[한천구의 콘크리트 세상] 편심 작용 강도 시험기

옛날에는 시장에서 물건을 사고 팔 때 저울을 속임으로써 불공정한 거래가 있었다고 한다. 그러나 이제는 디지털 기술의 발달, 의식 수준의 향상 및 국가적인 단속 등으로 아마 그럴 리는 없을 것이다. 그렇다면 콘크리트의 강도를 시험하는 압축강도 시험기는 어떨까? 강도를 속이기 위한 것은 아니겠지만 무지하거나, 지나치게 경제성을 추구하다 보니 꼼꼼히 챙기지 못함으로써 속이는 것처럼 되는 상황이 발생하는데, 그것은 문제가 아닐 수 없다. 일 예로 지난 회의 “어느 것이 참값에 가까울까?”에서 소개한 것과 같은 작은 강도를 내는 경우가 그것이다. 따라서 이번 원고에서는 그와 같은 잘못된 시험기를 소개하여 시정토록 한다.

콘크리트의 압축강도를 시험은 원기둥 형태의 형틀(Mould) 속에 콘크리트를 채워 넣고, 굳은 다음 탈형한다. 일정 기간 양생한 후, 압축강도 시험기에 설치하고 유압 등으로 하중을 가해 공시체가 파괴되면 그때의 최대하중을 공시체의 단면적으로 나누어 압축강도(MPa)를 구하게 된다. 그런데 이때 하중 속도 등의 시험관리도 중요하지만 파괴된 형태의 관찰도 매우 중요하다.
 

사진1. 압축강도 시험

 
강도시험 결과 그림 1의 경우처럼 전면적으로 힘을 받아 균등하게 파괴되었다면 문제는 없다. 그러나, 그림 2와 같이 부분적으로 힘이 작용하여 파괴되는 편심 파괴의 경우에는 작게는 10%에서 크게는 75%까지 강도가 저하하는 불합격된 파괴 형태로, 이것을 데이터로 이용해서는 안 된다. 
 

그림1. 합격된 파괴 형태

   

그림2. 불합격된 파괴 형태

   
이와 같은 파괴 형태가 발생하는 원인으로서는 크게 둘로 나눠볼 수 있다. 첫째로는 편심 파괴가 가끔 발생하는 경우이다. 이 경우는 공시체 제작에 문제가 있는 경우가 많다. 둘째로는 강도 시험할 때마다 편심 파괴를 일으키는 경우이다. 이는 시험기에 문제가 있는 경우이다.

전자의 경우는 지면 관계상 생략하고, 후자의 일례로는 오래된 일이지만, 우리 대학연구실에 납품된 사진 1의 압축강도 시험기로 압축강도를 시험하였는데, 그림 2처럼 매번 편심 파괴를 일으키며 낮은 강도를 나타내었다.

원인을 조사해 보았더니 결국은 사진 2와 같이 직선 자를 가압판에 대었을 때 일직선으로 평면을 이루지 않고 한쪽 면이 들리는 모양으로 가압판 윗면이 볼록하게 되어있음으로 말미암아 편심이 작용하게 되는 것이었다. 이런 경우는 과연 우리 대학에 납품된 시험기만 그러한 것일까? 검·교정으로 로드셀(Load cell; 하중 센서)을 이용하여 확인해보면 하중에는 문제가 없다. 그러나 제일 중요한 것은 가압판이 평면지지 못함으로 편심이 작용하는 것이었다.
 

사진2. 볼록한 상부 가압판

 
아무쪼록 시험기 제작회사는 사소한 것일지 모르겠지만 국가적인 사명감을 갖고 정확한 시험기를 만들도록 노력해야 할 것이고, 시험기를 사용하는 기관에서는 구입 시 철저히 검사하여 잘못된 것은 시정 함으로써 더 이상 편심 파괴로 불합리한 압축강도로 평가받는 사례가 발생하지 않도록 노력하여야 할 것이다.