콘크리트 비파괴시험 비파괴 시험법의 종류 및 특성
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hwp1. 비파괴 시험법의 종류 및 특성
비파괴 시험이라 함은 재료나 제품 또는 구조물 등의 검사에 있어 시험 대상에 대한 손상없이 조사 대상물의 성질, 상태를 알아보기 위한 조사법 전체를 가리킨다. 현재까지 개발되어 콘크리트에 적용되는 비파괴 시험법은 적용목적에 따라 크게 두 가지분류될 수 있다. 첫째는 콘크리트의 강도 추정을 목적으로 하는 비파괴 시험방법이며, 둘째는 콘크리트의 강도 이외의 물성 또는 내부상태를 조사하기 위한 목적을 가진 비파괴 시험 방법이 있다. 또한 적용방법에 따라 국부파괴법, 접촉식 및 비접촉식법으로 나눌 수 있다.
2. 국부파괴법
1) 관입저항법 - 총을 사용하여 탐침을 콘크리트 내에 관입시킨 후 침투 깊이를 측정함으로써 콘크리트의 압축강도 및 균질성을 평가하는 방법이다. 장비가 간단하여 작동하기 쉬우므로 적은 훈련으로도 현장에서 쉽게 사용할 수 있고, 시험체에 손상을 입히지 않는다는 장점이 있으나, 정확한 콘크리트 강도를 제시하지 않을 수 있고 탐침을 제거하기 어려워 콘크리트 표면에 손상이 남을 수 있다는 단점이 있다.
2) 인발법 - 머리부분을 크게 한 기구를 콘크리트에서 뽑아내는데 필요한 힘을 측정함으로써 콘크리트의 압축 또는 인장강도를 알 수 있는 방법이다. 이 방법은 현장 의뢰인에 의해서도 쉽게 사용될 수 있다는 장점이 있으나 시공 중에 일반 시험기구를 사전에 삽입해 넣어야 하고 뽑혀진 콘크리트 덩어리에 대한 최소한의 보수가 필요하다는 단점이 있다.
3) 내시경법 - 육안만으로는 볼 수 없는 구조물의 내부를 내시경장비를 이용하여 관찰하는 방법으로 균열이나 천공 구멍에 삽입되어 접한경을 통해 콘크리트의 균열, 공극 또는 골재 부착상태 등을 조사할 수 있다. 이 방법은 장비의 취급이 쉽고 멀리 떨어진 조사 대상의 경우에도 선명한 영상을 제공하며 카메라를 연결해 사진을 찍을 수도 있고 호스가 유연하므로 여러방향을 볼 수 있다는 장점이 있다. 그러나 장비가 고가이고 만족스러운 결과를 얻기 위해서는 대상물에 많은 천공이 필요하다는 단점이 있다.
3. 접촉식 방법
1) 표면타격법 - 스프링 힘을 받는 측정봉이 콘크리트 표면을 타격한 후 튕겨진 거리를 측정함으로써 콘크리트의 강도 또는 균질성을 평가할 수 있는 방법으로서 장비가 가볍고 다루기 쉬우나 결과 값이 콘크리트의 표면조건에 많은 영향을 받으므로 정확한 강도 예측지를 주지 못하는 단점이 있다. 대표적인 예로서는 슈미트 해머시험법을 들 수 있다.
2) 초음파법 - 모든 파는 매질의 밀도에 따라 그 전달 속도가 다르다는 원리를 이용한 방법으로써 콘크리트 표면에 위치한 발진자에서 발신된 초음파가 콘크리트 매질을 통해 인접한 수신자로 되돌아오는 시간을 측정함으로서, 콘크리트의 균질성, 품질, 압축강도, 탄성계수 등을 예측하는 방법이다. 장비가 비교적 싸고 작동하기 쉬우나, 발진자 및 수진자와 해석이 어려워 전문 기술과 훈련이 필요하다. 또 밀도, 골재량, 수분량의 변화와 철근의 존재가 결과값에 영향을 미친다는 단점이 있다.
3) 자기법 - 콘크리트에 매입되어 있는 철근은 자기장에 영향을 미친다는 원리를 이용해 철근의 피복두께, 크기, 위치 등을 탐지하는데 사용되는 방법이다. 휴대가 가능하여 철근의 시공정밀도를 검사하거나, 콘크리트에 배치된 철근을 탐지해 콘크리트 코아 채취위치를 결정하는데 널리 사용되고 있다. 그러나 철근이 과다 배치되거나 철근 망이 있는 경우에는 해석하기 힘들고 그 결과 값을 신뢰할 수가 없다.
4) 전위법 - 철근과 콘크리트간의 전위차를 측정하여 전위도를 작성함으로써 철근의 부식 정도를 평가하는 시험으로서, 장비의 휴대가 가능하여 야외 측정이 쉽고 신뢰성 있는 정보를 제공한다는 장점이 있다. 그러나 반드시 철근에 접근해야만 하는 어려움과 시험체의 염분량과 온도에 따라 결과 값이 변할 수 있다는 단점이 있다.
5) AE법(Acoustic Emission) - 균열의 성장 또는 소성변형이 일어나는 동안 발생되는 급격한 에너지 발산으로 음파가 발생하는데, 이 음파를 대상 구조물의 표면에 설치된 센서를 통하여 포착함으로서, 구조물의 거동을 감시하는 방법으로 재하시험시 병용에 좋고 파괴 가능한 지역에의 설치가 가능하며, 장비를 휴대하고 작동하기 편리하다는 장점이 있다. 그러나 장비를 운용하기에 비용이 많이 들고 구조물에 가해지는 하중으로 인해 균열이 성장할때만 적용할 수 있으며, 시험을 계획하고 결과 값을 해석하기 위해 광범위한 지식이 필요하므로 전문가가 필요하다는 단점이 있다. 현재까지는 실험실에서의 적용만으로 한정되어 있을 뿐 실적이 부족한 상황이어서 더 많은 연구가 필요한 방법이다.
4. 비접촉식 방법
1) 전자파법 - 콘크리트 내력, 공극, 박리 또는 구조체의 두께를 검사하는 방법으로 깊이에 관계없이 조사대상의 한쪽 면만 노출되어도 시험이 가능하다. 그리고 조사단면에서 얻어내는 화상을 기록으로 남길 수 있다는 장점이 있으나 장비가 고가이고 철근이 존재하면 공극의 발견가능성이 매우 줄어들어, 시험절차가 아직 개발중이라는 단점이 있다. 이 방법은 일명 Rader법이라고도 불린다.
2) 적외선법 - 구조물에서 발산하는 적외선을 탐지하여 콘크리트 내의 균열, 박리, 내부공극 등을 알아내는 방법이다. 콘크리트의 결함을 찾아내는데 비교적 정확한 방법으로 넓은 지역에도 빠르게 적용할 수 있다는 장점이 있으나, 특별한 전문 기술과 고가 장비를 필요로 하는 단점이 있다. 이 방법은 표면과 내부의 온도차가 높을때에 특히 효과적이다.
3) 방사선법 - X선 또는 Y선 등의 방사선의 흡수율은 시험체의 두께와 밀도에 영향을 받는다는 원리에 근거하여 철근의 상태, 위치, 크기와 콘크리트와의 밀도, 건전성, 단면재질, 두께 등을 조사하는 방법이다. 내적 결함을 찾을 수 있고, 광범위한 재료에 적용이 가능하며 영구자료가 필름에 보관되고 장비휴대가 가능하다는 장점이 있다. 그러나 장비가 고가이고 X선 또는 Y선 등의 방사선 발사장치의 안정성에 대한 신뢰성확보 문제 및 반드시 조사대상물의 양쪽에서 접근해야 한다는 점, 그리고 방사선을 이용해서 얻은 결과에 대한 판독 전문가를 필요로 한다는 단점이 있다.
4) 공진법 - 두 반사면 사이에서 공진 조건을 일으켜 현장에서 공극과 박리를 발견하는데 사용한다. 콘크리트의 내부를 빠르고 쉽게 조사할 수 있고 얼마간의 깊이까지도 관통 가능하지만 음파의 범위에서 작동하므로 초음파에 관한 해결책이 없다는 점과 아직 개발중이라는 단점이 있다.
