[학위논문]콘크리트 구조물의 붕괴재해 예방을 위한 초음파속도와 콘크리트 강도 발현의 상관관계 분석 The Correlation between Ultrasonic Pulse Velocity and Concrete Strength Development to Prevent Collapse Disasters of Concrete원문보기
건설현장에서 발생하는 사고 재해자 및 사망자 수는 감소하고 있는 추세이지만 타 업종에 비하여 여전히 높은 비율을 차지하고 있다. 그중 거푸집 붕괴에 의한 재해가 높은 비율을 차지하며, 거푸집 붕괴재해는 중대 재해로 연결될 가능성이 매우 크기 때문에 재해 예방을 위하여 거푸집 공사 재해 관련 연구와 정부 차원의 예방 활동이 장기간 지속 되어 왔으나 붕괴사고는 계속되고 있다. 거푸집 및 동바리 존치 기간의 미준수에 따른 붕괴가 많으며 이를 예방하기 위해서는 거푸집 탈형 시기 결정을 위한 콘크리트의 탈형 강도 발현 여부를 확인하는 것이 매우 중요하다. 콘크리트의 강도 발현 이후, 콘크리트의 품질관리를 위해서 소형 공시체의 파괴시험을 통한 품질을 평가한다. 그러나 구조물에서 직접 코어채취에 따른 구조적 불안정 및 보수방법의 산정 등의 문제가 발생한다. 따라서 비파괴 시험을 통한 콘크리트의 건전도 평가를 권장한다. 비파괴 시험에는 여러 종류가 있으며 이전 연구자들에 의해서 연구들이 수행되었다. 그러나 신뢰성에 대한 의문이 제시될 뿐만 아니라 설계 기준강도의 증가에 따른 고강도 영역에서의 강도 예측에 대한 필요성이 제기된다. 따라서, 본 연구에서는 콘크리트의 초기 재령에서 거푸집 탈형 강도 확인을 위한 ...
건설현장에서 발생하는 사고 재해자 및 사망자 수는 감소하고 있는 추세이지만 타 업종에 비하여 여전히 높은 비율을 차지하고 있다. 그중 거푸집 붕괴에 의한 재해가 높은 비율을 차지하며, 거푸집 붕괴재해는 중대 재해로 연결될 가능성이 매우 크기 때문에 재해 예방을 위하여 거푸집 공사 재해 관련 연구와 정부 차원의 예방 활동이 장기간 지속 되어 왔으나 붕괴사고는 계속되고 있다. 거푸집 및 동바리 존치 기간의 미준수에 따른 붕괴가 많으며 이를 예방하기 위해서는 거푸집 탈형 시기 결정을 위한 콘크리트의 탈형 강도 발현 여부를 확인하는 것이 매우 중요하다. 콘크리트의 강도 발현 이후, 콘크리트의 품질관리를 위해서 소형 공시체의 파괴시험을 통한 품질을 평가한다. 그러나 구조물에서 직접 코어채취에 따른 구조적 불안정 및 보수방법의 산정 등의 문제가 발생한다. 따라서 비파괴 시험을 통한 콘크리트의 건전도 평가를 권장한다. 비파괴 시험에는 여러 종류가 있으며 이전 연구자들에 의해서 연구들이 수행되었다. 그러나 신뢰성에 대한 의문이 제시될 뿐만 아니라 설계 기준강도의 증가에 따른 고강도 영역에서의 강도 예측에 대한 필요성이 제기된다. 따라서, 본 연구에서는 콘크리트의 초기 재령에서 거푸집 탈형 강도 확인을 위한 비파괴 검사 중 초음파속도법에 의한 콘크리트의 응결 및 압축강도 발현 예측모델을 제시하고자 하며, 강도 발현 이후 고강도 영역에서의 반발경도법 및 초음파속도법에 의한 압축강도 모델식을 제안한다.
제 1장은 서론으로 국내 공사 현장에서의 거푸집 및 동바리 붕괴 사고에 대한 문제점과 건축물 유지·보수 단계에서 콘크리트 품질 평가에 대한 문제점을 제시하였다. 모두 콘크리트 시료의 파괴시험에 의한 문제가 제기되었으며, 이를 해결하기 위해서 비파괴 시험을 통한 강도 예측을 권장한다.
제 2장은 이론적 고찰로 거푸집 붕괴 사고·사례 분석과 거푸집 탈형강도 기준을 나타냈으며, 강도 예측을 위한 비파괴 공법 중 초음파속도법과 반발경도법의 이론적 원리와 측정 방법을 나타냈다. 또한 기존 연구자들이 콘크리트의 초기 재령 및 강도 발현 이후에서 비파괴 검사를 수행했던 연구들을 나타냈다.
제 3장은 초기 재령에서 초음파속도에 의한 콘크리트의 응결 및 압축강도 예측에 관한 내용으로 수준은 W/C에 따라 분류하였으며, 초기 재령에서 초음파속도를 통한 초결, 종결 및 거푸집 탈형 시기를 예측하였고, 마지막으로 강도 예측 모델을 제안하였다.
제 4장은 반발경도법 및 초음파속도를 통한 콘크리트 강도 예측에 관한 내용으로 수준은 W/C에 따라 분류하였으며, 재령일에 따른 반발경도값 및 초음파속도의 변화를 나타냈고, 마지막으로 강도 예측 모델을 제안하였다.
제 5장은 최종 결론으로 콘크리트의 초기 재령에서 시간 경과에 따른 역학적 특성과 강도 발현 이후 재령에 따른 역학적 특성을 다음과 같이 요약했다.
(1) 초기 재령에서 W/C가 감소함에 따라 단위시멘트량의 증가로 초결 및 종결 시간이 빠르게 진행된다.
(2) 초기 재령에서 모르타르 대비 콘크리트가 굵은 골재의 영향으로 초음파속도가 높으며, 기건양생 대비 항온항습조건 양생의 오차범위가 작은 것으로 나타났다.
(3) 초기 재령에서 상태변화에 따라 초결, 종결 구간은 선형, 종결 이후의 범위에서는 포물선 형태로 분석되며, 종합적으로 지수함수 형태의 강도 예측 모델을 제안한다.
(4) 본 연구에서는 상관계수(R2)가 0.90인 지수함수 형태의 모델을 제안하며, 기존 연구자들의 연구와 일정 시점에서 유사한 경향을 나타낸다.
(5) 콘크리트의 워커빌리티를 만족하였으며, 압축강도는 몰드 시험체 대비 코어 강도가 높았다.
(6) W/C가 낮을수록 수화열이 상승하여 최고 온도 이력이 높았다.
(7) 콘크리트의 반발경도값과 초음파속도는 재령에 따라 증가하는 경향을 나타내다가 일정 시점에서는 수렴하거나 감소하는 경향을 나타낸다.
(8) 반발경도값과 초음파속도의 강도 예측 모델은 포물선 형태이며, 기존 모델 대비 40 MPa 미만에서 오차범위가 ± 20%에서 종속되지만, 그 이상에서는 크게 저하한다.
(9) 본 연구에서는 상관계수(R2)가 0.83인 반발경도법을 통한 지수함수 형태의 모델 및 상관계수(R2)가 0.73인 초음파속도를 통한 지수함수 형태의 모델을 제안하며, 실측강도에 근접할 것으로 판단된다.
건설현장에서 발생하는 사고 재해자 및 사망자 수는 감소하고 있는 추세이지만 타 업종에 비하여 여전히 높은 비율을 차지하고 있다. 그중 거푸집 붕괴에 의한 재해가 높은 비율을 차지하며, 거푸집 붕괴재해는 중대 재해로 연결될 가능성이 매우 크기 때문에 재해 예방을 위하여 거푸집 공사 재해 관련 연구와 정부 차원의 예방 활동이 장기간 지속 되어 왔으나 붕괴사고는 계속되고 있다. 거푸집 및 동바리 존치 기간의 미준수에 따른 붕괴가 많으며 이를 예방하기 위해서는 거푸집 탈형 시기 결정을 위한 콘크리트의 탈형 강도 발현 여부를 확인하는 것이 매우 중요하다. 콘크리트의 강도 발현 이후, 콘크리트의 품질관리를 위해서 소형 공시체의 파괴시험을 통한 품질을 평가한다. 그러나 구조물에서 직접 코어채취에 따른 구조적 불안정 및 보수방법의 산정 등의 문제가 발생한다. 따라서 비파괴 시험을 통한 콘크리트의 건전도 평가를 권장한다. 비파괴 시험에는 여러 종류가 있으며 이전 연구자들에 의해서 연구들이 수행되었다. 그러나 신뢰성에 대한 의문이 제시될 뿐만 아니라 설계 기준강도의 증가에 따른 고강도 영역에서의 강도 예측에 대한 필요성이 제기된다. 따라서, 본 연구에서는 콘크리트의 초기 재령에서 거푸집 탈형 강도 확인을 위한 비파괴 검사 중 초음파속도법에 의한 콘크리트의 응결 및 압축강도 발현 예측모델을 제시하고자 하며, 강도 발현 이후 고강도 영역에서의 반발경도법 및 초음파속도법에 의한 압축강도 모델식을 제안한다.
제 1장은 서론으로 국내 공사 현장에서의 거푸집 및 동바리 붕괴 사고에 대한 문제점과 건축물 유지·보수 단계에서 콘크리트 품질 평가에 대한 문제점을 제시하였다. 모두 콘크리트 시료의 파괴시험에 의한 문제가 제기되었으며, 이를 해결하기 위해서 비파괴 시험을 통한 강도 예측을 권장한다.
제 2장은 이론적 고찰로 거푸집 붕괴 사고·사례 분석과 거푸집 탈형강도 기준을 나타냈으며, 강도 예측을 위한 비파괴 공법 중 초음파속도법과 반발경도법의 이론적 원리와 측정 방법을 나타냈다. 또한 기존 연구자들이 콘크리트의 초기 재령 및 강도 발현 이후에서 비파괴 검사를 수행했던 연구들을 나타냈다.
제 3장은 초기 재령에서 초음파속도에 의한 콘크리트의 응결 및 압축강도 예측에 관한 내용으로 수준은 W/C에 따라 분류하였으며, 초기 재령에서 초음파속도를 통한 초결, 종결 및 거푸집 탈형 시기를 예측하였고, 마지막으로 강도 예측 모델을 제안하였다.
제 4장은 반발경도법 및 초음파속도를 통한 콘크리트 강도 예측에 관한 내용으로 수준은 W/C에 따라 분류하였으며, 재령일에 따른 반발경도값 및 초음파속도의 변화를 나타냈고, 마지막으로 강도 예측 모델을 제안하였다.
제 5장은 최종 결론으로 콘크리트의 초기 재령에서 시간 경과에 따른 역학적 특성과 강도 발현 이후 재령에 따른 역학적 특성을 다음과 같이 요약했다.
(1) 초기 재령에서 W/C가 감소함에 따라 단위시멘트량의 증가로 초결 및 종결 시간이 빠르게 진행된다.
(2) 초기 재령에서 모르타르 대비 콘크리트가 굵은 골재의 영향으로 초음파속도가 높으며, 기건양생 대비 항온항습조건 양생의 오차범위가 작은 것으로 나타났다.
(3) 초기 재령에서 상태변화에 따라 초결, 종결 구간은 선형, 종결 이후의 범위에서는 포물선 형태로 분석되며, 종합적으로 지수함수 형태의 강도 예측 모델을 제안한다.
(4) 본 연구에서는 상관계수(R2)가 0.90인 지수함수 형태의 모델을 제안하며, 기존 연구자들의 연구와 일정 시점에서 유사한 경향을 나타낸다.
(5) 콘크리트의 워커빌리티를 만족하였으며, 압축강도는 몰드 시험체 대비 코어 강도가 높았다.
(6) W/C가 낮을수록 수화열이 상승하여 최고 온도 이력이 높았다.
(7) 콘크리트의 반발경도값과 초음파속도는 재령에 따라 증가하는 경향을 나타내다가 일정 시점에서는 수렴하거나 감소하는 경향을 나타낸다.
(8) 반발경도값과 초음파속도의 강도 예측 모델은 포물선 형태이며, 기존 모델 대비 40 MPa 미만에서 오차범위가 ± 20%에서 종속되지만, 그 이상에서는 크게 저하한다.
(9) 본 연구에서는 상관계수(R2)가 0.83인 반발경도법을 통한 지수함수 형태의 모델 및 상관계수(R2)가 0.73인 초음파속도를 통한 지수함수 형태의 모델을 제안하며, 실측강도에 근접할 것으로 판단된다.
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