[건축공학과] 5장 철큰콘크리트 구조물의 비파괴시험

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목차

5장 철큰콘크리트 구조물의 비파괴시험
5.1 서론
　5.11 비파괴시험의 종류
　5.1.2 사용목적에 따른 비파괴시험 항목
　5.1.3 내구성능을 파악하기 위한조사
5.2 콘크리트구조물의 내구성 평가 시험
　5.2.1 콘크리트 중성화 측정시험
　5.2.2 염화물 함유량(수용성) 시험
　5.2.3 시멘트 함유량(콘크리트 배합 추정)
　5.2.4 자연전위법에 의한 철근부식조사
　5.2.5 초음파전달속도법에 의한 균열깊이 측정
5.3 콘크리트구조물의 상태파악조사
　5.3.1 콘크리트 압축강도 평가
　5.3.2 반발경도법
　5.3.3 초음파 전달속도법

본문내용

500
1000
2000
3000
1.55
1.15
1.00
0.87
0.78
0.74
0.72
0.70
0.67
0.65
0.64
0.63
표 5.11 재령에 의한 보정계수
표면 반발도로부터 콘크리트강도 추정은 측정 대상과 같은 종류의 콘크리트에 대하여 미리 구해 놓은 압축강도와 반발도의 상관관계로부터 구하여 시행하는 것을 원칙으로 한 다 품질관리를 목적으로 시행하는 경우에는 콘크리트 타설과 더불어 제작된 공시체를 이용하고， 내구진단을 목적으로 하는 경우에는 코어들 이용하여 상관관계를 얻을 수 있 다. 그러나 상관관계률 구할 수 없는 경우에는 신뢰할 수 있는 반발도→ 양축강도 상관관 계식을 이용한다.
표 5.12 반발경도와 압축강도의 상관관계식연구자
추 정 식
비고
한국도로공사
fc = a+b R+c R2
측정온도 등 고려
US Army시험소
fc = (-120.6+8.0R+0.0932R2)0.098
일본재료학회
fc = -18.0+1.27R
동경도 건축재료검사소
fc = (10R-110)0.098
일본건축학회
fc = 110-7.3R
보통콘크리트
fc = 2+10.1R
경량콘크리트
5.3.3 초음파 전달속도법
초음파 전달속도법은 음향적 방법인 공진법과 음속법 및 Acoustic Emission법 중 음 속법의 하나로 초음파의 투과속도가 콘크리트 밀도 및 탄성계수에 따라 변화하는 것을 이용하며, 콘크리트를 통과하는 시간을 측정하여 이로부터 콘크리트의 변， 결함의 유 무， 균열 및 콘크리트의 내부분리, 공통현상 등을 추정하 비파괴 방법이다 그러나 강 도추정의 정확도는 높지 않으며 일반적으로 콘크리트의 강도 및 품질 비교 또는 균열깊 이를 판정하는 수단으로 이 방법을 사용하고 있다.
이 시험장비는 기본적으로 전기적 펄스 발생회로， 한 λ상의 탐측자(발진자， 수진자)， 수 진 증폭기， 디스플레이 유닛， 시간측정회로 및 연결 케이블로 구성된다.
이 장비의 작동원리는 초음파 속도를 이용한 비파괴검사법으로 발신자와 수신자에 의 해 콘크리트를 통과하는 초음파펄스의 전달시간을 측정하여 초음파 속도로 변환하고 콘 크리트강도와의 상관관계를 도출하여 압축강도를 추정할 수 있다.
(a) Pundit
(b) TR300
사진 5.8 초음파 속도 측정기
초음파시험에 있어서 측정 대상 콘크리트는 다음의 조건을 만족해야 한다. 첫째， 측정 거리는 콘크리트의 이질적인 성질이 영향을 미치지 않도록 충분히 길어야 한다. 둘째， 최소 투과거리는 사용골재의 최대 호칭치수가 20mm 미만인 콘크리트의 경우 100mm 이상이어야 하고， 골재의 최대 호칭치수가 20~40mm인 콘크리트의 경우 150mm 이상 을 원직으로 한다. 셋째， 탐측자와 접촉하는 콘크리트면은 평활하게 하고 서로 마주보는 면에서의 측정(직접법)이 가능한 위치를 원칙으로 하지만 현장여건이 용이하지 않은 경 우 간접법A로 측정하고 적절한 보정을 해야 한다- 넷째， 철근콘크리트에서는 원칙적으 로 철근에 의한 음속의 영향을 받지 않는 위치에서 시험을 실시한다.
시험대상이 기 시공된 구조물인 경우 기둥， 보， 벽체， 바닥 및 기초 등 어디든지 가능 하지만 구조물의 점검이나 진단시 시험 위치 선정은 외관조사 결과에 따라 결함으로 추정되는 부위와 구조물의 주요부재를 대상으로 실시해야 한다. 초음파 속도법에 의한 측의한시 측정면은 평탄하고 균열이 없는 곳을 선정하고， 콘크리트 표변에 페인트 도장이나 모르타르 등의 마감재로 덧씌운 곳은 표변을 제거하고 요철， 공극， 자갈 노출부는 피하 여 위치를 선정한다. 그리고 표면처리시 그라인더로 요철， 분말 통을 제거하고 측정 부 위의 종횡방향으로 최소 500mn 이상을 그라인딩해야 하며， 습도가 높고 비가 내리는 경우나 구조체가 습윤된 경우는 가능하면 피한다.
초음파 속도에 영향을 미치는 요인으로는 콘크리트의 함수량， 콘크리트 온도， 측정거리， 시혐체의 형상， 철근과 같은 매립물질， 접촉매질 등에 의해 영향을 받을 수 있으므로 초음파 속도를 보정해야 한다. 특히 콘크리트 함수 수분은 음속에 큰 영향을 미치며， 습 윤상태일수록 파속은 커지게 된다. 연구문헌에 의하면 함수율이 1% 증가하면 음속은 약 50~100m/s 증대하므로 강우 등에 의해 콘크리트가 습윤된 경우에는 측정을 자제해야 한다. 또한 콘크리트의 온도변화에 따라 초음파 속도가 변하며， 고온상태에서 콘크리트 는 수분 증발과 내부의 미세균열 발생으로 초음파 속도는 현저하게 저하된다. 저온으로 인해 콘크리트가 동결된 경우에는 초음파 속도가 증대하므로 이에 대하여 측정된 초음파 속도의 보정이 필요하다.
표 5.13 온도변화에 따른 초음파 속도의 보정온도(℃)
초음파 속도에 대한 보정치(%)
건조콘크리트
습윤콘크리트
60
+5.0
+4.0
50
+3.5
+2.8
40
+2.0
+1.7
20
0
0
0
-0.5
-1.0
-4 이하
-1.5
-7.5
사진 5.9 초음파 강도시험
압축강도 추정은 측정된 자료를 분석하여 전파속도를 결정하고， 현장에 적합한 강도 추정식을 선정하여 평가한다， 분석된 초음파 전달속도에 의한 콘크리트의 압축강도 추정은 표 5.14 같이 기존에 제안된 강도추정식을 이용하여 도출한다. 강도추정의 신뢰성 을 높이기 위해 대상 구조물의 설계기준강도별로 최소한 3개소의 코어를 채취하여 측정 한 코어강도와 비교하여 상관관계가 가장 양호한 추정식에 보정계수를 곱하여 보정한다 초음파 속도와 압축강도의 장관관계를 도출한 제안식은 다음 표 5.14 같다.
표 5.14 기존제시된 강도추성식에 의한 강도 추정연구자
추 정 식 (MPa)
비 고
일본건축학회식
Fc = (215Vd-620)0.098
Vd :초음파전달속도
(km/s)
일본재료학회식
Fc = (102Vd-117)0.098
J. Pysziak 제안식
Fc = (92.5-508Vd+782)0.098
여기서, Vd 는 직접속도이며, 측정된 값은 간접속도를 나타내므로 코어채취에 의한 직접속도에 대한 별도의 시험이 없으면 Vd= 1.05Vi를 적용한다.(단, Vi는 간접속도)
선정된 강도추정식에 다음과 같이 보정계수를 산출한 후 구해지는 보정계수를 추정식에 곱하여 대상 현장의 압축강도를 평가한다.

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건축공학과,   콘크리트,   비파괴실험,   건축기사,   철큰콘크리트