[논문]무기질 도료를 이용한 시멘트 경화체의 C1￣이온확산과 콘크리트의 내구성 평가

김인섭; 이종규; 추용식; 김병익; 신영훈

문제 정의

본 연구에서는 구조물의 내구성 저하를 유발하는 (:「이온을 이용하여 무기질 도포를 한 시멘트 경화 체와 도포하지 않은 경화체의 이온 확산 현상에 대해 검토를 하고 콘크리트 공시 체를 사용하여 내구성의 주요 원인인 중성화와 동결융해에 대한 실험을 통하여 시멘트 경화체와 콘크리트 공시 체에 무기질도 료가 내구성에 미치는 영향을 검토하고자 하였다.

가설 설정

투과량과 확산계수의 계산은 Fick의 제 1 법칙을 따른다고 가정한 다음 투과량과 확산계수를 구하였다.© 확산시험을 시작하고 t 시간 경과 후 n 회 용액을 뽑았을 때 C「이온의 단위 면적당 투과량 Qcle 다음과 같다.

제안 방법

일정 시간마다 증류수 쪽 의 일정한 용액을 취하여 C「이온량을 측정하였으며, 용액의 양을 항상 일정하게 유지시키기 위하여 취한 양만큼의 증류수를 보충하였다. C「이온량은 이온 크로마토그래피(IC)로 측정하였고 확산 실험이 끝난 후 시멘트 경화 체에 아세톤으로 세척 후 건조하여 SEM을 통하여 표면을 관찰하였으며 또 MIP(Mercury Intrusion Porosimeter)# 사용하여 시멘트 경화 체에 대한 기공 분포를 측정하였다";
콘크리트 공시 체는 KS F 2403에 있는 방법으로 원형 콘크리트 공시 체를 제작하였다. W/C 비율을 53.3%, S/a 비율을 47.4%, 슬럼프는 14cm로 하여 콘크리트 공시 체를 제작하였다. 공시 체를 항온항습실에 24시간 동안 정치시킨 후 탈형 하여 캡 핑 작업을 하고 항온 조에 28일간 수중 양생 하였다.
4%, 슬럼프는 14cm로 하여 콘크리트 공시 체를 제작하였다. 공시 체를 항온항습실에 24시간 동안 정치시킨 후 탈형 하여 캡 핑 작업을 하고 항온 조에 28일간 수중 양생 하였다. 수중 양생 후 콘크리트 공시 체를 표 2에 따라 각 방법별로 도포를 하였다.
공시 체를 항온항습실에 24시간 동안 정치시킨 후 탈형 하여 캡 핑 작업을 하고 항온 조에 28일간 수중 양생 하였다. 수중 양생 후 콘크리트 공시 체를 표 2에 따라 각 방법별로 도포를 하였다.
지름 90mm, 두께 5mm인 원형 판에서 다짐 후 항온 조에 24시간 지난 후 탈형 하여 28일간 수증양 상하였다. 수중 양생 후각 도포 방법별로 시멘트 경화 체에 도포를 하고 도포 후 28일이 지난 뒤에 이 온 확산 실험을 진행하였다.
그림 1은 본 실험에서 사용한 이온 확산 장치를 나타내었다. 시멘트 경화 체를 이온 확산 장치 가운데에 장치하고 I 실에는 증류수를, II 실에는 0.5N NaCl을 각각 700ml씩 넣은 후 밀봉하여 항온 조에 정치 시켜 NaCl 용액에서 경화 체를 통하여 증류수 쪽으로 투과되는 C「이온량을 관찰하였다. 일정 시간마다 증류수 쪽 의 일정한 용액을 취하여 C「이온량을 측정하였으며, 용액의 양을 항상 일정하게 유지시키기 위하여 취한 양만큼의 증류수를 보충하였다.
5N NaCl을 각각 700ml씩 넣은 후 밀봉하여 항온 조에 정치 시켜 NaCl 용액에서 경화 체를 통하여 증류수 쪽으로 투과되는 C「이온량을 관찰하였다. 일정 시간마다 증류수 쪽 의 일정한 용액을 취하여 C「이온량을 측정하였으며, 용액의 양을 항상 일정하게 유지시키기 위하여 취한 양만큼의 증류수를 보충하였다. C「이온량은 이온 크로마토그래피(IC)로 측정하였고 확산 실험이 끝난 후 시멘트 경화 체에 아세톤으로 세척 후 건조하여 SEM을 통하여 표면을 관찰하였으며 또 MIP(Mercury Intrusion Porosimeter)# 사용하여 시멘트 경화 체에 대한 기공 분포를 측정하였다"
45로 배합하였 다. 지름 90mm, 두께 5mm인 원형 판에서 다짐 후 항온 조에 24시간 지난 후 탈형 하여 28일간 수증양 상하였다. 수중 양생 후각 도포 방법별로 시멘트 경화 체에 도포를 하고 도포 후 28일이 지난 뒤에 이 온 확산 실험을 진행하였다.
콘크리트 공시 체를 무기질 도료로 도포하여 중성화 및 동결융해실험을 하였다. 중성화실험 방법은 공시 체를 절단한 다음 페놀프탈레인 용액을 분무기로 분사하여 착색되지 않은 부분을 측정해서 평균 중성화 깊이를 구하였다".

대상 데이터

본 실험에서 사용한 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)를 사용하였고 모래는 주문진 표준사를 사용하였다. OPC의 화화조성을 표 1에 나타내었다.
OPC의 화화조성을 표 1에 나타내었다. 경 화체에 도포한 무기질 도료는 국내。사에서 생산되는 제품을 사용하였고 무기질 도료의 성분은 콘크리트 구조물과 동일한 성분인 calcium-silicate 계의 화합물을 바인더로 사용하고 있다. 시멘트 경화체 제작은 시멘트와 모래의 비율을 1:2.

이론/모형

동결융해실험은 KS F 2456의 규격에 따른 수중급속동결융해시험으로 OCycle 부터 120Cycle까지 진행하였고, 동탄성 계수의 계산은 KS F 2437 의 5.1.1식을 적용하였다
콘크리트 공시 체는 KS F 2403에 있는 방법으로 원형 콘크리트 공시 체를 제작하였다. W/C 비율을 53.

성능/효과

1. 보통 포틀랜드 시멘트 경화 체에서 C「이온 농도는 도포된 경화체가 도포되지 않은 경화보다 C「투 과량이 작게 용출되었다. 도포된 경화체가 모세 기공까지 침투하기 때문에 시멘트 경화 체에서 용출하는 Ca(OH)2와 반응하여 C「이온확산에 이용되는 경화체의 모세 기공을 감소시켜서 C「이온 용출을 억제하는 것으로 관찰되었다.
2. MIP와 SEM 관측 결과 무기질 도료의 미립자가 시멘트 입자 사이의 공간으로 분산되어 들어가기 공의 구조가 치밀 화 되는 것을 알 수 있다.
3. 중성화실험 결과 중성화 깊이는 도포된 공시 체에서 무기질 도료가 콘크리트 피복을 보호하여 내부가 치밀해지고 무기질 도포를 한 콘크리트 표면이 CO2와 결합을 하여 무기질 층을 형성하기 때문에 중성화를 느리게 진행되는 것으로 관찰되었다.
5. 시멘트 경화체와 콘크리트 공시 체에 무기질 도료로 도포하였을 때 도포하지 않은 경화체 및 공 시체 보다 전체적으로 내구성이 향상됨을 알 수 있었다.
따라서 60Cycle이후 부터는 도포한 공 시체가 도포를 하지 않는 공시 체보다 탄성계수가 높아지고 있는 것이다. 그러므로 코팅을 한 공 시체가 코팅을 하지 않은 시편보다는 동결융해에 대한 저항성이 훨씬 더 효과적으로 나타났다.
보통 포틀랜드 시멘트 경화 체에서 C「이온 농도는 도포된 경화체가 도포되지 않은 경화보다 C「투 과량이 작게 용출되었다. 도포된 경화체가 모세 기공까지 침투하기 때문에 시멘트 경화 체에서 용출하는 Ca(OH)2와 반응하여 C「이온확산에 이용되는 경화체의 모세 기공을 감소시켜서 C「이온 용출을 억제하는 것으로 관찰되었다.
알 수 있었다. 따라서 도포된 공 시체가 동결융해에 대한 저항성에 더 효과적임을 알 수 있었다.

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