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노출조건에 따른 시멘트 모르타르의 황산염침식 저항성 평가

Evaluation on the Sulfate Attack Resistance of Cement Mortars with Different Exposure Conditions

大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers. A. 구조공학, 원자력공학, 콘크리트공학, v.32 no.6A, 2012년, pp.427 - 435  

이승태 (군산대학교 토목공학과)

초록
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본 연구는 보통 및 혼합시멘트계 모르타르의 황산염침식 저항성에 대한 노출조건의 영향을 평가하기 위하여 수행되었다. 모르타르를 제조한 후, 3종류 노출조건, 즉 1) 연속 완전침지, 2) 연속 반침지 및 3) 건습반복 조건에서 모르타르의 팽창, 강도, 밀도 등 역학적 성능변화를 52싸이클까지 주기적으로 관찰하였다. 실험결과에 따르면, 연속 반침지(Exposure B) 조건에 노출된 OPC 모르타르가 황산염침식에 의한 다량의 균열이 발생하므로써, 연속 완전침지 조건 및 건습반복 조건에 노출된 모르타르에 비하여 성능저하가 상대적으로 크게 나타났다. 그러나, 고로슬래그미분말 및 실리카퓸을 사용한 혼합시멘트계 모르타르는 낮은 투수성 및 조직구조의 밀실화효과에 의하여 노출조건에 관계없이 우수한 황산염침식 저항성을 보였다. 따라서, 콘크리트 구조물이 황산염침식 환경에 노출될 경우, 노출조건에 대한 고려가 반드시 이루어져야 할 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to evaluate the effects of exposure conditions on the resistance to sulfate attack of normal and blended cement mortars, several mechanical characteristics of the mortars such as expansion, strength and bulk density were regularly monitored for 52 cycles under sodium sulfate attack. The mor...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 본 연구에서는 가장 극심한 성능저하 현상을 나타낸 Exposure B 조건에 노출된 OPC 모르타르의 성능저하부분에 대한 원인을 규명하기 위하여 미세구조분석을 실시하였으며, SEM 및 EDS 분석결과를 그림 16 및 그림 17에 각각 나타내었다. 이 그림에서 알 수 있듯이 Exposure B 조건에 노출된 모르타르의 성능저하는 황산염 침식에 의한 반응생성물인 gypsum, thaumasite 및 ettringite의 생성이 주요 원인인 것으로 나타났다.
  • 본 연구는 3종류 결합재를 사용하여 제조한 모르타르의 성능에 대한 황산염 노출조건의 영향을 실험적으로 규명한 것으로써, 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • 본 연구는 시멘트 모르타르의 황산염침식에 대한 노출조건의 영향을 실험적으로 규명하기 위하여 3종류 노출조건(연속 완전침지, 연속 반침지 및 건습반복 침지)을 선정하여 모르타르의 역학적 성능을 주기적으로 모니터링하였다. 본 연구를 수행하므로써 확보한 데이터를 이용하여 향후 콘크리트 구조물의 황산염환경 노출조건을 고려한 내구성 설계에 적용가능한 기초자료를 확보할 수 있을 것으로 기대된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
콘크리트의 내구성능을 저하시키는 요인은? 일반적으로, 콘크리트의 내구성능을 저하시키는 요인으로는 대기 중의 이산화탄소의 급증에 의한 콘크리트의 탄산화, 해양환경 하에서의 염화물 침투 및 확산에 의한 철근 부식, 기온저하에 의한 동해, 유해이온의 침투 및 화학반응에 의한 화학적 침식 등이 있다. 최근, 이러한 내구성 저하요인 중 해양환경, 지하토양(혹은 지하수)환경 및 오폐수 환경 등에 건설되는 콘크리트 구조물의 화학적 침식으로 인하여 발생하는 성능저하에 대한 관심이 날로 증가하고 있는 실정이다.
보통 및 혼합시멘트계 모르타르의 황산염침식 저항성에 대한 노출조건의 영향을 평가하기 위해 수행된 연구의 결과는? 모르타르를 제조한 후, 3종류 노출조건, 즉 1) 연속 완전침지, 2) 연속 반침지 및 3) 건습반복 조건에서 모르타르의 팽창, 강도, 밀도 등 역학적 성능변화를 52싸이클까지 주기적으로 관찰하였다. 실험결과에 따르면, 연속 반침지(Exposure B) 조건에 노출된 OPC 모르타르가 황산염침식에 의한 다량의 균열이 발생하므로써, 연속 완전침지 조건 및 건습반복 조건에 노출된 모르타르에 비하여 성능저하가 상대적으로 크게 나타났다. 그러나, 고로슬래그미분말 및 실리카퓸을 사용한 혼합시멘트계 모르타르는 낮은 투수성 및 조직구조의 밀실화효과에 의하여 노출조건에 관계없이 우수한 황산염침식 저항성을 보였다. 따라서, 콘크리트 구조물이 황산염침식 환경에 노출될 경우, 노출조건에 대한 고려가 반드시 이루어져야 할 것으로 판단된다.
콘크리트의 황산염침식 메커니즘은 어떻게 성능저하가 발생하게 된다고 알려져 있는가? 콘크리트의 황산염침식 메커니즘은 황산염이온과 시멘트 수화물과의 화학반응에 의하여 생성되는 반응생성물(gypsum, ettringite, brucite, thaumasite, epsomite 등)의 연화(softening), 팽창(expansion) 및 박리(delamination) 작용에 의하여 콘크리트의 균열 및 탈락으로 성능저하가 발생하게 된다고 알려져 있다(Mehta, 1992; Hime and Mather, 1999). 그러나, 콘크리트 구조물이 황산염환경에서 건습반복 작용에 의한 thernadite(Na2SO4) 및 mirablite(Na2SO4·10H2O)의 상전이 (phase transition) 현상에 의한 결정압 증가로 인하여 성능 저하가 발생하기도 한다(Girardi 등, 2010).
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참고문헌 (24)

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