[논문]보수보강을 실시한 철근콘크리트 기둥의 동결융해시험을 통한 압축강도 및 내구성 평가

이창현; 어석홍

doi:10.5392/jkca.2020.20.12.529

보수보강을 실시한 철근콘크리트 기둥의 동결융해시험을 통한 압축강도 및 내구성 평가
Compressive Strength and Durability Evaluation by Freezing and Thawing Test of Repaired Reinforced Concrete Columns 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.20 no.12, 2020년, pp.529 - 536

이창현 (한국인프라관리 주식회사) , 어석홍 (창원대학교 토목환경화공융합공학부)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 동결융해 작용을 받는 철근콘크리트 압축부재의 내구성 증진 효과를 알아보기 위하여 DFRCC(고인성 섬유 시멘트 복합재료)와 탄소섬유시트를 사용하여 보수·보강을 실시한 철근콘크리트 기둥을 대상으로 동결융해시험을 실시하여 압축강도 및 동탄성계수를 측정하고 비교 평가한 실험적 연구결과를 제시하였다. 이를 위해 100x100x400mm 크기의 기둥형 부재를 총 24개 제작하여 KS F 2456 및 KS F 2453에 따른 동결융해시험과 압축강도 시험을 각각 실시하였다. 부재단면에 4D10의 압축철근을 배치하였으며, 보수보강은 부재의 4면에 각각 실시하였다. 동결융해시험에서는 100, 200, 300Cycle의 각 세단계마다 동탄성계수를 산정하였다. 실험결과, 압축강도에서는 섬유시트를 사용한 경우가 DFRCC의 경우보다 약 5% 정도 큰 양상을 보였으며, 동탄성계수에서는 비슷한 결과를 나타내었다. 이는 공시체 크기에 비해 상대적으로 철근양이 많이 배근되어 간섭을 일으킨 것으로 추정되며, 실제 노후화된 기둥부재의 보수보강을 통한 실질적이고 추가적인 연구와 실험이 필요한 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper presents experimental investigations about compressive strength and durability of reinforced concrete compressive members repaired using ductile fiber reinforced cementitious composite (DFRCC) and carbon fiber sheet through freezing and thawing test. Total 24 RC specimens of 100x100x400mm size were tested by compressive strength test and freezing and thawing test by KS F 2456. The specimens were reinforced using 4D10 steels and repaired on 4 sides expect on top cycle. Test results showed that the specimens repaired using fiber carbon sheet revealed about 5% higher values of the compressive strength compared than the cases of DFRCC motar. On the other hand, the resurts did not showed meaningful differences in the aspect of durability. For further research, considerations of the steel interference effect and real old specimens such as taken from real deteriorated structures are needed to be tested after repairing with DFRCC and carbon fiber sheet.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

따라서 본 연구에서는 보수·보강이 철근콘크리트기둥의 내구성 증대 및 수명연장에 미치는 영향을 비교 분석하기 위해 급속 동결융해 시험방법(KS F 2456)을 사용하여 수행하였다
본 연구는 동결융해를 받은 철근콘크리트 압축부재에 보수모르타르(DFRCC), 섬유시트로 보수·보강 실시 후 압축강도와 동탄성계수에 내구성 평가의 기초자료를 제시하고자 실시하였다

제안 방법

2단계에서는 100, 200, 300 Cycle에 해당하는 동결융해를 반복하여 실시한 후 공명진동수, 동탄성계수 및 압축강도 값을 측정하여 비교 분석하였다.
3단계에서는 DFRCC와 섬유시트를 사용하여 보수·보강한 후 공명진동수와 압축강도를 측정하여 동탄성 계수 및 압축강도를 비교 분석 하였다.
DFRCC(고인성 섬유보강 시멘트 복합재료) 및 탄소섬유시트에 의한 보수·보강 효과를 확인하기 위하여 동결융해시험 싸이클(0, 100, 200, 300), 보강 및 재료를 주요 변수로 설정하였다
동결융해 작용을 받은 철근콘크리트 압축부재의 내구성 증진 효과를 알아보기 위하여 3단계로 나누어 실험을 진행 하였다.
이를 위하여 100x100x400mm 기둥형 공시체를 제작하여 동결융해의 싸이클 수, 보수·보강재의 종류에 따른 압축강도 및 동탄성계수를 비교하는 실험을 실시하였으며, 본 연구의 범위 내에서는 다음과 같은 결론을 얻었다.
따라서 본 연구에서는 보수·보강이 철근콘크리트기둥의 내구성 증대 및 수명연장에 미치는 영향을 비교 분석하기 위해 급속 동결융해 시험방법(KS F 2456)을 사용하여 수행하였다. 이를 위해 동결융해 반복 싸이클과 DFRCC 및 탄소섬유시트를 변수로하여 내구성 및 강도를 비교분석하였다.
DFRCC 보강은 기둥의 네면에 두께 10mm의 DFRCC를 시공하고 피막양생제를 도포하였다. 탄소섬유시트 보강은 실험체 표면 처리 후 Primer 도포하고 탄소섬유시트를 부착 및 레진 도포한 뒤 7일 양생 후 압축강도 및 공명진동수의 변화를 측정하여 기준데이터와 비교하여보강여부에 따른 보강효과를 검토하였다.

대상 데이터

압축철근은 4-D10(SD300)을 사용하였다. DFRCC(HRM-400), 수용성 접착제(HRM-50)와 탄소섬유시트(SK-300)를 사용하여 기제작한 RC기둥의 4면을 보강하였다. [표 1-4]에 배합표, DFRCC, 착제 및 탄소섬유시트의 재료 특성을 각각 나타내었다.
각 부재에 대하여 동일한 시험체를 2개씩 총 24개의 시험체를 제작하였다. [표 5]에 각 변수를 표로 나타내었고, [그림 3-5]에 시험체 제작, 동결융해 및 압축강도 실험 과정을 나타내었다.
본 실험에서는 D사의 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였으며, 콘크리트의 배합은 W/C 51.0%, 굵은 골재의 최대치수 9mm로 하였다. 압축철근은 4-D10(SD300)을 사용하였다.
시험체는 [그림 1], [그림 2]와 같이 단면이 100mm x 100mm, 길이 400mm 크기로 동결융해에 사용되는 기둥형 공시체이다. 동결융해를 받는 철근콘크리트 기둥을 재현하기 위하여 4D10의 주철근과 철사를 사용한 띠철근을 배치하였다.
0%, 굵은 골재의 최대치수 9mm로 하였다. 압축철근은 4-D10(SD300)을 사용하였다. DFRCC(HRM-400), 수용성 접착제(HRM-50)와 탄소섬유시트(SK-300)를 사용하여 기제작한 RC기둥의 4면을 보강하였다.

성능/효과

특히, 국내의 경우 사계절이 뚜렷하여 콘크리트 구조물은 동결융해에 직접적으로 피해를 받는 실정이며, 이와 같이 구조물은 매년 동결융해 작용을 반복하여 받는다. 그동안 동결융해에 대한 다양한 연구를 실시함과 더불어 내구성이 저하된 콘크리트 구조물의 성능 회복에 대한 기술 및 자재 개발의 관심이 급격히 증가하고 있다[1-3].
100, 200, 300 Cycle의 동결융해작용을 받은 철근콘크리트 기둥에 보수모르타르(DFRCC)로 보수·보강을 실시하였을 때 기둥(E, H, K)의 압축강도는 동결융해를 받고 보수·보강 전 기둥 (D, G, J)에 비해 평균9.0%, 14.0%, 11.3%의 증가를 보였다
100, 200, 300 Cycle의 동결융해작용을 받은 철근콘크리트 기둥에 섬유시트로 보수·보강 후 기둥(F, I, L )의 압축강도는 동결융해를 받고 보수·보강을 하지 않은 기둥(D, G, J)에 비해 평균 12.7%, 19.8%, 16.0%의 증진을 보였다
시험체는 [그림 1], [그림 2]와 같이 단면이 100mm x 100mm, 길이 400mm 크기로 동결융해에 사용되는 기둥형 공시체이다. 동결융해를 받는 철근콘크리트 기둥을 재현하기 위하여 4D10의 주철근과 철사를 사용한 띠철근을 배치하였다.
1%의 증가를 나타내었다. 200 Cycle의 동결융해작용을 받은 시험체(G, I)에서 압축강도는 기준 공시체에 비해 각각 14%, 19.8%의 증가를 나타냈으며, 동탄성계수는 1.0%, 1.5% 증진을 보였다. 또한, 300Cycle의 동결융해작용을 받은 시험체(K, L)에서 압축강도는 기준 공시체에 비해 11.
특히, 국내의 경우 사계절이 뚜렷하여 콘크리트 구조물은 동결융해에 직접적으로 피해를 받는 실정이며, 이와 같이 구조물은 매년 동결융해 작용을 반복하여 받는다. 그동안 동결융해에 대한 다양한 연구를 실시함과 더불어 내구성이 저하된 콘크리트 구조물의 성능 회복에 대한 기술 및 자재 개발의 관심이 급격히 증가하고 있다[1-3].
먼저, DFRCC(고인성 섬유보강 시멘트 복합재료)는 일반적으로 시멘트계 재료의 단점인 취성적 성질을 보완하고 내구성을 증진시키는 장점을 지니는 것으로 나타나 그 이용이 널리 증대되고 있다. 한편, 탄소시트섬유 보강은 시트섬유를 한 방향으로 배열, 시트화 시켜 내력이 부족한 콘크리트 구조물(기둥, 슬래브, 보 등) 표면에 에폭시 수지로 접착, 경화시켜 콘크리트와 일체화시켜 내력을 증강시키는 공법으로 기존 철판 보강공 등에 비해 고강도, 고내구성 등을 발현하는 뛰어난 최첨단 공법이다[4-12]. 따라서 본 연구에서는 보수·보강이 철근콘크리트기둥의 내구성 증대 및 수명연장에 미치는 영향을 비교 분석하기 위해 급속 동결융해 시험방법(KS F 2456)을 사용하여 수행하였다.
4. DFRCC와 탄소섬유시트의 성능을 비교하였을 때, 100 Cycle의 동결융해작용을 받은 시험체(E, F)에서 압축강도는 기준 공시체에 비해 각각 9.0%, 12.7%의 증진을 보였으며, 동탄성계수는 1.7%, 2.1%의 증가를 나타내었다. 200 Cycle의 동결융해작용을 받은 시험체(G, I)에서 압축강도는 기준 공시체에 비해 각각 14%, 19.
기준 공시체(A)와 비교하여 보수·보강을 하지 않은 기둥에 100 Cycle(D), 200 Cycle(G), 300 Cycle(J) 동결융해 후의 압축강도는 평균 13.5%, 30.1%, 43.8%로 감소하였으며, 동탄성계수는 평균 1.6%, 2.9%, 4.6% 감소하였다.
동탄성계수는 보수·보강 전에 비해 2.1%, 1.5%, 1.5%의 증진을 각각 보였다.
동탄성계수는 보수·보강을 전에 비해 1.7%, 1.0%, 1.2%의 증가를 보였다.
5% 증진을 보였다. 또한, 300Cycle의 동결융해작용을 받은 시험체(K, L)에서 압축강도는 기준 공시체에 비해 11.3%, 16.0%의 증가를 나타냈으며, 동탄성계수는 1.2%, 1.5% 증진을 보였다. 이러한 결과로 압축강도는 탄소섬유시트가 보수모르타르보다 약 4～7% 가량의 증진 효과를 나타내었다.
5% 증진을 보였다. 이러한 결과로 압축강도는 탄소섬유시트가 보수모르타르보다 약 4～7% 가량의 증진 효과를 나타내었다.

참고문헌 (12)

최윤석, 원민식, 이성태, 양은익, "동결융해 작용을 받은 콘크리트의 공극구조 및 염화물 침투저항 특성," 한국구조물진단유지관리공학회 논문집, 제16권, 제6호, pp.73-81, 2012.

원문보기 상세보기
고경택, "동결융해에 대한 설계 및 대책 방안," 콘크리트학회지, 제13권, 제6호, pp.44-51, 2001.

원문보기 상세보기
김선우, 최기봉, 윤현도, "균열손상 후 동결융해를 경험한 철근콘크리트 보의 휨거동," 콘크리트학회논문집, 제20권, 제2호, pp.399-407, 2010.
박정원, 박상렬, 민창식, "탄소섬유시트를 사용한 철근콘크리트 구조물의 휨 보강에 관한 실험적 연구," 한국콘크리트학회 2000년도 봄 학술발효외 논문집, pp.781-789, 2000.
윤현도, 박완신, 양일승, 한병찬, H. Fukuyama, "고인성 시멘트 복합체의 최신기술 : DFRCC의 구조적 성능 적용," 콘크리트학회지, 제17권, 제1호, pp.36-43, 2005.
이재연, 윤현도, 전에스더, 송동엽, "고성능 시멘트 복합체(HPFRCC)의 특성과 적용 사례," 시설안전, 겨울호 2, pp.96-113, 2005.
박종섭, 정우태, 유영준, 박영환, "탄소섬유쉬트에 의해 휨보강된 RC보의 휨강도 추정," 콘크리트학회논문집, 제17권, 제2호, pp.213-220, 2005.

원문보기 상세보기
한병찬, 김재환, 임승찬, 권영진, Naoharu Mori, "균열제어형 DFRCC를 사용한 RC 구조물 보수공법," 콘크리트학회지, 제18권, 제1호, pp.56-61, 2006.

원문보기 상세보기
김정희, 김재환, 박선규, 권영진, "고인성 내화.보수 모르타르를 활영한 RC구조물 보수공법의 성능평가에 관한 실험적 연구," 구조물진단학회지, 제13권, 제6호, pp.88-96, 2009.
김정희, 임승찬, 김재환, 권영진, "고인성 내화 보수 모르터를 활용한 RC구조물 보수공법의 내구성능 및 내화력에 관한 실험적연구," 한국구조물진단유지관리공학회 논문집, 제16권, 제2호 pp.75-86, 2012.

원문보기 상세보기
어석홍, 손기민, "고인성 섬유 시멘트 복합재료를 사용한 RC보의 전단보강효과," 한국산학기술학회논문지, 제15권, 제9호, pp.5844-5853, 2014.

원문보기 상세보기
이창현, 어석홍 "보수.보강을 실시한 철근콘크리트보의 동결융해시험을 통한 휨강도 및 내구성 평가," 한국콘텐츠학회논문지, 제18권, 제11호, pp.455-461, 2018.

원문보기 상세보기

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증