골재의 여러가지 성질

□ 골재의 여러 가지 성질

 1. 골재의 비중

    가. 골재의 비중에는 진비중, 겉보기 비중, 절대건조상태의 비중, 표면건조 포화상태의 비중이
         있으나 일반적으로 골재의 비중이라하면 표면건조 포화상태의 비중을 말함.

    나. 골재의 비중은 콘크리트의 배합설계, 실적률, 공극률등의 계산에 사용되고 경도, 강도,
         내구성 등의 정도를 알 수 있으며 일반적으로 비중이 클수록 치밀하고 흡수량이 작으며,
         내구성과 강도가 크고 충격에 의한 손실이 작음.

    다. 골재의 비중은 암석의 석질에 따라 다소차이가 있으나 KS에 의하면 잔골재가 2.50-2.65,
         굵은골재가 2.55-2.70의 값을 표준으로 하고 있으며 일반적으로 콘크리트용 골재의 비중은 2.60 이상
         을 표준으로 함.

    라. 비중이 2.60 이하인 것은 보통 연질사암, 응회암등과 같은 사석으로 볼 수 있음.

    마. 비중에 따른 골재의 성질

     ① 큰 비중 : 공극률이 적고 흡수율도 적어 동결에 의한 손실도 적으며 내구성도 크다
     ② 작은 비중 : 비중이 2.50 이하인 것은 풍화된 골재로 성질이 나쁘다.

 2. 골재의 단위중량

    가. 단위용적 중량이란 1㎥당의 골재의 무게를 말하며 골재의 비중, 입도, 표면수 및 함수량,
         측정기의 모양 및 크기, 계량 및 투입방법등에 따라 달라지나 표준방법에 의한 단위용적
         중량은 일반적으로 1,600-1,700Kg/ ㎥ 정도 임.

    나. 구체적인 단위용적 중량은 잔골재가 1,450-1,700Kg/㎥, 굵은골재가 1,550-1,850Kg/㎥,
         혼합골재가 1,760-2,000Kg/㎥ 정도 이며 이 값은 골재의 공극률, 콘크리트의 배합설계
         또는 용적배합의 설계에 필요한 것이다.

    다. 잔골재는 입도가 클수록 단위무게가 크다

 3. 골재의 표면수와 흡수량

    가. 골재의 함수량에 의하 분류

     ① 절대건조상태
         : 로건조상태라고도 하며 건조로(oven)에서 100-110℃의 온도로 일정한 중량이 될때 까지
           완전히 건조시킨 상태
     ② 공기중 건조상태
         : 기건조상태라고도 하며 골재의 표면은 건조하나 내부에서 포화하는데 필요한 수량보다
           작은 양의 물을 포함하는 상태로서 물을 가하면 약간 흡수할 수 있는 상태
     ③ 표면건조포화상태
         : 골재의 표면에는 수분이 없으나 내부의 공극은 수분으로 충만된 상태로서 콘크리트 반죽
           시에 물양이 골재에 의하여 증감되지 않는 이상적인 상태
     ④ 습윤상태
         : 골재의 내부가 완전히 수분으로 채워져 있고 표면에도 여분의 물을 포함하고 있는 상태

     나. 골재의 흡수량
          골재의 함수 상태를 나타낸 것으로 다음과 같이 분류 할 수 있다.

     ① 흡수량

      - 표면건조포화상태에서 골재알에 포함되어 있는 전체수량
         (표면건조포화상태-절대건조상태)/(절대건조상태)×100％

      - 흡수량의 범위
       · 도로용 쇄석(2.5％ 이하)
       · 콘크리용 쇄석(2.0％ 이하)
       · 굵은골재(자갈)의 평균 흡수량 : 1％

      - 흡수량이 3％ 이상되면 콘크리트 강도나 내구성에 악영향을 끼친다.

골재의 종류	흡 수 량 (％)
보통모래	0 - 2
보통자갈, 쇄석, 석회석	0.5 - 1
맥암, 화강암	0 - 0.5
사암	2 - 7

     ② 유효흡수량
        - 공기중 건조상태로부터 표면건조포화상태가 되기에 필요한 수량

     ③ 표면수량
        - 전함수량으로부터 흡수량을 뺀 것으로 일반적으로 골재중량의 1％ 이하 이다.
          (습윤상태-표면건조포화상태)/(표면건조포화상태)×100％

     ④ 전함수량
        - 골재의 입자에 포함되어 있는 전체 수량
           ※ 모래의 부피는 함수량이 4 -6％ 일 때 최대부피가 된다
               (마른모래와 비교하여 15-30％ 정도가 크다)

 4. 골재의 실적 백분율과 공극의 백분율(빈율)

     골재의 단위 부피가 차지하고 있는 빈틈과 절대부피와의 비(％)로써 잔골재의 빈율은 표준
     계량에 의해서 30-45％, 굵은골재는 27-45％, 혼합골재는 25％ 이하로 규정하고 있으며
     골재에서 빈율이 작아지면 다음과 같은 장점이 있다.

     ① 콘크리트 반죽시 수량을 줄일 수 있다.
     ② 콘크리트의 내구성과 강도가 증가한다.
     ③ 단위 시멘트량을 줄일 수 있다.
     ④ 콘크리트의 밀도가 커지면 마모저항성이 증가하여 투수성 및 흡수성이 작아진다.

 5. 굵은골재의 모양

    가. 쇄석은 부착력이 좋아 강도가 높은 콘크리트를 얻을 수 있으나 워커빌리티(작업성)를
         나쁘게 하기 때문에 모르타르양이 증가되어 사용수량이 늘어나 비경제적이고 콘크리트
         치기작업이 곤란하다.

     나. 자연자갈은 공극이 적고 다짐을 용이하게 하여 밀도가 높은 콘크리트를 얻을 수 있고
          워커빌리티가 좋아 작업하기가 좋고 경제적이다.

      ※ 다짐에 신뢰성이 있을때는 쇄석이 부착력이 높아 강도가 높다

 6. 굵은골재 최대치수

      전골재 중량의 90％가 통과하는 체의 공칭 치수

     ① 무근콘크리트 : 100mm 이하이며 부재 최소치수의 1/4 이하
     ② 철근콘크리트 : 50mm 이하이며 부재 최소치수의 1/5 또는 철근 순간격의 3/4 이하

       ※ 표준치수 : 일반단면(25mm), 큰 단면(40mm)

     ③ 포장콘크리트 : 40mm 이하이며 슬래브 두께가 160mm 이하인 경우에는 슬래브 두께의
         1/4 이하
     ④ 댐 콘크리트 : 150mm 이하
 

 7. 골재의 입도와 조립율

    가. 입 도

     ① 골재의 입도란 크고 작은 골재입자의 혼합된 정도를 말하며 이를 알기 위해서 KS의 골재
         체가름 시험방법에 의한 체가름을 실시하여 함.
     ② 입도가 좋은 골재를 사용한 콘크리트는 공극이 작아져 강도가 증가하나 입도가 나쁜 골재를
         사용하면 워커빌리트가 나빠지고 재료분리의 증가 및 강도가 저하하며 비경제적인 콘크리트
         가 됨.

    나. 입도곡선

     ① 입도곡선이란 골재의 체가름 시험결과를 곡선으로 나타낸 것으로 종축은 체를 통과하는
         시료의 통과량 혹은 잔류량의 중량 백분율, 횡측은 체눈의 크기를 표시한 것임.
     ② 골재의 입도곡선으로 점선의 부분을 표준입도곡석이라 하고 잔골재나 굵은골재가 표준입도
         곡선내에 들어가야 하며 이것은 골재의 크고 작은 알맹이가 이상적으로 섞이는 것을 의미함
     ③ 잔골재(모래)의 입도가 고르지 못하면 굵은모래와 잔모래를 서로 혼합하여 표준입도 곡선
         내에 들도록 하는데 이를 브렌딩이라 하며 이에 사용되는 잔모래를 브렌딩 모래라고 함.

    다. 조립율 (F.M)

     ① 조립율이란 골재의 입도를 표시하는 계수로서 10개의 표준체(No.100, No.50, No.30,
         No.16, No.8, No.4 10mm, 19mm, 40mm, 80mm를 이용하여 체가름 시험을 실시
         했을 때 각체에 남는량의 누가중량백분율의 합을 100으로 나눈 값
     ② 조립율은 경제적인 콘크리트의 배합과 입도의 균등성을 판단하기 위하여 사용하며
         콘크리트용 골재의 조립율은 잔골재에서 2.3-3.1, 굵은골재에서 6.0-8.0 정도가 적당함.

 8. 골재의 불순물과 안정성

    가. 불순물

     골재의 불순물이란 먼지, 점토덩어리, 실트, 움모질, 니탄질, 부식토등의 유기물 및 화학염류
     등으로서 골재에 해로운 유해물이 많이 포함되면 골재의 부착력과 시멘트의 수화작용이 나빠
     지고 콘크리트의 반죽에 필요한 수량이 많아지며 강도, 재구성, 안정성등을 해치고 콘크리트가
     응결할때 수화작용에 필요치 않은 물과 함께 표면에 떠올라 물의 층을 형성하는 레이탄스
     (laitance)가 생기므로 골재를 사용할 때는 깨끗하게 보이는 골재라도 물로 씻어 사용하는 것이
     좋다. 그러나 깨끗하고 미세한 적당량의 시리카(Silica)는 콘크리트의 워커빌리트를 좋게하며
     강도를 증진시킨다.

                                    잔골재의 유해물 함유량의 한도 (중량백분율)
 

종      류	최대치
점토덩어리	1.0＊
No.200체 통과량  ·콘크리트의 표면이 마모작용을 받는 경우  ·기타의 경우	3.0＊＊ 5.0＊＊
석탄, 갈탄 등으로 비중 2.0의 액체에 뜨는 것  ·콘크리트의 외관이 중요한 경우  ·기타의 경우	0.5＊＊＊ 1.0＊＊＊

     *)    시료는 KS F 2511에 의한 골재 씻기 시험(0.008체 통과량)을 한후에 체에 남는 것을 사용
            한다.
     **)  부순모래 및 고로슬래그 잔골재의 경우, 0.008체를 통과하는 재료가 점토나 조개껍질이
            아닌 돌가루인 경우에는 그 최대치를 각각 5％와 7％로 하여도 좋다.
     ***) 고로슬래그 잔골재에는 적용하지 않는다.


                                            굵은골재의 유해물 함유량의 한도 (중량백분율)
 

종 류	최대치
점토덩어리	0.25
연관 석편	5.0＊
No.200체 통과량	1.0＊＊
석탄, 갈탄 등으로 비중 2.0의 액체에 뜨는 것  ·콘크리트의 외관이 중요한 경우  ·기타의 경우	0.5＊＊＊ 1.0＊＊＊

     *)    교통이 심한 슬래브 또는 표면의 경도가 특히 요구되는 경우에 적용한다.
     **)  부순돌의 경우, 0.008체를 통과량 (씻기 시험에서 없어지는 것)이 돌가루인 경우에는
            최대치를 1.5％로 해도 좋다. 다만, 고로슬래그 굵은골재의 경우에는 최대치를 5.0％로
            하여도 좋다.
     ***) 고로슬래그 굵은골재에는 적용하지 않는다.

    나. 안정성

     ① 골재의 안정성이란 풍우나 한서에 대한 내구성을 증가시키기 위하여 골재의 안정을 판단
         하는 것으로 KS에 따른 황산나트륨 또는 황산마그네슘용액에 대한 침식을 시험하여 기준치
         이하이어야 함.
     ② 황산나트륨에 의한 경우 조작을 5번 반복했을 때 잔골재의 최대손실중량 백분율은 10％,
         굵은 골재는 12％이내이며, 황산마그네슘으로 했을 경우 잔골재는 15％, 굵은골재는 18％
         이내이어야 함.

    다. 알카리 골재반응

     ① 알카리 골재반응이란 시멘트속의 알카리성분의 골재의 시리카(Silica) 광물질과 화합하면
         팽창하여 콘크리트에 균열과 휨 붕괴가 유발되는 경우를 말함.
     ② 콘크리트표면이나 내부에 켈(gel)상태의 물질 또는 백색의 침전물을 생기도록 하므로 이를
         줄이기 위해서는 시멘트중의 알카리량을 0.6％ 이하로 줄이는 것이 최선이며 수재, 가용백토
         등과 같은 양질의 포졸란을 사용하면 어느정도 반응을 억제할 수 있다.
     ③ 알카리 골재반응을 일으키는 골재로서는 백석, 규산질고토질, 석회암, 응회암, 혈암등을
         들 수 있으나 이들 골재가 반드시 반응을 일으킨다고는 볼 수 없슴.

 9. 미세립자 함유량 한도(％)

    가. 0.008체를 통과하는 전체량을 말함.

     ① 잔골재
       - 강사 : 3.0-5.0％ - 쇄사 : 5.0-7.0％

     ② 굵은골재
       - 자연자갈 : 1％ - 쇄석자갈 : 1.5％
         ※ 미세립자 한도 초과시 단점

       - 사용수량의 증가로 콘크리트의 내구성 및 강도가 저하되고 미세립자의 표면 집결로 건조
         수축시 균열발생
       - 골재입자와 시멘트풀과의 부착방해로 부착력 저하

 10. 골재의 마모한계

     가. 보통콘크리트용(자갈, 쇄석자갈) : 50％ 이하
     나. 포장콘크리트용(자갈, 쇄석자갈) : 35％ 이하
     다. 댐 콘크리트용(자갈, 쇄석자갈) : 40％ 이하