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[건축] 콘크리트 배합설계 평가D별로예요

《배합설계》목차■배합설계 개요■배합설계◈배합설계 목적◈배합설계 절차◈각국 Code 비교■배합설계 방법◈재료 선정■시방 배합■ 배합설계 개요콘크리트의 배합설계(mix propotion)란 콘크리트를 만들기 위한 각 재료의 비율 또는 사용량을 적절히 결정하는 것을 말한다.콘크리트의 배합설계라 함은 소요의 워커빌리티, 강도, 내구성, 균일성 등을 가진 콘크리트가 가장 경제적으로 얻어지도록 시멘트, 물, 잔골재, 굵은골재 및 혼화재료의 비율을선정하는 것이다.배합의 선정방침을 보다 구체적으로 말하면 다음과 같다.1 타설이 가능한 범위 내에서 최소의 단위수량, 즉 최소의 슬럼프의 콘크리트일 것, 단 위수량이 커지면 콘크리트의 반죽질기가 증가하고 타설이 용이하지만, 콘크리트의 운반, 타설, 다짐 중에 재료의 분리가 현저하게 되고 상부의 콘크리트는 물이 많은 나쁜 품질의 콘크리트가 되거나, 철근 또는 골재의 부착 성능이 저해되어 균질하며 균질이 적은 콘크 리트를 만들 수 없게 된다. 더욱 소요의 강도, 내구성을 얻기 위해서 많은 시멘트를 필요 로하고 비경제적인 배합이 된다.2 설계 및 시공상 허용되는 범위 내에서 가능한 최대치수의 굵은 골재를 쓸 것이며, 이 것은 단위수량과 단위시멘트량을 감소시키고 콘크리트의 품질을 개선할 수 있기 때문이 다.3 기상 작용, 화학적 작용에 의한 파괴, 침식작용에 충분히 저항하도록 적당한 내구성을 가져야 한다.4 소요의 강도를 충분히 가져야 한다.콘크리트 배합의 선정은 이상의 원칙에 준하여 설계치 않으면 안되나, 소요의 콘크리트를얻기 위한 배합설계법은 일본 토목학회 시방서 및 건축학회 시방서와 미국 ACI 및 개척국규준 등을 따르며 이미 실시된 동등한 콘크리트 배합의 데이터로부터 얻는 경우도 있다. 그러나 같은 배합일지라도 사용재료가 다르면 자연적으로 워커빌리티, 강도 등의 여러 성질이변화하므로 실제 사용되는 여러 재료에 대해서 배합설계에 필요한 시험을 한다. 이와 같은결과를 가지고 계획배합을 결정하고 시험배합을 거쳐 그 배합을 수정하여 가는시멘트는 조기강도가 크기 때문에 급속 공사나 한중콘크리트에 적당하고, 조강 포틀랜드 시멘트는 조기강도가 크기 때문에 급속 공사나 한중콘크리트공사에 주로 쓰인다. 조강 포틀랜드 시멘트를 사용한 콘크리트를 사용한 콘크리트의 7일 강도는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 콘크리트의 28일의 강도와 거의 비슷하다. 또한 경화시멘트 중에서 칼슘알루미네이트 수화물은 콘크리트의 외부로부터 황산염과 반응하여 그 결과로서 칼슘설퍼 알루미네이트의 생성물이 수화된 시멘트풀의 골조 내에 형성되어 체적증가로 인하여 콘크리트는 서서히 붕괴된다. 이 반응을 황산염에 의한 침식이라 하는데, 이의 대책으로서 C3A(알루미산 3석회:3Cao Al2O3)의 양이 적은 시멘트가 있는데, 이와 같은 시멘트가 내황산염포틀랜드 시멘트이다.시멘트에 함유되어 있는 Na나 K 등의 알칼리금속은 조건에 따라서는 골재 중의 특수한 광물과 반응하여 팽창성의 물질이 생성된다. 이것을 알칼리골재반응이라 하는데, 이 반응이 진행되면 콘크리트가 이상 팽창하여 표면에 거북이 등과 같은 균열을 위시하여 콘크리트의 팽창에 기인한 각종 균열이 발생되고, 콘크리트의 성능저하가 진행된다.이와 같은 알칼리 골재반응을 억제하기 위한 방법으로서, 이것을 알칼리량 (전알칼리 =Na2O + 0.758K2O)이 0.6% 이하되는 시멘트를 사용하거나 혼합재의 홉합비율이 큰 플라이애쉬 시멘트나 고로슬래그 시멘트를 사용하고 있다. 표 6.1과 표6.2에는 각각 시멘트의 화학성분과 물리성분이 도표로 요약되어 있다.2)배합수물은 기름, 산, 유기불순물, 혼탁물 등 콘크리트나 강재의 품질에 나쁜 영향을 미치는 물질의 유해량을 함유해서는 안되며 특히 철근콘크리트에는 해수를 배합수로 사용해서는 안된다.배합수는 콘크리트의 응결경화, 강도의 발현, 체적변화, 워커빌리티 등의 품질에 나쁜 영향을 미치거나 강재를 녹슬게 하는 물질의 함유량을 함유해서는 안된다. 배합수의 품질에 대하여 의심하는 경우에는 수질시험을 하여 유해물의 함유량을 조사하고, 기왕의 시험결과와 F2502에 따른다.잔골재의 조립률이 콘크리트 배합을 정할 때 가정한 잔골재의 조립률에 비하여 0.20 이상의 변화를 나타내었을 때는 배합을 변경해야 한다.품질이 좋은 콘크리트를 만들기 위해서는 일반적으로 표 6.3 의 입도의 범위 내에 있고 또한 조립률이 2.3-3.1의 잔골재를 쓰는 것이 바람직하다. 조립률이 이 범위를 벗어난 잔골재를 쓰는 경우에는, 2종 이상의 잔골재를 혼합하여 입도를 조정해서 쓰는 것이 좋다.표 6. 3 잔골재의 입도의 표준{체의 호칭체를 통과한 것의 중량 백분율(%)10㎜No. 4No. 8No. 16No. 30No. 50No. 10010095∼10080∼10050∼8525∼6010∼302∼102유해물 함유량의 한도잔골재의 유해물의 함유량의 한도는 표 6.4의 값으로 한다.표 6.4에 지시하지 않은 종류의 유해물의 관해서는 책임기술자의 지시를 받아야 한다.표 6. 4 잔골재의 유해물 함유량의 한도(중량백분율){종 류최 대 치점토 덩어리1.0¹No. 200체 통과량콘크리트의 표면이 마모작용을 받는 경우기타의 경우3.0²5.0²석탄, 갈탄 등으로 비중 2.0의 액체에 뜨는 것콘크리트의 외관이 중요한 경우기타의 경우0.5³1.0³(주) : ¹ 시료는 KS F 2511에 의한 골재 씻기시험(No.200체 통과량)을 한 후에 체에 남는 것을 사용한다.² 바순 모래 및 고로슬래그 잔골재의 경우, No.200체를 통과하는 재료가 점토나 조 개껍질이 아닌 돌가루인 경우에는 그 최대치를 각각 5%와 7%로 하여도 좋다.³ 고로슬래그 잔골재에는 적용하지 않는다.3내구성골재의 내구성은 그와 똑같은 골재를 사용한 과거의 경험으로부터 판단하는 것이 적당하다. 그러나 과거의 경험이 없는 경우에는 골재의 안전성 시험 또는 그 골재를 사용한 콘크리트의 동결융해시험 등의 촉진 내구성 시험을 하여 그 결과로부터 판단하도록 한다.골재의 안전성 시험결과와 동결융해시험결과 사이에는 상관관계가 반드시 있는 것은 아니지만 이 때에는 후자의 시험결과로부터 판단하면 좋다.골재의 팽창재규산질 미분말착색재고강도용 혼화재포리마, 중량재(1)혼화제혼화제로 사용할 AE제, 감수제 및 AE감수제는 KS F 2560에 적합한 것이라야 한다.이외의 혼화제 대해서는 그 품질을 확인하고, 그 사용방법을 충분히 검토해야 한다. AE제, 감수제 또는 AE감수제의 효과는 사용하는 시멘트의 품질은 골재의 품질, 콘크리트의 배합, 시공방법 등에 따라 다르다. 또 공기량이 같더라도 기포의 지름이나 분포가 다르면 그 효과도 달라진다.현재 시판되고 있는 AE제, 감수제 및 AE감수제의 종류는 대단히 많으며, 그 성능이나 균일성은 서로가 상당히 다르기 때문에 공사에 사용할 AE제, 감수제 및 AQE감수제의 품질은 적어도 KS F 2560 『콘크리트용 화학혼화제』의 규정에 맞는 것을 사용해야 한다.표 6. 9 콘크리트용 화학혼화재의 품질{종 류품질 항목AE 제감 수 제AE 감 수 제표준형지연형촉진형표준형지연형촉진형감 수 율(%)6 이상4 이상4 이상4 이상블리딩양의 비(%)75 이하100 이하100 이하100 이하응결시간의 차(min)초 결-60∼+60-60∼+120-60∼+120+30이하0 이하-60∼+90+60∼+120+30 이하종 결-60∼+60-60∼+90+120이하0 이하-60∼+90+120 이하0 이하압축강도의 비(%)재령 3일95 이상115 이상105 이상125 이상115 이상105 이상125 이상재령 7일95 이상110 이상110 이상115 이상110 이상110 이상115 이상재령 28일90 이상110 이상110 이상110 이상110 이상110 이상110 이상길이변화비 (%)120 이하120 이하120 이하120 이하120 이하120 이하120 이하상대동탄성계수(%)80 이상---80 이상80 이상80 이상(2)혼화재혼화재로 사용할 플라이애쉬는 KS F 4049에 적합한 것이라야 한다.이외의 혼화재에 대해서는 그 품질을 확인하고, 그 사용방법을 충분히 검토해야 한다.좋은 품질의 플라이애쉬를 적절하게 사용하면 콘크리트를 개선하여 단위수량을 감소시킬 수 있고외에 보, 슬래브 등으로서 수면으로부터 떨어져 있기는 하나 서로 유수등 대문에 물로 포화되는 부분2 단면의 두께가 약 20㎝ 이하인 구조물의 부분3 단면의 두께가 약 60㎝ 이상인 구조물의 부분(4, 5) 실적, 연구성과 등에 의하여 확증이 있을 때는 W/C를 위 값들에 5∼10정도 더 한 값으로 해도 좋다. 또한 AE콘크리트로 한 무근콘크리트인 경우에는 위 값들에 10 정도 더한 값으로 해도 좋다.6 해중은 상시 해중에 있고 해수의 화학작용, 마모작용을 받는데 콘크리트 속의 강재 부식작용은 물보라, 해상대기 중에 비하여 완만하다.7 해상대기 중이라는 것은 물보라의 위쪽에서 상시 조풍을 받으며 과도거품을 이따금 받는 환경이며 물보라 다음가는 혹독한 환경이다. 육상에 있어서도 조풍의 작용을8 물보라의 곳은 조수의 간만, 파도거품에 의한 건습의 되풀이를 받는 대단히 가혹한환경이어서 콘크리트 속의 강재부식, 동해, 화학적 침식 등의 손상을 일으킬 가능성이 크다. 파랑의 영향을 받는 콘크리트 타설과 같이 시공조건이 나쁠 때는 일반 현장시공의 경우 W/C를 5정도 작게 하는 것이 좋다.(4)콘크리트의 수밀성을 기준으로 하여 물-시멘트비를 정할 경우와 해양구조물에 쓰이는 철근콘크리트의 물-시멘트비를 정할 경우물-시멘트비는 55% 이하를 표준으로 한다.일반적으로 콘크리트의 수밀성은 콘크리트의 품질, 부재두께, 외압 등의 영향을 받는다. 다지기 및 양생을 충분히 한 콘크리트라도 W/C가 55 60% 이상으로 되면 콘크리트의 수밀성은 감소한다.또 일반적으로 W/C가 큰 콘크리트는 재료분리 경향이 크고 콘크리트에 결점이 생기기 쉽다. 한편 부재두께가 커지면 수밀성은 확보되지만 매스콘크리트의 균열에 대한 배려가 필요하다. 이 경우에는 W/C를 5% 정도 크게 해도 좋다.표 6. 11 콘크리트의 내구성을 기초로 하여 물시멘트비를 정할 때 최대 물시멘트비(W/C),(%)(포장콘크리트){종류백 분 율특히 심한 기후로 동결이 계속되든지 건습 또는 동결 융해가 되풀 이 될때45동결 융해가다.

공학/기술| 2003.06.04| 23페이지| 1,500원| 조회(1,264)

콘크리트, 건축재료, 배합설계

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