KR20200095129A - 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법 및 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법 - Google Patents
조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법 및 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법 및 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법은, 일반적인 재령일인 28일차 콘크리트의 압축강도를 조기에 예측 평가하기 위한 시험편인 콘크리트 공시체를 제조하는 방법과 상기 제조방법에 의해 제조된 콘크리트 공시체를 이용하여 비파괴검사방식으로 조기재령 콘크리트의 압축 강도를 예측하는 방법으로, 콘크리트 공시체 제조 시에 경화 촉진제 또는 급결제를 혼입하여 콘크리트 공시체의 양생을 진행하여 경화시킨 후, 경화된 콘크리트 공시체를 비파괴 검사하여 일반적인 재령일인 28일차 콘크리트의 압축강도를 조기에 예측 평가하도록 하는 발명에 관한 것이다.
Description
본 발명은 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법 및 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 본 발명은 일반적인 재령일인 28일차 콘크리트의 압축강도를 조기에 예측 평가하기 위한 시험편인 콘크리트 공시체를 제조하는 방법과 상기 제조방법에 의해 제조된 콘크리트 공시체를 이용하여 비파괴검사방식으로 조기재령 콘크리트의 압축 강도를 예측하는 방법에 관한 발명이다.
즉, 본 발명은 콘크리트 공시체 제조 시에 경화 촉진제 또는 급결제를 혼입하여 콘크리트 공시체의 양생을 진행하여 경화시킨 후, 경화된 콘크리트 공시체를 비파괴 검사하여 일반적인 재령일인 28일차 콘크리트의 압축강도를 조기에 예측 평가하도록 하는 발명이다.
21세기는 건축기술의 발달에 의해 과거에 비해 상상할 수도 없을 만큼의 초고층 건물들이 건축되고 있다. 과거에는 철골 구조 방식으로 초고층 건물들이 건축되었으나 기술적 한계와 안전문제로 인해 새롭게 콘크리트 거푸집에 의한 형틀 목공 기술로 국내외적으로 많은 초고층 건물들이 건축되고 있는 추세이다.
여기서, 건설되고 있는 건축 구조물의 안전에 있어 가장 중요한 요소가 콘크리트 압축강도이고, 건설중인 콘크리트 건축 구조물의 콘크리트 압축강도에 대한 법적 합격 기준은 재령 28일차의 콘크리트 압축강도를 측정한 값이 법적 기준을 만족하도록 하고 있다.
이때, 콘크리트의 압축강도 심사 기준 재령일을 28일차로 하는 이유는 재령일이 28일이 지나면 시멘트의 경화력이 80%까지 진행되기 때문에 건축물의 안전을 위해 법적으로 정한 것이다.
이러한 법적 기준으로 인해 종래의 콘크리트 압축강도 평가는 건축물 타설에 이용한 콘트리트로 제조된 콘크리트 공시체를 준비하며, 재령일 28일차에 공시체를 파괴 검사하여 압축강도를 측정한 후 측정한 압축강도가 법적 기준 이상이면 합격이고 미만이면 불합격 처리하는 것이다.
한편, 콘크리트는 건설 현장에서 바로 제조해서 사용하는 것이 아닌 콘크리트 제조설비를 갖춘 공장에서 제조한 프레시 콘크리트(fresh concrete)를 현장까지 운반한다. 이것을 레디믹스트 콘크리트(레미콘, ready-mixed concrete)이라고 약칭하거나 굳지 않은 콘크리트라고 부르며, 이렇게 운반한 콘크리트를 건설 현장의 거푸집에 타설한 후 콘크리트의 강도를 측정할 때는 공사현장에서 채취하여 표준양생한 공시체의 재령 28일 압축강도로서 표시한다.
이때, 구조체 콘크리트의 강도는 설계기준강도 이상으로 적용해야 하며, 공사현장에서 채취한 표준양생, 현장수중양생 또는 현장봉합양생한 공시체의 구조체 콘크리트의 압축강도도 관리재령에 따라 설계기준강도 이상으로 적용해야 한다.
만약 구조체 콘크리트 공시체의 강도가 설계기준강도에 미달하게 되면 간단한 비파괴시험으로 실 구조물의 강도 값을 대략적으로 추정해보는 방법과 콘크리트의 강도가 현저히 부족하다고 판단되는 부분에 3개의 콘크리트 코어(Core)를 채취한 후 압축강도를 시험하여 기준을 만족하면 적합하다고 판정하는 방법의 2가지가 있다.
그러나 상기 2가지 방법을 사용했는데도 적합하지 않다고 판정될 경우 구조체나 건축물을 해체하고 재시공을 해야 하는데, 이런 경우에는 많은 문제가 발생한다.
따라서 현장에서 레미콘의 품질검사와 더불어 콘크리트 공시체를 빠르게 양생하는 기법을 개발해서 레미콘의 재령 28일 압축강도를 조기에 예측평가함으로써 강도미달에 따른 피해를 사전에 방지해야 한다.
다음은 이와 관련한 종래의 선행기술들이다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
본 발명은 일반적인 재령일인 28일차 콘크리트의 압축강도를 조기에 예측 평가하기 위한 시험편인 콘크리트 공시체 제작 시에 경화 촉진제 또는 급결제를 혼입하여 빠른 양생을 진행하여 경화시킴으로 빠른 시간내에 시험편인 콘크리트 공시체를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 제작된 시험편인 콘트리트 공시체를 이용하여 비파괴검사방식으로 조기재령 28일차의 콘크리트의 압축 강도를 예측 평가하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명인 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법은,
물, 시멘트, 잔골재를 일정한 비율로 배합한 후, 3~4분간 혼합 교반하여 모르타르를 제조하기 위한 모르타르 제조단계(S100)와;
제조된 상기 모르타르에 물에 녹인 경화촉진제를 혼합하는 촉진제 혼합단계(S200)와;
경화촉진제가 혼합된 모르타르를 공시체 몰드에 타설하는 공시체 타설단계(S300)와;
상기 공시체 몰드에 타설된 모르타르를 90~120℃ 온도로 15~25분간 가열하여 양생하는 공시체 양생단계(S400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법은,
물, 시멘트, 잔골재를 일정한 비율로 배합한 후, 3~4분간 혼합 교반하여 모르타르를 제조하기 위한 모르타르 제조단계(S100)와;
제조된 상기 모르타르에 급결제를 혼합하여 1~2분간 혼합 교반하는 급결제 혼합단계(S210)와;
급결제가 혼합된 모르타르를 공시체 몰드에 타설하는 공시체 타설단계(S310)와;
상기 공시체 몰드에 타설된 모르타르를 온도 20±3℃, 습도 50±5% 조건에서 5~7시간 양생하는 공시체 양생단계(S410);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 콘크리트 공시체를 이용한 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법은,
상기 공시체 제조방법에 의해 제조된 공시체를 준비하는 공시체 준비단계(S5)와;
비파괴 검사장치(20)를 이용하여 준비된 콘크리트 공시체(10)의 초기 비파괴 압축강도 값을 측정하는 제1 단계(S10)와;
상기 제1 단계에서 측정된 콘크리트 공시체(10)의 초기 비파괴 압축강도 값을 이용하여 초기 파괴 압축강도 값을 산출하는 제2 단계(S20)와;
상기 제2 단계(S20)에서 산출된 초기 파괴 압축강도 값을 이용하여 콘크리트 공시체(10)의 재령일에 따른 예상 압축 강도 값을 산출하는 제3 단계(S30);를 포함하며,
상기 제3 단계(S30)에서 콘크리트 공시체(10)의 재령일에 따른 예상 압축 강도 값은 하기 수학식 1에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.
상기 수학식 1에서,
Y: 공시체의 재령일에 따른 예상 압축 강도 값(단위: MPa)
A: 압축강도 기울기 계수
B: 초기 파괴 압축강도 값(단위: MPa)
본 발명의 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법 및 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법은, 일반적인 재령일인 28일차 콘크리트의 압축강도를 조기에 예측 평가하기 위한 시험편인 콘크리트 공시체를 빠르게 제작하고 제작된 상기 콘크리트 공시체를 이용하여 비파괴검사방식으로 재령 28일차의 콘크리트의 압축 강도를 예측할 수 있어 부적합한 콘크리트의 강도로 타설되는 건축 구조물의 건설을 사전에 방지하여 부적합 콘크리트로 타설된 구조물울 해체하거나 구조물의 재시공으로 인한 손해를 예방할 수 있다.
또한, 본 발명은 제조된 콘크리트 공시체를 비파괴 검사하여 재령 28일차 콘크리트의 압축강도를 조기에 예측 평가하도록 하기 때문에, 종래의 코어 채취, 비파괴 검사 방법을 대체할 뿐만 아니라 단시간내로 레미콘의 품질상태를 파악할 수 있게 하여 건설회사 및 레미콘 회사의 콘크리트 품질신뢰성도 향상 시켜 산업상 이용가능성도 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법 실시예 1의 순서도
도 2는 본 발명의 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법 실시예 2의 순서도
도 3은 본 발명의 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법의 순서도
도 4는 본 발명의 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법의 검사장치 정면도
도 5는 본 발명의 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법의 검사장치를 이용하여 검사하는 상태 예시도
도 6은 본 발명의 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법의 재령별 강도발현곡선
도 2는 본 발명의 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법 실시예 2의 순서도
도 3은 본 발명의 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법의 순서도
도 4는 본 발명의 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법의 검사장치 정면도
도 5는 본 발명의 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법의 검사장치를 이용하여 검사하는 상태 예시도
도 6은 본 발명의 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법의 재령별 강도발현곡선
상기와 같은 본 발명의 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
콘크리트의 구성 요소에는 시멘트와 물이 반죽되어 만들어진 시멘트 페이스트(cement paste) 및 상기 시멘트 페이스트에 잔골재(입경 5mm이하의 모래), 굵은 골재(자갈)가 혼입된 모르타르(mortar)가 있다.
이때, 콘크리트의 굳는 정도에 영향을 끼치는 것은 시멘트 페이스트의 경화이며, 포틀랜드 시멘트에 시멘트 중량부 대비 30~70 중량부의 물을 넣어 혼합하면 약간의 발열과 함께 시멘트 페이스트가 되는데, 상기 시멘트 페이스트는 초기 일정기간 동안(휴지기; dormant period)은 거의 변화가 없다가 어느 시점부터 점차 유동성이 없어지고 단단하게 되는데 이를 응결이라고 부른다.
또한, 시멘트 페이스트가 아직 부드러운 상태임에도 유동성이 없어지는 단계를 초결이라고 부르고, 시간이 더 경과하여 응고를 계속하면 마치 고체와 같은 상태가 되는데 이를 종결이라고 부른다.
그 후 시간이 지남에 따라 강도를 더해 가는데 이와 같은 과정을 경화(hardening)라고 부른다. 보통 포틀랜드 시멘트의 응결시간에 대한 ks규격은 초결 시간은 60분 이상, 종결은 10시간 이내로 한다.
따라서 본 발명의 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법(이하 '제조방법') 및 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법(이하 '예측방법')은 일반적인 재령일인 28일차 콘크리트의 압축강도를 조기에 예측 평가하기 위한 시험편인 콘크리트 공시체를 제조하는 방법과 상기 제조방법에 의해 제조된 콘크리트 공시체를 이용하여 비파괴검사방식으로 조기재령 콘크리트의 압축 강도를 예측하는 방법을 포함한다.
여기서, 본 발명의 제조방법은 콘크리트 공시체(이하 '공시체') 제조 시에 경화 촉진제 또는 급결제를 혼입하여 빠른 양생을 진행하여 경화시킴으로 빠른 시간(2일 이내)내에 콘크리트 공시체를 제작하여 조기재령 콘크리트의 압축 강도 예측을 위한 시험편으로 사용한다.
또한, 본 발명의 예측방법은 상기 제조방법으로 제조된 공시체를 시험편으로 사용하여 비파괴검사방식으로 조기재령 28일차의 콘크리트의 압축 강도를 예측 평가하는 것이다.
따라서 본 발명은 공시체를 제조하는 제조방법을 먼저 상세하게 설명한 다음 공시체를 시험편으로 이용하는 예측방법은 후술한다.
이때, 본 발명의 제조방법은 공시체(10)를 구성하는 모르타르에 경화 촉진제를 혼입하는 제조방법 실시예 1과 급결제를 혼입하는 제조방법 실시예 2로 구분하여 설명한다.
먼저, 모르타르에 경화 촉진제를 혼입하는 제조방법 실시예 1에 대해 설명한다.
구체적으로, 본 발명의 실시예 1의 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법은,
물, 시멘트, 잔골재를 일정한 비율로 배합한 후, 3~4분간 혼합 교반하여 모르타르를 제조하기 위한 모르타르 제조단계(S100)와;
제조된 상기 모르타르에 물에 녹인 경화촉진제를 혼합하는 촉진제 혼합단계(S200)와;
경화촉진제가 혼합된 모르타르를 공시체 몰드에 타설하는 공시체 타설단계(S300)와;
상기 공시체 몰드에 타설된 모르타르를 90~120℃ 온도로 15~25분간 가열하여 양생하는 공시체 양생단계(S400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법 실시예 1의 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제조방법 실시예 1은 모르타르 제조단계(S100), 촉진제 혼합단계(S200), 공시체 타설단계(S300), 공시체 양생단계(S400)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 모르타르 제조단계(S100)는 콘크리트 공시체(10)를 구성하는 모르타르를 제조하기 위해, 물, 시멘트, 잔골재를 일정한 비율로 배합한 후 3~4분간 혼합 교반하는 단계이다.
| 모르타르의 배합표 | |||
| 모르타르 | W(g) | OPC(g) | S(g) |
| 모르타르 1 | 450 | 1000 | 3000 |
| 모르타르 2 | 600 | 1000 | 3000 |
| W : 물, OPC : 보통포틀랜드 시멘트(이하 '시멘트'), S : 잔골재 | |||
이때, 실시예 1의 상기 모르타르 제조단계(S100)에서 모르타르를 제조하기 위해 배합되는 물, 시멘트, 잔골재의 배합 비율은, 상기 표 1과 같이, 시멘트(OPC) 100 중량부 대비 물 45 중량부 또는 60 중량부, 잔골재 300 중량부이다.
특히, 상기 시멘트는 보통포틀랜드 시멘트(OPC)가 적용되고, 잔골재는 입경 5㎜이하의 모레가 적용된다.
한편, 상기 모르타르 제조단계(S100)에서 물, 시멘트, 잔골재를 일정한 비율로 배합한 후 혼합 교반하는 가장 적합한 시간은 3분30초 정도이다.
상기 촉진제 혼합단계(S200)는 제조된 상기 모르타르에 물에 녹인 경화촉진제를 혼합하는 단계이다.
이때, 상기 경화촉진제는 염화칼슘(CaCl2)이 적용되고, 촉진제 혼합단계(S200)에서 혼합되는 경화촉진제는 시멘트 100 중량부 대비 5 중량부이다.
상기 공시체 타설단계(S300)는 경화촉진제가 혼합된 모르타르를 공시체 몰드에 타설하는 단계로서, 일정한 크기와 용량을 가진 공시체 몰드에 상기 모르타르를 타설한다.
다음에, 상기 공시체 양생단계(S400)는 공시체 몰드에 타설된 모르타르를 90~120℃ 온도로 15~25분간 가열하여 공시체(10)를 양생하는 단계이다.
이때, 가장 적합한 온도 조건은 100℃이고, 가열 시간은 20분이고, 모르타르의 경화정도에 따라 고온양생 과정을 추가로 진행할 수 있다.
다음으로, 모르타르에 급결제를 혼입하는 제조방법 실시예 2에 대해 설명한다.
실시예 2에 따른 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법은,
물, 시멘트, 잔골재를 일정한 비율로 배합한 후, 3~4분간 혼합 교반하여 모르타르를 제조하기 위한 모르타르 제조단계(S100)와;
제조된 상기 모르타르에 급결제를 혼합하여 1~2분간 혼합 교반하는 급결제 혼합단계(S210)와;
급결제가 혼합된 모르타르를 공시체 몰드에 타설하는 공시체 타설단계(S310)와;
상기 공시체 몰드에 타설된 모르타르를 온도 20±3℃, 습도 50±5% 조건에서 5~7시간 양생하는 공시체 양생단계(S410);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명의 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법 실시예 2의 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제조방법 실시예 2는 모르타르 제조단계(S100), 급결제 혼합단계(S210), 공시체 타설단계(S310), 공시체 양생단계(S410)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 모르타르 제조단계(S100)는 전술한 본 발명의 제조방법 실시예 1에서 설명한 부분과 동일하기 때문에 생략한다.
상기 급결제 혼합단계(S210)는 제조된 상기 모르타르에 급결제를 혼합하여 1~2분간 혼합 교반하는 단계이다.
이때, 상기 급결제는 도데카칼슘 헵타-알루미네이트(C12A7계 : dodecacalcium hepta-aluminate)가 적용되고, 상기 급결제 혼합단계(S210)에서 혼합되는 급결제는 시멘트와 물의 혼합 비율에 따라 시멘트 100 중량부 대비 7 중량부 또는 시멘트 100 중량부 대비 10 중량부이다.
구체적으로, 시멘트와 물의 혼합 비율이 시멘트 100 중량부 대비 물 45 중량부로 혼합되어 모르타를 구성하는 경우에는 급결제는 시멘트 100 중량부 대비 7 중량부가 혼합되고, 시멘트 100 중량부 대비 물 60 중량부로 혼합되어 모르타를 구성하는 경우에는 급결제는 시멘트 100 중량부 대비 10 중량부가 혼합된다.
또한, 상기 급결제 혼합단계(S210)에서 모르타르에 급결제를 혼합 교반하는 가장 적합한 시간은 1분이다.
상기 공시체 타설단계(S310)는 급결제가 혼합된 모르타르를 공시체 몰드에 타설하는 단계로서, 일정한 크기와 용량을 가진 공시체 몰드에 상기 모르타르를 타설한다.
다음에, 상기 공시체 양생단계(S410)는 공시체 몰드에 타설된 모르타르를 온도 20±3℃, 습도 50±5% 조건에서 5~7시간 양생하는 단계이다.
이때, 공시체 몰드에 타설된 모르타르의 가장 적합한 양생 시간은 6시간이다.
이하에서는 콘크리트 공시체를 이용한 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법에 대해 설명이다.
본 발명인 콘크리트 공시체를 이용한 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법은,
상술한 공시체 제조방법에 의해 제조된 공시체를 준비하는 공시체 준비단계(S5)와;
비파괴 검사장치(20)를 이용하여 준비된 콘크리트 공시체(10)의 초기 비파괴 압축강도 값을 측정하는 제1 단계(S10)와;
상기 제1 단계에서 측정된 콘크리트 공시체(10)의 초기 비파괴 압축강도 값을 이용하여 초기 파괴 압축강도 값을 산출하는 제2 단계(S20)와;
상기 제2 단계(S20)에서 산출된 초기 파괴 압축강도 값을 이용하여 콘크리트 공시체(10)의 재령일에 따른 예상 압축 강도 값을 산출하는 제3 단계(S30);를 포함하며,
상기 제3 단계(S30)에서 콘크리트 공시체(10)의 재령일에 따른 예상 압축 강도 값은 하기 수학식 1에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.
상기 수학식 1에서,
Y: 공시체의 재령일에 따른 예상 압축 강도 값(단위: MPa)
A: 압축강도 기울기 계수
B: 초기 파괴 압축강도 값(단위: MPa)
도 3은 본 발명의 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법의 순서도이고, 도 4는 본 발명의 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법의 검사장치 정면도이고, 도 5는 본 발명의 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법의 검사장치를 이용하여 검사하는 상태 예시도이고, 도 6은 본 발명의 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법의 재령별 강도발현곡선이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 예측방법은 상술한 공시체 제조방법을 통해 제조된 공시체를 시험편으로 하여 비파괴검사로 측정하고 측정한 값을 기반으로 향후 예상되는 콘크리트의 압축강도를 예측 평가하기 때문에, 법정 재령기간인 28일을 소요하지 않고도 콘크리트 강도를 예측할 수 있다.
따라서 본 발명의 예측방법은 공시체 준비단계(S5), 제1 단계(S10), 제2 단계(S20), 제3 단계(S30)를 포함하여 구성된다.
여기서, 초기 재령 중인 건축 구조물의 콘크리트 압축강도를 측정하여 콘크리트 강도의 대표 값으로 나타내는 이유는 압축강도가 다른 강도인 인장, 휨, 전당강도, 부착강도, 피로강도 등에 비해 현저한 차를 나타내어 레미콘 구조물에 유효하게 이용되고, 다른 강도의 성질을 개략적으로 유추 할 수 있을 뿐만 아니라 다른 강도시험 방법보다 쉬워 현장에서 널리 사용하기 때문이다.
한편, 시멘트는 물과 혼합되어 서서히 경화되기 시작하는데 3일 후에는 경화력의 20%, 7일 후에는 경화력의 40%, 28일 후에는 경화력의 80%, 90일 후에는 경화력의 90%까지 진행되며, 1년 후에는 95%, 3년 후에 거의 100%까지 진행된다.
따라서 법정 재령기간인 28일이 경화력의 80%까지 진행되기 때문에 이것을 기초로 설계허용응력도는 재령 28일에 있어서 압축강도의 분수(설게기준강도의 1/3 또는 1/2)로 표현되기 때문에, 표준재령 공시체의 재령28일 강도는 항상 콘크리트 품질을 나타내는 주요한 지표가 되는 것이다.
도 4와 5를 참조하면, 상기 공시체 준비단계(S5)는 시험편으로 사용하기 위한 공시체(10)를 준비하는 과정으로서, 상술한 공시체 제조방법을 통해 공시체(10)를 제조하여 시험편으로 준비한다.
일반적으로 공시체를 준비하여 비파괴 검사를 진행하기 위해서는 검사 대상인 공시체는 최소한 7일 이상 경과한 것이어야 검사가 가능하나, 상술한 본 발명의 공시체 제조방법을 통해 제조된 공시체는 1~2일 정도 경과해도 비파괴 검사가 가능해진다.
따라서 그 만큼 조기에 재령 28일차 압축 강도를 예측하기 위한 검사가 이루어지기 때문에 종래보다 빨리 재령 28일차 압축 강도 예측이 가능해진다.
상기 제1 단계(S10)는 비파괴 검사장치(20)를 이용하여 준비된 공시체(10)의 초기 비파괴 압축강도 값을 측정하는 과정이다.
이때, 측정에 사용되는 비파괴 검사장치(20)는 타격부(100)와 측정기부(200)를 포함하여 구성되며, 상기 타격부(100)는 도 5와 같이, 공시체(10)의 표면을 타격하여 소리를 발생키는 장치이고, 상기 측정기부(200)는 타격부(100)에서 전달되는 콘크리트 표면에서 발생되는 소리의 파형을 자동으로 분석하는 측정기이다.
상기 제2 단계(S20)는 제1 단계(S10)에서 측정된 공시체(10)의 초기 비파괴 압축강도 값을 이용하여 초기 파괴 압축강도 값을 산출하는 과정이다.
상기 제2 단계(S20)에서 콘크리트 공시체(10)의 초기 파괴 압축강도 값(B) 산출은 아래 수학식 2에 의해 산출된다.
상기 수학식 2에서,
B : 콘크리트 공시체의 초기 파괴 압축강도 값(단위: MPa)
C : 콘크리트 공시체의 초기 비파괴 압축강도 값(단위: MPa)
상기 제3 단계(S30)는 제2 단계(S20)에서 산출된 초기 파괴 압축강도 값을 이용하여 공시체(10)의 재령일에 따른 예상 압축 강도 값을 산출하는 단계이며, 상기 제3 단계(S30)에서 공시체(10)의 재령일에 따른 예상 압축 강도 값은 하기 수학식 1에 의해 산출되는 것이다.
상기 수학식 1에서,
Y: 공시체의 재령일에 따른 예상 압축 강도 값(단위: MPa)
A: 압축강도 기울기 계수
B: 초기 파괴 압축강도 값(단위: MPa)
일반적으로 콘크리트는 수직으로 작용하는 건물의 하중을 견디면서 횡적으로 작용하는 강한 바람과 진동도 견디기 위해, 기본 재료로 시멘트와 모래, 물을 필요로 하며 5층 이하의 저층 건물에서는 보통강도의 콘크리트로도 충분히 건물의 내구성이 보장되었다.
하지만, 초고층 건물들이 등장하면서 기본 재료 이외에도 다양한 물질과 화학 혼화제를 배합하여 강도와 안전성을 향상시키는 신개념의 콘크리트가 개발되었고, 이런 콘크리트는 보통강도의 콘크리트에 비해 배합되는 화학적 성분의 차이가 발생하는 것이다.
이때, 건축물의 높이와 크기에 따라 요구되는 콘크리트의 강도 등급이 보통강도, 고강도, 초고강도로 구분되며, 보통강도 건축물은 30MPa급, 고강도 건축물은 70MPa급, 초고강도 건축물은 110MPa급의 시멘트가 적용되는 것이다.
따라서 상기 등급에 따라 시멘트는 기본 재료이외에 화학적 성분의 차이가 발생하기 때문에, 각 강도 등급별 초기 재령의 콘크리트 압축강도의 차이를 보정하기 위한 기울기 계수 A를 적용하는 것이다.
도 6을 참조하면, 상기 수학식 1의 압축강도 기울기 계수 A는 건축물별 설계기준 강도에 따라, 보통강도 건축물의 경우 6.347, 고강도 건축물의 경우 10.74, 초고강도 건축물의 경우 9.42을 각 강도 등급별 재령의 콘크리트 압축강도의 강도발현식으로 구분하여 각각 적용하는 것이다.
한편, 상기 제1 단계(S10)에서 콘크리트 공시체의 초기 비파괴 압축강도 값 측정이 재령 N일차의 콘크리트 공시체(10)를 대상으로 하는 경우, 상기 수학식 1의 
는 (예상 압축 강도 값을 알기를 원하는 재령일 -N+1)이며, 다음의 표 2와 같이 정리된다.
| 재령 진행일에 따른 예측 재령일 | |||||
| N(재령 진행일) | 1 | 3 | 7 | 14 | 21 |
 |
28 | 26 | 22 | 15 | 8 |
이를 통해 본 발명의 예측방법은 초기 재령 N일차의 콘크리트 공시체에서 측정한 값을 기반으로 사용자가 원하는 예측 재령일 
을 구할 수 있는 것이다.
본 발명의 공시체 제조방법 실시예 1(경화촉진제 혼합)을 통해 제조된 공시체(10)를 시험편으로 준비하고, 본 발명의 압축강도 예측방법의 제1 단계(S10), 제2 단계(S20), 제3 단계(S30)를 진행하여 예측 평가한 압축강도 결과는 아래 표 3과 같다.(압축 강도 예측 평가 진행은 제조된 지 1~2일차 되는 공시체 사용)
표 3을 참조하면, 본 발명의 공시체 제조방법 실시예 1을 통해 제조된 공시체(10)를 이용하여 측정한 예측 압축강도는 재령 28일 모르타르 강도 대비 W/C 0.45(시멘트 100중량부 대비 물 45중량부 혼합)는 약 18.94%, W/C 0.60(시멘트 100중량부 대비 물 60중량부 혼합)은 약 12.98%의 강도가 발현된다.
즉, 경화촉진제를 혼합하여 양생을 촉진시켜 제조한 공시체를 이용하는 경우 평균 약 15.96%의 강도가 발현되는 것을 알 수 있고, 이를 통해 재령 28일의 압축강도를 예측하는 것도 가능해진다.
| Contents | Compressive strength | |||||
| Age | 1 time | 2 time | ||||
| Specimens ID | 1st | 2nd | average | 1st | 2nd | average |
| W/C 0.45 | - | - | - | 2.88 | 3.92 | 3.4 |
| W/C 0.60 | - | - | - | 0.72 | - | 0.72 |
| Age | 3 time | 4 time | ||||
| Specimens ID | 1st | 2nd | average | 1st | 2nd | average |
| W/C 0.45 | 6.52 | 7.48 | 7 | - | - | - |
| W/C 0.60 | 1.84 | 1.96 | 1.9 | 3.04 | 3.04 | 3.04 |
한편, 본 발명의 공시체 제조방법 실시예 2를 통해 제조된 공시체(10)를 시험편으로 준비하고 본 발명의 압축강도 예측방법의 제1 단계(S10), 제2 단계(S20), 제3 단계(S30)를 진행하여 예측 평가한 압축강도 결과는 아래 표 4와 같다.(압축 강도 예측 평가 진행은 제조된 지 1~2일차 되는 공시체 사용)
| Contents | Compressive strength | |||||
| Age | 1 time | 2 time | ||||
| Specimens ID | 1st | 2nd | average | 1st | 2nd | average |
| W/C 0.45 | 11.88 | 14.08 | 12.98 | 16.32 | 16.92 | 16.62 |
| W/C 0.60 | 6.35 | 6.83 | 6.59 | 10.08 | 8.64 | 9.36 |
표 4를 참조하면, 본 발명의 공시체 제조방법 실시예 2를 통해 제조된 공시체(10)를 이용하여 측정한 예측 압축강도는 재령 28일 모르타르 강도 대비 W/C 0.45(시멘트 100중량부 대비 물 45중량부 혼합)는 약 35.13%, W/C 0.60(시멘트 100중량부 대비 물 60중량부 혼합)은 약 28.13%의 강도가 발현된다.
즉, 급결제를 혼합하여 양생을 촉진시켜 제조한 공시체를 이용하는 경우 평균 약 31.63%의 강도가 발현되는 것을 알 수 있고, 이를 통해 재령 28일의 압축강도를 예측하는 것도 가능해진다.
아래 표 5는 공시체의 재령에 따른 본 발명의 압축강도 예측방법을 통해 예측된 압축강도 발현 결과표이다.
| 공시체의 강도발현 결과 | |||||||||
| Contents | Compressive strength | ||||||||
| Age | 3day | 7day | 28day | ||||||
| Specimens ID | 1st | 2nd | average | 1st | 2nd | average | 1st | 2nd | average |
| W/C 0.45 | 27.32 | 30.65 | 28.99 | 40.40 | 33.72 | 37.06 | 38.20 | 35.68 | 36.94 |
| W/C 0.60 | 21.60 | 20.56 | 21.08 | 25.04 | 24.16 | 24.60 | 23.80 | 23.04 | 23.42 |
표 5를 참조하면, 재령 3,7일차의 공시체를 이용해 예측한 재령 28일차 압축강도와 실제 재령 28일차의 공시체의 압축강도는 오차 범위내에서 유사함을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 공시체 제조방법 실시예 1과 2를 적용하여 제조된 콘크리트 공시체(10)를 이용해 본 발명의 압축강도 예측 방법을 통해 재령 28일차 콘크리트의 압축강도를 조기에 예측 평가할 수 있기 때문에, 종래의 코어 채취, 비파괴 검사 방법을 대체할 뿐만 아니라 단시간내로 레미콘의 품질상태를 파악할 수 있게 하여 건설회사 및 레미콘 회사의 콘크리트 품질신뢰성도 향상 시켜 산업상 이용가능성도 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 압축강도 예측 방법을 통해 재령 28일차의 콘크리트의 압축 강도를 예측할 수 있어 부적합한 콘크리트의 강도로 타설되는 건축 구조물의 건설을 사전에 방지하여 부적합 콘크리트로 타설된 구조물울 해체하거나 구조물의 재시공으로 인한 손해를 예방할 수 있게 한다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
10 : 공시체
20 : 비파괴 검사장치
100 : 타격부
200 : 측정기부
20 : 비파괴 검사장치
100 : 타격부
200 : 측정기부
Claims (9)
- 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법에 있어서,
물, 시멘트, 잔골재를 일정한 비율로 배합한 후, 3~4분간 혼합 교반하여 모르타르를 제조하기 위한 모르타르 제조단계(S100)와;
제조된 상기 모르타르에 물에 녹인 경화촉진제를 혼합하는 촉진제 혼합단계(S200)와;
경화촉진제가 혼합된 모르타르를 공시체 몰드에 타설하는 공시체 타설단계(S300)와;
상기 공시체 몰드에 타설된 모르타르를 90~120℃ 온도로 15~25분간 가열하여 양생하는 공시체 양생단계(S400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 경화촉진제는 염화칼슘(CaCl2)이고,
상기 촉진제 혼합단계(S200)에서 혼합되는 경화촉진제는 시멘트 100 중량부 대비 5 중량부인 것을 특징으로 하는 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법.
- 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법에 있어서,
물, 시멘트, 잔골재를 일정한 비율로 배합한 후, 3~4분간 혼합 교반하여 모르타르를 제조하기 위한 모르타르 제조단계(S100)와;
제조된 상기 모르타르에 급결제를 혼합하여 1~2분간 혼합 교반하는 급결제 혼합단계(S210)와;
급결제가 혼합된 모르타르를 공시체 몰드에 타설하는 공시체 타설단계(S310)와;
상기 공시체 몰드에 타설된 모르타르를 온도 20±3℃, 습도 50±5% 조건에서 5~7시간 양생하는 공시체 양생단계(S410);를 포함하는 것을 특징으로 하는 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법.
- 청구항 3에 있어서,
상기 급결제는 도데카칼슘 헵타-알루미네이트(C12A7계 : dodecacalcium hepta-aluminate)이고,
상기 급결제 혼합단계(S210)에서 혼합되는 급결제는,
시멘트와 물의 혼합 비율에 따라 시멘트 100 중량부 대비 7 중량부 또는 시멘트 100 중량부 대비 10 중량부인 것을 특징으로 하는 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법.
- 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 모르타르 제조단계(S100)에서 모르타르를 제조하기 위해 배합되는 물, 시멘트, 잔골재의 배합 비율은,
시멘트 100 중량부 대비 물 45 또는 60 중량부, 잔골재 300 중량부이고,
상기 시멘트는 보통포틀랜드 시멘트(OPC)이고, 상기 잔골재는 입경 5㎜이하의 모레인 것을 특징으로 하는 조기재령 콘크리트 압축강도 예측에 사용되는 콘크리트 공시체 제조방법.
- 콘크리트 공시체를 이용한 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법에 있어서,
청구항 1 내지 청구항 5에 기재된 제조방법에 의해 제조된 공시체를 준비하는 공시체 준비단계(S5)와;
비파괴 검사장치(20)를 이용하여 준비된 콘크리트 공시체(10)의 초기 비파괴 압축강도 값을 측정하는 제1 단계(S10)와;
상기 제1 단계에서 측정된 콘크리트 공시체(10)의 초기 비파괴 압축강도 값을 이용하여 초기 파괴 압축강도 값을 산출하는 제2 단계(S20)와;
상기 제2 단계(S20)에서 산출된 초기 파괴 압축강도 값을 이용하여 콘크리트 공시체(10)의 재령일에 따른 예상 압축 강도 값을 산출하는 제3 단계(S30);를 포함하며,
상기 제3 단계(S30)에서 콘크리트 공시체(10)의 재령일에 따른 예상 압축 강도 값은 하기 수학식 1에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법.
상기 수학식 1에서,
Y: 공시체의 재령일에 따른 예상 압축 강도 값(단위: MPa)
A: 압축강도 기울기 계수
B: 초기 파괴 압축강도 값(단위: MPa)
: 재령일 입력을 위한 수치값
- 청구항 6에 있어서,
상기 제2 단계(S20)에서 콘크리트 공시체(10)의 초기 파괴 압축강도 값(B) 산출은 아래 수학식 2에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법.
상기 수학식 2에서,
B : 콘크리트 공시체의 초기 파괴 압축강도 값(단위: MPa)
C : 콘크리트 공시체의 초기 비파괴 압축강도 값(단위: MPa)
: 초기 비파괴 압축강도 값을 산출한 재령일
- 청구항 6에 있어서,
상기 수학식 1의 압축강도 기울기 계수 A는 건축물별 설계기준 강도에 따라 다른 값인 것을 특징으로 하고,
보통강도 건축물의 경우 6.347, 고강도 건축물의 경우 10.74, 초고강도 건축물의 경우 9.42인 것을 특징으로 하는 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법.
- 청구항 6에 있어서,
상기 제1 단계(S10)에서 콘크리트 공시체(10)의 초기 비파괴 압축강도 값 측정이 재령 N일차의 콘크리트 공시체(10)를 대상으로 하는 경우, 상기 수학식 1의는 (예상 압축 강도 값을 알기를 원하는 재령일 -N+1)인 것을 특징으로 하는 조기재령 콘크리트의 압축강도 예측방법.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102190604B1 (ko) | 2020-12-14 |
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