최근들어 축소되는 많은 대형 사회기반 시설물들은 100년 내구수명 확보를 위하여 염해 저항성을 갖는 내염성 콘크리트로 설계 시공되고 있으며, 콘크리트의 내구수명을 확인하기 위하여 다양한 품질관리 기준의 수립 또는 검증 작업들이 이루어지고 있다. 본 논문은 2009년부터 2018년까지의 원전 구조물 콘크리트의 물리적 특성과 내구성능 평가 수행을 통해 해양환경하에 위치한 콘크리트의 염화물이온확산계수의 산정과 시간의존특성에 대한 문헌고찰과 실험을 통하여 원전 취·배수(Essential Service Water; ESW)구조물, 원자로 격납건물 및 보조건물 콘크리트에 대한 내구수명을 예측하기 위한 실험적 연구이다. 연구목적을 달성하기 위하여 원전 구조물 콘크리트의 모든 재료에 대하여 기초적인 물성평가를 실시하였으며, 시방기준의 콘크리트를 대상으로 염화물이온의 시간의존계수를 3년간의 실험을 통하여 도출하고 문헌 값과 비교·고찰하였다. 이상의 실험결과 ...
최근들어 축소되는 많은 대형 사회기반 시설물들은 100년 내구수명 확보를 위하여 염해 저항성을 갖는 내염성 콘크리트로 설계 시공되고 있으며, 콘크리트의 내구수명을 확인하기 위하여 다양한 품질관리 기준의 수립 또는 검증 작업들이 이루어지고 있다. 본 논문은 2009년부터 2018년까지의 원전 구조물 콘크리트의 물리적 특성과 내구성능 평가 수행을 통해 해양환경하에 위치한 콘크리트의 염화물이온확산계수의 산정과 시간의존특성에 대한 문헌고찰과 실험을 통하여 원전 취·배수(Essential Service Water; ESW)구조물, 원자로 격납건물 및 보조건물 콘크리트에 대한 내구수명을 예측하기 위한 실험적 연구이다. 연구목적을 달성하기 위하여 원전 구조물 콘크리트의 모든 재료에 대하여 기초적인 물성평가를 실시하였으며, 시방기준의 콘크리트를 대상으로 염화물이온의 시간의존계수를 3년간의 실험을 통하여 도출하고 문헌 값과 비교·고찰하였다. 이상의 실험결과 플라이애시를 사용한 원전 콘크리트의 재령계수는 4,000 psi(28 MPa)에서 0.35∼0.39로 나타났고 5,000 psi(35 MPa)에서 0.44∼0.53, 6,000 psi(42 MPa)에서는 0.62로 나타나 플라이애시를 사용한 콘크리트의 기존 연구결과 값인 0.6과 유사하나 설계기준강도에 따라 상이한 결과를 나타내었다. 각국의 이론적 제안 값으로 40년간 사용된 원전 설계기준을 적용하여 평가한 내구수명은 11년으로 현실과 많은 차이를 나타내며, 실험을 통하여 도출된 확산계수와 재령계수로 평가한 결과 설계수명 60년을 만족하는 것으로 나타나 염화물이온확산계수 및 시간의존계수의 평가는 실제 시험을 통하여 도출하는 것이 현실성 있는 평가라 판단할 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 각국의 모델식을 적용하여 원전 구조물 콘크리트의 내구수명을 예측한 결과 KCI 기준으로 ACI는 165%, FIB는 200%이상의 높은 내구수명 예측결과를 나타냈으며 KCI의 모델식이 가장 보수적인 예측결과인 것으로 나타났고, 내구수명은 염화물이온확산계수 및 시간의존계수의 정량적인 평가에 따라 상이하게 예측되는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과를 종합한 결과 원전 구조물 콘크리트의 염해에 대한 특성을 평가 하였으며 콘크리트의 염해에 대한 내구수명 예측결과는 각 코드에서 제시된 이론적 제안 값의 사용은 과다설계로 이어질 수 있다. 특히 원전 콘크리트 구조물은 해안가에 위치하여 염화물이온확산계수에 대한 평가가 매우 중요하고 많은 데이터 축적이 필요하다. 하지만 안전성 관련 콘크리트 구조물 특성상 실 구조물에 대한 염화물이온확산계수의 주기적인 평가는 현실적으로 어려운 것으로 판단되며, 설계 시방서에 염해 촉진시험 등의 관리기준을 명기하여 관리하는 것이 추천된다. 또한 해수에 직접 노출되는 구조물은 물보라지역, 해수중, 상부 슬래브 등으로 나누어 물-결합재비 감소, 피복두께의 증가 및 내염성 결합재 사용을 통하여 안전성을 더욱 강화 하여야 할 것이다. 본 논문은 원전 구조물 콘크리트의 국한된 연구결과이나 향후 물-결합재비, 광물질혼화재, 설계강도특성 및 화학혼화제를 고려한 표면염화물량과 염화물이온확산계수 및 재령계수에 대한 광범위한 연구와 데이터의 축적이 이루어진다면 원전 콘크리트 구조물에 대한 신뢰성을 기반한 수명평가로 이어질 것으로 판단된다.
최근들어 축소되는 많은 대형 사회기반 시설물들은 100년 내구수명 확보를 위하여 염해 저항성을 갖는 내염성 콘크리트로 설계 시공되고 있으며, 콘크리트의 내구수명을 확인하기 위하여 다양한 품질관리 기준의 수립 또는 검증 작업들이 이루어지고 있다. 본 논문은 2009년부터 2018년까지의 원전 구조물 콘크리트의 물리적 특성과 내구성능 평가 수행을 통해 해양환경하에 위치한 콘크리트의 염화물이온확산계수의 산정과 시간의존특성에 대한 문헌고찰과 실험을 통하여 원전 취·배수(Essential Service Water; ESW)구조물, 원자로 격납건물 및 보조건물 콘크리트에 대한 내구수명을 예측하기 위한 실험적 연구이다. 연구목적을 달성하기 위하여 원전 구조물 콘크리트의 모든 재료에 대하여 기초적인 물성평가를 실시하였으며, 시방기준의 콘크리트를 대상으로 염화물이온의 시간의존계수를 3년간의 실험을 통하여 도출하고 문헌 값과 비교·고찰하였다. 이상의 실험결과 플라이애시를 사용한 원전 콘크리트의 재령계수는 4,000 psi(28 MPa)에서 0.35∼0.39로 나타났고 5,000 psi(35 MPa)에서 0.44∼0.53, 6,000 psi(42 MPa)에서는 0.62로 나타나 플라이애시를 사용한 콘크리트의 기존 연구결과 값인 0.6과 유사하나 설계기준강도에 따라 상이한 결과를 나타내었다. 각국의 이론적 제안 값으로 40년간 사용된 원전 설계기준을 적용하여 평가한 내구수명은 11년으로 현실과 많은 차이를 나타내며, 실험을 통하여 도출된 확산계수와 재령계수로 평가한 결과 설계수명 60년을 만족하는 것으로 나타나 염화물이온확산계수 및 시간의존계수의 평가는 실제 시험을 통하여 도출하는 것이 현실성 있는 평가라 판단할 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 각국의 모델식을 적용하여 원전 구조물 콘크리트의 내구수명을 예측한 결과 KCI 기준으로 ACI는 165%, FIB는 200%이상의 높은 내구수명 예측결과를 나타냈으며 KCI의 모델식이 가장 보수적인 예측결과인 것으로 나타났고, 내구수명은 염화물이온확산계수 및 시간의존계수의 정량적인 평가에 따라 상이하게 예측되는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과를 종합한 결과 원전 구조물 콘크리트의 염해에 대한 특성을 평가 하였으며 콘크리트의 염해에 대한 내구수명 예측결과는 각 코드에서 제시된 이론적 제안 값의 사용은 과다설계로 이어질 수 있다. 특히 원전 콘크리트 구조물은 해안가에 위치하여 염화물이온확산계수에 대한 평가가 매우 중요하고 많은 데이터 축적이 필요하다. 하지만 안전성 관련 콘크리트 구조물 특성상 실 구조물에 대한 염화물이온확산계수의 주기적인 평가는 현실적으로 어려운 것으로 판단되며, 설계 시방서에 염해 촉진시험 등의 관리기준을 명기하여 관리하는 것이 추천된다. 또한 해수에 직접 노출되는 구조물은 물보라지역, 해수중, 상부 슬래브 등으로 나누어 물-결합재비 감소, 피복두께의 증가 및 내염성 결합재 사용을 통하여 안전성을 더욱 강화 하여야 할 것이다. 본 논문은 원전 구조물 콘크리트의 국한된 연구결과이나 향후 물-결합재비, 광물질혼화재, 설계강도특성 및 화학혼화제를 고려한 표면염화물량과 염화물이온확산계수 및 재령계수에 대한 광범위한 연구와 데이터의 축적이 이루어진다면 원전 콘크리트 구조물에 대한 신뢰성을 기반한 수명평가로 이어질 것으로 판단된다.
In recent years, many large infrastructures have been designed and constructed as salt-resistant concrete for 100 years of durability. Various quality control standards have been established or verified to confirm the durability of concrete. The purpose of this study is to estimate the chloride ...
In recent years, many large infrastructures have been designed and constructed as salt-resistant concrete for 100 years of durability. Various quality control standards have been established or verified to confirm the durability of concrete. The purpose of this study is to estimate the chloride ion diffusion coefficient of concrete placed under the marine environment through the evaluation of physical properties and durability performance of nuclear structure concrete from 2009 to 2018, Experimental study to predict service life of Essential Service Water (ESW) structures, reactor containment buildings and auxiliary building concrete. In order to achieve the purpose of the study, basic material properties were evaluated for all the materials of the nuclear structure concrete, and the time exponent of chloride ion was determined through specimens of specimens for 3 years. As a result, the time exponent of nuclear concrete using F/A was 0.35-0.39 at 4,000 psi (28 MPa), 0.44-0.53 at 5,000 psi (35 MPa) and 0.62 at 6,000 psi (42 MPa). The service life estimated by applying the nuclear structure design used for 40 years as the theoretical proposal value is 11 years, which is different from reality. As a result of evaluation of the diffusion coefficient and age coefficient derived from the experiment, it is found that the design life 60 years is satisfied. Therefore, it can be judged that the evaluation of the chloride ion diffusion coefficient and the time dependency coefficient is a realistic evaluation from the actual test. Based on these results, the life expectancy of nuclear structure concrete was estimated by applying the several model. As a result, the ACI and FIB of the KCI were 165% and 200%, respectively. And it was confirmed that the durability life was predicted differently according to the quantitative evaluation of chloride ion diffusion coefficient and time exponent. As a result of summarizing the above results, the characteristics of salt attack of nuclear concrete were evaluated. service life prediction results for salt attack of concrete can lead to over designing using the theoretical suggested values presented in each code. Especially, nuclear concrete structures are located on the seashore and evaluation of chloride ion diffusion coefficient is very important and a lot of data accumulation is needed. However, it is recommended that the periodic evaluation of the chloride diffusion coefficient for the actual structure is difficult in reality due to the characteristics of the safety-related concrete structure, and it is recommended to specify and manage the management standard such as the chloride attack test in the design specification. In addition, the structure exposed directly to seawater should be divided into splash zone, submerged zone, atmospheric, etc., to further enhance safety through reduction of water-binding ratio, increase of concrete cover depth and use of salt-resistant binder. This paper is based on the limited research results of nuclear structure concrete, and if extensive studies and data accumulation have been made on surface chloride content, chloride diffusion coefficient and time exponent considering water - binding ratio, mineral admixture, design strength characteristics and chemical admixture It is believed that it will lead to the life evaluation based on reliability of nuclear concrete structures.
In recent years, many large infrastructures have been designed and constructed as salt-resistant concrete for 100 years of durability. Various quality control standards have been established or verified to confirm the durability of concrete. The purpose of this study is to estimate the chloride ion diffusion coefficient of concrete placed under the marine environment through the evaluation of physical properties and durability performance of nuclear structure concrete from 2009 to 2018, Experimental study to predict service life of Essential Service Water (ESW) structures, reactor containment buildings and auxiliary building concrete. In order to achieve the purpose of the study, basic material properties were evaluated for all the materials of the nuclear structure concrete, and the time exponent of chloride ion was determined through specimens of specimens for 3 years. As a result, the time exponent of nuclear concrete using F/A was 0.35-0.39 at 4,000 psi (28 MPa), 0.44-0.53 at 5,000 psi (35 MPa) and 0.62 at 6,000 psi (42 MPa). The service life estimated by applying the nuclear structure design used for 40 years as the theoretical proposal value is 11 years, which is different from reality. As a result of evaluation of the diffusion coefficient and age coefficient derived from the experiment, it is found that the design life 60 years is satisfied. Therefore, it can be judged that the evaluation of the chloride ion diffusion coefficient and the time dependency coefficient is a realistic evaluation from the actual test. Based on these results, the life expectancy of nuclear structure concrete was estimated by applying the several model. As a result, the ACI and FIB of the KCI were 165% and 200%, respectively. And it was confirmed that the durability life was predicted differently according to the quantitative evaluation of chloride ion diffusion coefficient and time exponent. As a result of summarizing the above results, the characteristics of salt attack of nuclear concrete were evaluated. service life prediction results for salt attack of concrete can lead to over designing using the theoretical suggested values presented in each code. Especially, nuclear concrete structures are located on the seashore and evaluation of chloride ion diffusion coefficient is very important and a lot of data accumulation is needed. However, it is recommended that the periodic evaluation of the chloride diffusion coefficient for the actual structure is difficult in reality due to the characteristics of the safety-related concrete structure, and it is recommended to specify and manage the management standard such as the chloride attack test in the design specification. In addition, the structure exposed directly to seawater should be divided into splash zone, submerged zone, atmospheric, etc., to further enhance safety through reduction of water-binding ratio, increase of concrete cover depth and use of salt-resistant binder. This paper is based on the limited research results of nuclear structure concrete, and if extensive studies and data accumulation have been made on surface chloride content, chloride diffusion coefficient and time exponent considering water - binding ratio, mineral admixture, design strength characteristics and chemical admixture It is believed that it will lead to the life evaluation based on reliability of nuclear concrete structures.
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