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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 양극과 철근과의 시-이에 이온의 흐름이 원활하도록 전도성이 우수한 탄소 리본 전극과 표면 코팅을 실기한 후 무공해, 반영구적인 무한태양 전기를 전류로 공급한 전기방식에 의한 콘크리트 중의 철근 부식 방지 효과를 알아보기 위하여 복극량, 철근 의복 극 전위 및 부식속도를 측정하였다.
제안 방법
- 1차전극으로부터 콘크리트 표면에 균일하게 방식 전류를 공급해줄 2차전극을 콘크리트 표면에 도포한 후 철근에 방식전류를 공급해 줄 일차전극을 플라스틱 접착제나 순간접착제로 콘크리트 표면에 고정하였으며, 외부에서 철근의 방식에 필요한 직류전류를 공급하기 위해서 정저압 직류전원 공급장치를 사용하였다. 회로를 구성할 때 태양전지의 (-)극에 철근을, (+)극에 탄소섬유 리본 전극을 연결하여 리본전극쪽에서 전류가 유출되어 철근으로 흐르게 하였다.
- Fig. 5와 같이 철근의 부식을 촉진시키기 위하여 공 시체 '윗면 수조에 3%의 NaCl용액을 3일간 공급하고, 6일간 건조를 1싸이클로 하는 염수침지 (Salt-ponding)를총 싸이클 동안 실시하였다. 또한, 복극량 및 복 극 전위를 평가하기 위해 각 싸이클 기간 중 7일은 방식 전류공급, 2일간은 방식전류의 공급을 중단시켰다.
- 5와 같이 철근의 부식을 촉진시키기 위하여 공 시체 '윗면 수조에 3%의 NaCl용액을 3일간 공급하고, 6일간 건조를 1싸이클로 하는 염수침지 (Salt-ponding)를총 싸이클 동안 실시하였다. 또한, 복극량 및 복 극 전위를 평가하기 위해 각 싸이클 기간 중 7일은 방식 전류공급, 2일간은 방식전류의 공급을 중단시켰다.
- 방식 전류를 공급하는 전극은 Fig. 1과 같은 탄소섬유 리본을 사용하였고, 이차전극은 전류분배띠로 공급되는 전류를 콘크리트 표면에 균일하게 분포시키기 위하여 비저항이 50 Obm-cm 이하인 전도성표면코팅을 실시하였다.
- 자연전위 측정법과 유사하게 콘크리트 표면을 증류수로 살포하고 부식속도 측정기를 철근과 접속한 후, 철근에 전류를 인가시켜 싸이클별로 전류밀도를 측정하였다.
- 직경 13 mm의 원형철근을 한쪽 끝에 통전용 리드선을 납땜하여 마운팅 처리하였으며, 콘크리트 타설 직전 철근 표면을 No.1000 샌드페이퍼로 연마하여 아세톤으로 깨끗이 닦아 사용하였다. F* e 제외한 철근의 화학조성은 Table 1과 같다.
- 철근의 복극전위는 GECOR6로써 방식전류를 차단한 후 2일간 안정을 시킨 후 싸이클별로 측정하였다.
- 콘크리트 중의 철근의 부식을 억제하기 위하여 적용한 전기방식의 효과를 알아보기 위해 전원공급을 차단시키고. 24-48시간 동안 방식전류를 안정시킨 후 부식촉진 14싸이클까지의 철근의 복극전위 값을 측정하여 Fig.
- 콘크리트의 저항에 따른 전압강하(IR drop)를 배제하기 위하여 전원차단 직후의 전위와 전원차단 후 1, 2, 3 및 4시간에서 각각 철근의 전위를 측정하였으며, 복극량은 전원차단 직후의 전위와 4시간 후의 전위 차로 하였다 (NACE, 1990).
- 한편, 시험체에 발생된 균열은 NaCl의 침투를 용이하게 하기 위하여 휨강도 측정 방법과 유사하게 중앙재하 방식으로 폭이 10 mm 이하가 되도록 하였다.
- 회로를 구성할 때 태양전지의 (-)극에 철근을, (+)극에 탄소섬유 리본 전극을 연결하여 리본전극쪽에서 전류가 유출되어 철근으로 흐르게 하였다. 전기방식의 구성 회로도 및 통전 중인 시험체는 Fig.
대상 데이터
- 국내의 s사에서 생산되는 비중 3.15, 비표면적 3, 112 cme/g인 보통 포틀랜드시멘트를 사용하였다.
- 잔골재는 비중 2.56, 조립률 2.60인 강모래 및 굵은 골재는 최대치수 13 mm와 비중 2.55인 부순돌을 사용하였다 N
성능/효과
- (1) 방식효과를 알아보기 위해서 실시한 복극량 시험 결과 염분과 균열이 없는 경우 338 mV의 복극량을 얻었고, 균열이 있는 경우는 225 mV를 나타내었다. 균열이 없고 염분을 1.
- (2) 콘크리트 중의 복극전위 값을 측정한 결과 균열이 없는 경우 부식촉진시험 초기에는 복극전위 값이 얼마간 떨어졌으나 거의 -300mV 정도를 유지하였으며 방식 여부에 따라 큰 차이를 나타내지 않았으나, 균열이 있는 경우에는 부식촉진시험 초기부터 복극전위 값이 급격히 저하되었으며, 방식을 하지 않은 경우와 방식을 실시한 경우가 뚜렷이 구분됨을 알 수 있었다. 염분을 시멘트 중량에 1.
- (3) 염분을 혼입하지 않고 균열이 없는 시험체에는 0.2~0.7 pA/cn의 안정적인 값을 나타내었으나, 균열이 있는 경우는 10싸이클에서 활성태영역인 lgA/cn을 넘고 있다. 또한, 염분을 혼입한 경우는 염분을 혼입하지 않은 경우보다 매우 빠른 부식속도를 나타내고 있다.
- Fig. 6에서 알 수 있듯이 염분을 혼입하지 않고, 균열이 없는 시험체의 경우 복극량은 338 mV로 나타났으며 , 균열이 있는 경우에는 225 mV를 나타내어 NACE (National Association of Corrosion Engineering)의 방식 기준인 100 mV 복극량을 만족하고 있음을 알 수 있다.
- Fig. 9는 균열의 유무에 따른 방식효과를 알아보기 위한 것으로 재령 28일까지 양생하는 동안 -270mV(vs. CSE) 정도를 유지하였으며 , 부식촉진 후부터는 균열의 유무 및 방식 여부에 균열이 없는 경우에는 부식촉진시험 초기에는 자연 전위 값이 얼마간 떨어졌으나 거의 -250mV 정도를 유지하였으며 방식여부에 따라 큰 차이를 나타내지 않았으나, 균열이 있는 경우에는 부식촉진시험 초기부터 자연 전위 값이 급격히 저하되었으며, 방식을 하지 않은 경우와 방식을 실시한 경우가 뚜렷이 구분됨을 알 수 있다.
- 균열이 없고 염분을 1.5% 혼입한 경우는 철근 면적에 따라 각각 310 mV, 280 mV 및 273 mV의 복극량을 얻었으며, 염분을 3.0% 혼입한 경우는 227 mV의 복극량을 얻어 대상 시험체 모두 NACE기준을 만족하였다.
- 철근의 면적에 따라 복극량은 각각 310 mV, 280 mV 및 273 mV를 나타내어 철근량이 증가할수록복극량은 다소 작아지는 것을 알 수 있었다. 그러나 모든 시험체에서 NACE에서 추천하고 있는 방식 기준을 만족하는 값을 나타내었다.
- 5%를 혼입한 경우와 비교하여 염분의 혼입량이 증가할수록 복극량이크게 떨어짐을 알 수 있다. 따라서, 시험체의 조건에 따라 전기방식효과가 다소 상이하게 나타남을 알 수 있었다.
- 방식전류를 공급하지 않은 재령 28일 까지는 복 극 전위 값이 급격히 떨어짐을 알 수 있으며, 방식전류를 공급한 후에는 철근의 단면적이 증가할수록 복 극 전위 가 큰 값을 유지하고 있음을 알 수 있다.
- 5% 혼입하고, 철근의 면적비를 달리한 시험체의 복극량을 나타낸 것이다. 철근의 면적에 따라 복극량은 각각 310 mV, 280 mV 및 273 mV를 나타내어 철근량이 증가할수록복극량은 다소 작아지는 것을 알 수 있었다. 그러나 모든 시험체에서 NACE에서 추천하고 있는 방식 기준을 만족하는 값을 나타내었다.
- 한편 염분을 혼입한 경우는 방식을 실시하지 않은 초기 재령 10일부터 -400 mV 이하로 이동하였으며, 방식을 실시한 후에는 다소 자연전위 값이 상승하였으나, 재령이 증가할수록 복극전위 값은 작은 값을 나타내었다. 전반적으로 염분을 넣은 경우는 -380-410 mV정도의 범위에 있음을 알 수 있었다.
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