철근부식은 콘크리트의 내구성 문제뿐 아니라 구조적인 안전성에 영향을 미치므로 매우 중요한 열화이다. 철근부식을 방지하기 위하여 콘크리트 구체의 내구성을 향상시키려는 연구가 진행되고 있으나 용융아연도금 철근과 같이 철근 표면을 코팅함으로서 부식을 방지하려는 연구도 진행되고 있다. 이 연구는 용융아연도금 철근의 내부식성능 및 구조성능을 정량적으로 평가하는 것이다. 이를 위하여 아연, 알루미늄, 아연 45% + 알루미늄 55% 등을 사용한 도금 철근에 대하여 예비실험을 수행하였다. 다양한 금속코팅재료의 부식거동을 평가하여 최적의 도금재료인 아연을 선정하였으며, 아연도금 철근의 전위변화를 촉진염수 분무실험 등을 통하여 평가하였다. 또한 용융아연 도금된 철근과 일반철근을 이용하여 철근의 인장강도 시험, 콘크리트와의 부착력 시험 등이 수행되었으며, 최종적으로 RC 보를 제작하여 균열패턴 및 구조거동을 평가하였다. 이 연구에서는 다양한 금속코팅재료의 부식거동, 노치를 가진 금속의 전위변화 등을 포함한 부식특성이 평가되었다. 또한 부착력, 인장강도, 하중에 따른 거동 등을 포함한 구조적 거동이 평가되었으며, 최종적으로 용융아연도금 철근의 사용에 대한 적용성이 검토되었다.
철근부식은 콘크리트의 내구성 문제뿐 아니라 구조적인 안전성에 영향을 미치므로 매우 중요한 열화이다. 철근부식을 방지하기 위하여 콘크리트 구체의 내구성을 향상시키려는 연구가 진행되고 있으나 용융아연도금 철근과 같이 철근 표면을 코팅함으로서 부식을 방지하려는 연구도 진행되고 있다. 이 연구는 용융아연도금 철근의 내부식성능 및 구조성능을 정량적으로 평가하는 것이다. 이를 위하여 아연, 알루미늄, 아연 45% + 알루미늄 55% 등을 사용한 도금 철근에 대하여 예비실험을 수행하였다. 다양한 금속코팅재료의 부식거동을 평가하여 최적의 도금재료인 아연을 선정하였으며, 아연도금 철근의 전위변화를 촉진염수 분무실험 등을 통하여 평가하였다. 또한 용융아연 도금된 철근과 일반철근을 이용하여 철근의 인장강도 시험, 콘크리트와의 부착력 시험 등이 수행되었으며, 최종적으로 RC 보를 제작하여 균열패턴 및 구조거동을 평가하였다. 이 연구에서는 다양한 금속코팅재료의 부식거동, 노치를 가진 금속의 전위변화 등을 포함한 부식특성이 평가되었다. 또한 부착력, 인장강도, 하중에 따른 거동 등을 포함한 구조적 거동이 평가되었으며, 최종적으로 용융아연도금 철근의 사용에 대한 적용성이 검토되었다.
Steel corrosion is one of the most critical deteriorations in concrete structures due to the problems associated with both durability and structural safety issues. For protection of steel against corrosion problems, researches to improve concrete durability and steel corrosion protection such as reb...
Steel corrosion is one of the most critical deteriorations in concrete structures due to the problems associated with both durability and structural safety issues. For protection of steel against corrosion problems, researches to improve concrete durability and steel corrosion protection such as rebar coating by hot-dip galvanizing steel have been carried out. This study was performed to quantitatively evaluate anti-corrosion and structural performance of concrete structures reinforced with hot-dip galvanizing steel rebar. Preliminary tests for several metal coatings such as zinc, aluminum, and their alloy (Zn 45% + AL 55%) were performed. After evaluation of corrosive characteristics, Zn was selected for the coating material and the corrosion behaviors in Zn-coated steel were evaluated in various conditions. Furthermore, tensile and adhesive strengths were evaluated for the normal and the hot-dip galvanized steel. The crack patterns and structural behaviors of RC specimens with the normal and coated steel were investigated. Also, corrosion characteristics including corrosion in various coating metal and potential change in metal with notch were evaluated. Structural performances of tensile and adhesive strengths as well as RC beam behavior under flexural/shear loading were evaluated. The test and evaluation results showed that the applicability of hot-dip galvanized steel rebar can be used as corrosion resistant reinforcements for RC structures.
Steel corrosion is one of the most critical deteriorations in concrete structures due to the problems associated with both durability and structural safety issues. For protection of steel against corrosion problems, researches to improve concrete durability and steel corrosion protection such as rebar coating by hot-dip galvanizing steel have been carried out. This study was performed to quantitatively evaluate anti-corrosion and structural performance of concrete structures reinforced with hot-dip galvanizing steel rebar. Preliminary tests for several metal coatings such as zinc, aluminum, and their alloy (Zn 45% + AL 55%) were performed. After evaluation of corrosive characteristics, Zn was selected for the coating material and the corrosion behaviors in Zn-coated steel were evaluated in various conditions. Furthermore, tensile and adhesive strengths were evaluated for the normal and the hot-dip galvanized steel. The crack patterns and structural behaviors of RC specimens with the normal and coated steel were investigated. Also, corrosion characteristics including corrosion in various coating metal and potential change in metal with notch were evaluated. Structural performances of tensile and adhesive strengths as well as RC beam behavior under flexural/shear loading were evaluated. The test and evaluation results showed that the applicability of hot-dip galvanized steel rebar can be used as corrosion resistant reinforcements for RC structures.
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문제 정의
이 절에서는 용융아연도금 시편에 국한하여 내부식성 및 구조성능을 분석하도록 한다. 부식성능평가에서는 자연전위 측정을 통하여 용융아연도금과 에폭시로 코팅된 철근의 부식저항성을 상대적으로 평가하였다.
가설 설정
10) 탄산화에 따라 pH가 9 수준으로 감소하면 철근의 부동태피막이 파괴되고 이로 인한 부식이 발생한다. 또한 내부에 염화물 이온이 없다하더라도 외부로부터 확산 및 침투에 의해 유입된 염화물 이온은 부분적 인공식(pitting)을 발생시키고 산소와 수분의 영향으로 부식이 진전된다.
제안 방법
1) 예비실험을 통하여 Al, Zn, Fe, Zn(45%) + Al(55%)의 부식특성을 파악하였다. 알칼리 환경에서는 Fe가 우수한 내부식성을 나타내었다.
Al, Zn, Fe 그리고 45% Zn + 55% Al의 네가지로 코팅된 철근에 대하여 자연전극전위 측정 결과를 비교하였다. 철근은 D10을 사용하였는데, 각 시험편에 대한 자연전극전위 측정 결과, 용액의 pH 값에 따라 다른 전위값을 나타내었다.
각 시험편의 종류별 환경 중 부식경향을 조사하기 위해 순환전압전류법 시험을 수행하였으며 그 결과를 Fig. 3에 나타내었다.
구조성능 실험에서는 코팅 전후의 철근의 인장강도를 평가하였으며, 부착성능을 평가하기 위해 매립깊이를 다르게한 콘크리트 시편에 대하여 부착력을 평가하였다. 이 후 일반철근과 용융아연도금 철근을 사용하여 RC 부재를 제작하였으며, 휨 및 전단파괴 거동을 분석하였다.
자연전극전위 측정과 염수분무 실험을 통하여 각각의 부식성능을 평가하였으며, 이를 기초로 최적의 용융아연도금 철근을 제작하였다. 또한 구조적 성능을 평가하기 위해 도금 전후의 철근 인장시험, 부착력 시험을 수행하여 그 구조적 성능을 비교하였다. 최종적으로 RC 시편을 제작하여 휨파괴 및 전단파괴 거동을 일반철근을 사용한 경우와 비교하였다.
이 절에서는 용융아연도금 시편에 국한하여 내부식성 및 구조성능을 분석하도록 한다. 부식성능평가에서는 자연전위 측정을 통하여 용융아연도금과 에폭시로 코팅된 철근의 부식저항성을 상대적으로 평가하였다. 한편 동일한 시편에 대하여 염수분무 시험을 통하여 부식속도 및 부식진행을 관찰하였다.
5D(150 mm)의 3가지로 설정하였다. 부착력 시험은 KS B 0802에 따라 1 mm/min 이하로 하중을 조절하여 인발시험을 수행하였다.
부착성능평가 실험은 아연도금철근과 콘크리트의 부착력을 측정하기 위한 실험으로 철근의 직접적인 매립길이를 변수로 하여 부착응력을 평가하였다. 철근이 삽입된 입방체(150×150×150 mm)의 콘크리트 시편을 매립길이에 따라 각 3개를 만들어 사용하였다.
표면연마처리를 emery paper(#100~400)을 이용하여 수행하고 산화스케일을 염산(10~15%)을 이용하여 세척하였다. 수용성 플럭스(NH4Cl + ZnCl2)를 이용하여 철염을 제거하고 도금촉매 역할을 수행하도록 하였다. 이 후 용융아연도금을 450±10℃에서 10~15분 침전하여 도금한 후 물을 이용하여 냉각하였다.
실험을 위해 에폭시 코팅 시험편과 용융아연 도금 시험편의 일정 면적(10×10 mm)을 노출시켜 제작한 시험편을 상온에서 3% NaCl용액에 침지시켜 침지시간에 따른 자연전위의 변화를 측정하였다.
예비실험 결과 용융아연도금이 Ca 화합물 환경에서 가장 우수한 내식성을 보였으며, 제조단가와 공정 등에서도 우수하게 평가되었으므로 이 도금방법을 기준으로 하여 구조성능 및 내부식성능 평가를 수행하도록 한다.
예비실험을 거쳐 아연도금 철근이 최적의 코팅방식임을 확인하였으며 이를 이용하여 부식특성 및 구조적 특성에 대하여 평가하였다. 이 연구를 통하여 도출된 결론은 다음과 같다.
예비실험을 통하여 양호한 밀착성을 가진 Zn, Al, Zn 45% + Al 55%에 대한 용융도금철근을 제작하여 부식특성을 평가하였다. 제작상 Zn 45% + Al 55%의 경우는 Bath 합금 혼합과 모재금속에 부착이 용이하지 않는 어려움이 발생하였으므로 대상에서 제외하기로 한다.
용융아연도금 철근의 인장강도 실험을 통해 철근의 인장강도의 변화여부에 대한 시험을 수행하였다. 철근의 인장강도시험은 항복강도 400 MPa의 이형철근을 사용하였으며, 일반철근(D10)과 용융아연도금 철근(D10)의 인장 강도를 비교 평가하였다.
원주형 공시체의 강도는 27 MPa이였으며, 항복강도 400 MPa인 D13 철근을 매립하여 제작한 후 반전위 측정을 수행하였다. Fig.
이 연구는 철(Fe), 알루미늄(Al), 용융아연(Zn) 도금 시편을 준비한 뒤, 다양한 수용액에 존치하여 부식거동을 파악하였다. 자연전극전위 측정과 염수분무 실험을 통하여 각각의 부식성능을 평가하였으며, 이를 기초로 최적의 용융아연도금 철근을 제작하였다.
이 항에서는 일반철근과 아연도금된 철근을 이용하여 RC 시편을 제작하였으며, 휨파괴 및 전단파괴를 유도하여 하중-변위거동을 분석하도록 한다. 구조성능 평가는 ASTM에 준하는 방법으로, 23 kN/min 이하 하중으로 최대응력의 60%까지 제어후 변위제어로 1 mm/min 이하의 제어속도로 실험을 수행하였다.
구조성능 실험에서는 코팅 전후의 철근의 인장강도를 평가하였으며, 부착성능을 평가하기 위해 매립깊이를 다르게한 콘크리트 시편에 대하여 부착력을 평가하였다. 이 후 일반철근과 용융아연도금 철근을 사용하여 RC 부재를 제작하였으며, 휨 및 전단파괴 거동을 분석하였다.
일반철근(control)과 용융아연도금 철근(zinc coating)이 매립된 부식평가용 원주형 공시체를 대상으로 약 270일 간 자연전위를 측정하였다. 콘크리트에 매립된 철근의 부식을 야기하기 위하여 촉진염해 분무시험을 실시하였다.
이 연구는 철(Fe), 알루미늄(Al), 용융아연(Zn) 도금 시편을 준비한 뒤, 다양한 수용액에 존치하여 부식거동을 파악하였다. 자연전극전위 측정과 염수분무 실험을 통하여 각각의 부식성능을 평가하였으며, 이를 기초로 최적의 용융아연도금 철근을 제작하였다. 또한 구조적 성능을 평가하기 위해 도금 전후의 철근 인장시험, 부착력 시험을 수행하여 그 구조적 성능을 비교하였다.
자연전위 실험과 동일한 에폭시 코팅 및 용융아연도금 시험편에 대하여, 염수분무 실험(salt spray test)을 600시간 동안 실시하여 재료별 시험편의 부식속도 및 진행현황을 평가하였다. 실험에서 사용된 시험편의 크기는 100×200 mm로 절단하여 제작하였으며, 5% NaCl을 사용하였다.
18) 또한 이 금속들은 실용화하기에 쉬운 작업성을 가지고 있다. 철근 지름은 D10, D16, D19, D25로 4가지 종류의 철근을 이용하여 용융도금을 수행하였다. Table 1 에서는 용융도금 종류 및 제어조건을 나타내고 있다.
용융아연도금 철근의 인장강도 실험을 통해 철근의 인장강도의 변화여부에 대한 시험을 수행하였다. 철근의 인장강도시험은 항복강도 400 MPa의 이형철근을 사용하였으며, 일반철근(D10)과 용융아연도금 철근(D10)의 인장 강도를 비교 평가하였다. 항복강도는 일반철근이 435.
또한 구조적 성능을 평가하기 위해 도금 전후의 철근 인장시험, 부착력 시험을 수행하여 그 구조적 성능을 비교하였다. 최종적으로 RC 시편을 제작하여 휨파괴 및 전단파괴 거동을 일반철근을 사용한 경우와 비교하였다.
일반철근(control)과 용융아연도금 철근(zinc coating)이 매립된 부식평가용 원주형 공시체를 대상으로 약 270일 간 자연전위를 측정하였다. 콘크리트에 매립된 철근의 부식을 야기하기 위하여 촉진염해 분무시험을 실시하였다. 촉진염해 분무시험의 실험환경은 건습주기를 12시간으로 하였으며, 10%의 NaCl용액을 사용하였다.
용융아연도금 철근을 제작하기 위한 제작과정은 다음과 같다. 표면연마처리를 emery paper(#100~400)을 이용하여 수행하고 산화스케일을 염산(10~15%)을 이용하여 세척하였다. 수용성 플럭스(NH4Cl + ZnCl2)를 이용하여 철염을 제거하고 도금촉매 역할을 수행하도록 하였다.
부식성능평가에서는 자연전위 측정을 통하여 용융아연도금과 에폭시로 코팅된 철근의 부식저항성을 상대적으로 평가하였다. 한편 동일한 시편에 대하여 염수분무 시험을 통하여 부식속도 및 부식진행을 관찰하였다.
현장에서 발생할 수 있는 방식 철근의 국부적인 손상에 대한 방식성능을 평가하기 위하여 에폭시 및 용융아 연도금판에 X 노치를 인위적으로 가한 뒤, 손상부에 대한 방식성능을 분석하였다. 이 실험에서는 일반적인 중방식 도장으로 사용되는 250 m 두께의 에폭시 도장 강재와 약 75 m 두께의 용융아연도금 강재를 대상으로 실험하였다.
대상 데이터
32 mol KOH 수용액), Ca(OH)2 기본용액, CaOH2 기본용액 + 3% NaCl 등 총 6개의 용액을 준비하였다. Ca(OH)2 기본용액은 w/c(물-시멘트비) 50%인 시멘트페이스트에서 추출하여 여과시킨 용액을 사용하였다. 예비시험에서는 염화물 환경에서의 부식특성, 콘크리트 내의 시멘트 공극수와 같은 환경에서의 부식특성 등을 고려하기 위하여 위와 같은 용액들을 선정하였다.
콘크리트는 27 MPa 강도를 사용하였으며, 철근은 SD400-D13 철근을 사용하였다. 매립길이는 5D(65 mm), 10D(130 mm), 11.5D(150 mm)의 3가지로 설정하였다. 부착력 시험은 KS B 0802에 따라 1 mm/min 이하로 하중을 조절하여 인발시험을 수행하였다.
실험에서 사용된 시험편의 크기는 100×200 mm로 절단하여 제작하였으며, 5% NaCl을 사용하였다.
예비실험을 위하여 시험용액을 준비하였는데, 3% NaCl 용액, 1% Ca(OH)2용액, 1% NaOH용액, 1% KOH용액, 혼합용액(mixed solution: 0.008 mol Ca(OH)2 + 0.13 mol NaOH + 0.32 mol KOH 수용액), Ca(OH)2 기본용액, CaOH2 기본용액 + 3% NaCl 등 총 6개의 용액을 준비하였다. Ca(OH)2 기본용액은 w/c(물-시멘트비) 50%인 시멘트페이스트에서 추출하여 여과시킨 용액을 사용하였다.
현장에서 발생할 수 있는 방식 철근의 국부적인 손상에 대한 방식성능을 평가하기 위하여 에폭시 및 용융아 연도금판에 X 노치를 인위적으로 가한 뒤, 손상부에 대한 방식성능을 분석하였다. 이 실험에서는 일반적인 중방식 도장으로 사용되는 250 m 두께의 에폭시 도장 강재와 약 75 m 두께의 용융아연도금 강재를 대상으로 실험하였다. 실험을 위해 에폭시 코팅 시험편과 용융아연 도금 시험편의 일정 면적(10×10 mm)을 노출시켜 제작한 시험편을 상온에서 3% NaCl용액에 침지시켜 침지시간에 따른 자연전위의 변화를 측정하였다.
철근이 삽입된 입방체(150×150×150 mm)의 콘크리트 시편을 매립길이에 따라 각 3개를 만들어 사용하였다.
실험을 위해 에폭시 코팅 시험편과 용융아연 도금 시험편의 일정 면적(10×10 mm)을 노출시켜 제작한 시험편을 상온에서 3% NaCl용액에 침지시켜 침지시간에 따른 자연전위의 변화를 측정하였다. 측정한 기준 전극으로는 은-염화은전극(silver-silver chloride electrode; Ag/AgCl, SSCE)을 사용하였다. Fig.
철근이 삽입된 입방체(150×150×150 mm)의 콘크리트 시편을 매립길이에 따라 각 3개를 만들어 사용하였다. 콘크리트는 27 MPa 강도를 사용하였으며, 철근은 SD400-D13 철근을 사용하였다. 매립길이는 5D(65 mm), 10D(130 mm), 11.
이론/모형
이 항에서는 일반철근과 아연도금된 철근을 이용하여 RC 시편을 제작하였으며, 휨파괴 및 전단파괴를 유도하여 하중-변위거동을 분석하도록 한다. 구조성능 평가는 ASTM에 준하는 방법으로, 23 kN/min 이하 하중으로 최대응력의 60%까지 제어후 변위제어로 1 mm/min 이하의 제어속도로 실험을 수행하였다. Fig.
성능/효과
흠집이 없는 시편의 경우, 도금이 안 된 철판은 24시간 경과 후(Fig. 10(a)), 에폭시 코팅강재는 120시간 경과 후 일부 모서리에서 부식이 발생하였으나(Fig. 10(b)), 용융아연도금 시편에서는 부식이 관찰되지 않았다(Fig.
그러나 콘크리트내의 공극을 통한 염화물 이온 또는 이산화탄소 등으로 인해 매립된 철근은 부식되고 이에따라 내구적인 문제가 발생하게 된다.1,2) 이런 부식에 따른 내구적인 문제점은 피복 콘크리트의 박락 및 균열 문제로 진전되며 최종적으로는 철근 단면적의 감소를 통하여 구조물 안전성에 문제가 생기게 된다.1,3) 콘크리트 구조물의 내부식성은 일반적으로 고성능 콘크리트 구체의 투수성, 밀실성 등을 이용하여 매립된 철근을 부식으로부터 보호하려는 연구가 주로 시도되고 있다.
2) 촉진염해 분부시험을 통하여 일반철근과 아연도금 철근의 부식경향을 파악하였는데, 전위차 변화는 일반철근에 비하여 2.4배 정도 감소하는 것으로 평가되어 부식가능성이 현저하게 작아짐을 알 수 있었다. 또한 노치를 가지고 있는 철판에 대하여 촉진실험을 수행한 결과, 600시간 경과 후 일반철근 및 노치를 가지고 있는 에폭시 도막철판에서는 뚜렷하게 부식이 발생하였으나, 이온화 경향이 큰 아연도금철판의 경우 아연이 희생양극작용을 하여 부식이 발생하지 않았다.
270일 간의 폭로실험 결과 일반철근이 매입된 시험체에 비해 용융아연도금이 매입된 시험체의 부식전위 증가율이 평균 2.4배 정도 감소하는 것으로 평가되었다. 부식전위 증가율은 부식속도에 직접적으로 관련되며 일반 철근에 비해 용융아연도금 철근의 부식속도가 최소 두 배 이상 느린 것으로 평가할 수 있다.
3) 인장강도 실험에서는 아연도금철근이 일반철근보다 동등 이상의 강도증가를 보이고 있었으며(3.0%), 부착성능에서도 8.8~9.8%의 파괴하중의 증가를 나타내었다. 휨 및 전단에 대한 RC 실험에서는 아연도 금 철근을 사용한 경우, 휨부재에서 6.
또한 용융 Zn과 Fe 시험편에 Ca용액으로 침지한 후의 순환전압 전류 측정 결과는 Ca용액으로 침지하지 않은 것에 비해 전류밀도값이 상대적으로 작게 나타났다. Ca용액에 3% NaCl을 첨가한 경우에는 첨가하지 않은 경우에 비해 전류밀도값이 크게 증가하였다.
Ca용액에 침지한 경우는, Zn 표면에 칼라이트(calite) 형태의 부착막이 형성됨을 확인할 수 있었는데, 이는 콘크리트 환경에서 사용 중 내식성의 향상에 기여할 것으로 평가된다.
XRD분석 결과 Ca(OH)2, CaCO3, CaZn2(OH)62H2O등의 화합물이 Zn 표면에 형성됨을 확인할 수 있었다. Fig.
구조성능 시험 결과, 아연도금 철근을 사용한 경우, 약간의 파괴하중이 증가하였으며, 균열패턴 및 파괴모드는 일반철근을 사용한 것과 동일하게 평가되었다.
2%의 파괴하중 증가를 나타내었다. 균열 패턴 및 파괴모드는 일반철근을 사용한 것과 동일하게 평가되었으며, 아연도금철근이 구조부재로 사용될 경우, 큰 차이는 없을 것으로 평가되었다.
4배 정도 감소하는 것으로 평가되어 부식가능성이 현저하게 작아짐을 알 수 있었다. 또한 노치를 가지고 있는 철판에 대하여 촉진실험을 수행한 결과, 600시간 경과 후 일반철근 및 노치를 가지고 있는 에폭시 도막철판에서는 뚜렷하게 부식이 발생하였으나, 이온화 경향이 큰 아연도금철판의 경우 아연이 희생양극작용을 하여 부식이 발생하지 않았다.
추가적으로 Ca 기본용액에 대하여 순환전압전류를 평가하였는데, 용융 Zn 시험편의 경우 다른 알칼리성 용액보다 상대적으로 부식경향이 작게 평가되었다. 또한 용융 Zn과 Fe 시험편에 Ca용액으로 침지한 후의 순환전압 전류 측정 결과는 Ca용액으로 침지하지 않은 것에 비해 전류밀도값이 상대적으로 작게 나타났다. Ca용액에 3% NaCl을 첨가한 경우에는 첨가하지 않은 경우에 비해 전류밀도값이 크게 증가하였다.
시멘트 모르타르를 이용하여 일반 철근과 용융아연도금 철근을 매립하였으며 1년간 인공해 수에 존치시킨 후 부식전류를 측정하였다. 시멘트/모래비가 감소할수록 두 철근 모두 부식전류 밀도가 증가하였으며, 그 두 철근 사이의 부식전류 차이는 감소하였다. 평균 1.
실험 결과 내식특성 경향은 알칼리 용액에서의 Fe이 가장 좋은 것으로 평가되었다. Al과 Zn의 경우, 중성 환경인 3% NaCl용액에서 산화피막 형성으로 인하여 알칼리 환경보다 내식성이 양호한 것으로 평가되었다.
72 mm로 측정되었다. 아연도금 철근을 사용한 RC부재에서 최대값은 휨 부재의 경우 6.0%, 전단부재의 경우 6.2%의 최대하중 증가를 나타내었으나 특별한 거동의 차이를 보이지는 않았다. 각 경우의 하중 변위관계는 Fig.
4배 정도 부식전류의 감소가 예측되었다. 용융아연 도금 철근의 부식저항성은 피복두께가 클수록 더욱 효과적으로 평가되었다.10)
추가적으로 Ca 기본용액에 대하여 순환전압전류를 평가하였는데, 용융 Zn 시험편의 경우 다른 알칼리성 용액보다 상대적으로 부식경향이 작게 평가되었다. 또한 용융 Zn과 Fe 시험편에 Ca용액으로 침지한 후의 순환전압 전류 측정 결과는 Ca용액으로 침지하지 않은 것에 비해 전류밀도값이 상대적으로 작게 나타났다.
시멘트/모래비가 감소할수록 두 철근 모두 부식전류 밀도가 증가하였으며, 그 두 철근 사이의 부식전류 차이는 감소하였다. 평균 1.2~3.5배 부식저항성이 증가하였는데, 이 연구에서도 2.4배 정도 부식전류의 감소가 예측되었다. 용융아연 도금 철근의 부식저항성은 피복두께가 클수록 더욱 효과적으로 평가되었다.
후속연구
현재의 연구에서는 반전위 및 자연전위차를 측정하여 부식속도를 정성적으로 평가하였으나, 부식전류밀도를 직접 도출하면 정량적으로 용융아연도금 철근의 부식저항성을 평가할 수 있으리라고 사료된다. 또한 손상부에 대 한 방식평가에서는 비교적 짧은 시간에 대하여 전위측정을 하였는데, 장기간의 평가를 통한 손상부의 방식평가를 수행할 필요가 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
용융아연층 도금에서 각층은 어떻게 이루어져 있는가?
11) 또한 용융아연층 도금의 효율성에 대해서도 많은 연구가 진행되었다. 아연도금은 몇 가지의 다른 화학조성물층으로 구성이 되는데, 바깥면은 주로 순수 아연층으로, 그 밑으로는 다양한 아연-철의 화학적 조성으로 되어있다. 16) 순수한 아연이 부족한 도금(grey galvanizing)은 방식효과가 떨어진다고 알려져 있으며, 17) 알루미늄-아연 코팅은 대도시의 대기환경에서는 우수하지만, 콘크리트 내부와 같은 강알칼리 조건에서는 효과가 크지 못하다고 알려져 있다.
콘크리트 내에서 철근을 부식시키고 내구적인 문제를 발생시키는 것은?
콘크리트는 경제적이며 고내구성인 건설재료로서 오랫 동안 사용되어 왔으며, 철근을 사용함으로써 구조부재인 RC(reinforced concrete)로 사용되고 있다. 그러나 콘크리트내의 공극을 통한 염화물 이온 또는 이산화탄소 등으로 인해 매립된 철근은 부식되고 이에따라 내구적인 문제가 발생하게 된다. 1,2) 이런 부식에 따른 내구적인 문제점은 피복 콘크리트의 박락 및 균열 문제로 진전되며 최종적으로는 철근 단면적의 감소를 통하여 구조물 안전성에 문제가 생기게 된다.
철근부식관점에서 부식기구는 어떤 것이 있는가?
철근부식관점에서 보면 부식기구(corrosion mechanism)는 크게 두 가지로 볼 수 있는데, 하나는 탄산화에 따른 pH의 저하이고 나머지는 염화물 이온의 침투에 따른 철근부식이다. 10) 탄산화에 따라 pH가 9 수준으로 감소하면 철근의 부동태피막이 파괴되고 이로 인한 부식이 발생한다.
참고문헌 (20)
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