Reference (참고 자료)
반발경도를 사용한 콘크리트 압축강도 추정식
| 구분 | 추정강도식 | 비고 |
|---|---|---|
| 일본재료학회 | \( f_c = -18.0 + 1.27R \) | |
| 일본건축학회 | \( f_c = (7.3R + 100) \times 0.098 \) | |
| 미공병단(US Army) | \( f_c = (-120 + 8.0R + 0.0932R^2) \times 0.098 \) | |
| 한국콘크리트학회 | \( f_c = -14.456 + 0.7789R + 0.0089R^2 \) | |
| 고강도콘크리트(과기부) | \( f_c = (15.2R - 112.8) \times 0.1 \) | 기존 추정식은 고강도 콘크리트 강도를 저평가 |
fc : 추정압축강도(MPa)
R : 반발경도
강도율 = (반발경도로 추정한 압축강도) / (실제 압축강도) × 100%
추정압축강도를 적용한 후 재령보정을 한다.
- 권영용 외 2인, "슈미트 해머 시험에 의한 고강도 콘크리트의 강도 추정식," 한국콘크리트학회논문집, 2006
- 한국토지주택공사 주택연구소, "비파괴시험 활용기술 연구 (Ⅰ)", 1998
- 한국시설안전공단 시설안전연구소, "고강도 콘크리트의 강도추정식 개발 연구 (Ⅰ)", 2013
콘크리트 압축강도 추정을 위한 반발경도 시험방법 (KS F 2730)
1. 개요
1) 콘크리트의 압축강도를 조사하는 방법은 크게 파괴 검사법과 비파괴 검사법으로 대별되며 비파괴 검사법으로는 반발경도법 초음파 탐사법 등이 있는데 이 중에서 반발경도법이 널리 사용되고 있다.
2) 반발경도법은 콘크리트의 표면경도를 측정하여 이 측정치로부터 콘크리트의 압축강도를 추정하는 검사방법으로 콘크리트 구조물의 개략적인 강도 특성을 파악하여 구조물의 균일성을 평가할 목적으로 사용된다.
3) 반발경도법은 시험방법이 간편하고 국제적으로 표준화된 이점이 있으나 콘크리트의 표면부분에 타격하여 반발력을 측정함으로 표면부분의 품질상태와 타격조건에 따라 영향을 받게 되므로 콘크리트 구조체 내부의 강도를 명확하게 측정하기는 곤란하다.
4. 계산
1) 측정경도 $R$
1개소 측정치에서 20점을 평균하여 평균치에서 ±20%를 벗어나는 측정치는 버리고 예비타격(5점)에 의한 측정값을 차례대로 보충하여 평균한 값을 측정경도 $R$로 한다. 이때, 범위를 벗어나는 시험값이 4개 이상인 경우에는 새로운 위치에서 재시험 한다.
2) 기준경도 $R_0$
기준경도 $R_0$는 측정경도 $R$에 콘크리트 표면의 습윤상태 및 타격방향에 의한 보정치 $ΔR$을 더하여 구한다.
3) 표면 습윤상태에 의한 보정
동일 강도시의 반발경도는 건조시보다 습윤시가 작다. 따라서 콘크리트 표면이 기건상태일 때 표준(O)으로 하고 습윤상태일 경우 다음과 같이 보정하여 준다.
- 콘크리트의 내부가 습하여 타격점이 검어지는 경우 : $△R = +3$
- 콘크리트의 표면이 젖어있는 경우 : $△R = +5$
4) 타격방향에 의한 보정
- 타격방향이 수평이 아닌 경우의 보정치($ΔR$)
5) 콘크리트 재령에 의한 보정
시간이 경과한 콘크리트 표면은 반발경도가 높기 때문에 추정압축강도에 아래의 보정계수를 곱하여 재령에 따른 보정을 하여 준다.
| 재령 | 4일 | 7일 | 14일 | 20일 | 28일 | 32일 | 40일 | 50일 | 60일 | 70일 | 80일 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| α | 1.90 | 1.72 | 1.36 | 1.15 | 1.00 | 0.98 | 0.93 | 0.87 | 0.86 | 0.84 | 0.82 |
| 재령 | 90일 | 100일 | 125일 | 150일 | 175일 | 200일 | 300일 | 400일 | 500일 | 1000일 | 3000일 |
| α | 0.80 | 0.78 | 0.76 | 0.74 | 0.73 | 0.72 | 0.70 | 0.68 | 0.67 | 0.65 | 0.63 |
{Q} 압축응력에 의한 보정 (Stress Correction)
- 구조 계산서 및 설계 도서 확인: 설계 시 산정된 고정하중(DL)과 활하중(LL)의 조합을 통해 측정 부위(기둥, 보 등)의 축력과 응력 상태를 확인하는 것이 가장 표준적이다.
- 하중 재하 상태 역산: 설계 도서가 없는 경우, 상부 층수와 면적당 추정 하중을 산출하여 단면적으로 나누어 응력($\sigma = P/A$)을 추정한다.
- 계측기 활용: 정밀 진단 시에는 변형률계(Strain Gauge)를 부착하여 실제 변형률을 측정하고, 탄성계수를 통해 응력을 역산한다.
실제 구조물은 하중을 받고 있는 상태이므로, 압축응력이 작용하는 콘크리트는 내부 조직이 일시적으로 치밀해져 반발경도가 실제보다 높게 측정되는 경향이 있다. 정확한 강도 추정을 위해 다음 사항을 고려한다.
■ 콘크리트에 작용하는 압축응력 산정 방법
■ 보정의 필요성 기준
일반적으로 작용 압축응력이 설계기준강도($f_{ck}$)의 10%를 초과하는 경우 보정계수 적용을 검토하며, 응력이 높을수록 추정 강도를 하향 조정하는 보정계수를 곱하여 오차를 줄인다.
■ 실무 팁
응력 집중이 심한 기둥 하부보다는 하중 영향이 비교적 균일한 부위에서 측정하거나, 여러 지점의 평균치를 사용하여 응력에 의한 변동성을 최소화하는 것이 권장된다.