콘크리트의 강도 중에서 가장 큰 값을 갖는 것은?
- 인장강도
- 압축강도
- 휨강도
- 비틀림강도
정답과 해설 보기
정답 ② · 문항은 콘크리트의 여러 강도 중에서 가장 큰 값을 가지는 것을 묻고 있다. 콘크리트는 압축에 강하고 인장에 약한 재료 특성을 가지므로 압축강도가 모든 다른 강도보다 크게 나타난다.
콘크리트는 압축에 강하고 인장에 약한 재료이므로, 압축강도가 인장강도, 휨강도, 비틀림강도보다 가장 큰 값을 갖는다.
개념 한 쪽
콘크리트기능사 강도시험용 공시체의 제작방법 — 공시체 치수와 강도 산정
공시체는 콘크리트 강도를 재기 위한 원주형 시험체이다. 제작할 때 지름과 높이를 표준 치수에 맞추고, 콘크리트를 채운 뒤 다짐과 캐핑 시기를 지킨다. 시험에서는 최대하중과 단면적, 재하 속도, 인장강도 산정 공식을 함께 확인한다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「강도시험용 공시체의 제작방법」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 강도 종류 비교 | 1 | 콘크리트에서 가장 큰 강도 종류를 가린다 |
| 압축강도 산정 | 1 | 파괴하중과 단면적으로 압축강도를 계산한다 |
| 쪼갬인장강도 산정 | 1 | 원주형 공시체의 쪼갬인장강도를 계산한다 |
뜻
강도시험용 공시체는 콘크리트의 압축강도와 인장강도를 판정하기 위해 만든 원주형 시험체이다. 압축강도 시험에 쓰는 표준 지름은 100mm, 150mm, 200mm이고, 125mm는 표준 지름에 해당하지 않는다. 일반적으로 150mm 지름을 기준으로 사용하며, 현장 여건에 따라 100mm나 200mm를 사용한다.
공시체에 하중을 가할 때는 재하 속도를 일정하게 유지한다. 압축강도 시험의 하중 재하 속도는 매초 0.6±0.4MPa를 표준으로 한다. 너무 빠르게 가하면 강도가 과대평가될 수 있고, 너무 느리게 가하면 과소평가될 수 있으므로 규정 속도를 지킨다.
압축강도는 최대하중을 단면적으로 나누어 구한다. 지름 100mm 공시체의 단면적은 약 7850mm²이고, 최대하중 195,000N을 이 단면적으로 나누면 약 24.8MPa가 된다. 한 변이 5cm인 정사각형 면적을 가진 모르타르 시험체가 최대 파괴하중 4500kg을 받으면, 4500을 25로 나누어 180kg/cm²를 얻는다.
콘크리트는 압축에 강하고 인장에 약한 재료이다. 따라서 압축강도가 인장강도, 휨강도, 비틀림강도보다 가장 큰 값을 갖는다. 콘크리트의 강도는 재령이 경과할수록 수화 반응이 진행되어 증가하는 경향을 보인다.
인장강도 시험에서는 시험 직전에 공시체 지름을 0.1mm 정밀도로 2개소 이상 측정하여 평균값을 구한다. 쪼갬 인장강도는 최대하중과 지름, 길이를 이용하여 산정한다. 지름 150mm에 높이 300mm인 원주형 공시체가 최대하중 147.9kN을 받으면 약 2.1MPa가 되고, 최대하중 162.6kN을 받으면 약 2.3MPa가 된다.
공시체 제작에서는 콘크리트를 채운 뒤 캐핑 시기를 지킨다. 된반죽 콘크리트는 표면 수분이 어느 정도 증발하고 재료분리가 우려되지 않을 만큼 안정된 뒤 캐핑한다. 캐핑이 너무 이르면 캐핑 재료가 공시체 내부로 스며들 수 있고, 너무 늦으면 표면 경화로 접착성이 떨어질 수 있다.
예제
압축강도 계산에서는 최대하중을 단면적으로 나눈다. 지름 100mm 공시체의 반지름은 50mm이고, 원의 넓이는 3.14×50×50=7850mm²이다. 최대하중 195,000N을 7850mm²로 나누면 약 24.84MPa가 되어 24.8MPa로 반올림한다.
쪼갬 인장강도 계산에서는 하중과 치수의 단위를 맞춘다. 지름 150mm에 높이 300mm인 원주형 공시체가 최대하중 147.9kN을 받으면 147,900N, 0.15m, 0.3m를 공식에 대입하여 약 2.1MPa를 얻는다. 같은 치수에서 최대하중이 162.6kN이면 약 2.3MPa가 된다.
대표 기출 3문항
단면적이 25cm²인 모르타르 시험체의 최대 파괴하중이 4500kg일 때 압축강도는?
- 160kg/cm²
- 170kg/cm²
- 180kg/cm²
- 182.5kg/cm²
정답과 해설 보기
정답 ③ · 압축강도는 파괴하중을 단면적으로 나누어 계산합니다. 주어진 파괴하중 4500kg을 단면적 25cm2로 나누면, 4500 ÷ 25 = 180이 됩니다.
압축강도는 '파괴하중을 단면적으로 나눈 값'으로 계산하며, 4500kg을 25cm²로 나누면 180kg/cm²가 됩니다.
지름 150mm, 높이 300mm인 공시체를 사용하여 콘크리트 쪼갬인장강도 시험을 하여 시험기에 나타난 최대하중이 147.9kN이었다. 인장강도는 얼마인가?
- 1.5MPa
- 1.7MPa
- 1.9MPa
- 2.1MPa
정답과 해설 보기
정답 ④ · 콘크리트의 쪼갬인장강도는 파괴하중(P), 공시체 지름(d), 길이(l)을 이용하여 T = 2P / (π·d·l) 공식으로 구합니다. 주어진 값에서 최대하중 P = 147.9kN = 147,900N, 지름 d = 150mm = 0.15m, 길이 l = 300mm = 0.3m를 대입하면, T = 2 × 147900 / (3.14 × 0.15 × 0.3) ≒ 2,093,096 Pa ≒ 2.1MPa가 됩니다.
쪼갬인장강도는 T=2P/(πdl) 공식을 사용하며, 하중과 치환값을 대입하여 약 2.1MPa를 계산한다.
자주 묻는 물음
- 공시체 압축강도는 최대하중과 단면적으로 계산한다.
- 압축강도는 최대하중을 단면적으로 나누어 구한다. 지름 100mm 공시체의 단면적은 약 7850mm²이고, 최대하중 195,000N을 나누면 약 24.8MPa가 된다.
- 압축강도 시험의 하중 재하 속도는 매초 0.6±0.4MPa를 기준으로 한다.
- 재하 속도가 너무 빠르면 강도가 과대평가될 수 있고, 너무 느리면 과소평가될 수 있다. 따라서 매초 0.6±0.4MPa 범위에서 일정하게 하중을 가한다.
- 쪼갬 인장강도는 최대하중과 공시체 치수로 산정한다.
- 지름 150mm에 높이 300mm인 원주형 공시체가 최대하중 147.9kN을 받으면 약 2.1MPa가 된다. 최대하중 162.6kN을 받으면 약 2.3MPa가 된다.
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