Kim, Dongbaek
(Department of Civil, Safety&Environmental Engineering, Hnakyeong National University)
,
Kim, Myunggon
(Department of Civil, Safety&Environmental Engineering, Hnakyeong National University)
,
Lee, Jeangtae
(Department of Civil, Safety&Environmental Engineering, Hnakyeong National University)
,
Song, Daegyeum
(Department of Civil, Safety&Environmental Engineering, Hnakyeong National University)
콘크리트의 압축강도에 영향을 미치는 요인에는 공시체의 치수, 형상, 길이비(h/d), 단면 처리방법 및 공시체의 건습 등을 들 수 있다. 콘크리트 구조물의 코어 채취 시, 배근 간격에 의한 철근 절단, 벽두께, 구조물에 미치는 악영향 등을 고려할 때, 공시체 치수나 길이비를 2/1로 맞추기가 어려우므로 품질 관리 시 공시체 치수 및 길이비에 대한 강도의 보정이 필요하다. KS의 경우, 콘크리트에서 절취한 코어 나 보의 강도 시험 방법에서 길이비에 대한 보정 계수를 정하고 있으나, 최근 콘크리트의 고강도화가 진행됨에 따라 이를 일괄적으로 적용하기에는 다소 무리가 있다는 연구가 보고되고 있다. 본 연구에서는 압축강도 40~60MPa 범위의 콘크리트를 대상으로 공시체 크기와 길이비의 영향(이하 길이효과)과 길이비를 2/1로 유지하면서 치수의 변화에 따른 강도추이를 검토하기 위해 공시체 직경을 ${\emptyset}5{\sim}15cm$, 길이비를 2.0~1.25로 변화시킨 경우의 압축강도 시험 값을 KS F 2422에 의한 보정 계수와 비교하고, 고강도 콘크리트에의 적용 가능성을 확인하는데 그 목적이 있다.
콘크리트의 압축강도에 영향을 미치는 요인에는 공시체의 치수, 형상, 길이비(h/d), 단면 처리방법 및 공시체의 건습 등을 들 수 있다. 콘크리트 구조물의 코어 채취 시, 배근 간격에 의한 철근 절단, 벽두께, 구조물에 미치는 악영향 등을 고려할 때, 공시체 치수나 길이비를 2/1로 맞추기가 어려우므로 품질 관리 시 공시체 치수 및 길이비에 대한 강도의 보정이 필요하다. KS의 경우, 콘크리트에서 절취한 코어 나 보의 강도 시험 방법에서 길이비에 대한 보정 계수를 정하고 있으나, 최근 콘크리트의 고강도화가 진행됨에 따라 이를 일괄적으로 적용하기에는 다소 무리가 있다는 연구가 보고되고 있다. 본 연구에서는 압축강도 40~60MPa 범위의 콘크리트를 대상으로 공시체 크기와 길이비의 영향(이하 길이효과)과 길이비를 2/1로 유지하면서 치수의 변화에 따른 강도추이를 검토하기 위해 공시체 직경을 ${\emptyset}5{\sim}15cm$, 길이비를 2.0~1.25로 변화시킨 경우의 압축강도 시험 값을 KS F 2422에 의한 보정 계수와 비교하고, 고강도 콘크리트에의 적용 가능성을 확인하는데 그 목적이 있다.
Internal factors having effects on compressive strength test results of concrete include size, shape, height-diameter ratio(h/d), section processing method, dryness and wetness, etc. of the specimen. As it is difficult to ensure dimensions of core specimen due to rebar cutting from rebar spacing, wa...
Internal factors having effects on compressive strength test results of concrete include size, shape, height-diameter ratio(h/d), section processing method, dryness and wetness, etc. of the specimen. As it is difficult to ensure dimensions of core specimen due to rebar cutting from rebar spacing, wall thickness, effects on the structure, etc. when taking core of the concrete structure, correction of dimensions and h/d of the specimen become important for quality control of the concrete. Thus, in order to review effects of specimen size and height-diameter ratio for the concretes with compressive strength within 40~60MPa, this study has experimentally reviewed compressive strength test values by applying correction factors pursuant to KS F 2422 (Method of obtaining and testing drilled cores and sawed beams of concrete), when changing specimen diameter to ${\emptyset}5{\sim}15cm$, and h/d to 2.0~1.25.
Internal factors having effects on compressive strength test results of concrete include size, shape, height-diameter ratio(h/d), section processing method, dryness and wetness, etc. of the specimen. As it is difficult to ensure dimensions of core specimen due to rebar cutting from rebar spacing, wall thickness, effects on the structure, etc. when taking core of the concrete structure, correction of dimensions and h/d of the specimen become important for quality control of the concrete. Thus, in order to review effects of specimen size and height-diameter ratio for the concretes with compressive strength within 40~60MPa, this study has experimentally reviewed compressive strength test values by applying correction factors pursuant to KS F 2422 (Method of obtaining and testing drilled cores and sawed beams of concrete), when changing specimen diameter to ${\emptyset}5{\sim}15cm$, and h/d to 2.0~1.25.
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문제 정의
본 연구에서는 강도가 40MPa 이하인 콘크리트의 길이에 대한 보정계수와 치수효과에 대한 보정계수가 강도가 40 ~ 60MPa 정도인 고강도 콘크리트에 적용 가능한지의 여부를 검토하기 위해 다음과 같은 공시체를 제작했다. W/C를 각각 50%, 43%, 38%로 하고, ∅10×20cm를 기준으로 하여 길이비를 2.
본 연구에서는 압축강도 40∼60MPa 범위의 콘크리트를 대상으로 공시체 크기와 길이비(h/d)의 영향(이하 길이효과)과 길이비를 2/1로 유지하면서 크기가 변함에 따른 강도변화(이하 치수효과)를 검토하기 위해 공시체 직경을 ∅5∼15cm, 길이비를 2.0∼1.25로 변화시킨 경우의 압축강도 시험 값을 분석하여 KS에 의한 보정 계수와 비교하고, 고강도 콘크리트에의 적용 가능성을 확인하는데 그 목적이 있다.
제안 방법
굳지 않은 콘크리트의 물성을 평가하기 위하여 공기량, 슬럼프 및 플로 시험을 각각 실시하였다. 목표 공기량은 물시멘트비(W/C) 50%, 43% (N50, N43)의 경우 4.
대상 데이터
시멘트는 1종 보통 포틀랜드 시멘트, 잔골재는 조립률 2.68의 해사를 사용하였으며, 굵은 골재는 최대치수 20mm의 쇄석을 사용하였다. 혼화제로 AE감수제는 리그닌계, 고성능 AE감수제는 폴리카본산계의 NonAE타입을, AE제는 음이온 계면활성제를 사용했다(Table 2).
68의 해사를 사용하였으며, 굵은 골재는 최대치수 20mm의 쇄석을 사용하였다. 혼화제로 AE감수제는 리그닌계, 고성능 AE감수제는 폴리카본산계의 NonAE타입을, AE제는 음이온 계면활성제를 사용했다(Table 2). W/C는 50, 43, 38%로 3수준으로 설정하되, W/C43%의 경우는 고유동화를 혼합한 경우를 추가하였으며, W/C38%의 경우는 고유동화제를 혼합한 경우만 설정하여 총 4종류의 콘크리트를 Table 2와 같이 배합하였다.
이론/모형
공시체는 KS F 2403에 따랐으며, h/d비 2.0을 기준으로 하여 ∅5×10cm, ∅7.5×15cm, ∅10×20cm, ∅12.5×25cm, ∅15×30cm의 5종류, ∅10×20cm를 기준으로 하여 길이비를 1.25, 1.5, 1.75, 2.0로 하여 Table 4와 같이 4종류를 제작하였다. 또한 모든 공시체는 2층으로 나누어 타설했으며, 각 종류 당 3개의 공시체를 제작하였다(Fig.
5×25cm, ∅15×30cm의 5종으로 하여 총108개(5수준×3개×4배합+4수준×3개×4배합=108)의 공시체를 제작했다. 모든 공시체는 24시간 후 탈형하여 20℃ 수중양생을 실시하고 공시체의 양면을 시험 당일에 기계 연마 단면 처리한 후 KS F 2422의 시험벙법에 따라 재령 28일 압축강도를 측정하였다.
압축강도는 KS F 2405의 콘크리트의 압축강도 시험방법에 따라 측정하였는데, 콘크리트 공시체 연마기를 이용하여 양면을 연마하였으며, 재하속도는 초당 0.6±0.4MPa로 하여 측정하였다. 공시체의 양생은 20±3℃의 수조에서 표준 수중양생을 실시하였으며 재령 28일에 각각 3개씩 측정하였다.
성능/효과
1) 강도 수준에 따른 각 치수변화에 따른 압축강도비의 편차는 5% 정도이다. 또한, 압축강도가 증가함에 따라 공시체 치수에 의한 영향(size effect)이 증가하고, 그 정도는 보통 콘크리트에 대한 KS의 보정계수를 상회한다.
2) 길이비가 작아지면 압축강도 시험 값이 증가하고, 압축강도 수준이 증가함에 따라 시편 길이의 영향이 증가하며, 그 값은 KS의 보통 콘크리트에 대한 보정계수보다 커진다.
3) 실험결과를 종합하면 고강도 콘크리트의 치수 및 길이효과에 대한 보정은 현재의 KS의 보정계수를 그대로 사용하면 그 오차율에 오류가 있음을 나타내고 있으므로 보정이 필요하며, 각 변수별 오차율을 DB로 정리해야 한다. 또한 이를 위해서는 실험변수를 다양화 하여 보다 많은 데이터를 확보할 필요가 있다고 판단된다.
후속연구
4) 향후, 압축강도의 범위를 80MPa까지 확장하고 시편의 크기 및 길이를 다양하게 하여 추가적인 연구를 수행한다면 보다 정확한 결과를 예측할 수 있으리라 사료된다.
3) 실험결과를 종합하면 고강도 콘크리트의 치수 및 길이효과에 대한 보정은 현재의 KS의 보정계수를 그대로 사용하면 그 오차율에 오류가 있음을 나타내고 있으므로 보정이 필요하며, 각 변수별 오차율을 DB로 정리해야 한다. 또한 이를 위해서는 실험변수를 다양화 하여 보다 많은 데이터를 확보할 필요가 있다고 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
콘크리트의 압축강도에 영향을 미치는 요인에는 무엇이 있는가?
콘크리트의 압축강도에 영향을 미치는 요인에는 공시체의 치수, 형상, 길이비(h/d), 단면 처리방법 및 공시체의 건습 등을 들 수 있다. 콘크리트 구조물의 코어 채취 시, 배근 간격에 의한 철근 절단, 벽두께, 구조물에 미치는 악영향 등을 고려할 때, 공시체 치수나 길이비를 2/1로 맞추기가 어려우므로 품질 관리 시 공시체 치수 및 길이비에 대한 강도의 보정이 필요하다.
품질 관리 시 공시체 치수 및 길이비에 대한 강도의 보정이 필요한 이유는 무엇인가?
콘크리트의 압축강도에 영향을 미치는 요인에는 공시체의 치수, 형상, 길이비(h/d), 단면 처리방법 및 공시체의 건습 등을 들 수 있다. 콘크리트 구조물의 코어 채취 시, 배근 간격에 의한 철근 절단, 벽두께, 구조물에 미치는 악영향 등을 고려할 때, 공시체 치수나 길이비를 2/1로 맞추기가 어려우므로 품질 관리 시 공시체 치수 및 길이비에 대한 강도의 보정이 필요하다. KS의 경우, 콘크리트에서 절취한 코어 나 보의 강도 시험 방법에서 길이비에 대한 보정 계수를 정하고 있으나, 최근 콘크리트의 고강도화가 진행됨에 따라 이를 일괄적으로 적용하기에는 다소 무리가 있다는 연구가 보고되고 있다.
압축강도를 측정하는 다양한 방법에는 무엇이 있는가?
콘크리트의 압축강도는 다양한 방법으로 측정되고 있다. 일반적으로 28일 표준양생 시킨 공시체의 압축강도 시험방법에 의해 콘크리트의 압축강도를 측정하고 있으나 현장에서는 28일 이전에 거푸집 존치기간 확보 및 동바리 해체 등을 이유로 슈미트 해머 등을 이용한 비파괴 시험방법에 의해 압축강도를 추정하기도 한다. 또한 구조물의 건전도 추정이나 정밀안전진단을 위해서는 일정 부분 콘크리트 코어를 채취하여 압축강도를 실측하기도 한다. 이러한 방법들은 실험실 조건에서의 실험을 수행한다거나, 비파괴 시험이 가지는 정확도에 대한 신뢰부족, 기존 구조체의 훼손을 가져온다는 각 방법마다의 단점이 있으므로 이를 콘크리트 강도측정의 필요성에 따라 신중히 고려하여 사용하여야 한다.
참고문헌 (6)
H.F. Gonnerman(1995), Effect of Size and Shape of Test Specimen on Compressive Strength of Concrete, Proc. Of ASTM
Young-Gil Jin(2002), An Experimental Study on the Relationship between the Compressive Strength of High Strength Concrete and High Strength Concrete, Journal of Architectural Institute of Korea, Vol.2 No.2 , pp. 129-134
Seung-Han Lee (2008), Compressive Strength Characteristics of Non-standardized Modular Testing Considering Strength Levels, Journal of Kores Concrete Institure, Spring Academic Conference, Vol. 20, No. 1, pp.781-784
Takafumi Noguchi and Yuzawa Shiki(2012), Effect of test specimen size on compressive strength test of high strength concrete, Architectural Institute of Japan, Vol. 5, No.473, pp.19-28
Tsutomu Katano(2014), Effect of High-Strength Concrete Strength Ratio on Compressive Strength of High Strength Concrete, Journal of Nihon Architectural Academic Commemorative Academic Lecture Course, pp. 479-480
Aldea, C. M., Ghandehari, M., Shah, S. P., and Karr, A.(1999), "Estimation of Water Flow Through Cracked Concrete Under Load," ACI Materials Journal, Vol. 97, No. 5, pp. 567-575
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