• Computers and Concrete
• /
• 제23권1호
• /
• pp.69-80
• /
• 2019

Modeling approach for mesoscopic model of concrete depicting mass transportation and physicochemical reaction is important since there is growing demand for accuracy and computational efficiency of numerical simulation. Mesoscopic numerical simulation considering binder, aggregate and Interfacial Transition Zone (ITZ) generally produces huge number of DOFs, which is inapplicable for full structure. In this paper, a three-dimensional multiscale approach describing three-phase structure of concrete was discussed numerically. An effective approach generating random aggregate in polygon based on checking centroid distance was introduced. Moreover, ITZ elements were built by parallel expanding the surface of aggregates on inner side. By combining mesoscopic model including full-graded aggregate and macroscopic model, cases related to diffusivity and thickness of ITZ, volume fraction and grade of aggregate were studied regarding the consideration of multiscale compensation. Results clearly showed that larger analysis model in multiscale model expanded the diffusion space of chloride ion and decreased chloride content in front of rebar. Finally, this paper addressed some worth-noting conclusions about the chloride distribution and rebar corrosion regarding the configuration of, rebar diameter, concrete cover and exposure period.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2010년도 춘계 학술대회 제22권1호
• /
• pp.195-196
• /
• 2010

본 연구는 도로공사 교량구조물 적용에 적합한 고성능 콘크리트배합의 도출을 위해 고로슬래그미분말을 30%,45%60%의 비율로 치환하여 각각에 대한 고성능 콘크리트의 전위차 촉진염소이온 확산시험을 180일 까지 실시한 결과를 정리하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제15권6호
• /
• pp.794-801
• /
• 2003

건축물의 요구성능에 대한 관심이 점차 높아짐에 따라 건축물의 성능평가를 통하여 사용연한을 예측하고 건축물의 수명을 연장시키거나, 새롭게 재구성하려는 노력이 계속되고 있다. 그러나 아직 염화물에 의한 성능저하 평가에 있어 그 비용의 문제와 평가과정의 전문성 등의 많은 난점을 가지고 있다. 본 연구는 콘크리트 내부의 염화물침투 깊이를 측정하는 간이적 방법인 비색판별법을 이용하여 염화물에 의한 성능저하평가를 하고자 비색판별법의 적용가능성을 검토 후 변색위치의 침투염화물량을 정량분석하였다. 또한, 이를 이용하여 콘크리트 표면염화물량을 산정하고 철근위치 염화물량의 예측 및 한계염화물량에 도달시간 예측의 실용적 평가수단을 제시하였다. 염화물에 의한 철근콘크리트 구조물의 성능평가에 있어 간이평가 수단인 비색판별법의 활용에 따라 샘플수의 다량확보를 통한 신뢰수준의 향상을 이룰 수 있을 것으로 사료된다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제25권4호
• /
• pp.411-418
• /
• 2013

최근 해양 콘크리트 구조물의 염해 및 수화열 저감을 위한 재료적 대책으로 혼합시멘트의 사용이 증가하고 있다. 혼합시멘트는 염해 및 수화열 저감 성능이 우수한 결합재이지만 재령 28일까지의 압축강도 발현이 작은 특징이 있다. 그러나 현행 해양 콘크리트 시방 규정은 높은 수준의 설계기준 압축강도를 재령 28일에 엄격히 만족하도록 되어 있다. 따라서 혼합시멘트를 사용하면 물-결합재비는 작고 단위결합재량은 많은 해양 콘크리트 배합이 예상된다. 이와 같이 높은 압축강도 위주의 해양 콘크리트 배합은 염해 내구성 확보에 유리하지만 수화열 저감에는 불리하다. 따라서 이 연구에서는 물-결합재비 및 결합재 종류에 따른 해양 콘크리트의 재료적 특성을 실험적으로 검토하고 예측하였다. 검토 및 예측 결과, 고로슬래그시멘트(BSC) 및 삼성분계 혼합시멘트(TBC) 배합은 1종 보통포틀랜드시멘트(OPC) 배합보다 재령 28일까지의 압축강도 발현은 상대적으로 작지만 재령 56일에는 유사한 압축강도를 발현하였으며 염해 및 수화열에 유리한 것으로 나타났다. 그러나 현행 해양 콘크리트의 최소 설계기준 압축강도를 만족하기 위해서는 단열온도 상승량이 크게 증가하는 것으로 예측되어 이에 대한 대책이 필요할 것으로 판단된다.

• Computers and Concrete
• /
• 제13권2호
• /
• pp.187-207
• /
• 2014

This paper mainly discusses the influence of the aggregate properties including grading, shape, content and distribution on the chloride diffusion coefficient, as well as the initiation time of steel corrosion from a probabilistic point of view. Towards this goal, a simulation method of random aggregate structure (RAS) based on elliptical particles and a procedure of finite element analysis (FEA) at meso-scale are firstly developed to perform the analysis. Next, the chloride diffusion coefficient ratio between concrete and cement paste $D_{app}/D_{cp}$ is chosen as the index to represent the effect of aggregates on the chloride diffusion process. Identification of the random distribution of this index demonstrates that it can be viewed as actually having a normal distribution. After that, the effect of aggregates on $D_{app}/D_{cp}$ is comprehensively studied, showing that the appropriate properties of aggregates should be decided by both of the average and the deviation of $D_{app}/D_{cp}$. Finally, a case study is conducted to demonstrate the application of this mesoscopic method in predicting the initiation time of steel corrosion in reinforced concrete (RC) structures. The mesoscopic probabilistic method developed in this paper can not only provide more reliable evidences on the proper grading and shape of aggregates, but also play an important role in the probability-based design method.

• Computers and Concrete
• /
• 제2권4호
• /
• pp.325-343
• /
• 2005

Chloride ingress is a common cause of deterioration of reinforced concrete located in coastal zone. Modeling the chloride ingress is an important basis for designing reinforced concrete structures and for assessing the reliability of an existing structure. The modeling is also needed for predicting the deterioration of a reinforced structure. The existing deterministic solution for prediction model of corrosion initiation cannot reflect uncertainties which input variables have. This paper presents an approach to the fuzzy arithmetic based modeling of the chloride-induced corrosion of reinforcement in concrete structures that takes into account the uncertainties in the physical models of chloride penetration into concrete and corrosion of steel reinforcement, as well as the uncertainties in the governing parameters, including concrete diffusivity, concrete cover depth, surface chloride concentration and critical chloride level for corrosion initiation. There are a lot of prediction model for predicting the time of reinforcement corrosion of structures exposed to chloride-induced corrosion environment. In this work, RILEM model formula and Crank's solution of Fick's second law of diffusion is used. The parameters of the models are regarded as fuzzy numbers with proper membership function adapted to statistical data of the governing parameters instead of random variables of probabilistic modeling of Monte Carlo Simulation and the fuzziness of the time to corrosion initiation is determined by the fuzzy arithmetic of interval arithmetic and extension principle. An analysis is implemented by comparing deterministic calculation with fuzzy arithmetic for above two prediction models.

• Computers and Concrete
• /
• 제17권5호
• /
• pp.613-628
• /
• 2016

In this study, the influence of coarse aggregate size and type on chloride penetration of concrete was investigated, and the grey correlation analysis was applied to find the key influencing factor. Furthermore, the proposed 6-10-1 artificial neural network (ANN) model was constructed, and performed under the MATLAB program. Training, testing and validation of the model stages were performed using 81 experiment data sets. The results show that the aggregate type has less effect on the concrete permeability, compared with the size effect. For concrete with a lower w/b, the coarse aggregate with a larger particle size should be chose, however, for concrete with a higher w/c, the aggregate with a grading of 5-20 mm is preferred, too large or too small aggregates are adverse to concrete chloride diffusivity. A new idea for the optimum selection of aggregate to prepare concrete with a low penetration is provided. Moreover, the ANN model predicted values are compared with actual test results, and the average relative error of prediction is found to be 5.62%. ANN procedure provides guidelines to select appropriate coarse aggregate for required chloride penetration of concrete and will reduce number of trial and error, save cost and time.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제11권1호
• /
• pp.62-69
• /
• 2023

UAE 지역에 시공되는 원전구조물의 노출환경에서 대기 중의 높은 황산염 이온 및 해안의 높은 염화물 이온에 의한 열화를 고려할 필요가 있다. 본 연구에서는 연평균 38 ℃ 이상의 높은 온도에 따른 확산성과 강도의 영향을 평가하기 위해 두가지 강도 등급(40 MPa 및 27 MPa) 및 두 가지 양생/확산 온도 조건(20 ℃ 및 50 ℃)을 고려하였다. 초기 양생 온도가 높은 경우, 7일 전 초기재령에서는 압축강도가 고온 양생에서 크게 발현하였으나, 28일 재령에서는 20 ℃ 양생 온도 조건에서 압축강도가 약간 증가하였다. 염화물 확산의 경우, 강도 평가결과와 다르게 28일 재령에서 초기 양생 온도가 높은 경우, 40 MPa 및 27 MPa 에서 모두 확산계수가 감소하였다. 91일 재령의 경우, 온도의 증가에 따른 확산성의 증가와 재령 효과에 의한 확산성의 감소가 동시에 발생하였다. 재령 28일에 20 ℃로 양생 및 확산 실험을 한 결과에 비하여, 재령 91일에 50 ℃로 양생 및 확산 실험을 한 경우, 재령의 증가에 따라 40 MPa에서는 76.2 % 수준으로, 27 MPa 에서는 85.4 % 수준으로 확산계수가 감소하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제23권6호
• /
• pp.18-25
• /
• 2019

콘크리트는 인장력에 취약한 재료적 특징을 갖기 때문에 콘크리트 구조물의 사용기간 중에 발생하는 균열은 내구성능 평가 시 필히 고려되어야 한다. 본 연구에서는 두 수준의 강도를 고려한 플라이애시 콘크리트를 배합하여 옥외 폭로 시험을 실시하였다. 노출 환경은 비말 조건으로 설정하였으며, 균열 폭이 콘크리트의 염화물 확산 거동에 미치는 영향을 평가하고자 각 배합의 시편에 0.1 mm 간격으로 최대 1.0 mm 까지의 균열 폭을 야기하였다. 그 후 3가지 수준의 노출기간(180일, 365일, 730일)을 고려하여 겉보기 염화물 확산계수 및 표면 염화물량을 산출하였다. 균열 폭의 증가에 따라 두 배합 모두 확산계수가 증가하였으며, 노출기간이 증가함에 따라 확산계수는 감소하였다. 또한 노출 기간이 증가함에 따라 균열 폭이 확산계수에 미치는 영향이 감소하였는데, 이는 염소 이온 기반 수화물이 콘크리트의 확산성을 저감시키기 때문으로 사료된다. 표면 염화물량 거동은 겉보기 염화물 확산계수 거동 대비 균열 폭의 증가에 따른 뚜렷한 변화 거동이 발생하지 않았으며, 고강도 배합에서 보통 강도 배합 대비 78.9 % ~ 90.7 %의 표면 염화물량을 나타내어 강도와의 상관관계를 갖는 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제23권6호
• /
• pp.9-17
• /
• 2019

콘크리트의 수화물 및 이와 관련된 특성치들은 재령에 따라 변화하며 이는 염화물 확산성과 큰 관련이 있다. 본 연구에서는 세 가지 수준의 물-결합재 비와 플라이 애시 및 고로슬래그 미분말을 30% 혼입한 콘크리트 대하여 2년간 장기 양생을 수행하였다. 5번의 측정 시점(28일, 56일, 180일, 365일, 730일)에 대하여 촉진실험을 통하여 촉진 염화물 확산계수를 평가하였으며, DUCOM을 통하여 도출된 공극률, 염화물 구속능, 투수계수의 변화와 비교하였다. 염화물 확산성과 투수성의 변화 패턴이 가장 유사하였는데, 이는 투수성이 공극률의 제곱에 비례하기 때문이다. 또한, 각 재령 기간 동안 변화하는 비율을 분석하였는데, 초기 재령(재령 28일~56일)에서 공극률, 투수성 및 염화물 확산성의 변화가 지배적이었고, 낮은 물-결합재 비를 가진 OPC 콘크리트에서는 180일까지 확산성의 변화가 지속적으로 크게 평가되었다.