본 연구는 유지류 도포에 의한 콘크리트의 탄산화 저항성 향상에 관한 것이다. 즉, 분체종류별 콘크리트에 RCO를 도포한 후 재령 경과에 따른 촉진탄산화 실험을 통해 RCO의 탄산화 저항성에 대해 분석하고, 이를 바탕으로 도포시기 및 도포제 종류에 따른 탄산화 특성을 분석함으로서, 탄산화 억제에 가장 효과적인 도포제를 도출하고, 최종적으로 시중에서 판매되고 있는 기존의 탄산화 억제제(변성규산염계)와 ERCO간의 탄산화억제 성능의 비교 분석을 통해 혼화재 다량치환 콘크리트의 탄산화 저항성 향상 방안을 제시하고자 하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.

1) RCO를 콘크리트 표면에 도포 할 경우 무도포 대비 탄산화 침투 깊이가 감소하는 경향을 나타내었다. 즉, 재령 26주 후 촉진 탄산화 측정 결과 RCO 도포는 무도포 대비 OPC 100의 경우 약 47 %, FA 30의 경우 약 50 %, BS 60의 경우 약 51 %의 탄산화 침투깊이가 감소하는 것으로 나타났다. 이는 RCO를 도포함에 따라 유지류 성분이 콘크리트 표면에 흡수되어 콘크리트 내의 알칼리와 반응, 가수분해 되어 비누화 반응에 의해 콘크리트 표면의 모세관공극을 밀실하게 채워줌에 따라 탄산가스 침투가 억제되어 탄산화 깊이가 감소한 것으로 판단된다.

2) 도포 시기 변화에 따른 유지류 및 발수제 도포 실험을 통해 탄산화 억제 효과를 확인하였다. 먼저, 도포시기 즉 재령이 증가함에 따라 탄산화 침투 깊이가 감소하는 경향을 나타내었는데, 이는 재령일이 길어짐에 따라 콘크리트 내의 공극이 밀실해져 탄산화 침투깊이가 감소한 것으로 사료된다. 또한 유지류 및 발수제를 도포함에 따라 OPC 100의 재령 26주 후 촉진 탄산화 측정 결과 무도포 대비 ERCO의 경우 약 48~63 %, RCO약 38~52 %, WR 약 25~42 %, ERCO+WR 약 36~44 %의 탄산화 침투깊이가 감소하는 것으로 나타났다. 특히, BS 60의 경우는 무도포 대비 ERCO 약 36~57 %, RCO 약 28~49 %, WR 약 18~36 %, ERCO+WR 약25~44 %의 탄산화 침투깊이가 감소하는 것으로 나타났다. 종합적으로 유지류 및 발수제를 도포함에 따라 촉진 탄산화 침투 깊이가 감소하는 경향을 나타내었고, 도포시기는 시기와 관계없이 유사한 경향을 보였으며, 도포제 종류로는 ERCO의 도포가 가장 효과적인 것을 알 수 있었다.

3) ERCO와 시중에서 판매중인 변성 규산염계 도포제의 탄산화 비교 분석을 통해 먼저, 재령 26주 후 촉진 탄산화 측정 결과 무도포 대비 변성 규산염계의 경우 약 18~25 %, ERCO의 경우 약 22~34%의 탄산화 침투 깊이가 감소하는 것으로 나타나 ERCO 도포 시 변성규산염계 도포제와 유사하거나 소폭 저감되는 것을 확인할 수 있었다.

4) BET 포로시미터를 이용한 분석 결과 ERCO 및 변성 규산염계 도포제를 도포한 경우 무도포 대비 세공량 및 누적세공량 분포 값이 낮게 측정되었다. 전반적으로 탄산화 침투 깊이와 유사한 경향을 나타내었는데 이는 ERCO를 콘크리트 표면에 도포함에 따라 ERCO의 유지류 성분이 콘크리트 표면에 흡수되어 모세관 공극을 비누화 반응으로 충진함에 따라 세공량 및 누적세공량 분포 값이 낮게 측정된 것으로 판단되며, 이에 따른 탄산화 침투 깊이도 감소한 것으로 판단된다.

이상을 종합해보면 RCO 및 ERCO 등 유지류를 콘크리트 표면에 도포할 경우 유지류가 콘크리트 표면에 흡수되어 모세관공극을 채워줌에 따라 탄산가스 침투를 효과적으로 차단해 콘크리트의 탄산화 억제효과가 증진되는 것으로 사료된다.
현재 혼화재 다량 사용 콘크리트의 탄산화 문제를 해결하기 위한 방법으로는 철근에 대한 대책 방안으로 고내구성 방청제 사용, 알칼리 성분 주입, 에폭시 코팅, 크롬 및 니켈 등의 철근표면 도금 등의 방법이 있고, 콘크리트 대책 방안으로는 물시멘트비 저감, CO2 및 SO2에 대해 유리한 마감재 사용 및 비닐 코팅막 사용 등의 방법이 있다. 하지만 이러한 방법들은 시공성 및 경제성에 문제가 있는 반면, ERCO의 경우는 폐기되는 재료를 재활용한 것이므로 매우 친환경적인 재료이고 이를 콘크리트 탄산화 억제 방안으로 활용할 경우 기존과 다른 품질, 시공성 및 경제성 면에서도 탁월한 억제방안이 될 것으로 판단된다.
금후의 과제로는 실구조체를 상정한 Mock-up test 등을 거쳐 유용성을 확인한 후에 실구조체에 폭넓은 활용을 검토할 필요가 있다.

Recently, the Korean government efforts on reducing emission of carbon gas by low-carbon green development basic act. To contribute this movement, in construction industry, the usages of supplementary cementitious materials(Admixture) such as blast furnace slag or fly ash of by-products of other industry has been increased to reduce the usage of cement powder produces about 5.5 % of world carbon dioxide. When these Admixture are used in concrete, the problems of greenhouse gas emission, and exhaust of natural resources can be solved and the performance of concrete such as long-term strength, and low heat of hydration can be improved with reduced cost. In spite of these advantages, the concrete including high-volume Admixture concrete suffers low early-age strength, and accelerated carbonation.
For the reinforced concrete structure, carbonation is the most important factor determining life span of the structure with exfoliation of covered concrete and decreased tensile resistance of rebar caused by decreased bonding performance of rusted rebar. Therefore, in this research, as a solution of carbonation of the concrete with high-volume Admixture concrete, by applying the emulsion on the surface of the materials, the influence of emulsion application on the durability of high-volume Admixture concrete is analyzed and the durability improving technique is suggested for high-volume Admixture concrete. The results of the research are as follow:
When the refined emulsion was applied on the surface of the concrete, comparing to the control case without treatment, the carbonation depth was decreased. At 26 weeks of age, from the result of the accelerated carbonation test, based on the control of no treatment, OPC 100 % concrete, FA 30 % concrete, and BS 60 % concrete showed 47, 50, and 51 % of carbonation depth were decreased, respectively. This result is considered that the refined emulsion (cooking oil) applied on the surface of the concrete is absorbed and react with alkali of concrete to densify the microstructure by saponification, so that suppress the carbonation of the concrete.
From the application test of emulsions and water repelling agents regarding the application timing, the performances of carbonation and chloride resistance were evaluated. First, as the application timing, namely, the age of the agents was increased, the carbonation depth was decreased. It is considered that the densified pores by emulsion contributed this decreased carbonation depth. Additionally, as applying emulsion and water-repelling agent, at 26 weeks of age, for OPC 100 of concrete, ERCO, RCO, WR, and ERCO + WR showed about 48 ? 63 %, 38 ? 52 %, 25 ? 42 %, and 36 ? 44 %, respectively, carbonation depths were reduced comparing the control case without treatment. Furthermore, in the case of BS 60, comparing the control without treatment, ERCO, RCO, WR, and ERCO + WR showed about 36 ? 57 %, 28 ? 49 %, 18 ? 36 %, and 25 ? 44 %, respectively, carbonation depth reducing performances were obtained.
From the chloride resistance test, at 26 weeks age, for OPC 100 of concrete, comparing the control without treatment, ERCO, RCO, WR, and ERCO + WR showed about 29 ? 30 %, 17 ? 21 %, 8 ? 15 %, and 13 ? 21 %, respectively, chloride penetration depths were decreased. For BS 60 concrete, comparing the control without treatment, ERCO, RCO, WR, and ERCO + WR showed about 26 ? 48 %, 24 ? 44 %, 15 ? 25 %, and 16 ? 41 %, respectively, chloride penetration depths were decreased.
Generally, as applying emulsions and water-repelling agent, the carbonation depth and chloride penetration depth were decreased and ERCO showed the most efficient result.
From the comparing test between ERCO and commercially available modified silica based paint, in the case of modified silica based paint, from the carbonation depth measurement at 26 weeks after the application, the carbonation depth was decreased about 18 ? 25 % based on the control without treatment while ERCO application showed about 22 ? 34 % of carbonation depth was decreased. Hence, ERCO is considered to have similar or little bit less performance to modified silica based paint.
From the porosimetry result using BET, in the case of the concretes applied with ERCO and modified silica based paint, porosity and cumulative porosity were lower than the control case. Generally, the trend was similar to the carbonation depth results, it is determined that the decreased porosity and cumulative porosity are caused by the pore-filling effect of ERCO on the surface of the concrete, and carbonation depth was decreased.
In conclusion, applying the emulsions on the surface of the concrete, the applied emulsion was absorbed into the concrete and it densify the microstructure of the concrete and prevent carbon gas and chloride and improve the durability of the concrete. Comparing to the currently used methods of using anti-rusting agent, injecting alkali, epoxy coating, and chrome or nickel alloy of rebar for protecting rebars, and decreasing water-to-cement ratio, using finishing materials against CO2 or SO2, and plastic coating for improving concrete matrix, the application of emulsion can be a more favorable method to improve durability of concrete with various advantages of economic, and construction aspects.