공시체 강도와 구조물의 강도

공시체 강도와 구조물의 강도

 1.콘크리트 구조물의 강도

콘크리트 구조물 설계에 있어서 콘크리트 설계기준강도 fck’는 일반적으로 표준양생

(20℃,수중양생) 된 원주공시체의 재령 28일 강도값을 사용하고 있다.이것은 구조물의 콘크리트가 표준공시체의 환경조건보다 좋지 않기 때문에 강도증진은 늦지만,구조물을 사용할 때 (설계하중재하시,타설후 3~6개월)에는 표준공시체의 강도와 비슷하게 도달되고 있는 것이 경험적으로 확인되고 있기 때문이다. 또한 댐 등의 매스콘크리트 구조물에서는 적절한 양생이 장시간 걸쳐 이루어지며,사용시기가 매우 늦기 때문에,재령 91일 표준공시체 강도를 설계기준강도로 사용하고 있다.

 

구조물의 콘크리트 강도에 있어서 안전성 확보는 구조설계 및 재료제조공급의 측면에서

 <그림 1>과 같이 행하여진다.즉,구조설계측면에서는 시공의 변동과 결함,공시체와 구조물의 차이를 고려하고,설계강도 fcd는 fck’를 재료계수 ρc로 나눈식을 설정하며,재료 제조··공급면은 편차를 고려하여 fck를 할증한 배합강도 fcr’(fcr’=α·fcr’,α:할증계수)를 설정하여 안정성의 확보를 행하고 있다.

<그림 1>구조물 강도의 안정성 확보

 

 

2.콘크리트 구조물의 품질조사 방법

 

완성된 콘크리트 구조물이 강도,내구성 등,소정의 품질성능을 갖고 있는가?에 대한 직접시험에

의한 검사방법으로서는 홈이 파져있는 상태 시험과 凸부 시험 등 일부 눈으로 관찰에 의한 것들이 있으나,일반적으로는 구조물에 타설 된 콘크리트를 타설시 동시에 채취한 공시체의 시험결과에 따라 간접적으로 검사하는 방법을 사용하고 있다.

 

 

토목구조물에 있어서는 대한토목학회 『콘크리트 표준시방서 』에 의하면,현장의 콘크리트 타설시 채취한 공시체를 표준양생(20℃수중)을 통해 소정의 재령 후 강도시험 결과가 규정치 이상이면 합격판정을 내리며,또한 개별 공시체 강도 시험치는 규정된 압축강도보다 20kgf/㎠이상 떨어지면 안된다고 되어 있다.

 

 

건축구조물에 있어서는 대한건축학회 『KASS』에 의하면,타설시 콘크리트 타설지점에서 채취한

공시체를 현장 수중양생까지는 밀봉,양생하여 어느 기간의 재령에서 강도시험을 행함으로서 그

 

결과로부터 합격/불합격을 판정한다.일반적인 경우 토목,건축에서도 원주형 공시체로서 28일 재령을 사용하고 있다.또한 레미콘을 사용하는 공사의 경우는 KS A 5308에서 타설시의 공시체 검사와 표준양생 공시체의 강도시험이 실시된다.

 

 

 

3.공시체와 구조물의 강도관계

 

위에 서술한 것과 같이 구조물에 타설 된 콘크리트 품질을 타설시 동시에 채취한 공시체의 강도시험결과로부터 추정하여 알 수 있지만,부재형상,크기,시공조건(타설높이,다짐강도),환경조건(온도,습도,거푸집 양생기간)이 공시체와 구조물 사이의 차이에 상당한 영향을 준다.

 

 

구조물의 코어강도와 현장 수중양생한 공시체 강도의 각부재위치에 따른 강도비의 실례를

 <그림 2>에서 보여주고 있다.이것을 종합하면,여름철에 시공된 구조물의 콘크리트 강도는 기둥과 벽의 중앙부에는 공시체 강도와 거의 유사하지만,지붕과 바닥에서는 공시체 강도보다 적게 나타나고 있는 것을 볼 수 있다.이것은 현장수중양생의 온도이력이 구조물 주변의 온도 이력과 같다고 하여도 부재의 치수,건조 정도 등이 차이가 나기 때문이다

 

<그림 2> 현장 수중양생한 공시체의 강도에 대한 코아 강도의 비

 

 

구조물과 공시체의 강도발현 성상의 개념도는 <그림 3>에 표시되고 있다.겨울철에 시공된 콘크리트는 여름철에 시공된 콘크리트에 비해서 장기강도의 발현 폭이 크다.따라서 강도를 온도이력의 관계로 표시한 성숙도(Maturity)평가를 활용하여 단기에 구조물 강도를 추정하는 것도 가능하다.

 

 

구조물의 콘크리트 강도를 직접 시험하는 것이 불가피한 현재,동일 조건하에서 채취한 공시체 강도로부터 간접적인 구조물의 강도를 추정하는 현재의 방법은 차선책으로는 어느 정도 타당하고 생각이 되지만,시험재령,양생방법에 대해서는 검토할 부분이 남아있다고 사료된다.

 

<그림 3> 강도 발생성상의 개념도

 

 

4.공시체 강도의 영향인자

 

원주 공시체에 의한 압축강도 시험방법은 JIS A1108 (콘크리트 압축강도 시험법)에 규정되어 있지만, 시험방법이 강도에 미치는 영향인자를 다음과 같이 나타낼 수 있다.

 

 

(1)공시체 치수가 작으면 강도는 커지게 된다.그러나 Ø10×20cm와 Ø15×30cm 원주 공시체의

강도차이는 거의 무시할 수 있다.

(2)원주공시체의 높이와 직경의 비가 작으면 강도는 커지게 된다.표준 공시체에서는 그 비가 2

이다.

 

(3)면의 평면도가 불량한 경우 강도가 감소되며,보존 및 공시체 거푸집의 정밀도가 요구된다.

(4)압축강도 시험시 압축기 하강속도가 크게 되면 강도는 커지게 된다.

 

(5)시험시 건조되고 있는 공시체를 물에 적시면 강도는 작게 된다.

(6)수중양생된 공시체를 건조하면 강도는 커지게 된다.

(7)건조시의 공시체 온도가 높게 되면 강도는 작게 된다.

 

재령 28일 강도에 의한 현행의 관리방법을 개선하여야 하며,촉진양생에 의한 강도시험방법과

 

비파괴시험법이 다수 제안되고 있지만,현재 본격적인 실용시험방법의 확립에는 아직 도달하지 못하였다.