[논문]온도와 재령이 콘크리트의 동탄성계수와 정 탄성계수의 상관관계에 미치는 영향 (2023)

본 논문은 수화열이 문제가 되는 매스 콘크리트 구조물에 많이 사용되는 5종 포틀랜드 시멘트 콘크리트의 온도와 재령에 따른 동탄성계수의 변화를 파악하고자 함에 따라 온도에 따른 실험은 5종 포틀랜드 시멘트 콘크리트에 대해서만 수행하였다. 1종 포틀랜드 시멘트 콘크리트에 대해서는 23 °C로 양생한 시료들에 대해서 실험을 수행하여 이를 5종 포틀랜드 시멘트 콘크리트의 실험 결과와 비교하고자 하였다.

있다. 본 논문은 수화열이 문제가 되는 매스 콘크리트 구조물에 많이 사용되는 5종 포틀랜드 시멘트 콘크리트의 온도와 재령에 따른 동탄성계수의 변화를 파악하고자 함에 따라 온도에 따른 실험은 5종 포틀랜드 시멘트 콘크리트에 대해서만 수행하였다. 1종 포틀랜드 시멘트 콘크리트에 대해서는 23 °C로 양생한 시료들에 대해서 실험을 수행하여 이를 5종 포틀랜드 시멘트 콘크리트의 실험 결과와 비교하고자 하였다.

본 연구에서는 충격공진기법에 의해 측정된 동탄성계수를 정탄성계수를 비롯한 여러 재료역학적 성질들과 비교해 보고 이러한 상관관계들이 온도와 재령에 따라 어떻게 변화하는지 고찰하였다.

앞의 경우들과 같이 압축강도와 동탄성계수의 상관관계를 시멘트의 종류, 양생온도 및 재령에 따라 검토해 보았다. Fig.

정탄성계수와 동탄성계수의 상관관계식들은 앞 3.1절에서 구했으므로 이 상관관계식들을 이용하여 동탄성계수와압축강도의 상관관계식들을 구하고자 하였다. 그래서 기존의 시방서나 논문들에서 제시한 압축강도와 정탄성계수의 상관관계식에 3.

탈형한 공시체들은 비닐로 싸서 외기와의 수분이동을 차단하고 다시 실험온도로 설정된 항온항습조 안에 넣었다. 그리고, 각 실험시점마다 공시체들을 항온항습조에서 꺼내어 실험을 실시하였다 압축강도와 정탄성계수 실험전에 공시체의 상하면은 연마기로 연마하였으며 정탄성계수 실험시의 변형률은 길이 60 mm의 변형률 게이지를 사용하여 측정하였다. 압축강도는 KS F 加05규격(콘크리트의 압축강도 시험방법)을, 정탄성계수는 KS F 2438 규격(콘크리트 원주공시체의 정탄성계수 및 푸아숑비 시험방법)에 따라 실험을 수행하였다.

9에서 11은 이러한 두 값의 상관관계를 시멘트의 종류, 양생온도 재령에 따라 나타내고 있다. 또한 이러한 상관관계를 좀 더 정확하게 파악하기 위해 다음과 같은 상관관계식을 이용하여 실험값을 분석하였다.

먼저 1회용 몰드를 사용하여 콘크리트를 타설하였다. 타설된 공시체들을 각 실험온도로 설정된 항온항습조 내부에 넣어 1일동안 양생한 후, 공시체를 항온항습조에서 꺼내어 탈형하였다.

먼저 동탄성계수와 정탄성계수의 상관관계가 시멘트의 종류에 따라 어떤 변화가 있는지 살펴보았는데, Fig. 1은 23 °C로 양생한 1종 및 5종 포틀랜드 시멘트 콘크리트의동탄성계수와 정탄성계수의 상관관계를 나타내고 있다. 두 값들의 상관관계를 좀 더 정확히 파악하기 위해서 실험결과들에 식 (3)을 적용하여 상관관계식을 구하고 이 두 식 들을 비교하였다 Fig.

온도와 재령에 따라 동탄성계수, 정탄성계수, 초기현탄성계수, 압축강도 사이의 상관관계들을 고찰한 후에 다음의 결론을 내릴 수 있었다.

줄어들 것이다. 이를 확인하기 위해서 응력-변형율 곡선에서 변형률이 10 X10-6 과 50 X10-6 인 곡선상의 점들을 연결한 직선의 기울기를 '초기현탄성계수'로 정의하고 이 값을 동탄성계수와 비교하였다.

그러나, 양생온도의 변화에 따라 동탄성계수와 정탄성계수의 상관관계는 변화하여 두 값의 비는 온도가 증가함에 따라 [에 가깝게 접근하였다. 제시된 모델식은 이러한 동탄성계수와 정탄성계수의 상관관계를 잘 모델링하였다.

1~4 에서는 이러한 실험값들을 그림으로 나타내었다. 또한 상관관계를 좀 더 정확하게 파악하기 위해서 식 (3)을 이용하여 실험값들을 회귀분석하였다

그리고, 각 실험시점마다 공시체들을 항온항습조에서 꺼내어 실험을 실시하였다 압축강도와 정탄성계수 실험전에 공시체의 상하면은 연마기로 연마하였으며 정탄성계수 실험시의 변형률은 길이 60 mm의 변형률 게이지를 사용하여 측정하였다. 압축강도는 KS F 加05규격(콘크리트의 압축강도 시험방법)을, 정탄성계수는 KS F 2438 규격(콘크리트 원주공시체의 정탄성계수 및 푸아숑비 시험방법)에 따라 실험을 수행하였다.

변하였다. 이러한 상관관계의 변화는 제시된 예측모델식을 사용하여 모델링하였다.

1) 동탄성계수와 정탄성계수의 상관관계식은 시멘트의 종류와 재령에 큰 영향을 받지 않았다. 그러나, 양생온도의 변화에 따라 동탄성계수와 정탄성계수의 상관관계는 변화하여 두 값의 비는 온도가 증가함에 따라 [에 가깝게 접근하였다.

2) 초기현탄성계수와 동탄성계수의 비는 정탄성계수와 동탄성계수의 비보다 좀 더 1에 가까웠다. 이것으로 변형률 수준이 동탄성계수와 비슷한 상태에서 일축 압축실험으로 탄성계수를 구하면 두 값이 거의 일치함을 추측할 수 있었다.

3) 압축강도와 동탄성계수의 상관관계는 동탄성계수와 정탄성계수의 상관관계와 같이 시멘트의 종류와 재령에는 큰 영향을 받지 않았지만 양생온도에 따라서는 그 상관관계가 변하였다. 이러한 상관관계의 변화는 제시된 예측모델식을 사용하여 모델링하였다.

그림에 나타난 바와 같이 1종 포틀랜드 시멘트 콘크리트가 같은 동탄성계수에서 압축강도의 값이 5종 포틀랜드 시멘트 콘크리트의 값보다 조금 크지만 그 차이는 5 %미만으로 매우 작다. 따라서, 압축강도와 동탄성계수의 상관관계는 1종 및 5종 포틀랜드 시멘트 콘크리트가 큰 차이가 없음을 알 수 있다.

비보다 좀 더 1에 가까웠다. 이것으로 변형률 수준이 동탄성계수와 비슷한 상태에서 일축 압축실험으로 탄성계수를 구하면 두 값이 거의 일치함을 추측할 수 있었다. 또한 초기 현탄성 계수와 동탄성 계수의 상관관계는 온도와 재령에 크게 영향을 받지 않았다.

콘크리트가 좀 더 취성적이 될수록 응력-변형률 곡선은 선형적인 거동을 보이고 동탄성계수와 정탄성계수의 비는 1에 가깝게 된다. 그러나 이러한 경향은 물-시멘트비에 따라서 조금씩 다르게 나타나기 때문에 이것을 정량적인 예측식으로 제시하는 것은 아직까지 어렵고 좀 더 많은 실험값들의 축적이 필요할 것으로 사료된다.