건설구조물에서 콘크리트는 반영구적인 사용연한과 경제성 및 시공성의 장점으로 널리 사용되고 있으나 최근에는 재료적, 환경적 요인으로 품질이 저하된 콘크리트가 반입, 시공되는 경우가 증가하여 콘크리트구조물의 안정성 확보와 유지관리에 대한 중요성이 높아지고 있다. 이러한 측면에서 콘크리트의 압축강도는 구조내력의 안전성을 판단할 수 있는 근거자료로 활용할 수 있기에 품질을 보증할 수 있는 압축강도 평가기법이 요구되고 있다. 콘크리트의 압축강도를 측정하는 방법으로는 구조체의 콘크리트를 코어 채취하거 관리용 시험체의 강도를 측정하는 파괴시험과 관입시험과 인발시험, 그리고 반발경도에 의한 ...
건설구조물에서 콘크리트는 반영구적인 사용연한과 경제성 및 시공성의 장점으로 널리 사용되고 있으나 최근에는 재료적, 환경적 요인으로 품질이 저하된 콘크리트가 반입, 시공되는 경우가 증가하여 콘크리트구조물의 안정성 확보와 유지관리에 대한 중요성이 높아지고 있다. 이러한 측면에서 콘크리트의 압축강도는 구조내력의 안전성을 판단할 수 있는 근거자료로 활용할 수 있기에 품질을 보증할 수 있는 압축강도 평가기법이 요구되고 있다. 콘크리트의 압축강도를 측정하는 방법으로는 구조체의 콘크리트를 코어 채취하거 관리용 시험체의 강도를 측정하는 파괴시험과 관입시험과 인발시험, 그리고 반발경도에 의한 슈미트 해머를 사용한 방법, 초음파를 사용한 비파괴시험으로 구분된다. 그러나 코어 채취는 단면손실과 내부철근이 손상, 시험체 채취후의 보수 등에 관한 문제점이 지적되고 관리용 시험체는 구조체와 상이한 조건으로 양생되어 오차범위가 존재하게 된다. 또한, 비파괴시험은 데이터의 오차범위가 불투명하여 압축강도 측정의 신뢰성이 낮은 단점이 있다. 이와같이 콘크리트의 압축강도를 추정ㆍ관리하는 기존의 관리기법들은 압축강도의 발현성상, 그리고 압축강도에 영향을 미치는 환경적 요인들을 포함하지 못하여 콘크리트의 역학적 특성과 양생환경을 고려한 합리적이며 단순한 방법으로 현장실무에서 압축강도를 측정할 수 있는 평가기법의 제시가 필요하다. 이에, 본 연구는 비파괴적인 방법으로 구조체와 동일한 양생환경을 갖는 콘크리트 시험체를 구성, 채취할 수 있는 아크릴 소재의 거푸집과 균열유도판을 포함한 접합분리 몰드를 제안하였다. 그리고 접합분리 몰드를 구성하는 자재 및 사용상의 제한사항(몰드의 크기, 공기배출구의 개수, 부재를 대상으로 한 몰드의 설치 높이, 시험체의 채취시기)이 압축강도 평가에 미치는 영향을 분석하여 최적의 접합분리 몰드를 선정하였다. 또한, 콘크리트의 양생조건이 접합분리 시험체의 압축강도에 미치는 영향을 모의부재의 코어강도와 비교하여 분석하고 이를, 통계적 수법을 활용하여 회귀분석을 통한 상관계수와 압축강도를 추정하여 접합분리 시험체를 활용한 압축강도 평가기법의 신뢰성을 확보할 수 있도록 하였다. 마지막으로 기둥과 벽, 그리고 매스부재의 Mock-up Test를 통하여 구조체와 접합분리 시험체의 수화온도 분포와 압축강도를 확인하고 고강도와 초고강도 콘크리트에서 접합분리 몰드를 활용하여 채취된 시험체의 압축강도 평가의 실효성을 검증하였으며 연구의 결과는 다음과 같다. 1. 압축강도 측정을 위한 접합분리 몰드 및 콘크리트 시험체 접합분리 몰드는 콘크리트의 충전상태를 육안으로 확인할 수 있도록 아크릴(t:10mm) 소재로 구성하고 공기배출을 위한 통기구 12개를 포함한 100×100×200mm 크기의 접합분리 몰드를 선정하였다. 접합분리 몰드의 설치위치가 압축강도에 미치는 영향은 없으며 구조체와의 분리시기는 콘크리트 타설이후, 초기강도를 확보할 수 있는 7일 이후가 합리적인 것으로 나타났다. 그리고 접합분리 시험체와 코어강도의 차이가 2MPa～3MPa 정도로 나타나 구조체 콘크리트 압축강도와 유사한 것으로 나타났다. 2. 양생조건이 접합분리 시험체의 압축강도 신뢰성에 미치는 영향 접합분리 시험체와 코어강도의 강도편차는 양생조건에 상관없이 ±1.5% 이내로서 정규분포 상태를 나타내어 접합분리 시험체가 관리용 시험체보다는 회귀직선상의 유의성이 커 신뢰할 수 있었다. 이때, 잔차-적합 값이 0에 근접하여 회귀모형이 적정하고 결정계수가 표준기 0.97. 서중기 0.96, 한중기 0.97로 나타나 압축강도 평가기법으로써의 신뢰성을 확보하였다. 3. 실물대 부재에서 적용한 접합분리 시험체의 압축강도 특성 접합분리 시험체는 외기온도의 영향을 받지 않아 부재의 수화온도 패턴과 유사하며 관리용 시험체 보다 부재와의 온도차이를 약 15～25℃ 정도를 감소시키고 있어 양생환경이 동일한 상태에서 부재와 접합분리 시험체의 강도발현 특성이 유사한 것으로 판단된다. 그리고 콘크리트 부재의 압밀현상이 접합분리 시험체에도 적용되어 설치위치에 따른 시험체의 압축강도가 부재의 코어강도와 유사한 것으로 나타났다. 이때, 코어강도와 접합분리 시험체의 압축강도 결정계수(R2)는 0.98 이상으로서 높은 상관관계로 나타났다. 4. 고강도 및 초고강도 영역에서 접합분리 시험체의 압축강도 특성 고강도콘크리트의 압축강도 추정을 위한 접합분리 시험체는 80MPa까지 결정계수(R2)가 0.98 이상을 나타내어 초고강도 영역까지 강도관리가 가능할 것으로 판단된다. 그러나 설계기준강도 120MPa 이상에서 초기재령 이후(재령 14일 이후)에는 부재의 높은 표면강도로 인하여 접합분리 시험체의 분리 시 볼트 및 균열유도판의 변형이 발생하는 것으로 나타나 접합분리 몰드의 탈부착을 위한 소재의 개선이 필요한 것으로 판단된다. 이상의 연구로부터 콘크리트구조체의 압축강도 관리를 위한 접합분리 몰드와 시험체의 압축강도 평가, 그리고 현장적용의 자료를 확보함으로서 접합분리 시험체를 활용한 콘크리트 구조체의 압축강도 측정의 타당성을 확보할 수 있었다. 그러나 합리적인 강도관리 방법으로 현장실무에서 사용하기 위해서는 더욱 많은 데이터가 요구되는바, 향후, 현장의 실무적인 요인을 추가하고 콘크리트의 종류와 부재의 구분에 따른 평가가 필요할 것으로 판단된다.
건설구조물에서 콘크리트는 반영구적인 사용연한과 경제성 및 시공성의 장점으로 널리 사용되고 있으나 최근에는 재료적, 환경적 요인으로 품질이 저하된 콘크리트가 반입, 시공되는 경우가 증가하여 콘크리트구조물의 안정성 확보와 유지관리에 대한 중요성이 높아지고 있다. 이러한 측면에서 콘크리트의 압축강도는 구조내력의 안전성을 판단할 수 있는 근거자료로 활용할 수 있기에 품질을 보증할 수 있는 압축강도 평가기법이 요구되고 있다. 콘크리트의 압축강도를 측정하는 방법으로는 구조체의 콘크리트를 코어 채취하거 관리용 시험체의 강도를 측정하는 파괴시험과 관입시험과 인발시험, 그리고 반발경도에 의한 슈미트 해머를 사용한 방법, 초음파를 사용한 비파괴시험으로 구분된다. 그러나 코어 채취는 단면손실과 내부철근이 손상, 시험체 채취후의 보수 등에 관한 문제점이 지적되고 관리용 시험체는 구조체와 상이한 조건으로 양생되어 오차범위가 존재하게 된다. 또한, 비파괴시험은 데이터의 오차범위가 불투명하여 압축강도 측정의 신뢰성이 낮은 단점이 있다. 이와같이 콘크리트의 압축강도를 추정ㆍ관리하는 기존의 관리기법들은 압축강도의 발현성상, 그리고 압축강도에 영향을 미치는 환경적 요인들을 포함하지 못하여 콘크리트의 역학적 특성과 양생환경을 고려한 합리적이며 단순한 방법으로 현장실무에서 압축강도를 측정할 수 있는 평가기법의 제시가 필요하다. 이에, 본 연구는 비파괴적인 방법으로 구조체와 동일한 양생환경을 갖는 콘크리트 시험체를 구성, 채취할 수 있는 아크릴 소재의 거푸집과 균열유도판을 포함한 접합분리 몰드를 제안하였다. 그리고 접합분리 몰드를 구성하는 자재 및 사용상의 제한사항(몰드의 크기, 공기배출구의 개수, 부재를 대상으로 한 몰드의 설치 높이, 시험체의 채취시기)이 압축강도 평가에 미치는 영향을 분석하여 최적의 접합분리 몰드를 선정하였다. 또한, 콘크리트의 양생조건이 접합분리 시험체의 압축강도에 미치는 영향을 모의부재의 코어강도와 비교하여 분석하고 이를, 통계적 수법을 활용하여 회귀분석을 통한 상관계수와 압축강도를 추정하여 접합분리 시험체를 활용한 압축강도 평가기법의 신뢰성을 확보할 수 있도록 하였다. 마지막으로 기둥과 벽, 그리고 매스부재의 Mock-up Test를 통하여 구조체와 접합분리 시험체의 수화온도 분포와 압축강도를 확인하고 고강도와 초고강도 콘크리트에서 접합분리 몰드를 활용하여 채취된 시험체의 압축강도 평가의 실효성을 검증하였으며 연구의 결과는 다음과 같다. 1. 압축강도 측정을 위한 접합분리 몰드 및 콘크리트 시험체 접합분리 몰드는 콘크리트의 충전상태를 육안으로 확인할 수 있도록 아크릴(t:10mm) 소재로 구성하고 공기배출을 위한 통기구 12개를 포함한 100×100×200mm 크기의 접합분리 몰드를 선정하였다. 접합분리 몰드의 설치위치가 압축강도에 미치는 영향은 없으며 구조체와의 분리시기는 콘크리트 타설이후, 초기강도를 확보할 수 있는 7일 이후가 합리적인 것으로 나타났다. 그리고 접합분리 시험체와 코어강도의 차이가 2MPa～3MPa 정도로 나타나 구조체 콘크리트 압축강도와 유사한 것으로 나타났다. 2. 양생조건이 접합분리 시험체의 압축강도 신뢰성에 미치는 영향 접합분리 시험체와 코어강도의 강도편차는 양생조건에 상관없이 ±1.5% 이내로서 정규분포 상태를 나타내어 접합분리 시험체가 관리용 시험체보다는 회귀직선상의 유의성이 커 신뢰할 수 있었다. 이때, 잔차-적합 값이 0에 근접하여 회귀모형이 적정하고 결정계수가 표준기 0.97. 서중기 0.96, 한중기 0.97로 나타나 압축강도 평가기법으로써의 신뢰성을 확보하였다. 3. 실물대 부재에서 적용한 접합분리 시험체의 압축강도 특성 접합분리 시험체는 외기온도의 영향을 받지 않아 부재의 수화온도 패턴과 유사하며 관리용 시험체 보다 부재와의 온도차이를 약 15～25℃ 정도를 감소시키고 있어 양생환경이 동일한 상태에서 부재와 접합분리 시험체의 강도발현 특성이 유사한 것으로 판단된다. 그리고 콘크리트 부재의 압밀현상이 접합분리 시험체에도 적용되어 설치위치에 따른 시험체의 압축강도가 부재의 코어강도와 유사한 것으로 나타났다. 이때, 코어강도와 접합분리 시험체의 압축강도 결정계수(R2)는 0.98 이상으로서 높은 상관관계로 나타났다. 4. 고강도 및 초고강도 영역에서 접합분리 시험체의 압축강도 특성 고강도콘크리트의 압축강도 추정을 위한 접합분리 시험체는 80MPa까지 결정계수(R2)가 0.98 이상을 나타내어 초고강도 영역까지 강도관리가 가능할 것으로 판단된다. 그러나 설계기준강도 120MPa 이상에서 초기재령 이후(재령 14일 이후)에는 부재의 높은 표면강도로 인하여 접합분리 시험체의 분리 시 볼트 및 균열유도판의 변형이 발생하는 것으로 나타나 접합분리 몰드의 탈부착을 위한 소재의 개선이 필요한 것으로 판단된다. 이상의 연구로부터 콘크리트구조체의 압축강도 관리를 위한 접합분리 몰드와 시험체의 압축강도 평가, 그리고 현장적용의 자료를 확보함으로서 접합분리 시험체를 활용한 콘크리트 구조체의 압축강도 측정의 타당성을 확보할 수 있었다. 그러나 합리적인 강도관리 방법으로 현장실무에서 사용하기 위해서는 더욱 많은 데이터가 요구되는바, 향후, 현장의 실무적인 요인을 추가하고 콘크리트의 종류와 부재의 구분에 따른 평가가 필요할 것으로 판단된다.
Concrete is widely used on construction structures due to long lifespan, economic value, and constructivity. However, concrete that is poor in quality due to material or environmental factors is increasingly sold and used at construction sites these days. Thus, it has become important to secure stab...
Concrete is widely used on construction structures due to long lifespan, economic value, and constructivity. However, concrete that is poor in quality due to material or environmental factors is increasingly sold and used at construction sites these days. Thus, it has become important to secure stability and maintainability of concrete structures. As concrete's compressive strength can be used to determine the stability of structural capacity, we are need of techniques to evaluate the compressive strength of concrete to ensure quality. Methods of measuring the compressive strength of concrete include destructive test, where concrete core is retrieved to measure the strength of a test sample, as well as penetration test, pull-out test, and Schmidt hammer test using rebound hardness, and non-destructive test using ultrasonic waves. However, gathering the core incurs problems with loss of parts, damage of internal rebars, and repair after testing. Also, test samples are not cured in the same condition as the actual structure and causes errors in results. Also, non-destructive test does not return reliable results as the range of errors in data is unclear. The existing techniques used to estimate and manage the compressive strength of concrete do not include the environmental factors that influence the development of compressive strength and the compressive strength itself. Thus, it is necessary to develop a reasonable yet simple way to measure the compressive strength of concrete structures at construction sites by considering concrete's mechanical properties and curing environment. This study was conducted to propose an acrylic form and a junction isolation mold with crack-inducing boards that uses non-destructive methods to create and collect concrete test samples that are cured in the same condition as the actual concrete structures. Then, the influence of materials and restrictions of junction isolation molds (size of molds, number of air holes, height of molds for members, and time to gather test samples) on the evaluation of compressive strength was analyzed to select the optimum junction isolation molds. Also, the influence of concrete curing conditions on the compressive strength of junction isolation test sample was analyzed in comparison to the core strength of mock members. Then, statistical techniques were used to estimate the coefficient of regression and compressive strength through regression analysis to ensure the reliability of evaluation of compressive strength using a junction isolation test sample. Lastly, a mock-up test of column, wall, and mass members was performed to evaluate the hydration temperature distribution and compressive strengths of structural members and junction isolation test sample and junction isolation molds were used in high-strength and super high-strength concrete to evaluate the reliability of compressive strength evaluation on the test sample. The following were the findings of this study: 1. Junction Isolation Molds and Concrete Test Sample for Measuring Compressive Strength Junction isolation molds were made with transparent acrylics (t:10mm) so that I was able to see the concrete inside. Then, I chose a 100×100×200mm junction isolation mold with 12 air holes for air circulation. There was no influence of the location of mold on the compressive strength and it was reasonable for the mold to be removed from the structure at least seven days after pouring so that it can develop the initial strength. Also, the difference between junction isolation test sample and core strength was about 2MPa- 3MPa, which was similar to the compressive strength of concrete structures. 2. Influence of Curing Conditions on the Reliability of Compressive Strength of Junction Isolation Test Sample The deviation between the strengths of the junction isolation test sample and the core was less than ±1.5% regardless of curing condition and showed normal distribution. The junction isolation test sample showed a greater significance on the regression line compared to other test samples, and thus was more reliable. As the residual- appropriate value was close to 0, the regression model was appropriate. The coefficient of determination was 0.97 in standard condition, 0.96 in warm condition, and 0.97 in cool condition and proved the feasibility of this method for the evaluation of compressive strength. 3. Compressive Strength of Junction Isolation Test Sample on the Actual Member The junction isolation test sample is not influenced by the outer temperature and shows a hydration temperature pattern that is very similar to that of a member. Also, it reduces the temperature difference between other test samples and the actual members by approx. 15-25℃, showing that it has a similar property to develop strength with the actual members under similar curing conditions. Also, the consolidation of concrete members was applied to the junction isolation test sample, indicating that the compressive strength of the test sample could be similar to the core strength of the actual members according to the location of installation. The coefficient of determination of core strength and compressive strength of junction isolation test sample (R2) showed a high correlation above 0.98. 4. Compressive Strength Properties of Junction Isolation Test sample in High-strength and Super High-strength Areas The coefficient of determination (R2) of junction isolation test sample for the estimation of compressive strength of high-strength concrete was above 0.98 up to 80MPa and seems to be applicable up to super high-strength areas. Over the standard strength above 120MPa, however, bolts or crack inducing boards were distorted when the junction isolation test sample was removed, due to the high surface strength of members after initial aging (after 14 days). Thus, materials should be improved to attach and detach junction isolation molds more easily. I was able to evaluate the compressive strengths of junction isolation molds and test sample to manage the compressive strength of concrete structures and acquired data on field application. In result, I found that it is feasible to use a junction isolation test sample to measure the compressive strength of concrete structures. However, I would require more data to use this method in the field to manage the strength of concrete members. In the future, it would be necessary to consider more field-related factors and separate the types of concrete and members to apply this method.
Concrete is widely used on construction structures due to long lifespan, economic value, and constructivity. However, concrete that is poor in quality due to material or environmental factors is increasingly sold and used at construction sites these days. Thus, it has become important to secure stability and maintainability of concrete structures. As concrete's compressive strength can be used to determine the stability of structural capacity, we are need of techniques to evaluate the compressive strength of concrete to ensure quality. Methods of measuring the compressive strength of concrete include destructive test, where concrete core is retrieved to measure the strength of a test sample, as well as penetration test, pull-out test, and Schmidt hammer test using rebound hardness, and non-destructive test using ultrasonic waves. However, gathering the core incurs problems with loss of parts, damage of internal rebars, and repair after testing. Also, test samples are not cured in the same condition as the actual structure and causes errors in results. Also, non-destructive test does not return reliable results as the range of errors in data is unclear. The existing techniques used to estimate and manage the compressive strength of concrete do not include the environmental factors that influence the development of compressive strength and the compressive strength itself. Thus, it is necessary to develop a reasonable yet simple way to measure the compressive strength of concrete structures at construction sites by considering concrete's mechanical properties and curing environment. This study was conducted to propose an acrylic form and a junction isolation mold with crack-inducing boards that uses non-destructive methods to create and collect concrete test samples that are cured in the same condition as the actual concrete structures. Then, the influence of materials and restrictions of junction isolation molds (size of molds, number of air holes, height of molds for members, and time to gather test samples) on the evaluation of compressive strength was analyzed to select the optimum junction isolation molds. Also, the influence of concrete curing conditions on the compressive strength of junction isolation test sample was analyzed in comparison to the core strength of mock members. Then, statistical techniques were used to estimate the coefficient of regression and compressive strength through regression analysis to ensure the reliability of evaluation of compressive strength using a junction isolation test sample. Lastly, a mock-up test of column, wall, and mass members was performed to evaluate the hydration temperature distribution and compressive strengths of structural members and junction isolation test sample and junction isolation molds were used in high-strength and super high-strength concrete to evaluate the reliability of compressive strength evaluation on the test sample. The following were the findings of this study: 1. Junction Isolation Molds and Concrete Test Sample for Measuring Compressive Strength Junction isolation molds were made with transparent acrylics (t:10mm) so that I was able to see the concrete inside. Then, I chose a 100×100×200mm junction isolation mold with 12 air holes for air circulation. There was no influence of the location of mold on the compressive strength and it was reasonable for the mold to be removed from the structure at least seven days after pouring so that it can develop the initial strength. Also, the difference between junction isolation test sample and core strength was about 2MPa- 3MPa, which was similar to the compressive strength of concrete structures. 2. Influence of Curing Conditions on the Reliability of Compressive Strength of Junction Isolation Test Sample The deviation between the strengths of the junction isolation test sample and the core was less than ±1.5% regardless of curing condition and showed normal distribution. The junction isolation test sample showed a greater significance on the regression line compared to other test samples, and thus was more reliable. As the residual- appropriate value was close to 0, the regression model was appropriate. The coefficient of determination was 0.97 in standard condition, 0.96 in warm condition, and 0.97 in cool condition and proved the feasibility of this method for the evaluation of compressive strength. 3. Compressive Strength of Junction Isolation Test Sample on the Actual Member The junction isolation test sample is not influenced by the outer temperature and shows a hydration temperature pattern that is very similar to that of a member. Also, it reduces the temperature difference between other test samples and the actual members by approx. 15-25℃, showing that it has a similar property to develop strength with the actual members under similar curing conditions. Also, the consolidation of concrete members was applied to the junction isolation test sample, indicating that the compressive strength of the test sample could be similar to the core strength of the actual members according to the location of installation. The coefficient of determination of core strength and compressive strength of junction isolation test sample (R2) showed a high correlation above 0.98. 4. Compressive Strength Properties of Junction Isolation Test sample in High-strength and Super High-strength Areas The coefficient of determination (R2) of junction isolation test sample for the estimation of compressive strength of high-strength concrete was above 0.98 up to 80MPa and seems to be applicable up to super high-strength areas. Over the standard strength above 120MPa, however, bolts or crack inducing boards were distorted when the junction isolation test sample was removed, due to the high surface strength of members after initial aging (after 14 days). Thus, materials should be improved to attach and detach junction isolation molds more easily. I was able to evaluate the compressive strengths of junction isolation molds and test sample to manage the compressive strength of concrete structures and acquired data on field application. In result, I found that it is feasible to use a junction isolation test sample to measure the compressive strength of concrete structures. However, I would require more data to use this method in the field to manage the strength of concrete members. In the future, it would be necessary to consider more field-related factors and separate the types of concrete and members to apply this method.
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