Transcript 콘크리트배합설계
콘크리트 배합설계 콘크리트 실험실 개 요 소요의 강도, 내구성, 수밀성 및 작업 에 적합한 워커빌리티를 얻을 수 있도 록 물, 시멘트, 잔골재, 굵은골재 및 혼 화재료를 가장 경제적으로 이용해서 혼합비율을 선정. 배합 선정시 고려사항 필요한 강도를 가질 것. 충분한 내구성을 가질 것. 설계·시공상 허용되는 범위 내에서 가능한 한 큰 최대 치수의 골재를 이용할 것. 작업이 가능한 범위 내에서 최소의 단위수량을 이용 할 것. 배합의 종류 1. 시방배합 ▷ 시방서 또는 책임 기술자에 의해 지시되는 배합. ▷ 골재는 표면건조 포화상태. ▷ 잔골재는 5mm체를 모두 통과하고, 굵은 골재는 5mm체에 남는 골재 를 기준으로 정한 배합. 2. 현장배합 골재의 표면수량, 흡수량, 입도 상태 등을 고려하여 시방배합의 콘크리트가 현장 상태에 적합하게 조정을 행한 배합 배합설계의 순서 배합설계의 순서 재료의 시험 배합설계 시험혼합 배합결정 배합설계를배합강도 하기 전에산출 사용재료의 계산결과를 이용하여 시험혼합을 시험을 행하여 시멘트 및 골재의행한 비 물·시멘트비 선정 다.골재의현장 중, 입도(조립율, 최대치수), 시방배합을 상태에 맞게 수정하여, 굵은골재의 최대치수, 슬럼프, 공기량 결정 함수량(표면수량, 흡수량) 단위용적 현장배합으로 한다. 시험혼합의 결과값을 시방배합으로 한 잔골재율, 단위수량 선정 질량을 다. 구해둔다. 콘크리트의 각 재료량 산출 배합강도 산출 일반적으로 다음과 같은 두 개의 기준으로 배합강도에 대한 기준을 정한다. a. 현장콘크리트의 압축강도 시험값이 설계기준강도 이하로 되는 확률은 5%이하라야 한다. b. 압축강도 시험값이 실제 기준강도의 85%이하로 되는 확률은 0.13%이하라야 한다. 배합강도 산출 i) 다음 두 식의 값 중 큰 값을 사용한다. f cr f ck 1.64S a. 의 조건에 충족시키는 배합강도식 f cr 0.85 f ck 3S b. 의 조건에 충족시키는 배합강도식 여기서, f cr f ck S : 배합강도(kgf/cm2) 현장콘크리트의 압축강도 시험값이 설계기준강도 이하로 되는 확률 : 설계기준강도 (kgf/cm2) 압축강도 은 시험값이 실제 기준강도의 5%이하라야 한다. 85%이하로 되는 확률은 0.13% : 압축강도의 표준편차 이하라야 한다. 배합강도 산출 ※ S값 구하는 방법 (예) 설계기준강도가 210kgf/cm2 일 때 실험을 통해 3개의 콘크리트 공시체를 만들어 압축강도를 측정한 결과, 압축강도가 210, 250, 260 kgf/cm2을 얻었다. 이때, 표 준편차는? 풀이> 압축강도 평균값, m 210 250 260 240kgf / cm 2 3 표준편차, n S ( n m) i 1 2 i n 1 (210 240) 2 (250 240) 2 (260 240) 2 3 1 26.458 26.5kgf / cm 2 배합강도 산출 ii) f cr f ck ◁ [변동계수(%) 값이 주어질 경우] 현장콘크리트의 압축강도 시험 값이 설계기준강도 이하로 압축강도 시험값이 실제 기준강도의 ※ 증가계수 구하는 방법. 되는 확률은 5%이하라야 85%이하로 되는 확률은 0.13%이 - 다음 두 식의 값 중 큰 값을 사용한다. 한다. 하라야 한다. 여기서, : 증가계수 1 1.64 1 V 100 0.85 3V 1 100 V a. 의 조건에 충족시키는 증가계수식 b. 의 조건에 충족시키는 증가계수식 표준편차 ( S ) : 100(%) 압축강도 평균값(m) V = 변동계수 배합강도 산출 iii) 공사초기에 표준편차의 정보가 없거나, 소규모 이면서 구조 적으로 중요하지 않은 현장에서는 다음과 같이 적용할 수 있다. f cr 0.15 f ck 물 · 시멘트비 선 정 - 물·시멘트비는 콘크리트에 요구되는 강도, 내구성, 수밀성과 그 외 균열저항성 및 강재를 보호하는 성능을 고려하여 결정. i) 압축강도를 기초로 해서 물·시멘트비를 정하는 경우 ▶ 시험에 의해 정하는 것을 원칙으로 하며, 공시체는 재령 28일을 사용 ▶ 물·시멘트비, w/c = 215 / (f28 +210) 물·시멘트비 선정 ii) 내구성을 기초로 해서 물·시멘트비를 정하는 경우 ▶ 포틀랜드 시멘트를 이용하는 경우 그 값은 [표7.5]의 값이하로 하여야 한 다. [표 7.5] 내동해성을 고려한 AE콘크리트의 최대 물·시멘트비(%) 기상조건 단면 구조물 의 노출 기상작용이 심힘경우 또는 동 결융해가 종종 반복되는 경우 기상작용이 심하지 않은 경우, 빙점 이하의 기온으로 되는 일 이 드문 경우 얇은 경우2) 보통경우3) 얇은 경우2) 보통경우3) (1)계속해서 또는 종종 물로 포화되는 부분1) 50 55 50 60 (2) 보통의 노출상태 에서 (1)에 해당하지 않는 경우 55 60 55 60 1) 수로, 교대, 교각, 옹벽, 터널의 라이닝공 등으로서 수면에 가까워 물로 포화되는 부분 및 이들 구조물외에 보, 슬래 브 등으로서 수면으로 부터 떨어져 있기는 하나 융설, 유수 등 때문에 물로 포화되는 부분 2) 단면의 두께가 20cm 정도 이하인 구조물. 3) 단면이 두꺼운 경우에도 보통의 경우와 같다. 물·시멘트비 선정 iii) 수밀성을 기초로 해서 물·시멘트비를 정하는 경우 ▶ 무근·철근 콘크리트에서는 55%이하. ▶ 댐의 외부콘크리트, 부재가 크고 매스콘크리트로서의 균열 대책이 요 구되는 경우에는 60%이하. 굵은골재 최대치수, 슬럼프, 공기량 결정 1) 굵은골재 최대치수는 부재의 최소치수의 1/5 및 철근의 최소수평, 수직 간격의 3/4을 초과해서는 안된다. 구조물 종류에 따른 굵은 골재 최대치수는 다음과 같다. [표 7.3] 구조물의 종류에 따른 굵은골재 최대치수 구조물의 종류 굵은골재 최대치수 일반적인 경우 25mm 단면이 큰 경우 40mm 무근콘크리트 40mm 부재 최소치수의 ¼을 초과해서는 안됨 굵은 골재최대치수, 슬럼프, 공기량 2) 슬럼프의 표준값은 다음과 같이 정하고 있다. [표 7.4] 슬럼프의 표준값 종 류 슬럼프 값(cm) 일반적인 경우 6 – 18 단면이 큰 경우 4 – 15 일반적인 경우 6 – 18 단면이 큰 경우 4 - 13 철근콘크리트 무근콘크리트 굵은 골재최대치수, 슬럼프, 공기량 3) 공기량의 표준값은 다음과 같이 정하고 있다. [표] 공기량의 표준값 종 류 공 기 량 (%) 무근 · 철근콘크리트 4–7 포장콘크리트 4.5 댐 콘크리트 5.0 ± 1.0 잔골재율, 단위수량 선 정 [표 7.7] 콘크리트와 단위굵은골재용적, 잔골재율 및 단위수량의 표준값 AE제를 사용하지 않은 콘크리트 AE콘크리트 굵은 골재 최대 치수 (mm) 단위 굵은 골재 용적 (%) 갇힌 공기 (%) 잔골 재율 S/a (%) 단위 수량 W(kg) 공기량 (%) 15 58 2.5 49 190 20 62 2.0 45 25 67 1.5 40 72 1.2 양질의 AE제를 사용한 경우 양질의 AE감수제 를 사용한 경우 잔골재 율(%) 단위수 량(kg) 잔골재 율(%) 단위수 량(kg) 7.0 47 180 48 170 185 6.0 44 175 45 165 41 175 5.0 42 170 43 160 36 165 4.5 39 165 40 155 잔골재율, 단위수량 선정 [표 7.7]의 기준조건은 물 · 시멘트비 = 55% 슬 럼 프 = 8cm 잔골재의 조립율 = 2.8 이다. 만약, [표7.7]의 기준조건과 다를 경우 다음 [표7.8]을 이용 하여 잔골재율과 단위수량을 보정한다. 잔골재율, 단위수량 선정 [표 7.8] 배합의 보정표 구 분 S/a의 보정(%) W의 보정(kg) 모래의 조립율이 0.1만큼 클(작을)때 마다 0.5만큼 크게(작게) 한다. 보정하지 않는다. 슬럼프 값이 1cm만큼 클(작을)때 마다 보정하지 않는다. 1.2%만큼 크게(작게) 한다. 공기량이 1% 만큼 클(작을)때 마다 0.5-1.0 만큼 작게(크게) 한다. 3%만큼 작게(크게) 한다. 물·시멘트비가 0.05 클(작을)때 마다 1만큼 크게(작게) 한다. 보정하지 않는다. S/a가 1% 클(작을)때 마다 - 1.5kg만큼 크게(작게) 한다. 부순돌을 사용할 경우 3-5 만큼 크게 한다. 9-15 만큼 크게 한다. 부순모래를 사용할 경우 2-3 만큼 크게 한다. 6-9 만큼 크게 한다. 콘크리트의 각 재료 단위량 산출 i) 단위 시멘트량 단위수량(W) C = 물·시멘트비(W/C) (kg) ii) 단위골재의 절대 용적 단위수량 단위시멘트량 공기량 V = 1–[ + + ] (m3) 물비중×1000 시멘트비중×1000 100 단위량 산출 ii) 단위 잔골재량 단위 잔골재량 = (단위잔골재 용적) × (잔골재 비중) × 1000 = (단위골재의 절대용적) × (잔골재율) × (잔골재 비중) × 1000 iii) 단위골재의 절대 용적 단위굵은골재량 = (단위굵은골재의 용적) × (굵은골재 비중) × 1000 = (단위골재의 절대용적) × (굵은골재율) × (굵은골재 비중) × 1000 = (단위골재의 절대용적-단위잔골재 용적) × (굵은골재 비중) × 1000 iii) 단위 AE제량 단위 AE제량 = (단위시멘트량) × (혼화제량) 시방배합 - 계산에 의해 구한 각 단위량에 기초하여 시험혼합을 한다. i) 시험 혼합을 한 결과, 슬럼프 · 공기량이 소정의 값이 되지 않을 때 는 [표 7.7], [표 7.8]을 이용하여 배합을 보정하고 다시 시험혼 합을 행하여, 소정의 슬럼프 · 공기량의 콘크리트를 제작한다. ii) 다음으로 슬럼프 · 공기량을 일정하게 유지하면서, 잔골재율을 조 금씩 변화시켜 소정의 워커빌리티를 얻을 수 있는 범위내에서 단 위 수량이 최소로 되는 배합(잔골재율이 최소인 배합)을 시방배합 으로 한다. 시방배합 [표 7.1] 시방배합의 표시법 물 굵은 골재 최대 치수 (mm) 슬 럼 프 (cm) 공 기 량 (%) · 시 멘 트 비 (%) 잔 골 재 율 (S/a) (%) 단 위 량 (kg/m3) 물 W 시 멘 트 C 잔 골 재 S 굵은골재 G mm~ mm mm~ mm 혼화재료 1) 2) 혼화재 혼화제 주) 1) 포졸란반응성 및 잠재수경성을 갖는 혼화재를 사용할 경우 물·시멘트비는 물·결합재비로 된다. 2) 혼화재는 물타지 않은 것을 ml/m3 또는 g/m3 로 표시한다. 현장배합 - 시방배합이 결정되면, 현장의 상태에 맞게 수정하여 현장배합으로 한다.