탄산화속도는 구조물이 위치한 환경의 이산화탄소($CO_2$) 농도, 콘크리트 품질, 구조물의 형상 등에 의해 영향을 받게 되며, 본 연구에서는 국내의 내구성 조사자료를 토대로 하여 콘크리트 품질에 따른 각종 인자를 고려한 탄산화속도계수 추정식을 도출하고자 수행되었다. 수행결과, 도심지역이 산간지역에 비해 교량의 경우 약 1.5배, 터널의 경우 2.5배 탄산화가 빠르게 진행되는 것으로 분석되었으며, 도심지역에서는 건축물, 터널, 교량의 순서로 교량에 비해 약 2.7배, 1.3배 탄산화가 빠르게 진행되는 것으로 평가되었다. 산간지역에서는 교량이 터널보다 약 1.3배 빠르게 진행되는 것으로 평가되었으며, 도심지역에서 교량의 상부구조가 하부구조보다 약 1.3배 빠르게 진행되는 것으로 분석되었다. 한편 압축강도를 물 시멘트비로 환산하여 일반적으로 적용하고 있는 기존의 일본 기시타니식 탄산화속도계수 추정식과 비교한 결과 대부분이 기시타니식보다 빠른 것으로 평가되었다.
탄산화속도는 구조물이 위치한 환경의 이산화탄소($CO_2$) 농도, 콘크리트 품질, 구조물의 형상 등에 의해 영향을 받게 되며, 본 연구에서는 국내의 내구성 조사자료를 토대로 하여 콘크리트 품질에 따른 각종 인자를 고려한 탄산화속도계수 추정식을 도출하고자 수행되었다. 수행결과, 도심지역이 산간지역에 비해 교량의 경우 약 1.5배, 터널의 경우 2.5배 탄산화가 빠르게 진행되는 것으로 분석되었으며, 도심지역에서는 건축물, 터널, 교량의 순서로 교량에 비해 약 2.7배, 1.3배 탄산화가 빠르게 진행되는 것으로 평가되었다. 산간지역에서는 교량이 터널보다 약 1.3배 빠르게 진행되는 것으로 평가되었으며, 도심지역에서 교량의 상부구조가 하부구조보다 약 1.3배 빠르게 진행되는 것으로 분석되었다. 한편 압축강도를 물 시멘트비로 환산하여 일반적으로 적용하고 있는 기존의 일본 기시타니식 탄산화속도계수 추정식과 비교한 결과 대부분이 기시타니식보다 빠른 것으로 평가되었다.
The carbonation velocity is produced an effect on carbon dioxide($CO_2$) density of surrounding near structures, the concrete quality and types of structures and this study was accomplished to draw a conclusion for estimated formula of carbonation velocity coefficient with various factors...
The carbonation velocity is produced an effect on carbon dioxide($CO_2$) density of surrounding near structures, the concrete quality and types of structures and this study was accomplished to draw a conclusion for estimated formula of carbonation velocity coefficient with various factors by the concrete quality on the base of the data of the durability surveyed in Korea. From the results of analysis of carbonation velocity, the followings were appeared. It is analyzed that carbonation velocity of the structures under urban area is 1.5 times faster than the rural area in the bridges case and it is 2.5 times faster than the rural area in the tunnels case. And the order of carbonation velocity of the structures under urban area is the buildings, the tunnels, the bridges and they are evaluated to progress about 2.7 times and 1.3 times faster than the bridges. In the rural area, the bridges are evaluated to progress about 1.3 times faster than the tunnels and it is analyzed that the carbonation velocity of the upper structures of the bridges under urban area is about 1.3 times faster than lower structures. The results which is compared to estimated formula of carbonation velocity coefficient of Kishitani equation which is generally applied for convert compressive strength into W/C ratios, most of those velocity of structures is faster than the results of Kishitani equation.
The carbonation velocity is produced an effect on carbon dioxide($CO_2$) density of surrounding near structures, the concrete quality and types of structures and this study was accomplished to draw a conclusion for estimated formula of carbonation velocity coefficient with various factors by the concrete quality on the base of the data of the durability surveyed in Korea. From the results of analysis of carbonation velocity, the followings were appeared. It is analyzed that carbonation velocity of the structures under urban area is 1.5 times faster than the rural area in the bridges case and it is 2.5 times faster than the rural area in the tunnels case. And the order of carbonation velocity of the structures under urban area is the buildings, the tunnels, the bridges and they are evaluated to progress about 2.7 times and 1.3 times faster than the bridges. In the rural area, the bridges are evaluated to progress about 1.3 times faster than the tunnels and it is analyzed that the carbonation velocity of the upper structures of the bridges under urban area is about 1.3 times faster than lower structures. The results which is compared to estimated formula of carbonation velocity coefficient of Kishitani equation which is generally applied for convert compressive strength into W/C ratios, most of those velocity of structures is faster than the results of Kishitani equation.
따라서 본 절에서는 상부구조의 대표 부재인 슬래브와 하부구조의 교대 . 교각으로 각각 구분하여 평가하였다.
국내 콘크리트구조물의 탄산화 속도를 평가하기 위하여 국내에서 실시한 구조물의 내구성 조사자료를 수집하여 분석하였다. 본 연구에 사용된 자료는 교 량 89개소, 건축물 30개소, 터널 21개소를 대상으로 실시하였으며 Table 2는 시설물별 자료수집 현황이다.
본 연구에서는 진행된 실측 탄산화깊이와 재령을 고려하여 역으로 산정한 식 7의 탄산화 속도계수(A)를 주요인 자로 선정하여 시설물별, 도심지역 및 산간지역별, 콘크리트부재별로 구분하여 각각 비교. 평가하였으며 , 기존의 추정식과 비교하기 위하여 물 .
본 절에서는 시설물의 종류에 따른 탄산화속도의 경향을 분석하고자 교량, 터널, 건축물로 분류하여 압축강도를 횡축으로, 분석된 탄산화속도계수를 종축으로 도시하고 1차 회귀분석을 실시하여 평가하였다. 이때 교량과 터널의 경우는 도심지역과 산간지역으로 분류하여 평가하였으며, 건축물의 경우 대부분 도심지역에 위치하여 산간지역은 제외하여 평가하였다.
토목학회 물. 시멘트비 공식을 SI단위로 환산(fc =-21 + 21.5 c/w, MPa)하여 탄산화속도계수를 도출하였으며, 탄산화속도계수 추정에 일반적으로 적용하고 있는 일본 기시타니 (岸谷)식과 비교 . 분석하였다.
이때 교량과 터널의 경우는 도심지역과 산간지역으로 분류하여 평가하였으며, 건축물의 경우 대부분 도심지역에 위치하여 산간지역은 제외하여 평가하였다. Fig.
탄산화는 대기 중의 탄산가스 농도의 영향을 받게 되어 본 절에서는 탄산가스농도가 높은 광역시 이상의 도심지역과 탄산가스농도가 상대적으로 낮은 광역시 이외의 산간지역으로 구분하여 분석하였다.
대상 데이터
국내 기존 구조물의 내구성 조사 자료 중 콘크리트의 압축강도는 현장에서 채취된 실측 코어강도를 이용하였으며, 탄산화 깊이는 코어채취 후에 현장에서 페놀프탈레인 법에 따른 실측자료를 이용하였다.
분석하였다. 본 연구에 사용된 자료는 교 량 89개소, 건축물 30개소, 터널 21개소를 대상으로 실시하였으며 Table 2는 시설물별 자료수집 현황이다.
본 연구에서는 국내 콘크리트구조물을 조사한 자료를 수집.분석하여 탄산화속도를 시설물별, 탄산가스 농도에 따른 지역별, 부재별(교량), 물.
본 연구에서는 기존에 실시한 국내 콘크리트 구조물의 탄산화깊이조사 자료를 수집 . 분석하여 철근 부식환경 파악, 잔존수명예측 등에 활용할 수 있도록 시설물별, 구조물이 놓여진 지리적 위치, 강도별, 부재 종류 등 주요 인자별로 콘크리트탄산화 속도계수를 제시하고자 한다.
성능/효과
1) 시설물별로 탄산화속도를 비교한 결과 도심지역이 산간지역에 비해 교량의 경우 약 1.5배, 터널의 경우 2.5배 탄산화가 빠르게 진행되는 것으로 분석되었으며, 도심지역에서는 건축물, 터널, 교량의 순서로 교량에 비해 약 2.7배, 1.3배 탄산화가 빠르게 진행되는 것으로 평가되었다.
2) 산간지역에서는 교량이 터널보다 약 1.3 배 빠르게 진행되는 것으로 평가되었으며, 도심지역에서 교량의 상부구조가 하부구조보다 약 1.3배 빠르게 진행되는 것으로 분석되었다.
6은 1차 회기분석을 통하여 도출된 시설물별 탄산화속도계수 추정식을 산간지역과 도심지역으로 분류하여 비교한 그림이다. 대부분 콘크리트 강도의 범위가 10~50MPa인 점을 감안하여 모집단의 중간압축강도인 25MPa의 경우에 대해 분석해 보면 산간지역교량에서의 탄산화속도계수는 터널의 약 125% 수준인 것으로 나타났다. 반면에 도심지역에서의 탄산화 속도계수는 건축물, 터널, 교량의 순서로 빠르고 교량에 비하여 터널의 경우 약 130%, 건축물의 경우 약 266% 수준인 것으로 분석되었다.
대상시설물을 지역별로 압축강도 25MPa에서 비교하여 보면 교량의 경우, 도심지역이 산간지역에 비해 약 155% 수준인 것으로 나타났으며, 터널의 경우 약 251% 수준인 것으로 나타났다. 이 결과는 도심지역에서의 CO2농도가 산간지역에서의 농도보다 높기 때문인 것으로 판단된다.
대부분 콘크리트 강도의 범위가 10~50MPa인 점을 감안하여 모집단의 중간압축강도인 25MPa의 경우에 대해 분석해 보면 산간지역교량에서의 탄산화속도계수는 터널의 약 125% 수준인 것으로 나타났다. 반면에 도심지역에서의 탄산화 속도계수는 건축물, 터널, 교량의 순서로 빠르고 교량에 비하여 터널의 경우 약 130%, 건축물의 경우 약 266% 수준인 것으로 분석되었다. 이는 건축물의 경우 실내에서의 CO2 농도가 실외보다 높은 것에 기인한 것으로 판단되며, 터널의 경우는 터널내에 CO2 가 체류됨으로 교량의 경우보다 다소 높은 것으로 판단된다.
8은 도심지역과 산간지역을 분류하여 콘크리트의 압축강도별 탄산화속도계수를 나타낸 것이다. 이를 분석하여 보면 콘크리트의 강도가 증가함에 따라 도심지역과 산간지역 모두 탄산화 속도계수가 저하되는 경향을 나타내었다. 이를 1차회귀식을 이용하여 강도별 탄산화속도계수를 분석한 결과 다음과 같이 나타났다.
이를 분석해보면 압축강도 25MPa의 경우 도심지의 경우는 상부구조가 하부구조에 비해 약 134%, 산간지역의 경우는 하부구조가 상부구조에 비하여 약 102% 높은 것으로 나타났다.
후속연구
본 연구에서 수행된 탄산화속도계수 분석은 탄산화에 미치는 매우 다양한 영향인자 모두를 고려하기 곤란하여 주요 인자를 선별하여 분석한 관계로 분산된 형태의 분포도로 상관계수가 다소 낮아 이를 실무에 직접 활용하기보다는 참고용으로 활용하는 것이 바람직하다고 판단되며 향후 보다 신뢰성 있는 탄산화 속도 계수를 제시하기 위해서는 상세한 환경 조건(대기중 CO2농도, 온도, 습도 등) 및 이 고려된 분석이 추가로 이루어져야 할 것으로 사료된다.
참고문헌 (13)
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WMO, "Greenhouse Gas Bulletin - The State of Greenhouse Gases in the Atmosphere Using Global Observations through 2005", NO. 2:1, 2006. 11
한국콘크리트학회, "콘크리트 염해 및 탄산화로 인한 내구성 저하 방지대책 연구" 연구보고서, 2001. 10. pp. 131-193
오광진, "콘크리트구조물의 탄산화깊이 측정방법 및 평가방법", 구조물진단학회지, 제5권 제4호, 2001. 10. pp. 11-18
Papadakis, V, G., Vayenas, C. G., and Fardis, M. N., "Reaction Engineering Approach to the Problem of Concrete Carbonation." J. of AICHE. Vol. 35. No. 1989. 10, pp. 1639-1650
Papadakis, V, G., Vayenas, C. G., and Fardis, M. N., "Physical and Chemical Characteristics Affecting the Durability of Concrete." ACI Materials Journal, Vol. 8. No. 2. 1991b, pp. 186-196
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