섬유보강콘크리트는 콘크리트의 취약점인 인장강도와 균열 저항성을 보완하기 위해 섬유를 혼입한 재료다. 섬유는 균열 발생 시 균열의 진행을 제어하고 인성을 증가시켜 내구성·내충격성을 개선한다.
섬유의 물성은 보강 성능에 직결한다. 섬유는 시멘트 결합재와의 부착성이 좋아야 하며 인장강도가 충분해야 하중을 전달할 수 있다. 탄성계수는 결합재보다 높아야 효과적이므로 결합재의 1/4처럼 낮은 탄성계수는 보강 기능을 상실하게 만든다. 섬유는 무기계(강철, 유리 등)와 유기계(아라미드 등)로 분류된다.
섬유의 형상비(길이/지름)는 분산과 인장 전달에 중요한 역할을 한다. 강섬유의 형상비는 일반적으로 30~100 범위를 사용하여 인성 향상과 뭉침 방지의 균형을 유지한다. 형상비가 너무 작으면 보강효과가 부족하고 너무 크면 섬유의 뭉침이 발생할 수 있다.
혼입률과 배합·시공상 유의점도 중요하다. 섬유혼입률은 체적 혼입률(vol%)로 표기하며 혼입률 증가에 따라 단위수량과 작업성이 달라진다. 섬유가 혼입되면 유동성(슬럼프)은 감소하는 경향이 있으므로 혼입량을 늘릴 때는 단위수량을 보정해야 한다. 믹서 종류는 섬유의 종류와 길이에 따라 선택하며 가경식만을 원칙으로 하지는 않고 강제식 믹서도 널리 사용된다.
양생과 품질확인 측면에서는 섬유의 종류별로 양생 조건을 지켜야 하고, 팽창콘크리트 등 특수재료와 마찬가지로 양생 후 품질시험은 생략할 수 없다. 섬유 혼입에 따른 혼합 에너지와 작업시간 증가, 단위수량 증가 등 시공 상의 실제 영향을 인지해야 한다.
예제
문제 유형 예시는 다음과 같다. 섬유 혼입으로 인한 물성변화를 묻는 문제에서는 '유동성은 감소하고 인성·내충격성은 증가한다'라는 관계를 적용하여 정답을 고른다. 섬유의 물성 조건을 묻는 문제에서는 '섬유의 탄성계수는 결합재보다 커야 한다'는 원리를 사용하여 탄성계수 관련 선택지를 배제한다. 배합·시공 관련 문제에서는 혼입률의 단위가 체적(vol%)임을 확인하고, 믹서 종류는 섬유와 길이에 따라 결정되므로 '가경식만 원칙'이라는 표현을 틀린 선택지로 판정한다.
대표 기출 3문항
섬유보강콘크리트에 관한 설명 중 틀린 것은?
섬유보강콘크리트는 콘크리트의 인장강도와 균열에 대한 저항성을 높인 콘크리트이다.
믹서는 섬유를 콘크리트 속에 균일하게 분산시킬 수 있는 가경식 믹서를 사용하는 것을 원칙으로 한다.
시멘트계 복합재료용 섬유는 강섬유, 유리섬유, 탄소 섬유 등의 무기계섬유와 아라미드섬유, 비닐론섬유 등의 유기계섬유로 분류한다.
섬유보강콘크리트에 사용되는 섬유는 섬유와 시멘트 결합재 사이의 부착성이 양호하고, 섬유의 인장강도가 커야 한다.
정답과 해설 보기
정답 ② · 문제는 섬유보강콘크리트 설명 중 틀린 것을 고르라는 것이다. 섬유보강콘크리트는 인장강도와 균열 저항성이 향상되며 섬유는 무기계·유기계로 분류되고 섬유와 시멘트계 결합재 사이의 부착성과 섬유 인장강도가 중요하다.
섬유보강콘크리트는 인장강도와 균열 저항성을 높이며, 섬유는 부착성과 인장강도가 커야 하고 무기/유기계로 분류된다. 가경식 믹서 사용은 원칙이 아니며, 강경식 믹서 사용이 일반적이다.
다음 중 한중콘크리트에 대한 설명으로 틀린 것은?
심한 기상작용을 받는 콘크리트의 양생종료 시의 소요 압축강도의 표준은 2.5MPa이다.
단위수량은 콘크리트의 소요성능이 얻어지는 범위에서 되도록 적게 한다.
AE제, AE감수제 및 고성능 AE감수제 중 어느 한 종류를 사용하는 것을 원칙으로 한다.
타설할 때의 콘크리트 온도는 구조물의 단면치수, 기상조건 등을 고려하여 5~20℃의 범위에서 정한다.
정답과 해설 보기
정답 ① · 문항은 한중콘크리트에 관한 여러 설명 중 잘못된 것을 찾는 것이다. 한중콘크리트의 양생 종료시 요구되는 소요 압축강도는 통상 2.5MPa보다 높은 값이므로 2.5MPa로 표준화되어 있다는 서술은 잘못된 내용이다.
한중콘크리트 양생 종료 시 소요 압축강도 표준은 2.5MPa가 아니며, 이는 틀린 설명이다.
다음 중 팽창콘크리트의 양생에 대한 설명으로 잘못된 것은?
콘크리트를 친후에는 살수 등 기타의 방법으로 습윤 상태를 유지하며 콘크리트 온도는 2℃ 이상을 5일 간이상 유지시켜야 한다.
증기양생 등의 촉진양생을 실시하면 충분한 소요의 품질을 확보할 수가 있어 품질확인을 위한 시험을 할 필요가 없어 편리하다.
거푸집을 제거한 후 콘크리트의 노출면, 특히 외벽면은 직사일광, 급격한 건조 및 추위를 막기 위해 필요에 따라 양생매트∙시트 또는 살수 등에 의한 적당한 양생을 실시하여야 한다.
콘크리트 거푸집널의 존치기간은 평균기온 20℃ 미만인 경우는 5일이상, 20℃이상인 경우는 3일 이상을 원칙을 한다.
정답과 해설 보기
정답 ② · 문항은 팽창콘크리트 양생에 관한 설명 중 잘못된 것을 찾는 문제이다. 촉진양생은 양생을 촉진하여 품질 확보에 도움을 주지만 품질확인 시험을 불필요하게 만들어 대체할 수는 없으므로 해당 문장은 틀렸다.
팽창콘크리트 양생 시 촉진양생이 품질확인을 불필요하게 하지 않으므로 ②가 잘못된 설명입니다.