경화 콘크리트 대상 압축 테스트

콘크리트가 혼합되어 형태에 놓이자마자 수분 공급 과정이 시작됩니다. 수화 공정은 물에 시멘트의 용해로 시작하여 용액에서 이온의 포화로 이어집니다. 시멘트의 주요 성분은 삼칼슘 규산염 (C₃S, 약 45-60%), 디칼슘 규산염 (C₂S, 15-30%), 삼칼슘 알루미네이트 (C₃A, 6-12%), 테트라칼슘 알루미네피트 (C₄AF, 6-8%)입니다. 물 가에서 다음과 같은 주요 반응이 발생합니다.

수분 공급이 시작된 후, 칼슘 설포알루미네이트 수화물(ettringite- 바늘 과 같은 구조물)이 빠르게 발달하기 시작합니다. 몇 시간 내에 수산화 칼슘의 큰 프리즘 결정과 규산칼슘 수화물의 작은 섬유질 결정이 나타나물과 시멘트 사이의 공간을 채우기 시작합니다. 결국, 에트링지 결정은 단황산염 수화물로 분해될 수 있습니다. 칼슘 규산염 수화물 수화(CSH) 구조는 결정성이 좋지 않아 비정질에 이르기까지 다양하며, 수화 시멘트 페이스트의 고체 부피의 50-60%를 차지하며, 거대한 표면적(100-700 m 2/g)을 갖는다. CSHs는 공유 및 이온 결합 (~65%), 반 데르 발스 본딩(~35%)에서 힘을 얻고 있습니다. 복잡한 구조 내에서.

재료 관점에서, 가장 구체적인 강도에 영향을 미치는 요인은 다음과 같습니다.

1. 비율 혼합 질량별수-시멘트(w/c) 비율이 낮을수록 압축 강도(f'c),인장 강도(f_t),영의 계수(E)가 높다. 응집체의 응집, 그라데이션, 표면 텍스처, 형상 및 강성에 대한 시멘트 의 비율과 같은 다른 요인은 이차적인 영향을 보여줍니다.
2. 시멘트의 종류 수화 공정의 속도는 시멘트 입자의 미세성에 크게 의존한다. 높은 초기 강도가 원하는 경우, 훨씬 더 높은 정밀도에 접지 된 단지 정상적인 시멘트 (유형 1)인 타입 3 시멘트를 사용하는 것이 일반적입니다.
3. 경화 강도에 큰 영향을 미치는 또 다른 요인은 콘크리트가 경화되는 온도와 습도입니다. 일반적으로 온도와 습도가 높을수록 수분 공급이 빨라지면 됩니다. 예를 들어, 주조 후 하루 이내에 지정된 강도의 70% 이상을 얻기 위해 증기로 약 140°F 의 온도에서 미리 응력된 콘크리트 구성원을 치료하는 것이 일반적입니다.
4. 균일성 및 통합 이러한 특성은 혼합의 균질성과 처음에 얼마나 잘 압축되었는지를 나타냅니다. 약한 영역이나 큰 공기 공극 (불량 통합)의 부재와 균일 한 특성콘크리트의 존재는 분명히 강도를 증가시켜야하며 다른 모든 변수는 동일하게 유지됩니다.

테스트 관점에서, 가장 구체적인 강도에 영향을 미치는 요인은 다음과 같습니다.

1. 수분 상태 표본이 습해지며 강도가 높아지다.
2. 로딩 표면의 거칠기 표면이 거칠어지면 강도가 높아지다.
3. 적재 속도 로딩이 빨라지면 강도가 커집니다.
4. 온도 및 습도 경화 시험 전에 시편이 저장된 온도와 습도가 높을수록 강도가 높아지다.
5. 끝 구속조건 로드 헤드의 유형은 테스트 시편 에 걸쳐 응력의 분포에 영향을 미칩니다. 이상적인 테스트 로딩 헤드는 "브러시 플래튼"이지만 이러한 유형의 로딩 헤드는 제조 비용이 많이 들고 반복성이 문제입니다. 강철 헤드는 일반적으로 사용되지만 강성은 명백한 높은 강점으로 이어집니다. 시편전체에 걸쳐 응력을 더 균등하게 분배하기 위해 상한 화합물을 사용하면 이 문제의 상당 부분을 개선했습니다.
6. 테스트 기계 유형 테스트 기계는 강성의 관점에서 하드(매우 단단한) 또는 부드럽고(덜 단단함)로 분류될 수 있습니다. 부드러운 기계는 시편이 실패함에 따라 응력 변형 곡선을 더 잘 따릅니다. 그러나, 추가 저장 된 에너지 가 방출 될 것 이다 하 고 빠른 균열 전파로 이어질 것입니다., 따라서 낮은 명백한 강도.
7. 시편의 형상 미국에서는 실린더(전통적으로 6인치 직경12"높음)가 높지만 최근에는 4"x 8"이 일반적으로 사용됩니다. 유럽에서는 큐브(6" x 6" 이하)가 사용됩니다. 콘크리트 강도가 증가함에 따라 큐브 강도의 비율이 실린더 강도가 감소하지만, 큐브 표본의 강도는 실린더보다 약 1.25 더 클 것으로 가정된다. 실린더 테스트에서 길이 의 직경 비율(1/d)도 측정된 강도에 영향을 미칩니다. 표준 실린더는 l/d 비율이 2.00이며 다른 비율에 대해 보정 요소를 찾을 수 있습니다.

압축 테스트는 유압 테스트 기계에서 실행됩니다. 이 기계는 간단하고 유압 펌프에 의해 구동되기 때문에 다른 실험실에서 사용해 온 범용 테스트 기계와다. 이 테스트 기계는 압축에서만 작동하며 상대적으로 짧은 스트로크를 가지고 있습니다. 압축 테스트의 경우, 12in. 실린더의 면적이 28.2in.^2의면적을 가지므로 고강도 콘크리트를 테스트하기 위해 부하 용량이 매우 높어야 하며, 콘크리트 강도는 실용적인 응용 분야에서 최대 20ksi까지 다양할 수 있다. 이러한 유형의 콘크리트에는 최소 600개의 킵용량을 갖춘 기계가 필요합니다.

영의 계수와 푸아송의 비율에 대한 테스트는 압축계를 활용하여 수행됩니다. 이 장치는 압축 테스트 중에 콘크리트 실린더에 설치되며 세로 변형과 후프 변형을 모두 측정하는 데 사용됩니다. 세로 다이얼 게이지는 스트레스와 함께 영의 변조기를 계산하는 데 사용되는 세로 균주를 계산하는 데 사용됩니다. 후프 응력의 비율을 세로 응력에 대한 비율은 푸아송의 비율을 다시 계산하는 데 사용할 수 있습니다. 영의 계수와 푸아송의 비율은 콘크리트의 미세 크래킹이 궁극의 약 30 %에서 시작되며 콘크리트의 동작은 궁극적 인 약 60 %에서 시작되기 때문에 낮은 수준의 부하 (확실히 40 % 미만)에서만 유효합니다. 이 시점 이후에, 푸아송의 비율은 의미를 잃는다, 콘크리트는 균열 성장으로 인해 확장 행동을 전시하기 시작으로 (즉, 푸아송의 비율은 부정적인 될 것입니다).

실린더 테스트는 현장에 전달된 콘크리트의 품질을 결정하는 데 유용하지만, 이 테스트는 현장의 콘크리트 강도가 무엇인지 알려주지 않습니다. 현장에서 실린더를 경화해도 매우 신뢰할 수 있는 결과를 제공하지 는 않습니다. 그 결과, 지난 40년 동안 시상 콘크리트 강도를 평가하기 위한 경제적비파괴 테스트(NDT) 기술을 개발하기 위한 노력이 크게 있었습니다. 더 일반적인 초기 기술 중 두 가지는 슈미트 해머와 윈저 프로브를 사용하고 있습니다. 이 두 기술은 적절한 교정 절차를 통해 강도와 관련이있을 수있는 표면 경도 검사의 예입니다.

슈미트 해머는 표면에 강철 무게를 촬영하고 리바운드를 측정하는 간단한 스프링 작동 장치입니다. 특정 믹스에 장치의 적절한 보정으로, 신뢰할 수있는 결과를 얻을 수있다. 실행하는 데 몇 초밖에 걸리지 않는 이 테스트는 하나 이상의 주조 시퀀스에서 콘크리트의 일관성을 측정하는 매우 효율적인 방법입니다.

반면 윈저 프로브는 3개의 프로브를 콘크리트로 발사하여 평균 침투를 측정하는 분말 작동 형 총입니다. 슈미트 해머와 마찬가지로, 신뢰할 수있는 결과를 얻기 위해 특정 믹스에 대한 교정이 중요합니다. 윈저 프로브는 프로브를 제거하고 표면 콘크리트패치를 제거해야 하기 때문에 파괴적이지 않습니다. 이러한 패치의 깊이와 범위는 작기 때문에 복구가 주요 문제가 되지 않습니다. 오늘날 수많은 새롭고 정교한 장치와 기술이 있어 시터 콘크리트 강도를 특성화할 수 있지만 이러한 방법은 이 실험실의 범위를 벗어납니다.

압축 테스트

1. 저장 영역 이나 경화실에서 콘크리트 실린더를 제거하고 표면은 실린더를 건조.
2. 이 테스트의 6개의 실린더를 선택하고 각 실린더의 직경을 측정합니다.
3. 실린더의 끝이 가능한 한 레벨인지 확인합니다. 실린더의 상단은 아마 매우 평평하지 않기 때문에, 하나는 (a) 표면 요철을 제거하고 실린더의 양쪽 끝에 아스팔트 캡을 캐스팅 메이슨의 마찰 돌로 콘크리트 실린더 끝을 분쇄하거나 (b) 각 끝에 네오프렌 끝 캡을 배치해야합니다. 이 실험실에서는 이 방법이 가장 간단하기 때문에 네오프렌 엔드 캡을 사용합니다. 그러나 이 기술을 사용하더라도 주요 표면 결함을 사전에 제거해야 합니다.
4. 최대 부하에 도달할 때까지 압축 부하를 천천히 지속적으로 적용합니다. 적재 속도는 초당 20 psi ~ 50 psi (초당 150 파운드에서 300 파운드)여야합니다. 부하 표시등이 느려지고 마지막으로 중지되면 테스트 중에 실린더의 오류가 임박합니다. 실린더가 분쇄될 때까지 압축 부하를 계속할 수 있습니다. 실린더의 실패 유형을 면밀히 검사합니다.
5. 최대 부하를 기록하고 테스트된 각 시편에 대한 압축 강도를 결정합니다.

영의 계달수 결정

1. 실린더 압축 테스트 중 하나에 대해 2.2~ 2.10단계 다음 실린더 주위에 압축계를 설치합니다.
2. 7개의 접점 나사(상부 잠금 링2개, 하부 잠금 링3개, 중간 고리에 2개)를 풀면 포인트가 링의 내부 표면으로 플러시될 때까지 나사를 풀수 있습니다.
3. 압축계를 콘크리트 시편 위에 놓고 시편을 링 중앙에 배치합니다.
4. 아래 반지 아래에 세 개의 동일한 길이 블록을 놓습니다. 블록(실린더)의 길이는 수직이어야 정확한 높이를 제공해야 합니다.
5. 하부 잠금 링의 3개의 접점 나사와 상부 링의 2개의 접점 나사를 시편에 대해 손으로 조입니다.
6. 중간 링의 2개의 접촉 나사를 손으로 조여 축 변형 다이얼 표시기의 수직 줄기가 중간 링의 두 부분 사이에 중간에 있는지 확인합니다.
7. 두 스페이서 막대를 제거합니다.
8. 아래 고리 아래에서 세 개의 금속 블록을 제거합니다.
9. 완전히 확장된 위치에 근접한 줄기를 사용하여 축 변형 다이얼 표시기를 0으로 설정합니다.
10. 완전히 밀린 위치에 근접한 줄기로 정방향 변형 다이얼 표시기를 0으로 설정합니다.
11. 약 10,000 파운드의 단계에 일련의 하중을 적용하여 최대 60,000 lbs까지 적용하십시오. 각 하중 단계에서 세로 및 후프 변형을 기록합니다.

슈미트 해머 데모

1. 콘크리트 바닥 슬래브에 2 ft. x 2 ft. 그리드를 표시하여 10 피트 x 10 피트의 영역을 덮습니다. 부드럽고 건조하며 두께가 4인치(또는 102mm) 이상인 콘크리트 표면을 선택합니다.
2. 각 그리드 지점에서 3.3~ 3.4단계에서 와 같이 슈미트 리바운드 해머 테스트를 수행하고 기록합니다.
3. 해머를 테스트에 사용하려면 해머에서 피스톤을 테스트 위치로 방출해야 합니다. 피스톤이 확장되지 않으면 피스톤 끝을 딱딱한 표면에 놓고 슈미트 해머를 표면에 단단히 누릅니다. 클릭이 들리면 피스톤이 테스트 위치로 확장됩니다.
4. 테스트할 콘크리트 표면에 대해 리바운드 해머를 부드럽게 누릅니다. 피스톤이 리바운드 해머로 계속 누르면 덜컹거리는 소리가 들릴 때까지 계속 더 강하게 밀어 넣습니다. 리바운드 해머를 콘크리트 표면에 단단히 누르고 스케일의 리바운드 번호를 읽습니다.
5. 이 측정 집합에 대한 평균 및 표준 편차를 계산합니다.

압축의 실린더는 경사 평면을 따라 약 45도에서 실패하는 경향이 있었습니다. 이 기능은 고장이 순수 압축(실린더 분쇄)이 아니라 전단 력또는 장력 응력을 분할하여 보다 정확하게 구동했음을 나타냅니다.

압축 테스트 결과는 측정된 영역으로 측정된 최대 측정 부하(P_max)를분할하여 계산됩니다. 압축 강도 값은 3개의 실린더 테스트의 평균으로 취하며, 그 중 어느 것도 평균에서 500 psi 미만의 값을 초래하지 않는다는 점을 제공합니다.

영의 계수와 푸아송의 비율은 응력 변형 곡선의 초기 경사와 횡단 균주에 대한 세로비율에서 얻어진다. 영의 계수의 가치는 종종, 푸아송의 비율은 0.12와 0.2 사이 다릅니다 동안.

슈미트 해머 판독값의 평균은 32.4로 표준 편차가 1.3이었다. 이러한 결과는 허용 가능한 것으로 간주되며, 상반된 실험실 실린더 테스트에 대한 교정에 기초하여 시상 강도의 콘크리트가 4650 psi로 결정되었다.

콘크리트 실린더에 대한 압축 테스트뿐만 아니라 영의 계수, 푸아송비율 측정, 콘크리트 NDT 측정 시연 등이 수행되었다. 이 실험실 연습에서 수행된 것과 같은 실린더 테스트의 압축 테스트 결과는 수용 가능한 가변성을 가진 결과를 수행하고 생성하는 것이 비교적 간단합니다. 푸아송의 비율과 영의 계수를 측정하기는 어렵고, 이러한 특성은 종종 실험 방법론보다는 압축 강도로부터 경험적 공식에 의해 계산됩니다.

본 명세서에 기재된 유형의 압축 테스트는 콘크리트 구조물에서 강도 이득을 모니터링하는 데 사용된다. 28일의 결과는 개별 사양을 충족해야 하지만 일반적으로 테스트는 특정 사양을 충족하거나 특정 멤버의 강도를 확인하는 특정 목적으로만 실행되지 않습니다. 이러한 테스트의 주요 아이디어는 전체 프로젝트의 수명 동안 제공되는 모든 콘크리트의 품질을 모니터링하는 것입니다.

실린더 테스트의 또 다른 일반적인 응용 프로그램은 기존 구조에서 추출된 코어를 테스트하는 것입니다. 이러한 경우 구조가 처음에 설계된 것보다 높은 부하를 운반할 수 있는지 여부를 확인하는 것이 의도입니다. 한 가지 예로, 트럭 하중이 증가하면 새 하중 조합(예: 액슬당 중량 및 축 간격)이나 오류가 발생한 후 특정 고장 모드를 배제할 필요가 있는 법의학 조사에 다리를 평가해야 하는 구형 교량입니다.