콘크리트의 배합

1 콘크리트의 배합

1.1 배합의 개요

(1) 정의 : 콘크리트를 만들 때 시멘트, 물, 잔 골재, 굵은 골재 및 혼화재료 등 재료의 비율을 말함

(2) 배합의 종류

 1) 시방배합 : 시방서에서 규정하는 배합으로 골재의 입도, 흡수상태 등의 기준을 정해 놓음

 2) 현장배합 : 현장 골재의 표면수상태, 흡수량 및 입도상태를 고려하여 시방배합을 현장상태에
    적합하게 보정한 배합

여기서, S, G :           x, y :             a :             b :

시방배합에서 결정된 잔 골재 및 굵은 골재의 수량 현장에서 수정된 잔골재 및 굵은 골재의 중량 현장의 잔 골재 중 5mm체에 걸리는 중량비율(%) 현장의 굵은 골재 중에서 5mm체를 통과하는 중량비율(%)

 3) 중량배합 : 콘크리트 1m³를 만드는 데 필요한 각 재료의 양을 단위량(kgf/cm³)으로 나타낸 배합

 4) 용적배합 : 콘크리트 1m³를 만드는 데 필요한 각 재료의 양을 절대용적(l/m³)으로 나타낸 배합

표1 시방배합과 현장배합의 비교

구  분	시 방 배 합	현 장 배 합
골재의 입도	자갈은 5mm 이상  모래는 5mm 이하	자갈 5mm 이하를 몇 % 포함  자갈 5mm 이상을 몇 % 포함
골재의 상태	표면건조 포화상태	습윤상태 또는 표면건조상태
골재의 계량	중량으로 표시	용적계량일 때도 있다.
단위량의 표시	1m³당	믹서용량에 의해 배치량으로 결정

 

1.2 배합 설계

(1) 배합설계의 순서

   ① 구조물의 특성, 시공조건을 고려하여 재료를 선정 및 품질시험

   ② 품질변동을 고려하여 변동계수와 할증계수를 결정한 후 배합강도를 결정

   ③ 배합강도, 내구성, 수밀성을 고려하여 물-시멘트 비를 가정

   ④ 다짐방법, 부재단면 철근배근 상태를 고려하여 슬럼프값 결정

   ⑤ 부재의 형상과 치수, 배근상태, 골재특성을 고려하여 굵은 골재 최대치수 결정

   ⑥ 잔골재율 결정

   ⑦ 슬럼프, 굵은 골재 최대치수를 고려하여 단위수량을 결정

   ⑧ 작업성과 내구성으로부터 공기량 결정

   ⑨ 1m³당 소요 중량 산출

   ⑩ 시험 배치(Batch)를 만들어 단위수량 보정, 압축강도시험 후 배합강도를 얻을 수 있는 최소의 물-시멘트 비 결정

(2) 배합강도의 결정
   
     배합강도 = 설계기준강도 × 할증계수(안전율)

   

시험치가 설계기준강도의 80% 이하가 되는 빈도가 이상의 확률로 일어나서는 안 된다.	시험치가 설계기준강도 이하로 되는 빈도가 이상의 확률로 일어나서는 안 된다.
여기서, K : 임의의 확률에 해당하는 확률편차              fck : 설계기준강도 (kgf/cm²)               fr : 배합강도 (kgf/cm²)              V : 변동계수              a1 : 할증계수	여기서, a2 : 할증계수

 

(3) 물-시멘트 비 결정 ( 강도 및 내구성 및 수밀성 만족하도록 결정)

① 물-시멘트 비가 다른 각기 3조의 공시체를 제작하여 28일 강도를 측정한 뒤, 강도 및 물-시멘트 비의 관계를 그래프로 나타내어 원하는 강도에서의 물-시멘트 비를 정한 뒤 내구성 및 수밀성 조건을 만족하는지를 확인하여 결정한다.

   

② 보통 시멘트 및 혼화제를 쓰지 않는 보통콘크리트의 경우 다음식 이용

   

 ③ 수밀성을 고려할 경우

    - 무근, 철근 및 댐 콘크리트일 경우 55% 표준

    - 수중콘크리트일 경우 50% 표준

(4) 슬럼프 결정

    - 슬럼프값 : 콘크리트의 반죽질기를 수치로 측정하는 것

    - 원추통에 3층으로 각층마다 25회씩 다져넣은 콘크리트가 무너져 내려앉는 현상으로 내려앉은
      치수를 cm로 표시한 것
 
    - 슬럼프가 크면 작업은 쉽지만 블리이딩이 많아지고, 슬럼프가 작으면 다짐이 어려워 곰보가 발생하
      기 쉽고 작업성이 떨어진다

(5) 공기량 결정

    - AE제, AE 감수제, 고성능 AE 감수제를 사용한 콘크리트의 공기량은 굵은 골재 최대치수, 기타조건에
      따라 콘크리트 용적의 4～7%를 표준으로 한다.

     - 콘크리트의 공기량은 운반, 진동다짐 등에 의하여 감소되므로 주의해야 하며, 공기량 시험을 해야함

(6) 굵은 골재 최대치수 결정

① 50mm 이하로서 부재 최소 치수의 1/5, 또는 철근 최소 수평간격의 3/4를 넘어서는 안 된다.

② 일반적인 경우는 25mm, 단면이 큰 경우는 40mm를 표준으로 한다.

③ 무근콘크리트의 경우 100mm 이하를 표준으로 하고, 부재 최소치수의 1/4를 넘어서는 안 된다.

(7) 잔 골재율(S/a) 결정

   - 잔 골재율을 작게 하면 같은 슬럼프 값을 얻는데 필요한 단위수량이 감소되며, 단위 시멘트량도
     감소되어 경제적이다.

   - 어느 한계를 지나면 콘크리트가 거칠어지고 재료분리가 잘 생긴다.

   - 슬럼프 시험으로 적합한 잔 골재율을 결정함

   - 사용재료 또는 콘크리트의 품질이 표준기준과 다를 경우에는 표 8-2와 같이 보정해야 한다.

표2 콘크리트의 잔골재율 및 단위수량의 보정

구 분	잔골재율의 보정	단위수량의 보정
모래의 조립률이 0.1만큼 클(작을) 때마다	0.5만큼 크게(작게) 한다.	보정하지 않는다.
슬럼프 값이 1cm만큼 클(작을) 때마다	보정하지 않는다.	1.2%만큼 크게(작게)한다
공기량이 1% 만큼 클(작을)때마다	0.5～1.0만큼 작게(크게)한다.	3%만큼 작게(크게)한다.
물시멘트비가 0.05 클(작을) 때마다	1만큼 크게(작게)한다.	보정하지 않는다
잔골재율이 1% 클(작을) 때마다	보정하지 않는다.	1.5kgf만큼 크게(작게) 한다.
부순돌을 사용할 경우	3～5만큼 크게 한다.	9～15만큼 크게 한다.
부순모래를 사용할 경우	2～3만큼 크게 한다.	6～9만큼 크게 한다.

 

(8) 단위수량 결정

   - 단위수량은 슬럼프를 측정하여 결정한다.

   - 단위수량을 감소할 경우 AE제, 감수제, AE 감수제, 고성능 AE 감수제 등을 사용함

(9) 단위 시멘트량, 단위 골재량

- 단위 시멘트량 (kg) = 단위수량 / 물-시멘트비

 

(10) 혼화재료의 단위량

    - 혼화재료의 단위량은 소요의 슬럼프 및 공기량을 얻을 수 있도록 결정해야 하며, 시험에 의하여
       정해야 한다.

표 3 콘크리트의 단위 굵은 골재용적, 잔골재율 및 단위수량의 표준값

굵은 골재 최대 치수 (mm)	굵은 골재 단위 용적	AE제를 사용하지 않은 콘크리트			AE 콘크리트
		갇힌 공기 (%)	잔골 재율 s/a(%)	단위 수량 W(kgf)	공기량 (%)	양질의 AE제를 사용한 경우		양질의 AE감수제를 사용한 경우
						잔골재율 s/a(%)	단위수량 W(kgf)	잔골재율 s/a(%)	단위수량 W(kgf)
15	58	2.4	49	190	7.0	47	180	48	170
20	62	2.0	45	185	6.0	44	175	45	165
25	67	1.5	41	175	5.0	42	170	43	160
40	72	1.2	36	165	4.5	39	165	40	165

* 보통 입도의 모래(조립률 2.80) 정도 및 자갈을 사용한 물-시멘트비 55% 정도, 슬럼프 약 8cm의
   콘크리트에 대한 것