개념 한 쪽
콘크리트 배합설계는 사용 재료의 물성을 확인한 뒤 목표 강도와 작업성을 만족하도록 재료 비율을 정하는 과정이다. 배합강도와 설계기준강도의 관계, 골재 최대치수의 선정 기준, 잔골재율 및 AE제의 영향 등을 중심으로 배합 설계의 핵심을 정리한다.
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출제기준 단원 「배합설계의 개요」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 굵은골재 최대치수 판정 | 1 | 철근 콘크리트 부재에서 굵은 골재의 허용 최대치수를 고르는 능력 |
| 배합강도와 기준강도 관계 | 1 | 배합강도 설정 시 설계기준강도와의 관계를 판단하는 능력 |
| 잔골재율 및 AE제 영향 | 1 | 고성능 AE감수제와 잔골재율의 관계를 설명하는 능력 |
배합설계에서 가장 중요한 개념은 배합강도와 설계기준강도의 관계이다. 설계기준강도는 시공 후 반드시 달성해야 할 최소 강도 목표이고, 현장 변동을 고려하여 배합강도는 설계기준강도보다 충분히 크게 정해야 한다. 배합강도를 설계기준강도보다 작게 정하면 품질 변동 시 기준 미달이 발생할 위험이 크다.
배합설계를 시작하기 전에 사용하는 시멘트, 잔골재, 굵은 골재 등의 품질시험을 통해 비중, 흡수율, 입도 등 재료 물성을 파악해야 한다. 재료 물성이 결정되어야 슬럼프, 공기량, 물-결합재비(W/C) 등을 합리적으로 설정하고 단위수량을 계산할 수 있다.
골재의 최대 치수는 철근 콘크리트의 경우 부재 최소치수의 1/5 이하로 선정하는 것이 표준 규정이다. 굵은 골재의 최대 치수는 철근 간격과 콘크리트 두께 등과 함께 고려하여 선정해야 하며, 부적절한 치수 선정은 시공상 문제를 초래할 수 있다. 일반적으로 굵은 골재의 최대 치수가 클수록 같은 부피에서 골재 표면적이 줄어들어 단위 시멘트량을 절감할 수 있으므로 경제성 측면에서 유리하다.
잔골재율과 공기연행제(AE제)의 사용은 작업성 및 내구성에 영향을 준다. 고성능 AE감수제는 시멘트 입자 분산 능력이 우수하여 동일한 작업성에서 잔골재율을 다소 낮게 설정할 수 있거나 분산 효과로 인해 잔골재율 조정이 용이하다고 설명되기도 한다. AE제를 통한 공기량 목표는 내동해성 확보를 위해 일반적으로 4~5% 수준을 고려한다.
배합설계 순서는 먼저 사용 재료의 품질시험을 수행한다. 예를 들어 잔골재의 흡수율과 굵은 골재의 비중을 확인한 뒤 목표 설계기준강도를 정하고, 그에 맞춰 배합강도를 설계기준강도보다 높게 설정한 다음 물-결합재비와 단위시멘트량을 계산한다. 굵은 골재의 최대치수는 해당 부재의 최소치수의 1/5 이내로 선정하여 철근 통과성과 시공성을 확보한다.
공기연행제 적용 시에는 목표 공기량을 고려하여 AE제 사용량과 잔골재율을 조절한다. 고성능 AE감수제를 사용하면 분산력이 좋아 동일 슬럼프를 확보하면서 잔골재율을 기존보다 낮게 설정할 수 있음을 염두에 둔다.
콘크리트 배합설계 시 굵은 골재 최대치수의 선정방법 중 틀린 것은?
정답 ③ · 굵은 골재의 최대치수는 철근의 간격이나 부재 두께에 맞춰 선정해야 합니다. 콘크리트 표준시방서에 따르면, 철근 콘크리트의 경우 부재의 최소치수의 1/5 이하인 것이 표준이며, 틀린 보기인 '초과해서는 안된다'는 표현 대신 '표준으로 한다'가 맞습니다.
철근 콘크리트 굵은 골재 최대치수는 부재 최소치수의 1/5 이하, 철근 간격 3/4 이하, 콘크리트 두께 1/3 이하를 준수해야 한다.
콘크리트 배합설계에 관한 설명으로 틀린 것은?
정답 ④ · AE제 또는 AE감수제를 사용한 콘크리트의 목표 공기량 기준입니다. 콘크리트의 동결융해 저항성을 부여하기 위해 사용하는 AE제의 표준 공기량은 콘크리트 용적의 약 4~5% 정도가 일반적인 기준입니다.
AE제 사용 콘크리트의 표준 공기량은 동결융해 저항을 위해 4~5%이며, 2~4%는 기준 미달이다.
콘크리트의 배합에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
정답 ① · 문제는 콘크리트 배합 설계 시 어떤 설명이 틀린지 묻고 있다. 배합강도는 설계기준강도보다 여유를 두어 크게 정해야 하므로 설계기준강도보다 작게 정한다는 주장은 논리적으로 맞지 않다.
배합강도는 설계기준강도보다 작게 정하면 품질 변동 시 기준 미달이 발생하므로 옳지 않다.
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