콘크리트 매립형 무선 온습도 센서를 이용한 콘크리트 압축강도 예측에 관한 연구

Abstract

콘크리트 구조물의 구조적 조건의 완성은 결국 콘크리트 압축강도 확보를 통해 완성된다고 볼 수 있다. 하지만 이는 시공환경, 설계, 재료, 온ㆍ습도 등 다양한 환경에 의해 크게 좌우되며, 특히 콘크리트 타설 초기 양생환경은 내구성에 많은 영향을 미친다고 조사되고 있다. 국토교통부에서는 거푸집의 해체시기를 압축강도 측정 시험을 할 경우와 하지 않을 경우를 구분하여 규정하고 있다. 압축강도 시험을 할 경우 해당 강도에 도달하였을 때 거푸집의 해체가 가능하도록 규정하고 있는데 건설현장에서는 규정된 바를 준수하기 위해 콘크리트 타설시 구조체에 타설하는 콘크리트와 동일한 콘크리트를 공시체에 타설하여 특정 재령 일에 압축강도를 측정함으로써 그 정도를 확인하고 준수하고 있다. 하지만 이는 공시체의 양생환경과 콘크리트 구조물의 양생환경이 상이하기 때문에 정확한 수치라고 보기 어려우며, 다소 많은 오차가 발생할 수 있다. 그렇기 때문에 압축강도을 예측하기 위해 많은 연구자들로부터 연구가 진행되어 왔으며, 1951년 Nerse-Saul에 의해 적산온도 방식의 기본 개념이 정립되었다. 적산온도 방식의 적용을 위해서는 콘크리트 양생간 콘크리트의 온도를 측정하는 것이 매우 중요한데 현재 시중에 가장 보편화되어 사용중인 센서는 유선 온도측정 센서인 Thermocouple이다. Thermocouple은 측정 결과가 우수하여 건설현장에서 많이 사용하고 있으나 관련장비인 데이터로거가 고가이며, 유동이 많은 건설현장에서 유선 센서의 관리가 제한된다는 점을 단점으로 보고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 다양한 센서들이 개발되었고, 본 연구에서는 최근 개발된 무선 온습도 센서인 RH&T Sensor를 이용하여 적산온도 방식에 의한 압축강도 예측을 통해 콘크리트의 품질관리 향상방안에 대하여 연구를 진행하고자 하였다. 본 연구는 먼저 최근 개발된 센서인 무선 온습도 센서(RH&T Sensor)의 측정 성능을 검증하기 위해 기존에 상용화된 센서들과의 비교·분석을 통해 개발센서 성능검증 실험을 먼저 진행하였고, 검증 후 실제 환경을 모사한 목업 실험을 통해 적산온도 방식에 의한 콘크리트 압축강도 예측 실험을 진행하여 실제 콘크리트 압축강도와 적산온도 방식을 통해 예측된 콘크리트 압축강도를 비교·분석함으로써 콘크리트의 압축강도를 예측할 수 있는가를 실험을 통해 분석하였고 그 결과는 아래와 같다.

1) 개발센서 성능검증 실험결과 측정의 정확도가 높아 압축강도 예측 실헙이 가능할 것으로 판단된다.

2) 개발센서 성능검증 실험 결과 중 습도 측정의 민감도는 양생환경의 변화에 따라 즉각 반응함을 확인할 수 있어 향후 무선 습도 측정을 통한 연구의 진행이 가능 할 것으로 판단되며, 습도 측정부의 설계방식에 따라 측정 정확도가 변화할 수 있고, 대조군을 설정하지 않았기 때문에 차후 다른 습도측정 센서와의 검증 및 검토가 필요할 것으로 판단된다.

3) 콘크리트 압축강도 예측실험에서 실측 압축강도(목업 실험체의 코어링 압축강도)와 예측 압축강도(적산온도 방식)의 비교ㆍ분석 결과 초기 재령에서 10% 내외의 근소한 오차가 발생하였지만, 중간단계 이후부터는 거의 오차가 존재하지 않았다.