개념 한 쪽
콘크리트는 압축에는 강하고 인장에는 약한 재료로, 재료의 물성에 따라 시공성과 내구성이 달라진다. 폴리머 콘크리트는 고분자 수지를 더하여 공극을 메우고 성능을 향상시키는 재료이며, 배합설계와 강도 산정은 설계기준강도와 표준편차를 이용해 보수적으로 결정한다. 추운 지역의 동해 방지에는 AE 공기 혼화제를 통한 기포 도입이 효과적이다.
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출제기준 단원 「콘크리트의 성질」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 폴리머 콘크리트 성질 판단 | 1 | 폴리머 첨가에 따른 강도·내구성 변화 식별 |
| 배합강도 계산 원리 | 1 | ƒcr 산정식에서 두 값 중 큰 값을 택하는 이유 확인 |
| 콘크리트 강도 특성 이해 | 1 | 인장강도·압축강도 비율과 품질관리 지표 구분 |
폴리머 콘크리트는 시멘트 콘크리트에 고분자 수지(플라스틱 성분)를 섞거나 시멘트 대신 수지를 사용하여 만든 재료이다. 수지는 콘크리트의 공극을 채워 밀도를 높이고 결합력을 향상시키므로, 일반 콘크리트보다 강도가 크고 건조수축이 적으며 내충격성과 내마모성이 우수하다. 또한 방수성과 내화학성도 향상되는 특성이 있다.
굳지 않은 콘크리트의 성질은 용어로 구분한다. 거푸집 속에 콘크리트를 쉽게 채우고 다져 넣을 수 있는 용이성은 워커빌리티(Workability)이며, 거푸집을 제거한 뒤에도 형태가 유지되고 재료가 분리되지 않는 성질은 성형성(Formability)이다. 피니셔빌리티는 표면 마감의 용이성을 뜻하며, 반죽질기는 반죽 상태의 전반적 성질을 말한다.
콘크리트의 강도는 주로 압축강도로 관리한다. 인장강도는 압축강도의 약 1/10~1/13, 휨강도는 압축강도의 약 1/5~1/8 정도로 알려져 있으므로 콘크리트의 주된 품질평가는 압축강도로 이루어진다. 극한상태설계법에서는 공칭강도에 강도감수계수를 곱해 설계강도를 정하여 안전마진을 확보한다.
배합강도(ƒcr)의 산정은 설계기준강도(ƒck)와 표준편차(s)를 이용해 두 식으로 계산한 뒤 큰 값을 채택하는 보수적 원리를 따른다. 이는 현장 시험에서 강도의 산포를 고려하여 부족한 강도 발생 위험을 줄이기 위한 조치이다.
동결융해에 의한 손상은 물이 얼며 부피가 팽창해 내부 압력이 증가하는 현상으로 발생한다. 이를 방지하기 위해 AE(에어엔트레이닝) 혼화제를 사용하여 콘크리트 내부에 미세한 공기기포를 만든다. 이 기포가 얼음이 형성될 때 생기는 압력을 흡수하여 동해 저항성을 높이는 원리이다.
콘크리트 전압축력을 구하는 대표 예시를 다룬다. 강도설계법에서 콘크리트의 전압축력 C는 등가 직사각형 응력 분포를 가정하여 C = 0.85 × ƒck × b × a 로 계산한다. 예를 들어 b = 400 mm, a = 100 mm, ƒck = 25 MPa일 때 C = 0.85 × 25 × 400 × 100 = 850,000 N 이므로 단위를 kN로 환산하면 850 kN이 된다.
배합강도 계산의 예시도 제시한다. 배합강도 ƒcr는 두 식 ƒck + 1.34s 와 (ƒck − 3.5) + 2.33s 를 계산한 뒤 더 큰 값을 채택한다는 원칙을 적용한다. 이때 두 값 중 큰 값을 선택하는 이유는 실제 시공에서 강도가 부족하지 않도록 보수적으로 설계하기 위함이다.
폴리머 콘크리트의 물성 판단 예시로, 폴리머 첨가가 공극을 메워 내마모성과 방수성을 향상시킨다는 설명은 올바른 기술이다. 반대로 폴리머 첨가로 내마모성이 작아진다는 설명은 성질과 반대되므로 오답이다.
폴리머 콘크리트(폴리머-시멘트 콘크리트)의 성질로 옳지 않은 것은?
정답 ④ · 폴리머 콘크리트의 성질 중 옳지 않은 것을 고르는 문제이다. 폴리머 콘크리트는 고분자 수지를 결합재나 혼합재로 사용함으로써 압축·인장 강도가 크고, 건조수축이 작으며, 내충격성과 내마모성이 우수해진다.
폴리머 콘크리트는 고분자 수지로 강도를 높이고 내마모성을 향상시키므로 내마모성이 작다는 설명은 틀렸다.
콘크리트의 배합설계에서 실제 시험에 의한 설계기준강도(ƒck)와 압축강도의 표준편차(s)를 구했을 때 배합강도(ƒcr)를 구하는 방법으로 옳은 것은? (단, ƒcr≤35㎫인 경우)
정답 ② · 배합강도를 구할 때 두 계산식 중 어떤 값을 채택하는지를 묻는 문제이다. 배합강도는 설계기준강도에 표준편차를 반영하여 정하는데, 실제 시험에 의한 표준편차를 확보한 경우 fcr = fck + 1.34s와 fcr = (fck - 3.5) + 2.33s의 두 식을 각각 계산한다.
배합강도는 설계기준강도와 표준편차를 이용해 두 식으로 계산한 후, 그중 큰 값을 채택한다.
콘크리트의 강도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
정답 ④ · 콘크리트의 강도에 관한 설명 중 옳지 않은 것을 고르는 문제이다. 재령 28일의 압축강도를 설계기준강도로 하고, 인장강도는 압축강도의 약 1/10~1/13, 휨강도는 약 1/5~1/8 수준이라는 설명은 모두 옳다.
콘크리트 인장강도는 압축강도의 약 1/10~1/13이며, 도로 포장용 품질 결정에는 주로 압축강도를 이용한다.
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