콘크리트의 휨 설계 및 휨 강도 시험

[1] 실험목적

콘크리트는 압축강도가 뛰어나고 성형이 용이하며 제조비가 다른 건설재료에 비해 저렴하다는 장점을 가지고 있다. 반면에 압축강도의 1/10~1/15 밖에 되지 않는 인장강도왿� 취성적인 재료특성으로 인해 별다른 징후 없이 갑작스러운 파괴가 발생하는 성질을 가지고 있고, 이러한 단점은 구조물의 안전성을 위협하는 요소가 된다.
따라서 콘크리트가 가지고 있는 이러한 단점을 극복할 수 있는 방안으로서 철근콘크리트가 개발되었다. 철근콘크리트는 인장부 콘크리트가 받게 되는 인장력을 철근이 받아줌으로써 취약한 인장강도를 보완하고, 연성적인 재료인 철근을 사용함으로써 부재의 파괴모드를 연성파괴로 유도할 수 있다.
콘크리트의 휨 강도느 s도로나 활주로왿� 같이 직접 휨 응력을 받는 포장판 및 콘크리트 관, 콘크리트 말뚝 등의 설계기준강도에 채용되고, 이들 콘크리트의 품질판정, 품질관리 및 콘크리트의 휨 균열 발생의 예측 등에도 이용된다.
(1) 철근콘크리트의 구조 거동을 이해하고 파악하기 위해 휨 부재를 설계 및 제작하여 본다.
(2) 휨 부재의 강도시험을 통해 휨강도를 측정한다. 강도시험을 통해 나온 결과를 예측 값과 비교한다.
(3) 강도시험을 통해 파괴가 발생했을 때 파괴의 형태가 연성파괴가 될 수 있도록 휨 부재를 설계 및 제작한다.


[2] 실험기구 및 재료

(1) 몰드(mold) : 금속이나 비 흡수성 재질로 만들어진 정사각형의 단면을 가지는 직육면체형으로 가로 100mm, 세로 100mm, 길이 400mm인 것
(2) 공구 : 소형 삽, 다짐대, 흙손, 자
(3) 플로우 측정기구
(4) 저울 : 계량형 질량의 0.25% 이내의 정밀도를 가진 것
(5) 만능시험기(U.T.M)
(6) 철사
(7) 콘크리트 믹서


[3] 휨 강도 시험용 부재의 제작

(1) 몰드를 조립하고, 몰드의 내면에는 콘크리트를 다져넣기 전에 광물성 기름을 발라준다. 기름을 발라주는 작업은 공시체 제작 이후, 탈형을 하는 과정을 용이하게 하고 몰드가 상하지 않도록 해준다.
(2) 휨 설계 과정에서 제안한 단면의 형태를 얻어낼 수 있도록 거푸집을 준비하여 몰드에 설치한다.
(3) 몰드에 철사를 배근한다. 중립축으로부터 큰 팔 길이를 확보하면서 충분한 부착강도를 얻을 수 있도록 한다. 철사를 너무 많이 배근할 경우 목표한 연성적 파괴가 아닌 취성적 파괴가 일어나므로 주의한다.
(4) 골재왿� 시멘트, 물을 준비하여 콘크리트(혹은 모르타르)를 배합한다.
(5) 몰드의 장축이 수평이 되도록 놓고 콘크리트를 대략 같은 두께의 두 층으로 나누어 채운다. 콘크리트를 채우는 과정에서 다짐을 해야 하는데, 콘크리트를 다질 때에는 몰드의 단면전체를 균일하게 하며, 위층은 콘크리트를 몰드 윗면보다 약간 높게 채운 후 다짐대로 그 밑층까지 관입되도록 다진다. 다짐 이후 콘크리트 내부에 남아있는