개념 한 쪽
물-결합재비는 콘크리트의 강도와 내구성을 좌우하는 배합의 핵심 변수다. 환경 조건과 요구 성능에 따라 상한 기준이 달라지고, 설계된 시방배합을 현장에서 쓰려면 골재의 수분 상태를 반영해 보정한다.
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출제기준 단원 「물-결합재비의 결정」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 내구성 기준별 한계치 판별 | 1 | 목적별 물-결합재비 상한 수치의 적정성 가리기 |
| 현장배합 보정 대상 구분 | 1 | 설계 고정값과 현장 가변값을 갈라내기 |
| 현장배합 수정 요건 판단 | 1 | 골재 수분 상태 반영 여부를 따져 옳지 않은 설명 찾기 |
물-결합재비는 물과 결합재의 비율로, 낮을수록 콘크리트가 단단해지고 물이 스며들기 어려워진다. 배합에서는 압축강도, 수밀성, 탄산화 저항성, 제빙화학제 사용 등 목적별로 상한 기준을 따로 정한다. 압축강도를 기준으로 할 때는 시험을 통해 결정하고, 수밀성을 위해서는 50% 이하로 낮추는 것이 일반적이다. 탄산화 저항성을 고려할 때는 통상 55% 이하로 정하며, 제빙화학제를 쓰는 조건에서는 45% 이하로 제한한다. 이 수치들을 목적별로 뒤섞으면 선지 판별이 흔들린다.
시방배합은 실험실의 기준 함수 상태를 전제로 정해진 값이다. 현장의 골재는 비를 맞거나 습기를 머금어 무게와 수분이 다르므로, 현장배합으로 수정할 때는 골재의 함수 상태를 반드시 확인한다. 입도시험과 표면수율 시험으로 골재의 실제 상태를 파악하고, 혼화제를 물에 희석해 넣는 경우 그 희석수량도 총 수량에 포함해 계산한다.
보정 대상과 고정값을 구분하는 것이 관건이다. 골재의 함수 상태, 5mm 체를 통과하는 입자량, 혼화제 희석수량은 현장의 물리적 상태를 반영하므로 보정 대상이다. 반면 혼화재의 사용량은 설계강도 확보를 위해 이미 결정된 설계 값이므로 현장 조건에 따라 임의로 바꾸는 보정 대상이 아니다. 절건밀도만 강조하는 설명은 현장의 실제 수분 상태를 반영하지 못하므로 부적절하다.
골재의 입도가 어긋나면 서로의 이격 입자를 교환해 단위량을 보정한다. 잔골재에 섞인 굵은 입자는 빼고, 굵은골재에 섞인 잔입자는 더하는 방향으로 계산한다. 잔골재율은 확보된 워커빌리티 범위 안에서 최소로 유지하는 것이 원칙이다. 잔골재율을 크게 하면 골재 표면적이 늘어 단위수량이 증대하고 건조수축이 촉진된다. 잔골재율을 작게 하면 콘크리트가 거칠어지고 단위시멘트량이 감소해 경제적이 되지만, 재료분리가 일어나는 경향은 증가한다.
물-결합재비가 작아지면 입자 간 마찰이 커져 콘크리트가 뻑뻑해지므로 잔골재율을 줄여 다짐성을 확보한다. 반대로 공기량이 많아지거나 조립률이 작아지면 잔골재율을 높이는 방향으로 조정한다.
배합강도는 설계기준 압축강도에 표준편차를 반영해 정한다. 시험실적에서 구한 표준편차를 쓰는 조건에서 설계기준 압축강도가 40MPa, 표준편차가 5MPa이면 40 + 1.64 × 5 = 48.2MPa가 된다. 여기서 1.64는 95% 확률로 강도를 확보하기 위한 상수다.
단위 잔골재량은 1m³ 안에서 재료 체적의 합이 1이 된다는 조건으로 구한다. 단위 시멘트량 320kg을 밀도 3.2로 나누면 0.1m³, 단위수량 160kg은 0.16m³, 공기량 5%는 0.05m³이므로 골재 전체 체적은 0.69m³가 된다. 잔골재율 35%를 곱한 0.2415m³에 표건 밀도 2.7을 곱하면 단위 잔골재량은 약 652kg이 된다.
콘크리트의 배합에서 물-결합재비에 대한 기준을 설명한 것으로 틀린 것은?
정답 ② · 물-결합재비의 결정 기준에 관한 틀린 설명을 고르는 문제이다. 탄산화 저항성을 고려하여 물-결합재비를 정할 경우 그 값은 55% 이하로 하는 것이 기준이며, 45% 이하로 서술한 2번이 틀렸다.
탄산화 저항성을 고려한 물-결합재비는 일반적으로 55% 이하(또는 환경등급에 따라 상이)로 정하며, 45% 이하로 제한하는 것은 틀린 설명이다.
콘크리트 시방배합을 현장배합으로 보정하려고 한다. 고려할 사항이 아닌 것은 어느 것인가?
정답 ③ · 시방배합을 현장배합으로 보정할 때 고려할 사항을 묻는 문제이다. 현장배합 보정은 현장의 실제 조건을 반영하는 것으로, 골재의 함수 상태와 굵은 골재 중 5mm 체 통과량은 잔골재율과 실제 골재량 산정에 영향을 주며, 혼화제를 희석시킨 희석수량은 실제 투입 수량 계산에 반드시 반영해야 할 항목이다.
현장배합 보정은 실제 현장 환경(함수율, 희석수)을 반영해야 하므로, 설계 단계에서 이미 정해진 혼화재 사용량은 보정 대상이 아니다.
시방배합을 현장배합으로 수정하는 경우에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
정답 ③ · 주어진 보 단면의 최소철근량을 구하는 문제로, 콘크리트구조기준의 휨부재 최소철근량 공식을 적용합니다. As_min = 0.25 × √fck × bw × d / fy 와 1.4 × bw × d / fy 중 더 큰 값을 사용합니다.
현장배합 수정 시 골재의 실제 상태(표면수율 등)를 반영해야 하며, 절건밀도만 고려하는 것은 부적절하다.
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