충격공진시험을 이용한 원판형 콘크리트 시편의 동탄성계수 추정 :Dynamic Elastic Modulus Estimation of Disk-Shaped Concrete Specimens Using Impact Resonance Test

김민석

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김민석 (충북대학교 )

지도교수: 이창준

발행연도: 2023

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이용수5

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2023

충격공진시험을 이용한 원판형 콘크리트 시편의 동탄성계수 추정

김민석 건축공학과 2023.01 학위논문

2022

충격공진기법을 이용한 화재 손상 콘크리트 디스크 시편의 탄성계수 추정

김민석 , 손정진 , 이창준 외 1명 대한건축학회 학술발표대회 논문집 2022.10 학술대회자료

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콘크리트의 열화는 열화 정도에 따라 깊이의 차이를 보인다. 그리고 콘크리트 구조물의 지속 가능성을 유지하기 위한 적절한 보수를 위해 열화 깊이를 정확하게 측정하는 것이 중요하다. 그러나 콘크리트의 열화 깊이를 측정하는 표준 시험법은 존재하지 않는다. 통상적으로 열화의 깊이를 측정하기 위하여 열중량분석법과 페놀프탈레인 콘크리트 탄산화시험법과 같은 방법을 이용한다. 그러나 이들은 열화의 깊이만을 측정하는 방법으로 깊이에 따른 동적탄성계수와 같은 정량적 재료물성을 측정할 수 없다. 깊이에 따른 콘크리트의 역학적 특성을 측정하기 위하여 열화가 진행된 구조물에서 채취한 코어를 가공하여 만든 원판형 시편의 동적탄성계수를 추정하는 방법이 있다.

이론적으로 동일한 재료 특성을 가진 콘크리트는 동일한 역학적 특성을 가져야 한다. 그러나 동적탄성계수와 같은 콘크리트의 역학적 특성은 다양한 요인에 의해 변화될 수 있다. 열화의 정도를 측정하기 위해 원판형 시편의 동적탄성계수를 추정하는 선행 연구에서는 이를 고려하지 않았다. 또한 디스크 시편과 원통형 시편의 동적탄성계수 차이를 확인한 선행 실험적 연구는 존재하지 않는다.

디스크 시편의 동적탄성계수 측정을 위하여 Impulse Excitation Technique(IET)와 Impulse Resonance(IR) 방법을 사용하였다. 본 연구의 실험 결과에 따르면 IET 방법이 IR 방법보다 동적탄성계수 추정값의 변동성이 더 큰 것으로 나타났다. 그리고 디스크 시편의 직경과 두께가 증가할수록 동적탄성계수 추정값의 변동성이 감소하는 것을 확인하였다. 따라서 콘크리트의 열화 정도를 추정하기 위해 IR 기법을 이용하여 직경 100mm, 두께 25mm 크기의 디스크 시편의 동적탄성계수를 측정하는 것을 권장한다.

제한된 시편 크기로 인해 디스크 시편의 추정된 동탄성계수에 대한 굵은 골재 침하의 영향은 확인되지 아니하였다. 본 연구에서 사용한 공시체보다 큰 규모의 공시체를 사용하여 굵은골재의 침하로 인한 영향을 확인하는 후행 연구가 진행되어야 할 것이다. 또한 화재, 탄산화, 황산염 침식 등 다양한 원인에 의해 열화가 진행된 콘크리트 구조물에서 채취한 시편을 사용하는 등 보다 다양한 시편을 대상으로 향후 연구가 진행되어야 할 것이다.

Deterioration of concrete shows difference in depth depending on degree of deterioration. And it is important to accurately measure the depth of deterioration for adequate repair to maintain concrete sturcture’s sustainability. However, there is no standard test method to measure the depth of deterioration of concrete. To measure the depth of deterioration, thermogravimetric analysis and phenolphthalein concrete carbonation test are used. But these are methods to measure only depth of deterioration and it cannot measure mechanical properties like dynamic elastic modulus depending on depth. To measure concrete’s mechanical properties depending on depth, there is a method of estimating dynamic elastic modulus of disk-shaped specimen which is made by cutting cylindrical concrete specimen cored from deteriorated structure.

Theoretically, concrete with same material properties should have same mechanical properties. But mechanical properties of concrete like dynamic elastic modulus could be changed by various factors. According to prior research of estimating dynamic elastic modulus of disk-shaped specimen to measure the degree of deterioration, this was not taken into account. And there is no prior experimental study to confirm the difference in dynamic elastic modulus between the disk specimens and cylindrical specimen.

To measure dynamic elastic modulus of disk specimen, Impulse Excitation Technique(IET) and Impulse Resonance(IR) method were used. According to the result of experiment in this study, it shows that IET method has higher variability in estimated value of dynamic elastic modulus than IR method. And it is confirmed that as the diameter and thickness of the disk specimen increased, the variability of the estimated value of dynamic elastic modulus decreased. Accordingly, it is recommended to measure dynamic elastic modulus of disk specimen in size of 100 mm in diameter and 25 mm in thickness using IR technique to estimate the degree of deterioration of concrete.

Because of the limited specimen size, the effect of coarse aggregate settlement on the estimated dynamic elastic modulus of the disk specimen is not found. Future research should be devoted to confirm the effect of coarse aggregate settlement using larger specimen than that of specimen used in this study. Also, future research should be conducted in more diverse settings of specimen such as cored from concrete structure deteriorated by various reasons like fire, carbonation, sulfate attack.

Abstract Ⅰ
표 목 차 Ⅲ
그 림 목 차 Ⅴ
Ⅰ. 서 론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 목적 3
1.3 연구 내용 4
Ⅱ. 탄성파 기반 동탄성계수 추정 6
2.1 탄성파의 종류 및 특성 6
2.2 탄성파 기반 비파괴시험 11
2.3 비선형 파라미터 해석 26
Ⅲ. 디스크 시편의 동탄성계수 추정 실험 30
3.1 사용 재료 31
3.2 시편의 제작 32
3.3 실험 방법 38
3.4 실험 결과 42
Ⅳ. 동탄성계수 추정 결과 상관관계 분석 73
4.1 IET기법 실험 결과 상관관계 분석 74
4.2 충격공진기법 실험 결과 상관관계 분석 77
4.3 IET기법과 충격공진기법 실험 결과의 비교 80
Ⅴ. 결론 81
참고문헌 83

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