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문제 정의
- 6 kg/m3)을 가지고 있으며, 4주 습윤양생후 실내조건하에서 전자기 특성을 평가하였다. 본 연구에서 도출된 전자기 특성은 압축강도, 염화물 함유량, 물-시멘트비 등과 관련지어서 분석되었으며, 염화물을 함유한 콘크리트의 내구성능 평가를 하는데 기초적인 자료를 제공하게 된다.
- 본 연구의 목적은 각기 다른 염화물량을 포함하고 있는 OPC 모르타르에 대하여, 염화물량 및 물-시멘트비에 따라 변화하는 전자기 특성을 평가하는데 있다. 본 연구에서는 3개의 물-시멘트비를 가지는 OPC 모르타르를 이용하여 전자기파 측정을 수행하였다.
제안 방법
- 각 시편은 10×20 cm의 원주형시편을 사용하였으며, 4주간 습윤양생을 수행하였다.
- 본 연구에서는 3개의 물-시멘트비를 가지는 OPC 모르타르를 이용하여 전자기파 측정을 수행하였다. 각 시편은 각기 다른 염화물량(0.0, 0.6, 1.2, 2.4, 3.6 kg/m3)을 가지고 있으며, 4주 습윤양생후 실내조건하에서 전자기 특성을 평가하였다. 본 연구에서 도출된 전자기 특성은 압축강도, 염화물 함유량, 물-시멘트비 등과 관련지어서 분석되었으며, 염화물을 함유한 콘크리트의 내구성능 평가를 하는데 기초적인 자료를 제공하게 된다.
- 각각의 시편들은 배합후 4주간 수중양생(20±2)을 수행하였으며, 2주간 실내환경(R.H. 55±5%, 22±2)에 추가적으로 존치하였다.
- 본 연구에서는 3가지 물-시멘트비(W/C : 45%, 55%,65%)를 가진 OPC 모르타르를 사용하였다. 굵은골재를 사용할 경우, 측정값이 부분적으로 분산되므로, 이러한 영향을 방지하기 위해 OPC 모르타르를 대상시편으로 하였다. 각 시편은 10×20 cm의 원주형시편을 사용하였으며, 4주간 습윤양생을 수행하였다.
- 네트워크 분석기는 범용인터페이스버스(General Purpose Interface Bus: GPIB)를 통해서 노트북에 연결되어 있으며 이를 통해 측정된 전자기 특성을 평가하게 된다. 네트워크 분석기는 0.2 GHz~20 GHz의 주파수 대역을 가지고 있으며, 0.4 GHz 간격으로 유전상수와 손실계수, 그리고 전도율을 평가하였다. Fig.
- OECP는 송출되는 전선의 단면모양이며, 측정 대상시편의 표면 또는 액체의 침지상태에서 반사되는 전자기파를 측정하도록 구성되어 있다. 네트워크 분석기는 범용인터페이스버스(General Purpose Interface Bus: GPIB)를 통해서 노트북에 연결되어 있으며 이를 통해 측정된 전자기 특성을 평가하게 된다. 네트워크 분석기는 0.
- 그러나, 국부적으로 표면에 수분이 존재할 수 있어, 재료특성(물-시멘트비 또는 염화물량)에 따른 전자기 특성의 차이를 도출할 수 없다. 대부분의 RC 구조물 또는 시편에 대하여 비파괴실험이 실내조건과 같은 부분건조 상태에서 수행되는 점을 감안하여, 본 연구에서는 실내조건(부분건조)에서 실험을 수행하였다.
- 본 논문에서는 하나의 시편(지름 10 cm, 높이 2 cm)에 대해서 10번을 측정하였으며, 그 평균값을 주파수 영역에 걸쳐서 도시하였다. 각 배합별 시편은 2개가 준비되었으므로 총 20번의 측정값에 대하여 평균값을 측정한 것이다.
- 본 연구의 목적은 각기 다른 염화물량을 포함하고 있는 OPC 모르타르에 대하여, 염화물량 및 물-시멘트비에 따라 변화하는 전자기 특성을 평가하는데 있다. 본 연구에서는 3개의 물-시멘트비를 가지는 OPC 모르타르를 이용하여 전자기파 측정을 수행하였다. 각 시편은 각기 다른 염화물량(0.
- 본 연구에서는 각기 다른 염화물 함유량과 45%, 55%, 65%의 물-시멘트비를 가진 OPC 모르타르를 대상으로 전자기적 특성을 평가하였는데, 특히 5~20 GHz의 평균값을 이용하여 유전상수 및 전도율의 특성변화를 분석하였다.
- 수중양생 후 포화상태로 실험을 수행할 경우, 실험시편내의 염화물 농도가 감소하게 되므로 본 연구에서는 실내건조상태(R.H. 55±5%, 22±2) 조건에서 양생 및 실험을 수행하였다.
- 각 시편은 10×20 cm의 원주형시편을 사용하였으며, 4주간 습윤양생을 수행하였다. 염화물 함유량의 변화에 따른 전자기 특성을 평가하기 위해, 5가지 다른 염화물량(0.0, 0.6, 1.2, 2.4, 3.6 kg/m3)을 혼입한 모르타르를 사용하였으며, 모르타르의 기초적인 특성을 평가하기 위해 공기량 및 압축강도를 동시에 조사하였다. 전자기 특성을 평가하기 위해, 동일한 배합과 노출환경을 가진 OPC 모르타르 실린더 시편을 2 cm 두께로 자르고 표면 그라인딩을 수행한 후, EM 값을 측정하였다.
- 전자기 특성변화를 물-시멘트비 및 염화물 함유량에 따라 분석하기 위해서 5~20 GHz 영역의 측정값을 하나의 평균값으로 도시하였다. 즉 하나의 평균값으로 나타난 유전상수 및 전도율은 시편의 물-시멘트비에 따라 도시될 수 있다.
- 6 kg/m3)을 혼입한 모르타르를 사용하였으며, 모르타르의 기초적인 특성을 평가하기 위해 공기량 및 압축강도를 동시에 조사하였다. 전자기 특성을 평가하기 위해, 동일한 배합과 노출환경을 가진 OPC 모르타르 실린더 시편을 2 cm 두께로 자르고 표면 그라인딩을 수행한 후, EM 값을 측정하였다. Table 2는 사용된 시편의 배합표를 나타내고 있으며 Fig.
대상 데이터
- 본 논문에서 사용된 장비(Agilent 8722ES)는 개방형 동축선로측정기(Open Ended Coaxial Probe: OECP)와 네트워크 분석기 등으로 구성되어 있다. OECP는 송출되는 전선의 단면모양이며, 측정 대상시편의 표면 또는 액체의 침지상태에서 반사되는 전자기파를 측정하도록 구성되어 있다.
- 그 이유는 서로 다른 배합을 이용하여 콘크리트를 제조할 경우, 일정한 양생조건이 제공된다면 배합특성에 따라 공극률, 수화물량 등이 일정한 수준으로 각각 결정되게 되며, 초기재령에 결정된 콘크리트 특성은 전도율 및 유전상수에 일정한 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 3가지 물-시멘트비(W/C : 45%, 55%,65%)를 가진 OPC 모르타르를 사용하였다. 굵은골재를 사용할 경우, 측정값이 부분적으로 분산되므로, 이러한 영향을 방지하기 위해 OPC 모르타르를 대상시편으로 하였다.
데이터처리
- 본 논문에서는 하나의 시편(지름 10 cm, 높이 2 cm)에 대해서 10번을 측정하였으며, 그 평균값을 주파수 영역에 걸쳐서 도시하였다. 각 배합별 시편은 2개가 준비되었으므로 총 20번의 측정값에 대하여 평균값을 측정한 것이다. 수중양생 후 포화상태로 실험을 수행할 경우, 실험시편내의 염화물 농도가 감소하게 되므로 본 연구에서는 실내건조상태(R.
이론/모형
- 모르타르의 역학적 성능평가를 위하여 재령 4주후 압축강도를 KS F 2405를 참조하여 평가하였다. 강도분포는 물-시멘트비에 따라 명확한 차이를 가지고 있었으나, 염화물 함유량에 대해서는 명확한 차이가 나타나지 않았다.
성능/효과
- 1. 재령 4주차에 시행한 압축강도 실험 결과, 염화물을 혼입한 OPC 모르타르의 압축강도는 물-시멘트비의 감소에 따라 강도증가를 보이는 전형적인 강도특성을 나타내었으나, 염화물 유량에 따른 강도증가는 명확하게 나타나지 않았다.
- 2. 물-시멘트비가 높은 시편일수록 측정 주파수 영역에서 유전상수 및 전도율은 감소하였는데, 이는 개방형 동축선로 측정기의 접촉면적에서 공극률의 증가에 따라 공기가 접하는 면적이 상대적으로 크게 평가되었기 때문이다. 실내조건과 같이 표면함수율가 낮은 조건에서는 공극률의 영향이 유전상수와 전도율에 크게 영향을 미치고 있음을 알 수 있다.
- 3. 배합당시 혼입한 염화물량의 증가에 따라 유전상수 및 전도율이 선형으로 증가하였다. 염화물 함유량이 3.
- 모르타르의 역학적 성능평가를 위하여 재령 4주후 압축강도를 KS F 2405를 참조하여 평가하였다. 강도분포는 물-시멘트비에 따라 명확한 차이를 가지고 있었으나, 염화물 함유량에 대해서는 명확한 차이가 나타나지 않았다. 그 이유는염화칼슘(CaCl2)를 혼입한 시편의 경우, 콘크리트 공극수의 pH 감소가 발생하게 되고, 이로 인해 수화발열시기 및 속도를 뚜렷하게 증가시키므로 초기재령에서 강도차이를 나타낼 수 있다(Brown et al.
- , 1993). 본 연구는 건조상태의 OPC 모르타르를 대상으로 한 실험이지만, 유전상수와 전도율이 모두 증가함을 알 수 있다. 이는 배합에 함유되어 있는 염화물이 공극구조를 미세하게 만드는데 영향을 주기 때문이며(Suryavanshi et al.
- 유전상수와 전도율의 염화물량에 대한 증가율을 비교한 결과, 전도율의 경우가 증가율이 더 큰 것으로 평가되었으며,그 상관성 역시 높게 평가되었다. 또한, 물-시멘트비가 큰 경우가 염화물에 대한 증가율이 큰 것으로 평가되었다.
- 는 절대건조상태의 무게를 나타낸다. 함수비는 측정시편 2개의 평균값으로 나타내었는데, W/C 45% 인 경우는 3.01%, W/C 55%의 시편의 2.95%, W/C 65% 시편의 경우는 2.85%로 평가되었다. 기존의 연구(임홍철과 정성훈, 2000; 정성훈과 임홍철, 1998; Rhim et al.
후속연구
- 한편 선형 회귀분석을 통하여 도출된 상관계수에서는 전도율의 경우가 유전상수보다 더욱 우수한 상관성을 보이고 있었다. 이와 같이 염화물량에 따라 변화하는 시멘트계 재료의 전자기 특성은 배합시 콘크리트의 품질평가, 염해에 노출된 신설 구조물의 건전성 평가 등에 기초적인 정보를 제공할 것으로 예상된다.
- 또한, 물-시멘트비가 큰 경우가 염화물에 대한 증가율이 큰 것으로 평가되었다. 이와 같이 염화물량의 증가에 따라 변화하는 전자기 특성은 염해에 노출된 콘크리트 또는 시멘트계 재료의 성능평가에 기초적인 정보를 제공할 수 있을 것이다. 현재는 OPC 모르타르를 대상으로 한 기초적인 실험이 수행되었으나, 콘크리트 시편에 대한 적용성이 추후 평가될 예정이며, 일정 주파수 대역을 가지는 휴대용 평가장치가 개발된다면 초기재령 콘크리트의 품질관리평가, 거푸집 제거 직후의 콘크리트 표면 상태 평가, 염해에 노출된 신설 RC 구조물의 상태 평가 등에 사용될 것으로 수 있다.
- 이와 같이 염화물량의 증가에 따라 변화하는 전자기 특성은 염해에 노출된 콘크리트 또는 시멘트계 재료의 성능평가에 기초적인 정보를 제공할 수 있을 것이다. 현재는 OPC 모르타르를 대상으로 한 기초적인 실험이 수행되었으나, 콘크리트 시편에 대한 적용성이 추후 평가될 예정이며, 일정 주파수 대역을 가지는 휴대용 평가장치가 개발된다면 초기재령 콘크리트의 품질관리평가, 거푸집 제거 직후의 콘크리트 표면 상태 평가, 염해에 노출된 신설 RC 구조물의 상태 평가 등에 사용될 것으로 수 있다.
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