1장 서 론1장 서 론 1 제 1 장 서 론 1.1 콘크리트 개요 ○ Concrete ? : Concretus or Concrescere ⇒ means to grow together : 골재 ( 잔골재 + 굵은골재 ) 를 결합재로 결합시킨 결합체 - Lime Mortar: in Crete, Cyprus & MiddleEast (6,000~12,000 B.C.) - Gypsum Mortar: Pyramid of Cheops in Egypt (~3,000 B.C.) ⇒ Nonhydraulic cement - Portland cement( 포틀랜드시멘트 ) James Parker(1796), Louis-Joseph Vicat(1813), Joseph Aspdin(1824): ‘potland’ cement 특허 ⇒ Hydraulic cement - High-Performance Concrete( 고성능콘크리트 )

1장 서 론1장 서 론 콘크리트의 재료 특성 ○ 콘크리트의 구성 ○ 콘크리트의 구성비 물 (16~22%), 시멘트 (9~15%), 잔골재 (20~33%), 굵은골재 (35~48%), 공기 (1~5%)

1장 서 론1장 서 론 콘크리트의 유용성 ○ 콘크리트의 장단점 ① 크기, 모양에 제한이 없음 ② 재료의 확보 및 운반이 용이 ③ 耐久性, 耐火性, 耐震性이 좋음 ④ 임의강도를 자유롭게 얻을 수 있음 ⑤ 현장제작 용이 ⑥ 유지관리비가 적어 경제적 ⑦ 복합재료로 사용할 수 있음 ⑧ 구조물을 일체로 만들 수 있음

1장 서 론1장 서 론 4 ○ 콘크리트의 장단점 ① 자중에 비해 강도가 작음. 비강도 (specific strength) 가 작음. ② 압축강도에 비해 인장강도 및 휨강도가 작음 ⇒ 균열발생 ③ ductility( 연성 ) 이 적음 ④ Volume instability : 건조, 수축에 의해 균열이 발생하기 쉬움 ⑤ 개수나 철거시 파괴가 곤란, 재사용 불가 ⑥ 경화하는데 시간이 필요하기 때문에 시공일수가 길다 : 양생기간 필요 ⑦ 품질관리 어려움 - 숙련 기술자 부족, 공정 복잡 ⑧ 부분적인 파손이 일어나기 쉽고, 검사 (inspection) 가 어려움

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1장 서 론1장 서 론 철근콘크리트 ( 구조 ) 의 기본 메커니즘 ○ concrete : cheap, good in compression, weak in tension 인장강도 = 압축강도의 1/9 ∼ 1/13 (0.1~0.15) 휨강도 = 압축강도의 1/5 ∼ 1/7 ○ steel : expansion, strong in compression and tension 철근의 연성 파괴 인장

1장 서 론1장 서 론 8 압축 인장 전단 캔틸레버보 P 전단 철근 P RARA 주철근 /( 주근 ) 인장 철근 단순보 ⇒ 콘크리트와 철근이 일체가 되어 압축력은 콘크리트가 인장력은 철근이 받도록 한 것을 철근콘크리트 보 (RC, Reinforced Concrete) 라 함. ⇔ 철골철근콘크리트, 프리스트레스트 콘크리트 (PSC, Prestressed Concrete)

1장 서 론1장 서 론 9 ■ 콘크리트와 철근의 상호작용 ○ 콘크리트 : 복합재료로 비균질성, 비탄성, creep & shrinkage, → cracking, 취성 (brittle mode) 파괴 ○ 철근 : 균질성, 탄성체, 늘음량이 큼 → 연성 (ductile mode) 거동 ⇒ 콘크리트와 철근의 부착 (bond) 에 의해 일체로 작용 ■ 철근콘크리트의 성립 이유 ○ 콘크리트와 철근의 부착 (bond) 에 의해 힘이 전달 됨 ○ 콘크리트 속의 철근은 부식되지 않음 ○ 철근과 콘크리트의 열팽창계수 (thermal coefficient, α) 가 비슷 - 콘크리트 : - 철 근 :

1장 서 론1장 서 론 양호한 콘크리트 (good concrete) ○ 이상적인 콘크리트 강 도강 도강 도강 도 내구성 실내실험 II 경제성 적절한 시멘트의 종류 낮은 물 - 시멘트비 최적의 양생 내알칼리성 골재 적합한 혼화재 고성능 감수제나 공기연행제의 사용 고밀도의 균일한 콘크리트 높은 강도 마모에 저항력이 높은 골재 콘크리트의 표면 마무리 양질의 시멘트 풀 낮은 물 - 시멘트비 최적의 시멘트 함유량 양호한 골재 및 골재의 고른 분포 낮은 공기 함유량 골재의 최대치수 효율적인 입도분포 최소의 슬럼프 낮은 시멘트 함유량 최적의 배합 공정 혼화재료 및 공기 연행제 품질 보증 및 관리

1장 서 론1장 서 론 용어 및 기호의 정의 (1) 용어의 정의 1) 콘크리트 (concrete) = 채움재 (filler) + 결합재 (binder) - 시멘트 풀 (cement paste) = 시멘트 + 물 - 모르타르 (mortar) = 잔골재 ( 모래 ) + 시멘트 풀 - 콘크리트 (concrete) = 굵은골재 ( 자갈 ) + 잔골재 + 시멘트 풀 ( 골재 : 체적의 약 70%, 물 : 약 15%, 시멘트 : 약 10%, 공기 : 약 5%) ○ 결합재의 종류에 따른 분류 ▷ 포틀랜드 시멘트 콘크리트 (Portland cement concrete) → 결합재 : Portland cement ⇒ 콘크리트 (concrete) ▷ 아스팔트 콘크리트 (Asphalt concrete) → binder : asphalt ▷ 플라스틱 콘크리트 (Plastic concrete) → binder : plastic ▷ 폴리머 콘크리트 (Polymer concrete) →binder : 불포화폴리에스터, 에폭시 등

1 장 서론 12 2) 골재 (aggregate) ○ 잔골재 (fine aggregate) : No.4 체 (5mm) 를 다 통과하고, No.200(80 ㎛ ) 체에 남는 골재 → 모래 ○ 굵은골재 (coarse aggregate) : No.4 체 (5mm) 체에 남는 골재 → 자갈 3) 골재의 조립률 (F.M. Finess Modulus) : 골재의 입도로 수량적으로 나타내는 방법으로서 80mm, 40mm, 19mm, 10mm, No.4, No.8, No.16, No.30, No.50, No.100 의 10 개 체를 1 조로 하여 체가름시험 을 하였을 때 각 체를 통과하지 않는 전체 량의 전 시료에 대한 중량 백분율의 합계를 100 으로 나눈 값 잔골재 : 2.3 ∼ 3.1, 굵은골재 : 6 ∼ 8 4) 체가름시험 (Sieve analysis test) :

1장 서 론1장 서 론 13 5) 블리딩 (bleeding) : 굳지 않은 콘크리트에서 표면에 물이 올라오는 현상 6) 레이탄스 (laitance) : 콘크리트 표면에 이물질이 가라앉은 것 7) 작업성 (workability, 워커빌리티 ) : 반죽질기에 따른 작업의 난이 정도 및 재료분리에 저항하는 정도를 나타내는 굳지 않은 콘크리트 (fresh concrete) 의 성질 8) 반죽질기 (consistency) : 물량의 정도에 따른 반죽이 되고 진 정도를 나타내는 굳지 않은 콘크리트의 성질

1장 서 론1장 서 론 14 9) 배합 (mix) : 콘크리트를 만드는 각 재료의 비율 또는 사용량 ○ 배합설계 (design of mix proportion) : 소용의 강도, 내구성, 작업성 등 알맞은 워커빌리티를 가장 경제적으로 얻도록 물, 시멘트, 잔골 재, 굵은골재 및 혼화재료의 비율을 정하는 것. ○ 시방배합 (specified mix) : 시방서 또는 책임기술자에 의해 표시된 배합으로 시방배합에 사용되는 골재는 표면건조포화상태 (SSD) 이 고, 잔골재는 No.4 체를 다 통과하고, 굵은골재는 No.4 체에 잔류한 골재를 사용했을 때의 배합. ○ 현장배합 (job mix) : 현장의 골재상태를 고려한 것으로 잔골재 No.4 체에 남는 양, 굵은골재중에 No.4 체를 통과한 양, 표면서, 흡수 량 등을 고려하여 현장상태를 적합하게 보정한 배합.

1장 서 론1장 서 론 15 10) 혼화재료 (admixture) : 콘크리트의 제성질을 개선, 향상시킬 목적으로 사용되는 물, 시멘트, 잔골재, 굵은골재 이외의 재료를 말함. ○ 혼화재 : 혼화재료중에서 사용량이 비교적 많아서 그 자체의 부피가 콘크리트의 배합설계에 고려되는 것. 시멘트 중량의 5% 정도 이상 사용 ⇒ fly ash, silica fume, blast furnace slag 등 ○ 혼화제 : 혼화재료중 사용량이 비교적 적어 그 자체의 부피가 콘크리트의 배합설계계산에서 무시되는 것. 사용량 시멘트 중량의 1% 내외 ⇒ 공기연행제 (AE 제 air entraining), 감수제, AE 감수제, 유동화제 (superplasticizer), 촉진제, 지연제, 급결제, 방수제, 방청제, 기포제 등

1장 서 론1장 서 론 16 (2) 기호의 정의 a : 등가 직사각형 응력블록의 깊이 (mm) b : 사각형 단면에서의 폭 (mm) d : 보의 유효 깊이 ( 인장철근 도심에서 압축연단까지의 거리 ) (mm) h : 보의 깊이 (mm) : 콘크리트의 압축응력 (MPa) : 콘크리트의 설계기준압축강도 (MPa) : 철근의 인장응력 (MPa) : 철근의 설계기준항복강도 (MPa) : 전체 단면적 (=bd)(mm 2 ) : 휨부재의 인장 철근량 (mm 2 ) : 철근비 (=As/bd) M, V : 모멘트, 전단력 : 강도 ( 감소 ) 계수, 하중 ( 증가 ) 계수 : 공칭모멘트, 설계모멘트, 계수휨모멘트