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부 록

부록 8. 시멘트 콘크리트 열팽창계수 측정 방법(안)

8.1 적용 범위

이 규격은 시멘트 콘크리트의 선팽창률을 강체프레임(Rigid Frame)을 이용하여 측정하는 방법에 대하여 규정한다.

8.2 인용 규격

인용 규격은 다음과 같다.

KS A 0021 수치의 맺음법

KS C 1602 열 전 대

KS C 1606 온도의 전기적 측정 방법

8.3 정 의

이 규격에서 사용하는 주된 용어의 정의는 다음과 같다.

1) 길이 변화율 재료의 온도를 변화시켰을 때, 그 온도 범위에서 재료의 길이 변화량과 실온에 대한 길이의 비

2) 선팽창률 재료의 온도 변화와 길이 변화의 관계가 직선으로 나타날 때, 이 범위의 길이 변화율을 온도변화로 나눈 값 또는 직선 기울기를 실온에 대한 길이로 나눈 값

3) 평균 선팽창률 재료의 온도 변화와 길이 변화량의 관계가 직선으로 나타나지 않는 경우의 온도사이에서의 변화율을 그 2점 사이의 온도차로 나눈 값

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부록 8. 시멘트 콘크리트 열팽창계수 측정 방법(안)

도로포장 구조 설계 요령

8.4 측정 장치

측정 장치는 <그림 8.1>과 같이 강체프레임(rigid frame), 온도 조절 수조, 변위 계측기, 온도 계측기 등으로 구성되고 다음과 같다.

1) 온도 조절수조 : 온도 조절수조는 정해진 승온 냉각 기능이 부착되고 10~50℃의 온도 범위를 가지며 0.1℃의 단위로 온도 조절이 가능한 것을 이용한다.

2) 강체프레임(Rigid Frame) : 재료의 열에 의한 길이 변화를 지그를 매개로 하여 변위계로 측정하는 것으로 강체프레임과 강체프레임에 장착된 변위계 및 지그로 구성하고 각각 다음과 같다.

① 강체프레임(Rigid Frame) 온도의 변화에 거의 변형을 하지 않는 invar (불변강으로서 강철과 니켈의 합금)를 강체프레임 재료로 사용한다.

② 변위계 방수 기능이 되어져 있는 차동 트랜스형 변위계 등을 이용하고 0.00025mm의 정밀도로 길이 변화를 측정할 수 있는 것으로 한다.

③ 지그 시료의 변위량을 변위계에 전달하는 것으로 강체프레임과 같은 재료로 제작한다.

3) 온도 측정기 : 온도 측정은 KS C 1606에 규정하는 B급 측정 방식 또는 이것에 준한 측정 방식을 이용한다. 온도 측정에는 측정 온도에 견디는 것으로 KS C

1602에 규정하는 T열전대 또는 K열전대 및 그것과 동등 이상으로 교정한 것을 사용한다.

8.5 시 료

1) 시료의 채취 시료는 길이 방향의 양 끝을 평행하고, 평활하게 마무리한 각기둥 또는 원기둥으로 한다. 그 길이는 약 180±2mm, 지름은 100mm로 하는 실린더 및 코어 시편을 사용한다.

2) 시료의 상태 조절 시료는 측정에 앞서 온도 23±2℃의 석회수에 완전히 침수하여 48시간 이내로 포화시킨다.

8.6 측정 순서

1) 강체프레임(Rigid Frame)을 온도 조절수조안에 설치 후 물을 채우고 4개의 온도 센서를 수조안에 설치한다. 변위계와 지그의 달라붙음을 방지하기 위해 각각의

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부 록

선단에 실리콘 수지를 도포하여 얇은 막을 생성시킨다.

2) 포화탱크(시료를 포화시키기 위한 시료저장고)로부터 시료를 꺼내어 상온에서 시편의 길이를 0.1mm의 정밀도로 측정한다. 측정 후 시편을 강체프레임(Rigid Frame)에 정치한다.

3) 수조안의 물의 온도를 10±1℃로 맞춘 후 시편의 온도가 수조의 온도와 같아질 때 까지 유지시킨다.

4) 온도센서의 온도를 0.1℃의 정밀도로 측정하고 0.00025mm의 정밀도로 변위를 측정한다. 이 때의 온도와 변위를 시작 값(initial readings)으로 기록한다.

5) 수조안의 물의 온도를 50±1℃로 맞춘 후 시편의 온도가 수조의 온도와 같아질 때까지 유지시킨다.

6) 5)와 같은 방법으로 온도와 변위를 측정하고 이 때의 온도와 변위(second readings)를 기록한다.

7) 수조안의 물의 온도를 10±1℃로 맞춘 후 시편의 온도가 수조의 온도와 같아질 때까지 유지시킨다.

8) 4)와 같은 방법으로 온도와 변위를 측정하고 이 때의 온도와 변위(final readings)를 기록한다.

8.7 결과의 산출

선팽창률 또는 평균 선팽창률은 다음 식에 따라 산출하고, KS A 0021에 따라 유효 숫자 두 자리로 나타낸다.

Δ Δ <식 8.1>

여기서, : 선팽창률 또는 평균 선팽창률( )

Δ : 시험동안 시편의 실제 길이 변화량(= Δ Δ )(mm)

Δ : 변위계에 의한 길이변화량(mm)

Δ : 측정장치에 의한 교정값(mm)[= Δ (mm)]

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부록 8. 시멘트 콘크리트 열팽창계수 측정 방법(안)

도로포장 구조 설계 요령

: 측정장치의 길이변화에 대한 보정계수

: 상온에서 측정한 시편의 길이(mm)

Δ : 온도 변화량(4개의 온도센서의 평균값)℃(온도의 증가=+, 온도의 감소=-)팽창률( )에 대한 계산은 initial 과 second reading로부터 계산되어지며 수축률( )에 대한 계산은 second 와 final readings로부터 계산되어진다.

선팽창률 또는평균 선팽창률( )은 팽창률과 수축율의 차이가 내에 들어 갈 때까지 실험 하며 두 값의 평균으로부터 구할 수 있다. 즉, 이다.

8.8 길이 변화량의 교정 방법

길이 변화량의 교정 방법에 대하여 규정한다. 변위계의 지시값에는 시편의 길이 변화 외에 측정 장치의 변형 등이 포함되어 있다. 따라서 보다 엄격하게 길이 변화량을 구하자 할 때는 교정할 필요가 있다.

이 교정값은 표준 시료를 이용하여 다음과 같은 순서로 구한다. 표준 시료에는 측정 시료의 선팽창률이 거의 같은 값을 가진 것을 사용한다.

측정장치의 보정계수는 다음과 같다.

Δ Δ <식 8.2>

측정장치의 길이변화량은 다음과 같다.

Δ Δ Δ <식 8.3>

기지의 열팽창계수를 통한 시편의 길이변화량은 다음과 같다.

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부 록

Δ α Δ <식 8.3>

여기에서, Δ : 시험동안 측정장치의 길이 변화(mm)

: 상온에서 측정한 표준 시편의 길이(mm)

Δ : 온도 변화량(℃)(온도의 증가=+, 온도의 감소=-)

Δ : 시험동안 표준 시편의 길이 변화량(mm)

(기지의 열팽창계수를 통한 시편의 길이변화량)

Δ : 시험동안 측정한 표준 시편의 길이 변화량(mm)

(실험을 통한 표준 시편의 길이변화량)

보다 엄격한 결과를 원하고자 한다면 적어도 3번 이상의 실험을 통해 보정계수를 적용하는 것이 바람직하다.

8.9 보 고

측정 결과는 다음 항목에 대해 보고한다.

1) 시료의 재료명

2) 시료의 치수, 밀도

3) 시료의 선팽창률 또는 평균 선팽창률 및 3개의 평균값

4) 측정 온도 범위, 필요에 따라 온도와 길이 변화율의 관계도

5) 측정 연월일

6) 측정 기관명 및 측정 실시자

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도로포장 구조 설계 요령

<그림 8.1> 측정 장치