콘크리트 구조물의 염소이온 침투 해석에 대한 확산계수의 영향

Abstract

A new diffusion coefficient model, which considers the effect of chloride binding and evaporable water in concrete, is proposed. The FEM program developed on the basis of the new diffusion coefficient model provides an estimation of chloride concentration with concrete depth and aging, and the predicted chloride concentrations are compared with the experimental values. The apparent diffusion coefficient, which is a function of chloride binding, evaporable water, and diffusion coefficient, varies according to water-cement tario. But, curing temperature does not affect the ratio of apparent diffusion coefficient to ordinary diffusion coefficient. The FEM program using the apparent diffusion coefficient estimates the experimental chloride concentration in a little error range. However, the chloride penetration analysis using ordinary diffusion coefficient overestimates the diffusion rate. Therefore, it is recommend to use the apparent diffusion coefficient proposed in this paper for the prediction of the initiation age of chloride-induced corrosion instead of the ordinary diffusion coefficient.

본 논문에서는 염소이온 확산계수에 대한 새로운 개념을 제시하고 이를 모델링할 수 있는 상관관계식들을 개발하였다. 이러한 새로운 확산계수 예측식을 바탕으로 콘크리트 구조물에 대한 염소이온 확산을 모델링할 수 있는 유한요소 프로그램을 개발하고 그 결과를 실험결과와 비교하였다. 고정 염소이온에 대한 자유 염소이온의 변화율과 증발가능수량의 함수로 나타낸 겉보기 확산계수와 일반 확산계수의 비는 양생온도에는 큰 영향을 받지 않지만 물-시멘트비가 증가하면 그 비는 감소한다. 이러한 겉보기 확산계수를 사용하여 개발한 염소이온 해석 프로그램이 예측한 염소이온 확산량은 기존의 실험결과와 잘 일치하였다. 겉보기 확산계수를 사용하지 않고 일반 확산계수를 사용하면 염소이온의 침투속도를 너무 크게 예측하여 깊이에 따른 염소이온 농도가 과대평가된다. 따라서, 기존의 일반확산계수를 사용한 해석은 철근부식의 시점을 보수적으로 예측한다.