KR100539380B1 - 철근콘크리트 구조물의 열화인자 침투 모니터링 시스템 - Google Patents
철근콘크리트 구조물의 열화인자 침투 모니터링 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 철근콘크리트 구조물의 열화인자 침투 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 부식을 검출하는 부식센서를 철근콘크리트 구조물의 외표면에서 일정 두께 위치마다 다수를 매설하고, 상기 부식센서에 연결된 전선을 별도의 데이타로거와 디스플레이수단에 연결하여 상기 부식센서의 부식에 따른 저항 값의 변화치를 디스플레이수단에 표시하여 비파괴적으로 실시간 모티터링하도록 하므로서 철근콘크리트 구조물을 적시에 효과적으로 보수할 수 있어 철근콘크리트 구조물의 철근부식을 예방하고, 이로인해 철근콘크리트 구조물의 내구성을 증대시킬 수 있도록 하는데 그 특징이 있다.
Description
본 발명은 부식 측정용 부식센서를 철근콘크리트 구조물의 외표면에서 부터 일정 두께 위치마다 다수를 매설하여 상기 철근콘크리트 구조물에 철근 부식을 유발하는 열화인자의 침투를 상기 부식센서에 의해 단계별로 검출하여 비파과적으로 실시간 모니터링하므로서 적시에 효과적으로 보수할 수 있어 철근콘크리트 구조물의 철근 부식을 예방하고, 이로인해 내구성을 증대시키는 철근콘크리트 구조물의 열화인자 침투 모니터링 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 철근콘크리트 구조물은 철근과 콘크리트가 갖는 단점을 상호 보완하여 내진, 내화, 내구성이 우수한 재료로서 주택이나 기타의 건물은 물론 교량댐 등의 토목구조물에 널리 사용되고 있다.
그러나 상기한 철근콘크리트 구조물은 부실시공이나 유지관리 등의 소홀로 철근콘크리트 구조물에 CO2, 염화물이온 등의 열화요인이 침투되어 내부 철근이 부식되므로 구조물의 안전성 저하 및 수명단축의 문제점을 유발하였다.
이로인해 상기 철근콘크리트 구조물의 철근 부식을 방지하고, 부식시 이를 효과적으로 보수하는 방법 들이 다양하게 개시되고 있다.
그러나, 상기와 같이 철근이 부식한 후에 구조물을 보수하는 것은 막대한 비용이 소요됨은 물론 원래의 상태로 완벽하게 회복되도록 보수하는 것이 곤란하다.
결국, 상기한 철근의 부식이 발생하기 전에 철근부식의 열화요인이 철근콘크리트 구조물에 침투하는 것을 미연에 방지하거나 이를 파악하여 처리할 수 있는 방법들이 요구되고 있는 실정이다.
한편, 특허등록 제283136호에서는 CO2, 염화물이온 등의 열화요인에 의한 부식속도를 측정하기 위한 부식센서가 개시된 바 있다.
이러한 부식센서는 절연체의 기판상에 금속재의 박막을 증착하여 에칭방법으로 연결선, 세선패턴, 분배선을 형성하도록 하여 제작한다.
이때, 상기 연결선에는 전선을 연결시켜 이를 디스플레이수단에 연결하게 된다.
이와 같은 부식센서는 토양, 해수, 담수, 화학약품 등의 부식환경 상에 설치하여 전류를 인가시키면 상기 부신센서의 부식정도에 따른 저항 값의 변화를 테이터화하여 상기 디스플레이수단에 표시하므로 부식환경의 부식정도를 측정하도록 한 것이다.
본 발명은 상기한 부식센서를 이용하되, 철근콘크리트 구조물의 외표면에서 부터 일정 두께 위치마다 다수를 매설하므로서 철근콘크리트 구조물에 철근 부식을 유발하는 열화인자의 침투를 상기 부식센서에 의해 단계별로 검출하여 비파과적으로 실시간 모니터링하므로 적시에 효과적으로 보수할 수 있어 철근콘크리트 구조물의 철근 부식을 예방하고, 이로인해 내구성을 증대시키는데 그 목적이 있다.
이러한 본 발명의 목적은 부식센서를 철근콘크리트 구조물의 외표면에서 일정 두께 위치마다 다수를 매설하고, 상기 부식센서에 연결된 전선을 별도의 데이타로거, 디스플레이수단에 연결하여 상기 부식센서의 부식에 따른 저항 값의 변화치를 표시하여 열화인자 침투과정을 비파괴적으로 실시간 모티터링하도록 하는 철근콘크리트 구조물의 열화인자 침투 모니터링 시스템에 의해 달성된다.
이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시스템을 첨부도면을 참조하여 살펴보기로 한다.
우선, 본 발명에서는 도 1에 도시된 부식센서(2)를 이용한다.
상기 부식센서(2)는 알루미나기판(3)상에 철재를 코팅하여 형성한 회로(4)를 구성하되 상기 회로(4)의 양단의 단자에는 전선(5)을 연결 구성하게 된다.
이러한 부식센서(2)는 철재를 코팅하여 형성한 회로(4)가 부식함에 따라 부식센서의 저항 값이 변화하는 정도를 검출하여 부식센서의 부식 정도를 검출하게 되는 것이다.
또한, 상기한 부식센서(2) 및 부식센서(2)의 회로(4) 형상은 부식에 쉽게 반응할 수 있는 구조로 다양하게 형성할 수 있으며 이러한 회로의 형상 변경정도는 본 발명의 권리범위에 귀속됨을 밝혀둔다.
이러한 부식센서(2)를 이용한 본 발명의 철근콘크리트 구조물 열화인자 침투 모니터링 시스템을 첨부도면 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
철근(11)이 내설된 철근콘크리트 구조물(10)의 외표면에서 부터 철근(11)까지 일정 두께의 위치마다 다수의 부식센서(2)를 매설하고,
상기 각 부식센서(2)는 그 전선이 연결되어 검출된 저항 값을 입력하는 데이타로거(Data Logger)(30)와, 상기 데이타로거(30)에 입력되는 각 부식센서(2)의 저항 값 변화치를 프로그램에 의해 표현하는 디스플레이수단(40)을 연결 구성하여 철근콘크리트 구조물의 열화인자 침투에 따른 과정을 비파과적으로 실시간에 모니터링하도록 하는 시스템을 제공한다.
이러한 본 발명은 상기한 부식센서(2)를 철근콘크리트 구조물의 외표면으로 부터 일정 두께 위치마다 다수를 매립 설치하고, 상기 각 부식센서(2)에 연결된 전선을 데이타로거(30)에 연결한다.
이 상태에서 상기 데이타로거(30)는 각 센서의 초기 저항 값을 입력하여 저장한다.
이와 같은 상태에서 시간의 경과로 상기 철근콘크리트 구조물의 외표면으로 부터 CO2, 염화물이온 등과 같은 열화인자가 침투하게 되면, 각 부식센서(2)는 점차적으로 부식이 발생되고, 이로 인해 각 부식센서의 저항 값이 변화하면서 이를 데이타로거(30)에 입력하면 초기 저항 값과의 차이에 따른 부식센서의 부식정도를 디스플레이수단(40)에 표시하게 되므로 비파과적이면서 실시간으로 철근콘크리트 구조물의 외표면에서부터 열화인자의 침투를 확인하게 되는 것이다.
이와 같이 열화인자의 침투가 확인되면, 사용자는 적시에 효과적으로 대응조치를 취할 수 있게 된다.
즉, 열화인자의 침투에 의한 부식이 첫번째 부식센서(2)에 의해서만 검출되면 구조물의 표면만을 간단하게 보수하여 조치를 취하게 되고, 첫번째와 두번째 부식센서(2)(2)에 의해서 검출되면 상기 두번째 부식센서(2)가 위치한 두께 까지의 보수가 요구되므로 적시에 효과적인 보수를 취할 수 있게 되는 것이다.
뿐만아니라 본 발명은 상기한 시스템에 의해서 철근콘크리트 외표면에 도포되는 방청제의 방청효과도 검증할 수도 있고, 또한 상기 부식센서를 철근에 직접 연결하여 철근의 부식정도를 정량적으로 측정하는 것도 가능하다.
한편, 상기한 본 발명에서 디스플레이수단(40)에 의해 표시되는 각 부식센서의 저항 값의 변화치가 위험단계, 즉 철근의 부식을 위협하는 단계에 이르면 이를 경보작동케 하므로서 신속한 조치를 취하도록 할수도 있음은 물론이다.
다음은 상기한 본 발명의 시스템에서 철근콘크리트 구조물의 외표면에서 일정 두께 위치마다 매설된 부식센서의 열화인자에 대한 저항값 변화의 측정을 실험한 실험예이다.
[실험예 1]
열화인자중 염분에 의해 부식센서의 저항 값 변화를 측정하기 위해서, 몰타르를 제작하고, 그 중앙에 부식센서를 매설하여 재령 7일간 수중양생한 후, 항온항습기에서 온도 60℃, 상대습도 95%에서 12시간, 온도 60℃, 상대습도 45%에서 12시간을 1사이클로 하여 부식센서의 부식을 촉진시킨 후 소정 재령에서 부식센서의 저항을 측정한 결과 아래의 도표와 그림 같은 값을 얻었다.
도표 1. 실험구성 및 염분혼입 몰타르의 배합
그림 1. 염분농도와 부식센서의 최초 저항 값 변화시간과의 관계
(염분 혼입 몰타르 실험)
즉, 염분과 같은 열화인자에 의한 부식으로 부식센서의 저항 값이 변화할 뿐만아니라 상기 열화인자의 영향이 클수록(염분의 농도가 클수록) 부식에 따른 저항 값의 변화가 크고 빠르게 변화됨을 알 수 있었다.
[실험예 2]
또한, 몰타르내로 염분침투에 의한 부식센서의 저항 값 변화를 측정하기 위해서, 몰타르 표면에서 5mm, 10mm, 20mm, 30mm위치에 부식센서를 매설한 시험체를 7일간 수중양생한 후, 염분침투면 이외는 에폭시로 코팅한 후 항온항습기에서 온도 60℃, 상대습도 95%에서 12시간, 온도 60℃, 상대습도 45%에서 11시간, 3% NaCl수용액에서 1시간 침적시키는 것을 1사이클로 하여 부식센서의 부식을 촉진시킨 직후의 부식센서의 저항 값을 측정한 결과 아래의 도표와 그림 같은 값을 얻었다.
도표 2. 실험구성 및 염분침투 몰타르의 배합
그림 2. 부식 센서 매설위치와 부식센서의 최초 저항 값 변화 시간과의 관계
(몰타르 내로의 염분 침투 실험)
즉, 구조물의 외표면에서 일정 위치마다 매설한 부식센서의 저항 변화를 측정한 바, 표면에서 가까울수록 부식에 따른 최초의 저항 변화시간이 빠르고 동일시간에서의 부식정도 및 저항 값의 변화가 크게 나타남을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명에서는 철근콘크리트 구조물의 외표면에서 일정 두께의 위치마다 매설된 부식센서의 저항 값을 측정하여 이를 디스플레이에 의해 비파과적으로 실시간 모니터링하므로서 열화인자가 침투되는 상황을 파악하여 철근콘크리트 구조물의 부식 발생의 문제를 최적시에 효과적으로 보수하여 예방할 수 있게 되는 것이다.
이상에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 발명은 부식센서를 철근콘크리트 구조물의 외표면에서 부터 일정 두께 위치마다 다수를 매설하므로서 철근콘크리트 구조물에 철근 부식을 유발하는 열화인자의 침투를 상기 부식센서에 의해 단계별로 검출하여 비파과적으로 실시간 모니터링하므로 적시에 효과적으로 보수할 수 있어 철근콘크리트 구조물의 철근 부식을 예방하고, 이로인해 내구성을 증대시키는 효과를 갖는 것이다.
도 1은 본 발명의 시스템 구성을 보여주는 개념도.
도 2는 본 발명에서 사용되는 부식센서의 일 례를 보여주는 평면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
2: 부식센서 10: 철근콘크리트구조물
30: 데이타로거 40: 디스플레이수단
Claims (1)
- 알루미나기판(3)상에 철재를 코팅하여 회로(4)를 형성하고 이 회로(4) 양단에 전선(5)을 연결하여 저항 값의 변화에 따라 부식을 검출하도록 하는 부식센서(2)를 철근(11)이 내설된 철근콘크리트 구조물(10)의 외표면에서 부터 철근(11)까지 일정 두께의 위치마다 다수를 매설하고,상기 각 부식센서(2)는 그 전선이 연결되어 검출된 저항 값을 입력하는 데이타로거(Data Logger)(30)와, 상기 데이타로거(30)에 입력되는 각 부식센서(2)의 저항 값 변화치를 프로그램에 의해 표현하는 디스플레이수단(40)을 연결 구성하여 철근콘크리트 구조물의 열화인자 침투에 따른 과정을 비파과적으로 실시간에 모니터링하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 철근콘크리트 구조물의 열화인자 침투 모니터링 시스템.
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2003
- 2003-10-09 KR KR10-2003-0070152A patent/KR100539380B1/ko active IP Right Grant
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| KR20050034276A (ko) | 2005-04-14 |
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