탄산화와 균열을 고려한 전력구 콘크리트 구조물의 확률론적 수명 예측

Abstract

최근 전력 전송을 위해 지하에 건설되는 전력구 구조물이 증가함에 따라, 이러한 구조물의 수명 연장은 매우 중요한 문제로 대두되고 있다. 현재까지의 현장 및 실험결과들은 콘크리트 내부의 철근이 콘크리트 피복의 탄산화 현상에 의해 부식될 수 있음을 보이고 있으며, 이러한 탄산화에 의한 철근의 부식은 구조물 주변의 높은 이산화탄소 농도에 의해 빈번히 발생할 가능성을 내포하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 실제 전력구 현장에서의 철근 깊이와 탄산화 깊이를 측정한 결과를 바탕으로 우리나라의 전력구 콘크리트 구조물에 대한 탄산화 위험도를 평가하였다. 현장 데이터를 기반으로 철근 주변에서의 탄산화에 의한 전력구의 사용수명을 평가하였으며, 이를 위해 확률론적 방법인 몬테카를로 기법을 적용하였다. 또한 균열을 유발한 시험체에 대한 탄산화 촉진 실험을 수행하여, 그 실험결과를 바탕으로 균열을 고려한 경우의 전력구의 사용수명을 수치적으로 평가하고 분석하였다. The demand of underground structure such as box culvert for electric power transmission is increasing more and more, and the service life extension of these structures is very important. Recent observations in field and experimental evidences show that even steel in concrete can be corroded by carbonation reaction of cover concrete. Carbonation-induced corrosion in concrete may often occur in a high carbon dioxide environment. In this study, the risk of carbonation of box culverts in our nation was evaluated by measuring the carbonation rate and concrete cover depth in field. Then, the service life due to carbonation at the cover depth was calculated by in situ information and the Monte Carlo simulation in a probabilistic way. Additionally, the accelerated carbonation test for the cracked beam specimen was executed and the crack effect owing to the carbonation process on the service life of box culvert was numerically investigated via Monte Carlo simulation based on the experimental results.