콘크리트의 강도 예측을 위한 초음파 속도법의 검토

Study of Ultrasonic Pulse Velocity Method for Prediction of Compressive strength on Concrete: Influence Assessment of Coarse Aggregate and W/B

건축물 유지⋅보수 및 화재 후 복구 단계에서 콘크리트 건축물의 강도 예측은 건축물의 안전등급 평가 및 고온 이력을 받은 열화 부재의 보수⋅보강 범위 설정에 따른 안전성 및 경제성 측면에 있어서 매우 중요하다. 그러나 기존 측정하고자 하는 건축 부재의 코어 추출을 통한 파괴 시험은 콘크리트 부재의 손상을 가하는 방법으로서 구조적 안전성 문제가 발생 될 수 있다. 따라서, 비파괴 공법을 통한 평가 방법을 지향하고 있으며, 기존 연구자들은 초음파 속도법을 통해 콘크리트의 역학적 특성 예측 연구를 수행하였다. 그러나, UPV(ultrasonic pulse velocity)는 콘크리트 내부 수화물 생성에 따른 밀도 변화와 고온 이력에 따른 공극 및 균열 등의 열화에 영향을 받기 때문에 상온(20 ℃)에서의 강도 예측식과 고온 이력을 받은 콘크리트의 강도 예측식을 구분하여 사용되어야 한다고 판단된다. 또한, W/B에 따라 상이한 재료 혼합에 영향을 받을 수 있기 때문에 W/B 범위 및 혼합된 굵은 골재에 대한 분석도 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는, 콘크리트의 재령별 강도 발현 및 UPV 변화와 고온 노출 후 강도 및 UPV 저하를 평가하였다. 다양한 재료적 영향성을 검토하기 위하여 보통골재를 혼합한 NC(Normal concrete) 및 경량골재를 혼합한 LC(Lightweight concrete)로 분류하였으며, 다양한 강도 범위에서의 강도 및 UPV를 분석하기 위하여 W/B를 0.41, 0.33 및 0.28로 설정하였다. 본 연구의 범위에서는, 콘크리트의 강도 및 UPV 상관관계 분석을 통한 강도 예측식을 제안하였다. 연구결과, 동일 W/B에서 재령에 따라 혼합된 굵은 골재의 다공성의 영향으로 LC 대비 NC의 높은 강도 발현 및 UPV 증가를 보였다. 그러나, 고온 이력을 받은 경우 골재의 열 팽창률 특성 차이에 의해 NC 대비 LC의 높은 잔존 강도 및 높은 잔존 UPV를 보였다.또한, NC 및 LC의 잔존 강도와 UPV의 상관관계를 나타냈으며, 모든 W/B 범위의 데이터를 분석하여 하나의 강도 예측식으로 제안하는 것 대비, 각각의 W/B 범위에서의 강도 예측식은 상대적으로 약 56% 높은 상관계수(R2)를 보였다.