OPC 및 GGBFS를 혼입한 콘크리트의 하중조건과 콜드조인트에 따른 내구수명 변화 Changes in Service life in RC Containing OPC and GGBFS Considering Effects of Loadings and Cold Joint원문보기
콘크리트 구조물은 동일한 환경에 노출되었다 하더라도 하중특성과 콜드조인트 유무에 따라서 확산특성이 변화하고 이에 따라 내구수명이 변하게 된다. 본 연구에서는 기존의 선행연구를 분석하여 OPC 및 GGBFS를 사용한 콘크리트의 압축특성, 인장특성, 콜드조인트를 고려한 함수를 도출하였다. 경간 10.0m의 단순보를 가정하여 하중을 2.5kN/m에서 균열모멘트에 이르는 5.5kN/m까지 증가시키면서 내구수명을 평가하였다. 최대 하중에 이를 경우, 건전부 OPC 콘크리트의 경우 인장영역에서는 89.4%로, 압축영역에서는 101%로 내구수명이 변화하였으며, GGBFS 콘크리트의 경우 80.0%와 106%의 변화가 발생하였다. 콜드조인트의 경우 GGBFS를 사용한 콘크리트에서는 압축부에서는 82~80%로, 인장부에서는 69~61% 수준으로 크게 감소하였는데, 건전부의 확산계수가 OPC에 비하여 작지만 콜드조인트부의 확산성 증가가 상대적으로 크기 때문이다.
콘크리트 구조물은 동일한 환경에 노출되었다 하더라도 하중특성과 콜드조인트 유무에 따라서 확산특성이 변화하고 이에 따라 내구수명이 변하게 된다. 본 연구에서는 기존의 선행연구를 분석하여 OPC 및 GGBFS를 사용한 콘크리트의 압축특성, 인장특성, 콜드조인트를 고려한 함수를 도출하였다. 경간 10.0m의 단순보를 가정하여 하중을 2.5kN/m에서 균열모멘트에 이르는 5.5kN/m까지 증가시키면서 내구수명을 평가하였다. 최대 하중에 이를 경우, 건전부 OPC 콘크리트의 경우 인장영역에서는 89.4%로, 압축영역에서는 101%로 내구수명이 변화하였으며, GGBFS 콘크리트의 경우 80.0%와 106%의 변화가 발생하였다. 콜드조인트의 경우 GGBFS를 사용한 콘크리트에서는 압축부에서는 82~80%로, 인장부에서는 69~61% 수준으로 크게 감소하였는데, 건전부의 확산계수가 OPC에 비하여 작지만 콜드조인트부의 확산성 증가가 상대적으로 크기 때문이다.
RC (Reinforced Concrete) member has varying service life due to varying diffusion characteristics with loading conditions even if it is exposed to constant exterior conditions. In the paper, quantitative parameters are obtained through adopting the previous results for effects of compressive, tensil...
RC (Reinforced Concrete) member has varying service life due to varying diffusion characteristics with loading conditions even if it is exposed to constant exterior conditions. In the paper, quantitative parameters are obtained through adopting the previous results for effects of compressive, tensile, and cold joint on chloride diffusion in OPC (Ordinary Portland Cement) and GGBFS (Ground Granulated Blast Furnace Slag) concrete. Service life is evaluated in RC simple beam with 10.0m of span through increasing loading from self weight (2.5kN/m) to the loading to cracking moment (5.5kN/m). In OPC concrete without cold joint, service life changes to 89.4% for tensile region and 101% for compressive region with loadings while GGBFS concrete has 80.0% and 106%, respectively. For cold joint area, GGBFS concrete shows much reduced service life to 82~80% in compressive region and 69~61% in tensile region, which is caused by the lower diffusion in normal condition but relatively higher increasing cold joint effect than OPC concrete.
RC (Reinforced Concrete) member has varying service life due to varying diffusion characteristics with loading conditions even if it is exposed to constant exterior conditions. In the paper, quantitative parameters are obtained through adopting the previous results for effects of compressive, tensile, and cold joint on chloride diffusion in OPC (Ordinary Portland Cement) and GGBFS (Ground Granulated Blast Furnace Slag) concrete. Service life is evaluated in RC simple beam with 10.0m of span through increasing loading from self weight (2.5kN/m) to the loading to cracking moment (5.5kN/m). In OPC concrete without cold joint, service life changes to 89.4% for tensile region and 101% for compressive region with loadings while GGBFS concrete has 80.0% and 106%, respectively. For cold joint area, GGBFS concrete shows much reduced service life to 82~80% in compressive region and 69~61% in tensile region, which is caused by the lower diffusion in normal condition but relatively higher increasing cold joint effect than OPC concrete.
OPC 및 GGBFS를 혼입한 콘크리트의 하중조건과 콜드조인트에 따른 내구수명 변화를 통해 도출된 결론은 다음과 같다.
본 연구의 결과는 시공 이음부를 가진 대형 부재의 내구수명 평가와 보수시기에 따른 잔존수명 평가에 합리적인 판단기준을 제공할 수 있다.
제안 방법
본 연구에서는 기존의 연구결과에 따라 91일, 365일 재령의 OPC(Ordinary Portland Cement) 콘크리트와 GGBFS(Ground Granulated Blast Furnace Slag)를 사용한 콘크리트에 대하여 하중 및 콜드조인트 조건을 고려한 염화물 확산계수를 조사하였다. 이후 재하된 응력비를 기준으로 각 실험결과를 함수화 하였으며, 경간 10.
본 연구에서는 기존의 연구결과에 따라 91일, 365일 재령의 OPC(Ordinary Portland Cement) 콘크리트와 GGBFS(Ground Granulated Blast Furnace Slag)를 사용한 콘크리트에 대하여 하중 및 콜드조인트 조건을 고려한 염화물 확산계수를 조사하였다. 이후 재하된 응력비를 기준으로 각 실험결과를 함수화 하였으며, 경간 10.0m의 단순보를 가정하여 휨하중의 증가에 따른 내구수명의 변화를 분석하였다. 기존의 연구에서도 이러한 콜드조인트 및 하중특성을 고려한 연구가 있었으나, OPC에 국한된 연구였으며, GGBFS의 특성을 고려하지 않았으며, 하중조건이 균열하중이 이르지 못하였다(Kwon 2017).
하중재하방법은 초기에 고정하중(2.5kN/m)을 고려하였으며, 이후 1.0kN/m 씩 증가시켜, 균열 모멘트를 야기하는 등분포 하중 (5.5kN/m)까지 증가시켰다. 하중의 증가와 Table 3의 하중함수를 고려한 확산계수의 변화는 Fig.
대상 데이터
하중의 재하는 자중에서 시작하여 균열모멘트까지 순차적으로 재하 하여, 균열이 발생하기 전까지의 내구수명 변화를 분석하였다. 시간지 (m)에 대해서는 기존의 연구에 따라 OPC 콘크리트 대해서는 0.2를, GGBFS 40% 치환 콘크리트에 대해서는 0.428을 적용하였다 (Thomas and Bentz 2002; Thomas and Bamforth 1999).
성능/효과
3) 건전부 인장영역에서는 하중의 증가에 따라서 최종적으로 89.4%의 내구수명 감소가 OPC에서 평가되었으며, 80%의 감소가 GGBFS 콘크리트에서 평가되었다. 압축부에서는 큰 차이는 발생하지 않았는데, 하중이 자중에서 최대 5.
4) 콜드조인트 인장부에서는 하중의 증가에 따라 인장영역 OPC 에서는 96∼98% 수준으로 감소를, GGBFS에서는 82∼80% 수준으로 내구수명이 감소하였다. 압축부에서 OPC 콘크리트는 89∼93% 수준으로 감소하였으나, GGBFS를 사용한 콜드조인트부에서는 69∼61% 수준으로 크게 감소하였다.
압축부에서 OPC 콘크리트는 89∼93% 수준으로 감소하였으나, GGBFS를 사용한 콜드조인트부에서는 69∼61% 수준으로 크게 감소하였다. GGBFS를 사용한 콘크리트는 내구수명이 크게 증가하지만 콜드조인트를 압축부의 경우, 응력비에 따른 확산계수 변화가 크므로 지속적으로 관심이 필요하다.
4%의 내구수명 감소가 OPC에서 평가되었으며, 80%의 감소가 GGBFS 콘크리트에서 평가되었다. 압축부에서는 큰 차이는 발생하지 않았는데, 하중이 자중에서 최대 5.5 kN/m로 증가 할 때, OPC에서는 101%가, GGBFS에서는 106%의 내구수명 증가가 발생하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
콜드조인트 면의 특징은?
콘크리트 시공에서 레미콘의 지연 또는 신구 콘크리트의 면처리 불량으로 인해 예상치 못한 이음부가 발생한다. 이렇게 발생한 이음부를 콜드조인트라 하는데, 콜드조인트 면은 전단에 대해 취약하고, 균열부보다는 열화의 진전 속도가 느리지만 건전부에 비해서 빠른 열화 진전을 보인다(JSCE 2000; Choi et al. 2015).
콜드조인트란?
콘크리트 시공에서 레미콘의 지연 또는 신구 콘크리트의 면처리 불량으로 인해 예상치 못한 이음부가 발생한다. 이렇게 발생한 이음부를 콜드조인트라 하는데, 콜드조인트 면은 전단에 대해 취약하고, 균열부보다는 열화의 진전 속도가 느리지만 건전부에 비해서 빠른 열화 진전을 보인다(JSCE 2000; Choi et al. 2015).
콘크리트 구조물에 부식이 발생되는 과정은?
콘크리트 구조물은 경제적이고 내구성이 확보된 재료이지만, 재료 특유의 공극을 가지고 있으며, 공극을 통하여 수분과 염화물 이동이 발생하게 된다. 내부로 진전된 염화물 이동의 경우 일부가 해리하여 자유염화물 이온이 되고 이러한 이온은 내부에 매립된 철근에 공식(pitting)을 야기하여 부식을 발생시킨다(Broomfield 1997; RILEM 1994; Song et al. 2006; Ishida and Maekawa 2003).
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