비파괴 시험 중 선 매입 인발시험법은 아마도 현장의 콘크리트 압축강도를 평가하기 위해 널리 사용되는 기술이라고 할 수 있다. 인발시험은 콘크리트 타설 전에 특별히 계획된 형태의 철재 봉을 설치하여 콘크리트가 굳은 다음 그 봉을 인발하여 그때의 하중을 측정하여 콘크리트 강도를 평가하는 방법으로 미국과 캐나다에서는 콘크리트 구조물 공사중에 콘크리트 강도를 결정하는 신뢰할 만한 시험법으로 각각 ASTM C 900과 CSA A23.2에 규격화 되어 있다. 직경 12mm볼트에 홈이 파인 파단형 인발 볼트와 인발너트, 그리고 로드셀이 필요 없는 오일유압펌프로 구성된 간이인발시험법을 초고강도 콘크리트 강도를 추정하기 위하여 제안되었다. 인발시험과 간이인발시험의 이점을 검증하기 위하여, 80MPa 및 100MPa 급 두 가지 유형의 콘크리트로 제작된 4개의 시험벽체와 2개의 슬래브를 대상으로 로드셀을 장착한 간이인발시험을 사용하여 인발시험을 실시하였다. 인발하중과 콘크리트 압축강도, 파단형 인발볼트의 파단 여부를 재령 7일까지는 매일, 그리고 14일, 21일, 28일, 90일에 측정하였다. 인발하중과 콘크리트 압축강도의 상관곡선은 매우 높은 신뢰도를 보여주었으며, 따라서 인발시험이 현장에서 구조물의 초고강도 콘크리트 강도를 평가할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 파단형 인발볼트 직경과 콘크리트 강도와의 관계식으로 y=0.0184+5.4(x=콘크리트 압축강도(MPa), y=파단형 인발볼트 직경(mm))를 제안하였다. 본 연구에서 얻은 결과로 간이인발시험은 유용하며 저비용, 간편성 및 편의성에 대한 가능성이 검증되었다.
비파괴 시험 중 선 매입 인발시험법은 아마도 현장의 콘크리트 압축강도를 평가하기 위해 널리 사용되는 기술이라고 할 수 있다. 인발시험은 콘크리트 타설 전에 특별히 계획된 형태의 철재 봉을 설치하여 콘크리트가 굳은 다음 그 봉을 인발하여 그때의 하중을 측정하여 콘크리트 강도를 평가하는 방법으로 미국과 캐나다에서는 콘크리트 구조물 공사중에 콘크리트 강도를 결정하는 신뢰할 만한 시험법으로 각각 ASTM C 900과 CSA A23.2에 규격화 되어 있다. 직경 12mm볼트에 홈이 파인 파단형 인발 볼트와 인발너트, 그리고 로드셀이 필요 없는 오일유압펌프로 구성된 간이인발시험법을 초고강도 콘크리트 강도를 추정하기 위하여 제안되었다. 인발시험과 간이인발시험의 이점을 검증하기 위하여, 80MPa 및 100MPa 급 두 가지 유형의 콘크리트로 제작된 4개의 시험벽체와 2개의 슬래브를 대상으로 로드셀을 장착한 간이인발시험을 사용하여 인발시험을 실시하였다. 인발하중과 콘크리트 압축강도, 파단형 인발볼트의 파단 여부를 재령 7일까지는 매일, 그리고 14일, 21일, 28일, 90일에 측정하였다. 인발하중과 콘크리트 압축강도의 상관곡선은 매우 높은 신뢰도를 보여주었으며, 따라서 인발시험이 현장에서 구조물의 초고강도 콘크리트 강도를 평가할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 파단형 인발볼트 직경과 콘크리트 강도와의 관계식으로 y=0.0184+5.4(x=콘크리트 압축강도(MPa), y=파단형 인발볼트 직경(mm))를 제안하였다. 본 연구에서 얻은 결과로 간이인발시험은 유용하며 저비용, 간편성 및 편의성에 대한 가능성이 검증되었다.
The pullout test, a nondestructive testing(NDT), for pre-installed inserts is perhaps the most widely used technique to estimate the in-situ compressive strength of concrete. It measures the force needed to pullout a standardized metal insert embedded into concrete members. The pullout test was cert...
The pullout test, a nondestructive testing(NDT), for pre-installed inserts is perhaps the most widely used technique to estimate the in-situ compressive strength of concrete. It measures the force needed to pullout a standardized metal insert embedded into concrete members. The pullout test was certified by the American Society for Testing and Materials(ASTM) and Canadian Standards Association(CSA) as a reliable method for determining the strength of concrete in concrete structures under construction. To easily estimate the strength of ultra-high-strength concrete, a simplified pullout tester, primarily composed of a standard 12mm bolt with a groove on the shaft as a break-off bolt, an insert nut, and a hydraulic oil pump without a load cell, was proposed. Four wall and two slab specimens were tested for two levels of concrete strength, 80MPa and 100MPa, using a simplified pullout tester with a load cell to verify the advantages of the pullout test and simplified pullout test. The compressive strength of concrete, pullout load, and the rupture of the break-off bolt were measured 11 times, day 1 to 7, 14, 21, 28, and 90. The correlation of the pullout load and the compressive strength of each specimen show a higher degree of reliability. Therefore, a simplified pullout test can be used to evaluate the in-place strength of ultra-high-strength concrete in structures. The prediction equation for the groove diameter of the break-off bolt(y) with the concrete strength(x) was proposed as y=0.0184x+5.4. The results described in this research confirm the simplified pullout's utility and potential for low cost, simplicity, and convenience.
The pullout test, a nondestructive testing(NDT), for pre-installed inserts is perhaps the most widely used technique to estimate the in-situ compressive strength of concrete. It measures the force needed to pullout a standardized metal insert embedded into concrete members. The pullout test was certified by the American Society for Testing and Materials(ASTM) and Canadian Standards Association(CSA) as a reliable method for determining the strength of concrete in concrete structures under construction. To easily estimate the strength of ultra-high-strength concrete, a simplified pullout tester, primarily composed of a standard 12mm bolt with a groove on the shaft as a break-off bolt, an insert nut, and a hydraulic oil pump without a load cell, was proposed. Four wall and two slab specimens were tested for two levels of concrete strength, 80MPa and 100MPa, using a simplified pullout tester with a load cell to verify the advantages of the pullout test and simplified pullout test. The compressive strength of concrete, pullout load, and the rupture of the break-off bolt were measured 11 times, day 1 to 7, 14, 21, 28, and 90. The correlation of the pullout load and the compressive strength of each specimen show a higher degree of reliability. Therefore, a simplified pullout test can be used to evaluate the in-place strength of ultra-high-strength concrete in structures. The prediction equation for the groove diameter of the break-off bolt(y) with the concrete strength(x) was proposed as y=0.0184x+5.4. The results described in this research confirm the simplified pullout's utility and potential for low cost, simplicity, and convenience.
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문제 정의
본 연구에서는 80MPa를 초과하는 초고강도 콘크리트에 대하여 인발법을 적용하고자 한다. 또한 기개발된 간이인발 시험법도 동시에 적용하여 기존 인발법과의 차이도 검토해보고자 한다. 모의시험벽체와 슬래브를 대상으로 기존 인발법을 통하여 초고강도 콘크리트 강도와 인발하중과의 관계를 정립하여 인발법이 정밀도가 높은 비파괴시험법이라는 것을 증명하고, 파단형 인발볼트를 사용한 간이 인발법도 동시에 적용하여 간이인발법이 현장에서 초고강도 콘크리트 강도를 간편하고 경제적으로 쉽게 평가할 수 있는 시험법이라는 것을 확인하고자 한다.
또한 기개발된 간이인발 시험법도 동시에 적용하여 기존 인발법과의 차이도 검토해보고자 한다. 모의시험벽체와 슬래브를 대상으로 기존 인발법을 통하여 초고강도 콘크리트 강도와 인발하중과의 관계를 정립하여 인발법이 정밀도가 높은 비파괴시험법이라는 것을 증명하고, 파단형 인발볼트를 사용한 간이 인발법도 동시에 적용하여 간이인발법이 현장에서 초고강도 콘크리트 강도를 간편하고 경제적으로 쉽게 평가할 수 있는 시험법이라는 것을 확인하고자 한다.
본 연구에서는 80MPa를 초과하는 초고강도 콘크리트에 대하여 인발법을 적용하고자 한다. 또한 기개발된 간이인발 시험법도 동시에 적용하여 기존 인발법과의 차이도 검토해보고자 한다.
2에 규격화되어 있다. 직경 12mm볼트에 홈이 파인 파단형 인발 볼트와 인발너트, 그리고 로드셀이 필요 없는 오일유압펌프로 구성된 간이인발시험법을 초고강도 콘크리트 강도를 추정하기 위하여 제안되었다. 인발시험과 간이인발시험의 이점을 검증하기 위하여, 80MPa 및 100MPa급 두 가지 유형의 콘크리트로 제작된 4개의 시험벽체와 2개의 슬래브를 대상으로 로드셀을 장착 한 간이인발시험을 사용하여 인발시험을 실시하였다.
제안 방법
시험방법은 각 재령에서 계획된 직경의 파단형 인발볼트를 매입하여 3개의 볼트가 먼저 파단되면 직경이 큰 인발볼트를 사용하여 다시 인발시험을 실시하고 만약에 볼트의 파단 없이 콘크리트가 콘 모양으로 뽑혀 나오면 시험을 중단하고 그때의 볼트 직경을 해당 재령일의 콘크리트 강도에 대응하는 최종 볼트 직경으로 결정한다. 간이인발시험인 경우 인발하중을 구할 필요는 없으나 정량적인 값을 얻어 다른 시험값과 비교하기 위하여 로드 셀을 사용하여 인발하중을 측정하였다
공시체 크기는 ∅100mm×200mm로 KS F2403을 준수하여 제작하였으며 콘크리트 압축강도시험은 콘크리트 타설 후 1일부터 1주일 동안은 매일, 그 후 재령 14일, 21일, 28일, 90일에 실시하여 결과적으로 총 11번의 시험이 이루어졌다.
파단형 볼트의 파단은 P로,F로 표시하였다. 본 시험은 각 재령에 최소 3본 이상의 파단형 볼트가 사용되어 목표 콘크리트 강도 도달여부를 확인하였는데, 확인 절차는 각 재령에서 예상 직경을 가진 파단형 볼트 3본이 파단되면 그 다음 직경의 볼트를 시험하고 3본의 볼트에서 콘크리트 콘이 뽑혀 나오면 그 재령에서는 시험을 종료하고, 그 다음 재령에서는 이전 재령에서 콘크리트 콘이 뽑혀 나온 가장 큰 직경의 볼트를 가지고 동일한 방법으로 시험을 실시하였다. 시험이 종료되면 그때의 직경을 그 재령의 콘크리트 강도에 대응하는 값으로 추정할 수 있다.
본 연구에서는 80MPa를 초과하는 초고강도 콘크리트를 사용하여 시험벽체와 슬래브를 대상으로 기존 인발법과 개발된 간이인발시험법을 동시에 적용하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
양면으로 인발너트가 설치 되어있는 벽체를 대상으로는 간이인발시험을 위한 최종 볼트 직경을 결정하기 위하여 홈이 제작된 파단형 인발볼트를 사용하여 인발시험을 실시하였다. 시험방법은 각 재령에서 계획된 직경의 파단형 인발볼트를 매입하여 3개의 볼트가 먼저 파단되면 직경이 큰 인발볼트를 사용하여 다시 인발시험을 실시하고 만약에 볼트의 파단 없이 콘크리트가 콘 모양으로 뽑혀 나오면 시험을 중단하고 그때의 볼트 직경을 해당 재령일의 콘크리트 강도에 대응하는 최종 볼트 직경으로 결정한다. 간이인발시험인 경우 인발하중을 구할 필요는 없으나 정량적인 값을 얻어 다른 시험값과 비교하기 위하여 로드 셀을 사용하여 인발하중을 측정하였다
시험벽체와 슬래브에는 Table 2와 같이 80MPa과 100 MPa급의 고강도 콘크리트의 배합을 사용하였으며 품질확보를 위하여 PC제작업체에 의뢰하여 현장에서 제작하였다.
한쪽면만 인발너트가 설치된 시험벽체와 슬래브를 대상으로 정량적인 인발하중값을 측정하기 위하여 홈이 없는 고력볼트를 사용하여 각각의 재령에 대하여 5곳에 대하여 인발시험을 실시하였다. 양면으로 인발너트가 설치 되어있는 벽체를 대상으로는 간이인발시험을 위한 최종 볼트 직경을 결정하기 위하여 홈이 제작된 파단형 인발볼트를 사용하여 인발시험을 실시하였다. 시험방법은 각 재령에서 계획된 직경의 파단형 인발볼트를 매입하여 3개의 볼트가 먼저 파단되면 직경이 큰 인발볼트를 사용하여 다시 인발시험을 실시하고 만약에 볼트의 파단 없이 콘크리트가 콘 모양으로 뽑혀 나오면 시험을 중단하고 그때의 볼트 직경을 해당 재령일의 콘크리트 강도에 대응하는 최종 볼트 직경으로 결정한다.
직경 12mm볼트에 홈이 파인 파단형 인발 볼트와 인발너트, 그리고 로드셀이 필요 없는 오일유압펌프로 구성된 간이인발시험법을 초고강도 콘크리트 강도를 추정하기 위하여 제안되었다. 인발시험과 간이인발시험의 이점을 검증하기 위하여, 80MPa 및 100MPa급 두 가지 유형의 콘크리트로 제작된 4개의 시험벽체와 2개의 슬래브를 대상으로 로드셀을 장착 한 간이인발시험을 사용하여 인발시험을 실시하였다. 인발하중과 콘크리트 압축강도, 파단형 인발볼트의 파단 여부를 재령 7일까지는 매일, 그리고 14일, 21일, 28일, 90일에 측정하였다.
인발시험과 간이인발시험의 이점을 검증하기 위하여, 80MPa 및 100MPa급 두 가지 유형의 콘크리트로 제작된 4개의 시험벽체와 2개의 슬래브를 대상으로 로드셀을 장착 한 간이인발시험을 사용하여 인발시험을 실시하였다. 인발하중과 콘크리트 압축강도, 파단형 인발볼트의 파단 여부를 재령 7일까지는 매일, 그리고 14일, 21일, 28일, 90일에 측정하였다. 인발하중과 콘크리트 압축강도의 상관곡선은 매우 높은 신뢰도를 보여주었으며, 따라서 인발시험이 현장에서 구조물의 초고강도 콘크리트 강도를 평가할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
공시체는 압축강도 시험 전에 연마하였으며 각각의 재령에서 최소 3개 이상이 시험에 사용되었다. 정확한 압축 강도 값을 얻기 위해 평균값과 비교하여 10% 이상의 오차가 생겼을 경우에는 추가의 공시체를 대상으로 압축강도시험을 진행하였다.
인발하중과 콘크리트 압축강도의 상관곡선은 매우 높은 신뢰도를 보여주었으며, 따라서 인발시험이 현장에서 구조물의 초고강도 콘크리트 강도를 평가할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 파단형 인발볼트 직경과 콘크리트 강도와의 관계식으로 y=0.0184+5.4(x=콘크리트 압축강도(MPa), y=파단형 인발볼트 직경(mm))를 제안하였다. 본 연구에서 얻은 결과로 간이인발시험은 유용하며 저비용, 간편성 및 편의성에 대한 가능성이 검증되었다.
인발시험은 로드셀과 유압잭으로 구성된 인발시험장치를 사용하여 시험벽체와 슬래브를 대상으로 Figure 6과 같이 실시하였다. 한쪽면만 인발너트가 설치된 시험벽체와 슬래브를 대상으로 정량적인 인발하중값을 측정하기 위하여 홈이 없는 고력볼트를 사용하여 각각의 재령에 대하여 5곳에 대하여 인발시험을 실시하였다. 양면으로 인발너트가 설치 되어있는 벽체를 대상으로는 간이인발시험을 위한 최종 볼트 직경을 결정하기 위하여 홈이 제작된 파단형 인발볼트를 사용하여 인발시험을 실시하였다.
대상 데이터
공시체 크기는 ∅100mm×200mm로 KS F2403을 준수하여 제작하였으며 콘크리트 압축강도시험은 콘크리트 타설 후 1일부터 1주일 동안은 매일, 그 후 재령 14일, 21일, 28일, 90일에 실시하여 결과적으로 총 11번의 시험이 이루어졌다. 공시체는 압축강도 시험 전에 연마하였으며 각각의 재령에서 최소 3개 이상이 시험에 사용되었다. 정확한 압축 강도 값을 얻기 위해 평균값과 비교하여 10% 이상의 오차가 생겼을 경우에는 추가의 공시체를 대상으로 압축강도시험을 진행하였다.
파단형 인발볼트는 간이 인발시험에 사용되는 볼트로, 기존실험에는 일반적으로 직경10mm인 볼트를 사용하였으나 본 실험에서는 초고강도 콘크리트(압축강도 80MPa이상)를 대상으로 시험해야 하므로, 시판중인 직경 12mm인 고력볼트를 선정하였다. 다양한 콘크리트 강도에 대응하기 위하여 파단형 인발볼트는 직경의 크기에 따라 홈을 파서 제작하였는데 총 17종류를 준비하였으며 각각의 직경에 대하여 최대 30본을 준비하였다. 파단형 인발볼트의 인장시험은 각각의 직경에 따라 3본을 실시하였으며, 인장시험결과는 Table 1과 같다.
인발시험을 위해서 1200×600×200mm크기인 Figure 1과 같은 모의시험벽체와 1200×600×100mm크기인 Figure 2와 같은 모의시험슬래브를 제작하였다. 시험벽체인 경우에는 콘크리트 강도에 따라 각각 2개씩 총 4개의 시험체를 Figure 3과 같이 제작하였으며 시험슬래브는 콘크리트 강도에 따라 각각 1개로 총 2개의 시험체를 Figure 4와 같이 제작하였다. Figure 5는 인발시험에 사용되는 인발너트를 거푸집에 설치한 사진으로 규격에 맞게 미리 제작되어 콘크리트 타설전에 거푸집에 설치하였다.
파단형 인발볼트는 간이 인발시험에 사용되는 볼트로, 기존실험에는 일반적으로 직경10mm인 볼트를 사용하였으나 본 실험에서는 초고강도 콘크리트(압축강도 80MPa이상)를 대상으로 시험해야 하므로, 시판중인 직경 12mm인 고력볼트를 선정하였다. 다양한 콘크리트 강도에 대응하기 위하여 파단형 인발볼트는 직경의 크기에 따라 홈을 파서 제작하였는데 총 17종류를 준비하였으며 각각의 직경에 대하여 최대 30본을 준비하였다.
성능/효과
1) 인발하중값을 살펴보면 80MPa급 콘크리트에서는 시험 벽체에서 44.6kN~57.8kN의 값을 보여주며, 시험슬래 브에서는 35.6kN~55.7kN의 값을 나타낸다. 100MPa급 콘크리트에서는 시험벽체와 슬래브에서 각각 51.
2) 인발하중과 콘크리트 압축강도와의 상관관계를 살펴보면, 100MPa급에서 일부 낮은 상관관계를 보여주지만 시험벽체인 경우 80MPa과 100MPa급의 실험값 전체의 결정계수는 0.92를 보여주고 있으며 시험슬래브인 경우에도 전체적으로 0.97을 나타내고 있어 전체적인 콘크리트강도와 인발하중과의 상관관계는 매우 높다고 판단할 수 있으며 결과적으로 인발하중으로 고강도 콘크리트 강도도 정확히 평가할 수 있다는 것을 의미한다.
3) 재령에서 Equation (2)과 같은 수식에 근거하여 목표 콘크리트 강도에 근접한 직경의 파단형 인발볼트를 선택하고 간이인발시험을 통하여 파단유무를 확인하면 간단하게 목표 콘크리트 강도 확보 여부를 확인할 수 있다.
결과적으로 각 재령에서 Equation (1)과 같은 수식에 근거하여 목표 콘크리트 강도에 근접한 직경의 파단형 인발볼트를 선택하고 간이인발시험을 통하여 파단유무를 확인하면 간단하게 목표 콘크리트 강도 확보 여부를 확인할 수 있다.
결과적으로 간이인발시험결과를 통하여 Figure 11과 Figure 12에서 보여주는 것과 같이 각 재령에서 콘크리트의 뽑힘으로 결정된 직경보다 작은 직경에서 항상 볼트가 파단된다고 추정할 수 있으므로 목표한 콘크리트 강도에 도달하였다고도 판정할 수 있다.
4(x=콘크리트 압축강도(MPa), y=파단형 인발볼트 직경(mm))를 제안하였다. 본 연구에서 얻은 결과로 간이인발시험은 유용하며 저비용, 간편성 및 편의성에 대한 가능성이 검증되었다.
인발하중과 콘크리트 압축강도, 파단형 인발볼트의 파단 여부를 재령 7일까지는 매일, 그리고 14일, 21일, 28일, 90일에 측정하였다. 인발하중과 콘크리트 압축강도의 상관곡선은 매우 높은 신뢰도를 보여주었으며, 따라서 인발시험이 현장에서 구조물의 초고강도 콘크리트 강도를 평가할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 파단형 인발볼트 직경과 콘크리트 강도와의 관계식으로 y=0.
97을 보여주고 있다. 전체적으로 콘크리트강도와 인발하중과의 상관관계는 매우 높다고 판단할 수 있으며 결과적으로 인발하중으로 고강도 콘크리트 강도도 정확히 평가할 수 있다는 의미한다.
파단형 인발볼트는 계획된 직경에 따라 홈을 가공하는 과정에서 제작오차가 발생할 수 있으나 인장시험 3본의 평균값과 각 볼트의 인장하중값과 비교해 보면 최소 96%에서 최대 105%의 값을 나타내며 거의 대부분이 ±3%의 범위에 인장 하중값이 존재하여 콘크리트 강도를 평가할 수 있는 지표로 볼트 직경의 정밀도는 충분히 높다고 할 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
인발시험 프로세스는?
비파괴 시험 중 선 매입 인발시험법은 아마도 현장의 콘크리트 압축강도를 평가하기 위해 널리 사용되는 기술이라고 할 수 있다. 인발시험은 콘크리트 타설 전에 특별히 계획된 형태의 철재 봉을 설치하여 콘크리트가 굳은 다음 그 봉을 인발하여 그때의 하중을 측정하여 콘크리트 강도를 평가하는 방법으로 미국과 캐나다에서는 콘크리트 구조물 공사중에 콘크리트 강도를 결정하는 신뢰할 만한 시험법으로 각각 ASTM C 900과 CSA A23.2에 규격화되어 있다.
인발시험은 무엇인가?
비파괴 시험 중 선 매입 인발시험법은 아마도 현장의 콘크리트 압축강도를 평가하기 위해 널리 사용되는 기술이라고 할 수 있다. 인발시험은 콘크리트 타설 전에 특별히 계획된 형태의 철재 봉을 설치하여 콘크리트가 굳은 다음 그 봉을 인발하여 그때의 하중을 측정하여 콘크리트 강도를 평가하는 방법으로 미국과 캐나다에서는 콘크리트 구조물 공사중에 콘크리트 강도를 결정하는 신뢰할 만한 시험법으로 각각 ASTM C 900과 CSA A23.2에 규격화 되어 있다.
비파괴 시험 중 선 매입 인발시험법은 어디에 주로 사용되는 기술인가?
비파괴 시험 중 선 매입 인발시험법은 아마도 현장의 콘크리트 압축강도를 평가하기 위해 널리 사용되는 기술이라고 할 수 있다. 인발시험은 콘크리트 타설 전에 특별히 계획된 형태의 철재 봉을 설치하여 콘크리트가 굳은 다음 그 봉을 인발하여 그때의 하중을 측정하여 콘크리트 강도를 평가하는 방법으로 미국과 캐나다에서는 콘크리트 구조물 공사중에 콘크리트 강도를 결정하는 신뢰할 만한 시험법으로 각각 ASTM C 900과 CSA A23.
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