개념 한 쪽
보강재료는 콘크리트의 인장 취약부와 균열 거동을 보완하는 재료이다. 강섬유는 균열 확산을 억제하고 인성과 휨강도를 높인다. 방청제는 철근 부식을 지연시키는 혼화제이고, 강봉에 가한 인장력은 탄성계수와 변형률로 구한다. 자재의 품질 기준과 저장 관리 조건도 함께 확인한다.
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출제기준 단원 「보강재료 일반」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 강섬유 인장강도 기준 판단 | 1 | 규격상 강섬유가 만족해야 할 인장강도 평균값을 가리기 |
| 강봉 인장력 계산 | 1 | 탄성계수와 늘어난 길이로 강봉의 인장력을 계산하기 |
| 시멘트 저장 관리 기준 | 1 | 저장 기간과 적재 높이, 온도 기준의 옳고 그름을 가리기 |
강섬유는 콘크리트에 혼입하여 균열이 생긴 뒤 균열이 퍼지는 것을 억제하는 보강재이다. 강섬유보강콘크리트에서 강섬유의 주된 기여는 인장강도와 휨강도, 인성의 향상에 있다. 압축강도 자체는 시멘트 페이스트와 골재 품질 등의 영향을 더 크게 받는다. 따라서 강섬유 혼입률이 압축강도를 크게 좌우한다는 설명은 적절하지 않다.
강섬유의 혼입률은 콘크리트 용적에 대한 백분율로 표시하고, 일반적인 사용 범위는 0.5%에서 2.0% 사이이다. 섬유 길이는 굵은 골재의 최대 치수보다 충분히 길게 잡고, 보통 굵은 골재 치수의 1.5배 이상으로 설계한다. 강섬유의 품질은 규격에 따라 인장강도와 외관 상태, 시료 추출 방법으로 확인한다. 강섬유의 인장강도 기준 수치는 해설마다 제시값이 달라지므로, 카드에서는 수치 암기보다 규격에서 평균과 개별 기준을 함께 확인하는 원리를 기억한다.
방청제는 철근콘크리트나 프리스트레스트 콘크리트 내부 강재의 부식을 막기 위해 넣는 혼화제이다. 아질산소다 같은 성분이 주로 쓰이고, 품질은 규격으로 관리한다. 방청제는 철근 표면을 보호하여 부식을 지연시키는 역할을 한다. 경미한 균열이 있다는 사실만으로 방청제 사용이 금지되지는 않는다.
강봉에 인장력을 가하면 길이 방향으로 늘어난다. 이때 변형률은 늘어난 길이를 원래 길이로 나누어 구한다. 응력은 탄성계수에 변형률을 곱하여 구하고, 인장력은 응력에 단면적을 곱하여 구한다. 단면적은 직경으로 원의 넓이를 계산한다. 이 순서를 지키면 강봉의 인장력 계산에서 단위와 식을 정리할 수 있다.
시멘트는 습기가 없는 창고나 사일론에 종류별로 구분하여 보관한다. 포대 시멘트를 쌓을 때는 하부의 고결을 막기 위해 적재 높이를 제한한다. 시멘트 온도가 높으면 초기 응결과 품질에 영향을 줄 수 있으므로 저장 온도를 관리한다. 저장 기간이 길어지면 품질이 저하될 수 있어 일정 기간 이상 저장한 시멘트는 재시험으로 품질을 확인한다.
강섬유 문제에서는 인장강도 기준 수치를 서로 바꾸거나 과장한 선지를 가려낸다. 강섬유가 압축강도를 크게 좌우한다고 하거나, 휨강도와 인성 향상을 주된 효과로 보지 않는 설명도 함정이 된다. 방청제 문제에서는 균열이 있으면 무조건 사용할 수 없다는 식의 단정을 경계한다.
강봉의 인장력은 변형률과 응력, 단면적 순서로 계산한다. 길이 300mm, 직경 20mm인 강봉이 0.234mm 늘어나고 탄성계수가 2.0×10⁵N/mm²이면, 변형률은 0.234/300=7.8×10⁻⁴이다. 응력은 2.0×10⁵×7.8×10⁻⁴=156N/mm²이고, 단면적은 π×20²/4≈314.16mm²이다. 인장력은 156×314.16≈4.9×10⁴N로 정리한다.
시멘트 저장 문제에서는 재시험 기준 기간과 적재 높이, 저장 온도를 서로 뒤바꾼 선지를 확인한다. 저장 기간 기준을 길게 늘리거나 적재 높이를 과도하게 잡은 설명은 규정과 어긋난다.
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.
시멘트의 저장에 대한 콘크리트표준시방서의 규정을 설명한 것으로 틀린 것은?
정답 ④ · 콘크리트표준시방서에 따르면 시멘트의 장기 저장으로 인한 품질 저하 우려가 있으므로, 세장한 사일로나 창고에 보관하더라도 3개월 이상 저장된 시멘트는 사용 전에 반드시 재료시험을 실시하여 품질을 확인하여야 한다고 규정하고 있습니다. 따라서 3개월이 아닌 '6개월 이상 장기간 저장한 시멘트는 재시험을 실시한다'라고 서술한 4번 보기는 틀린 설명입니다.
시멘트는 3개월 이상 저장 시 재시험이 필수이며, 적재 높이는 13포대 이하, 온도는 50℃ 이하로 유지해야 합니다.
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