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임팩에코 응답신호를 적용한 건설재료 비파괴 압축강도 산정
손무락(Moorak Son),김무준(Moojun Kim) 한국지반환경공학회 2017 한국지반환경공학회논문집 Vol.18 No.8
본 논문은 암석 및 콘크리트 등의 건설재료의 비파괴 압축강도를 산정하기 위하여 재료타격 시 발생하는 임팩에코 응답신호를 모두 측정하고 이를 누적한 전체 사운드 신호에너지의 이용성에 관해 파악하고 그 결과를 제시하는 것이다. 본 연구에서는 이를 위해서 타격장치를 고안하였고 이를 이용하여 재료를 회전 자유낙하에 의해 초기 타격토록 하고 이후 반발작용에 의한 반복타격이 소멸될 때까지 발생할 수 있도록 하였다. 본 연구에서는 서로 다른 강도를 가지도록 배합된 콘크리트 시편에 대하여 실험을 실시하고 임팩에코 응답신호를 측정하였다. 시편별 산정된 전체 사운드 신호에너지는 직접압축강도시험을 통한 시편별 압축강도와 상호 비교하였다. 비교결과, 임팩에코 응답신호를 통해 산정된 전체 사운드 신호에너지는 시편의 직접압축강도와 직접적인 관계가 있다는 것을 확인하였으며, 이를 통해 암석 및 콘크리트 등의 건설재료의 압축강도는 재료타격 시 발생하는 임팩에코 응답신호로부터 산정된 전체 사운드 신호에너지를 이용하여 비파괴적으로 산정할 수 있음을 알 수 있었다. This paper is to grasp the use of impact-echo response signal induced from impacting an object for the assessment of compressive strength of construction materials nondestructively and to propose the test results. For this study, an impact device was devised and used for impacting an object by an initial rotating free falling impact and following repetitive impacts from the rebound action which eventually disappears. Concrete test specimens which had been mixed for different strengths were tested and the impact echo response signal was measured for each test specimen. The total sound signal energy which is assessed from integrating the impact-echo response signal was compared with the directly measured compressive strength for each specimen. The comparison showed that the total sound signal energy has a direct relationship with the directly measured compressive strength and the results clearly indicated that the compressive strength of construction materials can be assessed nondestructively using total sound signal energy which is assessed from integrating the impact-echo response signal induced from impacting an object.
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손무락(Moorak Son),김무준(Moojun Kim) 한국지반환경공학회 2018 한국지반환경공학회논문집 Vol.19 No.8
본 연구는 암석표면 타격 시 발생하는 사운드압력에 대한 응답신호를 모두 측정하고 이를 누적한 전체 사운드 신호에너지를 이용하여 화강편마암의 압축강도를 비파괴적으로 산정하는 방법과 그 결과를 제시하는 것이다. 이를 위해서 다수의 화강편마암 암석시편을 준비하였고 각 시편에 대하여 고안된 타격장치(회전 자유낙하에 의한 초기타격 및 반발작용에 의한 연속적인 반복타격가능 장치)를 이용하여 타격하고 타격 시 발생한 모든 사운드압력을 시간에 따른 신호로서 측정하였다. 암석시편별 측정된 사운드 신호를 모두 누적하고 그 값(전체 사운드 신호에너지라 명명함)을 암석시편별 직접 측정된 압축강도와 상호 비교하였다. 비교결과, 화강편마암의 각 시편에 대해서 타격을 통해 얻어진 전체 사운드 신호에너지는 해당 시편의 직접압축강도와 직접적인 비례관계가 있다는 것을 확인하였으며, 또한 전체 사운드 신호에너지를 이용한 강도예측식을 이용하여 화강편마암의 압축강도를 90% 이상 신뢰성 있게 예측할 수 있음을 파악하였다. 더 나아가 본 연구결과를 통해 향후 다양한 암석 및 콘크리트 등의 압축강도는 전체 사운드 신호에너지를 이용하여 비파괴적으로 예측할 수 있을 것으로 판단된다. This study provides a method to assess the compressive strength of granitic gneiss using total sound signal energy, which is calculated from the signal of sound pressure measured when an object impacts on rock surface, and its results. For this purpose, many test specimens of granitic gneiss were prepared. Each specimen was impacted using a devised device (impacting a specimen by an initial rotating free falling and following repetitive rebound actions) and all sound pressures were measured as a signal over time. The sound signal was accumulated over time (called total sound signal energy) for each specimen of granitic gneiss and it was compared with the directly measured compressive strength of the specimen. The comparison showed that the total sound signal energy was directly proportional to the measured compressive strength, and with this result the compressive strength of granitic gneiss can be reliably assessed by an estimation equation of total sound signal energy. Furthermore, from the study results it is clearly believed that the compressive strength of other rocks and concrete can be assessed nondestructively using the total sound signal energy.
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건설재료의 비파괴 압축강도산정을 위한 누적 반발각의 적용성에 관한 연구
손무락(Moorak Son),장병식(Byungsik Jang),김무준(Moojun Kim) 한국지반환경공학회 2017 한국지반환경공학회논문집 Vol.18 No.2
본 논문은 건설재료의 비파괴 압축강도를 산정하기 위하여 재료타격 시 반발작용에 의해 발생하는 반발각을 모두 측정하고 이를 누적한 누적 반발각의 적용성에 관해 파악하고 그 결과를 제시하는 것이다. 본 연구에서는 이를 위해서 타격장치를 고안하였고 이를 이용하여 건설재료를 회전 자유낙하에 의해 초기 타격토록 하고 이 후 반발작용에 의한 반복타격이 소멸될 때까지 발생할 수 있도록 하였다. 본 연구에서는 소일시멘트, 시멘트페이스트, 목재(소나무), 셰일암석 및 화강암암석의 5가지 건설재료를 대상으로 반발각실험을 실시하고 최대 반발각 및 누적 반발각을 초고속카메라를 이용하여 측정하였다. 재료별 측정된 최대 및 누적 반발각은 직접압축강도시험을 통한 재료별 압축강도와 상호 비교하였다. 비교결과, 시멘트에 바탕을 둔 건설재료나 암석과 같은 재료에 있어서는 최대 반발각보다는 에너지 감쇄특성이 반영된 누적 반발각이 재료별 특성을 보다 뚜렷하게 나타내어 압축강도 산정을 위한 보다 적절한 인자인 것으로 나타났으나 목재와 같이 인성이 큰 건설재료에 대해선 반발정도가 압축강도를 산정하는 인자가 아니라는 것을 파악할 수 있었다. This paper is to grasp the applicability of a cumulative rebound angle measured from the rebound action generated after impacting an object for the assessment of compressive strength of construction materials nondestructively and to propose the test results. For this study, an impact device was devised and used for impacting an object by an initial rotating free falling impact and following repetitive impacts from the rebound action which eventually disappears. Five types of construction materials, which are soil cement, cement paste, wood (pine tree), and two types of rock (shale and granite), were tested and both peak rebound angle and cumulative rebound angle were measured for each material by using a high-speed camera. The measured angles were compared with the directly measured compressive strength for each material. The comparison showed that for materials such as cement and rock the cumulative rebound angle, which reflects energy dissipation, rather than the peak rebound angle is more appropriate indicator for assessing the compressive strength of a material, but for a construction material such as wood which has a high toughness the magnitude of rebound is not an indicator to assess the compressive strength of a material.
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