개념 한 쪽
굳은 콘크리트는 시간이 지나면서 부피가 달라진다. 수분이 빠져나가면 줄어들고, 장기 하중을 받으면 변형이 늘어난다. 재료의 구성과 주변 환경이 이 변화의 크기를 좌우한다.
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출제기준 단원 「체적변화」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 체적변화 종합 판단 | 1 | 경량골재 콘크리트의 건조수축 크기를 가리기 |
| 건조수축 요인 구분 | 1 | 골재량과 수축의 관계를 옳고 그름으로 가리기 |
| 시험조건 영향 판단 | 1 | 공시체 치수가 압축강도에 미치는 방향을 가리기 |
체적변화는 굳은 콘크리트가 수축하거나 늘어나는 현상을 묶어 이르는 말이다. 대표적인 것이 건조수축과 크리프다. 건조수축은 콘크리트가 마르면서 일어나는 부피 감소이고, 크리프는 장기간 하중을 받을 때 시간이 지나며 변형이 서서히 늘어나는 현상이다.
건조수축의 크기는 재료 구성으로 갈린다. 시멘트량이 많으면 수축이 커지고, 시멘트의 비표면적이 크면 반응이 활발해져 수축이 늘어난다. 단위수량이 많을수록 증발할 물이 많아 수축이 커진다. 반면 골재는 수축을 일으키는 시멘트 페이스트를 지지하는 뼈대 역할을 하므로, 단위골재량이 많을수록 수축이 억제되어 작아진다.
골재의 종류도 영향을 준다. 인공경량골재는 내부에 미세한 공극이 많아, 마르면서 생기는 모세관 응력을 흡수하고 완화한다. 그래서 인공경량골재 콘크리트의 건조수축은 보통 콘크리트보다 매우 크지 않고 비슷하거나 오히려 작을 수 있다.
크리프는 치밀도와 반비례한다. 고강도 콘크리트는 물-시멘트비가 낮아 기공이 적고 구조가 치밀하므로 크리프 변형이 작아진다. 습도가 높으면 수분 증발이 억제되어 크리프가 작아지고, 하중이 클수록 변형이 커진다. 온도가 높으면 수화 반응이 활발해져 크리프가 증가한다.
중성화도 체적변화와 맞물린다. 콘크리트는 수산화칼슘이 생성되어 pH 12~13의 강한 알칼리 상태를 유지하는데, 대기의 이산화탄소가 스며들면 수산화칼슘이 탄산칼슘으로 변한다. 이때 pH가 약 9 전후로 낮아지며 수축이 생긴다. 이름과 달리 완전한 중성인 pH 7로 떨어지는 것은 아니다.
염화칼슘을 혼합한 콘크리트는 조기 경화제로 쓰여 초기 발열이 늘고 응결이 촉진되며 슬럼프가 약간 줄고 마모 저항성이 좋아질 수 있다. 그러나 알칼리 골재 반응에 대한 저항성이 커진다는 설명은 근거가 없다. 오히려 염소 이온은 철근 부식을 유발할 수 있어 주의가 필요하다.
공시체 시험에서 높이와 지름의 비(H/D비)가 커지면 끝단 구속 효과가 줄어 겉보기 압축강도는 오히려 작아진다. H/D비가 클수록 강도가 커진다고 하면 반대다. 공시체가 클수록 강도가 낮아지고, 재하 속도가 빠를수록 강도가 높아지며, 습윤 상태가 건조 상태보다 강도가 낮은 것은 일반적인 관계다.
염화칼슘(CaCl2)을 혼합한 콘크리트의 성질 중 옳지 않은 것은?
정답 ④ · 염화칼슘을 혼합한 콘크리트의 성질 중 옳지 않은 것을 묻는 문제이다. 염화칼슘은 대표적인 조강제로서 시멘트량의 1~2% 정도 사용하면 조기 발열이 증가하고 응결이 촉진되며 슬럼프가 감소한다.
염화칼슘은 조기 경화제이지만 알칼리 골재 반응을 촉진하거나 억제하지 않으며, 오히려 염소 이온으로 인한 부식 위험이 있으므로 저항성 증가는 틀린 설명이다.
콘크리트의 건조수축에 대한 설명 중 적합하지 않는 것은?
정답 ③ · 콘크리트 건조수축에 영향을 주는 인자 중 적합하지 않은 것을 고르는 문제이다. 건조수축은 시멘트 페이스트 중 수분의 증발에 기인하므로 단위시멘트량, 단위수량이 많을수록 수축이 커지고, 시멘트의 비표면적이 클수록 미세조직이 치밀해져 수축이 커진다는 설명은 모두 옳다.
콘크리트 건조수축은 시멘트나 물이 많을수록 커지며, 골재가 많으면 수축을 억제하므로 단위골재량 증가는 수축을 줄인다.
콘크리트의 압축강도 시험값에 영향을 미치는 시험조건의 설명으로 틀린 것은?
정답 ④ · 콘크리트 압축강도 시험에서 공시체의 높이와 지름의 비(H/D)가 클수록 끝단의 마찰에 의한 구속 효과가 감소하여 겉보기 압축강도는 작아집니다. 따라서 H/D가 클수록 압축강도가 커진다는 보기는 틀린 설명이며, 시험조건 중 영향을 미치는 틀린 내용을 고르는 문제입니다.
공시체의 H/D비가 클수록 끝단 구속 효과가 감소해 겉보기 압축강도는 오히려 작아진다.
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