대기 중의 비래염분은 해풍에 의해 내륙으로 이동되고 해안 인근 콘크리트 구조물의 표면에 부착하여 내부로 침투하게 된다. 비래염분 환경에 있는 콘크리트 구조물의 표면염분량은 비래염분량에 의해 영향을 받기 때문에 비래염분량의 분포 특성에 따라 표면염분량도 변화하는 경향이 있다. 따라서, 비래염분 환경 하의 구조물은 해수에 직접접하는 구조물과 달리 표면부의 염분량을 예측하기가 상대적으로 어렵고, 침투되는 경향 또한 다르기 때문에 이에 대한 결과를 얻는것은 중요하다고 할 수 있다. 따라서, 이 연구에서는 비래염분 환경에서 콘크리트 표면으로부터 내부로 침투하는 염분을 표면염분량과 침투 염분량으로 구분하여 그 특성을 파악하였다. 이를 위하여 콘크리트 시험체를 제작하여 해안 현장에서 옥외노출실험을 3년간 실시하였으며, 노출기간 1년과 2년, 3년차에서 시험체를 회수하여 표면염분량 및 표면으로부터 깊이별 비래염분 침투량을 분석하였다. 분석 결과, 콘크리트의 표면조도에 따라 표면염분량의 차이가 발생하였으며, 강우의 영향을 받지 않은 경우 더 많은 표면염분량이 존재하였다. 침투 염분량은 대기중의 비래염분량 및 노출기간에 따라 차이가 발생하였으며, 장기재령으로 갈수록 표면부보다 콘크리트 내부에서 많은 염분량을 나타내는 경향이 두드러졌다.
대기 중의 비래염분은 해풍에 의해 내륙으로 이동되고 해안 인근 콘크리트 구조물의 표면에 부착하여 내부로 침투하게 된다. 비래염분 환경에 있는 콘크리트 구조물의 표면염분량은 비래염분량에 의해 영향을 받기 때문에 비래염분량의 분포 특성에 따라 표면염분량도 변화하는 경향이 있다. 따라서, 비래염분 환경 하의 구조물은 해수에 직접접하는 구조물과 달리 표면부의 염분량을 예측하기가 상대적으로 어렵고, 침투되는 경향 또한 다르기 때문에 이에 대한 결과를 얻는것은 중요하다고 할 수 있다. 따라서, 이 연구에서는 비래염분 환경에서 콘크리트 표면으로부터 내부로 침투하는 염분을 표면염분량과 침투 염분량으로 구분하여 그 특성을 파악하였다. 이를 위하여 콘크리트 시험체를 제작하여 해안 현장에서 옥외노출실험을 3년간 실시하였으며, 노출기간 1년과 2년, 3년차에서 시험체를 회수하여 표면염분량 및 표면으로부터 깊이별 비래염분 침투량을 분석하였다. 분석 결과, 콘크리트의 표면조도에 따라 표면염분량의 차이가 발생하였으며, 강우의 영향을 받지 않은 경우 더 많은 표면염분량이 존재하였다. 침투 염분량은 대기중의 비래염분량 및 노출기간에 따라 차이가 발생하였으며, 장기재령으로 갈수록 표면부보다 콘크리트 내부에서 많은 염분량을 나타내는 경향이 두드러졌다.
Airborne chlorides are transported to inland by sea wind to be attached to seashore concrete structure surface then penetrated into concrete structure members. Since the surface attached chloride amount are dependent on the amount of airborne chlorides, the prediction of distribution of airborne chl...
Airborne chlorides are transported to inland by sea wind to be attached to seashore concrete structure surface then penetrated into concrete structure members. Since the surface attached chloride amount are dependent on the amount of airborne chlorides, the prediction of distribution of airborne chlorides is important information in preventing chloride corrosion problems in seashore concrete structures. The prediction of surface chloride amount from airborne chlorides environment is extremely difficult than concrete directly in contact with seawater. In addition, their penetrating tendency is different from that of concrete immersed in seawater. In this study, properties of surface and penetrated chlorides under airborne chlorides environment are investigated. Concrete specimens were manufactured and exposed to marine environment for 3 years. The specimens were analyzed at the time durations of 1, 2, and 3 years to check surface chloride amount to penetrated chloride depth. The results revealed that there were certain differences according to surface roughness of concrete and with and without washing effect due to rainfalls. The evaluation results showed that penetrated chlorides depend on amount of airborne chlorides and duration of exposure. In addition, a notable tendency of having deeper chloride penetration and higher chloride content in concrete members under long-term exposure was observed.
Airborne chlorides are transported to inland by sea wind to be attached to seashore concrete structure surface then penetrated into concrete structure members. Since the surface attached chloride amount are dependent on the amount of airborne chlorides, the prediction of distribution of airborne chlorides is important information in preventing chloride corrosion problems in seashore concrete structures. The prediction of surface chloride amount from airborne chlorides environment is extremely difficult than concrete directly in contact with seawater. In addition, their penetrating tendency is different from that of concrete immersed in seawater. In this study, properties of surface and penetrated chlorides under airborne chlorides environment are investigated. Concrete specimens were manufactured and exposed to marine environment for 3 years. The specimens were analyzed at the time durations of 1, 2, and 3 years to check surface chloride amount to penetrated chloride depth. The results revealed that there were certain differences according to surface roughness of concrete and with and without washing effect due to rainfalls. The evaluation results showed that penetrated chlorides depend on amount of airborne chlorides and duration of exposure. In addition, a notable tendency of having deeper chloride penetration and higher chloride content in concrete members under long-term exposure was observed.
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문제 정의
다만, 현장여건상 많은 시험체를 옥외노출 시험하기가 어려워 여러 종류의 물-시멘트비를 적용하지는 못하였으나, 비래염분 환경에서의 염분 침투에 대한 다양한 기초적 특성을 파악하고자 하였다. 또한 고창 10 m 및 장흥 200 m의 시험체는 옥외노출 시험 중 유실되었다.
따라서, 이 연구에서는 비래염분 환경에서 콘크리트 표면으로부터 내부로 침투하는 염분을 표면염분량과 침투 염분량으로 구분하여 그 특성을 파악하고자 하였다.
이 절에서는 해안 대기 중 비래염분량의 다소(多少)가비래염분의 콘크리트 침투에 미치는 영향을 검토하고자 하였다. 비교대상 지점은 3년 동안의 일평균 비래염분량이 1.
제안 방법
또한 콘크리트의 표면조도별 표면염분량을 알아보기 위하여 3단계의 표면조도를 가진 시험체를 제작하여 현장에 설치하였다. 현장시험체는 1년과 2년 및 3년의 재령에서 표면부 및 깊이별 염분량을 측정하였으며 동일 지점에서 시험기간에 측정된 비래염분량과 비교·검토하였다.
2와 같이 각 해역별로 지역을 선정하였으며, 동해안의 경우 속초지역(A), 서해안은 인천(B), 고창지역(C), 남해안은 장흥지역(D)에 설치하였으며, 설치지역의 해안거리는 10 m와 200 m였다. 또한, Fig. 3과 같이 비래염분 포집장치를 콘크리트 시험체 설치지점과 동일 지점에 설치하여 콘크리트 시험체에 날아오는 비래염분량을 측정하였으며, 비래염분 포집장치는 K3식을 사용하였다.13)
비래염분이 콘크리트에 침투하는 영향을 확인하기 위하여 비래염분 환경 하에서의 표면염분량과 침투 염분량을 구분하여 측정하였다. 표면염분량에 영향을 미치는 주요한 인자로서는 콘크리트 표면의 거칠기와 강우를 검토하였으며, 침투 염분량에 대해서는 강우, 시간 및 대기 중의 염분량을 검토하였다.
이를 위하여 콘크리트 시험체를 제작하여 해안 현장에서 옥외노출실험을 3년간 실시하였으며, 각 연차별로 비래염분 침투량을 분석하였다.
콘크리트 시험체는 표면조도에 따라서 Fig. 1과 같이 3단계로 나누어 제조하였으며, 1단계는 표면을 연마한 것, 2단계는 흙손에 의해 마무리한 것, 3단계는 와이어브러쉬로 마무리한 것이다.
5, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 mm로 최고 50 mm까지 분석하였다. 콘크리트의 표면염분량을 측정함에 있어 시료채취의 깊이는 0~1.5 mm 구간에서 측정하였다. 채취된 시료는 KS F 2713 콘크리트 및 콘크리트 재료의 염화물 분석 시험 방법에 의하여 산-가용성 염분을 추출한 후 전위차적정 방법에 의하여 전염분량을 측정하였다.
콘크리트의 표면조도를 측정하는 방법으로는 표면조도 의 척도를 평균조직 깊이로 사용하는 방법, 레이저장비를 이용하는 방법, 표면의 최고점과 최저점간의 깊이와 측면에서 보는 굴곡의 형상으로 평가하는 방법 등이 있으며, 이 연구에서는 콘크리트의 특성상 높은 정밀도를 요하지 않는 평균조직 깊이로서 표면조도를 측정하였다.11,12)
비래염분이 콘크리트에 침투하는 영향을 확인하기 위하여 비래염분 환경 하에서의 표면염분량과 침투 염분량을 구분하여 측정하였다. 표면염분량에 영향을 미치는 주요한 인자로서는 콘크리트 표면의 거칠기와 강우를 검토하였으며, 침투 염분량에 대해서는 강우, 시간 및 대기 중의 염분량을 검토하였다.
해안지역의 비래염분 환경에서 3년간 옥외노출 실험한 콘크리트 시험체를 실내실험을 통하여 비래염분 침투량을 분석한 결과, 다음과 같은 결과를 얻었다.
현장시험체는 1년과 2년 및 3년의 재령에서 표면부 및 깊이별 염분량을 측정하였으며 동일 지점에서 시험기간에 측정된 비래염분량과 비교·검토하였다.
대상 데이터
대상 시험체는 A 지역의 해안으로부터 약 10 m 떨어진 지점에서 노출시험이 이루어졌으며, 노출기간 동안 연평균 강수량은 1611 mm였다. 그림에서 보면, 강우가 있는 경우가 없는 경우에 비하여 표면염분량이 많이 줄어든 것을 볼 수 있다.
이 절에서는 해안 대기 중 비래염분량의 다소(多少)가비래염분의 콘크리트 침투에 미치는 영향을 검토하고자 하였다. 비교대상 지점은 3년 동안의 일평균 비래염분량이 1.6(NaCl mg/100cm 2 day 이하 mdd), 4.8 mdd 및 12.1 mdd인 지점이었다.
시험체의 제작을 위한 배합은 Table 1과 같다. 시험체는 비래염분의 침투가 용이하도록 높은 물-시멘트비를 가진 배합을 사용하여 제작하였다. 양생은 실구조물의 현장조건을 반영하기 위하여 7일간 수중양생을 실시하고, 상온에서 7일간을 추가로 기건양생하여 현장에 설치하 였다.
옥외노출 지역 중 A지역은 Fig. 3(a)와 같이 강우에 노출된 시험체와 보호된 시험체가 동시에 진행되었다. 강우에 보호되는 시험체의 경우 시험체의 바닥면과 보호덮개의 끝단이 45° 각도를 이루도록 거치대를 설계하여 직접적인 강우를 피할 수 있게 하였다.
표면조도는 시험체의 100×100 mm 노출 단면에서 약 10 mm 간격으로 81개소에서 측정하였으며, 이들 값의 평균깊이를 대상 시험체의 표면조도로 설정하였다.
해안현장에서 측정된 비래염분량이 실제 콘크리트에 미치는 영향을 검토하기 위하여 Fig. 2와 같이 각 해역별로 지역을 선정하였으며, 동해안의 경우 속초지역(A), 서해안은 인천(B), 고창지역(C), 남해안은 장흥지역(D)에 설치하였으며, 설치지역의 해안거리는 10 m와 200 m였다. 또한, Fig.
이론/모형
5 mm 구간에서 측정하였다. 채취된 시료는 KS F 2713 콘크리트 및 콘크리트 재료의 염화물 분석 시험 방법에 의하여 산-가용성 염분을 추출한 후 전위차적정 방법에 의하여 전염분량을 측정하였다.
성능/효과
1) 표면조도가 거칠수록 표면염분량은 증가하였으며, 강우에 노출된 면에서의 표면염분량은 표면조도의 영향이 적게 나타났다.
2) 강우의 영향을 받지 않은 콘크리트 시험체는 강우의 영향을 받는 시험체에 비해 염분 침투량이 최고 값에서 약 2배 정도 많게 나타났다.
3) 대기 중에 비래염분이 많은 경우 콘크리트 내부로의 침투 염분량도 증가하였으나, 비래염분량이 많아질수록 침투 염분량의 증가폭은 적어졌다.
05% 이하로 떨어졌다. 3년차의 시험체에서는 0.44%의 최고 염분 침투량이 10~20 mm 구간에서 나타났으며, 0.05% 이하로 떨어진 깊이는 30~35 mm로 나타나 노출기간이 길어질수록 비래염분의 침투량은 급속히 증가하며 침투깊이도 깊어지는 것으로 나타 났다.
4) 비래염분 환경에서 콘크리트 시험체는 노출기간이 길어질수록 비래염분의 침투량은 급속히 증가하는 것으로 나타났으며, 침투경향에 있어서 1년차의 시험체에서는 해수에 침적된 콘크리트 시험체와 비슷한 침투경향을 보였으나, 2년차 및 3년차의 경우는 일정 깊이에서 표면부보다 침투 염분량이 크게 나타나는 특징을 보였다.
6에 나타내었다. 표면염분 감소율은 약 30~60% 정도였으며, 평균적으로 약 50% 정도로 나타났다.
02% 내외를 보이는 그래프는 표면염분량이 표면조건에 크게 영향을 받지 않고 있음을 보여주고 있으나, 그림 상단부로 갈수록 표면염 분량이 많아짐에 따라 표면상태에 따른 표면염분량의 차이는 커지는 경향을 나타내었다. 표면염분량이 가장 많이 검출된 최상단 그래프의 경우는 매끈한 면과 거친 표면과의 표면염분량의 격차는 약 2배까지 나타났다.
후속연구
따라서, 비래염분 환경에 있는 해안 인근 내륙구조물이 비래염분량이 많은 환경에 있을 경우 표면조도에 대한 고려가 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
해양환경에 있는 콘크리트 구조물에서 가장 중요한 열화 메커니즘 중의 하나는?
해양환경에 있는 콘크리트 구조물에 있어서 가장 중요한 열화 메커니즘 중의 하나는 염해라 할 수 있다. 수많은 연구자들이 해양환경에서의 염해에 대하여 연구해 왔으며, 주로 해수에 침적된 구조물 및 간만대에 있는 콘크리트 구조물을 대상으로 이루어져 왔다.1-5) 그러나, 최근 해양 대기 중의 비래염분 환경에 관한 관심이 고조 되면서 해수에 직접 접하지 않는 콘크리트 구조물에 대기 중의 염분이 침투하여 발생하는 열화에 관한 연구가 이어지고 있다.
비래염분 환경에 있는 콘크리트 구조물의 표면염분량은 무엇에 영향을 받는가?
대기 중의 비래염분은 해풍에 의해 내륙으로 이동되고 해안 인근 콘크리트 구조물의 표면에 부착하여 내부로 침투하게 된다. 비래염분 환경에 있는 콘크리트 구조물의 표면염분량은 비래염분량에 의해 영향을 받기 때문에 비래염분량의 분포 특성에 따라 표면염분량도 변화하는 경향이 있다. 따라서, 비래염분 환경 하의 구조물은 해수에 직접 접하는 구조물과 달리 표면부의 염분량을 예측하기가 상대적으로 어렵고, 침투되는 경향 또한 다르기 때문에 이에 대한 결과를 얻는 것은 중요하다고 할수 있다.
비래염분이 콘크리트 구조물에 미치는 영향에 관한 여러가지 인자에 대한 많은 현장 자료들이 요구되는 이유는?
그러나, 대기 중의 비래염분에 대한 연구는 실험실에서 현장을 모사하거나, 촉진실험을 실시하기가 매우 어렵기 때문에 주로 현장의 자연환경에서 실험이 실시되어 시간과 노력이 많이 소요되는 경향이 있어 많은 연구가 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 따라서, 비래염분이 콘크리트 구조물에 미치는 영향에 관한 여러가지 인자에 대한 많은 현장 자료들이 요구되는 시점이라고 생각된다.
참고문헌 (15)
Thomas, M., "Chloride Thresholds in Marine Concrete," Cement and Concrete Research, Vol. 26, No. 4, 1996, pp. 513-519.
Thomas, M. D. A. and Matthewsb, J. D., "Performance of pfa Concrete in a Marine Environment-10-Year Results," Cement and Concrete Composites, Vol. 26, No. 1, 2004, pp. 5-20.
Sandberg, P., Tang, L., and Andersen, A., "Recurrent Studies of Chloride Ingress in Uncracked Marine Concrete," Cement and Concrete Research, Vol. 28, No. 10, 1998, pp. 1489-1503.
Ann, K. Y., Ahn, J. H., and Ryou, J. S., "The Importance of Chloride Content at the Concrete Surface in Assessing the Time to Corrosion of Steel in Concrete Structures," Construction and Building Materials, Vol. 23, Issue 1, 2009, pp. 239-245.
Song, H. W., Lee, C. H., and Ann, K. Y., "Factors Influencing Chloride Transport in Concrete Structures Exposed to Marine Environments," Cement and Concrete Composites, Vol. 30, Issue 2, 2008, pp. 113-121.
Castro, P., De Rincon, O. T., and Pazini, E. J., "Interpretation of Chloride Profiles from Concrete Exposed to Tropical Marine Environments," Cement and Concrete Research, Vol. 31, Issue 4, 2001, pp. 529-537.
Roy, S. K., Chye, L. K., and Northwood, D. O., "Chloride Ingress in Concrete as Measured by Field Exposure Tests in the Atmospheric, Tidal and Submerged Zones of a Tropical Marine Environment," Cement and Concrete Research, Vol. 23, No. 6, 1993, pp. 1289-1306.
Mustafa, M. A. and Yusof, K. M., "Atmospheric Chloride Penetration into Concrete in Semitropical Marine Environment," Cement and Concrete Research, Vol. 24, No. 4, 1994, pp. 661-670.
Meira, G. R., Andrade, C., Padaratz, I. J., Alonso, C., and Borba Jr., J. C., "Chloride Penetration into Concrete Structures in the Marine Atmosphere Zone-Relationship between Deposition of Chlorides on the Wet Candle and Chlorides Accumulated into Concrete," Cement and Concrete Composites, Vol. 29, No. 9, 2007, pp. 667-676.
Swatekititham, S., "Computational Model for Chloride Concentration on Concrete Surface under Actual Environmental Condition," PhD Dissertation, Kochi University, Japan, 2004, 71 pp.
Abu-Tair, A. I., Lavery, D., Nadjai, A., Rigden, S. R., and Ahmed, T. M. A., "A New Method for Evaluating the Surface Roughness of Concrete Cut for Repair or Strengthening," Construction and Building Materials, Vol. 14, No. 3, 2000, pp. 171-176.
Andrzej Garbacz, Luc Courard, and Katarzyna Kostana, "Characterization of Concrete Surface Roughness and Its Relation to Adhesion in Repair Systems," Materials Characterization, Vol. 56, No. 4-5, pp. 281-289.
Moon, H. Y. and Lee, J. S., "A Study on Performance of Devices for Measuring the Sea-Salt Flying to the concrete Structures in the Seashore," Journal of Korean Society of Civil Engineers, Vol. 24, No. 2A, 2004, pp. 417-422.
KSF2713, "Testing Method for Analysis of Chloride in Concrete and Concrete Raw Materials," Korean Agency for Technology and Standards, 2002, 8 pp.
Meira, G. R., Andrade, C., Alonso, C., Borba Jr., J. C., and Padilha Jr., M., "Durability of Concrete Structures in Marine Atmosphere Zones-The Use of Chloride Deposition Rate on the Wet Candle as an Environmental Indicator," Cement and Concrete Composites, Vol. 32, Issue 6, 2010, pp. 427-435.
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