인한 열화를 가속화시키기 때문에 내륙 콘크리트 건축물에 비해 내구성능의 저하가 급속히 진행됨으로 특별한 주의가 필요하다. 이에 따라 해안 콘크리트 구조물의 구조적 성능뿐만 아니라 장기적인 내구성에 대한 관심도 커지고 있으며 고수밀성, 고내마모성, 고내화학 저항성 등의 특징을 가진 고강도 콘크리트의 사용이 늘어나고 있는 상황이다. 그러나, 현재 콘크리트에 대한 내구성 평가는 염해, 중성화, 동결융해 등의 단독적인 열화현상을 평가하는 연구가 주를 이루어 왔으며 실제 구조물이 위치하고 있는 환경적 요인에 따른 다양한 복합적 열화현상에 관한 연구는 미비한 수준이 그친 것이 사실이다. 따라서 본 연구에서는 동결융해 Cycle의 증가에 따른 콘크리트의 압축강도의 특성 변화를 정량적으로 검토하고, 유럽의 시험 규준인 NT BUILD 492에 준하여 동결융해로 인해 열화된 보통강도 콘크리트를 재령 및 혼화제 첨가율에 따른 염화물이온 이동계수 및 내구수명을 예측하였으며, 고강도콘크리트에서는 단위수량별 염화물이온 이동계수를 측정하고 이를 바탕으로 염화물이온 확산에 따른 내구수명을 예측하였다. 본 연구에서는 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. (1) 동결융해로 인한 압축강도 변화에서 보통강도 콘크리트와 고강도 콘크리트 모두 재령에 상관없이 동일 단위수량에 대해 동결융해 Cycle이 증가할수록 압축강도는 감소하는 것으로 나타났다, 한편, 보통강도 콘크리트의 경우 재령 35일보다 112일이 압축강도가 감소하는 폭이 큰 것으로 나타났으며 혼화제를 첨가하지 않은 경우, 동결융해 Cycle이 증가할수록 전반적으로 압축강도가 감소하는 경향을 나타내었지만 혼화제를 첨가한 경우에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. (2) 동결융해로 인한 염화물이온 이동계수에서 동일 단위수량에 대해 동결융해 Cycle이 증가할수록 보통강도 콘크리트와 고강도 콘크리트 모두 염화물이온 이동계수는 증가하는 것으로 나타났다, 특히 보통강도 콘크리트의 경우 재령 35일보다 재령 112일이 염화물이온 이동계수의 증가폭이 큰 것으로 나타났으며 혼화제를 첨가하지 않은 경우, 동결융해 Cycle이 증가할수록 염화물이온 이동계수가 증가하는 경향을 나타내었지만 혼화제를 첨가한 경우 염화물이온 이동계수에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. (3) 염화물이온 이동계수의 결과를 이용한 콘크리트 건축물의 내구수명예측을 한 결과 동결융해 Cycle이 증가함에 따라 보통강도와 고강도 콘크리트의 내구수명은 감소하였다. 보통강도 콘크리트의 경우, 재령 35일 때, 0 Cycle에서부터 150 Cycle까지의 내구수명차이는 단위수량 175 kg/m3에서 약 10.5년, 단위수량 185 kg/m3는 약 9년, 단위수량 195 kg/m3는 약 10.3년으로 나타났으며, 재령 112일 때는 0 Cycle에서부터 150 Cycle까지의 내구수명차이는 단위수량 175 kg/m3에서 약 13.9년, 단위수량 185 kg/m3는 약 13.5년, 단위수량 195 kg/m3는 약 12.6년으로 나타났다. 또한 혼화제를 첨가하지 경우 0 Cycle에서부터 150 Cycle까지의 내구수명 차이는 약 10.5년, 혼화제를 첨가한 경우 약 0.9년으로 나타나 건축물의 내구수명에 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 한편, 고강도 콘크리트의 경우, 0 Cycle에서부터 150 Cycle까지의 내구수명차이는 단위수량 175 kg/m3는 약 15.1년, 단위수량 185 kg/m3는 약 19.3년으로 나타내었다. 본 연구의 결과, 동결융해와 염해를 받는 콘크리트 부재는 시멘트 메트릭스의 파괴로 인한 열화보다 골재주변의 천이대의 양과 그 조직의 열화가 더 큰 영향을 주는 것으로 사료되어지고 혼화제 첨가로 인하여 동결융해 저항성을 높이고 이에 따라 콘크리트의 내구수명에도 큰 영향을 주는 것으로 판단된다. 또한 본 연구를 통하여 동결융해와 염해를 받는 지역에 노출되어 있는 콘크리트 구조물의 고내구화 및 장수명화의 기초적 자료를 구축하는 데에 기여할 것으로 기대된다.
삼면이 바다로 둘러싸인 우리나라는 한정된 국토공간의 효율적인 이용 증가를 위해서 해양개발에 대한 필요성이 점차 증가되고 이에 따라 최근 해양 환경에 건설되는 콘크리트 구조물이 증가하고 있다. 또한, 해양 콘크리트 구조물의 구조적 성능뿐만 아니라 장기적인 내구성에 대한 관심도 커지고 있는 실정이다. 특히, 해안에 근접한 콘크리트 구조물이 동결융해 작용을 받는 경우, 동결융해의 과정에서 콘크리트 조직이 팽창 수축을 반복하면서 콘크리트의 조직이 이완되고 이때, 해수에 존재하는 염화물이온(Cl-)이 콘크리트 내부에 침입하게 되면, 콘크리트 건축물의 철근부식으로 인한 열화를 가속화시키기 때문에 내륙 콘크리트 건축물에 비해 내구성능의 저하가 급속히 진행됨으로 특별한 주의가 필요하다. 이에 따라 해안 콘크리트 구조물의 구조적 성능뿐만 아니라 장기적인 내구성에 대한 관심도 커지고 있으며 고수밀성, 고내마모성, 고내화학 저항성 등의 특징을 가진 고강도 콘크리트의 사용이 늘어나고 있는 상황이다. 그러나, 현재 콘크리트에 대한 내구성 평가는 염해, 중성화, 동결융해 등의 단독적인 열화현상을 평가하는 연구가 주를 이루어 왔으며 실제 구조물이 위치하고 있는 환경적 요인에 따른 다양한 복합적 열화현상에 관한 연구는 미비한 수준이 그친 것이 사실이다. 따라서 본 연구에서는 동결융해 Cycle의 증가에 따른 콘크리트의 압축강도의 특성 변화를 정량적으로 검토하고, 유럽의 시험 규준인 NT BUILD 492에 준하여 동결융해로 인해 열화된 보통강도 콘크리트를 재령 및 혼화제 첨가율에 따른 염화물이온 이동계수 및 내구수명을 예측하였으며, 고강도콘크리트에서는 단위수량별 염화물이온 이동계수를 측정하고 이를 바탕으로 염화물이온 확산에 따른 내구수명을 예측하였다. 본 연구에서는 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. (1) 동결융해로 인한 압축강도 변화에서 보통강도 콘크리트와 고강도 콘크리트 모두 재령에 상관없이 동일 단위수량에 대해 동결융해 Cycle이 증가할수록 압축강도는 감소하는 것으로 나타났다, 한편, 보통강도 콘크리트의 경우 재령 35일보다 112일이 압축강도가 감소하는 폭이 큰 것으로 나타났으며 혼화제를 첨가하지 않은 경우, 동결융해 Cycle이 증가할수록 전반적으로 압축강도가 감소하는 경향을 나타내었지만 혼화제를 첨가한 경우에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. (2) 동결융해로 인한 염화물이온 이동계수에서 동일 단위수량에 대해 동결융해 Cycle이 증가할수록 보통강도 콘크리트와 고강도 콘크리트 모두 염화물이온 이동계수는 증가하는 것으로 나타났다, 특히 보통강도 콘크리트의 경우 재령 35일보다 재령 112일이 염화물이온 이동계수의 증가폭이 큰 것으로 나타났으며 혼화제를 첨가하지 않은 경우, 동결융해 Cycle이 증가할수록 염화물이온 이동계수가 증가하는 경향을 나타내었지만 혼화제를 첨가한 경우 염화물이온 이동계수에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. (3) 염화물이온 이동계수의 결과를 이용한 콘크리트 건축물의 내구수명예측을 한 결과 동결융해 Cycle이 증가함에 따라 보통강도와 고강도 콘크리트의 내구수명은 감소하였다. 보통강도 콘크리트의 경우, 재령 35일 때, 0 Cycle에서부터 150 Cycle까지의 내구수명차이는 단위수량 175 kg/m3에서 약 10.5년, 단위수량 185 kg/m3는 약 9년, 단위수량 195 kg/m3는 약 10.3년으로 나타났으며, 재령 112일 때는 0 Cycle에서부터 150 Cycle까지의 내구수명차이는 단위수량 175 kg/m3에서 약 13.9년, 단위수량 185 kg/m3는 약 13.5년, 단위수량 195 kg/m3는 약 12.6년으로 나타났다. 또한 혼화제를 첨가하지 경우 0 Cycle에서부터 150 Cycle까지의 내구수명 차이는 약 10.5년, 혼화제를 첨가한 경우 약 0.9년으로 나타나 건축물의 내구수명에 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 한편, 고강도 콘크리트의 경우, 0 Cycle에서부터 150 Cycle까지의 내구수명차이는 단위수량 175 kg/m3는 약 15.1년, 단위수량 185 kg/m3는 약 19.3년으로 나타내었다. 본 연구의 결과, 동결융해와 염해를 받는 콘크리트 부재는 시멘트 메트릭스의 파괴로 인한 열화보다 골재주변의 천이대의 양과 그 조직의 열화가 더 큰 영향을 주는 것으로 사료되어지고 혼화제 첨가로 인하여 동결융해 저항성을 높이고 이에 따라 콘크리트의 내구수명에도 큰 영향을 주는 것으로 판단된다. 또한 본 연구를 통하여 동결융해와 염해를 받는 지역에 노출되어 있는 콘크리트 구조물의 고내구화 및 장수명화의 기초적 자료를 구축하는 데에 기여할 것으로 기대된다.
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