[재료실험실습] 콘크리트 휨강도, 인장강도 시험

목차

1. 일반사항
2. 시험 목적
3. 사전 준비
4. 휨강도 시험
5. 인장강도 시험
6. 결론

본문내용

사전 준비
3.1. 35일(5주) 동안 수중양생 시킨 공시체 준비
3.1.1. 15×15×60㎝ 휨강도용 빔 공시체 1개, 15×30㎝ 인장강도용 원주형 공시체 1개
3.2. 가압면 표시 (휨강도용 빔 공시체만 해당)
3.2.1. 휨강도용 빔 공시체에 중심선으로부터 3등분점(15㎝)을 좌,우 양방향에 표시 한다.
4. 휨강도 시험
4.1. 휨강도란?
4.1.1. 물체가 휠 때 물체 단면에 일어나는 수직 응력을 휨 응력이라고 한다.
4.1.2. 콘크리트의 휨강도는 콘크리트보 공시체를 훅의 법칙 및 평면유지의 가정이 성립하는 세장한 탄성체로서 이것을 구한다. 이와 같이 구한 콘크리트의 휨강도는 압축강도의 약 1/5~1/8, 직접인장강도의 약 1.6~2배 정도의 크기를 갖고 있다.
4.1.3. 휨강도시험은 콘크리트의 인장강도를 추정하는 일종의 간접시험으로도 생각할 수 있으나 휨강도가 인장강도보다 큰 것은 상술의 가정이 실제의 응력분포상태와 다르기 때문이다.
4.2. 시험 실시 (단순보의 3등분점 시험법)
4.2.1. 만능재료시험기 (UTM : Universal Testing Machine)에 시료 설치
- UTM의 하단 정중앙에 가압판을 설치하고, 휨강도용 빔 공시체를 올려놓은 후 상부에 가압판을 설치한다. 이 때, 사전에 공시체에 표시한 선과 상부 가압판의 양쪽 지지블록이 일치하도록 조정하여 놓는다.
- 이때, 편심이 생기지 않도록 가압판과 공시체의 접촉면에 틈이 생기지 않도록 한다.
- UTM의 압력 레바를 조작하여 공시체가 파괴될 때 까지 가압한다. 단, 하중은 충격을 주지 않도록 8~10kgf/m의 속도로 일정하게 가한다.
4.3. 시험 결과
4.3.1 공시체가 파괴되었을 때 시험기가 표시하는 최대하중과 공시체의 크기를 이용하여 아래의 공식을 적용한다.
여기서, = 휨강도 [kgf/㎠
= 휨모멘트 [tm]
= 단면계수 [㎤]
값(모멘트)이 공시체의 인장측 표면의 스팬방향 중심선의
3등분점 사이에서 파괴되었으므로 다음 식에 의해서 구한다.
여기서, = 휨모멘트 [kgf㎠]
= 최대하중 [kgf]
= 하부에서 지지하는 강봉사이의 거리 [㎝]
결과
= 23,340 kgf/㎠
= 562.5
= 41.49 kgf/㎠
5. 인장강도 시험
5.1. 인장강도란?
5.1.1. 재료가 인장 하중에 의해 파괴 될 때의 최대 응력을 말한다.
5.1.2. 콘크리트의 인장강도는 콘크리트 압축강도의 1/10~1/14 정도로 아주 작으므로 보통 철근콘크리트 설계에서는 이것을 무시하고 있다.
5.1.3. 콘크리트의 인장시험방법에는 직접인장시험방법과 간접인장시험방법이 있다. 전자는 공시체 유지방법과 공시체의 형상에 문제점이 있어 근래 공시체 유지부에 접착제를 사용하는 등 개량하여 실시하고 있으나 공시체에 편심이 없는 인장력을 가하는 것은 상당히 곤란하다. 이에 대하여 후자는 간접적으로 인장강도를 구하는 할열시험방법(Splitting Test)이 있다. 할열시험방법은 원주형 공시체를 횡으로 하고 압축시험을 행하는 그 최대하중을 읽고 콘크리트의 인장강도계수 σt를 산출하는 시험방법으로 직접인장강도 시험에 의한 것과 거의 같은 값을 나타내고 간단하며 시험오차도 적은 아주 우수한 시험방법이라고 할 수 있다.
5.2. 시험 실시
5.2.1. 만능재료시험기 (UTM : Universal Testing Machine)에 시료 설치
- UTM의 하단 정중앙에 가압판을 설치하고, 인장강도용 원주형 공시체를 올려놓은 후 상부에 가압판을 설치한다.
- 이때, 편심이 생기지 않도록 가압판과 공시체의 접촉면에 틈이 생기지 않도록 한다.
- UTM의 압력 레바를 조작하여 공시체가 파괴될 때 까지 가압한다. 단, 하중은 충격을 주지 않도록 4~5kgf/m의 속도로 일정하게 가한다.
5.3. 시험 결과
5.3.1 공시체가 파괴되었을 때 시험기가 표시하는 최대하중과 공시체의 크기를 이용하여 아래의 공식을 적용한다.
여기서, = 최대하중
= 공시체 지름
= 공시체 길이
결과
= 33.001 kgf/㎠
6. 결론
6.1. 휨강도는 41.49㎏f/㎠로 압축강도의 약 1/7의 강도를 얻었다.
6.2. 인장강도는 33.00㎏f/㎠로 압축강도의 약 1/8의 강도를 얻었다.
6.3. 이번 실험을 마지막으로 콘크리트의 압축강도, 탄성계수, 휨강도, 인장강도의 데이터를 얻었다.
6.4. 콘크리트는 압축력에 매우 강하고 인장력이 매우 약하므로, 인장력이 강한 철근과 결합하면 매우 견고한 구조물이 될 것이라는 예상이 된다.

키워드

콘크리트,   인장강도,   휨강도,   강도시험