개념 한 쪽
배합 설계는 목표로 하는 강도를 확보하기 위해 물과 결합재의 비율을 정하는 일에서 출발한다. 물-결합재비는 강도를 좌우하는 핵심 인자이고, 그 관계는 시험으로 정하는 것이 원칙이다. 고강도 콘크리트에서는 혼화재를 활용해 성능을 끌어올린다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「배합강도의 결정」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 물-결합재비 설계 원칙 판단 | 1 | 강도 결정 인자와 시험에 의한 관계 설정 여부를 가림 |
| 시방배합 절대용적 계산 | 1 | 단위수량과 수비로 골재량을 산출하는 순서를 적용함 |
| 단위굵은골재량 산출 | 1 | 골재 용적 분할과 표건밀도 곱셈으로 중량을 구함 |
물-결합재비는 콘크리트의 압축강도를 결정하는 가장 중요한 인자이다. 그래서 재령 28일 압축강도와 물-결합재비의 관계를 시험으로 정하는 것이 배합 설계의 기본 원칙이 된다. 제빙화학제를 쓰는 경우나 탄산화 저항성, 수밀성이 요구되는 경우에는 물-결합재비에 별도의 제한이 붙는다. 다만 이는 특정 성능을 위한 부가적인 제한일 뿐, 강도 중심의 설계 원칙과는 구분한다.
배합 설계에서는 먼저 배합강도에 해당하는 결합재-물비를 구하고, 이를 역수로 취해 물-결합재비를 정한다. 결합재-물비 값을 그대로 배합비로 쓰면 안 된다. 기준이 되는 강도는 재령 28일을 기준으로 삼는다.
고강도 콘크리트는 단위수량을 최소화하면서도 유동성을 확보하도록 배합한다. 고성능 감수제를 사용하고 시멘트량을 적게 유지하며, 플라이애시 같은 혼화재를 첨가한다. 혼화재는 수화열을 줄이고 장기 강도를 증진시키므로, 장기 강도 획득을 어렵게 만드는 재료가 아니다.
단위수량은 골재의 종류와 형상에 따라 달라진다. 부순돌은 입자가 불규칙하고 표면이 거칠어 자갈보다 마찰이 크므로, 같은 작업성을 유지하려면 단위수량이 약 10% 증가한다. 단위수량은 최소로 유지하는 것이 원칙이다.
시방배합은 절대용적법으로 계산한다. 1m³ 기준 절대용적 합계 1000ℓ에서 물과 시멘트, 공기의 부피를 빼고, 남은 골재 용적을 잔골재율로 나눈 뒤 각 골재의 밀도를 곱해 중량을 구한다. 굵은골재의 비율은 1에서 잔골재율을 뺀 값이다.
배합강도 문제는 물-결합재비의 원칙과 내구성 제한 수치를 뒤섞어 함정을 만든다. 물-결합재비가 강도의 핵심이며 그 관계를 시험으로 정한다는 원칙을 알아야 한다. 결합재-물비를 그대로 배합비로 쓴다고 하거나, 혼화재가 장기 강도 획득을 어렵게 한다고 하면 틀린 설명이다. 탄산화 저항성 기준을 45% 이하로 제시하는 선지도 실제 기준과 어긋난다.
계산 문제는 절대용적법의 순서를 지켜야 풀린다. 단위수량 170kg, 물-시멘트비 50%이면 시멘트량은 340kg이 된다. 공기량 5%를 포함해 물과 시멘트, 공기의 부피를 1000ℓ에서 빼면 골재 절대용적이 나오고, 여기에 잔골재율을 적용해 각 골재량을 구한다. 단위골재 절대용적이 0.678m³, 잔골재율이 40%이면 굵은골재 비율은 60%이므로 0.678 × 0.6 × 2650 ≈ 1078kg이 된다.
고강도콘크리트의 배합에 관한 설명으로 잘못된 것은?
정답 ② · 고강도콘크리트 배합 시 플라이애시, 실리카퓸 등의 혼화재를 사용하면 워커빌리티가 개선되고 수화열 저감 및 장기 강도 증진 등의 긍정적인 효과를 얻을 수 있습니다. 따라서 혼화재를 사용하면 장기적인 소요 강도를 얻기 힘들다는 2번 보기의 설명은 명백하게 잘못되었습니다.
고강도 콘크리트는 플라이애시 등 혼화재로 장기 강도를 높이고 수화열을 줄이므로, 장기 강도 획득이 어렵다는 설명은 틀렸다.
물-시멘트비 50%, 잔골재율 43.0%, 공기량 5.0% 및 단위수량 170kg의 조건으로 한 콘크리트의 시방배합결과에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, 시멘트 밀도 : 3.15g/cm3, 잔골재 표면건조 포화상태 밀도 : 2.57g/cm3, 굵은골재 표면건조 포화상태 밀도 : 2.65g/cm3)
정답 ③ · 물-시멘트비가 50%이고 단위수량이 170kg이므로 단위시멘트량은 170/0.5 = 340kg입니다. 굵은골재와 잔골재 등 전체 절대용적을 계산해보면 672ℓ가 됨을 확인할 수 있습니다.
단위수량 170kg, 수비 50%이므로 시멘트량 340kg이며, 잔골재 절대용적에 밀도를 곱한 잔골재량은 약 742kg이므로 798kg인 ③번이 틀렸다.
콘크리트 시방배합 설계에서 단위골재의 절대용적이 0.678m³이고, 잔골재율이 40%, 굵은골재의 표건밀도가 2.65g/cm3인 경우 단위굵은골재량으로 적당한 것은?
정답 ② · 단위굵은골재량을 계산하는 문제이다. 잔골재율이 40%이므로 굵은골재의 용적 비율은 1 - 0.40 = 0.60, 즉 60%가 된다.
단위굵은골재량은 절대용적 0.678m³에 굵은골재 비율(60%)과 표건밀도 2.65를 곱하여 1078kg이다.
콘크리트기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.