A Study on Electromagnetic Properties in OPC Mortar with Different Chloride Content

콘크리트工學

第28卷 第4A 號·2008年 7月 pp. 565 ~ 571

염화물을 혼입한 OPC 모르타르의 전자기 특성에 대한 연구

A Study on Electromagnetic Properties in OPC Mortar with Different Chloride Content

권성준*·나웅진**·M. Q. Feng***

Kwon, Seung-Jun

·

·

···

Abstract

Recently, the evaluation technique using NDT (Nondestructive Technique : NDT) is widely utilized because it makes little damage on RC (Reinforced Concrete : RC) structures. The techniques using electromagnetic properties (EM properties) are also attempted for the evaluation of the performance of concrete which is nonmetallic. For the economic manufacturing of con- crete material, sea-sand is often used as aggregate, however, chloride ion in concrete has direct effects on steel corrosion and EM properties. In this study, OPC mortar specimens with 5 different chloride amount (0.0, 0.6, 1.2, 2.4, and 3.6 kg/m³) and 3 different water-cement ratios (45%, 55%, and 65%) are prepared in order to investigate the EM properties corresponding to concrete properties. The EM properties of conductivity and dielectric constant are measured in the frequency range over 0.2~20 GHz. To facilitate the comparison of EM properties with chloride content, average values are taken respectively for the con- ductivity and dielectric constant measured over the 5~20 GHz frequency range. According to the results of this experiment, dielectric constant and conductivity are increased with lower W/C ratio and larger amount of chloride content.

Keywords : nondestructive technique, EM properties, dielectric constant, conductivity, chloride amount, OPC mortar

···

요 지

최근들어 구조물에 직접적인 손상을 주지 않는 비파괴평가를 통한 콘크리트 구조물의 성능평가에 대한 연구가 다양하게 진행되고 있으며, 특히 비자성체인 시멘트계 재료의 특성을 이용하여, 전자기 특성을 콘크리트에 적용하려는 연구가 시도되 고 있다. 경제적인 콘크리트 생산을 위하여 해사가 잔골재로서 많이 사용되는 현실을 감안할 때, 철근의 부식에 직접적으로 관여하는 콘크리트 내부 염화물이 콘크리트의 재료적 특성에 미치는 영향 또한 중요한 연구과제 중의 하나이며, 본 연구에 서는 이와 연계한 전자기 특성 변화를 중점적으로 살펴보고자 한다. 본 연구에서는 5가지의 다른 염화물 함유량(0.0, 0.6,

이 포함된 보통포틀랜트시멘트(Ordinary Portland Cement : OPC) 모르타르를 이용하여 유전상수를 측 정하고 그 변화를 분석하였다. 각 시편은 3가지 물-시멘트비(45%, 55%, 65%)를 가지도록 하였으며, 0.2~20 GHz의 영역 에서 유전상수(dielectric constant)와 전도율(conductivity)이 측정되었다. 전자기 특성과 염화물량의 변화를 용이하도록 하기 위하여, 5~20 GHz 영역에서의 전도율 및 유전상수의 평균값이 사용되었다. 각각의 전자기 특성들은 물-시멘트비가 낮을수 록 높게 평가되었으며, 염화물량의 증가에 따라 측정값이 증가하였다.

핵심용어

비파괴평가, 전자기 특성, 유전상수, 전도율, 염화물, OPC 모르타르

···

1.

서 론

콘크리트와 같은 시멘트계 재료는 절연성 재료로서 전자기 특성이 재료의 성질 및 상태를 표현하는 중요한 인자로 활 용될 수 있어, 이와같은 특성을 이용한 비파괴 기법이 최근 들어 많이 활용되고 있다. 이러한 비파괴 기법은 구조물에 손상을 주지 않고 구조적, 내구적인 특성을 평가할 수 있으 며, 최근들어 화상신호의 발달로 인해 그 적용성이 점점 증 가하고 있는 실정이다(Glanvile and Nevile, 1995; Halabe

et al., 1993;

임홍철과 정성훈, 2000). 시멘트 재료의 경우 금속재료와는 다르게 유전체 특성을 가지고 있으며, 고유한 유전상수 및 전도율을 가지기 때문에 그 활용도가 매우 높 다고 할 수 있다(Rhim and Buyukozturk, 1998).

전자기 특성을 이용하여 시멘트계 재료를 연구하려는 분야 는 재료 자체의 전자기 특성 평가를 위한 연구, 콘크리트와 같은 다공질 매체를 통과하는 전자기 특성 모델링, 그리고

콘크리트 구조물에 적용하기 위한 기법에 대한 연구로 분류할 수 있다. 첫째, 전자기 특성화에 대한 연구는 OPC

*정회원·University of California, Irvine 객원연구원·공학박사 (Email : [email protected])

**정회원·교신저자·국토해양부기술서기관·공학박사 (Email : [email protected])

***University of California, Irvine 교수·공학박사 (Email : [email protected])

뿐 아니라 혼화재료를 사용했을 경우 변화하는 전자기 특성 에 대한 연구(Soutsos et al., 2001; McCarter et al., 2004,

1999, 1998, 2002),

주파수 광대역(0.2~20 GHz)에서 콘크

리트를 통과하는 전자기 특성에 대한 연구(Rhim and

Buyukozturk, 1998),

경화중의 전자기 특성의 변화에 대한

연구(Wittmann, 1975) 등이 진행되어 왔다. 또한, 최근에는 내구성과 관련지어 콘크리트의 투수특성 또는 확산특성에 대 한 연구가 진행되고 있으며(Shi et al., 1998; McCarter et

콘크리트와 같은 다공질 매체를 통과하는 전자기 특성에 대한 모델링 연구도 진행중 이다(Halabe et al., 1993; Feng and Sen, 1985). 이러한 모델링은 일반적으로 공극률, 콘크리트내의 시멘트 겔, 포화 도의 함수로 구성되는데, 공기와 고체를 통과하는 유전상수 과 손실계수의 값을 복소수 함수로 구성하여 사용한다. 한편 수분에 함유되어 있는 염화물 농도를 고려한 모델링도 수행 되었으며 노후화된 RC 구조물에 시범적으로 적용되기도 하 였다(Halabe, 1990; Roddis, 1987; Rhim, 2001). 최근에는 콘크리트 부재 뿐 아니라 유리섬유복합체와 같이 보강된 부 재에 상태평가를 위해 전자기 특성을 적용한 연구가 수행되 기도 한다(Feng et al., 2001; Kim et al., 2002; Rhim et

본 연구의 목적은 각기 다른 염화물량을 포함하고 있는

모르타르에 대하여, 염화물량 및 물-시멘트비에 따라 변화하는 전자기 특성을 평가하는데 있다. 본 연구에서는 3 개의 물-시멘트비를 가지는 OPC 모르타르를 이용하여 전자 기파 측정을 수행하였다. 각 시편은 각기 다른 염화물량(0.0,

0.6, 1.2, 2.4, 3.6 kg/m³)

을 가지고 있으며, 4주 습윤양생후

실내조건하에서 전자기 특성을 평가하였다. 본 연구에서 도 출된 전자기 특성은 압축강도, 염화물 함유량, 물-시멘트비 등과 관련지어서 분석되었으며, 염화물을 함유한 콘크리트의 내구성능 평가를 하는데 기초적인 자료를 제공하게 된다.

2.

시멘트계 재료를 통과하는 전자기 특성

2.1

유전상수와 전도율

일반적으로 전자기 특성은 유전상수와 전도율로 대표되는 데, 최근들어 시멘트계 재료와 같이 비자성체인 물질에 대하 여 전자기특성을 적용한 연구가 많이 진행되고 있다. 모든 절연성 재료는 독립적인 두가지 변수로 특성화될 수 있는데 복소유전율(

과 복소투자율(

로 구분되어 질 수 있다

(Rhim and Buyukozturk, 1998).

물체의 유전율과 투자율의

실수부와 허수부를 구성하기 위해서는 일반적으로 4개의 독

립적인 매개변수가 필요한데, 콘크리트와 같은 유전체의 경 우, 투자율은 진공상태의 투자율(

과 거의 같게 된다. 그러므로 복소유전율(

는 식(1)과 같이 나타내어 질 수 있다(Rhim and Buyukozturk, 1998).

(1)

여기서 는 복소유전율의 실수부를, 는 복소유전율의 허 수부를, 그리고 을 나타낸다. 진공중의 유전율(

8.854×10⁻¹² Farad/m)

를 고려하면 식(1)은 식(2)와 같이 나

타낼 수 있다(Rhim et al., 2004).

(2)

여기서, 는 복소비유전율이고, 는 유전상수(dielectric

constant)

를, 는 손실계수(loss factor)를 나타낸다. 복소비

유전율의 실수부(

는 매질내에서 어느 정도로 전자기 가 흡수되어지는 가를 나타내는 척도이며, 허수부(

는 전자기가 매질내에서 어느 정도로 소산되어지는 가를 나타내는 척도이다(Rhim and Buyukozturk, 1998). 전도율(conductivity

는 복소비유전율의 허수부를 포함한 함수로 나타나는데, 식(3)과 같이 정의되어 진다.

(3)

여기서,

는 전도율(mhos/m)을,

는 각속도(rad/sec)를,

는 유전체 손실탄젠트(loss tangent)로서 매질내에서 소 산된 에너지와 흡수된 에너지의 비를, f는 주파수(Hz)를 나 타내고 있다. 이러한 전자기 특성은 일정한 것이 아니라, 주 파수, 온도, 습도, 수분함유량, 염화물 이온량, 콘크리트의 배 합비등에 따라 다르게 변화한다(Halabe et al., 1993). 본 논문에서, 전자기특성(EM properties)은 주어진 주파수대역에 서 유전상수(dielectric constant)와 전도율(conductivity)로 정 의하였다.

2.2

콘크리트내의 전자기 특성 평가를 위한 주요 영향인자 콘크리트 배합의 관점에서 보면 단위수량, 시멘트량, 물-시 멘트비, 공기량 등 다양한 영향인자가 존재할 수 있으나, 다 공질체 재료의 관점에서 분석하면, 영향인자는 콘크리트내의 자유수량, 공극률, 염화물량으로 정할 수 있다. 물론 온도와 같은 외적요인이나 주파수 대역같은 측정 범위도 요인이 될 수 있다. 기존의 연구를 기초로 전자기 특성 평가에 대한 주요영향인자를 정리하면 Table 1과 같이 요약할 수 있다.

콘크리트 내의 수분, 공극률은 노출환경분석과 배합조건으로 ε

ε ′ j

ε ″

ε′ ε″

j= –1

ε

′

ε

′ j

ε

– ″

ε

ε

--- j

ε

ε

--- –

= =

ε

ε

ε

″

ε

″

≥

ε

>

σ ε

ω

( ε

ε

δ ) 2 ( π

)

Table 1. Influencing parameters for EM properties

구분 영향인자 재료특성

내부

수분 ·수분에 포화되어 있을수록 유전상수 및 전도율 증가 공극률 ·건조시 공극률의 증가에 따른 유전상수 및 전도율 감소 염화물 ·액체내에 염화물량 증가시, 손실계수의 큰 증가

외부 온도 ·온도 증가시 내부 수분의 유전상수 및 손실계수 증가 (<10~12GHz) 습도 ·외부습도 증가시 수분의 영향으로 유전상수 및 전도율 증가 측정시 주파수 ·측정 주파수가 클수록 내부 수분의 유전상수 및 손실계수 감소

측정면적 ·유효 측정면적이 클수록 유전상수의 증가

결정이 가능하므로 전자기 특성을 이용하여 시멘트 재료의 정량적인 성능 평가가 가능하다고 할 수 있다.

3.

염화물을 함유한

모르타르의 전자기 실험

3.1

시험의 개요

시멘트계 건설재료에 존재하는 공극률, 수화물, 염화물 이 온은 전자기 특성에 많은 영향을 미치게 되는데, 동일한 습 도에서 콘크리트의 전도율 및 유전상수를 측정할 경우, 일정 한 값의 범위를 가지게 된다. 그 이유는 서로 다른 배합을 이용하여 콘크리트를 제조할 경우, 일정한 양생조건이 제공 된다면 배합특성에 따라 공극률, 수화물량 등이 일정한 수준 으로 각각 결정되게 되며, 초기재령에 결정된 콘크리트 특성 은 전도율 및 유전상수에 일정한 영향을 주게 된다. 본 연 구에서는 3가지 물-시멘트비(W/C : 45%, 55%,65%)를 가진

모르타르를 사용하였다. 굵은골재를 사용할 경우, 측정 값이 부분적으로 분산되므로, 이러한 영향을 방지하기 위해

모르타르를 대상시편으로 하였다. 각 시편은 10×20

의 원주형시편을 사용하였으며, 4주간 습윤양생을 수행하 였다. 염화물 함유량의 변화에 따른 전자기 특성을 평가하기 위해, 5가지 다른 염화물량(0.0, 0.6, 1.2, 2.4, 3.6 kg/m

을 혼입한 모르타르를 사용하였으며, 모르타르의 기초적인 특성을 평가하기 위해 공기량 및 압축강도를 동시에 조사하 였다. 전자기 특성을 평가하기 위해, 동일한 배합과 노출환 경을 가진 OPC 모르타르 실린더 시편을 2 cm 두께로 자 르고 표면 그라인딩을 수행한 후, EM 값을 측정하였다.

Table 2

는 사용된 시편의 배합표를 나타내고 있으며 Fig. 1

은 OPC 모르타르의 특성변화와 전자기 특성 변화의 관계를 나타내고 있다.

3.2 OPC

모르타르의 특성 평가

모르타르의 역학적 성능평가를 위하여 재령 4주후 압축강 도를 KS F 2405를 참조하여 평가하였다. 강도분포는 물-시 멘트비에 따라 명확한 차이를 가지고 있었으나, 염화물 함유 량에 대해서는 명확한 차이가 나타나지 않았다. 그 이유는

염화칼슘(CaCl

를 혼입한 시편의 경우, 콘크리트 공극수의

감소가 발생하게 되고, 이로 인해 수화발열시기 및 속도 를 뚜렷하게 증가시키므로 초기재령에서 강도차이를 나타낼 수 있다(Brown et al., 1986). 그러나 염화나트륨(NaCl)을 혼입한 경우는 수화발열특성이 크게 변화하지 않으며, 공극 률을 감소시켜 모세관 현상을 증가시키는 것으로 알려져 있 다(Suryavanshi et al., 1995). 염화나트륨을 혼입한 콘크리 트의 강도변화특성 및 수화발열특성은 기존의 실험결과에서 도 확인할 수 있다(Song et al., 1999). Fig. 2, 3에서는 염화물 함유량에 따른 강도변화와 물-시멘트변화에 따른 강 도변화를 나타내고 있다.

3.3

전자기 특성 평가

3.3.1

측정장비의 구성

본 논문에서 사용된 장비(Agilent 8722ES)는 개방형 동축 선로측정기(Open Ended Coaxial Probe: OECP)와 네트워 크 분석기 등으로 구성되어 있다. OECP는 송출되는 전선의

Fig. 1 EM properties and characteristics of OPC mortar Table 2. Mixture proportions of OPC Mortar

W/C (%)

Flow (mm)

W (kg/m³)

C (kg/m³)

S (kg/m³)

Air (%)

45 30 277 615 1,164 0.92

55 30 267 485 1,353 1.00

65 30 267 407 1,445 1.54

Fig. 2 Compressive strength with chloride content

Fig. 3 Compressive strength with W/C ratios

단면모양이며, 측정 대상시편의 표면 또는 액체의 침지상태 에서 반사되는 전자기파를 측정하도록 구성되어 있다. 네트워 크 분석기는 범용인터페이스버스(General Purpose Interface

Bus: GPIB)

를 통해서 노트북에 연결되어 있으며 이를 통해

측정된 전자기 특성을 평가하게 된다. 네트워크 분석기는

0.2 GHz~20 GHz

의 주파수 대역을 가지고 있으며, 0.4 GHz

간격으로 유전상수와 손실계수, 그리고 전도율을 평가하였다.

Fig. 4

에서는 OECP 및 측정장비의 구성을 나타내고 있다.

3.3.2

보정

일반적으로 OECP를 사용한 시스템에서의 보정은 그 특성이 잘 알려진 매질을 이용하여 수행된다(Nyshadham et al.,

1992).

본 연구에서는 측정전에 25의 물과 공기에 대해서 보정

을 수행하였는데, Fig. 5와 같이 나타낼 수 있으며 기존의 연 구성과와 잘 일치하고 있음을 알 수 있다(Rhim et al., 2004).

3.3.3

시편의 노출환경 및 함수비 평가

각각의 시편들은 배합후 4주간 수중양생(20±2)을 수행하였

으며, 2주간 실내환경(R.H. 55±5%, 22±2)에 추가적으로 존 치하였다. 전자기 측정은 2주간의 실내노출이 끝난 직후 바 로 수행하였으며, 식(4)를 이용하여 함수비를 평가하였다.

(4)

여기서, W

는 함수비(%), W

는 실험시의 무게, W

는 절 대건조상태의 무게를 나타낸다. 함수비는 측정시편 2개의 평 균값으로 나타내었는데, W/C 45% 인 경우는 3.01%, W/C

의 시편의 2.95%, W/C 65% 시편의 경우는 2.85%로 평가되었다. 기존의 연구(임홍철과 정성훈, 2000; 정성훈과 임홍철, 1998; Rhim et al., 2004)에 의하면, 전자기 특성 값은 시편의 함수량의 증가에 따라 비약적으로 큰 값을 가 지게 된다. 즉, 포화상태에서 실험을 수행하게 될 경우, 전 반적으로 측정값들이 크게 증가하게 된다. 그러나, 국부적으 로 표면에 수분이 존재할 수 있어, 재료특성(물-시멘트비 또 는 염화물량)에 따른 전자기 특성의 차이를 도출할 수 없다.

대부분의 RC 구조물 또는 시편에 대하여 비파괴실험이 실내 조건과 같은 부분건조 상태에서 수행되는 점을 감안하여, 본 연구에서는 실내조건(부분건조)에서 실험을 수행하였다.

3.3.4

염화물 함유량에 따른 OPC 모르타르의 전자기 평가

본 논문에서는 하나의 시편(지름 10 cm, 높이 2 cm)에 대 해서 10번을 측정하였으며, 그 평균값을 주파수 영역에 걸쳐 서 도시하였다. 각 배합별 시편은 2개가 준비되었으므로 총

번의 측정값에 대하여 평균값을 측정한 것이다. 수중양생 후 포화상태로 실험을 수행할 경우, 실험시편내의 염화물 농 도가 감소하게 되므로 본 연구에서는 실내건조상태(R.H.

55±5%, 22±2)

조건에서 양생 및 실험을 수행하였다. Fig.

W_sat

( )

×

=

Fig. 4 Network analyzer and OECP

Fig. 5 Calibration results for dielectric constant and conductivity

Fig. 6 Measured EM properties (W/C 45%)

6~Fig. 8

에서는 물-시멘트비에 따른 전자기 특성의 측정결과 를 나타내고 있다.

그림에서 알 수 있듯이, 유전상수(dielectric constant)는 주파수가 증가할수록 감소하였으며, 전도율(conductivity)은 증가하는 전형적인 전자기 특성을 보여주고 있다. 실내조건 과 같이 부분건조상태에서 물-시멘트비가 감소할수록 전자기 특성값(유전상수 및 전도율)이 모두 증가하는 경향을 나타내 었는데, 이러한 결과는 기존의 실험에서도 잘 나타나고 있다

4.

평균값을 이용한 실험결과의 분석

4.1

물

시멘트비에 따른 전자기 특성의 변화

전자기 특성변화를 물-시멘트비 및 염화물 함유량에 따라 분석하기 위해서 5~20 GHz 영역의 측정값을 하나의 평균값 으로 도시하였다. 즉 하나의 평균값으로 나타난 유전상수 및 전도율은 시편의 물-시멘트비에 따라 도시될 수 있다. Fig.

9

에서는 물-시멘트비의 변화에 따른 평균화된 전자기 특성값

의 변화를 나타내고 있다.

물-시멘트비가 감소할수록 내부의 공극이 감소하고 있으며, 이러한 작은 공극률은 OECP의 접촉면적을 크게 하여 측정 값들이 크게 평가되고 있음을 알 수 있다. 일반적으로 시멘 트 수화물의 경우, 건조상태에서 유전상수의 값이 (5~10)의 값을 가지고 있으며, 이 값은 공기에 비하여(=1.0) 매우 크 므로 공극률이 작을수록 값이 전자기 특성값이 커지게 된다

(Halabe et al., 1993).

특히 수분의 영향이 지배적이지 않

은 건조상태에서는 공극률의 차이에 따라 이러한 전자기 특 성이 크게 변화하게 된다.

4.2

염화물 함유량에 따른 전자기 특성의 변화

물에 대한 전자기 측정에서는 염화물량이 증가할수록 복소 수항에서 유전상수는 크게 변화가 없지만, 전가기의 감쇠효 과(attenuation)를 증가시키는 허수부의 값은 비약적으로 증 가하게 된다. 이는 물의 저항 전도율(ohmic conductivity)의 증가로 인해 손실계수가 증가하게 되는 것이다(Halabe et

본 연구는 건조상태의 OPC 모르타르를 대상으

Fig. 8 Measured EM properties (W/C 65%)

Fig. 9 Measured EM properties in specimens with different W/C ratios

로 한 실험이지만, 유전상수와 전도율이 모두 증가함을 알 수 있다. 이는 배합에 함유되어 있는 염화물이 공극구조를 미세하게 만드는데 영향을 주기 때문이며(Suryavanshi et

추가적으로 염화나트륨이 용해하여 내부에 존재 하게 된 양이온(Na

의 영향이 있을 수 있다. Fig. 10에서 는 염화물 함유량에 따른 전자기 특성변화를 나타내었다.

각 물-시멘트비에 대해서 염화물량과 전자기 특성값을 회 귀분석한 결과는 그림 11에 나타내었으며, 그 식을 Table 3 에 정리하여 나타내었다.

유전상수와 전도율의 염화물량에 대한 증가율을 비교한 결 과, 전도율의 경우가 증가율이 더 큰 것으로 평가되었으며, 그 상관성 역시 높게 평가되었다. 또한, 물-시멘트비가 큰 경우가 염화물에 대한 증가율이 큰 것으로 평가되었다. 이와 같이 염화물량의 증가에 따라 변화하는 전자기 특성은 염해 에 노출된 콘크리트 또는 시멘트계 재료의 성능평가에 기초 적인 정보를 제공할 수 있을 것이다. 현재는 OPC 모르타르 를 대상으로 한 기초적인 실험이 수행되었으나, 콘크리트 시 편에 대한 적용성이 추후 평가될 예정이며, 일정 주파수 대

역을 가지는 휴대용 평가장치가 개발된다면 초기재령 콘크 리트의 품질관리평가, 거푸집 제거 직후의 콘크리트 표면 상 태 평가, 염해에 노출된 신설 RC 구조물의 상태 평가 등에 사용될 것으로 수 있다.

5.

결 론

본 연구에서는 각기 다른 염화물 함유량과 45%, 55%,

의 물-시멘트비를 가진 OPC 모르타르를 대상으로 전자 기적 특성을 평가하였는데, 특히 5~20 GHz의 평균값을 이 용하여 유전상수 및 전도율의 특성변화를 분석하였다.

1.

재령 4주차에 시행한 압축강도 실험 결과, 염화물을 혼입한

모르타르의 압축강도는 물-시멘트비의 감소에 따라 강 도증가를 보이는 전형적인 강도특성을 나타내었으나, 염화물 유량에 따른 강도증가는 명확하게 나타나지 않았다.

2.

물-시멘트비가 높은 시편일수록 측정 주파수 영역에서 유 전상수 및 전도율은 감소하였는데, 이는 개방형 동축선로

Fig. 11 Regression results of increasing ratio due to chloride content

Table 3. Results of the regression analysis for measured data

W/C ratios (%) Results R²

Dielectric constant

45 Y = 0.0547X+1 0.8978

55 Y = 0.0290X+1 0.9222

65 Y = 0.0809X+1 0.8785

Conductivity

45 Y = 0.0808X+1 0.9083

55 Y = 0.0805X+1 0.8590

65 Y = 0.1850X+1 0.9936

측정기의 접촉면적에서 공극률의 증가에 따라 공기가 접 하는 면적이 상대적으로 크게 평가되었기 때문이다. 실내 조건과 같이 표면함수율가 낮은 조건에서는 공극률의 영 향이 유전상수와 전도율에 크게 영향을 미치고 있음을 알 수 있다.

3.

배합당시 혼입한 염화물량의 증가에 따라 유전상수 및 전 도율이 선형으로 증가하였다. 염화물 함유량이 3.6kg/m

인 경우, 염화물이 없는 경우보다 유전상수의 경우 30%

가, 전도율의 경우 67%가 증가하였다. 이는 혼입된 염화 물량이 많을수록 공극률이 감소하며, 양이온의 해리에 따 라 유전체 손실계수가 크게 증가하기 때문이다. 한편 선형 회귀분석을 통하여 도출된 상관계수에서는 전도율의 경우 가 유전상수보다 더욱 우수한 상관성을 보이고 있었다. 이 와 같이 염화물량에 따라 변화하는 시멘트계 재료의 전자 기 특성은 배합시 콘크리트의 품질평가, 염해에 노출된 신 설 구조물의 건전성 평가 등에 기초적인 정보를 제공할 것으로 예상된다.

참고문헌

임홍철, 정성훈(2000) 비파괴 시험을 위한 콘크리트의 유전상수 의 측정, 한국콘크리트학회 논문집, 한국콘크리트학회, 제12권,

호, pp. 115-123.

정성훈, 임홍철(1998) 비파괴 실험을 위한 모르타르의 전자기적 특성 측정

리트학회, Vol. 10, No. 2 pp. 779-784.

Brown, P.W., Harner, C.L., and Prosen E.J. (1986) The effect of inorganic salts on tricalcium silicate hydration, Cement and Concrete Research, Vol. 16, pp. 17-23.

Chrisp, T.M., McCarter, W.J., Starrs, G., Basheer, P.A.M., and Blewett, J. (2002) Depth-related variation in conductivity to study cover zone concrete during wetting and drying, Cement and Concrete Research, Vol. 24, pp. 415-426.

Feng, M.Q., Kim, Y.J., and De Flaviis, F.D. (2001) Use of micro- waves for damage detection of FRP-wrapped concrete struc- tures, Journal of Engineering Mechanics (ASCE), Vol. 128, pp.

172-183.

Feng, S. and Sen, P.N. (1985) Geometrical model of conductive and dielectric properties of partially saturated rocks, Journal of Applied Physics, Vol. 58, pp. 3236-3243.

Garboczi, E.J., Schwartz, L.M., and Bentz, D.P. (1995) Modelling the D.C. electrical conductivity of mortar, Material Research Symposium Proc. Vol. 370, pp. 429-436.

Glanvile, J. and Nevile, A. (1995) Prediction of concrete durability, Proceedings of STATS 21st Anniversary Conference, E&FN SPON, pp. 16-36.

Halabe, U.B. (1990) Condition assessment of reinforced concrete structures using electromagnetic waves, Doctoral thesis, Department of Civil Eng. MIT, Cambridge

Halabe, U.B., Sotoodehnia, A., Maser, K.R., and Kausel, E.A.

(1993) Modeling the electromagnetic properties of concrete, ACI Material Journal, Vol. 90, pp. 552-563.

Kim, Y.J., Jofre, L., De Flaviis, F.D., and Feng, M.Q. (2002) Micro-

wave reflection tomography array for damage detection of con- crete structures, Proc of IEEE MTT-S Int. Microwave Symposium Digest, Seattle, WA, June 2-7, pp. 651-654

Korean Standard (2005) Method of test for compressive strength of concrete: KSF 2405.

McCarter, W.J., Chrisp, T.M., and Starrs, G. (1999) The early hydration of alkali-activated slag : developments in monitoring techniques, Cement and Concrete Composites, Vol. 21, pp.

277-283.

McCarter, W.J., Chrisp, T.M., Starrs, G., and Blewett, J. (2003) Characterization and monitoring of cement–based systems using intrinsic electrical property measurements, Cement and Concrete Research, Vol. 33, pp. 197-206.

McCarter, W.J., Starrs, G., and Chrisp, T.M. (2000) Electrical con- ductivity, diffusion, and permeability of portland cement-based mortar, Cement and Concrete Research, Vol. 30, pp. 1395- 1400.

McCarter,W.J., Starrs, G., and Chrisp, T.M. (2004) The complex impedance response of fly-ash cement revisited, Cement and Concrete Research, Vol. 34, pp. 1837-1843.

Neithalath, N. (2007) Extracting the performance prediction of enhanced porosity concrete from electrical conductivity spec- tra, Cement and Concrete Research, Vol. 37, pp. 796-804.

Nyshadham, A., Sibbad, C.L., and Stuchly, S.S. (1992) Permittivity measurement using open-ended sensor and reference liquid cal- ibration - an uncertainty analysis, IEEE Transactions on Micro- wave Theory and Techniques, MTT-40, pp. 305-313.

Rhim, H.C. (2001) Condition monitoring of deteriorating concrete dams using radar, Cement and Concrete Research, Vol. 31, pp.

363-373.

Rhim, H.C. and Buyukozturk, O. (1998) Electromagnetic proper- ties of concrete at microwave frequency range, ACI Material Journal. Vol. 95, pp. 262-271.

Rhim, H.C., Kim, Y.J., Feng, M.Q. Woo, S.K. and Song, Y.C.

(2004) Measurements of electromagnetic properties of con- crete and fiber reinforced polymer for nondestructive testing, US-Korea Joint Seminar/Workshop on Smart Structures Tech- nologies, Sheraton Walker Hill Hotel, Seoul, Korea, Septem- ber 2, pp. 14-18

Shi, C., Stegemann, J.A., and Caldwell, E.J. (1998) Effect of sup- plementary cementing materials on the specific conductivity of pore solution and its implications on the rapid chloride perme- ability test (AASHTO T277 and ASTM C1202) results, ACI Material Journal, Vol. 95, pp. 389-394.

Song, H.W., Cho, H.J., Park, S.S., Byun K.J., and Maekawa K.

(2001) Early-age cracking resistance evaluation of concrete structure. Concrete Science Engineering Vol. 3, pp. 62-72.

Soutsos, M.N., Bungey, J.H. Millard, S.G., Shaw, M.R., and Patter- son, A. (2001) Dielectric properties of concrete and their influ- ence on radar testing, NDT&E International, Vol. 34, pp. 419- 425.

Suryavanshi, A.K., Scantlebury, J.D., and Lyon, S.B. (1995) Pore size distribution of OPC & SRPC mortars in presence of chlo- rides, Cement and Concrete Research, Vol. 25, pp. 980-988.

Wittmann, F.H. (1975), Micro wave absorption of hardened cement paste, Cement and Concrete Research, Vol. 5, pp. 63-71.

(

접수일: 2008.2.12/심사일: 2008.3.19/심사완료일: 2008.5.14)