Abstract
The carbonation of concrete is one of the major factors that cause durability problems in concrete structures. The rate of carbonation depends largely upon the diffusivity of carbon dioxide in concrete. The purpose of this study is to identify the diffusion coefficients of carbon dioxide for various concrete mixtures. To this end, several series of tests have been planned and conducted. The test results indicate that the diffusion of carbon dioxide reached the steady-state within about five hours after exposure. The diffusion coefficient increases with the increase of water-cement ratio and decreases with the increase of relative humidity at the same water-cement ratio. The content of aggregates also influences the diffusivity of carbon dioxide in concrete. It was found that the diffusion coefficient of cement paste is larger than that of concrete or mortar. The experimental study of carbon dioxide diffusivity in this study will allow more realistic assessment of carbonation depth in concrete structures.
콘크리트의 탄산화 과정에 있어서 이산화탄소 확산계수는 매우 중요한 부분을 차지하고 있으나 이에 대한 실험적인 연구는 국 내외 적으로 매우 부족한 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 기체확산계수 측정장치의 개발을 통한 이산화탄소 확산계수 실험을 콘크리트, 모르타르 및 시멘트 페이스트에 대해 수행하였다. 실험결과 이산화탄소의 확산은 시편의 탄산화 여부에 관계없이 모든 시편에 대해서 약 5시간 이내에 정상상태에 도달하였다. 또한, 물-시멘트비가 큰 시편의 경우 이산화탄소 확산계수도 커졌지만 상대습도가 높을수록 물-시멘트비에 따른 확산계수 증가폭은 감소하였으며, 물-시멘트비가 일정한 경우에는 상대습도가 높아질수록 확산계수가 감소하였다. 상대습도에 따른 이산화탄소 확산계수 변화량은 물-시멘트비가 낮을수록 감소하였다. 골재의 유 무에 따른 이산화탄소 확산계수는 시멘트 페이스트가 가장 크게 나타났으며, 콘크리트와 모르타르의 경우는 시멘트 페이스트에 비해 매우 작지만 상대습도 10%인 경우를 제외하고는 모르타르의 경우가 콘크리트의 경우보다 작은 것으로 나타났다. 본 연구에서 수행한 이산화탄소 확산계수에 대한 연구결과를 통해 콘크리트 구조물의 탄산화 깊이 예측을 위한 연구가 더욱 활성화될 수 있을 것으로 기대된다.
