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문제 정의
- 그러나 새롭게 보수된 부분과 기존의 남아있는 부분으로 두 영역을 갖는 보수된 콘크리트에서의 유해물질의 이동 및 분포를 예측하기에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 보수된 콘크리트의 염화물 침투를 예측하여 보수된 콘크리트 구조물의 내구수명과 유지관리비용을 평가하기 위한 연구를 수행하였다.
- 염해 환경 하에서의 염화물 이온 침투에 대한 콘크리트 유지관리 방법은 크게 표면처리, 패칭(patching), 전기방식으로 구분할 수 있다(REHABCON, 2004). 본 연구에서는 염화물 이온으로 오염된 콘크리트 피복을 새로운 콘크리트로 치환하는 패칭한 경우를 대상으로 하여 보수된 구조물의 공용기간 및 보수비용 평가를 하는 방법을 제안 하였다. 염화물 이온의 침투에 의한 사용수명 평가에 있어 콘크리트와 같은 다공성 물질 내에서 염화물 이온의 이동은 확산, 모세관 흡입, 전위차에 의한 이동 등 다양한 메커니즘에 의해 발생하지만 가장 주된 이동 메커니즘인 확산에 국한하여 연구를 수행하였다.
- 본 연구에서는 철근 깊이에서 염화물의 농도가 임계농도에 이르기 직전을 보수시점으로 하였다. 또한 철근 부식을 위해 필요한 수분과 산소는 충분히 공급되는 것으로 가정하고 해석을 위해 사용된 염화물 임계농도는 1.
- 본 연구에서는 염화물 이온으로 오염된 콘크리트 피복을 새로운 콘크리트로 치환하는 패칭한 경우를 대상으로 하여 보수된 구조물의 공용기간 및 보수비용 평가를 하는 방법을 제안 하였다. 염화물 이온의 침투에 의한 사용수명 평가에 있어 콘크리트와 같은 다공성 물질 내에서 염화물 이온의 이동은 확산, 모세관 흡입, 전위차에 의한 이동 등 다양한 메커니즘에 의해 발생하지만 가장 주된 이동 메커니즘인 확산에 국한하여 연구를 수행하였다. 또한 확산계수에 따른 보수재료 비용의 유추로 목표 공용기간 동안의 유지관리 비용을 평가하여 최적의 보수방법을 결정하기 위한 비용 분석을 하였다.
가설 설정
- 기존 콘크리트와 보수 콘크리트의 물-시멘트 비는 각각 0.3으로 가정하여 기존 콘크리트의 확산계수는 D0 = D0.3(t)이고, 보수 콘크리트의 확산계수는 Drep = D0.3(t)이다. 본 연구에서 제안된 프로그램을 이용하여 염화물 이온의 침투를 예측하면 초기 구조물의 신설 후 염화물은 Fig.
- 본 연구에서는 철근 깊이에서 염화물의 농도가 임계농도에 이르기 직전을 보수시점으로 하였다. 또한 철근 부식을 위해 필요한 수분과 산소는 충분히 공급되는 것으로 가정하고 해석을 위해 사용된 염화물 임계농도는 1.2 kg/m3로 설정하였다.
- 이러한 인자들에 의해 결정된 표면 염화물 이온 농도는 콘크리트 내의 염화물 이온을 예측하기 위한 방정식의 닫힌해(closed form solution)를 구하는데 이용 된다 (오병환 등, 2001). 본 연구의 예제에서는 해안으로부터 100m 떨어진 콘크리트구조물로 가정하여 제안된 방정식의 닫힌 해를 구하는데 이용하였다. 상기의 조건에 대해 Table 1에 따라 표면 염화물 농도의 값은 4.
- 3인 보수 콘크리트를 이용하여 각각 다른 보수 두께에 대해 연간 누적되는 유지관리비용을 할인율을 0%로 하여 얻은 결과이다. 여기서 총 유지관리비용은 앞서 가정한 바와 같이 비용 비율을 1로 하여 보수재료 비용의 2배한 것으로 하였다. 보수 두께 80, 100, 120mm로 한 경우에 대한 비용 평가 시 목표한 공용기간 100년을 유지하는 동안에 80, 100mm를 덧씌우기 하는 경우 2회의 보수가 필요하다.
- 5kg/m3으로 설정하였다. 콘크리트 피복두께는 80mm로 하였으며, 재료비용과 비재료비용의 비율 (n)은 1로 가정하였다. 본 연구에서 기존 콘크리트와 보수 콘크리트 간의 경계면의 영향은 무시하였다.
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