초음파 계측 기반 강재거푸집 내부 콘크리트 경화과정 모니터링 기법 제안 (Proposal for Monitoring Concrete Hardening Process Inside Steel Formwork Using Ultrasound)

서지정보

· 발행기관 : 한국콘크리트학회
· 수록지 정보 : 콘크리트학회 논문집 / 37권 / 3호 / 317 ~ 325페이지
· 저자명 : 홍진영, 이태민, 최하진

초록

본 연구에서는 강재거푸집 내 콘크리트의 경화과정을 모니터링 하기 위한 초음파 계측 기술을 제안하였다. 제안 기법은 센서 매립 및 거푸집에 변형을 가해야 하는 기존 기술과는 다르게 거푸집 내부 콘크리트에 어떠한 접촉 없이도 경화과정을 모니터링할 수 있는 장점을 가지고 있다. 두께 3 mm 강재 외면에서 215 kHz 대역의 초음파를 가진하고 강재-콘크리트 계면에서 전달되는 유도 초음파를 계측하여 내부 콘크리트에 대한 표면파 속도를 해석 할 수 있는 알고리즘을 제안하였다. 검증을 위하여 시뮬레이션과 mock-up 시편을 통한 실험적 검증을 수행한 결과, 콘크리트가 경화됨에 따라 강재에서 발생하는 유도 초음파가 콘크리트로 누설되어 초음파의 거동에 차이가 발생함을 확인하였다. 또한 해석을 통한 표면파 확인결과, 최대 오차 7.5 % (75 m/s)으로 내부 콘크리트의 경화과정 모니터링이 가능한 것을 확인하였다. 계측 최적화를 위한 추가 분석 결과, 최대 계측 수 5 개, 계측 간격 60 mm, 총 계측 길이 240 mm로 계측 환경을 개선할 수 있음을 확인하였다. 추후 현장 적용을 위한 계측 장비 개발 및 대형 실험체 실험을 통한 기술 개발을 통하여 제안 기술의 고도화를 실행할 계획이다.

영어초록

This study proposes an ultrasonic measurement technique for monitoring the hardening process of concrete within steel formworks. Unlike conventional methods, the proposed approach offers a non-contact monitoring of concrete hardening inside the formwork. Ultrasonic waves with a frequency of 215 kHz were applied to the outer surface of a 3 mm-thick steel plate, and guided waves transmitted along the steel-concrete interface were measured. To validate the proposed method, both numerical simulations and experimental tests using mock-up specimens were conducted. The results demonstrated that, as the concrete hardened, the guided waves generated in the steel propagated into the concrete, causing noticeable differences in ultrasonic behavior. The analysis revealed that the surface wave velocity of the internal concrete could be monitored with a maximum error of 7.5 % (75 m/s). Further analysis confirmed that optimal measurement conditions were achieved using a minimum of five measurement points, a spacing of 60 mm, and a total measurement length of 240 mm. Future work will focus on the development of specialized measurement equipment for field applications and the testing of large-scale specimens.

참고자료

· 없음