Mechanical properties and long-term deformation are basic and important properties of concrete for the design and safety of concrete structures. Mechanical properties and long-term deformation are dependent on various factors and ambient temperature and humidity which are not able to control at the construction site are the major extrinsic factors. However, previous researches have usually focused on the temperature rather than the humidity because of the difficulties in experiments. Therefore, new prediction models for mechanical properties and long-term deformation by considering the history of pore humidity inside the concrete structures are suggested in this study. Pore humidity distribution is analyzed by the self-desiccation model and diffusion theory. Mechanical properties are predicted from the existing rate constant model and the relationship between the degree of hydration and pore humidity. Long-term deformation is analyzed from the variation of pore humidity with time and modified mechanical properties. New models are verified by comparing the experimental results in the literature. Typical concrete members, column, beam, wall and slab, are analyzed with the new models and the average properties are suggested as simple model equations and nomographs for practical use. Furthermore, new models are applied for the structural analysis and make the prediction of column shortening more reasonable. Suggested models are applicable for concrete under various climate at the construction sites.
콘크리트 구조물을 설계하거나 안전성을 판단할 때 콘크리트의 역학적 특성과 장기변형은 매우 중요한 특성이다. 콘크리트의 역학적 특성 및 장기변형에 영향을 미치는 다양한 요인 중, 온도와 습도는 주요한 외재적 요인에 속한다. 기존에는 온도의 영향에 관한 연구가 주로 수행되어 왔으며 이에 관한 모델식도 많이 개발되었지만, 습도에 관한 연구는 부족한 것이 사실이다. 따라서, 본 연구에서는 콘크리트 부재 내부의 습도 변화 이력에 따른 역학적 특성 및 장기변형을 예측을 위한 모델을 개발하였다. 콘크리트 내부의 습도 분포는 수화에 의한 자체 건조 모델과 확산 이론을 이용하여 분석하고, 역학적 특성은 기존의 반응률상수 모델에 습도와 수화도의 관계를 적용한 모델을 개발하였다. 장기변형은 습도 변화에 의한 수축과 수화도 변화로 인한 역학적 특성 변화를 동시에 고려하여 분석하였다. 제안된 모델들은 실험 결과와의 비교를 통해 검증하였고, 대표적인 콘크리트 부재의 분석을 통해 현장에서 쉽게 쓸 수 있는 간단한 모델식과 도표를 제시하였다. 또한, 기둥 축소량 예측 프로그램에 모델을 적용하여 예측 능력을 향상시켰다. 제시한 모델들은 일반적인 확산 특성을 가지는 콘크리트가 다양한 기후에 노출된 경우에 사용 가능하다.
