<(24.01) 콘크리트 강도는 어떻게 측정할까? 반발경도측정법 실전편>
우리는 대부분 콘크리트와 철근으로 만들어진 구조물에서 생활을 하고있다
아파트는 당연하게도 철근 콘크리트 구조이고 우리가 지나가는 대부분의 교량에서도
대부분 철근 콘크리트 구조를 사용하고 있다.
철근과 콘크리트의 환상적인 궁합덕이기도 하지만 그만큼 우리 주위에는 콘크리트를
쉽게 찾아볼수 있다는 뜻이기도 하다.
근데 콘크리트는 시간이 지나면서 강도가 떨어지기도 하고
처음에 시공 방법에 따라서도 강도는 달라지기도 한다
그렇다면 실제로 안전진단에서는 콘크리트 강도측정은 어떻게 할까?
단순히 기계로 가져다 대서 하는 수준이라고 생각한다면
내가 그러고 싶은데 은근 복잡한 과정을 거치게 된다.
현재 대부분의 안전진단에서는 “반발경도 측정법” 이라는
강도측정방법을 사용하고 있다.
가장 효율적이면서도 대중적인 콘크리트의 강도 측정법인데
그렇다면 이 반발경도 측정법은 어떠한 과정으로 진행되게 되는지
결국 콘크리트 강도는 어떻게 분석해야하는지 한번 내용을 다뤄보고자 한다.
콘크리트 강도측정(반발경도 측정법)
먼저 반발경도 측정법에서 가장 대중적으로 사용되는 장비는
“슈미트 해머”가 가장 대중적인 장비이다
이 슈미트 해머를 측정면에 직각으로 타격해서 나온 20회의 값의 평균을
계산식을통해…. 환산한 값으로….
이렇게 말하면 어렵다 쉽게 말하자면
얼마나 딱딱한지 특수망치로 때려본다
가장 적절한 표현이 아닐까 싶다. 콘크리트의 단단한 정도를
오랜 연구기간동안 거쳐서 만든 연구데이터에 대입하여
“아 이정도 딱딱하면 이정도 강도가 나오는구나!”
이렇게 정리한 것이라고 생각하면 좋다.
슈미트해머 콘크리트 강도 측정방법
- 측정면을 평평하게 갈아낸다
- 20회를 일정하게 타격할수 있는 격자를 그린다
- 20회를 타격하여 타격값을 기입한다(Ro값)
측정방법 자체는 단순하다. 만약 안전진단에 처음 입문하는
초급 기술자라면 다음 두 사진을 현장에서 꼭 찍길 바란
이렇게 측정이 완료되었다면 20회 측정값을 꼭 기입하기를 바란다.
*경험적으로 27MPa 정도의 강도에서는 반발값이 50이상 나왔다(참고)
*경험적으로 24MPa 정도의 강도에서는 반발값이 40초반 나왔다(참고)
일반적인 구조물에서는 이렇게만 측정하면 되지만
몇개의 조건에 대해서는 기록이 필요하다
- 타격 각도 (0, 90, -90)
- 시험위치의 젖음 정도(습윤, 건조)
- 시험위치의 건전, 비건전성
여기에 덧붙여서 반발경도를 측정하기 전에 숙지할 내용은
- 콘크리트의 설계기준 강도(Fck)
- 콘크리트의 타설일
- 고강도/일반 콘크리트 판별
이정도 내용까지 모두 숙지하고 진단을 수행한다면
콘크리트 강도측정에 대해서는 숙련되었다고 할 수 있다.
콘크리트 강도측정값 기입
먼저 각 회사마다 사용하는 엑셀이나 프로그램의 차이는 있을 수 있으나
다음 값들은 필수로 넣어줘야하는 값들이다.
설계기준강도(Fck) : 측정된 값이 설계당시 목표값과 어느정도 차이나는지 확인
재령일(타설일, 준공일) : 콘크리트가 시간이 지남에 따라 강도가 변하는 특성을 반영하기 위한값
함수상태 : 표면의 젖음상태에 따라서 값이 변함
타격각도 : 위에서 아래, 아래에서 위, 정면보고 직각 에따라서 값이 변함
반발경도(시험측정값) : 현장에서 슈미트 해머로 측정된 반발경도값
여기에서 명기해준 값들은 필수로 포함이 되어야 정밀하게
콘크리트 강도분석이 가능하다.
콘크리트 강도분석
그렇다면 강도분석과정에서 숙지해야할 점은 무엇일까?
일반적으로 대부분의 진단업체에서는 엑셀을 활용한
강도분석 시트가 준비되어있다.
단순히 값을 넣어 산출된 강도값을 활용하면 되지만
콘크리트가 고강도 콘크리트인지 일반콘크리트인지
에 따라서 “식”을 바꿔줘야 한다.
이 식에 대해서는 일반적으로 4개가 활용된다.
- 일본재료학회식
- 일본건축학회식
- 과학기술부(고강도)
- 고속철도식(고강도)
이 식에 대한 자세한 값은 다음과 같은데 암기할 필요는 없고
필요할때 꺼내 보면 된다.
Ro : 반발경도 20회 측정의 평균값
Fc : 추정콘크리트 압축강도(일반적인 강도)
강도추정식에 대한 선정이 되었다면
타설된지 얼마나 지났는지에 따라서 강도값이 바뀌기 때문에
위에 강도추정식으로 산출된 Fc값에 a 값을 곱하여 최종 산출된다.
콘크리트 강도 평가
최종적으로 나온 강도값을 두고 그래서 이게
얼마나 괜찮은건지 평가가 필요한데
이래서 설계기준강도가 필요하다.
최초에 설계당시에 목표했던 강도가 설계기준 강도인데
이것과 대비하여 얼마나 강도가 현재 유지되고 있는지가
결국 이 반발경도측정법을 통한 콘크리트 강도 측정의 핵심이다.
EX.1 설계기준강도 24MPa
- 일본재료학회 강도추정값 25.0MPa
- 일본건축학회 강도추정값 24.5MPa
이렇다면 어떻게 평가할 수 있을까?
평가자에 따라서 다르지만 최근에는
표준편차, 변동계수에 따른 강도식 선정
이라는 방법이 가장 신뢰가 있다고 여겨진다.
표준편차, 변동계수 산정법
실무를 위한 엑셀 기준에서 설명하자면
<표준편차식>
=ROUNDDOWN(STDEV(*강도식 결과값들),3)
강도식의 결과값들은 건축학회면 건축학회끼리
재료학회면 재료학회끼리 묶는걸 말한다.
<변동계수>
=ROUNDDOWN(표준편차/강도식평균값*100,3)
위에서의 표준편차값을
강도식의 평균값으로 나누어주면 된다.
이렇게 산정된 표준편차 및 변동계수가
가장작은 식을 강도추정식으로 선정한다
최종평가방법
위에서 예시했던 경우를 다시 확인해보자
EX.1 설계기준강도 24MPa
- 일본재료학회 강도추정값 25.0MPa , (표준편차3, 변동계수1)
- 일본건축학회 강도추정값 24.5MPa , (표준편자1.2, 변동계수 0.6)
일본건축학회식을 채택하여 나온 강도추정값 24.5MPa가
최종 콘크리트 강도값이 되게 된다.
그리고 설계기준강도 대비 100%를 상회하기때문에
콘크리트의 강도 측정값은 “양호”한 것으로
최종 평가할 수 있다.
결언
반발경도값을 활용하여 콘크리트의 강도를 추정하는 방법에 대해서
상세하게 기술하여 보았다. 이 방법은 현재 안전진단 업계에서 굉장히
널리 사용되는 방법이니 만큼 보편적인 방법이다.
최근까지 순살자이나 건물 붕괴등 대한민국 안전에 대한 신뢰가 많이 떨어진 만큼
앞으로의 10년은 만회하는 기회가 찾아왔으면 좋겠다.
