,
,
여기서, : 해안으로부터 거리, : 지상 50m의 풍속
: 지상고, : 마찰속도, : 지표조도
: 모래둑 해안 0.016, 방파블록 해안 0.795, 강사가 있는 만입부 해안 0.0454
대기중의 염분량과 콘크리트에 부착되는 염분량의 관계 2.3.4
대기중의 비래염분은 해풍이나 계절풍에 의해 내륙으로 이동되고 구조물의 표면부에 부착하여 내부로 침투하게 된다 그러나 대기중의 비래염분과 실제. , 구조물 표면부의 염분량은 다르게 나타나므로 이들의 상관관계는 비래염분에
리트 표층부에 있어서 염분 부착량과의 관계에 대한 예시를 <표 2-4>와 같이 나타내었다.
또한, Toishi(1995)는 新潟県해안의 15개 측정점에서 3년간 비래염분과 모르 타르 시험체에 침투되는 비래염분을 조사하였으며 측정된 비래염분량은 비래, 염분의 모르타르 침투량에 직선적인 경향을 나타내어 비래염분에 의한 피해를 나타내는 지표로서 적용이 가능할 것으로 보고하였다 일본토목연구소. (1993) 에서는 3년간의 옥외노출실험을 통해 비래염분량은 표면염분량 와 <그림
과 같은 관계가 있음을 주장하였으며 비래염분량과 표면염분량
2-9> , 는 다
음과 같은 관계식이 있음을 밝혔다 관계식을 식. (2-6)에 나타내었다.
식(2-6)
여기서, : 표면염분량 (NaCl, kg/m3)
: 비래염분량의 평균값 (NaCl, mg/dm2/day)
: 계수
등(2003)은 해안부 콘크리트 구조물에 대해서 구조물 위치와 표고에 靑山實伸
의한 표면염분량을 검토하였으며, 표면염분량 는 해상과 해안선의 표고 에서
15m 10kg/m3이상이었고 해상에서 표고, 20m이상이 되는 경우 7kg/m3미 만이었으며 해안선으로부터, 20m이상 떨어진 경우는 약 5kg/m3로 염해환경이 완화되었다고 보고하였다 또한 해상에 위치한 교각에서 파도에 의한 비말염의. , 영향을 받는 표고 20m까지는 값이 크게 되지만, 20m이상의 경우에는 값 이 작게 나타났다고 보고하였다 동일배합에서. 값이 크게 되면 확산계수 의 값도 크게 나타났으며 물 시멘트비에 따른, - 와 값은 다음식과 같은 관 계가 있음을 주장했다.
의 경우
W/C = 0.55 = 0.0123 + 0.50 + 0.56 의 경우
W/C = 0.46 = 0.11 + 0.52 의 경우
W/C = 0.55 = 0.006 + 0.34
는 해안인근 내륙에 위치하는 콘크리트 구조물의 내부 염 Piyamanant(2005)
화물 농도를 구하는 식을 기존에 적용되던 정상상태의 외부염화물 조건에서 불 규칙적인 상태의 외부염화물 조건으로 변환하여 구하고자 하였다 콘크리트에. 서는 자유 염화물 이온만이 콘크리트 매트릭스로 확산할 수 있다는 보고 등 를 근거로 자유염화물만을 대상으로 하였으며 전염
(Maruya , 1989, 1998) ,
화물로부터 자유 염화물을 도출하였다 또한 자유염화물은 시멘트에만 존재할. 수 있기 때문에 단위시멘트량을 고려하였으며 콘크리트에는 수분량을 산정하, 기 위하여 겔공극과 모세관 공극을 미세구조와 질량이동의 이론(Maekawa 등,
을 응용하여 식 을 도출하였다
1999) (2-7) .
∙
∙
∙
식(2-7)
여기서,
: 재령 깊이, 에서 콘크리트의 자유염화물 농도(mol/cm3)
: 단위시멘트량(mg/cm3)
: 표면층과 내부층 경계에서의 공극수의 자유염화물농도(mol/cm3)
: 염화물 몰중량(mg/mol)
: 겔공극과 모세관공극의 공극률(1/cm3)
: 겔공극과 모세관공극의 포화도
철근 콘크리트 구조물의 비래염분 침투 메커니즘 2.3.5
바다에서 발생하여 대기 중에 부유한 염분 입자는 <그림 2-10>과 같이 해 풍이나 계절풍 등의 영향에 의해 내륙으로 비래하여 건축물 표면에 부착되어 시간이 경과함에 따라 건축물 내부로 확산 ․ 이동하게 된다 실제 건축물은 다. 양한 마감재료에 의해 시공되어 있으며 마감재료의 종류에 따라 표면염화물량 이 달라진다 또한 건축물 표면에 부착된 염화물 이온은 부착된 전량이 표면염. 화물량으로 콘크리트 내부로 침투되는 것이 아니며 강우 등에 의하여 일부 유, 실된다 표면에 부착된 염분은 시간이 지남에 따라 콘크리트 내부로 확산 이동. ․ 하게 되며 철근위치에서 임계염화물량에 도달하게 되면 철근이 부식된다.
비래염분량 분석 방법 2.4
비래염분 흡착 거즈 전처리 과정 2.4.1
광구 샘플병을 증류수로 번이상 세척한다
(1) PE 3 .
세척 후 상온에서 건조한다
(2) .
정밀저울에 광구 샘플병을 올린 후 영점을 잡는다
(3) PE .
광구 샘플병에 증류수를 넣는다
(4) PE 200g .
포집기에서 비래염분이 흡착된 거즈를 떼어낸다
(5) .
비래염분이 흡착된 거즈를 증류수가 담긴 광구 샘플병에 넣는다
(6) PE .
뚜껑을 닫아 밀폐시킨다
(7) .
시간이상 담궈둔다
(8) 48 .
시간 후 시료 을 분취하여 전위차 적정을 한다
(9) 48 50g .
비래염분 농도 분석법 2.4.2
거즈에 흡착된 비래염분량을 분석하는 방법으로는 전위차 적정법을 이용하였 다 먼저 비래염분이 흡착된 거즈를 잘게 절단하여. 200mL의 증류수가 담긴 광구 샘플병에 잘게 절단한 거즈를 담군 후 밀폐시켜 시간이상 상온에
PE 48
방치하였다. 48시간 후 50ml를 분취하여 전위차 적정법에 염화물 이온 농도를 측정하였다. 염화물 이온 농도 측정을 위한 전위차 자동적정장치는 <그림 과 같다 본 연구에서는 의 질산은 용액을 사용하여 염화물 이 3-11> . 0.1mol/L
온의 농도가 당량점까지 도달하였을 때의 질산은 적정용액 투입량을 식(2-8) 을 이용하여 정량적으로 나타낼 수 있다.
×× × 식(2-8)
여기서, : 적정량(mL)
: 블랭크치(0.0mL)
: 적정액의 팩터(1.002)
: 농도환산계수(3.55mg/mL) 용액
(0.005mol/L AgNO3 1mL ≡ 0.1775mg Cl-)
: 단위환산계수(1)
: 시료채취량(g)
비래염분 포집기 개발 3.
비래염분 포집기 개발 배경 3.1
해안에서 발생하여 내륙으로 바람을 타고 날아 들어오는 비래염분을 측정하 기 위하여 비래염분 포집기를 사용하게 된다 비래염분 포집기로는 거즈를 사. 용하는 JIS ,식 일본 토목연구소의 스테인리스식 해염입자의 자연낙하 자연부, , 착에 의한 측정방법 등이 있다 또한 실 구조물 등으로의 영향을 보다 구체적. , 으로 적용하기 위해서 폭로한 시험체의 부착염분량을 측정하는 방법 강구조물, , 등의 도장면의 부착염분량을 측정하는 방법 또는 콘크리트 구조물의 콘크리트, 중 함유염분량을 측정하는 방법 등도 있다.
일본의 경우 비래염분은 건설성 토목연구소에 의해 조사되었으며 비래염분, , 포집기는 JIS식을 따르지 않고 스테인리스식 포집기를 자체적으로 개발하여 사 용하였다 그 이유는. JIS의 거즈식 염분포집방법은 비래염분량이 크게 증가하 는 3 , 4월 월의 경우 거즈 자체의 염분포집 능력의 한계로 인하여 비래염분을 정확히 측정할 수가 없다는 것이다 토목연구소의 실험결과를 인용하면 일본. , 토목연구소의 비래염분 포집기 이하 토연식 포집기 를 적용한 경우( , ) , JIS의 거 즈식 포집기 이하( , JIS식 포집기 에 비해 최고) 5배까지 많은 양의 염분을 포집 할 수 있었다고 한다[5].
국내에서도 최근 들어 해안 구조물의 염해 내구성에 관심이 높아지고 있으 며 이에 해안으로부터 날아 들어오는 염분량을 정량적으로 조사할 필요성 또, 한 높아지고 있다 그러나 국내에서 해안의 비래염분을 측정할 경우 어떠한 규. , 정이나 제안이 없는 상태이며 일본의 포집방법을 그대로 따를 경우 상기 서술, 한 것처럼 포집방법에 따른 비래염분량의 차이가 생길 우려가 있다.
따라서 이종석, (2006) 연구에서의 2001년도 연구수행 결과[5], 일본 토목 연구소의 스테인리스식 포집기와 JIS안의 거즈식 포집기의 단점을 보완 개선·
하여 독자적으로 비래염분 포집기를 개발하였으며 이들에 대한 실내 비교 실, 험을 실시하여 양호한 결과를 얻었다[5]. 이 결과를 토대로 국내 해안가의 비 래염분 포집에 활용하고자 한다.
기존 비래염분 포집기 3.2
식 포집기 3.2.1 JIS
일본공업규격(JIS Z 2382, 1998)에서 제안된 포집방법 안 에 의하면( ) <그림 과 같이 포집판의 크기는 이며 포집판에는 염분포집용 3-1> 100mm×100mm
거즈를 부착하여 사용하도록 규정하고 있다[5].
일본의 JIS에서 제안된 거즈식 포집기는 포집장치 자체의 세목보다는 포집방법 의 기본적인 안을 제시한 것이다 그 내용으로는 포집판의 크기. 10cm×10cm 를 사용하며 포집판에는 거즈를 부착하여 사용하는 것이다 비나 눈 등 자연현, .
상에 대비하기 위한 차폐벽이나 박스 등에 대한 규정은 없다.
그림 는 식 포집기의 규정을 따른 장치로서 본 연구에서 비교 실
< 3-2> JIS
험용으로 사용된 포집기를 일례로서 나타낸 것이다. 거즈의 면적은 100×100mm2이며 거즈의 위치는 강우의 영향을 받지 않도록 150mm 정도 안쪽에 위치하도록 하였다 전체 길이는. 200mm이다.
토연식 포집기 3.2.2
일본 토목연구소에서 제작된 비래염분 포집기는(日本土木硏究所, 1985) <그 림 3-3>과 같이 스테인리스 포집판 실리콘 호스 포집기 물통 통풍구등으로, , , 구성되어 있다 스테인리스 포집기에 부착한 염분은 증류수를 살수하여 포집기. 물통으로 씻어 내려 염분 농도를 측정한다 일본 토목연구소의 비래염분 포집. 기는 스테인리스 포집판 실리콘 호스 저장수통 및 이들 포집기 세트를 장착할, , 수 있는 스테인리스 박스로 구성되어 있다 염분을 함유한 바람이 불어오면 비. 래염분은 스테인리스 포집기와 실리콘 호스를 통하여 직접 저장수통 내에 부착 하게 된다 스테인리스 포집기에 부착한 염분은 측정기간의 최종일에 증류수를.
살수하여 부착된 염분을 저장 수통으로 씻어 내린다 최종적인 비래염분 농도. 의 측정은 저장수통에 있는 물의 염분농도를 측정하여 대상 기간의 비래염분량 으로 사용한다[5][15].
또한 포집기 하단부에는 콘크리트 시험체를 설치할 수 있는 공간을 마련하, 여 포집기로 날아오는 염분과 콘크리트에 침투하는 염분량을 상호 비교하였다.
식 비래염분 포집기 3.2.3 K1
그림 은 식 비래염분 포집기 의 평면도 정면도 측면도를 각각
< 3-4> K1 [5] , ,
나타낸 것으로, 포집판의 크기는 JIS ,식 토연식 포집판의 크기와 동일한 로 설계하였다 이 포집기는 포집기 입구를 통과한 해풍이
100mm×100mm . 6
개의 포집판을 거치도록 된 구조로서 바닥면 측면 천정부의 전면에 거즈를 부, , 착하여 포집효율을 극대화하였다. K2식 비래염분 포집기는 K1식 포집기와 동 일한 구조이나 포집판을, 6개에서 3개로 줄인 장치[5]이다.
식 비래염분 포집기 3.2.4 K3
식 비래염분 포집기는 그림 와 같이 유입구는 의 K3 < 3-5> 100mm×100mm 크기로 설치하였으며 박스 내부에는, 100mm×120mm 포집판을 2개 설치하 였다 특히 포집된 비래염분이 비바람에 의하여 유실되지 않도록 하기 위하여. 높이의 차단막을 설치하였다 식 포집기는 통풍로를 통하여 비래염
20mm . K3
분이 포집되지 않고 그대로 유출되는 것을 막기 위하여 K1 , K2식 식과 달리 별도의 통풍로를 설치하지 않고 거즈만을 통하여 해풍이 유출될 수 있도록 고 안된 장치[5]이다.