ACI life-365 기준확산계수 모델은 NT build 443 방법에 의한 시험 결과들로부터 만들어졌다. 이 방법은 침지기간 동안의 시간평균 확산계수를 구하는 방법이므로 ACI에서는 침지기간 동안의 시간평균 확산계수를 기준확산계수로 정의한 것이다. ACI 모델에서는 재령에 따른 감소효과를 지수함수 형태로 표현하고 있으므로 이를 고려한 ACI 기준확산계수 모델의 수정이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 염소이온 노출개시기를 고려한 확산방정식의 해석해를 유도하고, 이를 사용하여 NT build 443 방법의 시간평균 확산계수를 기준재령의 확산계수로 변환하였다. 연구결과 life-365 기준확산계수 모델은 기존 값 보다 10% 정도 증가되고 수정되어야 함을 밝혔으며, 이에 따라 NT build 443 방법과 NT build 492 방법의 기존관계를 수정하여 내구수명 평가에 이용할 수 있도록 하였다. JCI 확산계수모델과 ACI 확산계수모델의 직접적인 비교를 위하여 JCI 확산계수모델에 대응하는 기준확산계수를 유도하였으며, 이를 통해 JCI 모델보다 ACI 모델이 더 보수적인 결과를 나타내는 것을 확인하였다.
ACI life-365 기준확산계수 모델은 NT build 443 방법에 의한 시험 결과들로부터 만들어졌다. 이 방법은 침지기간 동안의 시간평균 확산계수를 구하는 방법이므로 ACI에서는 침지기간 동안의 시간평균 확산계수를 기준확산계수로 정의한 것이다. ACI 모델에서는 재령에 따른 감소효과를 지수함수 형태로 표현하고 있으므로 이를 고려한 ACI 기준확산계수 모델의 수정이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 염소이온 노출개시기를 고려한 확산방정식의 해석해를 유도하고, 이를 사용하여 NT build 443 방법의 시간평균 확산계수를 기준재령의 확산계수로 변환하였다. 연구결과 life-365 기준확산계수 모델은 기존 값 보다 10% 정도 증가되고 수정되어야 함을 밝혔으며, 이에 따라 NT build 443 방법과 NT build 492 방법의 기존관계를 수정하여 내구수명 평가에 이용할 수 있도록 하였다. JCI 확산계수모델과 ACI 확산계수모델의 직접적인 비교를 위하여 JCI 확산계수모델에 대응하는 기준확산계수를 유도하였으며, 이를 통해 JCI 모델보다 ACI 모델이 더 보수적인 결과를 나타내는 것을 확인하였다.
A reference diffusion coefficient model from ACI life-365 is drawn from test results by NT build 443. This test method gives a time-averaged diffusion coefficient during immersion period, thus the ACI model uses the time-averaged diffusion coefficient as a reference value. ACI model needs to be revi...
A reference diffusion coefficient model from ACI life-365 is drawn from test results by NT build 443. This test method gives a time-averaged diffusion coefficient during immersion period, thus the ACI model uses the time-averaged diffusion coefficient as a reference value. ACI model needs to be revised, considering the difference between the time-average value and reference value at specified time. In this study, firstly the analytic solutions of diffusion equation are derived considering the initiation time and period of exposure to chloride, and secondly the time-averaged diffusion coefficient from NT build 443 is converted into the diffusion coefficient at reference time. From this study, the reference diffusion coefficient of ACI model should be modified to be about 10% larger values than those of present ACI model. For convenient design of service life, previous relationship between the chloride diffusion coefficient from NT build 443 and that from NT build 492 is also modified. To compare the chloride diffusion coefficients of ACI and JCI models, the reference chloride diffusion coefficient with respect to the JCI model is drawn in the similar form of ACI model's, and service life prediction by ACI life-365 method is confirmed to give a conservative result.
A reference diffusion coefficient model from ACI life-365 is drawn from test results by NT build 443. This test method gives a time-averaged diffusion coefficient during immersion period, thus the ACI model uses the time-averaged diffusion coefficient as a reference value. ACI model needs to be revised, considering the difference between the time-average value and reference value at specified time. In this study, firstly the analytic solutions of diffusion equation are derived considering the initiation time and period of exposure to chloride, and secondly the time-averaged diffusion coefficient from NT build 443 is converted into the diffusion coefficient at reference time. From this study, the reference diffusion coefficient of ACI model should be modified to be about 10% larger values than those of present ACI model. For convenient design of service life, previous relationship between the chloride diffusion coefficient from NT build 443 and that from NT build 492 is also modified. To compare the chloride diffusion coefficients of ACI and JCI models, the reference chloride diffusion coefficient with respect to the JCI model is drawn in the similar form of ACI model's, and service life prediction by ACI life-365 method is confirmed to give a conservative result.
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문제 정의
본 연구에서는 JCI 확산계수 모델과 ACI life-365 확산 계수 모델에 대한 평가를 수행하였다. 연구의 결과를 정리하면 다음과 같다.
본 연구에서는 각국의 확산계수 모델 중 현재 내구성 설계에 많이 사용되고 있는 JCI 확산계수 모델과 ACI life-365 확산계수 모델의 평가를 수행하였다. 이를 위해 먼저 시간 의존형 확산계수 모델에 대하여 염소이온 노출개시시기를 고려하여 해석해를 유도하였다.
여기서는 JCI 확산계수 모델과 ACI life-365 모델의 비교 및 두 모델의 관계를 명확히 하기 위하여 JCI 확산계수 모델의 28일 재령의 기준 확산계수 DJCI,28을 추정해 보고자 한다. 단, JCI 모델식을 평가함에 있어 재령의 효과는 식 (9)와 같은 형태를 취한다고 가정하였다.
현재 내구성 설계에서 자주 사용되는 염소이온 확산계수 모델로는 JCI 확산계수 모델과 ACI life-365 확산계수 모델이 있다. 여기서는 각 모델에 대하여 살펴보고 자주 사용되는 확산계수 측정방법과의 관계를 파악하고자 한다.
가설 설정
여기서는 JCI 확산계수 모델과 ACI life-365 모델의 비교 및 두 모델의 관계를 명확히 하기 위하여 JCI 확산계수 모델의 28일 재령의 기준 확산계수 DJCI,28을 추정해 보고자 한다. 단, JCI 모델식을 평가함에 있어 재령의 효과는 식 (9)와 같은 형태를 취한다고 가정하였다.
따라서 침지지속기간이 10년에서 50년으로 다양한 경우에 대하여 평가를 수행하였다. 염소이온 노출개시시기는 21일, 28일, 35일의 세 경우로 가정하였다. 앞의 4.
제안 방법
1) 콘크리트가 염소이온 환경에 노출되기 시작하는 시기를 고려한 확산방정식의 해석해를 유도하였다.
4) 기존 JCI 확산계수 모델에 대한 기준 확산계수를 구하고 ACI life-365 확산계수 모델과 비교하였다. 비교결과 일반적으로 사용하는 물시멘트비 범위에서 ACI life-365 확산계수 모델에 의한 내구수명 예측이 더 보수적인 결과를 줌을 확인하였다.
5) 염소이온 구속능에 대한 기존 연구 결과를 사용하여 수중부에 대한 표면 염소이온 농도를 산정하는 방법을 제시하였다.
JCI 모델에는 오랜 기간 동안 염소이온 환경에 노출된 현장데이터가 많이 포함되어 있으므로 염소이온 침투시간이 상당히 길다고 할 수 있다. 따라서 침지지속기간이 10년에서 50년으로 다양한 경우에 대하여 평가를 수행하였다. 염소이온 노출개시시기는 21일, 28일, 35일의 세 경우로 가정하였다.
현재 많이 사용되고 있는 ACI life-365 확산계수 모델은 NT build 443 방법으로 측정된 확산계수들을 바탕으로 만들어졌는데, 염소이온 노출개시시기를 고려한 해석해를 사용하여 ACI life-365 확산계수 모델이 실제 확산계수를 과소평가하고 있음을 밝히고, 이에 따라 ACI life-365 확산계수 모델의 기준 확산계수를 수정 제안하였다. 또 NT build 443 방법과 NT build 492 방법 간의 상관관계를 수정 제시하였다. 마지막으로 JCI 확산계수 모델의 기준 확산계수를 유도하여 JCI 확산계수 모델과 ACI life-365 확산계수 모델의 직접적인 비교를 수행하였으며, 보통 해양환경에 사용되는 범위의 물시멘트비에 대하여 JCI 확산계수 모델은 ACI life-365 확산계수 모델에 비하여 작은 확산계수 값을 제시하고 있는 것을 확인하였다.
마지막으로 JCI 확산계수 모델의 기준 확산계수를 유도하여 JCI 확산계수 모델과 ACI life-365 확산계수 모델의 직접적인 비교를 수행하였으며, 보통 해양환경에 사용되는 범위의 물시멘트비에 대하여 JCI 확산계수 모델은 ACI life-365 확산계수 모델에 비하여 작은 확산계수 값을 제시하고 있는 것을 확인하였다. 또 염소이온 구속능에 대한 실험자료를 바탕으로 표면 염소이온 농도를 계산하는 방법을 제시하였다.
본 연구에서는 각국의 확산계수 모델 중 현재 내구성 설계에 많이 사용되고 있는 JCI 확산계수 모델과 ACI life-365 확산계수 모델의 평가를 수행하였다. 이를 위해 먼저 시간 의존형 확산계수 모델에 대하여 염소이온 노출개시시기를 고려하여 해석해를 유도하였다. 현재 많이 사용되고 있는 ACI life-365 확산계수 모델은 NT build 443 방법으로 측정된 확산계수들을 바탕으로 만들어졌는데, 염소이온 노출개시시기를 고려한 해석해를 사용하여 ACI life-365 확산계수 모델이 실제 확산계수를 과소평가하고 있음을 밝히고, 이에 따라 ACI life-365 확산계수 모델의 기준 확산계수를 수정 제안하였다.
이를 위해 먼저 시간 의존형 확산계수 모델에 대하여 염소이온 노출개시시기를 고려하여 해석해를 유도하였다. 현재 많이 사용되고 있는 ACI life-365 확산계수 모델은 NT build 443 방법으로 측정된 확산계수들을 바탕으로 만들어졌는데, 염소이온 노출개시시기를 고려한 해석해를 사용하여 ACI life-365 확산계수 모델이 실제 확산계수를 과소평가하고 있음을 밝히고, 이에 따라 ACI life-365 확산계수 모델의 기준 확산계수를 수정 제안하였다. 또 NT build 443 방법과 NT build 492 방법 간의 상관관계를 수정 제시하였다.
성능/효과
2) NT build 443 시험방법에 대하여 염소이온 노출개시시기를 고려한 해석해를 적용하여, ACI life-365확산계수 모델이 10% 내외 정도로 확산계수가 증가되도록 수정되어야 함을 밝혔다.
3) 염소이온 확산계수 측정실험을 통하여 내구수명을 예측하는데 있어, NT build 443 방법과 NT build 492방법에 의한 확산계수 간의 기존관계를 개선하였다.
우리나라 환경에 적용할 수 있는 확산계수 모델 및 표면 염소이온 농도의 기준이 명확하지 않기 때문에, 콘크리트구조물의 내구수명 평가에서 확산계수 모델과 표면 염소이온 농도의 선택에 다소 혼동이 있다. NT build 443방법과 NT build 492 방법이 좋은 상관관계를 보여주고 있고, ACI 확산계수 모델이 JCI 확산계수모델에 비해 보수적인 결과를 준다. 표면 염소이온 농도의 선택은 각 해양환경에 적합한 값을 사용해야 하며 수중부 콘크리트의 경우를 기준값으로 하여 환경조건별로 증가 또는 감소시키는 등의 기준정립이 시급하다.
3에서 x, y는 각각 NT build 443과 NT build 492에 의한 확산계수, 즉 Dnssd와 Dnssm을 의미한다. 두 측정 방법에 의한 결과가 비교적 높은 상관계수를 보이고 있는데 NT build 492에 의한 확산계수가 다소 크게 나타났다.
또 NT build 443 방법과 NT build 492 방법 간의 상관관계를 수정 제시하였다. 마지막으로 JCI 확산계수 모델의 기준 확산계수를 유도하여 JCI 확산계수 모델과 ACI life-365 확산계수 모델의 직접적인 비교를 수행하였으며, 보통 해양환경에 사용되는 범위의 물시멘트비에 대하여 JCI 확산계수 모델은 ACI life-365 확산계수 모델에 비하여 작은 확산계수 값을 제시하고 있는 것을 확인하였다. 또 염소이온 구속능에 대한 실험자료를 바탕으로 표면 염소이온 농도를 계산하는 방법을 제시하였다.
4) 기존 JCI 확산계수 모델에 대한 기준 확산계수를 구하고 ACI life-365 확산계수 모델과 비교하였다. 비교결과 일반적으로 사용하는 물시멘트비 범위에서 ACI life-365 확산계수 모델에 의한 내구수명 예측이 더 보수적인 결과를 줌을 확인하였다.
후속연구
수중부 이외의 부분에서는 부식의 가능성 및 산소 공급도 등을 고려하여 수중부값을 기준으로 하여 증가 또는 감소시켜 사용하는 것이 바람직하다. 앞으로 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
콘크리트구조물에 대한 가장 중요한 열화인자는?
균열은 콘크리트구조물에 대한 가장 중요한 열화인자로서, 균열은 그 종류와 발생 원인이 매우 다양하다. 특히 최근에는 해양환경에 건설되는 콘크리트구조물이 증가함에 따라 염소이온 침투로 인한 철근부식에 기인한 장기재령의 균열 위험성이 증가되고 있다.
염소이온 침투에 대한 콘크리트구조물의 내구수명을 평가하는데 가장 중요한 물리량은 무엇인가?
염소이온 침투에 대한 콘크리트구조물의 내구수명을 평가하는데 가장 중요한 물리량은 염소이온 확산계수와 표면 염소이온 농도이다. 특히 염소이온 확산계수에 대한 많은 모델들이 존재하지만 모든 콘크리트 배합 및 환경조건에 적용할 수 있는 모델을 이끌어 내기에는 아직 많은 연구가 필요하며 확산계수의 의미 또한 혼동되게 사용되고 있는 실정이다.
JCI 확산계수 모델과 ACI life-365 확산 계수 모델에 대한 평가의 결과는?
1) 콘크리트가 염소이온 환경에 노출되기 시작하는 시기를 고려한 확산방정식의 해석해를 유도하였다.
2) NT build 443 시험방법에 대하여 염소이온 노출개시시기를 고려한 해석해를 적용하여, ACI life-365확산계수 모델이 10% 내외 정도로 확산계수가 증가되도록 수정되어야 함을 밝혔다.
3) 염소이온 확산계수 측정실험을 통하여 내구수명을 예측하는데 있어, NT build 443 방법과 NT build 492방법에 의한 확산계수 간의 기존관계를 개선하였다.
4) 기존 JCI 확산계수 모델에 대한 기준 확산계수를 구하고 ACI life-365 확산계수 모델과 비교하였다. 비교결과 일반적으로 사용하는 물시멘트비 범위에서 ACI life-365 확산계수 모델에 의한 내구수명 예측이 더 보수적인 결과를 줌을 확인하였다.
5) 염소이온 구속능에 대한 기존 연구 결과를 사용하여 수중부에 대한 표면 염소이온 농도를 산정하는 방법을 제시하였다.
참고문헌 (14)
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