열유도 장치와 적외선 열화상을 이용한 철근부식탐지 비파괴 평가기법
Non Destructive Technique for Steel Corrosion Detection Using Heat Induction and IR Thermography
0
조회
0
다운로드
17
인용
0
참고문헌
키워드
초록
콘크리트내의 철근의 부식은 열화와 콘크리트 구조물의 조기파괴의 주된 원인이 된다. 본 연구에서는 비파괴 기법 중 전자기적 열유도방법과 적외선 열화상기법을 이용한 철근부식평가가 시도되었는데, 부식 또는 비부식된 철근의 열특성 차이를 이용한 것이다. 본 논문은 이러한 개념을 배경으로 수행한 실험적 연구이며, 유도전류를 통해 콘크리트 표면으로부터 내부 철근을 가열하고 외부의 적외선 카메라를 이용하여 표면의 온도변화를 관측한다. 피복두께가 다른 콘크리트 시편은 앞면과 배면의 피복두께를 동일하게 제조하여 앞면에서 가열과 배면에서의 온도측정을 동시에 할 수 있도록 고안되었다. IC (Impressed Current) 방법을 통하여, 철근 부식을 촉진하였으며, 적외선 화상을 통하여 온도가열과 냉각을 전 시험과정에 걸쳐 측정하였다. 본 실험을 통하여 부식/비부식 철근의 뚜렷한 온도변화를 확인하였으며, 부식된 시편에서 빠른 온도증가속도 및 냉각속도를 평가하였다. 본 연구는 콘크리트 매립철근의 비파괴적인 부식탐지의 가능성을 보여주고 있다.
Abstract
Steel corrosion in concrete is a main cause of deterioration and early failure of concrete structures. A novel integration of electromagnetic heat induction and infrared (IR) thermography is proposed for nondestructive detection of steel corrosion in concrete, by taking advantage of the difference in thermal characteristics of corroded and non-corroded steel. This paper focuses on experimental investigation of the concept. An inductive heater is developed to remotely heat the embedded steel from concrete surface, which is integrated with an IR camera. Concrete samples with different cover depths are prepared. Each sample is embedded with a single rebar in the middle, resulting an identical cover depth from the front and the back surfaces, which enable heat induction from one surface and IR imaging from the other simultaneously. The impressed current (IC) method is adopted to induce accelerated corrosion on the rebar. IR video images are recorded during the entire heating and cooling periods. The test results demonstrate a clear difference in thermal characteristics between corroded and non-corroded samples. The corroded sample shows higher rates of heating and cooling than those of the non-corroded sample. This study demonstrates a potential for nondestructive detection of rebar corrosion in concrete.
참고문헌 (18)
- 건설교통부, 콘크리트 구조물의 부식 및 공극감지를 위한 비파괴 시험기술 개발, 산학연 공동연구 개발사업 최종보고서, "한국건설교통기술 평가원", 1~64 (2004)
- 권성준, "적외선 화상기법을 이용한 시멘트 모르타르 특성의 실험적 평가", 대한토목학회 논문집A, 30(1), pp.53~59 (2010), 대한토목학회
- 노영숙, "디지털 화상정보를 이용한 매입 철근의 부식률 예측모델", 대한건축학회논문집 구조계, 24(7), pp.77~84 (2008), 대한건축학회
- 송하원, "부식 저항성 평가에 따른 균열 콘크리트 보의 부식전위 연구", 한국구조물진단유지관리공학회 논문집, 13(1), pp.97~105 (2009), 한국구조물진단유지관리공학회
- 조승호, "대기온도에 따른 적외선 열화상 처리기법을 이용한 철근의 부식률 측정 기법", 한국콘크리트학회, pp.233~236 (2006)
- 조성형, "비파괴 철근 부식 진단을 위한 매립형 미니센서 개발에 관한 기초적 연구", 한국구조물진단유지관리공학회 논문집, 14(6), pp.179~187 (2010), 한국구조물진단유지관리공학회
- American Society for Testing Materials, "Standard Test Method for Half-Cell Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in Concrete, ASTM C876-91", American Society for Testing Materials, 1~12 (1999)
- Andrade, C., "Corrosion Rate Monitoring in the Laboratory and On Site", Construction Building Materials, 10(5), pp.315~328 (1996)
- Broomfield J. P, "Corrosion of Steel in Concrete: Understanding, Investigation and Repair", pp.56~59 (1997), E&FN
- Clemena, G. G., "Detection of Delamination in Bridge Decks with Infrared Thermography", Transportation Research, (664), pp.25~85 (1978)
- Hillemeier, B., "Location of Reinforcement by Induction- Thermography", Thermal Infrared Sensing for Diagnosticsand Control (Thermosense VII), SPIE Proceedings, 520, pp.197~ (1985)
- Kwon, S. -J., "Service Life Prediction of Concrete Wharves with Early-Aged Crack : Probabilistic Approach for Chloride Diffusion", Structural Safety, 31(1), pp.75~83 (2009)
- Maierhofer, C. H., "Application of Impulse-Thermography for Nondestructive Assessment of Concrete Structures", Cement and Concrete Composites, 28(4), pp.393~401 (2006)
- Morris, W., "Corrosion of Reinforcing Steel Evaluated by Means of Concrete Resistivity Measurements", Corrosion Science, 44, pp.81~99 (2002)
- Sakurada, S., "Development of Reinforced Concrete Corrosion Amount Presumption Method by Ultrasonic Method", 17th World Conference on Nondestructive Testing, pp.1~6 (2008)
- Song, H. -W., "Evaluation of Chloride Penetration in High Performance Concrete using Neural Network Algorithm and Micro Pore Structure", Cement and Concrete Research, 39(9), pp.814~824 (2009)
- Song, H. -W., "Service Life Prediction of Concrete Structures under Marine Environment Considering Coupled Deterioration", J. of Restoration of Buildings and Monuments, 12(4), pp.265~284 (2006)
- Spicer, J. W. M., "Microwave Thermoreflectometry for Detection of Rebar Corrosion", Structural Materials Technology III: An NDT Conference, pp.402~409