Application of One-Sided Stress Wave Velocity Measurement Technique to Evaluate Freeze-Thaw Damage in Concrete

콘크리트 동결-융해 손상의 비파죄 평가를 위한 One-Sided 응력파 속도 측정기법의 적용에 관한 연구

It is well recognized that damage resulting from freeze-thaw cycles is a serious problem causing deterioration and degradation of concrete. In general, freeze-thaw cycles change the microstructure of the concrete ultimately leading to internal stresses and cracking. In this study, a new method for one-sided stress wave velocity measurement has been applied to evaluate freeze-thaw damage in concrete by monitoring the velocity change of longitudinal and surface waves. The freeze-thaw damage was induced in a $400{\times}350{\times}100mm$ concrete specimen in accordance with ASTM C666 using s commercial testing apparatus. A cycle consisted of a variation of the temperature from -14 to 4 degrees Celsius. A cycle takes 4-5 hours with approximately equal times devoted to freezing-thawing. Measurement of longitudinal and surface wave velocities based on one-sided stress wave velocity measurement technique was made every 5 freeze-thaw cycle. The variation of longitudinal and surface wave velocities due to increasing freeze-thaw damage is demonstrated and compared to determine which one is more effective to monitor freeze-thaw cyclic damage progress. The variation in longitudinal wave velocity measured by one-sided technique is also compared with that measured by the conventional through transmission technique.

동결-융해 피로로부터 발생되는 손상이 콘크리트의 열화 및 붕괴를 초래하는 중대한 문제가 된다는 것은 이미 널리 알려져 있다. 일반적으로 동결-융해 피로가 지속되면 콘크리트의 미시조직에 내부응력과 크랙을 유발시킨다. 본 연구에서는 콘크리트에서의 동결-응해 손상을 평가하기 위해 종파와 표면파속도를 동시에 측정하는 one-sided 응력파 속도측정기법이라는 새로운 기법을 사용하였다. 상업용 시험장치를 이용하여 ASTM C666에 따라 제작된 $400{\times}350{\times}100mm$ 크기의 콘크리트 시편에 동결-융해 손상을 발생시켰다. 1사이클은 온도변화를 -14에서 $4^{\circ}C$로 하였고, $4{\sim}5$시간이 소요되었다. 매 5사이클마다 one-sided 응력파 속도측정기법에 기초하여 종파 및 표면파속도를 측정하였다. 동결-융해 손상이 증가함에 따라 종파 및 표면파속도의 변화가 있었고 이것은 동결-등채 피로 손상과정을 보다 유효하게 나타낸다는 것을 입증하였다. 또한 one-sided 기법에 의해 측정된 종파속도의 변화를 투과법을 이용하여 측정된 결과와 비교하였다.