[논문]초음파의 비선형 특성을 이용한 콘크리트 동결융해 손상 평가

최하진; 김률리; 이종석; 민지영

doi:10.11112/jksmi.2021.25.4.56

초음파의 비선형 특성을 이용한 콘크리트 동결융해 손상 평가
Evaluation of Freeze-Thaw Damage on Concrete Using Nonlinear Ultrasound 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.25 no.4, 2021년, pp.56 - 64

최하진 (숭실대학교 건축학부) , 김률리 (숭실대학교 건축학과) , 이종석 (한국건설기술연구원 노후인프라센터) , 민지영 (한국건설기술연구원 노후인프라센터)

초록
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구조체 열화, 손상 등에 의해 발생하는 누수는 동결융해에 의한 체적 변화를 유발하는 주요 원인 중 하나이며, 콘크리트 내부의 미세균열, 표면 스케일링 등을 유발한다. 이러한 손상은 염화물 등 외기 유해물질 침투 및 확산을 가속화시킨다. 시설물 성능평가 세부지침(2020)에서 피복 콘크리트 품질과 동해환경 지표가 새롭게 제시되었으며, 피복 콘크리트 품질은 반발경도시험으로, 동해환경은 동결융해 싸이클 수로 평가한다. 본 논문에서는 빠른 동특성 기반 초음파 비선형성을 통해 동결융해에 의한 초기 미세손상을 평가하고자 하였다. 서로 다른 물-시멘트비(40%, 60%)와 공기량(1.5%, 3.0%)을 가지는 콘크리트 시험체를 제작하고, 동결융해 싸이클 수를 증가시키며 압축강도, 반발경도, 상대동 탄성계수, 초음파 비선형성을 측정하였으며, SEM을 활용하여 미세균열 발생 및 진전을 분석하였다. 그 결과, 상대동탄성계수 및 반발경도로는 확인이 어려웠던 초기 미세손상을 공진주파수 비선형성 측정을 통해 탐지할 수 있었으며, 콘크리트의 동결융해 저항성능을 예측할 수 있다는 가능성을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Leakage due to deterioration and damage is one of the major causes of volume change by freezing and thawing, and it leads micro-cracking and surface scaling in concrete structures. The deterioration of damaged concrete accelerates with the chloride attack. Thus, in the detailed guidelines for facility performance evaluation (2020), the quality of cover concrete and the freeze-thaw (FT) repetition cycle were newly suggested for concrete durability assessment. The quality of cover concrete should be evaluated by the rebound hammer test and the FT repetition cycle should be also considered in the deterioration environmental assessment. This study suggested the application of fast dynamic based nonlinear ultrasound method to monitor initial micro-scale damage under freezing and thawing environment. Concrete specimens were fabricated with different water-cement ratios (40%, 60%) and air contents (1.5% and 3.0%). The compressive strength, rebound number, relative dynamic modulus, and nonlinear ultrasound were measured with different FT cycles. The scanning electron microscopy was also performed to investigate the micro-scale FT damage. As a result, both the rebound number and the relative dynamic modulus had difficulty to detect early damage but the proposed method showed a potential to detect initial micro-scale damage and predict the FT resistance performance of concrete.

주제어

표/그림 (14)

그림 Fig. 1 Flow chart of nonlinear ultrasound analysis
그림 Fig. 2 Sample preparation
표 Table 1 Mix proportion of concrete
그림 Fig. 3 Test specimens and core temperature history
그림 Fig. 4 Experimental setup for nonlinear ultrasound measurement
그림 Fig. 5 Surface condition depending on the number of FT cycles
그림 Fig. 6 SEM Images depending on the number of FT cycles
표 Table 2 Compressive strength and relative dynamic modulus
그림 Fig. 7 Compressive strength and relative dynamic modulus change (%) depending on the number of FT cycles
그림 Fig. 8 The results of rebound hammer depending on the number of FT cycles
그림 Fig. 9 Amplitude spectrum of 60-LA depending on the number of FT Cycles
그림 Fig. 10 A Start of resonance frequency non-linearity
그림 Fig. 11 An increase rate of resonance frequency non-linearity
표 Table 3 Non-classical nonlinear parameter (α)

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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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