콘크리트 강도에 미치는 각종 요인 http://www.21mk.net

CONTENTS 1.콘크리트 강도에 대한 특성요인도 2.재료적인 측면 3.제조적인 측면 4.운반에 의한 측면 5.계절적인 변화에 의한 측면 6.시험체에 관한 요인 (내적요인) 7.시험체에 관한 요인 (외적요인)

1.콘크리트 강도에 대한 특성요인도

2.재료적인 측면 ➊시멘트(CEMENT) ①콘크리트의 강도는 Cement의 강도에 비례함. ②분말도가 클수록 조기강도 증가 영향인자 내 용 비표면적 비표면적이 높아질수록 응결이 빨라지고, 조강성이 된다. 또한 블리딩이 적게되지만 수축이 커지는 경향이 있다. 기온 기온의 영향이 크고 온도가 높아지면 응결이 빨라지고 초기강도는 높아지지만 장기강도는 반대로 저하되는 경향이 있다. W/C비 W/C가 작으면 응결이 빠르고 초기강도 뿐만 아니라 장기강도도 커진다. 또한 수밀성, 화학저항성, 수축성 등이 개선 된다. 습도 건조하면 수화반응이 충분히 일어나지 않아 강도향상이 나빠지고, 또한 건조수축이 커진다.

2.재료적인 측면 ➋골재 ①입형이 평평하고 세장한 골재는 강도 저하 ②골재의 세립분이 지나치게 많으면 콘크리트의 점성이 증대하고, 유동성이 나빠지며 동일 슬럼프를 얻기 위한 단위 수량이 증가하게 된다. [골재의 조립률(미립분)과 슬럼프]

2.재료적인 측면 ➋골재 ③굵은 골재의 실적률이 적어지면 (입형이 나쁘다) 슬럼프는 저하하고 동일배합에서 실적률이 60% 정도 이하가 되면 슬럼프가 급격하게 적어짐 [실적률과 부순 굵은 골재를 사용한 콘크리트의 슬럼프]

2.재료적인 측면 ➋골재 ④부순돌을 사용한 콘크리트는 Cement Paste 사이의 부착력이 커지기 때문에 강도가 커짐. ⑤굵은 골재의 최대치수가 커지면 슬럼프는 커지고, 동일 슬럼프를 얻기 위해 단위수량은 줄어든다.

2.재료적인 측면 ➌회수수 : 콘크리트 세척배수에서, 굵은골재, 잔골재를 분리· 회수하고 남은 현탁수, 상징수는 슬러지수에서 슬러지 고형분을 침강 또는 그 외의 방법으로 제거한 물. 항목 배합수정방법 W/C 슬러지 고형분 1% 마다 단위수량, 단위시멘트량을1~1.5% 증가한다. 잔골 재율 슬러지 고형분 1%마다 약 0.5% 감한다. AE제의 사용량 슬러지 고형분에 대응해서 증가한다. AE감수제에 대해서도 같게 공기량조정제 (AE조제)을 증가한다.

2.재료적인 측면 ➍혼화재료 ⑴혼화재 ①플라이애시(Fly-ash) 1. 분말도는 비표면적이 크거나 45μm체 잔량이 적을수록 높아지고, 분말도가 높으면 포졸란 활성도가 커지므로 강도가 증진되고 수밀성 이 증진되며, 워커빌리티가 향상된다. 2. 첨가량을 증가시키면 초기강도 발현속도가 낮으며, 응결시간을 지연 시켜주는 효과가 커진다. 플라이애시속에 칼슘함량이 높을수록 초기 강도 발현은 증가되지만, 때에 따라 너무 과량을 사용하면 가응결 (false set) 현상을 가져온다. 혼합 수의 양을 줄여주면 초기강도는 증진 되며, 양생온도를 높여주어도 초기강도는 증진된다. [플라이애시의 전자현미경사진]

2.재료적인 측면 ➍혼화재료 ⑴혼화재. ②고로슬래그 미분말 : 고로 슬래그 미분말 혼입의 효과는 포틀랜드 시멘트 질량에 대한 치환율이 40%를 넘으면 현저하게 된다. 치환율의 증대와 함께 초기 강도는 낮아지지만, 장기 강도는 증대하는 경향을 나타낸다. [고로슬래그 미분말 치환율에 따른 콘크리트의 압축강도]

2.재료적인 측면 ➍혼화재료 ⑵혼화제 1.일반적인 콘크리트에서 W/C비를 일정하게 하고 공기량 1%를 증가시키면 압축강도는 4∼6% 감소한다. 2.AE제에 의해 콘크리트 중으로 연행된 공기포는 시멘트와 골재입자 간의Ball-bearing 효과와 Cushion 효과를 발휘하여 콘크리트의 유동성을 증가시키며, Workability를 현저하게 개선한다. [공기량과 압축강도]

2.재료적인 측면 ➍혼화재료 ⑵혼화제 구분 내용 골재/시멘트 비의 영향 골재/시멘트 비가 커지면 압축 강도가 높아진다. 즉, 단위 시멘트량이 작아지면(골재량이 많아지면) 콘크리트가 총체적으로 차지하는 공극의 비율이 작아져, 결함이 작은 콘크리트가 되어 압축 강도가 개선되기 때문 (2) 블리딩수의 영향 블리딩 수의 증대는, 골재 하부에의 블리딩 수의 체류에 의해 약강도 영역(천이대)을 형성해, 이 영역에의 응력 집중이 경화체 전반의 강도에 영향을 주어 강도 저하를 가져오는 것 (3) 시멘트의 분산성의 영향 감수율이 높은 혼화제의 사용은, 시멘트의 분산성을 향상. 즉, 시멘트의 분산성이 향상하면 공극 구조, 특히 천이대 부분이 치밀하게 되는 경향에 있어, 그 때문에 압축 강도가 향상

3.제조적인 측면 ➊계량오차 ①슬럼프는 단위수량에 의해 결정되고, 물의 계량 오차 1%에 슬럼프는 0.4cm, 모래의 계량 오차 ±1%로 슬럼프는 -/+0.2cm 변화된다. 따라서, 물의 계량 오차가 KS의 규정의 2배가 되면 슬럼프로 약 1cm 달라짐.

3.제조적인 측면 ➊계량오차 [계량오차가 슬럼프에 미치는 영향]

3.제조적인 측면 ➊계량오차 ②콘크리트 강도는 시멘트와 물의 영향이 크고, 계량 오차 1%에 대해 재령 28일 강도는 각각 ±8.2kgf/㎠, -/+ 6.8kgf/㎠ 변화.

3.제조적인 측면 ➊계량오차 [계량오차가 압축강도에 미치는 영향]

4.운반에 의한 측면 ➊운반시간 (↓ : 감소,↘: 약간 감소, → : 변함없음, ↗: 약간 증가 ) ①운반시간이 콘크리트에 미치는 영향 NO 항목 품질의 변화 1 슬럼프 ↓ or ↘ 2 공기량 ↘ 3 블리딩 ↓ 4 응결시간 5 압축강도 → or ↗ 6 부착강도 ↓ or → 7 건조수축 → (↓ : 감소,↘: 약간 감소, → : 변함없음, ↗: 약간 증가 )

4.운반에 의한 측면 ➊운반시간 ②AE콘크리트의 연행 공기량은 교반에 의해 5~10분 정도까지는 증가하지만, 이후 운반시간이 길어짐에 따라서 점차 감소함 [운반시간과 공기량의 관계] [콘크리트의 온도가 공기량에 미치는 영향 ]

[운반시간과 압축강도와의 관계(보통콘크리트) ] 4.운반에 의한 측면 ➊운반시간 ③장시간 애지테이터 교반을 실시하면서 운반한 콘크리트의 강도는 슬럼프 로스를 고려 하지 않고 그대로 성형, 시험했을 경우에는 운반 시간의 길이에 관계없이 혼합 직후에 샘플링 한 공시체의 강도와 동등하거나 혹은 약간 상승하지만 타설시에 슬럼프 로스를 가수에 의해서 수정했을 경우는 압축강도는 저하됨. [운반시간과 압축강도와의 관계(보통콘크리트) ]

5.계절적인 변화에 의한 측면 ➊하절기 콘크리트 ① 믹싱시 온도 상승에 의한 단위 수량의 증가에 의해, 실제로 믹싱된 콘크리트의 물-시멘트비가 시방배합보다 증대 ② 콘크리트 온도가 상승하면, 압축강도 공시체를 양생수조에 침수하기 전에 시멘트의 수화 반응이 촉진되고, 수화물 표면에 일종의 반투막 (불투수층)이 조기에 형성되기 때문에, 표준 수중양생 개시 후의 수화의 진행이 억제되고,강도가 저하 ③콘크리트의 믹싱 온도가 27℃을 넘는 경우에는, 단위 수량을 2~4 kg/m3 증가시키는 것과 동시에, 물-시멘트 비도 3% 감소시키는 것이 필요.

5.계절적인 변화에 의한 측면 ➊하절기 콘크리트

5.계절적인 변화에 의한 측면 ➊하절기 콘크리트 [그림 설명] 시험① : 표준배합(20℃에서 60분 교반 후 슬럼프18㎝, 초기 공기량 4.5%)을 20℃에서시험→ 60분 경과후 7일 및 28일 압축강도 약간 증가경향 시험② : 표준배합의 하절기 수정배합(W/C 일정, 단위수량 10㎏/㎥증가)을 35℃에서 시험 → 20℃의 표준배합 대비 7일 강도는 유사하나, 28일강도는 5~6% 저하 시험③ : 표준배합을 35℃에서 시험, 60분 후 물만 15㎏/㎥ 주수하여 슬럼프 18㎝로 맞춤 → 물투입 전 : 20℃의 표준배합 대비 7일강도는 유사, 28일강도는 6% 저하 → 물투입 후 : 20℃의 표준배합 대비 7일강도 12% 저하, 28일강도는 14% 저하 시험④,⑤,⑥ : 시험 ①,②,③의 배합에 혼화제만 1.5배 사용 → 혼화제 첨가량의 영향 작음 [고찰] - 35℃에서는 경시변화를 고려하여 W/C일정으로 수정한 배합도 28일강도 5~6%의 저하 → 고온의 악영향, 수화물 주위에 반투막이 형성, 이후의 수화의 진행을 방해 - 배합수정하지 않은 35℃ 콘크리트 14~16%로 대폭 강도 저하 → 현장에서의 안이한 가수는 절대금지(사용 실적이 있는 유동화제 사용)

5.계절적인 변화에 의한 측면 ➋동절기 콘크리트 콘크리트 주문시 호칭강도는 설계기준강도에 기온보정 강도를 더하여 산정한다. ①초기재령에서 콘크리트 동결 ②저온에서의 콘크리트 강도발현 지연 ③콘크리트의 동결융해 반복 ④온도구배에 의한 온도응력 발생 콘크리트 주문시 호칭강도는 설계기준강도에 기온보정 강도를 더하여 산정한다. - AE제등을 사용하여 적정 공기량을 준수한다. - 단위수량을 가능한 작게한다. (W/C비 55%이하) 현장 가수를 금지하며, Workability 증가가 필요할 경우 타설 직전에 유동화제를 사용한다. 초기 강도(5MPa) 확보시까지 적절한 보양, 단열 등의 대책을 수립한다.

6.시험체에 관한 요인( 내적요인 ) ➊시험체의 크기 : 균질한 콘크리트에서는 어느 정도의 크기까지는 시험체가 커질수록 : 균질한 콘크리트에서는 어느 정도의 크기까지는 시험체가 커질수록 압축강도값이 낮아지는 크기효과가 존재. ▶ 골재 탄성계수는 매트릭스 탄성계수 보다 크며, 골재크기에 대한 시험체 크기의 비가 비교적 적은 범위에서는 시험체 크기를 작게 하여도 압축강도가 커지지 않는 경우 [압축강도시험결과에 미치는 시험체의 크기영향] [압축강도시험결과에 미치는 높이와 직경의비 영향]

6.시험체에 관한 요인( 내적요인 ) ➋시험체의 형상 ➌ 높이와 직경의 비 ➍단면처리상태 : 입방체가 원주형보다도 일반적으로 높은 압축강도 시험결과를 나타냄 ➌ 높이와 직경의 비 : 시험기의 가압판과 시험체 단부와의 마찰에 의해 단부 구속효과가 발생하며, 높이와 직경의 비가 2의 경우보다도 높은 압축강도 시험결과가 얻어짐. ➍단면처리상태 ① 캡핑이 얇은 경우 : 캡핑과 콘크리트 단면과의 사이에 공극이 발생하기 쉬우며, 높은 하중 하에서는 캡핑재료의 할렬파괴가 예상 ② 캡핑이 두꺼운 경우 : 캡핑재료의 탄성계수가 콘크리트보다도 일반적으로 작기 때문에 포아송 효과에 의해 캡핑재료가 수평방향으로 변형하여 콘크리트 단부에 인장 응력을 발생.

6.시험체에 관한 요인( 내적요인 ) ➎ 시험체의 건습상태 및 온도 : 양생조건이 같아도 시험시의 함수상태가 틀리면 시험결과에 차이가 발생. 건조한 공시체는 함수상태의 공시체보다도 20~25% 높은 압축강도를 나타내고 있으며, 이것은 함수상태의 콘크리트에서는 시멘트 페이스트중의 수분이 압축된 경화체를 분리시키려고 하는 압력을 발생시키기 때문이며, 건조한 콘크리트에서 는 표면 근방에 발생하는 수축이 내부 콘크리트를 구속하기 때문. [압축강도시험결과에 미치는 시험체 온도의 영향]

7.시험체에 관한 요인( 외적요인 ) ➊시험체의 설치 상태 ①시험체 중심축과 시험기 재하축이 일치하지 않는 경우에는 압축강도 결과가 낮아짐. ②콘크리트 타설방향과 재하방향의 관계또한 시험결과에 영향을 미침. ③콘크리트의 타설방향과 재하방향이 수직인 경우 편심 휨압축상태가 되기 쉬움 (먼저 타설된 밑부분보다 나중에 타설된 윗부분이 낮은 강도를 나타내는 경우) [콘크리트 타설 방향과 재하방향의 관계]