• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.66-74
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• 2016

본 논문에서는 철근 콘크리트 단면에서 동시에 진행되는 중성화와 염화물 침투에 의해 진행되는 내구성 문제에 대해 서로 다른 콘크리트의 특성과 주변 환경의 영향을 매개변수 분석을 통해 수행하였다. 이를 위해 콘크리트의 미세 공극 구조의 변화 및 중성화와 염소이온 투과의 상호 화학반응이 직접 지배방정식 형태로 고려된 최신 모델을 사용하여 이 복합작용의 분석을 수행하였다. 이산화탄소, 염소이온, 열 및 수분의 복합적인 이동이 직접 고려되었다. 문헌상의 실험 데이터를 분석하여 모델의 입력변수를 결정하고 계산의 편의성을 증진시켰다. 이 모델을 상용유한요소 프로그램인 COMSOL의 사용자 모듈형태로 개발 하였다. 이 상호작용에 영향을 미치는 물-바인더비 (w/b), 골재-바인더비 (a/b), 플라이에쉬 함량, CSH 함량, 콘크리트 초기공극률 등을 정량적으로 분석하였다. 결과에 의하면, 중성화와 염소이온 침투의 상호작용은 다양한 재료 물성치에 영향을 받는다.

• Computers and Concrete
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• 제22권3호
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• pp.319-326
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• 2018

RC (Reinforced Concrete) members are always subjected to loading conditions and have construction joints when constructed on a big scale. Service life for RC structure exposed to chloride attack is usually estimated through chloride diffusion test in sound concrete, however the test is performed without consideration of effect of loading and joint. In the present work, chloride diffusion coefficient is measured in concrete cured for 1 year. In order to evaluate the effect of applied load, cold joint, and mineral admixtures, OPC (Ordinary Portland Cement) and 40%-replaced GGBFS (Ground Granulated Blast Furnace Slag) concrete are prepared. The diffusion test is performed under loading conditions for concrete containing cold joint. Investigating the previous test results for 91 days-cured condition and the present work, changing diffusion coefficients with applied stress are normalized considering material type and cold joint. For evaluation of service life in RC continuous beam with 2 spans, non-linear analytical model is adopted, and service life in each location is evaluated considering the effects of applied stress, cold joint, and GGBFS. From the work, varying service life is simulated under various loading conditions, and the reduced results due to cold joint and tensile zone are quantitatively evaluated. The effect of various conditions on diffusion can provide more quantitative evaluation of chloride behavior and the related service life.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제8권3호
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• pp.201-212
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• 2014

Sixteen reinforced concrete laboratory specimens were used to evaluate a number of corrosion prevention methods under an accelerated (6 months) testing program. The use of galvanic thermal sprayed zinc, galvanic embedded anodes, a tri-silane sealer, an acrylic coating, and an epoxy/polyurethane coating was evaluated. The specimens received various treatments prior to exposure to accelerated corrosion. The performance of the treatments was evaluated with respect to corrosion currents, chloride ingress, extent of cracking, severity of rust staining, and visual inspection of the reinforcing steel after the conclusion of testing and dissection. Results indicated that the tri-silane sealer, the conjoint use of galvanic thermal sprayed zinc and epoxy/polyurethane coating, the epoxy/polyurethane coating, and acrylic coating performed better than the other methods tested. Higher chloride concentrations were measured in the vicinity of embedded zinc anodes.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 봄학술 발표회 논문집(II)
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• pp.249-252
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• 2005

Chloride ingress is a common cause of deterioration of reinforced concrete structures. Modeling the chloride ingress is an important basis for designing reinforced concrete structures and for assessing the reliability of an existing structure. The modelling is also needed for predicting the deterioration of a reinforced structure. This paper presents an approach for the probabilistic modeling of the chloride-induced corrosion of reinforcement steel in concrete structures that takes into account the uncertainties in the physical models. The parameters of the models are modeled as random variables and the distribution of the corrosion time and probability of corrosion are determined by using Monte Carlo simulation. The predictions of the proposed model is very effective to do the decision-making about initiation time and deterioration degree.

• Corrosion Science and Technology
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• 제8권2호
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• pp.81-88
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• 2009

Chloride induced corrosion of steel reinforcement inside concrete is a major concern for concrete structures exposed to a marine environment. It is well known that transport of chloride ions in concrete occurs mainly through ionic/molecular diffusion, as a gradient of chloride concentration in the concrete pore solution is set. In the process of chloride transport, a portion of chlorides are bound in cement matrix then to be removed in the pore solution, and thus only the rest of chlorides which are not bound (i.e. free chlorides) leads the ingress of chlorides. However, since the measurement of free/bound chloride content is much susceptible to environmental conditions, chloride profiles expressed in total chlorides are evaluated to use in many studies In this study, the capacity of chloride binding in cement matrix was monitored for 150 days and then quantified using the Langmuir isotherm to determine the portions of free chlorides and bound chlorides at given total chlorides and the redistribution of free chlorides. Then, the diffusion of chloride ion in concrete was modeled by considering the binding capacity for the prediction of chloride profiles with the redistribution. The predicted chloride profiles were compared to those obtained from conventional model. It was found that the prediction of chloride profiles obtained by the model has shown slower diffusion than those by the conventional ones. This reflects that the prediction by total chloride may overestimate the ingress of chlorides by neglecting the redistribution of free chlorides caused by the binding capacity of cement matrix. From the evaluation, it is also shown that the service life prediction using the free chloride redistribution model needs different expression for the chloride threshold level which is expressed by the total chlorides in the conventional diffusion model.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권4호
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• pp.57-64
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• 2022

염화물은 철근 콘크리트 구조물의 주요 열화 요인 중 하나로 철근 부식을 발생시켜 구조물의 성능을 저하시킨다. 염해에 의한 철근 콘크리트 구조물의 열화정도 또는 철근 부식 개시 시기를 확인하기 위해서는 철근 깊이에서의 염화물 농도 또는 콘크리트 내에서 염화물 침투 속도를 확인할 필요가 있다. 일반적인 콘크리트내 염화물 침투를 확인할 수 있는 방법으로는 염화물 침투 깊이별로 전위차 적정법과 같은 방법으로 염화물 농도를 측정하는 염화물 프로파일링 방법이나 질산은 용액을 이용하여 콘크리트의 변색된 범위를 다지점 측정하여 침투 깊이를 측정하는 방법이 대표적이다. 전자의 경우에는 정확하게 염화물 농도를 직접 측정하기 때문에 염화물 침투 속도 (일반적으로 확산계수)를 정확하게 예측할 수 있는 장점이 있지만, 작업이 번거롭다는 단점이 있다. 후자는 질산은 용액과의 반응에 따른 변색 범위를 측정하여 염화물 침투 깊이를 산정하는 것이기 때문에 간편하고 결과의 신뢰성도 확보할 수 있는 장점이 있지만, 침투 깊이를 산정하는데 있어서 작업자의 숙련도에 따라 오류가 발생할 수 있는 단점이 있다. 본 연구에서는 변색법에 의해 얻어진 결과를 이미지 분석을 통해 콘크리트 내의 염화물 침투 깊이를 분석하였다. 이를 통해 작업자에 의해 발생될 수 있는 오류를 최소화할 수 있도록 하였다. 또한 콘크리트의 미세 균열이 염화물 침투에 미치는 영향에 대해서도 확인하였다. 이미지 분석을 통해 염화물 침투 깊이를 정량화한 결과 염화물은 미세균열부를 통해 빠른 속도로 염화물 침투가 발생한다는 것을 확인 하였기 때문에, 콘크리트 구조물에서는 특히 균열 발생에 주의가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.230-237
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• 2022

철근 콘크리트 구조물의 사용 수명 확보는 경제적인 측면과 안전성을 고려하였을 때 필수적이다. 현장에 노출된 콘크리트에서 염해는 대표적인 열화 현상으로 잘 알려져 있다. 이를 사전에 예방하기 위한 방안으로 시멘트 대체재인 고로슬래그 (Ground granulated blast-furnace slag; GGBS)를 혼입하여 염해 저항성을 높이는 연구가 다양하게 진행하였고, 현재는 GGBS를 혼입한 콘크리트의 사용이 의무화되고 있다. 현장 콘크리트는 대부분 수분 불포화 상태를 유지하기 때문에 흡수 현상에 대한 연구가 필요하지만, 기존의 연구는 염화물 확산에 초점이 맞춰진 연구가 대부분이다. 콘크리트 내의 염화물 흡수을 측정하기 위해 제시된 방법들은 대부분은 실험실에서 수행이 가능한 고가의 장비를 사용하고 있다. 흡수현상을 간단하고 실용적으로 평가할 수 있는 기술 개발이 필요하다. 본 연구에서 선행 연구로 GGBS 콘크리트의 염해 저항성을 염화물 흡수 시험의 무게 변화와 임피던스 측정을 통해서 평가하였다. 실험 결과를 보면, 염화물 흡수양과 측정된 전기비저항(또는 전기전도도)와 선형적 상관관계를 확인할 수 있었다. 흡수 시험이 완료된 시점에서 측정된 전기전도도는 PC 콘크리트의 경우 250.8 S/m (w/b=0.4)과 303.1 S/m (w/b=0.6)이고, GGBS 콘크리트는 42.6 S/m (w/b=0.4)과 64.4 S/m (w/b=0.6) 로 나타났다. GGBS 콘크리트의 염해저항성이 높은 것으로 판단된다. 본 연구에서는 염화물 흡수 및 임피던스 측정에 영향을 미치는 인자를 고려하였을 때, GGBS 사용에 따른 콘크리트의 공극 구조가 염해 저항성에 주요한 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 콘크리트 배합시 사용되는 결합재의 종류에 따라 공극구조가 다르게 나타날 수 있으므로 염해 환경에 노출된 구조물 건설시에는 결합재 사용에 대한 주의가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.743-748
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• 2002

Chloride ingress into concrete followed by reinforcement corrosion and deterioration of concrete structures is a major problem for many structures under chloride attacks. Large-scale concrete structures directly exposed to seawater such as SeoHae Grand Bridge are increasingly constructed along the coast in Korea. It is necessary to investigate the environmental conditions of concrete structures exposed to chloride attacks. In this study, the air-borne chloride contents of highway bridges exposed to marine environment in Korea were measured.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.679-686
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• 2005

해양에 건설되는 철근콘크리트 구조물은 외부의 염화물 확산에 의한 철근부식이 구조물의 내구성과 관련하여 가장 큰 성능저하 요인이 된다. 이에 본 연구에서는 각종 혼화재를 사용한 콘크리트의 장기염수침지시험에 의해 혼화재 종류, 치환율 및 양생기간이 콘크리트의 염화물 확산에 미치는 영향에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 연구 결과, 무기질 혼화재를 사용한 콘크리트의 염화물 침투깊이와 염화물 확산계수는 혼화재 치환율이 증가할수록 감소되어, 무기질 혼화재는 염화물 침투저항성 개선에 효과적인 것으로 나타났으며, 염화물 확산계수 저감에는 W/B의 저감보다는 사용 혼화재의 종류 및 치환율의 선정이 더 중요한 것으로 나타났다. 염화물 구속능은 MK>Plain>SF>BS>FA의 순으로, Meta-Kaolin이 가장 우수한 것으로 나타났다. 모든 배합에서 염화물 확산은 양생기간의 영향을 받는 것으로 나타났으나, 장기재령으로 갈수록 그 영향은 감소하였다. 따라서, 염해 측면에서 양생재령 7알 이후의 거푸집 탈형 시기는 크게 고려하지 않아도 좋을 것으로 판단된다.

• Smart Structures and Systems
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• 제21권3호
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• pp.305-320
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• 2018

The second half of the 20th century was marked with a significant raise in amount of railway bridges in Austria made of reinforced concrete. Today, many of these bridges are slowly approaching the end of their envisaged service life. Current methodology of assessment and evaluation of structural condition is based on visual inspections, which, due to its subjectivity, can lead to delayed interventions, irreparable damages and additional costs. Thus, to support engineers in the process of structural evaluation and prediction of the remaining service life, the Austrian Federal Railways (${\ddot{O}}$ BB) commissioned the formation of a concept for an anticipatory life cycle management of engineering structures. The part concerning concrete bridges consisted of forming a bridge management system (BMS) in a form of a web-based analysis tool, known as the LeCIE_tool. Contrary to most BMSs, where prediction of a condition is based on Markovian models, in the LeCIE_tool, the time-dependent deterioration mechanisms of chloride- and carbonation-induced corrosion are used as the most common deterioration processes in transportation infrastructure. Hence, the main aim of this article is to describe the background of the introduced tool, with a discussion on exposure classes and crucial parameters of chloride ingress and carbonation models. Moreover, the article presents a verification of the generated analysis tool through service life prediction on a dozen of bridges of the Austrian railway network, as well as a case study with a more detailed description and implementation of the concept applied.