동결융해 시험은 콘크리트를 얼리고 녹이는 과정을 반복해 손상을 주고, 그 저항성을 평가하는 시험이다. 시험 후에는 상대 동탄성계수를 측정해 강도 저하 정도를 판단한다. 상대 동탄성계수는 시험 전후의 동탄성계수 비율을 나타내며, 값이 높을수록 내구성이 좋다.
내구성 지수는 동결융해 시험에서 콘크리트가 얼고 녹는 반복을 얼마나 견뎠는지를 나타내는 지표다. 시험 종료 싸이클 수를 규정 최대 싸이클 수로 나눈 값에, 시험 종료 시 상대 동탄성계수 비율을 곱하고 100을 곱해 구한다. 상대 동탄성계수를 백분율로 주면 종료 싸이클을 300으로 나눈 뒤 그 백분율을 곱하는 꼴로 계산한다. 따라서 최대 싸이클 300 중 76%의 값을 보이면 내구성 지수는 76이 되고, 230싸이클에서 60%이면 46이 된다.
시험은 규정 최대 싸이클까지 계속하거나, 상대 동탄성계수가 60% 기준에 도달하거나 그 아래로 떨어지거나, 중량변화율이 5%를 넘으면 종료한다. 종료 조건을 넘긴 뒤에도 같은 공식으로 내구성 지수를 산정한다. 중간 사이클에서 60%에 도달하는 시점은 두 측정점을 직선으로 이어 보간해 구한다.
물에 잠긴 채 얼리고 다시 물 속에서 녹이는 방식과, 공기 중에서 얼린 뒤 물 속에서 녹이는 방식이 규정된 시험 방법이다. 공기 중에서 얼린 뒤 다시 공기 중에서 녹이는 조합은 표준 시험 방법의 명칭이 아니다. 동결은 수중 또는 기중에서 할 수 있으나 융해는 수중에서 하는 조합을 기준으로 익힌다.
시험에서는 1사이클 소요시간과 융해 시간 비율, 온도차 관리 같은 조건을 규정 범위 안에 둔다. 이런 조건을 벗어나면 손상 진행과 측정값의 신뢰성이 달라진다. 동결융해 시험은 촉진 조건을 설정할 수 있는 항목에 속하며, 크리프 시험처럼 장기 거동 관찰이 필요한 시험과 구분한다.
예제
동결융해 시험 문제는 내구성 지수의 공식과 종료 기준을 뒤바꾸어 출제한다. 상대 동탄성계수 60% 도달 싸이클이 230이고 최대 싸이클이 300이면 내구성 지수는 (230÷300)×60으로 계산해 46이 된다. 150싸이클에서 65%, 180싸이클에서 50%이면 60% 도달점을 직선 보간해 160싸이클로 잡고, (160÷300)×60을 계산해 32가 된다. 시험 방법은 물 속에서 얼리고 녹이는 조합과 공기 중 동결 후 수중 융해 조합을 기준으로 가린다. 종료 조건을 100싸이클이나 75%로 바꾸거나, 공기 중 동결 후 공기 중 융해를 표준으로 제시하면 틀린 설명이 된다.
대표 기출 3문항
콘크리트의 동결융해 시험에서 300싸이클에서 상대 동탄성 계수가 76%라면, 이 공시체의 내구성 지수는?
76%
81%
85%
92%
정답과 해설 보기
정답 ① · 동결융해 시험 결과로부터 내구성 지수를 구하는 문제이다. 내구성 지수는 소정의 동결융해 사이클을 거친 후의 상대 동탄성 계수로 정의되므로, 별도의 환산 계산 없이 시험에서 얻은 상대 동탄성 계수값 그대로가 내구성 지수가 된다.
내구성 지수는 동결융해 시험 후의 상대 동탄성 계수와 동일하므로 76%가 정답이다.
동결융해 저항성을 알아보기 위한 급속 동결융해에 대한 콘크리트의 저항 시험 방법에 관한 설명으로 틀린 것은?
동결융해 1사이클의 소요시간은 2시간 이상, 4시간 이하로 한다.
동결융해 1사이클은 공시체 중심부의 온도를 원칙으로 하며 원칙적으로 4℃로 상승하는 것으로 한다.
시험의 종료는 100사이클로하며, 그 때까지 상대동탄성계수가 75%이하가 되는 사이클이 있으면 시험을 종료한다.
공시체의 중심과 표면의 온도차는 항상 28℃를 초과해서는 안된다.
정답과 해설 보기
정답 ③ · 급속 동결융해 시험은 콘크리트의 내동해성을 평가하는 방법입니다. 시험 종료 조건은 일반적으로 300사이클을 기준으로 하며, 중간에 상대동탄성계수가 60% 미만으로 떨어지거나 중량변화율이 5%를 초과하면 그 사이클에서 시험을 종료합니다.
급속 동결융해 시험 종료 조건은 300사이클 또는 상대동탄성계수 60% 미만/중량변화율 5% 초과이므로 ③이 틀렸다.
KS F 2456*(급속동결융해에 대한 콘크리트의 저항성 시험방법)에서는 특별히 제한이 없는 한 300싸이클 또는 상대동탄성계수가 60%가 될 때까지 시험을 계속하도록 규정하고 있다. 만약 동결융해 시험된 공시체의 250 싸이클에서 상대동탄성계수가 60%로서 시험이 중단되었다면 이 콘크리트의 내구성 지수는?
60
50
40
30
정답과 해설 보기
정답 ② · 내구성 지수(DF)는 (N/M) * (Pn/P0) * 100 공식으로 계산됩니다. 여기서 N은 시험 종료 시의 싸이클 수(250), M은 규정된 최대 싸이클 수(300), Pn/P0은 시험 종료 시의 상대동탄성계수(60%)를 의미합니다.
내구성 지수(DF)는 시험 종료 싸이클 수를 규정 최대 싸이클 수로 나눈 후 상대동탄성계수 비율을 곱하고 100을 곱하여 계산한다.