Transcript 콘크리트의 재료 – 골재

Construction Methods and Management
[ Structural Work ]
Spring 2013
University of Seoul
골조 공사
용어정의
 구조 (構造) :



건축물을 구성하는 뼈대의 형식
건축물을 구성하는 요소 중 하중에 저항하는 것을 주목적으로 공간을 형성하는 구
조물
역학적인 안전성을 확보하기 위한 구조설계 분야
 골조(骨組) : 건물의 구조체를 형성하는 빼대
 구법 (構法) : 재료 및 부품을 조립하여 건물을 구성하는 방법
 공법 (工法) :


설계도서에 의해 적합한 재료와 최소의 기한 및 비용으로 건축물을 완성시키기 위
한 공사의 방법
건물의 조립법, 꾸밈새, 시공법 등, 광의로는 구법을 포함
 구조계획 : 건축물의 구성 재료 및 형태를 검토하고 가장 바람직한 구법을 선택 또는
창조하는 것
3
건축물의 주요 구성 요소
 기초 (Foundation)
 기둥 (Column)
 보 (Girder, Beam)
 벽 (Wall)
 바닥 (Slab, Floor)
 지붕 (Roof)
 천장 (Ceiling)
 계단 (Stairs)
 수장 (修粧, Fixture): 주로 장식을 목적으로 구조체에 붙여 대는 것의 총칭, 바닥, 천장,
계단, 창문틀, 걸레받이 등)
 창호 (窓戶, Window, Doors): 건물의 개구부
 마무리 (Finishing): 육안으로 보이는 부분을 끝막음하는 부분의 총칭, 유리끼기, 벽 페
인트 등
4
건축구조의 분류 – 구체재료
 나무구조


장점: 재료사용이 용이(가공성), 짧은 공사기간, 친근감, 경량구조물에 적합(중량
에 비해 고강도)
단점: 내화·내구적으로 불리, 고층 또는 큰 간사이 건축에 부적합, 환경파괴의 위
험
 벽돌구조


장점: 건축계획상의 다양성, 의장적 효과, 단순한 시공
단점: 고층구조물에 불리(벽체두께의 한계, 횡력에 약함 (풍압력, 지진, 이동하중,
인장력 등)
 돌구조

장점: 외장효과, 내구성, 마모성 양호

단점: 가공이 어려움, 고가, 중량, 고층건물에 불리
5
건축구조의 분류 – 구체재료
 철근콘크리트구조


장점: 내구성, 내화성, 내진·내풍성 양호, 건축적인 효과
단점: 중량, 초고층에 불리, 시공과정이 복잡하고 기간이 오래 걸림, 개조·철거에
불리
 철골구조


장점: 공기단축, 철근콘크리트에 비해 경량이며 고강도이므로 고층건물·대규모
Span에 적합, 철거에 용이
단점: 내화, 녹에 불리 (방화, 방청에 주의), 고가의 재료 및 장비
 철골·철근콘크리트 구조: 철골구조가 내화성에 약한 단점을 철근콘크리트로 보완
6
건축구조의 분류 – 시공법
 습식구조: 물을 사용하여 주로 현장시공으로 건축한 구조물 (조적구조, 철근콘크
리트 구조)
 건식구조: 현장 조립식 구조(Prefabricated Construction), Panel, Box Frame, Tilt
Up, Lift Slab, Curtain Wall 등
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건축구조의 분류 – 기타 성능
 방화(防火)구조: 인근 화재로부터 구조물을 보호할 수 있는 구조
 내화(耐火)구조: 주요 구조물을 화재로부터 보호할 수 있는 구조 (철근콘크리트,
철골·철근콘크리트 구조)
 내진(耐震)구조
8
구조방식의 선정
 건축물의 특성 및 기능적인 요건
 건축주의 요구
 경제적인 조건
 자재구입의 용이성
 문화적인 요인
 법적규제
 미래환경에 대한 고려(증축, 철거, 과학기술의 발전)
9
구조형식의 특성 비교
철근콘크리트 구조 (RC조)
무게
내구성
변형 및 진동
(강성)
내진성
 경량화가 가능
 크다.
 내진에 대한 기초, 말뚝의 부담이
 내진상도 유리하고 기초, 말뚝에
 내진에 대한 기초, 말뚝의 부담이
 양호하여 내화피복이 필요없다.
 균열, 콘크리트의 중성화, 철근의
녹 등 문제가 있다.
 강성이 높아 고층에서도 거주성
이 좋다.
 고열로 되면 강도가 저하하므로
내화피복이 필요
 녹이 잘 슬므로 도장 등의 피복이
필요
 강성이 부족하여 흔들림, 진동이
문제가 되기 쉽다.
요한 일손이 많다.
 경제적이다.
크다.
 양호하여 내화피복이 필요없다.
 균열은 RC조보다 잘 일어나지 않
는다.
 강성이 높아 고층에서도 거주성
이 좋다.
 점성이 강하고 강도도 높아 내구
파괴시에는 깨지기 쉽다.
 강도발현까지의 양생기간 필요
경제성
대한 부담이 적다.
 일반적으로는 양호하지만, 전단
 형장가공이 많아 공기가 길고, 필
시공성 / 공기
철골철근콘크리트 구조 (SRC 조)
 크다
크다.
내화성
철골구조 (S 조)
성이 뛰어나다.
 현장가공이 적어 공기가 짧다.
 제작도의 작성, 부재의 공장 가공
등 준비기간 필요
 내화피복, 마무리 등을 포함하여
고갈로 된다.
 철골공사와 RC공사 양쪽이 필요
하고 공기상 가장 불편하며, 필요
한 일손도 가장 많다.
 철골량은 S조보다 줄일 수 있지
만 RC공사비가 높아진다.
10
철근콘크리트 공사 개요
철근콘크리트 구조의 역사
 시멘트 / 모르타르

고대 이집트 : 소석고와 이토(泥土)의 혼합물을 피라미드 석재 줄눈으로 사용

고대 메소포타미아 : 소석회를 벽돌조의 줄눈으로 사용

고대 그리스 : 사원의 초석에 석회 모르타르 충진

고대 로마 : 수경성(水硬性) 석회 모르타르를 사원 벽 등에 충진재로 사용
자갈이나 벽돌을 섞은 콘크리트 사용 -> Phantheon의 Dome


1824년 영국 : Aspdin이 석회석과 점토 혼합물을 소성, 분쇄하여 인공시멘트 발명
(이 시멘트 경화물이 포틀랜드 지방의 암석과 흡사하다 하여 포틀랜드 시멘트라
명명)
1850년 전후 : 근대 시멘트 제조 개시
※ Cement : 로마 수경성 시멘트의 촉감이 ‘까칠하다(cementus)’라는 뜻에서 유래
※ Concrete : 라틴어의 ‘혼합하다(concretus)’라는 뜻에서 유래
12
철근콘크리트 구조의 역사
 콘크리트

1825년 영국 Telford : 교량의 석조탑에 콘크리트를 사용하고 철막대로 보강

1849년 프랑스 Lambot : 쇠망과 콘크리트로 소형 보트 건조

1862년 프랑스 Coignet : 3층 주택에 콘크리트 슬라브를 철 빔으로 보강

1867년 프랑스 Joseph Moiner : 철근콘크리트로 화분 제작

1889년 미국 Ransom : 나선형 철근을 이용한 철근콘크리트 구조를 건물에 적용

1918년 미국 Abrams : 물시멘트비설 (W/C ratio) 발표

1923년 Rahmen구조 완성
※ 라멘 구조 : 구조부재의 절점, 즉 결합부가 강결되어있는 골조로서 인장재, 압축재, 횜
재가 모두 결합된 형식의 구조물
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철근콘크리트 구조의 특징
 철근콘크리트가 합리적인 구조형식이 될 수 있는 조건

철근은 인장력에 강하고 콘크리트는 압축력에 강한 성질을 갖는다.

철근과 콘크리트의 팽창계수가 거의 같다.

콘크리트 속의 철근은 녹슬지 않는다.

철근과 콘크리트의 부착력이 높다.
보의 휨모멘트에 대한 철근의 역할
RC의 휨 정항 모식도
14
철근콘크리트 구조의 특징
 장점

경제적인 구조형식

내화, 내식(피복), 내구, 내진성(일체식 구조)이 크다.

부재의 모양과 치수를 자유자재로 형성할 수 있다.

유지관리에 유리
 단점

부재의 중량과 단면이 크다.

공사기간이 길다. (28일 강도)

거푸집 형성에 대한 비용

구조물 전체에 균일한 시공이 어렵다.

재료의 재사용 및 제거작업이 어렵다.
15
철근콘크리트 구조의 시공순서
터파기/토공사
말뚝/지정공사
버림콘크리트
기초
기둥
벽체 및 슬라브
지붕
철근가공·조립
거푸집 가공·조립
콘크리트
제조·운반
콘크리트
타설·양생
철근공사
거푸집공사
콘크리트공사
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콘크리트 공사
콘크리트 공사 개요
재료
배합
비비기
운반
타설
• 시멘트
• 다지기
• 골재
• 마무리
이음
양생
• 물
• 혼화물
생산
시공
공극
100
90
80
시멘트
물
70
60
결시
합멘
재트
페
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스
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잔골재
50
40
굵은골재
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18
콘크리트의 재료
-
시멘트
골재
물
혼화재.혼화제
시멘트
 구조재료인 콘크리트를 이루는 주된 결합재로서 또는 건축 미장용 결합재
 건축재료 중 가장 많이 이용
 라틴어의 caedere라는 말에서 나온 것으로 부순돌 또는 마름돌 의미, 좁은 의미로서는
물을 가하여 경화하는 무기물질
 현재에서는 넓은 의미의 결합재라는 의미로 사용되고 있으며, 일반적으로 포틀랜드시
멘트와 혼합시멘트의 약칭
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시멘트의 역사
 인류문화의 발생과 더불어 존재
 BC2700 이집트 피라미드 줄눈재로 소석고를 사용하였으며 고대 중국 유적에도 시
멘트와 유사한 물질 발견
 AD2세기 판테온 신전 : 수경성 모르타르를 사용한 콘크리트로 제조
 1756년 영국의 John Smeaton : 수경성석회에 포졸란 혼합 모르타르 사용
 1796년 영국의 James Parker : 순도가 낮은 석회석을 소정하여 수경성 분말 획득
 1813년 프랑스의 비카 : 석회석에 점토를 혼합하여 구우면 수경성이 개선되는 것을
발견. 천연시멘트라고 불리워 현재의 포틀랜드 시멘트의 시초가 됨
 1824년 영국의 Joseph Aspdin : 미세하게 분쇄된 석회석 분말을 소성한 다음 여기
에다 미세하게 분쇄된 점토분말을 혼합하여 로 안에서 CO2가 빠져나갈 때까지 이
혼합물을 소성. 이 혼합물을 미세하게 분쇄한 후 시멘트로서 사용
21
국내 시멘트 산업의 현황
 1919년 일본의 오노다 시멘트회사에 의해 평양의 근교 승호리에 30만톤 건식공장 건설
 1945년까지 6개의 공장건설, 연간 시멘트 총생산량 170만톤
 1957년 연산 24만톤 대한양회공업(주)의 문경공장건설
 1959년 삼척의 동양시멘트공장, 18만톤 생산능력
 1961년말 72만톤
 1964년 이후 쌍용, 한일, 현대, 아세아, 성신, 고려, 한라, 한국고려, 유니온 등 시멘트회사
설립
 1971년 692만톤
 1981년 1,560만톤
 1986년 3,000만톤
 1994년 5,100만톤
 2008년 5,600만톤
22
시멘트의 원료와 제조 방법

원료


석회석 + 점토 + 산화철 + 규석
제법

원료혼합

회전로에 소성
1. 원재료
(1400-1450°C)

Clinker 형성

분쇄
2. 혼합 및 소성
3. 냉각 및 클링거 생성
4. 석고혼합 및 분쇄
5. 출고
23
시멘트의 특성
 수화(水和) 작용 : cement에 적당한 물을 첨가하면 cement paste(풀)가 시간이 경과함
에 따라 유동성을 상실하여 응고하는 것
 응결 (setting) : cement풀이 응고는 하였으나 충분한 소성(plasticity)을 나타내는 상태
(굳어지기 시작한 상태)

initial setting (초결) : 1시간 후

final setting (종결) : 10시간 이내
 경화 (hardening) : 굳어져 가는 상태. 응결의 끝을 경화의 시작으로 봄.
24
시멘트의 특성
 비중 : 보통 3.0~3.2정도(일반적으로3.15)

르샤틀리에의 비중병으로 측정

풍화된 시멘트, 소성이 부족한 시멘트, 혼화제가 포함된 시멘트는 비중이 적음.

성분 중 SiO2(이산화규소), Fe2O3(산화제2철)가 많이 포함된 시멘트는 비중이 큼.

시멘트의 단위용적 중량은 일반적으로 1500kg/m3
 분말도 : 단위중량에 대한 표면적, 즉 비표면적에 의하여 표시

브레인법 또는 표준체법에 의해 측정

분말도가 높을수록 수화작용과 풍화작용 

분말도가 미세하면,
•
•
•
•
수화속도가 빨라 조기강도 
Workability 
bleeding 현상 
수밀성 , 즉 투수성 
•
•
•
•
골재와 접착하는 힘이 커져 내구성 
풍화하기 쉬음.
수축균열이 생기기 쉬움.
A․E제의 발포량이 감소
25
시멘트의 특성
 강도

시멘트모르타르 강도로부터 추정

시멘트 강도에 영향을 주는 요인 : 물시멘트비 (W/C) / 골재혼합비 / 골재의 성질과
입도 / 시험체의 형상과 크기 / 양생방법과 재령 / 시험방법 / 분말도, 풍화정도

보통 포틀랜드 시멘트의 3일 압축강도는 85kg/cm2, 7일 강도는 150kg/cm2, 28일
강도는 245kg/cm2, 정도
 응결ᆞ경화

혼합용수가 많으면 응결, 경화가 늦음.

온도와 습도가 높으면 응결시간이 짧아지고 경화가 촉진됨.

시멘트의 분말도가 높으면 응결, 경화속도가 빨라짐.
26
시멘트의 특성
 안정성

시멘트가 응결, 경화되는 과정에서 팽창으로 인한 균열이나 변형이 생겨 구조물을
파괴하는 현상이 발생할 수 있는데 이 팽창의 정도를 안정도라 함.

오토클레이브(auto-clave) 팽창도 시험방법으로 측정

안정성을 잃는 경우
• 소성이 불충분할 때
• 유리석회(CaO; 산화칼슘)가 과량포함 되었을 때
• MgO(마그네시아), SO3(아황산)의 함유량이 많을 경우
 풍화

시멘트가 습기를 흡수하여 경미한 수화반응을 일으켜 생성된 수산화칼슘과 공기
중의 탄산가스가 작용하여 탄산칼슘을 생성하는 작용

시멘트 입자 표면에 피막 형성  수화작용 저지

풍화된 시멘트는 비중감소와 경화불량으로 강도가 저하되고, 응결이 늦어짐.
27
Hoover Dam의 수화열 제어 사례
 댐 개요: 높이(726.4ft; 221.3m), 발전용량(2,078 MW),
세계 제1의 콘크리트 댐
 댐 본체 무게: 6,600,000 톤
 하단 두께: 660피트
 콘크리트 양: 매달 160,000yd3 씩 총 3,250,000yd3의 콘크
리트 타설. 발전소 부분과 유입타워, 그리고 기타 시설에
추가로 1,000,000yd3 정도의 콘크리트가 소요
 수화열 저감


이 댐을 하나의 구조물로 바로 시공했을 경우, 수화열
을 대기온도까지 식히는데 125년 정도의 시간이 걸린
다고 추정
높이 5피트의 사다리꼴 콘크리트 블록을 서로 맞물리
게 쌓아 가고 콘크리트 속에 직경 1인치의 철관을 매
설, 냉각수를 통과시켜 수화열을 낮추는 공법 사용
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시멘트의 종류
 포틀랜드 시멘트
구 분
 혼합시멘트

고로슬래그 시멘트

플라이애쉬 시멘트

포졸란 시멘트
종 류
수경성석회, 로만시멘트, 천연시멘트, 포틀
수경성 시멘트
- 공기중, 수중에서
경화하는 것.
랜드 시멘트, 초속경시멘트, 알루미나 시멘
트, 포졸란시멘트, 산토린시멘트(초석회+
화산재), 고로시멘트,
플라이애시시멘트,
메이슨리시멘트, 팽창시멘트
 특수시멘트

알루미나 시멘트

초속경 시멘트

팽창 시멘트

백색 포틀랜드 시멘트
기경성 시멘트
소석회, 돌모마이트 플라스터, 석고플라스
- 수중에서는
터(소석고), 킨즈시멘트, 마크네시아시멘트
경화하지 않는 것
특수 시멘트
치과용 규산시멘트, 인산아연시멘트
경화 성질에 따른 분류
29
포틀랜트 시멘트
 보통 포틀랜드 시멘트

일반적인 시멘트로서 일반적인 성질을 구비 (시멘트 생산량의 90%이상 차지 )

토목, 건축의 각 공사에 사용하는 보편적인 시멘트

제조공정이 간단

혼합시멘트의 베이스 시멘트로 사용
 중용열 포틀랜드 시멘트

보통 포틀랜드시멘트 중에서 Al2O3(산화알루미늄), CaO(산화칼슘)양을 적게 하고,
SiO2(이산화규소)의 양을 많이 첨가하여 만든 시멘트

수화속도를 지연시켜 수화열과 수축률이 적고 내구성이 뛰어남.

해수저항성과 장기강도가 큼.

방사선 차단효과

재령 3개월의 강도가 보통 포틀랜드 시멘트의 4주 강도와 같음.

댐, 터널, 거대구조물의 기초공사, 매스 콘크리트, 콘크리트도로포장 등에 사용
30
포틀랜트 시멘트
 저열 포틀랜드 시멘트
 수화열이 60cal/g(7일)이하, 70 cal/g (28일)이하로 중용열시멘트 보다 10cal/g 낮
아 수화열이 최저인 시멘트
 LNG Tank, 댐용시멘트로서 중용열포틀랜드시멘트와 유사
 조강 포틀랜드 시멘트
 일반 시멘트 보다 C3S(규산제3칼슘)나 석고양을 증가시킨 분말도가 높은 시멘트
 콘크리트의 수밀성이 높고 구조물의 내구성이 우수
 보통시멘트 3일 강도를 1일만에, 7일 강도를 3일만에 발현
 습윤보양에 주의
 한중공사, 긴급공사, 콘크리트 2차 제품
 초조강 포틀랜드 시멘트
 조강 포틀랜드시멘트보다 C3S나 석고량이 많고, 극히 짧은 기간에 고강도를 발현
 분말도가 높기 때문에 주입특성이 우수하며 각종 그라우트팅 공사에도 이용
 조강시멘트의 3일 강도를 1일만에 발현
31
포틀랜트 시멘트
 내황산염 포틀랜드시멘트

시멘트중의 C3A(알루민산제3칼슘)의 함유량을 4%이하로 낮춘 시멘트

황산염에 대해 저항성 강화

온천지대나 하수시설, 배수시설, 황산염을 많이 함유한 토양, 지하수가 닿는 곳의
콘크리트공사, 터널수로라이닝 등에 사용
 백색 포틀랜드시멘트

포틀랜드시멘트에 알루민산철3석회를 극히 적게하여 백색을 띤 시멘트

미장재 및 치장재용 또는 인조석 원료 등으로 사용
32
혼합 시멘트
 고로 시멘트 (Slag cement)
※ 혼합시멘트: 포틀랜드 시멘

포틀랜드시멘트에 고로슬래그 분말을 혼합하여 만든 시멘트
트의 크링카와 석고외에, 각종

초기강도는 작고 장기강도는 높으며, 수화열량이 적음.
멘트. KS규격에서 정한 혼합재

온도영향 받기 쉽고 초기강도 낮아 한냉기 초기양생에 주의

해수에 대한 내식성이나 내열성 우수
종류가 있으며, 이들의 혼합재

매스콘크리트, 지중구조물, 해안공사, 토목용 콘크리트에 사용
멘트 명칭이 붙여져 있음.
 플라이애시 시멘트 (Fly-ash cement)
의 혼합재를 혼합하여 만든 시
에는 ① 고로슬래그 ② 플라이
애쉬 ③ 실리카질 혼합재의 3
의 명칭에 의해, 각각의 혼합시
※ Fly-Ash: 화력발전소에서 미
분탄을 연소할 때에 배출되는

실리카 대신 플라이애쉬를 혼화재로 사용한 시멘트
석탄재의 일부로 콘크리트 혼

초기강도는 작고 장기강도는 높으며, 수화열량이 적음.
중에 실리카질이 시멘트의 칼

수밀성, 워커빌리티, 내구성, 화학적 저항성 증진

건조수축도가 적고, 수화열량이 적어 매스콘크리트용에 적합
화재 등에 사용. 플라이 애쉬
슘성분과 서서히 반응하여 안
정한 규산칼슘 등의 화합물을
만들어 강도, 내구성의 향상에
기여함.
33
혼합 시멘트
 포틀랜드 포졸란 시멘트 (Pozzolan cement)

포틀랜드시멘트 + 포졸란 (천연산 및 인공의 실리카질 혼화재)

수밀성, 장기강도, 화학적 저항성, 워커빌리티 증진

블리딩 및 백화현상 감소

콘크리트 공극의 충진 효과가 크고, 투수성 작아짐
 실리카 시멘트 (Silica cement)

건조수축 약간 증대, 화학저항성 및 내수 내해수성 우수

초기강도 적으나 장기강도 큼

블리딩 감소, 워커빌리티 증가
34
특수 시멘트
 알루미나 시멘트 (Alumina cement)


알루미나(산화알루미늄) 성분 첨가로 내화성이 증진(건축토목용)
급경성 콘크리트에서는 6~12시간에 28일 강도 보이지만, 25도부터 양생온도의
부영향으로 강도저하

한랭기에는 무난하나 서열시 외부로부터 냉각, 비빔온도 낮춰야 함.

철근의 방청보호력 기대할 수 없으므로 철근콘크리트에 사용 주의
 레귤레이티드 세트시멘트 (Regulated set cement)

제트 시멘트(jet cement), 초속경콘크리트라고도 함

타설후 2~3시간 내에 거푸집 제거 / 응결조절제 사용하여 임의시간 조절

2~3시기간에 100kgf/cm2이상의 압축강도, 온도안정성

슬라이딩 폼공사, 포장, 도로보수공사
35
특수 시멘트
 팽창시멘트
 경화도중에 팽창을 주어 수축 방지
 거푸집 구속 증기양생 콘크리트 제품에 혼입하여 외압강도 상승이나 균열제거
 바닥슬래브 등에 균열제거하기 위한 현장콘크리트
 역타설 콘크리트에 혼입, 이어치기 콘크리트 개선
 도로포장에 적용, 소축줄눈 소요간격 저감용
 백색포트랜드시멘트
 철분의 함량을 줄여서 석회석의 색깔인 희색을 띠게 만듦.
 미관이 우수하므로, 미장재, 장식재로 사용
 폴리머시멘트 (Polymer cement)
 포리머: 합성고분자 화합물
 방수성, 내약품성, 변형성능 향상 목적으로 고분자재료 혼입
 폴리머 콘크리트, 폴리머침투콘크리트
36
콘크리트의 재료 – 골재
– 조골재 (굵은 골재 – 자갈)
- 세골재 (잔골재 – 모래)
골재의 정의 및 요구 성능
 콘크리트용 골재(KSF 2526)


콘크리트 체적의 70~80%차지
모르타르(mortar) 또는 콘크리트(concrete)를 만들기 위하여 결합재, 물 등과 함께
일체로 굳어지는 불활성(不活性)의 재료로서 모래, 자갈, 부순돌, 슬래그 기타 이
와 비슷한 재료를 통틀어 말함.
 콘크리트용 골재의 요구되는 성능

콘크리트강도를 확보하는 강성(세기)을 지닐 것

콘크리트의 무게를 만족하는 비중일 것

기상조건과 사용여건에 대해 내구성이 있을 것

유동성이 좋고 밀실한 콘크리트를 만들 수 있는 입형과 입도일 것

콘크리트의 성질에 나쁜 영향을 끼치는 유해물질을 포함하지 않을 것

내화성이 있을 것

염분 허용한도는 0.04% 이하일 것
38
골재의 종류
 입자의 크기에 따른 분류

잔골재 : 체규격 5mm의 체에서 중량비로 85% 이상 통과하는 골재

굵은골재 : 체규격 5mm의 체에서 중량비로 85% 이상 남는 골재
 용도에 의한 분류

구조용 콘크리트 골재 : 양질의 천연골재 및 인공골재 등

단열 흡음용 콘크리트 골재 : 천연 및 인공경량골재 등

치장용콘크리트 골재 : 화강암, 석회석등
39
골재의 품질 및 표준입도
 보통골재의 품질


골재는 유해량의 먼지 흙, 유
기불순물, 염화물 등을 포함하
지 않고 소요의 내화성및 내구
성을 가진 것으로 한다.
굵은골재의 최대치수는 공사
시방서에 따른다 공사시방서
에 정한 바가 없을 때에는 부
재 종류별로 아래 표의 범위내
에서 철근 순간격의 4/5 이하
또는 피복두께 이하가 되도록
정한다
 보통 골재의 표준입도
40
골재의 함수상태와 흡수율
 골재의 함수상태


절건상태 : 골재를 110± 5℃의 온도로 완전 건조시킨 상태, 함수율이 0인 상태
기건상태 : 골재를 대기 중에 방치하여 건조시킨 것으로 내부에 약간 수분이 있는 상
태, 공기 중의 습도와 재료의 습도가 평형이 된 상태

표건상태 : 골재내부는 포수상태이며 표면은 건조되어 있는 것

습윤상태 : 표면에 물이 붙어 있는 상태
 흡수량

보통자갈, 깬자갈 - 중량의 1~2%

인공 경량 골재 - 중량의 3~10%

천연 연질 경량골재 - 중량의 30~35%
41
콘크리트의 재료 – 물
물(배합수)
 배합수는 특별한 맛, 냄새, 빛깔, 탁도 등이 없는 상수도 정도의
깨끗한 물 사용
항
목
품
질
 현탁물질의 양
 2 g/ℓ이하
 용해성 증발 잔류물의 양
 1 g/ℓ 이하
 염소 이온
 200ppm이하
 시멘트의 응결시간의 차
 초결 30분이내, 종결 60분이내
 모르타르의 압축강도 비율
 재령 7일 및 재령 28일에서 90%이상
43
콘크리트의 재료 – 혼화재료
– 혼화재
- 혼화제
혼화재료(Admixture)
 혼화재료란 ?

콘크리트의 유동성이나 수밀성 및 내구성 등, 품질을 개선하기 위해 콘크리트에
혼합하는 재료
 혼화재 (混和材)

다량(시멘트의 5% 이상)을 사용하여 콘크리트가 증량됨.
 혼화제 (混和劑)

소량사용(시멘트의 1% 이하)하여 품질에 영향을 줌.
45
혼화재 (混和材)
 포졸란

콘크리트 강도, 해수 등에 대한 화학적 저항성, 수밀성 등을 개선

시공연도 향상, 블리딩과 재료분리 감소, 건조수축 증가
 플라이애쉬

미분탄 연소보일러에서 나오는 석탄재의 비분입자를 가공

수화발열속도 저감 / 장기강도 증진(조기강도는 불리) / 수밀성 향상
 고로슬래그미분말

용광로의 선철과 생성되는 융용슬래그를 이용

수화발열속도 저감 / 장기강도 증진(조기강도는 불리) / 수밀성 향상

해수/광천수 등 지하수에 대한 저항이 우수
46
혼화재 (混和材)
 실리카 흄


실리콘, 페로실리콘, 실리콘합금 등을 제조할 때에 발생되는 폐가스 중에 포함되
어 있는 SiO2를 집진기로 모아서 얻어지는 초미립자의 산업부산물
초고강도 / 수밀성
 팽창재

시멘트 수화반응 과정에 관여

콘크리트의 경화 및 건조시에 수축을 방지하고 균열발생을 억제
 착색재
47
혼화제(混和劑)
 작업성능이나 동결융해 저항성능의 향상 : AE, AE감수제
 단위수량, 단위시멘트량의 감소 : 감수제, AE감수제
 강력한 감수효과와 강도의 대폭적인 증가 : 고성능 감수제
 강력한 감수효과를 이용한 유동성의 대폭적인 개선 : 유동화제
 응결, 경화시간의 조절 : 촉진제, 지연제, 초기지연제, 급결제
 염화물에 의한 강재의 부실을 억제 : 방청제
 기포를 발생시켜 충전성, 경량화 등에 이용 : 기포제, 발포제
 점성, 응집작용 등을 향상시켜 재료분리를 억제 : 증점제, 수중콘크리트용 혼화제
 기타 : 방수제, 소포제, 방동제, 수축저감제, 보수제, 수화열 억제제 등
48
혼화제(混和劑)
 AE제 (Air Entraining Agent)
 계면활성제의 일종으로 ‘공기연행제’라고도 하며, 콘크리트 속에 독립된 기포를
연행시키고 시공성과 동결융해 저항성을 향상
 특성
• 단위용 수량  동해 
• 워커빌리티  (쇄석골재, 경량골재 사용시에도 시공)
• 수밀성 
• 빈배합 콘크리트에서는 AE제를 쓴 것이 압축강도 
• 철재의 부착력이 약간 감소
※ 빈배합: 콘크리트에 시멘트 단위량이 적은 배합 (콘
• 공기량 증가로 강도 저하
크리트 1m3에 대하여 시멘트 240kg 이하
※ 부배합: 콘크리트에 시멘트 단위량이 큰 배합 (콘크
리트 1m3에 대하여 시멘트 300kg 이상
 감수제 (Water Reducing Agent) / AE 감수제
 시멘트입자의 습윤, 분산작용으로 시공성 높이고 단위수량(水量) 및 단위시멘트
량을 줄여줌
 AE제의 성능을 겸비한 것을 AE 감수제라 함.
49
혼화제(混和劑)
 고성능 감수제 (High Range Water Reducing Agent) : 일반 감수제에 비교하여 분산성
능이 현저하게 높아서 다량으로 사용해도 응결의 지연이나 과도한 공기연행작용, 강
도저하 등이 없고, 단위수량을 대폭적으로 감소시킬 수 있는 혼화제
 유동화재 (Superplasticizer) : 혼합된 콘크리트에 첨가하여 유동성을 증대시키는 것을
주목적으로 하는 혼화제
 경화조정제

촉진제 : 주로 한중콘크리트의 조기강도 발현에 유효

지연제 : 서중콘크리트의 발열억제나 콜드조인트의 방지 등에 유효
 기포제 (발포제) : 콘크리트의 단위용적중량의 경감 혹은 단열성의 부여를 목적으로 안
정된 기포를 물리적인 수법으로 도입시키는 혼화제
 기타 혼화제 : 급결제, 방수제, 방청제
50
콘크리트 배합설계
콘크리트 배합설계의 개요
 배합의 정의


요구되는 소요강도, 워커빌리티, 균일성, 수밀성 및 내구성이 얻어질 수 있도록 시
멘트, 골재, 물 및 혼화재료의 혼합비율을 결정하는 것.
재료와 시공이 좋지 않은 경우에도 배합 결정조건에 의하여 어느 정도까지는 보완
할 수 있지만, 반대로 재료나 시공방법이 아무리 좋아도 배합이 적당하지 않으면
원하는 콘크리트의 품질을 얻을 수 없음.
 배합의 선정 방침

타설이 가능한 범위 내에서 최소 단위수량의 콘크리트일 것.

설계 및 시공상 허용되는 범위에서 가능한 최대치수 굵은 골재를 쓸 것.

기상작용, 화학적 작용 등에 저항하도록 적당한 내구성을 가질 것.

소요의 강도를 충분히 가질 것.
52
배합의 종류
 시방배합과 현장배합
 용적배합
 각 재료의 용적을 기준으로 배합하는 방법 (주로 절대용적 배합을 칭함)
 절대용적배합
• 1m3의 콘크리트 제조에 소요되는 각 재료량을 그 재료가 공극이 전혀 없는 상
태로 계산한 절대용적(ℓ)으로 표시한 배합
• 콘크리트 배합의 기본으로 중시됨.
 표준계량 용적배합
• 시멘트 1,500kg을 1m3 로 계산하며, 거의 사용하지 않음.
 현장계량 용적배합방법
 중량배합
 1 m3 의 콘크리트를 제조하는데 소요되는 각 재료량을 중량으로 표시한 배합으로,
가장 정확한 방법
 정밀한 배합을 하기에 편리한 방법으로 실험실 배합 및 레미콘 생산배합에 사용
53
배합설계 절차
배합강도
굵은골재 최대치수
필요한 콘크리트의 성능 결정
슬럼프치
공기량
시멘트 종류 및 품질
물의 수질
재료선정, 재료시험
굵은골재, 잔골재의 종류 및 품질
혼화재료의 종류 및 품질
물시멘트비 산정
단위수량 결정
단위시멘트량, 단위골재량 산정
잔골재율 결정
굵은골재량, 잔골재량 산정
혼화재료의 양 산정
시험배합 및 조정
현장배합
54
배합설계 절차
55
콘크리트의 성질
- 굳지 않은 콘크리트의 성질
- 경화된 콘크리트의 성질
콘크리트의 성질
- 굳지 않은 콘크리트의 성질
- 경화된 콘크리트의 성질
굳지 않은 콘크리트의 성질
시공연도(Workability)
반죽질기(Consistency)
운반에서 타설까지 작업성 및
재료분리없이 시공가능한 연도
를 갖는 것
일반적으로 단위수량의 다소에 의
해 콘크리트의 연도를 표시한 것
성형성(Plasticity)
거푸집에 쉽게 다져 넣을 수
있고 거푸집을 제거해도 재
료가 허물어지거나 분리되지
않는 성질
Workability /
Consistency
재료분리에
충진성
대한
저항성
균등질
Plasticity
Finishability
유동성
마감성(Finishability)
마무리 하기 쉬운 정도
마감작업량이
적을 것
58
슬럼프 시험 (slump test)
부위별 Slump 값
장소
진동다짐이
아닐 때
진동다짐일 때
기초, 바닥판, 보
15 ~ 18
5 ~ 10
기둥, 벽
18 ~ 21
10 ~ 15
59
슬럼프 테스트 결과의 정성적 분석
 비록 동일한 슬럼프값을 가진다 하더라도 워커빌리티의 좋고 나쁨은 달라질 수 있음.
슬럼프값 동일
플라스티서티가 좋음
플라스티서티가 나쁨
60
워커빌러티에 영향을 주는 요소
 단위수량 : 단위수량이 많을수록 콘크리트의 콘시스텐시는 크게 된다. 그러나 단위수
량을 증가시키면 재료분리가 생기기 쉽기 때문에, 워커빌리티가 좋아진다고 말할 수
없다.
 단위시멘트량 : 단위시멘트량이 많아질수록 Plasticity증가, 일반적으로 부배합의 경우
빈배합의 경우보다 워커빌리티가 좋다.
 시멘트의 성질 :

시멘트의 종류, 분말도, 풍화의 정도 등이 영향을 줌.

분말도가 높은 시멘트는 콘시스텐시가 적음.

분말도가 낮은 것은 콘시스텐시는 크게 되나 재료분리가 쉽게 되기 때문에 워커빌
※ 분말도 : 1g 중에 포함된 시멘트
전체 입자 표면적의 합
리티가 나빠짐.
61
워커빌러티에 영향을 주는 요소
 골재의 입도 및 입형 : 둥근강자갈의 경우 워커빌리티가 가장 좋고, 편평하고, 세장한
입형의 골재는 분리되기 쉬우며, 모진 것이나 굴곡이 큰 골재는 유동성이 나빠져 워커
빌리티가 불량하게 됨.
 공기량 : 공기량 1%의 증가에 슬럼프가 2cm정도 증가. 단위수량을 약 3% 저감가능
 혼화재료 : AE제나 감수제는 워커빌리티의 개선을 목적으로 함.
 비빔시간 : 비빔이 불충분하고 불균질한 상태의 콘크리트는 워커빌리티가 나빠짐.
 온도 : 콘크리트의 온도가 높을수록 콘스텐시가 저하됨.
62
브리딩과 레이턴스
 Bleeding

콘크리트 타설 후 시멘트, 골재가 침하하면서 물이 분리되어 표면으로 떠오르는 일
종의 재료분리
• 상부의 콘크리트를 다공질로 만들며, 내부의 수로를 형성하여 내구성, 수밀성
을 저하시킴.
• 철근에 의한 콘크리트 침하(settlement)가 발생하며, 철근 배근을 따라 직상부
에 격자형 균열 발생
 Laitance

수분과 함께 상승 후 수분이
침하량
침하균열
레이턴스
증발한 후에 생기는 이물질

압축공기나 압축수로 레이턴스를
반드시 제거
수막
물, 미세물질의
상승(블리딩현상)
철근
시멘트·골재 등
콘크리트 입자
침하
블리딩에 의한 균열
63
재료분리
 정의 : 균질하게 비벼진 콘크리트는 어느 부분의 콘크리트를 채취해도 그 구성요인인
시멘트, 물, 잔·굵은 골재의 구성비율은 동일해야 하나, 실제로는 이 균질성이 소실되
며 이러한 현상을 재료분리라고 함.
 문제점




시공상의 작업효율 저하
경화한 콘크리트의 강도, 구조
물의 미관, 내구성 저하
타설불량으로 일한 곰보(honey
comb) 등 시공결함 발생
블리딩에 의한 수밀성 저하와
수평철근과 콘크리트 사이의 부
착강도 저하
64
재료분리의 원인
 굵은 골재의 분리


단위수량 및 w/c비가 크면 재료분리가 현저하게 증가
단위수량이 과도하게 적은 된비빔 콘크리트도 점착성이 부족하여 분리 경향이 커
짐.

골재의 비중차(중량골재, 경량골재)

골재의 형상은 둥근 것이 좋고 세장한 골재가 분리하기 쉬움.

시공불량 : 타설 높이가 부적절하거나 진동다짐이 과한 경우 등
 시멘트 페이스트 및 물의 분리

거푸집의 이음매, 틈새, 구멍

블리딩(bleeding)과 레이턴스(laitance)
65
초기균열
 침하 수축균열



블리딩 현상으로 인하여 콘크리트가 침하할 때 철근이 배근된 부분은 철근에 의
해 침하가 방해되면서 철근 배근을 따라 격자로 발생
타설 후 1~3시간에 발생
단위수량을 적게 하고, 슬럼프가 작은 콘크리트로 잘 다지거나 타설 속도를 늦추
어 균열을 줄임.
 건조균열 (플라스틱 수축균열)

콘크리트 표면에서 물의 증발속도가 블리딩 속도보다 빠른 경우와 같이 급속한
수분증발이 일어나는 경우 표면에 발생하는 가늘고 얇은 균열

타설 부위의 과도한 수분증발을 방지
 거푸집 변형균열 및 진동/재하 균열
66
경화된 콘크리트의 성질
-
콘크리드 강도
수밀성
내화/내구성
기타
콘크리트의 압축강도 시험
67
콘크리트의 강도
 압축강도 : 설계기준강도 Fc(kgf/cm2) = 150, 180, 210, 240, 270, 300 ….
• 보통 콘크리트 : 150 – 300 (일반적으로 350)
• 경량 콘크리트 : 120 이상
• 고강도 콘크리트 : 400 이상 (일반적으로 600~800/초고강도 800~1000)
 인장강도 : 압축강도의 1/10 ~ 1/13정도

인장강도가 크면 건조수축 및 온도변화에 의한 균열발생이 적음.
 휨강도 : 압축강도의 1/5 ~ 1/7 정도.
 전단강도 : 압축강도의 1/4 ~ 1/6 정도
15cm
30cm
 부착강도 : 압축강도의 약 1/10 정도

압축강도가 350kgf/cm2 이상에서는
증가하지 않음.
콘크리트의 압축강도 시험
68
수밀성
 수밀성과 시공

콘크리트의 투수원인은 대부분이 시공불량에 의한 것이므로, 수밀성을 확보
하기 위해서는 적절한 배합의 콘크리트로 양질의 시공을 해야 함.
 수밀성 영향 요인

물시멘트비가 작을수록 

굵은 골재를 사용할수록 

콘크리트치기 이후 습윤양생 부족할 경우 

다짐 불충분 

양질의 혼화재료(혼화제나 혼화재)를 사용 
69
내화성 / 내구성
※ 중성화 : 콘크리트 중의 수산화 칼슘이 공기중의 탄산가스의 작용을
받아 탄산칼슘으로 되고 알칼리성을 상실하는 것
- Ca(OH)2 + CO2  CaCO3 + H2O
 내화성
- 중성화된 부분으로 물과 공기가 침투하면 철근부식의 원인이 됨.
 불에 견딜 수 있는 성질
 일정 이상의 고온을 받으면 강도 및 탄성계수, 철근과의 부착력이 저하됨.
 고온(260Co)을 받을 경우 콘크리트는 다공질로 변하고, 균열이 발생하며, 흡수성
이 증대되어 중성화 속도가 빨라져 내구성이 저하됨.
 내구성
 장기간의 세월에 걸쳐 사용에 견딜 수 있는 성질
 내구성 영향요인
• 기상작용
• 동결융해, 한서, 건조습윤 등의 반복 작용
• 화학물질에 의한 침식작용
• 황산염, 산류 등
• 중성화와 철근의 부식
• 반응성 골재의 영향
70
기타 경화된 콘크리트의 성질

동결융해 : 콘크리트에 포함된 수분의 동결팽창(9%)에 의한 수압이 콘크리트를 파괴하는 현상

해수 등에 의한 염해 : 콘크리트 중에 염화물이 존재하여 강재가 부식함으로써 콘크리트 구조물에
손상을 끼치는 현상

화학적 부식

외부에서 화학적 작용을 받아 수화생성물이 변질 또는 분해되어서 결합능력을 잃어버리는 열
화현상으로 침식부위는 중성화되고 피복콘크리트의 박락과 철근의 부식 유발


산류, 알칼리류, 염류, 유류, 부식성 가스 등

산성하천유역의 구조물, 하수도 관련 시설물, 화학공장 및 식품공장의 특수환경
알칼리 골재 반응

반응 생성물의 생성과 흡수에 동반하는 팽창에 의하여 콘크리트에 균열이 발생하는 현상

알칼리 실리카반응(통상적인 알칼리 골재반응)/알칼리 탄산염반응/알칼리 실리케이트반응 등

콘크리트 구조물의 균열 : 무근콘크리트 거북등 균열 / 철근콘크리트는 주근 방향으로 균열
71
특수 콘크리트
-
유동화 콘크리트
한중 콘크리트
서중 콘크리트
수밀 콘크리트
프리팩트 콘크리트
해양 콘크리트
매스 콘크리트
고강도 콘크리트
특수 콘크리트
※ 온도가 낮으면 수화반응이 지연되어 콘크리트의 응
결경화가 늦어지며, 초기동해를 받으면, 강도저하,
균열, 내구성의 저하 등 품질이 현저히 저하됨.
※ 온도가 높으면 단위수량의 증가, 슬럼프의 저하, 응
결촉진, 급격한 수분증발 등에 의해 콜드조인트 및
균열이 발생하고 장기강도가 저하됨.
 유동화 콘크리트
 미리 비벼낸 콘크리트에 유동화제(고성능 감수제)를 첨가하여 유동성을 증대시킨
콘크리트
 감수율 20~30%, 시공성은 종래의 콘크리트와 동일하게 하고, 단위수량 및 시멘트
량을 저감시킴으로써 건조수축 및 블리딩의 감소, 수밀성 및 내구성의 향상, 수화
열에 의한 균열의 감소를 도모
 한중콘크리트
 콘크리트를 부어넣기 후 동결할 위험이 있는 경우에 시공하는 콘크리트(일평균 기
온 4℃ 이하)
 감수제 사용하고 재료의 가열, 보온 양생 등 필요
 서중콘크리트
 일평균기온이 25℃를 넘는 시기에 시공되는 콘크리트
 지연형 감수제를 사용하고 재료온도를 낮추며, 운반을 짧게 하고 습윤양생
73
특수 콘크리트
 수밀콘크리트

수밀성이 크거나 투수성이 작은 콘크리트

수밀을 요하는 콘크리트 구조물은 투수, 투습에 의해 안정성, 내구성, 유지관리, 외
관 등에 영향을 받는 구조물로 각종 저장시설, 지하구조물, 수리구조물, 저수조, 수
영장, 상하수도 시설, 터널 등에 사용

AE제, 감수제 등을 사용해 물시멘트비와 내부공극을 감소시키기거나 미분말 혼화
재료, 팽창재 등을 사용
 프리팩트콘크리트

특정한 입도를 가진 굵은 골재를 거푸집에 채워놓고 그 공극 속에 유동성이 크고
재료의 분리가 적은 콘크리트를 주입해 만든 콘크리트

수중이나 공기 중에서 시공하고 플라이애쉬 또는 고로 슬래그 미분말을 사용
74
특수 콘크리트
 해양콘크리트
 해면 아래 있는 구조물 또는 파랑이나 해수, 물보라, 조풍 등에 영향을 받는 육상
구조물에 사용되는 콘크리트로 수중콘크리트 또는 프리팩트 콘크리트로 시공
 해수작용에 내구적인 플라이애쉬 시멘트, 고로슬래그 시멘트 등을 사용
 매스콘크리트
 부재 또는 구조물의 치수가 커서 시멘트의 수화열로 인한 온도의 상승과 하강에
따른 콘크리트의 과도한 팽창과 수축을 고려하여 시공해야 하는 콘크리트
 대체적으로 넓은 슬래브나 기둥형상의 부재에서는 두께 80cm 이상, 하단이 구속
된 벽체 형식의 구조물에서는 두께 50cm 이상
 온도균열 제어 대책으로는 적절한 콘크리트 품질 및 시공방법의 선정, 균열 제어
철근 사용, 콘크리트 Pre-cooling, Pipe-cooling 등 적용
 고강도콘크리트
 650kgf/cm2 이상의 콘크리트
 낮은 물시멘트비(50% 이하)에 고성능 감수제를 사용하여 소정의 워커빌리티를 확
보하며, 시멘트 대신 플라이애쉬, 고로 슬래그 분말, 실리카 흄 등을 사용
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