콘크리트의 개요 및 구성재료

1 콘크리트의 개요

(1) 콘크리트 개요  콘크리트 = 시멘트 + 물 + 잔골재 + 굵은 골재 + 혼화재료로 형성되는 구조재료

(2) 콘크리트 분류

타설장소	현장타설. 프리캐스트콘크리트
성분조성	무근, 철근, 철콜, P.S콘크리트
사용용도	일반, 중량, 구조물, 포장, 라이닝콘크리트
타설여건	한중, 서중, 수중, 해양콘크리트
타설공법	프리팩트, 펌프, 숏크리트
특수목적	AE, 수밀, 내산, 경량, 기포, 중량, 진공, 강섬유보강, 연속철근포장, 고강도 콘크리트

2 콘크리트 구성재료

2.1 시멘트

(1) 성 분 : 석회석 CaO(60～65%), 규석 SiO₂(20～25%),  점토 Al₂O₃(4～8%)

(2) 생 산 : 재료를 각각 굵게 부순 후 계량하여 혼합하고 회전로에서 1,450℃로 소성한 뒤 냉각하여 Clinker

                를 만든 후 3%의 응결제(석고) 첨가하고 분쇄하여 포장한다.

(3) 종 류

포틀랜드 시멘트	보  통	일반적으로 많이 사용
	조  강	조기강도가 크다
	중용열	조기강도가 작다
혼합 시멘트	고로 슬래그	클링커＋슬래그의 혼합으로 내화학성, 건조수축이 크고, 블리이딩, 비중이 작다
	실리카	클링커 ＋ 화산회, 규산백토(20～50%)의 혼합으로 수밀성, 내화학성, 강도가 포틀랜드시멘트보다 작다.
	플라이애시	클링커＋플라이애시의 혼합으로 워커빌리티가 증가하고 단위수량이 감소, 값이 싸고 수화작용이 높다.
특수 시멘트	알루미나	Al2O3를 다량 포함하여 조강성, 내화특성, 발열량이 크고, 내화용 콘크리트 알칼리에 강하나 산에 약함
	내  산	내산성이 강함.

2.2 골 재

(1) 종류

구    분	잔 골재	굵은 골재
정    의	① 10mm체를 100% 통과하고, No.4체를 85% 이상 통과하여 No.200체에 거의 남은 골 ② No.4체를 100% 통과하고, No.200체에 모두 남은 골재(시방배합)	① No.4체에 85%이상 남은 것. ② No.4체에 다 남은 골재(시방배합)
요구조건	① 구와 입방체에 가깝고, 크고 작은    입자가 골고루 분포 ② 깨끗해야함 ③ 흡수율 < 2% 이고, 조립률이 2.6～3.1%	① 마모율이 적고 안정성이 커야 된다. ② 깨끗해야함 ③ MgSO4 ≤ 18%, Na2SO4 ≤ 12%, 흡수율 < 2%

(2) 조립률(Fitness modulus, FM)

- 80,40,19, 10mm, No.4, No.8, No.16, No.30, No.50, No.100등 10개의 체를 1조로 하여 체가름 시험을 했을때   - 혼합 골재의 조립률을 계산할 때는 다음의 식을 사용한다.        여기서, G : 굵은 골재의 조립률, S : 잔 골재의 조립률                  n : 굵은 골재의 중량비, m : 잔 골재의 중량비 - 조립률은 골재입도의 변동상태 및 배합설계시 단위수량을 추정하는 데 이용. - 최대치수가 클수록 공극률은 작아지며, 물이 적게 드나 재료분리의 단점 있음

 

(3) 잔골재율

(4) 골재의 조건

구    분	잔 골재	굵은 골재
비    중	2.5 이상	2.55 이상
흡 수 율	흡수율이 높은 골재는 모르타르 콘크리트의 강도가 저하됨. 3% 이하	3% 이하
입도분포	입도분포는 워커빌리티에 영향을 주는데 입도가 부족하면 반죽질기가 좋지 않으며, 입도분포는 연속적인 것이 바람직하다. 둥근입형의 하천모래는 모난 모래보다 워커빌리티가 좋으며, 시멘트풀도 적게 소요되고 블리이딩도 적게 일어남.	입도가 워커빌리트에 미치는 영향은 잔골재만큼 크지 않다. 최대치수의 골재사용시 공극률 감소와 골재표면적 감소로 인해 동일 반죽질기일 때 단위수량을 감소시킬 수 있다.
안 정 성	- 물리적 : 기상조건에 의해 영향이 적어야 하며, 불안정한 골재는 흡수성이 커 쪼개지기                쉽고 체적이 현저하게 커짐 - 화학적 : 시멘트 속의 알칼리성분과 반응하여 과도한 팽창, 균열, 파괴가 발생하지                않아야 함
마 모 성	충격에 의한 파쇄 등을 판단하기 위한 것으로 로스앤젤스 마모시험을 실시하여 마모율이 규정을 만족해야 함.
유 해 물	유해물함량이 클수록 배합시 단위수량이 증가하고, 블리이딩 현상으로 강도와 내구성이 저하된다.   또한, 콘크리트에 체적변화가 크고 균열이 발생하며, 시멘트풀과 골재사이에 부착력 저하 및 강도가 저하됨
단위중량	단위중량이 크면 골재의 공극률이 적어지고 실적률이 커져서 시멘트풀이 적게 소요된다.

※ 워커빌리티(Workability) : 반죽질기의 여하에 따른 작업의 난이정도 및 재료분리에 저항하는 정도를
                                        나타내는 굳지않는 콘크리트의 성질

   블리팅(Bleeding) : 굳지않은 콘크리트나 모르타르에 있어서 물이 상승하는 현상

2.3 혼화재료

(1) 혼화재료의 개요 : 굳지 않은 콘크리트나 굳은 콘크리트의 제성질을 향상시킬 목적으로 첨가하는 성분

구분	혼화재	혼화제
기능	시멘트 중량의 50% 이상으로 배합설계시 계산됨	시멘트중량의 50%이하로 배합설계시 무시함
종류	포졸란, 플라이애시, 슬래그, 팽창재 등	AE제, 감수제, 지연제, 유동화제, 촉진제, 급결제, 방수제, 방청제, 발포제 등

 

(2) 혼화재의 종류 및 기능

구  분	기 능
포졸란	워커빌리티 개선, 블리딩이 감소함, 장기강도 및 인장강도가 크다, 내구성, 수밀성 및 화학성, 저항성이 크다.
플라이애쉬	워커빌리티를 증진, 사용수량을 감소, 내부온도상승에 의한 균열발생을 억제하는데 유효하며 수밀성이 크게 개선됨
팽창재	콘크리트부재의 건조수축을 줄여 균열발생을 방지함

 

(3) 혼화제의 종류 및 기능

구분	기 능
A.E제	워커빌리티 개선, 블리이딩 감소, 동결융해 저항성 향상
분산제	시멘트 입자를 분산시켜 수화작용 빠르게 하여 워커빌리티를 증진시키고 감수효과가 있다.
촉진제	양생기간 단축, 거푸집 조기해체, 구조물 조기 사용, 한중콘크리트 동해방지 목적 - 염화칼슘(1～2%) : 조기강도, 마모저항을 크게 하고, 슬럼프 감소, 알칼리 골재반응 촉진 - 규산나트륨 : 응결단축, 내수성, 마모저항을 크게 하고, 시멘트량의 3% 사용시 효과 증대
지연제	응결시간 지연, 서중콘크리트타설시, 워커빌리티 저하시, 레디 믹스트 콘크리트의 운반거리가 멀 경우에 사용
방수제	콘크리트의 흡수성과 투수성을 줄일 목적으로
발포제	대형 기포를 발생시켜 모르터나 시멘트 풀을 팽창시켜 경량화시킨다.

 

2.4 재료의 보관 

구분	시멘트	골재
기능	① 방습, 밀폐, 통풍이 안 되는 창고, 또는 사일로에 보관. ② 분말도 유지 및 수화작용 감소로 인한 강도저하를 방지하기 위하여 13 포대이하로 쌓아 압축되지 않도록 함 ③ 시멘트 저장 소요면적   여기서, N : 전체 포대수, n : 층수	① 입도분리가 안 되도록 대, 중, 소로 분리 보관함 ② 흙, 먼지, 잡물 같은 불순물의 혼입을     방지함 ③ 직사광선 및 동결융해작용에 영향을 받지 않도록 주의 ④ 표면건조포화상태를 유지하도록 함.