KR20130095005A - 암석-콘크리트의 부착력 측정방법 및 시험체 - Google Patents

암석-콘크리트의 부착력 측정방법 및 시험체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 암석과 콘크리트 사이의 부착력을 측정함으로써 건축, 토목의 구조물 설계시 이를 반영하여 설계할 수 있도록 기초 자료를 제공할 수 있는 암석-콘크리트의 부착력 측정방법 및 시험체에 관한 것으로서 특히, 암석 표면에 중력만이 작용하는 환경에서 양생된 콘크리트와 암석 표면에 가압되는 환경에서 양생된 콘크리트의 암석 간 부착력(부착력)을 측정함으로써 가압환경에서 양생된 콘크리트와 암석 간의 부착력에 대한 객관적인 데이타를 정립하여 설계에 이를 반영할 수 있는 암석-콘크리트의 부착력 측정방법 및 시험체에 관한 것이다.

Description

암석-콘크리트의 부착력 측정방법 및 시험체 {measuring method of adhesive power between Rock-concrete and specimen for it}
본 발명은 암석과 콘크리트 사이의 부착력을 측정함으로써 건축, 토목의 구조물 설계시 이를 반영하여 설계할 수 있도록 기초 자료를 제공할 수 있는 암석-콘크리트의 부착력 측정방법 및 시험체에 관한 것으로서 특히, 암석 표면에 중력만이 작용하는 환경에서 양생된 콘크리트와 암석 표면에 가압되는 환경에서 양생된 콘크리트의 암석 간 부착력(부착력)을 측정함으로써 가압환경에서 양생된 콘크리트와 암석 간의 부착력에 대한 객관적인 데이타를 정립하여 설계에 이를 반영할 수 있는 암석-콘크리트의 부착력 측정방법 및 시험체에 관한 것이다.
일반적으로 건축, 토목 구조물 공사시에 암석-콘크리트의 부착력은 다른 하중에 비해 상대적으로 작기 때문에 무시한 상태에서 설계 및 시공하고 있는 실정이다.
현장에서 타설하는 콘크리트 말뚝의 경우에는 콘크리트 말뚝과 암반 사의의 부착력을 측정하여 설계시에 반영할 수 있고, 댐 시공시에 암반과 댐 콘크리트 사이의 부착력은 매우 큰 설계변수로 작용하고 있으며, 절토사면의 콘크리트 피복면과 터널공사시의 숏크리트 시공에도 암석과 콘크리트 사이의 부착력을 측정하여 설계에 반영함으로써 보다 안정적인 시공을 할 수 있다.
그런, 현재까지는 이러한 암석과 콘크리트 사이의 부착력을 측정하는 방법이 시도되지 않았고, 몇몇 측정된 데이터가 측정환경이 제각각이기 때문에 일정하지 못한 문제점이 있었다.
또한, 암석의 표면에서 양생되되 외부로부터 가압되는 환경에서 양생된 콘크리트는 외부로부터 가압되지 않은 환경에서 양생된 콘크리트에 비해 훨씬 높은 부착력을 나타내고 있으나, 외부로부터 가압되는 힘과 양생된 콘크리트와 암석과 부착력이 어느 정도로 비례하여 증대되는지에 대한 데이타가 전무한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 암석과 콘크리트 사이의 부착력을 측정함으로써 건축 토목 공사 설계시에 이를 반영하여 보다 안정적인 구조물을 시공할 수 있고, 여러 건축 토목 공사에 측정 데이터를 활용할 수 있는 암석-콘크리트의 부착력 측정방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
또한, 암석의 표면에서 양생되되 외부로부터 가압되는 환경에서 양생된 콘크리트가 암석과의 어느정도의 부착력을 발현하는지에 대한 데이타를 정립하여 이를 설계에 반영할 수 있는 암석-콘크리트의 부착력 측정방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명에 의한 암석-콘크리트의 부착력 측정방법은 암석의 표면에서 양생된 콘크리트와 암석간의 부착력을 측정하는 방법으로서, 판 형태의 암석 표면을 평평하게 가공하는 단계; 상기 가공된 암석의 표면에서 콘크리트를 양생하여 시험체를 완성하는 단계; 상기 시험체의 암석부분을 측정장치에 고정하는 단계; 상기 시험체의 경계면 상부에 전단력(F)을 가하는 단계; 상기 전단력에 의해 시험체의 경계면에서 전단파괴가 발생하는 시점에서의 전단력(F)을 측정하는 단계;를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 시험체는 원판 형태로 성형된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가공된 암석의 표면에서 콘크리트를 양생하여 시험체를 완성하는 단계는, 외부에서 가압되는 환경에서 콘크리트를 양생하여 시험체를 완성하는 단계이고, 양생되는 콘크리트에 가해지는 압력을 측정하는 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 의한 암석-콘크리트의 부착력 측정방법용 시험체는 상부 표면이 평평하게 가공된 판 형태의 암석과, 상기 암석의 가공된 표면에서 콘크리트가 양생되어 판 형태로 성형된다.
이때, 상기 시험체의 콘크리트는 암석의 표면에서 양생되되, 외부로부터 가압되는 환경에서 양생된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 암석-콘크리트의 부착력 측정방법은 암석과 콘크리트의 부착력을 측정함으로써 여러 건축 토목공사시에 측정 데이타를 반영하여 설계, 시공하여 안정적인 구조물을 시공할 수 있다.
도 1은 암석-콘크리트 부착력을 측정하기 위한 시험체를 도시한 사시도.
도 2는 시험체를 이용하여 부착력을 측정하는 상태를 도시한 도면.
이하 첨부한 도면에 의하여 본 발명에 의한 암석-콘크리트의 부착력 측정방법 및 시험체에 대하여 설명한다.
도 1은 암석-콘크리트 부착력을 측정하기 위한 시험체를 도시한 사시도이고, 도 2는 시험체를 이용하여 부착력을 측정하는 상태를 도시한 도면이다.
본 발명에 의한 암석-콘크리트의 부착력 측정용 시험체는 도 1과 같이 판 형태의 암석 상부에 콘크리트를 판 형태로 양생하여 구성된 것이다.
판 형태의 암석 상부 표면을 평평하고 매끄럽게 가공한 후 암석 상부에 콘크리트를 중력환경에서 양생하여 시험체를 형성한다. 이때, 상기 시험체는 판 형태를 띄고, 암석과 양생된 콘크리트 사이에 경계면이 형성된다.
상기와 같이 구성된 시험체는 원형 또는 다각형의 판 형태로 형성되는데 바람직하게는 원형의 판 형태로 성형되는 것이 바람직하다.
다각형태의 판으로 성형되었을 경우에는 전단력이 작용하는 방향에 따라 부착력 값이 다르게 측정될 수 있지만 원형의 판 형태로 성형된 시험체는 전단력이 작용하는 방향에 관계없이 균일한 부착력을 측정할 수 있기 때문이다.
상기와 같이 구성된 시험체를 이용하여 암석-콘크리트의 부착력을 측정하는 방법에 대하여 설명한다.
암석-콘크리트의 부착력을 측정하는 방법은 다음과 같은 단계들로 구성된다.
1) 판 형태의 암석 표면을 평평하게 가공하는 단계.
2) 상기 가공된 암석의 표면에서 콘크리트를 양생하여 시험체를 완성하는 단계.
3) 상기 시험체의 암석부분을 측정장치에 고정하는 단계.
4) 상기 시험체의 경계면 상부에 전단력(F)을 가하는 단계.
5) 상기 전단력에 의해 시험체의 경계면에서 전단파괴가 발생하는 시점에서의 전단력(F)을 측정하는 단계.
상기 각 단계별로 설명하면 다음과 같다.
판 형태의 암석 표면을 평평하게 가공하는 단계.
판 형태의 암석 상부 표면을 평평하고 매끈하게 가공하는 단계이다.
상기와 같이 매끄럽고 평평하게 가공된 암석의 표면에서 이후의 단계에서 콘크리트가 양생되어 양생된 콘크리트와 암석이 도 1과 같이 경계선을 이루며 서로 접착된다.
상기 암석의 상부 표면을 가공할 때 어느 정도의 표면 거칠기로 가공하는가의 문제가 제기될 수 있는데 암석의 표면은 가능한 매끄럽게 가공하는 것이 바람직하다.
일반적으로 두 가지의 물질이 접착되는 경계면의 표면이 거칠수록 부착력은 증대된다. 그러나 암석-콘크리트 간의 부착력 측정은 암석의 표면을 평평한 상태에서 측정한 후 측정값을 설계에 반영함으로써 시공시 암석의 표면이 측정시와 다르게 거칠게 가공되더라도 표면 거칠기에 의한 부착력 증대는 설계 안전계수의 증가로 이어지므로 암석-콘크리트 간의 부착력 측정은 암석의 표면을 최대한 매끄럽게 가공한 상태에서 이루어지는 것이 바람직하다.
가공된 암석의 표면에서 콘크리트를 양생하여 시험체를 완성하는 단계.
표면이 매끄럽게 가공된 암석의 표면에 콘크리트를 부어 양생하는 단계이다.
콘크리트는 중력만이 작용하는 환경에서 양생하여 암석과 접착시킨 후 콘크리트의 넓이 및 형태와 일치되도록 콘크리트의 모서리를 커팅하고, 콘크리트의 상면을 평평하게 가공함으로써 시험체를 완성한다.
상기 암석과 암석의 상부에 양생되는 콘크리트의 두께는 별도의 제한은 없지만, 도 2와 같이 시험체의 측면에서 전단력이 작용할 때 전단력에 의해 암석과 콘크리트가 버클링이 발생하지 않을 정도이고, 압축력에 의해 암석과 양생된 콘크리트가 파괴되지 않을 정도의 두께 이상이 되어야 한다.
암석과 양생된 콘크리트의 두께가 얇으면 전단력에 의해 암석과 양생된 콘크리트가 버클링되면서 파괴되므로 정확한 측정값을 얻을 수 없거나, 전단력에 의해 암석과 양생된 콘크리트가 시험체의 경계면에서 박리되기 전에 압축력에 의해 파괴되므로 정확한 측정값을 얻을 수 없기 때문이다.
시험체의 암석부분을 측정장치에 고정하는 단계
상기와 같이 구성된 시험체를 시험장치에 고정하는 단계이다.
암석과 콘크리트로 구성된 시험체를 암석 또는 양생된 콘크리트 중 상관없이 어느 하나를 시험장치에 고정한다. 이대, 시험장치에 고정되는 시험체는 경계면 하부가 시험장치에 고정되도록 함으로써 전단력(F)이 시험체의 경계면에 집중되도록 한다.
시험체의 경계면 상부에 전단력(F)을 가하는 단계
시험장치에 고정된 시험체의 경계면 상부에 전단력(F)을 가하는 단계이다.
도 2와 같이 시험장치에 고정된 시험체의 경계면 상부 측면에 전단력(F)를 가하면 시험장치에 고정된 시험체의 경계면 하부는 전단력(F)에 대한 반력(F')이 작용하면서 시험체의 경계면에 전단력이 작용하게 된다.
전단력에 의해 시험체의 경계면에서 전단파괴가 발생하는 시점에서의 전단력(F)을 측정하는 단계
시험체에 전단력(F)이 점차 증가되면서 어느 시점에 이르러 시험체의 경계면을 중심으로 암석 또는 양생된 콘크리트가 떨어져 나가게 되는데, 이때의 전단력(F)를 측정하여 암석과 콘크리트의 부착력을 측정 기록한다.
일반적으로 지각을 구성하는 암석은 암석 성분과 가스의 혼합 용융체인 마그마로부터 고결된 암석인 화성암과, 돌부스러기, 침전물, 생물의 유해 등이 쌓여 형성된 암석인 퇴적암과, 기존의 암석이 열과 압력 그리고 기타 다른 지질작용을 받아 그 성질이 변화된 암석인 변성암과 같이 여러 가지 종류의 암석이 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 여러 가지 암석을 대상으로 하여 다양한 암석에 대한 콘크리트 부착력을 측정하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 방법으로 측정된 암석-콘크리트 간의 부착력은 콘크리트가 외력이 없는 상태에서 양생된 상태에서 측정된 부착력 값이므로 외력(가압)이 작용하는 상태에서 양생된 콘크리트가 나타내는 암석과의 부착력을 측정하기 위해서는 상기 암석의 표면에서 콘크리트를 양생하여 시험체를 완성하는 단계에서 콘크리트를 가압하여 양생하고, 콘크리트를 가압하는 압력을 측정 기록한다.
상기와 같이 외력(가압)이 작용하는 상태에서 콘크리트가 양생되었을 경우 어느 정도의 압력을 콘크리트를 양생하였을 때 암석-콘크리트 간의 부착력의 어느 정도로 향상되는지 비교할 수 있다.
즉, 상기와 같이 암석-콘크리트 간의 부착력을 측정함으로써 암석과 콘크리트 간의 부착력 데이터를 객관화하여 설계에 반영할 수 있다.
이상, 본 발명에 의한 암석-콘크리트의 부착력 측정방법 및 시험체에 대해 설명하였다.
상기 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 암석의 표면에서 양생된 콘크리트와 암석간의 부착력을 측정하는 방법으로서,
    판 형태의 암석 표면을 평평하게 가공하는 단계;
    상기 가공된 암석의 표면에서 콘크리트를 양생하여 시험체를 완성하는 단계;
    상기 시험체의 암석부분을 측정장치에 고정하는 단계;
    상기 시험체의 경계면 상부에 전단력(F)을 가하는 단계;
    상기 전단력에 의해 시험체의 경계면에서 전단파괴가 발생하는 시점에서의 전단력(F)을 측정하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 암석-콘크리트의 부착력 측정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시험체는 원판 형태로 성형된 것을 특징으로 하는 암석-콘크리트의 부착력 측정방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가공된 암석의 표면에서 콘크리트를 양생하여 시험체를 완성하는 단계는,
    외부에서 가압되는 환경에서 콘크리트를 양생하여 시험체를 완성하는 단계이고,
    양생되는 콘크리트에 가해지는 압력을 측정하는 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 암석-콘크리트의 부착력 측정방법.
  4. 상부 표면이 평평하게 가공된 판 형태의 암석과,
    상기 암석의 가공된 표면에서 콘크리트가 양생되어 판 형태로 성형된 것을 특징으로 하는 암석-콘크리트의 부착력 측정용 시험체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 시험체의 콘크리트는 암석의 표면에서 양생되되, 외부로부터 가압되는 환경에서 양생된 것을 특징으로 하는 암석-콘크리트의 부착력 측정용 시험체.
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