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부식된 FRP Hybrid Bar의 휨 내력 및 초음파 속도 특성
최세진(Se-Jin Choi),문진만(Jin-Man Mun),박기태(Ki-Tae Park),박철우(Cheol-Woo Park),권성준(Seung-Jun Kwon) 한국콘텐츠학회 2015 한국콘텐츠학회논문지 Vol.15 No.8
콘크리트는 내구적인 건설재료이지만 철근부식에 따라 내구성 문제가 발생하고 이는 구조적인 안전성 문제로 진전된다. 최근 들어 개발된 FRP hybrid bar는 기존의 FRP와 강재의 장점을 가진 것으로 본 연구에서는 이에 대한 촉진부식실험을 수행하여 휨내력저하를 평가하였다. 또한 촉진부식실험 전후에 초음파속도를 측정하여 부식에 따른 속도변화를 분석하였다. FRP hybrid bar를 매립한 RC 시편에서는 휨 내력저하가 발생하지 않았지만, 일반강재를 매립한 부재에서는 평균 11.5%의 휨 내력저하가 발생했으며, 3.3%의 초음파 속도 감소가 평가되었다. FRP hybrid bar의 내부식성은 매우 우수한 것으로 평가되었으나 실용화를 위해서는 장기침지에 따른 부착성검토가 필요하다. Concrete is a attractive construction material, however durability problem occur due to steel corrosion, which leads propagation to structural safety problem. The recently developed FRP (Fiber Reinforced Plastic) Hybrid Bar has an engineering merit of both structural steel and FRP. Accelerated corrosion test for RC (Reinforced Concrete) samples with normal steel and FRP Hybriud Bar are performed and their flexural capacity is evaluated. Furthermore UV(Ultrasonic Velocity) measurement is attempted for analysis of variation of UV due to corrosion condition. After corrosion test, there is no significant reduction in RC beam with FRP hybrid bar but 11.5% of reduction in the case of normal steel is evaluated with 3.3% of UV reduction. For commercial production of FRP hybrid bar, bond strength evaluation through long-term submerged corrosion is required.
혼화재료를 고려한 압축 및 인장상태에서 콜드조인트 콘크리트의 투수성 평가
최세진(Se-Jin Choi),김성준(Seong-Jun Kim),문진만(Jin-Man Mun),권성준(Seung-Jun Kwon) 한국콘텐츠학회 2015 한국콘텐츠학회논문지 Vol.15 No.9
본 연구에서는 하중조건과 혼화재료의 영향을 고려하여 콜드조인트를 가진 콘크리트의 투수성을 정량적으로 실험적으로 평가하였다. 물-결합재비 0.6과 40%의 고로슬래그 미분말 치환률을 가지는 콘크리트 시편에 콜드조인트 콘크리트를 유도하였으며, 압축영역에서는 최대응력의 0%, 30%, 60%, 인장영역에서는 최대응력의 60%로 하중수준을 고려하여 투수성을 평가하였다. OPC 콘크리트 투수계수는 Control에서 2.41×10<SUP>-11</SUP>m/s로 평가되었는데, 압축하중 30% 조건에서 2.07×10<SUP>-11</SUP>m/s로 감소하였으나 60% 조건에서는 2.36×10<SUP>-11</SUP>m/s로 증가하였다. 또한 GGBFS 콘크리트의 투수계수는 각각 2.17×10<SUP>-11</SUP>m/s, 1.65×10<SUP>-11</SUP>m/s, 1.96×10<SUP>-11</SUP>m/s로 같은 경향을 나타내었다. 인장영역에서는 OPC 배합의 투수계수는 Control에서 2.37×10<SUP>-11</SUP>m/s 였으나 60% 조건에서 2.67×10<SUP>-11</SUP>m/s 로 증가하였다. 또한 GGBFS 콘크리트에서는 각각 2.17×10<SUP>-11</SUP>m/s, 2.24×10<SUP>-11</SUP>m/s로 평가되었다. 압축응력 조건에서 투수성은 하중의 증가에 따라 초기에 감소하다가 증가하였으며, 인장응력 재하시에서는 빠른 증가를 나타내었다. 이는 콘크리트내의 공극구조가 하중의 증가에 따라 압밀되고 이후 미세균열발생으로 인해 투수성이 증가하게 된다. 일반 콘크리트에 비해 고로슬래그 미분말, 하중조건, 콜드조인트는 투수성을 크게 변동시키므로 이를 고려한 투수성 평가가 필요한 것으로 확인되었다. This paper presents a quantitative evaluation of water permeability in concrete with cold joint considering mineral admixture and loading conditions. Concrete samples with OPC (Ordinary Portland Cement) and GGBFS(Ground Granulated Blast Furnace Slag) are prepared considering 0.6 of W/C ratio and 40% of replacement. 30% and 60% loading levels for compression and 60% loading level for tension are induced to concrete samples. In compression conditions, the permeability in control case shows 2.41×10<SUP>-11</SUP>m/s in OPC concrete, and it changes to 2.07×10<SUP>-11</SUP>m/s (30% of peak) and 2.36×10<SUP>-11</SUP>m/s (60% of peak). The results in GGBFS concrete shows the same trend, which yields 2.17×10<SUP>-11</SUP>m/s (control), 1.65×10<SUP>-11</SUP>m/s (30% of peak), and 1.96×10<SUP>-11</SUP>m/s (60% of peak), respectively. In tensile conditions, the permeability increases from 2.37×10<SUP>-11</SUP>m/s (control) to 2.67×10<SUP>-11</SUP>m/s (60% of peak) while that in GGBFS concrete increases from 2.17×10<SUP>-11</SUP>m/s (control) to 2.24×10<SUP>-11</SUP>m/s (60% of peak). Permeability coefficients decreases in 30% of compressive level but increases in 60% level, while results in tensile level increases rapidly. This shows pore structure in concrete is condensed and with loading and permeability increases due to micro-cracking. Permeability evaluation considering the effects of loading conditions, cold joint, and GGBFS is verified to be important since water permeability greatly changes due to their effects.
탄산화 환경에 노출된 RC 지하구조물의 내구수명과 플라이애쉬 배합 특성을 고려한 탄소 배출 및 흡착 평가
김성준(Seong-Jun Kim),문진만(Jin-Man Mun),이학수(Hack-Soo Lee),권성준(Seung-Jun Kwon) 한국콘텐츠학회 2014 한국콘텐츠학회논문지 Vol.14 No.12
본 연구에서는 실제 지하구조물에 사용되었던 제원과 배합에 대하여, 자재생산단계, 운송단계, 시공단계, 탄소저장량, 보수단위 탄소배출량을 고려하여 RC 지하구조물의 탄소배출 및 흡수량을 내구수명에 따라 평가하였다. 혼화재료를 포함한 4가지 배합이 고려되었고, 마이크로 모델을 이용하여 이산화탄소 확산계수를 도출하였다. 탄산화 내구한계상태를 고려하여 탄소 배출 및 흡수량을 평가하였는데, 단위 시멘트량이 높은 배합에서 초기탄소배출량이 높게 평가되었으며, 탄산화 진행속도가 증가함에 따라 이산화탄소 저장량은 증가하였다. 또한 대기 중의 이산화탄소 농도인 실측치(600ppm)이외에 다양한 이산화탄소 농도를 고려하여 RC 지하구조물의 탄소배출 및 흡수량을 평가하였다. 이산화탄소 농도의 증가로 탄산화 진행속도가 증가함에 따라 보수횟수가 증가하여 탄소배출량이 높게 평가되었다. 사용수명동안 전체 탄소 발생량을 감소하기 위해서는 OPC사용을 통해 탄소 흡착량을 늘리는 것보다 플라이애쉬와 같은 혼화재료를 치환하여 초기 탄소배출량을 줄이는 것이 결정적이다. OPC 생산시 과다한 CO₂가 발생하고 사용중의 탄소 흡착은 피복콘크리트에 국한하여 큰 효과를 나타내지 못하기 때문이다. In this paper, CO₂ emission and storage amount are evaluated for real RC (Reinforced Concrete) underground structure considering CO₂ amount including material manufacturing, moving, and construction, repairing timing stage regarding extended service life. Four mix proportions with mineral admixtures are prepared and CO₂ diffusion coefficient are obtained based on a micro modeling. Referred to carbonation durability limit state, CO₂ emission and storage amount are evaluated, which shows higher initial CO₂ emission is caused due to larger unit content of cement and the storage increases with more rapid carbonation velocity. Furthermore various CO₂ concentration is adopted for simulation of CO₂ evaluation including measured CO₂ concentration (600ppm). With higher concentration of CO₂outside, carbonation velocity increases. In order to reduce CO₂ emission through entire service life, reducing initial CO₂ emission through mineral admixture like fly ash is more effective than increasing CO₂ storage through OPC since CO₂ is significantly emitted under manufacturing OPC and CO₂ storage in cover concrete of RC structure is not effective considering initial concrete amount in construction.