[논문]비파괴시험에 의한 콘크리트 초음파속도의 재령계수 산정

조창호

비파괴시험에 의한 콘크리트 초음파속도의 재령계수 산정
Calculation of Aging Effects of Ultrasonic Pulse Velocity in Concrete by Non-Destructive Test 원문보기

구조물진단학회지 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance Inspection, v.12 no.6 = no.52, 2008년, pp.173 - 179

초록
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비파괴시험에 의한 콘크리트 압축강도 추정시 반발경도법은 콘크리트 타설 후 시간경과에 따라 재령계수를 적용하고 있으나 초음파속도법은 적용되지 않고 있다. 재령경과에 따른 콘크리트 초음파속도의 변화에 대한 재령계수 적용의 필요성에 대하여 검토해야함에도 불구하고 그에 대한 연구가 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구는 콘크리트 초음파속도를 측정하여 강도 추정식에 적용될 재령계수를 산정하기 위한 실험을 실시한 결과, 초음파속도는 콘크리트 경화에 따라 재령 초기 기준치에 비교하면 급격한 변화를 보여 재령계수를 반드시 적용해야 한다는 것을 알 수 있었으며 실험결과에 의해 콘크리트 초음파속도의 재령계수를 제안하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper aims to calculate age coefficient of ultrasonic pulse velocity by non-destructive test. When concrete compressive strength is measured by non-destructive test, rebound test hammer method is applied to estimate age coefficient depending on the course of time after concrete casting, but ultrasonic pulse velocity method is not applied in the process. Although it is necessary to consider age coefficient with change of ultrasonic pulse velocity of concrete depending on aging, there have been little attempts to apply that method. The experiments were conducted to calculate aging effects which will be applied to establish the formula of measuring concrete strength. As a result of experiments, it was found that ultrasonic pulse velocity showed radical changes depending on concrete hardening in comparison with initial standard values. So, it was concluded that age coefficient must be applied to calculate strength. In conclusion, age coefficient of ultrasonic pulse velocity of concrete was suggested on the basis of experimental results.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 콘크리트 초음파속도의 재령계수 산정과 재령경과에 따른 콘크리트 중량변화를 계측하여 상쇄관계의 물리적인 규명을 함으로써 적합한 콘크리트 압축강도 산정에 도움이 될 수 있는 참고자료를 제안하는데 있다.
콘크리트 강도 추정에 있어 구조물을 보다 신뢰성을 갖는 강도추정을 하기 위한 초음파속도의 재령계수산정에 관한 일련의 실험을 실시하였다. 아크릴을 이용, 몰드를 제작하고 콘크리트를 타설한 후 재령 1년까지 콘크리트 초음파속도와 중량 변화를 측정하였다.

제안 방법

시험체의 제작은 Photo 1과 같이 아크릴 재료를 이용하여 몰드 크기 100x100x200imi 로 하고 콘크리트 경화 후 초음파 탐촉자 측정부위의 표면은 Ø55㎜ 오픈이 가능하여 접촉면을 밀실하게 제작하였으며 콘크리트 양생조건은 현장콘크리트와 유사하게 실험실에서 기중양생을 하였다.
관한 일련의 실험을 실시하였다. 아크릴을 이용, 몰드를 제작하고 콘크리트를 타설한 후 재령 1년까지 콘크리트 초음파속도와 중량 변화를 측정하였다. 본 연구의 실험요인 및 수준은 Table 1과 같이 W/C비 30%~60%, 잔골재율(S/A) 30%~60%로 하였다.
콘크리트 시험체를 실리콘계 그리스로 얇게 도포하고 발진자와 수진자의 축이 일직선상에 오도록 제작된 콘크리트 몰드 시험체와 탐촉자간의 일정한 압력을 주어 직접법으로 초음파속도를 측정하고, 또한 C₂ 시험체, C₈ 시험체는 Photo 1과 같이 검정용으로 추가 제작하여 초음파시간의 측정 오차를 비교할 수 있도록 탐촉자 5㎜ 를 콘크리트 타설 전에 시험체에 매설 시켜 측정하였다.
콘크리트의 초음파속도가 재령경과에 따라 증가하다 일정 시간이 지나면 내부에 함유하고 있는 수분이 증발하여 공극이 발생하면서 초음파시간을 지연 시켜 중량감소와 함께 반발경도의 증가와 더불어 상쇄되는 특성을 규명하기 위하여 콘크리트의 중량변화를 측정하였다. 중량측정은 1㎎ 정밀도와 최대 측정범위 5000g이 가능한 독일 싸토리우스(Sartorius)회사의밸런스를 사용하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용한 시멘트는 국내산 보통 포틀랜드시멘트(밀도 : 3.15g/orf, 분말도 3, 256on/g)를 사용하고, 골재로써 전남 곡성산 강모래(밀도 : 2.50g/cnf, 조립률 : 2.65)를 사용하였으며 굵은 골재는 전남 곡성산 25 rni 강자갈(밀도 : 2.65g/W, 조립률 : 7.02)을 사용하였다. 혼화제로 유동화제를 사용하였으며 콘크리트 사용배합은 Table 2와 같다.
중량측정은 1㎎ 정밀도와 최대 측정범위 5000g이 가능한 독일 싸토리우스(Sartorius)회사의밸런스를 사용하였다.
02)을 사용하였다. 혼화제로 유동화제를 사용하였으며 콘크리트 사용배합은 Table 2와 같다. 콘크리트 혼합은 강제식 팬타입 믹서를 사용하여 혼합하였다.

성능/효과

1) 콘크리트의 초음파속도는 기준치에 비교하면 재령 초기 급격한 변화를 보여 단일법으로서 초음파속도 법을 이용한 콘크리트 강도를 추정할 때에는 초기 재령에 있어 재령계수의 적용이 반드시 필요하다는 것을 알 수 있다.
3) 콘크리트 초음파속도는 동일한 S/A에서 W/C가 낮을수록 증가하여 초음파속도의 결정인자는 잔골 재 율의 변수보다 W/C에 큰 영향을 받는다는 것을 알 수 있다.
Table 6과 같다. 기존의 연구결과와 본 실험 결과를 비교하면 Table 4의 결과에서 초기 재령시 재령계수의 차이는 큰 변화를 보이고 있으나 재령과 재령 사이의 실험결과는 없고, 콘크리트 배합 수준인 W/C와 S/Ae 극히 제한적이어 계수 산정의 경향을 판단하는 자료일 뿐 콘크리트 강도 추정식에 적용하기에는 적합하지 않다. 또한 본 연구의 초음파속도 실험결과와 기존(6)의 반발경도 실험결과를 예를 들어 비교하면, 재령 300일 때 초음파속도는 3.
따라서 이러한 결과와 본 실험결과의 초음파속도가 정점에 도달된 것으로 보여 기존 연구결과를 고려한다면 장기 재령 경과시 반발경도는 증가하나 초음파속도는 감소하여 상쇄관계가 성립됨을 예측할 수 있다. 또한 재령계수를 검토하면 초기재령 3일까지는 10%, 6 일까지 5% 이상의 계수차가 나타난 반면 재령 3주 이후부터 재령 6주까지는 1% 이내의 변화를 보이고 장기재령인 3개월에서 2.
기존의 연구결과와 본 실험 결과를 비교하면 Table 4의 결과에서 초기 재령시 재령계수의 차이는 큰 변화를 보이고 있으나 재령과 재령 사이의 실험결과는 없고, 콘크리트 배합 수준인 W/C와 S/Ae 극히 제한적이어 계수 산정의 경향을 판단하는 자료일 뿐 콘크리트 강도 추정식에 적용하기에는 적합하지 않다. 또한 본 연구의 초음파속도 실험결과와 기존(6)의 반발경도 실험결과를 예를 들어 비교하면, 재령 300일 때 초음파속도는 3.2%, 반발경도는 30% 증가를 보이고 있어 계수의 차이가 크게 나타내고 있다.
또한 재령계수를 검토하면 초기재령 3일까지는 10%, 6 일까지 5% 이상의 계수차가 나타난 반면 재령 3주 이후부터 재령 6주까지는 1% 이내의 변화를 보이고 장기재령인 3개월에서 2.4%, 9개월 이후부터는 3% 이상의 계수차이를 나타내어 단일법으로 초음파 속도 법을 이용하여 콘크리트 강도를 추정할 때에는 초기 재령에 있어 재령계수의 적용이 반드시 필요하다는 것을 알 수 있다.
또한 기존의 연구결과(3)와 달리 초음파속도가 감소하는 경향이 나타나지 않았는데 그러한 이유는 기존연구 실험 결과는 항온이 되지 않아 양생조건 차이라고 간주된다. 본 실험 결과 초음파속도가 재령 1년을 경과하면서 거의 변화가 없이 나타나 정점에 도달한 것으로 판단된다.
아크릴을 이용, 몰드를 제작하고 콘크리트를 타설한 후 재령 1년까지 콘크리트 초음파속도와 중량 변화를 측정하였다. 본 연구의 실험요인 및 수준은 Table 1과 같이 W/C비 30%~60%, 잔골재율(S/A) 30%~60%로 하였다.
2와 같다. 초음파속도는 콘크리트 타설 후 재령 7일까지 기준치에 비교하여 급격히 증가하고, 재령 28일 전후로 속도의 변화가 완만하게 나타나는 경향을 보이며 재령 3개월 이후에서는 초기 재령에 비하여 큰 변화가 나타나지 않았다. 또한 기존의 연구결과(3)와 달리 초음파속도가 감소하는 경향이 나타나지 않았는데 그러한 이유는 기존연구 실험 결과는 항온이 되지 않아 양생조건 차이라고 간주된다.
초음파속도시험은 시험장치에 콘크리트 타설과 동시에 초음파 시간을 측정하였는데 타설 직후 10시간 정도 경과하면서 콘크리트의 물성이 안정화되고 초음파 시간의 변화를 보여 계측이 가능하였다. 전체 시험체의 재령별 초음파속도의 변화는 Fig.

후속연구

2) 초음파속도의 재령계수를 노후된 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서는 이후 장기적 실험을 통하여 초음파시간의 변화를 검토하고 계수를 산정하여 적용하는 것이 필요하다.

참고문헌 (10)

김민수, 윤영호, 김진근, 권영웅, 이승석, '비파괴 시험법에 의한 콘크리트 압축강도 및 반발도의 재령계수추정', 한국콘크리트학회 논문집, 14권 5호, 2002, pp. 782-788

원문보기 상세보기
조창호, '콘크리트 초음파속도의 재령계수 산정' 대한건축학회 학술발표대회 논문집, 27권 1호, 2007, pp. 619-622
조창호, '현장콘크리트 강도추정을 위한 복합비파괴시험법의 신뢰도에 관한 연구,'대한건축학회 논문집, 12권 1호, 1996, pp. 169-179
조창호, '콘크리트 강도추정에 따른 초음파속도와 반발경도의 상쇄효과에 관한 실험적 연구', 대한건축학회 논문집, 12권 11호, 1996, pp. 201-210
谷川恭雄.山田和夫, '複合非破壞試驗法によるコンクリ-トの强度の推定,'セメント.コンクリ-ト,No. 393, 1979. 11. pp. 10-17
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Yiching Lin, Chao-Peng Lai, and Tsong Yen, 'Prediction of Ultrasonic Pulse Velocity(UPV) in Concrete,' ACI Materials Journal V. 100, No. 1, Jan.-Feb. 2003, pp. 21-28

상세보기
Sandor Popovics, Joseph L. Rose, John S. Popovics, 'The Behavior of Ultrasonic Pulses in Concrete,' Cement and Concrete Reseaech. V.20, 1990, pp. 259-270

상세보기
Brithish Standard BS 4408, Part 5 ; 'The measurement of the velocity of ultrasonic pulse in concrete', 1974
RILEM, Recommendation NDT 1 ; 'Testing concrete by the ultrasonic pulse method', 1972

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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