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[국내논문] 장기 재령 GGBFS 콘크리트의 염화물 확산 거동 평가 및 확률론적 염해 내구수명 해석
Evaluation of Chloride Diffusion Behavior and Analysis of Probabilistic Service Life in Long Term Aged GGBFS Concrete 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.24 no.3, 2020년, pp.47 - 56  

윤용식 (한남대학교 건설시스템공학과) ,  김태훈 (한남대학교 건설시스템공학과) ,  권성준 (한남대학교 건설시스템공학과)

초록
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콘크리트 구조물의 주요 열화 현상 중 하나인 염해는 내부 보강재의 부식을 야기하여 최종적으로 구조적 문제를 야기한다. 본 연구에서는 3가지 수준의 물-결합재 비 (0.37, 0.42, 0.47) 및 GGBFS 치환률 (0 %, 30 %, 50 %)을 고려한 콘크리트를 대상으로 재령 1,095일에 촉진염화물 확산 시험을 수행하였다. Tang's method와 ASTM C 1202에 준하여 각 배합의 촉진 염화물 확산계수 및 통과 전하량을 평가하였으며 선행 연구의 이전재령일 시험결과와의 고찰을 통해 재령의 증가에 따라 변화하는 내구성능 거동을 고찰하였다. 재령일이 증가함에 따라 통과 전하량과 확산계수는 크게 감소하였으며, 특히 GGBFS를 혼입한 배합에서는 잠재 수경성에 의해 OPC 배합 대비 큰 폭의 감소가 나타났다. 또한 OPC 배합의 통과 전하량 평가 결과의 경우, 재령 1,095일에서도 "Moderate" 등급에 포함되는 배합이 존재하기 때문에 OPC를 단독으로 사용하는 경우 염해에 취약한 것으로 사료된다. 본 연구에서는 촉진 염화물 확산계수 평가 결과를 기반으로 시간의존성지수를 도출하고 설계변수를 확률함수로 가정하여 결정론 및 확률론적 내구수명 해석을 수행하였다. 확률론적 내구수명 해석 시에는 MCS (Monte carlo Simulation)을 이용하여 내구성 파괴확률을 계산하여 내구수명을 도출하였다. 확률론적 내구수명은 결정론적 내구수명 대비 낮은 값을 나타내었는데 이는 목표 파괴 확률을 10 %로 매우 낮게 설정하였기 때문이다. 구조물의 용도에 적합한 목표 파괴확률을 설정하고 설계변수별로 적절한 변동성을 고려할 수 있다면 더욱 경제적인 설계가 가능해지리라 사료된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, three levels of W/B(Water to Binder) ratio (0.37, 0.42, 0.47) and substitution ratio of GGBFS (Ground Granulated Blast Furnace Slag) rate (0 %, 30 %, 50 %) were considered to perform RCPT (Rapid Chloride Diffusion Test) at the 1,095 aged day. Accelerated chloride diffusion coefficient...

주제어

표/그림 (16)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 장기재령 GGBFS 혼입 콘크리트를 대상으로 염화물 확산 거동을 평가하였으며 시간의존적으로 변화하는 내구성능 거동을 분석하였다. 또한 실험 결과 및 기존의 연구 결과를 바탕으로 결정론 및 확률론적 내구수명 해석을 수행하였는데, 본 연구의 결론은 다음과 같다.
  • 본 절에서는 콘크리트구조 내구성 설계기준에 준하여 염해 확률론 및 결정론적 내구수명 해석을 수행하고자 한다(KDS 14 20 40, 2016). 결정론 및 확률론적 내구수명 해석 모두 지배방정식으로 Fick’s 2nd law를 사용하며, 결정론적 내구수명에서는 피복두께에서의 염화물량이 임계 염화물량에 도달하는 기간을, 확률론적 내구수명 해석에서는 피복두께에서의 염화물량이 임계 염화물량을 초과하는 확률을 계산하여 내구수명을 산정한다.

가설 설정

  • 3) 본 연구에서는 각 배합의 촉진 염화물 확산 시험 결과를 기반으로 시간의존성지수를 산정하였으며, 내구수명 해석에 필요한 입력 변수를 정규분포 함수로 가정하여 확률론적 내구수명 해석을 수행하였다. GGBFS를 혼입한 배합에서는 OPC 배합 대비 높은 시간의존성지수를 갖기 때문에 파괴확률이 완만하게증가하였다.
  • 2절과 같이 산출하였다. 또한 표면 염화물량 및 임계 염화물량은 콘크리트 표준 시방서에 준하여 설정하였는데 표면 염화물량의 수준은 남해안 비말대지역을 가정하여 설정하였다(KCI, 2012).
  • 본 연구에서는 초기 염화물 이온의 양을 “0”으로 가정하였다.
  • 콘크리트구조 내구성 설계기준에 따라 Fick’s 2nd law에 준하여 각 내구수명 해석을 수행하였으며, 확률론적 내구수명 해석을 위해 해석 변수를 정규분포 함수로 가정하였다.
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