철근콘크리트 구조물에서는 해사 및 제설제 사용에 따른 염화물 침투로 인해 내부철근의 부식이 발생한다. 부재 내부의 철근에 부식이 발생되면 부식 생성물은 철근의 부피팽창을 일으키게 되고, 발생하는 팽창압으로 인해 균열을 유발하게 된다. 이러한 균열은 부착강도 ...

철근콘크리트 구조물에서는 해사 및 제설제 사용에 따른 염화물 침투로 인해 내부철근의 부식이 발생한다. 부재 내부의 철근에 부식이 발생되면 부식 생성물은 철근의 부피팽창을 일으키게 되고, 발생하는 팽창압으로 인해 균열을 유발하게 된다. 이러한 균열은 부착강도 및 강성의 감소를 일으켜 결국 구조물의 내구성을 크게 저하시키고 구조물의 수명단축을 초래한다.
이러한 문제를 해결하기 위해 지금까지 인위적인 촉진방법에 의해 철근을 부식시키고 이러한 부식된 철근을 사용하여 철근콘크리트 부재의 부식에 따른 부착거동을 평가하고자 많은 연구가 진행되었다. 그러나 이러한 부식은 실제의 부식상태를 나타낼 수 없으며 실제부재에 대한 오해를 일으킬 수 있는 가능성을 내포하게 된다.
따라서 본 실험에서는 다른 부식방법(인위적 부식, 자연적 부식)에 의해 부식된 철근을 가진 RC부재에 대하여 부식에 따른 부착성능을 검토하고자 하였다.
이러한 연구결과를 통하여, RC부재의 부착성능을 저하시키는 임계 부식량과 파괴패턴의 변화가 부식방법에 따라 다르고, 자연적인 부식이 발생할 경우, 부식정도가 미미한 상태에서 성능저하가 시작되는 것을 확인하였다. 따라서, 촉진방법에 의해 부식된 철근을 사용한 부재의 성능평가는 부재의 안정성을 확보할 수 없으며, 자연적으로 부식시킨 부재를 사용하여 성능을 평가해야 함을 명백히 하였다.

The embedded reinforcing steels are corroded due to the ingression of chlorides of sea sand and deicing salt in reinforced concrete structures. Corrosion products of reinforcement induce the pressure to the adjacent concrete due to the expansion of re ...

The embedded reinforcing steels are corroded due to the ingression of chlorides of sea sand and deicing salt in reinforced concrete structures. Corrosion products of reinforcement induce the pressure to the adjacent concrete due to the expansion of rebar. This expansion causes tensile stress around the reinforcing bar and induces cracking through the concrete. As a result, the bond strength and stiffness decrease, eventually, the deterioration of concrete proceed and the service life of concrete structures is rapidly decreased.
In order to solve these problems, numerous researches are performed, up to date, to evaluate the bond characteristics of RC members having reinforcing steel corroded by the artificial rapid method. These corrosion, however, could not present the real condition, and might include the possibility of over-estimation for real members.
Therefore, the purpose of this paper is to investigate the difference of the bond characteristics for RC members with the reinforcement corroded by each corrosion method (artificial rapid method, natural method).
From the results, it is confirmed that the critical corrosion degree, that is the limit value which show the decrease of bond capacity, and the failure pattern are changed by corrosion method. In case of natural corrosion, the deterioration of concrete start at low corrosion state. Accordingly, it must be performed to evaluate the safety using the corroded members by natural method, not by artificial rapid method.

철근콘크리트부재의 성능을 저하시키는 원인 중에서 가장 큰 요인으로 염소이온에 의한 부식을 들 수 있다. 이러한 부식은 구조물의 수명을 저감시키고 구조물의 추가적인 보수보강 비용을 증가시키게 된다. 따라서 이러한 부식을 예측하고 방지하기 위한 많은 연구가 진 ...

철근콘크리트부재의 성능을 저하시키는 원인 중에서 가장 큰 요인으로 염소이온에 의한 부식을 들 수 있다. 이러한 부식은 구조물의 수명을 저감시키고 구조물의 추가적인 보수보강 비용을 증가시키게 된다. 따라서 이러한 부식을 예측하고 방지하기 위한 많은 연구가 진행되었다. 이러한 연구중에서 철근 부식에 의한 구조물의 성능저하를 단기간에 정량화하기 위하여 일반적으로 자연적인 부식이 아니라 인위적으로 부식을 촉진시킨 부재를 사용하여 부식에 따른 특성을 검토하는 경우가 많다. 그러나 이러한 촉진부식은 구조물의 실제현상을 나타내는지에 대한 검증이 이루어지지 않았고 이에 대한 자료도 부족한 실정이다.
따라서 이 연구에서는 철근부식방법에 따라 RC부재의 부착거동이 어떻게 다른지를 검토하고자 하였다. 이를 위해 타설전에 부식한 경우, RC부재에 대하여 촉진부식한 경우, 그리고 염분 함유에 따른 자연적 부식방법에 대하여 부착특성을 비교하였다. 비교실험결과, 부식방법에 따라 구조물의 거동이 변화하는 임계부식량이 크게 달랐으며, 촉진에 의한 인위적부식은 실제 부식에 의한 구조물의 거동을 제대로 반영할 수 없음을 명백히 하였다. 또한 비파괴 부식예측방법에 대한 특성을 함께 검토하였다.

1) 타설 전 철근이 부식된 경우(D25 사용) 부식도 7%까지는 부식도 0%에 비해 최대부착하중의 저하가 없이 비슷한 경향을 나타내었으나, 부식도 7%에서 취성에서 연성으로 파괴패턴의 변화와 부착강성 저하를 나타내었다. 또한 최대부착하중은 강도수준별로 크게 나타났지 ...

1) 타설 전 철근이 부식된 경우(D25 사용) 부식도 7%까지는 부식도 0%에 비해 최대부착하중의 저하가 없이 비슷한 경향을 나타내었으나, 부식도 7%에서 취성에서 연성으로 파괴패턴의 변화와 부착강성 저하를 나타내었다. 또한 최대부착하중은 강도수준별로 크게 나타났지만 부착하중저하는 고강도일수록 크게 나타났다.
2) 타설 후 철근이 부식된 경우(D25 사용) 실제 부식도 1%까지는 부착강성이 증가하고, 부식도 2%까지는 최대부착하중이 증가하는 경향을 나타내었다. 그러나 부식도 2%를 초과하면서 콘크리트에 미세균열이 발생하여 부착하중이 현저히 감소하였고, 2.4%이상에서는 부착특성평가가 곤란하였다. 또한 W/C비가 낮을수록 취성파괴를 보였으며 W/C비가 높을수록 슬립량이 증가하는 연성파괴가 관찰되었다.
3) 타설 후 철근이 부식된 시험체 경우, 부식도 2%이상에서 팽창압으로 인하여 부식균열이 발생하였으며, 이때의 팽창압은 약 97∼137kgf/cm2정도로 나타났다.
4) 철근의 부착하중-슬립 관계에 있어 타설 후 부식시킨 시험체는 타설 전 부식시킨 시험체에 비해 부착강성이 크고, 상대적으로 취성적인 거동을 보였다. 이는 타설 후 부식된 철근의 팽창압 작용으로 부착력 증가와 콘크리트에 균열을 일으킴으로 인해 취성적인 거동을 하는 것으로 판단된다.
5) 육안관찰 결과 혼입된 염화물량이 2.4kg/m3 이상인 시험체에서는 부식면적률이 80%이상으로 급격히 부식이 발생하는 것을 확인 할 수 있었다.
6) 자연적으로 부식이 발생한 경우, 부식률 0%에 가까운 미미한 부식의 경우에도 부식면적이 증가할수록 취성파괴 형태를 보이며 부착력 또한 감소하였고, 철근의 부식정도에 따른 부착력 평가 결과 부식면적이 50%이상인 경우 취성파괴의 형태를 보였으며, 부식면적 80%이상인 경우에는 물-시멘트비 50%와 60%에서 부착력이 약10%이상 감소하였다. 따라서 향후 부식에 따른 부재의 성능저하를 평가하고자 할 경우에는 인위적으로 부식시킨 시험체로부터 평가하는 것은 곤란하며 반드시 자연적으로 부식시킨 시험체를 사용하여 성능을 평가해야 한다고 판단된다.