개념 한 쪽
기타 보강재는 콘크리트와 철근의 성능을 보완하려고 쓰는 재료다. 강섬유는 균열이 생긴 뒤 균열의 확산을 억제하고 인성과 휨강도를 높이는 역할을 한다. 방청제는 철근 부식을 늦추는 혼화제다. 강봉에 인장력이 작용할 때의 변형과 힘의 관계도 함께 확인한다.
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출제기준 단원 「기타 보강재」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 강섬유 인장강도 기준 확인 | 1 | KS F 2564에서 정한 강섬유 인장강도 기준값을 가리기 |
| 강봉 인장력 계산 | 1 | 변형률과 탄성계수, 단면적으로 인장력을 산출하기 |
| 강섬유보강콘크리트 역할 구분 | 1 | 강섬유가 압축강도와 인성에 미치는 영향을 구분하기 |
강섬유는 콘크리트에 혼입해 균열 저항성과 인성을 높이는 보강재다. 균열이 생긴 뒤 섬유가 콘크리트를 구속해 균열의 확산을 억제한다. 강섬유의 주된 기여는 인장강도와 휨강도 향상이며, 압축강도 자체를 크게 좌우하는 재료로 보지는 않는다.
강섬유의 품질은 KS F 2564에서 정한 기준으로 관리한다. 인장강도 기준과 외관 상태, 시료 추출 방법이 품질 확인의 대상이 된다. 강섬유보강콘크리트에서 섬유의 혼입률은 콘크리트 용적에 대한 백분율로 나타내며, 섬유 길이는 굵은 골재의 최대 치수보다 충분히 길게 잡는다. 이때 섬유는 압축강도보다 인성과 균열 제어에 주로 기여한다는 점을 구분한다.
방청제는 철근콘크리트나 프리스트레스트 콘크리트 내부 강재의 부식을 막기 위해 넣는 혼화제다. 아질산소다 같은 성분이 쓰이며 KS F 2561 규격으로 품질을 관리한다. 방청제는 철근 표면을 보호해 부식을 지연시키는 역할을 한다. 경미한 균열이 있다는 사실만으로 방청제 사용을 금지하지는 않는다.
강봉에 인장력을 가하면 길이가 늘어난다. 늘어난 길이를 원래 길이로 나눈 변형률에 탄성계수를 곱하면 응력이 되고, 응력에 단면적을 곱하면 인장력이 된다. 이 관계는 보강재와 철근의 탄성 거동을 수치로 확인할 때 쓰인다.
길이 300mm, 직경 20mm인 강봉에 인장력을 가해 2.34×10⁻¹mm가 늘어난 경우를 계산한다. 변형률은 0.234mm를 300mm로 나눈 0.00078이다. 탄성계수 2.0×10⁵N/mm²를 곱하면 응력은 156N/mm²가 된다. 단면적은 원의 넓이로 구해 약 314.16mm²이므로, 인장력은 156N/mm²에 314.16mm²를 곱한 약 49,009N, 곧 약 49.0kN이 된다.
강섬유보강콘크리트에서는 섬유가 압축강도를 크게 좌우한다고 보지 않는다. 강섬유는 균열 이후의 거동과 인성, 휨강도 향상에 주로 기여한다. 방청제는 균열을 메우는 재료가 아니라 철근 부식을 늦추는 혼화제로 이해한다.
콘크리트용 강섬유의 평균인장강도는 얼마 이상의 값을 가져야 하는가? (단, KS F 2564에 규정된 값)
정답 ② · KS F 2564에서 규정하는 콘크리트용 강섬유의 평균인장강도 기준값을 묻는 문제이다. KS F 2564 콘크리트용 강섬유 규격에 따르면 강섬유의 평균인장강도는 500 MPa 이상이어야 한다.
KS F 2564에 따르면 콘크리트용 강섬유의 평균 인장강도는 500 MPa 이상이어야 한다.
철근콘크리트에 이용되는 길이가 300mm이고 직경이 20mm인 강봉에 인장력을 가한 결과 2.34×10⁻¹mm가 신장되었다면 이 때 강봉에 가해진 인장력은 얼마인가? (단, 강봉의 탄성계수 = 2.0×10⁵N/mm²)
정답 ④ · 재료역학에서 훅의 법칙을 적용하여 인장력을 구할 수 있습니다. 변형률(ε)은 신장량(δ)을 원래 길이(L)로 나눈 값이므로 ε = 2.34×10^-1mm / 300mm = 0.00078 입니다.
표준편차 보정계수는 시험 횟수가 적을수록 크게 적용되며, 22회일 경우 1.06을 적용합니다.
강섬유보강콘크리트에 사용되는 강섬유에 관한 사항으로 올바르지 않은 것은?
정답 ③ · 강섬유보강콘크리트에 사용되는 강섬유에 관한 올바르지 않은 사항을 찾는 문제이다. 강섬유의 주된 역할은 인장강도와 휨강도 향상 및 균열 후 인성 개선이며, 압축강도에는 큰 영향을 미치지 않는다.
강섬유는 압축강도보다 인장강도·휨강도 향상에 주로 기여하므로 압축강도 좌우된다는 설명은 부적절하다.
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