[논문]이미지 분석을 이용한 균열 콘크리트 내 염화물 침투 정량화 평가

김건수; 박기태; 김재환

doi:10.11112/jksmi.2022.26.4.57

이미지 분석을 이용한 균열 콘크리트 내 염화물 침투 정량화 평가
Quantifying Chloride Ingress in Cracked Concrete Using Image Processing 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.26 no.4, 2022년, pp.57 - 64

김건수 (한국건설기술연구원 구조연구본부) , 박기태 (한국건설기술연구원 구조연구본부) , 김재환 (한국건설기술연구원 구조연구본부)

초록
AI-Helper

염화물은 철근 콘크리트 구조물의 주요 열화 요인 중 하나로 철근 부식을 발생시켜 구조물의 성능을 저하시킨다. 염해에 의한 철근 콘크리트 구조물의 열화정도 또는 철근 부식 개시 시기를 확인하기 위해서는 철근 깊이에서의 염화물 농도 또는 콘크리트 내에서 염화물 침투 속도를 확인할 필요가 있다. 일반적인 콘크리트내 염화물 침투를 확인할 수 있는 방법으로는 염화물 침투 깊이별로 전위차 적정법과 같은 방법으로 염화물 농도를 측정하는 염화물 프로파일링 방법이나 질산은 용액을 이용하여 콘크리트의 변색된 범위를 다지점 측정하여 침투 깊이를 측정하는 방법이 대표적이다. 전자의 경우에는 정확하게 염화물 농도를 직접 측정하기 때문에 염화물 침투 속도 (일반적으로 확산계수)를 정확하게 예측할 수 있는 장점이 있지만, 작업이 번거롭다는 단점이 있다. 후자는 질산은 용액과의 반응에 따른 변색 범위를 측정하여 염화물 침투 깊이를 산정하는 것이기 때문에 간편하고 결과의 신뢰성도 확보할 수 있는 장점이 있지만, 침투 깊이를 산정하는데 있어서 작업자의 숙련도에 따라 오류가 발생할 수 있는 단점이 있다. 본 연구에서는 변색법에 의해 얻어진 결과를 이미지 분석을 통해 콘크리트 내의 염화물 침투 깊이를 분석하였다. 이를 통해 작업자에 의해 발생될 수 있는 오류를 최소화할 수 있도록 하였다. 또한 콘크리트의 미세 균열이 염화물 침투에 미치는 영향에 대해서도 확인하였다. 이미지 분석을 통해 염화물 침투 깊이를 정량화한 결과 염화물은 미세균열부를 통해 빠른 속도로 염화물 침투가 발생한다는 것을 확인 하였기 때문에, 콘크리트 구조물에서는 특히 균열 발생에 주의가 필요할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Chloride, which is one of the main deterioration factors in reinforced concrete structures, can degrade the performance of the structure due to chloride-induced corrosion of steel. Chloride content at steel depth or the rate of chloride penetration is necessary to determine deterioration of reinforced concrete or to calculate initiation time of steel corrosion caused by chloride attack. Chlorides in concrete are generally identified with typical two methods including chloride profiling using potentiometric titration method and discoloration method using AgNO3 solution. The former is advantageous to estimate chloride penetration rate (diffusion coefficient in general) with measured chloride contents directly, but it is laborious. In the case of latter, while the result is obtained easily with the range of discoloration, the error may occur depending on workmanship when the depth of chloride ingress is measured. This study shows that chloride penetrated depth is evaluated with the results obtained from discoloration method through image analysis, thereby the error is minimized by workmanship. In addition, the effect of micro-crack in concrete is studied on chloride penetration. In conclusion, the depth of chloride penetration was quantified with image analysis and as it was confirmed that chlorides can rapidly penetrate through micro-cracks, caution is especially required for cracks in concrete structure.

주제어

표/그림 (14)

그림 Fig. 1 Sample design
표 Table 1 Mix design
표 Table 2 Chemical compositions
표 Table 3 Properties of aggregates
그림 Fig. 2 Sample preconditioning
그림 Fig. 3 Schematic of Sorption test
표 Table 4 Mix design for chloride solution
표 Table 5 Experimental framework
그림 Fig. 4 Image analysis procedure
그림 Fig. 5 Weight change of cracked concrete by chloride sorption
그림 Fig. 6 Chloride sorption profiles
그림 Fig. 7 Original images (left), image-processed image (middle), and quantification (right) regarding AgNO₃ reacted concrete by chlorides
그림 Fig. 8 Discoloration ratio with exposure time
그림 Fig. 9 Discoloration length change from chloride exposure side on concrete with time

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