환경부하 저감을 위한 콘크리트 구조물의 내구수명에 미치는 염화물이온 확산계수와 임계 염화물량의 영향 = Effect of Chloride Ion Diffusion Coefficient and Critical Chloride Content on the Service Life of Concrete Structures for Reduction of Environmental Load

국문 초록 (Abstract)

염해환경에 노출된 철근 콘크리트 구조물의 경우 철근부식으로 인하여 내구수명이 단축되면 기설 구조물의 보강이나 재설치가 시행되는데, 구조물을 재설치할 경우 기설 구조물의 폐콘크리트 처리 문제로 환경부하가 증가하게 된다. 따라서, 환경부하를 저감하기 위해서는 구조물의 내구수명을 정확히 예측하여 내구적으로 설계·시공하는 것이 무엇보다도 중요하다. 콘크리트의 표면 염화물량, 임계 염화물량 및 염화물이온 확산계수 등의 인자들은 염해환경에 노출된 콘크리트 구조물의 내구수명에 큰 영향을 미친다. 이 연구에서는 콘크리트 구조물의 내구수명을 지배하는 염화물이온 확산계수 및 임계 염화물량에 미치는 물-시멘트비의 영향을 평가하였다. 이를 위하여 물-시멘트비 31%, 42% 및 50%에 대해서 콘크리트 공시체를 제작한 후염화물이온 확산 및 임계 염화물량 시험을 수행하였다. 그 결과, 물-시멘트비가 31~50%일 때 실내 및 현장 폭로 시험체의 임계 염화물량은 각각 0.96~1.63 kg/m3, 2.53~3.97 kg/m3으로 나타났고, 임계 염화물량은 물-시멘트비 및 철근부식 시험 방법에크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한, 염화물이온 확산계수 및 임계 염화물량의 실측치를 이용하여 기설 콘크리트 구조물의 내구수명을 평가한 결과, 콘크리트 구조물의 환경부하 저감을 위한 내구성 설계방법은 물-시멘트비를 약 40% 이하로 줄여야 하는 것으로 나타났다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Factors such as the surface chloride content, the critical chloride content for steel corrosion, and the diffusion coefficient for chloride ion in concrete may significantly influence the service life of concrete structures exposed to chloride environment. In this paper, the effects of water-cement (W/C) ratios on the critical chloride content for steel corrosion and the diffusion coefficient for chloride ion were investigated through the laboratory and the field exposure test. For this purpose, the test specimens were made of concrete with W/C ratios of 31%, 42%, and 50%, and then chloride ion diffusion and critical chloride content tests were carried out for them. It was observed from the test result that both the critical chloride content for steel corrosion and the diffusion coefficient for chloride ion were strongly influenced by W/C ratio. Finally, the service life of existing concrete structures was predicted by using the measured values for the chloride ion diffusion coefficient and critical chloride content.

참고문헌 (Reference)

1 ASTM C 876, "Standard Test Method for Half-Cell Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in Concrete"

2 ASTM D 1141, "Specification for Substitute Ocean Water"

3 Dhir, R. K, "Rapid Estimation of Chloride Diffusion Coefficient in Concrete" 42 (42): 177-185, 1990

4 Benz, E. C, "Life-365 Service Life prediction Model"

5 Gjørv,O.E, "Durability Design of Concrete Structures in Marine Environment"

6 NT BUILD 492, "Chloride Migration Coefficient from Non-Steady-State Migration Experiments"

7 Andrade,C, "Calculation of Chloride Diffusion Coefficients in Concrete from Ionic Migration Measurements" 23 : 724-742, 1993

8 Zhang, T, "An Electrochemical Method for Accelerated Testing of Chloride Diffusivity in Concrete" 24 (24): 1534-1548, 1994

9 Trejo, D, "Accelerated Chloride Threshold Testing: Part I ASTM A 615 and A 706 Reinforcement" 100 (100): 519-527, 2003