| 연구개발개요 |
철근 콘크리트 구조물은 시멘트의 강알칼리성으로 인하여 일반적인 환경 하에서는 부식에 강한 내구성을 갖고 있다. 그러나 콘크리트 구조물도 부식이 촉진될 수 있는 유해한 환경 즉 염해환경 등에 노출되어 콘크리트의 방식기능이 약화되면, 철근의 부식이 촉진되고, 구조물의 내구성은 급격하게 저하된다. 현재까지 염화물로 부터 철근의 보호를 위한 내부식 기술이 여러 가지로 제시되고 있다. 그러나 구조물의 염화물 침투경로가 다양함에 따라 내부식기술중 경제성을 고려한 적절한 공법의 선정이 제시되어야 한다. 다양한 내부식 기술을 여러 가지 환경조건으로 시험하여 그 성능을 비교 평가하고, 각 환경조건에 합당한 내부식 기술을 개발하여 시공성 있게 개조한 후에 건설현장에서 적용하여야 한다.콘크리트 구조물은 염분의 외부적인 공급에 따라, 또는 내부에 함유된 염소이온의 효과에 의하여, 콘크리트의 초기응결이 촉진되어 초기강도의 발현이 빨라지지만, 장기강도가 줄어들고, 건조수축이 증가하는 단점을 갖고 있으며, 특히 염분에의한 콘크리트의 팽창이나, 다공화에 따른 열화 및 철근이나 강재의 부식으로 인한 콘크리트와의 부착력 상실은 전체적인 구조부재의 내하력의 감소가 발생되는 위험성을 갖고 있으므로 콘크리트 자체의 방식 성능에 대한 평가는 중요하다 할 수 있다. 콘크리트 자체의 방식 성능은 주로 외부로부터 공급되는 염분의 양에 크게 좌우되는데, 이러한 염분의 이동에 결정적인 영향을 미치는 요인은 콘크리트의 투수계수 또는 확산계수이다. 따라서 본 연구에서는 염분이 함유된 해사를 사용하여 철근 콘크리트의 부식을 촉진시키는 것을 표준실험으로 하여, 물-시멘트비, 양생조건, 해수에 노출변화와 도포형, 충전형, 혼합형 등의 다양한 방청제를 사용하여 제작한 철근 콘크리트 시험체의 방식성능을 평가하고, 공학적인 측면과 경제적인 측면들을 고려하여 최적의 방식방법을 제시하고자 한다.국가의 중요 산업시설의 하나인 해양 · 항만구조물에 대한 염해대책의 수립은 중요한 과제이다. 특히, 삼면이 바다로 둘러싸인 우리나라에서 철근콘크리트 구조물의 염화물 침투로 인한 철근부식 문제는 심각한 형편이며, 사회간접자본의 기반이되는 도로 · 교량 등의 콘크리트 구조물의 경우도 제설제로 인한 부식 방지대책이 필요하다. 더욱이, 최근의 서해안 개발에 따른 각종 건설공사가 급증함에 따라 철근콘크리트 구조물의 내부식기법이 도입되고 있으나, 기술적인 자료에 대한 충분한 검토가 부족하여 효과나 경제성면에 있어서 객관적인 분석이 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 한편, 매입철근의 부식으로 인한 내구성이 저하된 구조물에 대한 보수 · 보강기술에 대한 연구 또한 시급히 요구되고 있다. 한편, 최근 수도권 신도시 아파트 건설중 콘크리트공사에서 해사가 널리 사용되었고 해사중의 염화물이 콘크리트에 매입된 철근을 부식시킬 수 있게 되어 장기적으로 콘크리트 구조물의 내구성 저하에 대한 대책이 또한 시급히 요구되고 있다.본 연구에서는 철근 콘크리트 구조물에서 철근방식 기법을 개발하기 위하여 방식재료의 내부식 성능에 관한 기초적 물성연구(제 1 세부과제)를 수행함은 물론 해사 사용으로 인한 철근 방식에 대한 기법을 실험 연구하여 건축물에서의 활용성을 연구(제 2 세부과제)하고 해수의 간헐 침투 환경에 대한 방식기법을 실험 평가하여 토목 해양구조물에서의 유용성을 연구(제 3 세부과제), 그리고 철근방식기법의 콘크리트 토목 · 건축구조물에의 활용성평가(제 4 세부과제)를 수행함으로서 여러 가지 염환경에 노출된 콘크리트 구조물의 방식기법에 관한 보편적 기술을 개발하고자 한다. 즉 콘크리트의 투수계수를 저하시키기 위하여 배합시에 적절한 방식재를 사용하거나 혹은 기 시공된 콘크리트 구조물에 적절한 침투성 방식재로 표면처리하여 콘크리트의 내구성 향상을 증진시키는 방안을 연구하는 것이다.
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| 최종목표 |
철근 콘크리트 구조물은 시멘트의 강알칼리성으로 인하여 일반적인 환경 하에서는 부식에 강한 내구성을 갖고 있다. 그러나 콘크리트 구조물도 부식이 촉진될 수 있는 유해한 환경 즉 염해환경 등에 노출되어 콘크리트의 방식기능이 약화되면, 철근의 부식이 촉진되고, 구조물의 내구성은 급격하게 저하된다. 현재까지 염화물로 부터 철근의 보호를 위한 내부식 기술이 여러 가지로 제시되고 있다. 그러나 구조물의 염화물 침투경로가 다양함에 따라 내부식기술중 경제성을 고려한 적절한 공법의 선정이 제시되어야 한다. 다양한 내부식 기술을 여러 가지 환경조건으로 시험하여 그 성능을 비교 평가하고, 각 환경조건에 합당한 내부식 기술을 개발하여 시공성 있게 개조한 후에 건설현장에서 적용하여야 한다.콘크리트 구조물은 염분의 외부적인 공급에 따라, 또는 내부에 함유된 염소이온의 효과에 의하여, 콘크리트의 초기응결이 촉진되어 초기강도의 발현이 빨라지지만, 장기강도가 줄어들고, 건조수축이 증가하는 단점을 갖고 있으며, 특히 염분에의한 콘크리트의 팽창이나, 다공화에 따른 열화 및 철근이나 강재의 부식으로 인한 콘크리트와의 부착력 상실은 전체적인 구조부재의 내하력의 감소가 발생되는 위험성을 갖고 있으므로 콘크리트 자체의 방식 성능에 대한 평가는 중요하다 할 수 있다. 콘크리트 자체의 방식 성능은 주로 외부로부터 공급되는 염분의 양에 크게 좌우되는데, 이러한 염분의 이동에 결정적인 영향을 미치는 요인은 콘크리트의 투수계수 또는 확산계수이다. 따라서 본 연구에서는 염분이 함유된 해사를 사용하여 철근 콘크리트의 부식을 촉진시키는 것을 표준실험으로 하여, 물-시멘트비, 양생조건, 해수에 노출변화와 도포형, 충전형, 혼합형 등의 다양한 방청제를 사용하여 제작한 철근 콘크리트 시험체의 방식성능을 평가하고, 공학적인 측면과 경제적인 측면들을 고려하여 최적의 방식방법을 제시하고자 한다.국가의 중요 산업시설의 하나인 해양 · 항만구조물에 대한 염해대책의 수립은 중요한 과제이다. 특히, 삼면이 바다로 둘러싸인 우리나라에서 철근콘크리트 구조물의 염화물 침투로 인한 철근부식 문제는 심각한 형편이며, 사회간접자본의 기반이되는 도로 · 교량 등의 콘크리트 구조물의 경우도 제설제로 인한 부식 방지대책이 필요하다. 더욱이, 최근의 서해안 개발에 따른 각종 건설공사가 급증함에 따라 철근콘크리트 구조물의 내부식기법이 도입되고 있으나, 기술적인 자료에 대한 충분한 검토가 부족하여 효과나 경제성면에 있어서 객관적인 분석이 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 한편, 매입철근의 부식으로 인한 내구성이 저하된 구조물에 대한 보수 · 보강기술에 대한 연구 또한 시급히 요구되고 있다. 한편, 최근 수도권 신도시 아파트 건설중 콘크리트공사에서 해사가 널리 사용되었고 해사중의 염화물이 콘크리트에 매입된 철근을 부식시킬 수 있게 되어 장기적으로 콘크리트 구조물의 내구성 저하에 대한 대책이 또한 시급히 요구되고 있다.본 연구에서는 철근 콘크리트 구조물에서 철근방식 기법을 개발하기 위하여 방식재료의 내부식 성능에 관한 기초적 물성연구(제 1 세부과제)를 수행함은 물론 해사 사용으로 인한 철근 방식에 대한 기법을 실험 연구하여 건축물에서의 활용성을 연구(제 2 세부과제)하고 해수의 간헐 침투 환경에 대한 방식기법을 실험 평가하여 토목 해양구조물에서의 유용성을 연구(제 3 세부과제), 그리고 철근방식기법의 콘크리트 토목 · 건축구조물에의 활용성평가(제 4 세부과제)를 수행함으로서 여러 가지 염환경에 노출된 콘크리트 구조물의 방식기법에 관한 보편적 기술을 개발하고자 한다. 즉 콘크리트의 투수계수를 저하시키기 위하여 배합시에 적절한 방식재를 사용하거나 혹은 기 시공된 콘크리트 구조물에 적절한 침투성 방식재로 표면처리하여 콘크리트의 내구성 향상을 증진시키는 방안을 연구하는 것이다.
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| 연구내용 및 범위 |
1차년도에 계속하여 2차년도에 수행된 연구과업은 크게 3가지로 분류된다. 즉 첫째로 방식재료의 기초 물성 연구, 둘째로 방식기법의 비교실험, 셋째로 방식기법의 현장활용성 평가로 구분된다. 첫번째 과업에서는 방식재료를 혼입한 시험체의 확산계수, 투수계수 등을 평가하는 것이며, 두번째 과업에서는 해사 혼입 콘크리트 건축구조물 및 해양 · 항만 환경에 노출된 콘크리트 토목 구조물에 적용된 철근 방식기법을 평가하기 위한 것으로서 해사 혼입 콘크리트 시험체에 매입된 철근의 염환경하에서의 철근 부식 진행정도를 평가하였으며, 마지막으로 세번째 과업에서는 철근방식기법이 적용된 콘크리트 시험체를 해안현장에 거치시키어 철근방식기법의 활용성을 평가하였다.본 연구의 최종목표는 다음과 같다.♣ 해사사용으로 인한 건축물의 염해로부터의 대책 수립♣ 철근 콘크리트 구조형태의 사회 간접자본시설의 내구성 향상기술 개발♣ 콘크리트 구조물의 내구성을 연장시킴으로서 유지관리비 절감♣ 해수등이 간헐 침투되는 항만 · 해양구조물의 콘크리트의 내구성저하를 억제하는 철근방식기법의 개발♣ 적절한 해사 활용방안을 위한 기초적 실험자료 제시한편, 각 세부과제별 연구수행 내용은 다음과 같다.제 1 세부과제방식재료의 기초적 물성을 평가하는 연구이다. 1차년도에 수행되었던 결과를 분석하여, 우수하게 선정된 도포형, 혼합형 방식재료를 사용한 콘크리트의 투수특성과 확산특성 등을 측정하였다. 또한, 콘크리트에 배근된 철근의 부식성능을 측정하여 콘크리트의 내투수성이 철근의 방식에 미치는 영향을 평가하였으며, 해양환경하에서의 특성을 살펴보기 위하여 현장거치실험도 실시하였다. 도포형 방식재료의 경우 침투속도를 측정하여 방식성능의 적절성도 함께 평가하였다. 철근 콘크리트의 부식성능은 장기간의 측정을 통하여 규명할 수 있으므로 장기간에 대한 실험도 실시할 계획이다.제 2 세부과제최근 문제가 되고 있는 해사사용 철근콘크리트 구조물의 환경과 유사하게 시험체를 제작하여 해사가 혼입된 콘크리트 구조물의 철근부식을 측정하고 방식기법을 연구한다. 해사를 사용한 콘크리트내에 철근을 배근한 설물 시험체를 제작하여 염환경을 재현하고 염용액을 분무시켜 촉진시험을 시행하여 각종 전기화학적 측정법(전위, 전류)을 이용하여 철근의 부식발생을 측정하였다. 실물시험체에 표면도포재등 여러 가지 방식대책을 적용하고 이들 결과로부터 방식기법의 성능을 평가하여 비교하였으며 또한 항만거치를 통한 실내실험과의 비교를 통하여 방식기법의 성능을 면밀히 평가 · 분석하고 있다.제 3 세부과제해수가 간헐적으로 침투되는 철근콘크리트의 철근부식억제 및 방식기법에 관한 연구이다. 1차년도에는 우선 해수간헐침투되는 자연환각종 방식재를 혼합한 시험체를 거치하여 15% 염농액을 시험체에 순환분무시키었으며, 각종 방식재에 따라 제작된 40개의 pilot 시험체에 매입된 철근의 부식정도를 평가하였다. 2차년도에는 철근 콘크리트구조물의 매입철근의 부식을 증가시키기 위하여 6%의 염농액에 시험체를 순환 분무시키었으며 추가적으로 담수상태에서의 순환분무시의 부식거동과 비교 · 파악하고자 하였으며 내부식 성능을 향상시키기 위하여 개발한 각종 방식재료의 성능평가후 새로운 방식기법을 도입하였다. 한편, 보형태(100개)와 슬래브형태(81개)의 시험체에 대한 실험 및 적정농도의 변화에 따른 부식거동을 파악하였으며 방식처리에 의한 재료의 내구성을 평가하기 위하여 장기강도 실험을 실시하였다.제 4 세부과제해사사용으로 인한 건축물과 구조물의 염해로부터의 대책 수립 및 해수 등이 간헐 침투되는 항만 · 해양구조물의 콘크리트의 내구성저하를 억제하는 철근방식기법의 개발을 통하여 콘크리트 구조형태의 사회 간접자본시설의 내구성 향상기술 개발을 위한 제1, 2, 3세부과제에 대한 현장실험으로써 실내실험의 인위적인 제약조건에서 탈피하여 보다 현장조건에서의 부식거동에 대하여 면밀히 비교 · 분석하기 위하여 각 세부과제의 시험편을 항만현장에 거치시켜 실내실험결과와 비교 · 평가하였다.
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