최근 들어 초고층 건축물, 대공간 건축물, 장대형 교량 등 부재의 크기가 대형화되는 건축 및 토목 구조물의 수요가 증가하고 있다. 이러한 초대형 구조물의 경우 현장여건 및 설계상의 제약조건으로 부재의 크기를 감소시키기 위한 고강도 재료의 사용이 요구되는 경우가 많으며, 압축강도 50MPa 이상의 고강도 콘크리트에 대한 수요와 실제 현장적용 사례도 증가하고 있다. 본 연구에서는 압축강도 50~150MPa 범위의 고강도 콘크리트 강도 추정을 위해 암반용 테스트 해머를 사용한 반발경도법을 제안하였다. 반발경도법을 이용한 콘크리트 강도추정에 많이 사용되고 있는 기존의 슈미트 해머의 경우 일반적으로 50MPa강도 이하의 콘크리트에 그 적용성이 검증되어 있으나, 50MPa 강도 이상의 콘크리트의 경우 기존의 제안된 반발경도에 따른 강도추정식을 사용하기 위해서는 실험을 통한 검증이 필요하다.

예비실험으로 물/결합재비 0.558, 0.435, 0.235, 0.190의 네 수준을 사용하여 제작된 압축강도 15MPa~100MPa 범위의 콘크리트 시험체에 대한 실험을 수행하여, 기존의 슈미트 해머 및 본 연구에서 제안한 암반용 테스트 해머를 사용한 반발 경도법의 유효성을 평가하였다. 시험체는 4면 밀폐형으로 제작한 벽체를 사용하였으며, 재령경과에 따라 반발경도법과 코어압축강도 실험을 수행하였다. 예비실험을 통해 시험체의 반발경도와 압축강도 특성을 회귀분석한 결과, 암반용 테스트 해머는 압축강도 50MPa 이상의 범위에서도 반발경도의 증가에 따른 압축강도의 증가 경향이 일정한 반면, 슈미트 해머의 경우 전반적으로 반발경도 값과 압축강도와 상관관계가 분명하지 않고, 동일한 반발경도에서도 압축강도의 편차가 매우 큰 것으로 나타났다. 특히, 슈미트 해머를 사용한 반발경도법의 기존 제안식을 이용하는 경우, 50MPa 이상의 콘크리트에 대한 평균오차율이 30% 이상으로 나타나 적용성이 크게 저하되는 것을 확인하였다. 예비실험 대상 시험체 중 압축강도 50~100MPa 범위의 콘크리트에 대하여, 암반용 테스트 해머의 반발경도를 이용한 지수함수 형태의 압축강도 추정식을 제안하였다. 지수함수 형태의 압축강도 추정식은 로 나타났으며, 이 식에 의한 압축강도와 추정강도의 결정계수가 0.938로 높게 나타나 암반용 테스트 해머의 강도 예측은 신뢰성이 매우 높은 것으로 나타났다.

본 실험으로, 압축강도 100~150MPa 범위의 콘크리트 시험체에 대한 반발경도와 압축강도 상관성 실험을 수행하였다. 물/결합재비는 0.200, 0.167, 0.143의 세 수준을 사용하였으며, 모르타르 배합을 달리한 총 여섯 수준으로 설정하여 상자형 모의부재를 제작하였다. 슈미트 해머의 타격방향은 0도, -90도 두 가지 방향으로 측정하였으며, 굵은 골재의 사용 여부 및 물/결합재비에 따른 시험체의 압축강도 추정 결과를 비교하였다. 실험결과, 타격방향 및 굵은 골재 사용 여부와 관계없이 암반용 테스트 해머가 슈미트 해머보다 실제 콘크리트 압축강도와 높은 상관관계를 가지는 반발경도 값을 나타내었다. 굵은 골재를 사용하지 않은 모르타르의 변동계수와 표준편차가 굵은 골재를 사용한 경우보다 작게 나타나, 굵은 골재의 치수가 작을수록 압축강도의 변동계수가 작아지며, 추정한 값도 보다 정확해지는 것을 확인하였다.

최종적으로 압축강도 50~150MPa 범위의 콘크리트에 대하여, 암반용 테스트 해머의 반발경도를 사용하여 압축강도를 추정할 수 있는 회귀분석식을 도출하였다. 회귀분석식은 지수함수식과 반발경도와 함께 골재 치수를 변수로 가지는 직선함수식 두 가지를 제안하였다. 지수함수식은 이며, 이 식의 압축강도와 추정강도의 결정계수는 0.950으로 나타나 기존의 슈미트해머에 의한 추정식과 비교할 때 매우 큰 정확도를 가지는 것을 확인하였다. 직선함수식은 이며, 결정계수가 0.958로 지수함수식보다 높게 나타나, 최종적으로 암반용 테스트 해머를 사용한 고강도 콘크리트 압축강도 추정에 더 적절한 것이 확인되었다.