철근 콘크리트 빔의 노화도 평가를 위한 음향방출 기술의 응용

Application of Acoustic Emission for Assessing Deterioration in Reinforced Concrete Beams

콘크리트 구조물의 노화도 평가를 위한 기초 연구로써 철근 및 무근 콘크리트 빔의 4점 굽힘 시험시 발생하는 음향방출 신호의 발생 거동을 관찰하였다. 본 연구는 미세 균열의 전개, 국부 균열의 진전, 부식, 철근의 박리 등 균열 발생 및 손상기구에 대한 AE 특성 고찰에 주안점을 두었다. 이들 각각의 손상 메카니즘을 모사하기 위해 무근 콘크리트, 노치를 가공한 무근 콘크리트, 정상적인 철근 콘크리트 그리고 부식된 철근 콘크리트 빔을 제작하였다. 손상 정도 및 펠리시티 효과(Felicity effect)를 관찰하기 위해 4점 굽힘 시험시 단계별 하중 증가 방식을 택하였다. AE 파형은 물론 AE event에 대한 발생 특성을 분석하였으며, 노화도 평가에 주요한 영향을 미치는 주요 변수들에 대해 조사하였다. AE event 발생의 누계치 및 Felicity ratio값 등은 손상의 정도에 따라 민감하게 변하는 것을 관찰하였으며, 노화도와도 상관관계가 있음을 확인하였다. 결과적으로 본 연구에서 얻은 AE 분석 기술은 철근 콘크리트 구조물의 균열이나 부식 손상과 같은 노화도 평가를 위해 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다.

The acoustic emission (AE) behavior of reinforced concrete beams tested under flexural loading was investigated to characterize and identify the source of damage. This research was aimed at identifying the characteristic AE response associated with micro-crack development, localized crack propagation, corrosion, and debonding of the reinforcing steel. Concrete beams were prepared to isolate the damage mechanisms by using plain, notched-plain, reinforced, and corroded-reinforced specimens. The beams were tested using four-point cyclic step-loading. The AE response was analyzed to obtain key parameters such as the time history of AE events, the total number and rate of AE events, and the characteristic features of the waveform. Initial analysis of the AE signal has shown that a clear difference in the AE response is observed depending on the source of the damage. The Felicity ratio exhibited a correlation with the overall damage level, while the number of AE events during unloading can be an effective criterion to estimate the level of corrosion distress in reinforced concrete structures. Consequently, AE measurement characterization appears to provide a promising approach for estimating the level of deterioration in reinforced concrete structure.