철근콘크리트 구조물의 확률론적 탄산화 내구수명 평가에 관한 연구

Abstract

염해에 의한 피해와 더불어 콘크리트의 탄산화는 콘크리트 구조물의 주요 열화 인자중의 하나이다. 탄산화의 피해에 따른 콘크리트의 내구수명을 예측하기 위하여 많은 연구자들이 탄산화 예측식을 제안하였으며, 철근이 부식되는 시점인 탄산화 임계깊이를 제안하였다. 그러나 제안된 예측식은 연구자별로 고려하는 사항이 다소 다르며 탄산화 임계깊이 또한 연구자별로 상이하므로 많은 편차를 내제하고 있으므로 정확한 내구수명 예측에 어려움이 따르는 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 기존에 제안되었던 탄산화 예측식 및 탄산화 임계깊이에 대한 고찰과 국내 실정에 적합한 탄산화 예측식에 탄산화의 피해에 따른 내구수명 예측에서 발생하는 확률변수에 대하여 몬테 카를로 시뮬레이션을 도입하여 확률론적 탄산화 내구수명 예측한 결과는 다음과 같다.

1) 기존에 제안된 탄산화 예측식에 따라 계산한 결과, 물시멘트비 60%, 피복두께 30mm에서 96.8년, 피복두께 40mm에서 172년으로 나타나 어느 연구자가 제안한 예측식을 산정하는 것에 있어 큰 편차를 발생하는 실정이며, 또한 탄산화 임계깊이에 대한 편차는 피복두께 40mm에서 43.7년으로 큰 편차를 발생시켜 결정론적 내구수명 예측에 어려움이 나타났다. 2) 탄산화에 따른 내구수명 산정시 탄산화 임계깊이 편차, 탄산화 깊이편차, 피복두께 편차 등이 내제되어 있으며 이에 따라 MCS에 의한 확률 해석으로 내구수명을 예측한 결과 피복두께 30mm에서 물시멘트비 60%는 52.4년, 55%는 186.2년 50%에서는 171.8년으로 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 보통 콘크리트에서는 물시멘트비를 저감하는 것으로도 탄산화에 대한 피해를 없앨 수 있을 것으로 나타났다. 3) 탄산화 피해에 따른 내구수명 산정 시 각각의 확률 변수에 따라 계산을 하였을 경우 변동요인이 가장 큰 부분은 철근부식이 개시되는 연구자별 탄산화 임계깊이로 실험 및 실측을 통한 정확한 임계깊이가 도출된다면 보다 정확한 내구수명 산정이 가능할 것으로 판단된다. 4) 정량적인 분석을 통한 탄산화 깊이 측정 및 실 구조물의 배합에 관련된 자료를 통하여 보다 정확한 실측자료가 도출된다면 정확한 탄산화 내구수명 예측이 가능할 것으로 판단된다.