서울시내 콘크리트 구조물의 중성화 진행 속도의 확률분석
Probability Analysis on Carbonation Rateof Concrete Structures in Seoul Metropolitan Area
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초록
본 연구에서는 중성화의 진행성을 알아보기 위하여 서울시내의 콘크리트 구조물을 대상으로 현장조사를 실시하여 얻어진 자료를 기초로 확률분석을 통하여 중성화 속도 계수 및 CO2 확산계수를 구하였고, 이를 바탕으로 중성화 진행성을 예측하였다. CO2 확산 계수를 이용한 중성화 예측에서는 물-시멘트비를 변수로 하여 중성화 진행성을 예측하였다. 콘크리트 구조물의 현장조사는 무작위 추출방법에 의하여 교량 140개소, 고가차도 39개소를 선정하고 교대, 교각, 슬래브 등 각 부위에 대한 현장조사를 실시하였다. 중성화 모델은 정상흐름 상태에서 유체의 흐름을 표현하기 위해 Fick의 제1법칙을 중성화에 대한 시간 모델로 변형하여 중성화 속도 계수 및 CO2 확산 계수의 값들을 구하였다. 이를 확률분석하여 비초과 확률 50%～90%에 대한 값들을 선정하였으며 재차 회귀분석하여 시간에 따른 중성화 깊이를 예측하였다. 중성화 속도 계수와 CO2 확산 계수는 표준 범위에 들어 본 연구에서 얻어진 값들이 적절함을 확인하였다. 확률분석을 통해 중성화 속도 계수를 구하여 중성화 진행성을 예측한 결과는 50년 경과시 비초과확률 50%～90% 범위에서 최대 중성화 깊이는 최소 28.84 ㎜에서 최대 51.79 ㎜로 나타났다. CO2 확산 계수를 물-시멘트비를 고려하여 중성화 진행성을 예측한 결과에서는 물-시멘트비에 따라 비초과확률 50%～90% 범위에서 최소 27.63 ㎜에서 최대 45.13 ㎜로 나타났다. 염소이온 적재 여하에 따라서는 최소피복두께를 경년 50년에서 염소이온 비적재환경에서는 최소 38.84 ㎜에서 최대 61.79 ㎜, 염소이온 적재환경에서는 최소 53.84 ㎜에서 최대 76.79 ㎜의 최소피복두께가 요구되었다.
Abstract
The CO2 concentration and temperature at atmosphere is sharply increased with time due to global warming phenomena. The most common deterioration cause of concrete structures in urban environment is carbonation. Thus, in this study, the in-situ investigation of carbonation of concrete structures is accomplished. The carbonation progress of concrete structures is estimated and compared with other studies. The carbonation rate coefficient K and CO2 diffusion coefficient are calculated through the probability analysis. From these results, the maximum carbonation depth on carbonation rate coefficient is 51.79 ㎜ in 50 years and carbonation progress of concrete structures is increased by high chloride concentration. In comparative analysis with carbonation progress of other countries, UK is slowest than any other countries and the others are similar to South Korea. The maximum carbonation depths on CO2 diffusion coefficient are 41.51 ㎜, 43.36 ㎜, 45.13 ㎜ with 0.55, 0.60, 0.65 water-cement ratio.
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