3D 프린팅 콘크리트의 응결 및 경화 특성 평가를 위한 비파괴 모니터링 기법 제안
Non-Destructive Monitoring Methods for Evaluation of Setting and Hardening on 3D Printed Concrete
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초록
3D 콘크리트 프린팅은 토출된 콘크리트를 적층하여 구조물을 제작하는 기술로, 거푸집 타설 콘크리트와 비교하여 품질 관리 측면에서 다양한 요구사항이 있다. 특히, 거푸집을 사용하지 않는 3D 프린팅 콘크리트는 양생 환경에 노출되는 표면적에 따라 응결 및 경화가 민감하게 영향을 받을 수 있다. 본 연구에서는 비파괴 평가 기반 모니터링 기법을 제안하여 3D 프린팅 콘크리트의 응결 시점을 평가하고자 하였다. 비파괴 평가를 통해 얻은 모니터링 결과는 관입 저항침 시험 결과와 비교하여 응결 시점을 분석하였다. 또한 양생 환경 노출 표면적이 콘크리트의 경화에 미치는 영향을 평가하기 위해, 노출 면적이 큰 콘크리트와 작은 콘크리트를 24시간 양생 후 압축 강도 및 휨 강도 시험을 수행하였다. 그 결과, 양생 환경에 노출된 면적이 증가할수록 일반 타설 콘크리트의 응결 시점이 가속되었으나, 압축 강도 및 휨 강도는 약 23% 감소되었다. 또한 동일한 노출 면적을 가지는 3D 프린팅 콘크리트와 일반 타설 콘크리트는 유사한 응결 시점이 도출되었다.
Abstract
3D concrete printing is a construction method that fabricates structures by depositing layer by layer of concrete, which requires considerations for quality control compared to conventional mold-cast concrete. In particular, 3D printed concrete can be highly sensitive to setting and hardening depending on the surface area exposed to the curing environment due to the absence of formwork. This study proposed monitoring methods using non-destructive evaluation to assess the setting time of 3D printed concrete. The obtained results from proposed monitoring methods were compared with results of penetration resistance test to analyze the setting time. In addition, compressive and flexural strength tests were conducted on concrete samples with large and small surface areas to the curing environment after 24 hours of curing to evaluate the effect of exposed surface area on the hardening of concrete. The compared results showed that as the exposed surface area increased, the setting time of conventionally placed concrete accelerated, while its compressive and flexural strength decreased by approximately 23%. With the same exposed surface area, 3D printed concrete and conventionally placed concrete exhibited similar setting times.