[학위논문]초음파 속도법을 이용한 해안 콘크리트 구조물의 염해저항성 평가 (The) Evaluation of chloride attack resistibility of marine concrete structure by Ultrasonic Pulse Velocity Method원문보기
건설재료로서의 콘크리트는 내구성능이 우수하고 반영구적이며 일반적인 환경 하에서 약 70년 ~ 100년의 수명을 가지는 것으로 보고되고 있으며, 건축 및 토목 구조물에 널리 사용되고 있다. 그러나 근래에 콘크리트 구조물이 구조적인 요인 이외의 염해, 중성화, 동결융해, 알칼리 골재반응 등의 ...
건설재료로서의 콘크리트는 내구성능이 우수하고 반영구적이며 일반적인 환경 하에서 약 70년 ~ 100년의 수명을 가지는 것으로 보고되고 있으며, 건축 및 토목 구조물에 널리 사용되고 있다. 그러나 근래에 콘크리트 구조물이 구조적인 요인 이외의 염해, 중성화, 동결융해, 알칼리 골재반응 등의 열화로 인하여 내구수명을 다하지 못하는 경우가 빈번히 발생하고 있다고 보고되고 있다. 특히 해안에 건설된 콘크리트 구조물에 있어서 염해로 인한 내구성능 저하는 콘크리트 구조물의 안전성에 치명적인 영향을 줌과 동시에 엄청난 사회적 비용의 손실을 가져오고 있다. 한편, 우리나라는 한정된 국토공간의 효율적인 이용을 위하여 해안개발에 대한 필요성이 지속적으로 대두되어 왔고, 근래에 해양 환경에 건설되는 콘크리트 구조물이 증가함에 따라 콘크리트 구조물의 구조적 성능뿐만 아니라, 장기적인 내구성에 대한 관심도 커지고 있는 실정이다. 콘크리트 구조물의 내구성에 영향을 미치는 인자는 여러 가지를 들 수 있으나, 특히 해양 환경에 건설되는 콘크리트 구조물의 경우, 염화물 침투에 의한 철근의 부식이 내구성 저하에 가장 큰 요인으로 보고되고 있다. 따라서 경제성과 함께 안전성을 확보해야 하는 구조물을 건설하기 위해서는 이에 대한 체계적인 대비책이 필요하다. 해양 환경에 건설되는 철근 콘크리트 구조물의 내염 대책은 여러 가지 방안이 가능하며, 우선적으로 콘크리트 구조물의 염분에 의한 침투 및 부식에 저항할 수 있도록 콘크리트를 고품질화하고, 방청제 등 혼화재의 사용과 적극적인 내염 대책으로서 에폭시 수지도막 철근 등 코팅철근의 사용 등에 의해 철근의 부식을 제어할 수 있다. 그러나 이들은 건설비용의 증가뿐만 아니라, 시공전의 내염 대책이므로 이미 시공된 구조물에 적용하기는 힘든 실정이다. 특히 기존 해안 콘크리트 구조물의 내구성 및 안정성을 판단하기 위한 염해 저항성 평가는 반드시 필요하나, 콘크리트 구조물의 파괴 없이 직접 염해 저항성을 평가 할 수 있는 방법은 규정되어 있지 않으며, 이에 관한 연구도 전무한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 철근콘크리트 구조물을 손상시키지 않는 비파괴 검사법 중 하나인 초음파 속도법을 이용하여 재령에 따른 콘크리트의 초음파 속도를 측정한 후, 유럽의 시험 규준인 NT BUILD 492를 이용하여 염화물이온 이동계수를 도출하고 이를 바탕으로 염화물 이동계수와 콘크리트의 물리적 특성과의 관계를 분석하였다. 본 연구에서는 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. (1) 압축강도가 증가하고 초음파 속도가 빨라질수록 염화물 이온 이동계수는 감소하였다. 그 결과 콘크리트의 내구수명은 증가하였으며 특히 물시멘트비 50% 이하에서 내구수명의 증가 정도는 현저한 것으로 나타났다. 따라서 해안 콘크리트의 내구성 예측을 위해 직접 콘크리트를 파괴하지 않고 비파괴 시험법 중 하나인 초음파 속도만을 간단히 측정하여 콘크리트의 염해저항성능과 내구성능을 정량적으로 평가할 수 있을 것으로 사료된다. (2) 장기재령에 있어서 초음파 속도는 단기재령에 비해 큰 차이는 없었으나, 염화물이온 이동계수는 현저히 작아졌다. 본 실험의 결과로부터 염화물이온의 확산에 영향을 미치는 미세공극은 초음파 속도의 변화에는 그다지 영향을 미치지 않는 것일 것으로 사료된다. (3) 초음파 속도와 염화물이온 이동계수와의 관계로부터 해안 콘크리트 구조물의 정량적인 염해 저항성 평가가 가능한 아래와 같은 실험식을 얻을 수 있었다. (28일) (91일) (4) 초음파 속도와 내구수명과의 관계로부터 해안 콘크리트 구조물의 내구수명을 정량적으로 예측 가능한 아래와 같은 실험식을 얻을 수 있었다. (28일) (91일) 본 연구를 통하여 초음파 속도를 이용해 염해를 받은 콘크리트의 정량적인 염해 저항성의 평가가 가능 할 것으로 사료되며, 콘크리트 구조물의 사용수명 및 유지보수시기를 예측하여 고내구화 및 장수명화를 통해 안정성을 높일 수 있을 것으로 판단된다. 키워드 : 초음파 속도법, 염해, 내구성, 염화물 이온 이동계수
건설재료로서의 콘크리트는 내구성능이 우수하고 반영구적이며 일반적인 환경 하에서 약 70년 ~ 100년의 수명을 가지는 것으로 보고되고 있으며, 건축 및 토목 구조물에 널리 사용되고 있다. 그러나 근래에 콘크리트 구조물이 구조적인 요인 이외의 염해, 중성화, 동결융해, 알칼리 골재반응 등의 열화로 인하여 내구수명을 다하지 못하는 경우가 빈번히 발생하고 있다고 보고되고 있다. 특히 해안에 건설된 콘크리트 구조물에 있어서 염해로 인한 내구성능 저하는 콘크리트 구조물의 안전성에 치명적인 영향을 줌과 동시에 엄청난 사회적 비용의 손실을 가져오고 있다. 한편, 우리나라는 한정된 국토공간의 효율적인 이용을 위하여 해안개발에 대한 필요성이 지속적으로 대두되어 왔고, 근래에 해양 환경에 건설되는 콘크리트 구조물이 증가함에 따라 콘크리트 구조물의 구조적 성능뿐만 아니라, 장기적인 내구성에 대한 관심도 커지고 있는 실정이다. 콘크리트 구조물의 내구성에 영향을 미치는 인자는 여러 가지를 들 수 있으나, 특히 해양 환경에 건설되는 콘크리트 구조물의 경우, 염화물 침투에 의한 철근의 부식이 내구성 저하에 가장 큰 요인으로 보고되고 있다. 따라서 경제성과 함께 안전성을 확보해야 하는 구조물을 건설하기 위해서는 이에 대한 체계적인 대비책이 필요하다. 해양 환경에 건설되는 철근 콘크리트 구조물의 내염 대책은 여러 가지 방안이 가능하며, 우선적으로 콘크리트 구조물의 염분에 의한 침투 및 부식에 저항할 수 있도록 콘크리트를 고품질화하고, 방청제 등 혼화재의 사용과 적극적인 내염 대책으로서 에폭시 수지도막 철근 등 코팅철근의 사용 등에 의해 철근의 부식을 제어할 수 있다. 그러나 이들은 건설비용의 증가뿐만 아니라, 시공전의 내염 대책이므로 이미 시공된 구조물에 적용하기는 힘든 실정이다. 특히 기존 해안 콘크리트 구조물의 내구성 및 안정성을 판단하기 위한 염해 저항성 평가는 반드시 필요하나, 콘크리트 구조물의 파괴 없이 직접 염해 저항성을 평가 할 수 있는 방법은 규정되어 있지 않으며, 이에 관한 연구도 전무한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 철근콘크리트 구조물을 손상시키지 않는 비파괴 검사법 중 하나인 초음파 속도법을 이용하여 재령에 따른 콘크리트의 초음파 속도를 측정한 후, 유럽의 시험 규준인 NT BUILD 492를 이용하여 염화물이온 이동계수를 도출하고 이를 바탕으로 염화물 이동계수와 콘크리트의 물리적 특성과의 관계를 분석하였다. 본 연구에서는 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. (1) 압축강도가 증가하고 초음파 속도가 빨라질수록 염화물 이온 이동계수는 감소하였다. 그 결과 콘크리트의 내구수명은 증가하였으며 특히 물시멘트비 50% 이하에서 내구수명의 증가 정도는 현저한 것으로 나타났다. 따라서 해안 콘크리트의 내구성 예측을 위해 직접 콘크리트를 파괴하지 않고 비파괴 시험법 중 하나인 초음파 속도만을 간단히 측정하여 콘크리트의 염해저항성능과 내구성능을 정량적으로 평가할 수 있을 것으로 사료된다. (2) 장기재령에 있어서 초음파 속도는 단기재령에 비해 큰 차이는 없었으나, 염화물이온 이동계수는 현저히 작아졌다. 본 실험의 결과로부터 염화물이온의 확산에 영향을 미치는 미세공극은 초음파 속도의 변화에는 그다지 영향을 미치지 않는 것일 것으로 사료된다. (3) 초음파 속도와 염화물이온 이동계수와의 관계로부터 해안 콘크리트 구조물의 정량적인 염해 저항성 평가가 가능한 아래와 같은 실험식을 얻을 수 있었다. (28일) (91일) (4) 초음파 속도와 내구수명과의 관계로부터 해안 콘크리트 구조물의 내구수명을 정량적으로 예측 가능한 아래와 같은 실험식을 얻을 수 있었다. (28일) (91일) 본 연구를 통하여 초음파 속도를 이용해 염해를 받은 콘크리트의 정량적인 염해 저항성의 평가가 가능 할 것으로 사료되며, 콘크리트 구조물의 사용수명 및 유지보수시기를 예측하여 고내구화 및 장수명화를 통해 안정성을 높일 수 있을 것으로 판단된다. 키워드 : 초음파 속도법, 염해, 내구성, 염화물 이온 이동계수
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