제설제 사용에 따른 콘크리트 포장의 염화물 침투 예측기법

• 영문명: Prediction of Chloride Penetration into Concrete Pavement under Deicing Chemicals
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 나옥빈 이재승 Na, Okpin Lee, Jaesung
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』14권2호, 77~84쪽, 전체 8쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2014.04.30

국문 초록

제설제는 겨울철 동안에 콘크리트 포장에 결빙을 방지하기 위해서 사용되고 있으며, 그 사용량은 매년 증가하고 있다. 이러한 제설제는 콘크리트내로 침투하여 동결융해 작용과 함께 열화를 증가시켜서 내구연한을 감소시킨다. 따라서, 본 연구에서는 Nernst-plank식을 바탕으로 이를 수치해석방법을 이용하여 염화물 침투해석을 수행하는데 그 목적이 있다. 본 연구에서는 다양한 제설제(Nacl, $Cacl_2$, $Mgcl_2$)들의 콘크리트 내 확산 현상을 이온들의 전기적 중성도에 의해 정전기 포텐셜로 나타내었다. 이를 fick의 제 2법칙으로 정식화하였으며, 양생, 물-시멘트비, 온도, 습도, 자유 염소이온, 그리고 골재와 시멘트 혼합물에 의해 영향을 고려한 재료모델을 적용하였다. 이러한 수학적 물리모델을 유한요소법을 적용한 수치해석기법을 적용하여 해석을 수행하였다. 그 결과, 본 연구에서 제시한 모델은 실험결과와 일치하였으며, 염소이온 및 다양한 이온들의 시간에 따른 침투확산정도를 예측할 수 있었다.

영문 초록

Deicing chemicals have been used to prevent the freezing of concrete pavement during winter season and the usage amount of the chemicals is increasing every year. Deicing chemicals gradually penetrate into concrete and exacerbate the concrete damage originating from freezing and thawing. The purpose of this study is to carry out the chloride penetration analysis with Nernst-plank equation and numerical model. In this study, the transport phenomenon of various deicing chemicals such as Nacl, $Cacl_2$, and $Mgcl_2$ into concrete was expressed with electro-neutrality condition and electric potential. Nernst-plank equation was substituted into fick`s second law and material model was considered with curing, water-cement ratio, temperature, moisture, and free chloride and so on. This mathematical model can be solved with finite element method, one of the numerical methods. As the results, this model was well agreed with experimental results and the diffusion analysis of other chemical ions into concrete can be predicted as well.

키워드

제설제 콘크리트 포장 염화물 침투 Deicing chemicals Concrete pavement Nernst-plank Chloride penetration