표제지
목차
요약문 3
Executive Summary 8
제1장 서론 25
1. 연구의 필요성 25
2. 기술동향 26
2.1. 국내외 기술현황 26
2.2. 해양 콘크리트 제반 규정 검토 29
3. 연구목표 및 내용 36
3.1. 최종 목표 36
3.2. 연차별 연구목표 및 내용 37
3.3. 기술지도 38
3.4. 추진체계 39
4. 기대효과 및 활용방안 40
4.1. 연구성과 활용 방안 40
4.2. 기대효과 40
제2장 해양 콘크리트 내침식성 평가 및 확보 방안 41
1. 개요 41
1.1. 해양 콘크리트 물리적 침식 저항성 평가기술 검토 41
1.2. 해양 콘크리트 물리적 침식 저항성 평가 시험장치 제작 43
2. 해양 콘크리트 물리적 내침식성 평가 44
2.1. 해양 콘크리트 기본배합 내침식성 평가결과 분석 44
2.2. 해양 콘크리트 내침식성 확보 방안 48
3. 소결 50
제3장 해양 콘크리트의 최적배합 51
1. 개요 51
2. 최적배합 도출 실험 52
2.1. 사용재료 52
2.2. 배합 및 실험방법 53
2.3. 실험결과 및 분석 54
3. 해양 콘크리트 최적배합 60
3.1. 배합강도 60
3.2. 배합구성 62
3.3. 최적배합 도출 63
3.4. 최적배합 내구성 검증 실험 66
4. 소결 75
제4장 해양 매스콘크리트 온도균열 평가 76
1. 개요 76
1.1. 매스콘크리트 온도균열 평가의 필요성 76
1.2. 매스콘크리트 온도균열 가능성 평가 방법 78
1.3. 매스콘크리트 온도균열 제어방안 80
2. 해양 콘크리트 배합 단열온도상승 예측 82
2.1. 해양 콘크리트 기본배합 단열온도상승 예측 및 재료물성 선정 82
2.2. 해양 콘크리트 최적배합 단열온도상승시험 결과 분석 85
3. 콘크리트 부유구조체 온도균열 가능성 평가 87
3.1. 해양 콘크리트 기본배합의 온도균열 가능성 평가 89
3.2. 해양 콘크리트 최적배합의 온도균열 평가 120
4. 소결 139
제5장 염해 모니터링 및 회복 시스템 단일화 원천 기술 개발 140
1. 개요 140
1.1. 과업배경 140
1.2. 과업목적 140
1.3. 과업범위 141
2. 염해 모니터링 및 회복 기존 기술 조사 142
2.1. 염해 모니터링 기존 기술 조사 및 이론적 배경 142
2.2. 염해 회복 기존 기술 조사 및 이론적 배경 149
3. 해양 환경 대응 염해 모니터링 및 회복 기술 분석 153
3.1. 갈바닉 전류를 통한 염해 모니터링 실험 및 분석 153
3.2. 전기방식을 통한 철근부식 복원 실험 및 분석 161
4. 염해 모니터링-회복 시스템 단일화 원천기술 개발 168
4.1. 염해 In-situ Monitoring 및 Rehabilitation 단일화 원천기술 개발 168
5. 소결 175
참고문헌 177
[부록] 181
판권기 184
표 1.1. 강재 대비 콘크리트 부유구조체의 장점 26
표 1.2. 국내 고내구성 콘크리트 적용 배합 28
표 1.3. 고내구성 콘크리트의 요구특성 29
표 1.4. 콘크리트의 적용 영역별 고려사항 32
표 1.5. 굵은 골재 최대치수에 따른 단위시멘트량 33
표 1.6. 물-시멘트비와 압축강도 33
표 1.7. 굵은골재 최대치수에 따른 연행공기량 34
표 1.8. 철근피복두께 34
표 1.9. 공용개시 후의 콘크리트 방식공법 예 35
표 1.10. 연차별 연구목표 및 내용 37
표 2.1. 혼합시멘트 사용에 따른 내침식성 평가를 위한 콘크리트 배합표 44
표 2.2. 해양 콘크리트 기본배합 압축강도(재령 28일 기준) 47
표 3.1. 시멘트 및 광물질 혼화재의 물리ㆍ화학적 성질 52
표 3.2. 골재의 물리적 성질 52
표 3.3. 혼합시멘트 사용에 따른 내구성 평가를 위한 콘크리트 배합표 53
표 3.4. 콘크리트 탄성계수식 비교 59
표 3.5. 시험이 29회 이하일 때 표준편차에 대한 보정계수 61
표 3.6. 시험이 29회 이하일 때 표준편차에 대한 보정계수 62
표 3.7. 최적배합 도출을 위한 콘크리트 배합표 63
표 3.8. 건조수축 길이변화율 70
표 3.9. 동결융해 시험평가 결과 72
표 3.10. 염해저항성 시험평가 결과 73
표 3.11. 철근부식 개시시기 예측(서,남해안 비말대조건, 재령계수 m=0.2로 가정, 피복두께 100 mm 적용) 74
표 4.1. 온도균열지수와 온도균열 발생 경향의 관계 79
표 4.2. 콘크리트 배합표(DuCOM 단열온도상승 추정용) 83
표 4.3. 콘크리트의 온도 및 열응력 해석 관련 계수 84
표 4.4. 추가된 콘크리트 배합표 및 단열온도상승시험결과 85
표 4.5. 주요 입력값 91
표 4.6. OPC 해석결과 종합 100
표 4.7. SG40FA20 해석결과 종합 109
표 4.8. SG35FA30 해석결과 종합 117
표 4.9. 중심부 최대온도 118
표 4.10. 표면부 최소온도균열지수 118
표 4.11. 중심부 최소온도균열지수 118
표 4.12. OPC 해석결과 종합 128
표 4.13. SG30FA20 해석결과 종합 137
표 4.14. 중심부 최대온도 137
표 4.15. 표면부 최소온도균열지수 137
표 4.16. 중심부 최소온도균열지수 138
표 5.1. 반전지 전위법에 의한 측정값과 부식확률의 관계 143
표 5.2. 부식 측정 방법에 따른 특징 148
표 5.3. 전기방식법의 개요 149
표 5.4. 전기방식법의 비교 151
표 5.5. 염해 모니터링 콘크리트 배합 153
표 5.6. 전압 156
표 5.7. 갈바닉전류 157
표 5.8. 콘크리트에 적용된 통전 범위 162
그림 1.1. 압축강도 200 MPa급, 수명 200년 확보 28
그림 1.2. 해수에 노출된 콘크리트의 위치별 성능저하 메커니즘 32
그림 1.3. 세부기술간 연관도 36
그림 1.4. 거시 TRM 38
그림 1.5. 미시 TRM 38
그림 1.6. 추진 협력 체계 39
그림 1.7. 연구 추진 전략 39
그림 2.1. 콘크리트 물리적 침식저항성 평가 장치 도식 42
그림 2.2. 해양 콘크리트 물리적 침식 저항성 평가 장비 43
그림 2.3. 콘크리트 침식 시험체 제작 45
그림 2.4. 시험평가 시간대별 콘크리트 표면 침식 변화 예 46
그림 2.5. 해양 콘크리트 기본배합 물리적 침식 저항성 평가 결과 47
그림 2.6. 압축강도 vs. 침식 깊이 48
그림 2.7. 마모 침식용 쇠구슬 분포 검토 49
그림 3.1. 단위결합재량에 따른 압축강도 실험결과(재령별) 55
그림 3.2. 단위결합재량에 따른 압축강도 실험결과(재령 28일) 56
그림 3.3. 단위결합재량에 따른 쪼갬인장강도 실험결과(재령별) 57
그림 3.4. 쪼갬인장강도 추정식(KCI)과 실측치와의 관계 57
그림 3.5. 단위결합재량에 따른 탄성계수 실험결과(재령 28일) 58
그림 3.6. 탄성계수 실측치와 탄성계수식과의 비교 60
그림 3.7. 기존배합과 최적배합의 압축강도 비교(재령 28일) 64
그림 3.8. 기존배합과최적배합의쪼갬인장강도비교(재령28일) 65
그림 3.9. 기존배합과 최적배합의 탄성계수 비교(재령28일) 65
그림 3.10. 다이얼 게이지 플러그 66
그림 3.11. 건조수축시험 66
그림 3.12. 동결융해시험 68
그림 3.13. NT Build 492 실험장치 68
그림 3.14. 염해저항성시험 69
그림 3.15. 재령경과에 따른 건조수축 길이변화율 70
그림 3.16. Mix D 배합 상대동탄성계수 측정결과 72
그림 3.17. 내구성 지수 72
그림 4.1. 내부구속응력에 따른 균열발생 메커니즘 77
그림 4.2. 외부구속응력에 따른 균열발생 메커니즘 77
그림 4.3. 수화열 및 구속에 의한 응력 발현 형태 78
그림 4.4. 온도균열지수에 따른 균열발생확률 79
그림 4.5. 전산구조해석을 통한 수화열 및 열응력 검토 절차 80
그림 4.6. 단열온도상승 시험 전경 82
그림 4.7. 단열온도상승곡선 추정치(DuCOM 계산결과) 83
그림 4.8. 콘크리트 부유구조물(안) 88
그림 4.9. 외부구속도(ACI 207.2R) 90
그림 4.10. 부유체의 수화열 해석 유한요소모델(부분 모델) 90
그림 4.11. 구속조건 및 경계조건 91
그림 4.12. 슬래브 최대온도 발생 시 온도 분포 및 검토 위치(OPC)_ 92
그림 4.13. 슬래브 중심부 온도 이력(OPC) 92
그림 4.14. 슬래브 표면부 응력, 인장강도 이력(OPC) 93
그림 4.15. 슬래브 표면부 온도균열지수 이력(OPC) 93
그림 4.16. 벽체 1단 최대온도 발생 시 온도 분포 및 검토 위치(OPC) 94
그림 4.17. 벽체 1단 중심부 온도이력(OPC) 94
그림 4.18. 벽체 1단 중심부 응력, 인장강도 이력(OPC) 95
그림 4.19. 벽체 1단 중심부 온도균열지수 이력(OPC) 95
그림 4.20. 벽체 1단 표면부 응력, 인장강도 이력(OPC) 96
그림 4.21. 벽체 1단 표면부 온도균열지수 이력(OPC) 96
그림 4.22. 벽체 2단 최대온도 발생 시 온도 분포 및 검토 위치(OPC) 97
그림 4.23. 벽체 2단 중심부 온도이력(OPC) 97
그림 4.24. 벽체 2단 중심부 응력, 인장강도 이력(OPC) 98
그림 4.25. 벽체 2단 중심부 온도균열지수 이력(OPC) 98
그림 4.26. 벽체 2단 표면부 응력, 인장강도이력(OPC) 99
그림 4.27. 벽체 2단 표면부 온도균열지수 이력(OPC) 99
그림 4.28. 슬래브 최대온도 발생 시 온도 분포 및 검토 위치 100
그림 4.29. 슬래브 중심부 온도 이력(SG40FA20) 101
그림 4.30. 슬래브 표면부 응력, 인장강도 이력(SG40FA20) 101
그림 4.31. 슬래브 표면부 온도균열지수 이력(SG40FA20) 102
그림 4.32. 벽체 1단 최대온도 발생 시 온도 분포 및 검토 위치(SG40FA20) 103
그림 4.33. 벽체 1단 중심부 온도이력(SG40FA20) 103
그림 4.34. 벽체 1단 중심부 응력, 인장강도 이력(SG40FA20) 104
그림 4.35. 벽체 1단 중심부 온도균열지수 이력(SG40FA20) 104
그림 4.36. 벽체 1단 표면부 응력, 인장강도 이력(SG40FA20) 105
그림 4.37. 벽체 1단 표면부 온도균열지수 이력(SG40FA20) 105
그림 4.38. 벽체 2단 최대온도 발생 시 온도 분포 및 검토 위치(SG40FA20) 106
그림 4.39. 벽체 2단 중심부 온도이력(SG40FA20) 106
그림 4.40. 벽체 2단 중심부 응력, 인장강도 이력(SG40FA20) 107
그림 4.41. 벽체 2단 중심부 온도균열지수 이력(SG40FA20) 107
그림 4.42. 벽체 2단 표면부 응력, 인장강도 이력(SG40FA20) 108
그림 4.43. 벽체 2단 표면부 온도균열지수 이력(SG40FA20) 108
그림 4.44. 슬래브 최대온도 발생 시 온도 분포 및 검토 위치(SG35FA30) 109
그림 4.45. 슬래브 중심부 온도 이력(SG35FA30) 110
그림 4.46. 슬래브 표면부 응력, 인장강도 이력(SG35FA30) 110
그림 4.47. 슬래브 표면부 온도균열지수 이력(SG35FA30) 111
그림 4.48. 벽체 1단 최대온도 발생 시 온도 분포 및 검토 위치(SG35FA30) 111
그림 4.49. 벽체 1단 중심부 온도이력(SG35FA30) 112
그림 4.50. 벽체 1단 중심부 응력, 인장강도 이력(SG35FA30) 112
그림 4.51. 벽체 1단 중심부 온도균열지수 이력(SG35FA30) 113
그림 4.52. 벽체 1단 표면부 응력, 인장강도 이력(SG35FA30) 113
그림 4.53. 벽체 1단 표면부 온도균열지수 이력(SG35FA30) 114
그림 4.54. 벽체 2단 최대온도 발생 시 온도 분포 및 검토 위치(SG35FA30) 114
그림 4.55. 벽체 2단 중심부 온도이력(SG35FA30) 115
그림 4.56. 벽체 2단 중심부 응력 및 인장강도 이력(SG35FA30) 115
그림 4.57. 벽체 2단 중심부 온도균열지수 이력(SG35FA30) 116
그림 4.58. 벽체 2단 표면부 응력 및 인장강도 이력(SG35FA30) 116
그림 4.59. 벽체 2단 표면부 온도균열지수 이력(SG35FA30) 117
그림 4.60. 벽체 1단 표면부 온도균열지수 이력 비교 118
그림 4.61. 벽체 1단 중심부 온도균열지수 이력 비교 119
그림 4.62. 슬래브 최대온도 발생 시 온도 분포 및 검토 위치 120
그림 4.63. 슬래브 중심부 온도이력(OPC) 120
그림 4.64. 슬래브 표면부 응력, 인장강도 이력(OPC) 121
그림 4.65. 슬래브 표면부 온도균열지수 이력(OPC) 121
그림 4.66. 벽체 1단 최대온도 발생 시 온도 분포 및 검토 위치(OPC) 122
그림 4.67. 벽체 1단 중심부 온도이력(OPC) 122
그림 4.68. 벽체 1단 중심부 응력, 인장강도 이력(OPC) 123
그림 4.69. 벽체 1단 중심부 온도균열지수 이력(OPC) 123
그림 4.70. 벽체 1단 표면부 응력, 인장강도 이력(OPC) 124
그림 4.71. 벽체 1단 표면부 온도균열지수 이력(OPC) 124
그림 4.72. 벽체 2단 최대온도 발생 시 온도 분포 및 검토 위치(OPC) 125
그림 4.73. 벽체 2단 중심부 온도이력(OPC) 125
그림 4.74. 벽체 2단 중심부 응력, 인장강도 이력(OPC) 126
그림 4.75. 벽체 2단 중심부 온도균열지수 이력(OPC) 126
그림 4.76. 벽체 2단 표면부 응력, 인장강도 이력(OPC) 127
그림 4.77. 벽체 2단 표면부 온도균열지수 이력(OPC) 127
그림 4.78. 슬래브 최대온도 발생 시 온도 분포 및 검토 위치 129
그림 4.79. 슬래브 중심부 온도 이력(SG30FA20) 129
그림 4.80. 슬래브 표면부 응력, 인장강도 이력(SG30FA20) 130
그림 4.81. 슬래브 표면부 온도균열지수 이력(SG30FA20) 130
그림 4.82. 벽체 1단 최대온도 발생 시 온도 분포 및 검토 위치(SG30FA20) 131
그림 4.83. 벽체 1단 중심부 온도이력(SG30FA20) 131
그림 4.84. 벽체 1단 중심부 응력, 인장강도 이력(SG30FA20) 132
그림 4.85. 벽체 1단 중심부 온도균열지수 이력(SG30FA20) 132
그림 4.86. 벽체 1단 표면부 응력, 인장강도 이력(SG30FA20) 133
그림 4.87. 벽체 1단 표면부 온도균열지수 이력(SG30FA20) 133
그림 4.88. 벽체 2단 최대온도 발생 시 온도 분포 및 검토 위치(SG30FA20) 134
그림 4.89. 벽체 2단 중심부 온도이력(SG30FA20) 134
그림 4.90. 벽체 2단 중심부 응력, 인장강도 이력(SG30FA20) 135
그림 4.91. 벽체 2단 중심부 온도균열지수 이력(SG30FA20) 135
그림 4.92. 벽체 2단 표면부 응력, 인장강도 이력(SG30FA20) 136
그림 4.93. 벽체 2단 표면부 온도균열지수 이력(SG30FA20) 136
그림 4.94. 벽체 1단 표면부 온도균열지수 이력 비교 138
그림 4.95. 벽체 1단 중심부 온도균열지수 이력 비교 138
그림 5.1. 중량감소법을 통한 철근의 부식제거 전후의 모습 142
그림 5.2. 갈바닉 측정에 의한 부식개시시기 145
그림 5.3. 선형분극법에 의해 도출된 곡선 146
그림 5.4. 염소이온프로파일을 통한 표면염화물량 계산 147
그림 5.5. 전기방식법의 원리 152
그림 5.6. 콘크리트 시편 모식도 154
그림 5.7. 콘크리트 시편 모식도 154
그림 5.8. 콘크리트의 침지 및 갈바닉전류 모니터링 155
그림 5.9. OPC 콘크리트의 기건양생 158
그림 5.10. OPC 콘크리트의 수중양생 158
그림 5.11. OPC 콘크리트의 갈바닉전류 159
그림 5.12. SG30 콘크리트의 기건양생 159
그림 5.13. SG30 콘크리트의 수중양생 159
그림 5.14. SG30 콘크리트의 갈바닉전류 159
그림 5.15. SG30FA20 콘크리트의 기건양생 160
그림 5.16. SG30FA20 콘크리트의 수중양생 160
그림 5.17. SG30FA20 콘크리트의 갈바닉전류 160
그림 5.18. 콘크리트 시편 모식도 162
그림 5.19. 콘크리트 통전 162
그림 5.20. 콘크리트의 염소이온 침투 프로파일링 163
그림 5.21. 각 통전전류에 따른 콘크리트 배합별 염소이온 프로파일 164
그림 5.22. 통전전류에 따른 OPC 콘크리트의 염소이온 프로파일 166
그림 5.23. 통전전류에 따른 SG30 콘크리트의 염소이온 프로파일 166
그림 5.24. 통전전류에 따른 SG30FA20 콘크리트의 염소이온 프로파일 167
그림 5.25. 콘크리트 시편 모식도 168
그림 5.26. 염해 모니터링 및 회복 시스템 모식도 169
그림 5.27. 콘크리트 통전 및 측정 170
그림 5.28. 시간에 따른 통전(V) 범위 171
그림 5.29. 회복시스템에 따른 갈바닉전류 171
그림 5.30. 회복시스템에 따른 부식전류 변화 172
그림 5.31. EMR 시스템의 회로도 174