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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
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.
