콘크리트 건조상태에 따른 정･동탄성계수 및 압축강도 비교

Abstract

이 연구의 주요목적은 콘크리트의 두 가지 표준건조상태(절건 및 표건상태)에서 콘크리트의 기계적특성(압축강도, 정탄성계수)과 초음파속도(P파 및 S파)의 변화를 실험적으로 평가하는 것이다. 실험실에서 다섯 가지 콘크리트 배합(물-결합재 비율=0.54, 0.52, 0.46, 0.35 및 0.31)으로, 각 배합 당 20개, 총 100개의 원주형공시체(100 mm×200 mm: 직경×높이)를 준비하였다. 콘크리트 종류 당 10개의 공시체에서 절건상태와 표건상태의 콘크리트 공시체에서 초음파속도값(P파 및 S파)을 측정하였으며, 측정된 초음파속도 및 질량밀도값을 활용하여 동포아송비 및 동탄성계수 값을 계산하였다. 한편 콘크리트 종류 당 절건상태, 표건상태 각각 5개의 공시체의 일축압축시험을 통하여 압축강도 및 정탄성계수를 측정하였다. 실험결과를 바탕으로 정탄성계수-동탄성계수, 압축강도-초음파속도 상관관계를 표현하는 근사식을 제안하였으며, 기존문헌에서 제안된 대표적인 식과 비교하였다. 결과적으로 콘크리트 함수상태에 따른 정탄성계수-동탄성계수의 관계, 압축강도-초음파속도(P파 및 S파)관계의 영향을 정리하였다.

The objective of this research was to investigate the effect of saturated water in concrete cylinders on the mechanical properties (compressive strength and static elastic modulus) and two types of ultrasonic pulse wave velocities (UPV; P- and S-waves). For this purpose, a total of one hundred concrete cylinders (100×200 mm) were fabricated with five different mixing proportions and water-to-binder ratios of 0.54, 0.52, 0.46, 0.35, and 0.31. The variation of dynamic properties of concrete (dynamic Poisson’s ratio and dynamic elastic modulus) in the two standard dry conditions (oven dry and saturated-surface dry) was investigated by measuring the P- and S-wave velocities of concrete. In addition, the two static mechanical properties of concrete (compressive strength and static elastic modulus) were measured by uniaxial compressive testing according to ASTM C469/C469M-14. Based on the test results, this study proposes approximate numerical formulas linking the two static mechanical properties (compressive strength and static elastic modulus) and the two ultrasonic wave velocities (P- and S-waves). The effect of the saturated water on the relationship between static and dynamic elastic moduli of concrete, and the compressive strength and the two UPV waves are also discussed.