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- 일본 재료학회(보통 콘크리트) : Fc = -184 + 13R (kgf/㎠)
- 일본 건축학회 CNDT 소위원회 강도 계산식 : Fc = 7.3R + 100 (kgf/㎠)
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슈미트 해머 비파괴 시험(콘크리트 반발경도 시험)
KS F 2730에 규정된 슈미트 해머(Schmt hammer) 시험의 공식 명칭은 “콘크리트 압축 강도 추정을 위한 반발 경도 시험”입니다.
Source: archi-material.tistory.com
Date Published: 1/21/2021
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슈미트해머시험(Schmidt hammer, 반발경도시험)
슈미트해머시험(Schmt hammer, 반발경도시험) · : 반발경도법에 의한 비파괴검사법 · 2. · 정의 : 이 검사법은 콘크리트의 표면경도를 측정하여 이 측정치 …
Source: feop007.tistory.com
Date Published: 5/8/2022
View: 2640
슈미트 해머(반발경도법, 압축강도) – 일리어스’s 소통공간
슈미트 해머법(Schmt Hammer Test)은 반발경도법이라고 합니다. 콘크리트 표면의 경도로부터 콘크리트 압축강도를 추정하는 한 방법으로, 그 측정방법, …
Source: a.eeliassi.com
Date Published: 6/14/2022
View: 9154
콘크리트 강도 시험법 – 비파괴 시험방법 (1) 반발경도법
슈미트햄머는 N형에서부터 M형까지 있으며 각각 강도 측정범위에 따라 사용되어집니다. 일반적으로 사용하는 N형, NR형 슈미트햄머는 150kgf/㎠ 이상의 …
Source: takeiteverything.tistory.com
Date Published: 7/4/2021
View: 2613
반발경도법에 의한 강도시험
슈미트해머에 의한 반발경 도법의 원리는 경화된 콘크리트의 표면을 스프링 힘으로 타격. 한 후 반발되는 거리와 콘크리트의 압축강도(fc)와의 사이에 관계가 있다는 …
Source: www.kcqr.co.kr
Date Published: 10/2/2022
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- Author: Angelboo
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- Date Published: 2020. 7. 24.
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콘크리트 비파괴 시험_반발경도법(슈미트 해머)의 목적과 원리 및 측정, 평가방법
경화된 콘크리트의 강도를 추정할 수 있는 대표적인 비파괴 시험 방법으로 슈미트 해머(반발 경도 법)가 있습니다. 간편하고 짧은 시간에 강도 추정이 가능하고, 구조물을 파괴하지 않고 강도를 측정할 수 있기에 많이 사용하고 있습니다.
이러한 슈미트 해머, 반발경도법에 의한 강도 시험의 목적과 시험 원리 그리고 측정방법과 평가방법(강도 추정)에 대해 국토안전관리원의 기술자료를 참고하여 설명드리도록 하겠습니다. 가볍게 일독하시고 이해하시기 바랍니다.
1. 시험 목적
경화된 콘크리트 면에 슈미트 해머로 타격에너지를 가하여 콘크리트면의 경도에 따라 반발 경도를 측정하고, 이 반발 경도와 콘크리트 압축강도와의 상관관계를 도출함으로써 콘크리트의 압축강도를 추정합니다.
2. 반발경도법의 시험 원리
슈미트 해머에 의한 반발경도법의 원리는 경화된 콘크리트의 표면을 스프링 힘으로 타격한 후 반발되는 거리와 콘크리트의 압축강도와의 사이에 관계가 있다는 경험에 기초합니다. 그러나 타격 시의 반발 경도는 타격 에너지 및 피타 격체의 형상, 크기, 재료의 물리적 특성과 관계되는 여러 요인에 의해 크게 달라집니다.
반발 경도 시험의 영향 요인
콘크리트 표면의 골재 유무
습윤 상태
콘크리트 재령
탄산화 정도
강도 추정의 영향요인에 따라 신뢰성 등 문제점이 있으나 간편하고 짧은 시간에 강도 추정이 가능한 우수한 사용성과 콘크리트 구조물 전체에 대해 강도추정이 가능하다는 점에서 매우 유용한 시험방법이라 할 수 있습니다.
<슈미트 해머 / 반발경도법에 의한 콘크리트 비파괴시험 기기>
3. 슈미트 해머(반발 경도 법) 측정 방법
측정 전 준비 사항
측정면은 평탄한 곳을 선정하고, 도장된 곳이나 덧 씌운 곳은 제거
요철, 공극, 자각 노출부는 회피하고, 그라이너로 요철이나 분말 등을 제거
타격부의 두께가 10cm 이하인 곳은 회피하며, 보, 기둥의 모서리에서 최소 3~6cm 이격 하여 측정
슈미트 해머는 시험 전에 테스트 엔빌에 의해 교정 실시
반발 경도는 120도 각도로 3회 회전하며 측정과 평균값은 R=80±1이 바람직하거나 R=80±2의 범위까지 허용하며 이 범위를 벗어나면 조정 나사로 조정
측정 위치
벽, 기둥, 보 등의 측면
콘크리트 품질을 대표할 수 있는 곳
측정 작업이 쉬운 곳
측정
타격점의 상호 간격은 3cm로 하여 종으로 4열, 횡으로 5열의 선을 그어 직교되는 20점을 타격
슈미트 해머 타격 시 콘크리트 표면과 직각 유지
타격 중 이상이 발생한 곳(타격음 이상, 함몰 등)은 확인한 후 그 측정값은 버리고 인접 위치에서 측정값 추가
<슈미트 해머 측정 방법>
4. 슈미트 해머 측정 후 평가 방법
강도 추정은 측정된 자료의 분석 및 보정을 통하여 평균 반발 경도를 산정하고, 현장에 적합한 강도 추정식을 산정하여 평가하여야 합니다. 측정된 자료의 평균을 구하고 평균에서 ±20%를 벗어난 값을 제외하고, 이를 재 평균한 값을 최종 값(측정 경도)으로 합니다.
측정 자료의 보정 (보정 반발 경도)
보정 반발 경도 = 측정 경도 + ①타격 방향에 따른 보정 값 + ②압축 응력에 따른 보정값 + ③콘크리트 습윤 상태에 따른 보정값 ※ 보정 반발 경도는 측정 경도 값에 보정 값을 더하여 콘크리트 구조물의 강도를 추정합니다.
① 타격 방향에 따른 보정 값
수평방향의 타격에 의한 측정치는 안정된 값을 나타내지만 타격 방향이 다른 경우는 슈미트 해머 내부의 해머 중량에 의한 반발 치를 보정해주어야 합니다. 아래 표는 타격 방향에 따른 보정계수를 나타낸 것입니다. 만약 직각 방향으로 타격하셨다면 타격방향에 다른 보정 값은 더하지 않으셔야 합니다.
타격방향에 따른 보정계수(슈미트사)
<슈미트 해머 타격방향에 따른 보정 값>
② 압축 응력에 따른 반발 경도의 보정
타격 방향과 직각 방향으로 압축 응력을 받는 부재는 압축 응력이 커짐에 따라 반발경도에 의한 압축강도가 실제보다 커진다는 사실이 시험결과 입증되었습니다. 따라서,
압축응력이 10 kgf/㎠인 경우 -> 압축 응력에 따른 반발 경도의 보정 값 = – 0.015 × 측정 경도
압축 응력이 25 kgf/㎠인 경우 -> 압축 응력에 따른 반발 경도의 보정 값 = – 0.05 × 측정 경도
<슈미트해머 압축응력에 따른 반발경도 보정>
③ 콘크리트 습윤 상태
에 따른 보정
콘크리트 표면이 습윤 상태에 있으면 건조상태보다 반발도가 작게 나오게 됩니다. 따라서 완전 습윤 상태에서는 건조상태를 기준으로 보정을 해야 하는데 이 때의 콘크리트 습윤상태에 따른 보정 값은 +5를 적용합니다.
※ 시간 경과 계수에 따른 반발 경도의 보정
수년이 경과한 콘크리트 구조물은 표면경도가 높기 때문에 재령 계수를 곱하여 압축강도를 추정해야 합니다. 아래 표는 콘크리트의 재령에 따른 압축강도 보정계수 a를 나타낸 것이며, 3000일 이상의 재령에 대해서는 0.63을 적용합니다.
<반발경도 보정 / 슈미트해머 시간경과에 따른 슈미트해머 보정>
5. 최종 강도 추정( 슈미트 해머에 의한 반발 경도 시험법)
현재 주로 사용하고 있는 반발 경도에 의한 콘크리트 강도 추정식은 아래와 같습니다. 아래 식에서 R은 위에서 말씀드린 보정 반발 강도를 말합니다.
일본 재료학회(보통 콘크리트) : Fc = -184 + 13R (kgf/㎠)
일본 건축학회 CNDT 소위원회 강도 계산식 : Fc = 7.3R + 100 (kgf/㎠)
참고자료 : 국토 안전관리원 기술 자료실 비파괴시험 콘크리트
반발경도법(슈미트해머) 시험.pdf 0.13MB
여기까지 콘크리트 비파괴 시험 중 하나인 반발 경도 법(슈미트 해머)의 시험목적과 시험 방법 그리고 측정된 결과를 보정하고, 판정하는 기준에 대해 설명드렸습니다. 마지막으로 슈미트 해머 시험 시 유의사항에 대해 말씀드리겠습니다.
두께 100mm 이하의 판재, 1 변이 150mm 이하 단면의 기둥, 보는 피할 것
콘크리트 재령(양생일)이 28일 경과한 후 실시할 것
표면이 미장, 도장 등 표피가 있는 경우 제거한 후 실시할 것
타격면과 기기는 수직이 되게 하여 서서히 힘을 가하여 타격할 것
화재로 소실되었던 구조체는 강도를 정확히 계측하기 어려우므로 유의할 것
아래 링크는 용접 검사중 비파괴 시험의 종류와 검사기준이므로 필요하신 분들은 참고하시기 바랍니다.
[KCS 14 31 20 :2019 용접] 용접검사 중 비파괴시험의 종류 및 검사 기준↓ 관련 업무 자료 링크 ↓
* 건설공사 기획업무
* 건설공사 계약방법
*건설공사 원가계산 작성요령
* 건설공사 착공 시 업무
* 건설공사 준공정산 요령
* 내진성능평가 및 내진성능보강 업무
* 시특법 시설물 관련
* 시설물 유지관리(하자 검수 등)
* 건축업무 관련 최신 법령
* 기타 건축업무
* 유형별˙공종별 안전점검 체크리스트
* 최신 설계자료(노임, 제경비, 단가 등)
*KCS 표준시방서, 품질시험 방법
*조달청 시방서 가이드라인
*건축시공기술사 서브노트
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슈미트 해머 비파괴 시험(콘크리트 반발경도 시험)
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콘크리트의 압축강도는 공시체를 이용해서 측정합니다. 이미 지어진 건물의 압축강도를 정확하게 측정하려면 콘크리트 벽면 등을 공시체 형상으로 뚫어서 시험체를 채취한 후 시험을 합니다. 그런데 그렇게 하면 건축물에 구멍을 뚫어야 하기 때문에 손상을 입히게 됩니다. 당연히 손상을 입히지 않고 압축강도를 측정하면 좋겠죠? 그 방법을 1948년 스위스의 E. Schmidt 라는 사람이 개발했다고 하는데 지금까지 사용하고 있습니다.
■ 콘크리트의 구성
■ 시멘트의 수화반응(Hydration)
■ 콘크리트는 어떻게 파괴될까(콘크리트의 균열)?
콘크리트 압축 강도 추정을 위한 반발 경도 시험
KS F 2730에 규정된 슈미트 해머(Schmidt hammer) 시험의 공식 명칭은 “콘크리트 압축 강도 추정을 위한 반발 경도 시험”입니다. 국제적으로 널리 이용되고 있는 콘크리트 비파괴 시험입니다.
슈미트 해머
콘크리트를 파괴하지 않고 압축강도를 추정하려면 압축강도와 밀접한 관련이 있는 인자를 찾아야만 합니다. 슈미트라는 사람은 콘크리트의 강도가 표면의 경도와 관련이 있다는 점을 활용했습니다. 즉 콘크리트 표면이 딱딱할수록 압축강도가 높다는 상관관계를 이용한 것입니다. 그래서 이 장치로 측정하는 것은 경도 즉, 표면의 딱딱한 정도입니다.
위 사진을 보면 슈미트 해머의 앞쪽에 해머가 약간 튀어나와 보이는데요, 이 해머에는 스프링 장치가 되어 있습니다. 이 스프링 장치를 이용해서 콘크리트 표면을 해머로 때리면 표면의 경도에 따라 튕겨 나오는 정도가 달라지겠죠? 그래서 해머로 콘크리트 표면에 충격을 준 후 스프링 복귀력을 측정하여 반발 경도(Rebound hardness)를 측정하는 것입니다.
반발 경도는 콘크리트의 탄성 계수와 비례 관계가 있고, 강도는 탄성 계수와 관계가 있기 때문에 반발 경도와 압축 강도의 관계식을 활용할 수 있습니다.
그런데 표면의 반발 경도는 환경에 따라 크게 달라집니다. 예를 들어 콘크리트 표면에 페이트 칠 같은 것이 묻어 있다면 표면의 경도가 제대로 측정이 되지 않습니다. 또 타격한 지점에 딱딱한 골재가 면해 있다면 반발 경도는 커질 수 있습니다. 이처럼 환경 조건에 따라 실험결과가 크게 달라질 수 있기 때문에 콘크리트 표면을 깨끗하게 드러낸 후 여러 곳(20개소 이상)을 타격해서 측정합니다.
시험 부위
시험할 콘크리트 부재는 두께가 최소 100mm 이상이 되어야 하고, 하나의 구조체에 고정되어 있어야 합니다. 그리고 여러 곳을 타격해야 하기 때문에 시험 영역의 지름은 150mm 이상이 되어야 합니다.
그리고 다공질 표면 등 반발 경도를 제대로 측정할 수 없는 곳은 피하고 오염된 콘크리트 면을 연삭 숫돌로 갈아서 평활하게 연마합니다.
타격 방법
타격점을 무작위로 하는 것보다는 300mm × 300mm를 넘지 않는 범위에서 20개 점을 타격해야 합니다. 따라서 30mm나 50mm 간격으로 된 격자선을 가로 세로 각각 4 × 5로 그려서 20개 점을 표시하고 타격하는 것이 좋습니다.
타격 위치는 가장자리로부터 100mm 떨어져야 하고, 서로 30mm 이내로 접근하지 않도록 해야 합니다.
타격할 때는 가급적 수직으로 타격해야 합니다.
시험결과의 정리
타격이 끝나면 20개 이상의 반발 경도값을 구할 수 있습니다. 우선 모든 반발 경도값의 산술 평균값을 구합니다. 그리고 나서 오차가 20% 이상이 되는 시험값을 버리고 나머지 시험값을 평균을 구합니다. 특정한 지점에 경도가 높은 골재가 맞닿아 있어서 반발 경도가 오차가 생기는 지점의 값들을 버리는 것입니다.
그런데 이렇게 범위를 벗어나는 시험값이 4개 이상인 경우에는 시험을 다시 해야 합니다. 위치를 옮겨서 다시 시험합니다.
시험값의 보정
반발 경도는 다양한 요인에 영향을 받습니다. 따라서 이러한 요인을 감안해서 시험 결과값을 보정해야 합니다.
◆ 콘크리트 내부의 온도가 0℃ 이하라면 정상상태보다 반발 경도값이 높게 나타납니다. 물이 얼기 때문이겠죠? 따라서 콘크리트 내부가 완전히 용해된 후에 다시 시험합니다.
◆ 콘크리트 표면의 함수 상태에 따라 시험값이 달라집니다. 함수율이 증가하면 강도가 저하되고 반발 경도도 떨어지기 때문에 표면이 젖어 있지 않은 상태에서 시험을 해야 합니다. 제조사의 보정치를 이용할 수 있는데 일반적으로
– 완전히 젖은 경우 : R = R + 5
– 타격점이 흑색인 경우 : R = R + 3
을 적용할 수 있습니다.
◆ 구조물이 오래 되어 콘크리트가 탄산화되면 콘크리트의 반발 경도가 증가합니다. 탄산화가 특별히 심한 경우는 탄산화된 부분을 연마해서 제거하고 굵은 골재를 피해서 시험해야 합니다. 그 외에는 보정 계수로 탄산화로 인한 반발 경도값을 수정해서 사용할 수 있습니다.
◆ 타격 방향은 수평으로 타격할 때 가장 안정된 값을 보이기 때문에 수평으로 타격하는 것을 원칙으로 합니다. 벽면이라면 수평으로 타격하는 것이 수월하기도 합니다. 다만 슬래브나 경사진 계단 등은 수평으로 타격할 수 없기 때문에 장치에 따라 보정해서 사용해야 합니다.
일본재료학회의 보정값은 다음과 같습니다.
반발 경도(R) 타격 방향에 따른 보정값 +90˚ +45˚ -45˚ -90˚ 10 +2.4 +3.2 20 -5.4 -3.5 +2.5 +3.4 30 -4.7 -3.1 +2.3 +3.1 40 -3.9 -2.6 +2.0 +2.7 50 -3.1 -2.1 +1.6 +2.2 60 -2.3 -1.6 +1.3 +1.7 상향 수직 : +90˚, 상향 경사 : +45˚, 하향 경사 : -45˚, 하향 수직 : -90˚
압축강도의 추정(반발 경도와 압축 강도의 상관 관계)
반발 경도와 압축 강도의 상관관계는 통계적 방법에 의한 반발 경도와 압축 강도의 상관성을 분석하는 것을 원칙으로 합니다. 보통은 성형 표본이나 코어 표본에 의한 강도 추정식을 이용합니다.
일본재료학회의 반발 경도 관계식을 이용한다면 다음과 같이 압축강도를 추정할 수 있습니다.
F(N/mm²) = 0.098 × (-184 + 13 × R)
콘크리트는 타설 후 시간이 지날수록 강도가 증가합니다. 따라서 타설일로부터 경과일수에 따라 다음 표를 이용하여 재령계수를 곱하면 재령 28일의 강도를 추정할 수 있습니다. 이 표는 일본재료학회에서 제시하는 것입니다.
F(N/mm²) = 0.098 × (-184 + 13 × R) × 재령보정계수
재령 4일 5일 6일 7일 8일 9일 10일 11일 12일 13일 재령보정계수 1.90 1.84 1.78 1.72 1.67 1.61 1.55 1.49 1.45 1.40 재령 14일 15일 16일 17일 18일 19일 20일 21일 22일 23일 재령보정계수 1.36 1.32 1.28 1.25 1.22 1.18 1.15 1.12 1.10 1.08 재령 24일 25일 26일 27일 28일 29일 30일 32일 34일 36일 재령보정계수 1.06 1.04 1.02 1.01 1.00 0.99 0.99 0.98 0.96 0.95 재령 38일 40일 42일 44일 46일 48일 50일 52일 54일 56일 재령보정계수 0.94 0.93 0.92 0.91 0.90 0.89 0.87 0.87 0.87 0.86 재령 58일 60일 62일 64일 66일 68일 70일 72일 74일 76일 재령보정계수 0.86 0.86 0.85 0.85 0.85 0.84 0.84 0.84 0.83 0.83 재령 78일 80일 82일 84일 86일 88일 90일 100일 125일 150일 재령보정계수 0.82 0.82 0.82 0.81 0.81 0.80 0.80 0.78 0.76 0.74 재령 175일 200일 250일 300일 400일 500일 750일 1000일 2000일 3000일 재령보정계수 0.73 0.72 0.71 0.70 0.68 0.67 0.66 0.65 0.64 0.63
마지막으로 시험에 활용할 수 있는 기록지를 첨부합니다.
■
슈미트해머에 의한 콘크리트의 비파괴시험.pdf 0.02MB
■ 콘크리트의 구성
■ 시멘트의 수화반응(Hydration)
■ 콘크리트는 어떻게 파괴될까(콘크리트의 균열)?
■ [분류 전체보기] – 건축재료 목차
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슈미트해머시험(Schmidt hammer, 반발경도시험)
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1. 시험제목 : 반발경도법에 의한 비파괴검사법
2. 서론
• 정의 : 이 검사법은 콘크리트의 표면경도를 측정하여 이 측정치로부터 콘크리트의 압축강도를 비파괴로 판정하는 검사방법이다. 반발경도법은 타격법 중 하나의 방법이며, 콘크리트의 표면을 햄머로 타격하여 표면의 손상정도나 반발정도를 측정한다. 특히 반발경도를 구하는 슈미트햄머법이 가장 널리 이용된다. 슈미트햄머법은 콘크리트의 강도에 따라 반발경도가 변화하는 점을 이용한 방법으로 시험방법이 간편하고 국제적으로 표준화된 이점이 있다.
• 목적 : 슈미트햄머법은 간편하고 짧은 시간에 강도추정이 가능한 우수한 사용성과 콘크리트 구조물전체에 대해 강도측정이 가능하다는 점에서 유용하게 쓰인다.
• 원리 : 슈미트햄머로 경화콘크리트면을 타격 시, 반발도와 콘크리트의 압축강도 사이에 특정 상관관계가 있다는 실험적 경험을 기초로 한다. 타격시 햄머 내의 중추 반동량을 반발도로 표시하며, 이 반발도의 크기에 따라 콘크리트의 압축강도를 추정한다. 일반적으로 타격시의 반발도는 타격에너지 및 피타격체의 형상, 크기, 재료의 물리적특성과 관계되는 물리량에 따라 다르다. 즉 반드시 재료의 강도와 일률적인 관계가 있는 것만은 아니다. 특히 콘크리트와 같은 불균질한 재료에서는, 슈미트햄머로 표면에서 국부적타격을 하는 경우에는, 반발도는 타격면에 존재하는 골재의 유무, 습윤상태, 콘크리트의 재령 등에 따라 차 이가 난다.
3. 시험기구
: N형슈미트햄머
4. 시험방법
1) 측정면은 평탄한 면을 선정하며 측정면내에 있는 곰보, 공극, 노출된 자갈부분은 측정점에서 제외한다. 구조체 콘크리트의 측정시에는 피 측정부의 콘크리트 두께가 10cm이상 되는 지점을 선정한다.
2) 슈미트햄머의 타격점은 20점을 표준으로 하며 타격점 상호간의 간격은 3cm로 종으로 5열, 횡으로 4열의 선을 그어 직교되는 20점을 타격한다. (3Cm 간격)
3) 수평타격측정치가 안정된 값을 나타내므로 되도록 수평타격을 원칙으로 한다. 수평타격이 아닌 경우는 경사각도에 대한 보정을 실시한다.
4) 측정치는 원칙적으로 정수값을 읽도록 하며 측정치의 처리는 타격 시 반향음이 이상하거나, 타격점이 움푹 들어가는 경우의 값과 평균 타격치의 ±20%를 상회하는 경우에는 이상치로 보고 제외시킨다.
5) 이상치를 제외시킨 측정치의 평균을 그 측정개소의 반발도로 한다.
5. 시험시 주의사항
1) 구조체 콘크리트에서의 측정 시에는 피 측정부의 콘크리트두께가 10cm 이상되는 지점을 선정한다. 10cm의 이하의 경우에는 타격 시 피 측정부의 진동 등으로 타격에너지가 산란되어 반발도가 급격히 감소한다. 또한 보, 기둥 등의 우각부에서의 측정 시에도 평면부와는 반발도가 차이가 있으므로, 최소 3~6cm 이격된 개소에서 측정하도록 한다. 측정개소는 많을수록 유리하다.
2) 콘크리트공시체를 강도측정대상으로 할 때는 그 한 변의 길이가 20cm이상인 것을 사용하고 측면을 타격 시에는 햄머가 면에 직각이 되도록 주의한다. 공시체를 타격 시에는 압축강도기등으로 공시체를 완전히 고정하고 타격에너지가 산란되지 않도록 한다.
6. 결과
측 정 치 평균치 보정치 기준경도 타격각도 압축강도 재령계수 보정압축강도 R ᇫR R。 α fc αn fc 25 27 22 30 32 29.9 0 29.9 0 a 204.7 0.63 149.5 34 32 30 32 35 b 189 27 26 30 27 30 c 318.3 36 30 30 30 33 평균 237
a식 : fc = 13R。 – 184 (일본재료학회)
b식 : fc = 10R。 – 110 (동경재료검사소)
c식 : fc = 7.3R。+ 100 (일본 건축학회)
7. 계산서
보통 콘크리트의 압축강도(Fc)와 반발경도(Ro)의 관계에 대해서 제안된 여러 가지 보통 콘크리트에 대한 대표적인 강도추정식은 다음과 같다.
1) 일본재료학회
Fc = 13R。 – 184
2) 동경도재료검사소
Fc = 10R。 – 110
3) 반발도-추정강도 환산표
스위스 연방재료시험소의 압축강도 환산표
타격각도 α
이상
– 슈미트해머시험
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슈미트 해머(반발경도법, 압축강도)
슈미트 햄머(반발경도법, 압축강도)
1. 개요
콘크리트는 시멘트와 잔골재 그리고 굵은골재, 혼화재, 혼화제 등으로 이루어진 복합재료입니다. 그렇기 때문에 각각의 재료, 배합, 타설, 다짐, 양생 등에 따라 강도 및 특성이 달라지게 됩니다. 이러한 콘크리트 구조물이 요구되는 강도를 확보하고 내구성과 수밀성을 확보하기 위해서는 압축강도를 통해 품질관리를 수행하여야 합니다. 또한 이러한 품질관리는 노화후된 콘크리트 구조물이나 재해 콘크리트 구조물에 대한 안전도 평가시에도 이러한 확인이 필요합니다. 실제 사용하는 건물에서 압축강도 확인은 구조체로부터 콘크리트 코어를 채취해 강도시험을 실시하는 것이 가장 정학한 방법이라 할수 있으며 코아의 채치위치나 개수의 한정, 구조물의 부분적 손상에 따른 제반 문제점 및 경비 등을 고려하여 아주 특별한 경우를 제외하고는 적용되지 않습니다. 그렇기에 콘크리트 강도를 추정하는 보조수단으로 콘크리트 강도의 비파괴시험이 활용됩니다. 이러한 방법중 가장 많이 이용되는 방법이 슈미트 해머에 의한 반발경도법이며 초음파에 의한 음속법 및 두 방법의 복합법 등도 이용됩니다.
2. 반발경도법 원리 및 종류
슈미트 해머법(Schmidt Hammer Test)은 반발경도법이라고 합니다. 콘크리트 표면의 경도로부터 콘크리트 압축강도를 추정하는 한 방법으로, 그 측정방법, 적용가능한 강도범위, 판정식 및 판정의 평가방법에 대한 고려가 강도를 판정하는 과정에서 필요합니다. 즉 일정한 에너지를 갖는 물체를 콘크리트 표면에 떨어뜨릴시에 표면이 딱딱하여 경도에 클수록 많이 튀어오르는데 이와 같이 튀어오른 반발도가 엄밀히 애기해서 압축강도는 아닙니다. 하지만 압축강도가 크면 경도가 커지게 되기 때문에 반발도록부터 압축강도를 추정하는 것입니다. 이 방법은 측정기기 가격이 저렴하고 시험 방법도 간단하기에 많이 이용되어지지만 타격조건, 콘크리트 표층부의 품질 등 여러가지 요인에 따라 영향을 받기에 내부 콘크리트 강도를 정확하게 구하는것은 어렵습니다. 따라서 구조체 콘크리트 압축강도 추정시 반발도 측정면은 평활한 면이어야하고 마감층이 있는 경우는 이를 제거시켜 콘크리트 면을 노출시켜서 시험하는 것입니다. 또한 내부 그라인더를 이용해 콘크리트 면을 평활하게 하여 측정면에 요청 및 부착물이 없도록 해야합니다. 슈미트 해머의 종류는 N형, NR형, P형, L형, M형등이 사용되고 있습니다. 일반적으로 N형, NR형 의 경우 15MPa 이상의 강도에 적용가능하고 콘크리트 강도가 15MPa 미만의 경우에는 P형 슈미트 해머를 사용합니다.
3. 슈미트 해머법 실험방법
슈미트 햄머에 의한 표준적인 발발도 실험은 KS F2730에 따릅니다. 기기는 사용 직전 반드시 테스트 앤빌에 의해 교정해야합니다. 테스트 해머 반발경도는 80 ± 2의 범위를 정상으로 합니다. 각 측정개소 마다 타격점은 20점을 표준으로 하며 타격점 상호간 간격은 3cm를 표준으로 합니다. 종으로 5열, 횡으로 4열 선을 그어 직교하는 20점을 타격하는 것입니다. 피측정부 콘크리트 두께는 10cm이상 이어야합니다. 또한 우각부는 모서리에서 6cm 떨어진 부위에 측정하며 측정값은 원칙적으로 정수값을 읽습니다. 이때 평균타격값의 ±20%를 상회하는 값은 제외시킨 상태의 평균치를 측정개소이 반발도로 하며 편차가 커서 제외되는 부분을 고려해 타격점을 25점 정도로 확보하는 것도 좋은 방법입니다. 슈미트 해머를 두 손으로 들고 Plunger를 두손으로 들고 Plunger 를 콘크리트면에 직각이 되도록 꽉 누르면 슈미트 햄머의 중추가 Plunger에 충돌하게 되며 그 여파가 Rider 이동 거리로 고정됩니다.
4. 측정자료의 처리 및 보정
측정된 20개 타점 자료의 평균을 구하고 평균에서 ±20% 벗어나 경우를 제외하고 이를 보충해 재평균한것을 최종갑승로 합니다.
5. 보정반발경도(R0)
보정 반발경도 R0값의 식은, R0 = △R1 + △R2 + △R3이며, △R1는 타격방향에 따른 보정값, △R2는 압축응력에 따른 보정값, △R3는 콘크리트 습윤상태에 따른 보정값을 말합니다.
6. 콘크리트 압축강도
콘크리트의 품질이 동일하더라도 시험체 모양과 크기에 따라 강도 측정값이 달라지게 됩니다. 사용한 시험체가 ϕ15 x 30cm 의 원주형 시험체가 아닐때 이 강도로 환산하기 위한 보정을 통해서 정사각형 시험체는 원주형 시험체보다 약 20%정도 큰 압축강도를 나타냅니다. 한편 콘크리트 강도는 재령에 따라 계속적으로 증가한다고 볼수 잇는데 어 느 재령의 콘크리트 강도를 설계기준으로 할 것인가에 대해서 기준이 모호할수 있습니다. 그러나 대체로 실제 시공시 콘크리트 타설후 충분한 수분공급을 할수 없는 경우가 많아서 콘크리트 구조물을 축조한 후 상당기간이 경과된 후에 사용된다고 하더라도 사용 시점에서 콘크리트 압축강도가 표준양생한 재령 28일의 압축강도를 크게 상회한다고는 볼수 없습니다 그래서 안전하게 재령 28일의 압축강도를 설계기준강도로 사용합니다. 예외의 경우에는 포장콘크리트 경우인데 재령 28일의 휨강도를 설계기준으로 하며, 콘크리트 공장제품은 재령 14일의 압축강도를, 댐 콘크리트는 재령 91일의 압축강도를 설계기준으로 합니다.
콘크리트 기호 표시가 여러개라 헷갈리는데요.
fc 는 Compressive Strength로 압축강도를 의미합니다.
fck = 콘크리트 설계기준 압축강도를 의미합니다.
fcr = 콘크리트 배합강도를 의미합니다.
fcu = 재령 28일에서의 콘크리트 평균압축강도를 의미합니다.
[공유하자 제발]콘크리트 테스트 해머 사용하기 : 콘크리트 강도 시험법
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Ch.1 콘크리트 강도 시험법의 종류
시설물에 콘크리트 강도시험방법은 코어를 채취하는 방법과 비파괴 시험방법 2가지로 구분됩니다.
신뢰성이 높은 방법은 채취한 코어를 시험하는 방법입니다. 하지만 이 시험은 코어채취의 어려움, 코어채취로 구조물의 국부 손상, 코어채취부위 보수 등 시설물에 관한 제한사항이 있습니다. 따라서 대상시설물의 규모와 중요도 등에 따라 2가지 시험방법을 선택사용하거나 병행사용하는 방법이 채택되고 있습니다.
비파괴 시험방법은 코어 채취 시험방법과 더불어 사용되는 콘크리트 강도 시험법입니다. 측정하는 시설물의 특징에 따라 코어 채취 시험방법의 단점을 보완하는 용도로 사용됩니다.
비파괴 시험방법의 종류로 반발경도법, 초음파법, 조합법(반발경도법, 초음파법 종합)이 있습니다.
Ch.2 반발경도법 이해하기
반발경도법은 콘크리트 강도를 추정하기 위해 슈미트햄머와 CTS 등의 장비로 표면반발경도를 측정하는 방법입니다. 이는 비파괴강도를 추정할 뿐만 아니라 콘크리트 품질의 균질성을 확인하는 데에 사용됩니다. 더불어 시험대상 부위는 외관상 양호하거나 불량한 부분들이 비례적 배분되도록 측정 전 적절한 시험계획 수립하여 시험을 진행해야 합니다.
1) 측정준비
측정전에 대상의 특징에 따라 먼저 슈미트 햄머 기종을 선정해야 합니다. 슈미트햄머는 N형에서부터 M형까지 있으며 각각 강도 측정범위에 따라 사용되어집니다. 일반적으로 사용하는 N형, NR형 슈미트햄머는 150kgf/㎠ 이상의 강도에 적용 가능하며, 콘크리트의 강도가 이 값 이하인 경우에는 P형 슈미트햄머를 사용할 수 있습니다.
종류 적용대상 타격에너지
(㎏f.㎝) 강도측정범위
(㎏f/㎠) 비고 N형 보통콘크리트 0.225 150～600 반발도직독식 NR형 “ “ “ 반발도자기기록식 L형 경량콘크리트 0.075 100～600 반발도직독식 LR형 “ “ “ 반발도자기기록식 P형 저강도콘크리트 0.09 50～150 진자식 M형 매스 콘크리트 3.00 600～1000 반발도직독식
* 슈미트햄머 종류를 나타낸 표입니다.
슈미트 햄머 사용전에는 반드시 테스트앤빌에 의해 교정되어야 합니다. 테스트 햄머의 반반경도(R)이 80±2의 범위로 교정된 장비를 사용해야 하는 것입니다.
측정 전 대상을 측정에 적절하도록 해야 합니다. 먼저 콘크리트 표면은 평탄하게 연마하여 요철, 부착물, 분말 등을 제거해야 하며 곰보, 공극, 노출된 자갈 부위는 측정점에서 제외해야 합니다. 피측정부의 콘크리트 두께는 10cm 이상 되는지 확인하고 우각부는 모서리에서 최소 6cm 떨어진 부위에서 측정해야 합니다. 각 측정개소 마다 슈미트햄머의 타격점은 20점을 표준으로 하고 타격점 상호간의 간격은 3cm를 표준으로 합니다. 이러한 표준을 바탕으로 가로(종)로 5열, 세로(횡)로 4열의 선을 그어 표기합니다.
2) 시험 방법
가로 5열, 세로 4열로 표기되는 부분 중 직교되는 20점을 콘크리트 테스트 햄머로 타격합니다.
슈미트햄머에 나타난 측정값은 원칙적으로 정수값을 읽도록 합니다. 이때 평균타격값의 ±20%를 상회하는 값은 제외시킨 상태의 평균치를 측정개소의 반발도(R)로 설정합니다. 편차가 커서 제외되는 부분을 고려하여 타격점을 25점 정도로 확보하는 것도 좋은 방법입니다.
3) 시험 후 측정값 보정
측정된 표면반발경도는 타격방향, 표면의 건습상태, 선 압축응력, 재령 등에 따라 보정해야 합니다. 각각 값에 따라 보정값을 확인하여 적용할 필요가 있습니다. 보정값이 나타난 표를 참고하기 바랍니다.
더불어 엑셀 양식이나 기타 프로그램으로 보정값을 적용하는 방법도 있습니다.
[참고자료 : 슈미트 햄머 특성별 제품 사진]슈미트 햄머는 기록식, 디지털식, 일반 계기식(직독식) 등 사용자가 측정하기 용이하도록 다양한 종류가 있습니다. 위의 사진은 카메쿠라사의 슈미트 해머로 순서대로 기록/디지털식, 디지털식, 계기식 슈미트 콘크리트 테스트 해머입니다.
1) 측정준비
니토 테스트햄머의 전체적인 사양과 용도를 확인합니다. 특히 부속품을 확인하여 시험할 수 있도록 준비합니다.
○ 제품사양
본 체 108 × 169 × 42 mm (해머부분 불포함) 해 머 380 g 전 원 건전지 AA형 4 개 (연속측정시간 12시간) PC 접속 USB 케이블 측정데이터 약 50만 데이터 기록 가능 부속품 Hammer (케이블 포함)/ USB cable 전용수납케이스 / 건전지
○ 용 도
콘크리트 구조물 정보수집
○ 사용방법
http://blog.naver.com/heungjinblog/30187542069 (흥진정밀 제작 한글 동영상)
http://www.concretetester.com/howtouse.php (Nitto 사 홈페이지 동영상)
2) 측정방법
슈미트 햄머와 동일하게 가로 5열, 세로 4열로 표기되는 부분 중 직교되는 20점을 콘크리트 테스트 햄머로 타격합니다. 디지털 화면에 나타난 측정개소의 강도(STR)를 확인합니다.
○ CTS-02 사용과 측정값 확인
타격시 나타나는 값을 확인합니다.
화면에 나타나는 STR, INDEX, STAT 값을 확인합니다. 이후 방향키를 측정값을 저장하고 연속해서 측정할 수 있습니다.
3) 측정값 확인
각각의 값은 PC를 통해서 계산되고 비주얼화되어 나타납니다. 엑셀로 값을 얻을 수 있으며 강도 산출 프로그램(CTS 제품구매시 CD 동봉)을 통해 각각의 강도를 윤곽선과 색이 강조된 맵으로 표현할 수 있습니다.
[참고자료1 : CTS의 제품 장점]NITTO사가 개발한 CTS-02는 기존 콘크리트 테스트 해머보다 측정시간을 54%, 데이터 분석 시간을 84% 단축하는 효과가 있습니다.
[참고자료2 : CTS 소개(NHK)]* NHK(영어) 방송 : http://www3.nhk.or.jp/nhkworld/english/tv/scienceview/archives20130325.html
위에 소개된 콘크리트 비파괴 시험기(슈미트 해머, CTS) 구매를 원한다면 흥진정밀로 연락 바랍니다.
더불어 슈미트 해머 교정이 필요하다면 흥진정밀로 연락주세요.
*HP : heungjin.co.kr
*e-mail : [email protected]
* 출처 :
[글] 대한건설품질연구원 http://www.kcqi.co.kr/technical/technical_01_d.html [그림] Revista IBRACON de Estruturas e Materiaishttp://www.scielo.br/scielo.php?pid=S1983-41952012000600003&script=sci_arttext
[그림] 유니피 전자http://www.unifiele.co.kr/product/product02.htm?pd_no=2886&one_title=&two_title=
[글][그림]니토 콘크리트 테스트햄머 사이트http://www.concretetester.com/
[시험기] 콘크리트 테스트 해머 사용하기 : .. : 네이버블로그 (naver.com)예전에 어림풋이 기억한다.
대학교 졸업 논문을 쓰기 위해서 자료를 찾던 와중이였다.
3d프린터로 지어진 콘크리트의 강도를 어떻게 측정되는지 업체에게 문의메일을 보냈었는데, 아래 이러한 답글과 합께 사진을 보내주셨었다.
“混凝土的强度看你用什么标号的，然后用市场上常规测量的仪器来测量混凝土的强度。因为我们主要是卖设备，所以您说的设计和那个混凝土的测试什么的都是由当地那边来测量。”
“콘크리트의 강도는 사용하는 제품에 따라 다르며, 콘크리트의 강도는 시장에서 일상적으로 측정되는 도구를 사용하여 측정됩니다. 우리는 주로 장비를 판매하기 때문에 당신이 말한 디자인과 구체적인 테스트는 공사현장 측에서 측정합니다.”
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