철근콘크리트 역학실험 결과보고서 - 7.콘크리트 배합설계

목차

1. 시험의 목적

2. 배경 이론
1) 배합설계 방법

콘크리트의 배합설계 ***
첫 번째, 강도 30MPa 콘크리트의 배합설계
(1) 배합강도
(2) 물-시멘트 비
(3) 잔골재율 및 단위수량의 가정
(4) 단위량의 계산

두 번째, 강도 70MPa 콘크리트의 배합설계
(1) 배합강도
(2) 물-시멘트 비
(3) 잔골재율 및 단위수량의 가정
(4) 단위량의 계산

본문내용

과를 얻을 수 있도록 정한다.
⑩ 배합의 표시법
- 배합의 표시법은 일반적으로 표 7에 따른다. 시방배합에서 잔골재는 5mm체를 전부 통과하는 것을 말하고, 굵은 골재의 5mm체에 전부 남는 것을 말하며, 잔골재 및 굵은 골재는 각각 표면건조 포화상태로써 나타낸다. 시방배 합을 현장배합으로 고칠 경우에는 골재의 함수상태, 잔골재 중에서 5mm체에 남는 굵은 골재량, 굵은 골재 중에서 5mm체를 통과하는 잔골재량 및 혼화제 를 희석시킨 희석수량 등을 고려하여야 한다.
표 7. 배합의 표시법
굵은 골재 최대치수
(mm)
슬럼프 범위
(mm)
공기량 범위 (%)
물-시멘트비W/C (%)
잔골재율 S/a
(%)
단위량 (kg/m3)
물
W
시멘트
C
잔골재
S
굵은 골재 G
혼화재료
mm~mm
mm~mm
혼화재
혼화제
[주1] 포졸란반응성 및 잠재수경성을 갖는 혼화재를 사용할 경우 물-시멘트비는 물-결합재비가 된다.
[주2] 같은 종류의 재료를 여러 가지 사용할 경우에는 각각의 란을 나누어 표시한다. 이 때 사용량에 대하여는 ㎖/㎥ 또는 g/㎥로 표시하며, 희석시키거나 녹이거나 하지 않은 것으로 나타낸다.
콘크리트의 배합설계 ***
- 콘크리트의 배합설계를 (1)강도 30MPa 콘크리트, (2)초고강도 콘크리트 를 만들 목적으로 계획한다. 초고강도 콘크리트는 그 강도를 100MPa로 목표로 하여 설계한다.
- 주어진 재료를 시험한 결과 다음의 값을 알 수 있다.
시멘트 밀도 : 3.033 g/cm
잔골재 표건밀도 : 2.59 g/cm
굵은골재 표건밀도 : 2.68 g/cm
잔골재의 조립률 : 3.9 g/cm
굵은골재 최대치수 : 25.4mm
첫 번째, 강도 30MPa 콘크리트의 배합설계
목표 슬럼프 120㎜, 공기량 5%, 잔골재율 42%
(1) 배합강도
아래의 두 식에서 큰 값을 적용한다.
fcr = fck + 1.34s (MPa)
fcr = (fck - 3.5) + 2.33s (MPa)
(s : 압축강도의 표준편차 (MPa))
여기서는 콘크리트 압축강도의 표준편차를 알지 못할 때를 가정하여 다음 식을 적용한다.
fcr = fck + 8.5
= 30 + 8.5 = 38.5 MPa
(2) 물-시멘트 비
f28 = 2.2 + 14.4C/W 의 식에서, 앞서 계획한 배합강도가 38.5MPa이므로
38.5 = 2.2 + 14.4C/W
따라서 W/C= 39.86%
(3) 잔골재율 및 단위수량의 가정
잔골재율 S/a : 42%
단위수량 W : 170kg
(4) 단위량의 계산
단위 시멘트량 : C=170/0.3986=426.49kg
시멘트의 절대 용적 : VC=426.49/3.03=140.76ℓ
공기량 : 1000*5%=50ℓ
골재의 절대용적 : a=1000-(140.76+170+50)=639.24ℓ
잔골재의 절대용적 : s=639.24*0.42=268.48ℓ
단위잔골재량 : S=268.48*2.59=695.37kg
굵은 골재의 절대용적 : Vg=639.24-268.48=370.76ℓ
단위 굵은 골재량 : G=370.76*2.68=993.64kg
굵은 골재 최대
치수 (mm)
슬럼프 범위 (mm)
공기량 범위(%)
물-시멘트비
W/C
(%)
잔골재율 S/a(%)
단위량 (kg/m3)
물
W
시멘트
C
잔골재
S
굵은 골재
G
혼화제
(g/m3)
단위량
25.4
12±1.5
5±0.5
39.86
42
170
426.49
695.37
993.64
-
목표 강도 30Mpa의 단위량 및 배치량
두 번째, 강도 70MPa 콘크리트의 배합설계
목표 슬럼프 120㎜, 공기량 5%, 잔골재율 42%
(1) 배합강도
아래의 두 식에서 큰 값을 적용한다.
fcr = fck + 1.34s (MPa)
fcr = (fck - 3.5) + 2.33s (MPa)
(s : 압축강도의 표준편차 (MPa))
여기서는 콘크리트 압축강도의 표준편차를 알지 못할 때를 가정하여 다음 식을 적용한다.
fcr = fck + 8.5
= 70 + 8.5 = 78.5 MPa
(2) 물-시멘트 비
∴W/C비 23%
(3) 잔골재율 및 단위수량의 가정
잔골재율 S/a : 45%
단위수량 W : 170kg
(4) 단위량의 계산
단위 시멘트량 : C=170/0.23=739.13kg
시멘트의 절대 용적 : VC=739.13/3.03=243.94ℓ
공기량 : 1000*5%=50ℓ
골재의 절대용적 : a=1000-(243.94+170+50)=536.06ℓ
잔골재의 절대용적 : s=536.06*0.45=241.23ℓ
단위잔골재량 : S=241.23*2.59=624.78kg
굵은 골재의 절대용적 : Vg=536.06-241.23=294.83ℓ
단위 굵은 골재량 : G=294.83*2.68=790.14kg
굵은 골재 최대
치수 (mm)
슬럼프 범위 (mm)
공기량 범위(%)
물-시멘트비
W/C
(%)
잔골재율 S/a(%)
단위량 (kg/m3)
물
W
시멘트
C
잔골재
S
굵은 골재
G
혼화제
(g/m3)
단위량
25.4
12±1.5
5±0.5
23
45
170
739.13
624.78
790.14
-
목표 강도 70Mpa의 단위량 및 배치량
*** 지금까지 목표 강도를 직접 설정하여 콘크리트의 배합설계를 해보았다. 일반 강도인 25Mpq과 고강도인 70Mpa의 경우를 각각 배합설계 하여 비교해 본 결과 제일 먼저 강도가 높아지자 물-시멘트비가 눈에 띄게 낮아지는 것을 알 수 있었다. 이렇게 시멘트 양에 비해 물의 양이 줄어들어서 실제 배합을 할 때에도 고강도를 배합하는 것이 일반 강도의 콘크리트를 배합하는 것보다 매우 힘들 것 같았다. 또한 일반 강도와 고강도의 공기량과 목표 슬럼프 값은 같은 값으로 정하였기 때문에 단위수량은 두 경우 모두 같았으나 시멘트의 양은 일반 강도보다 고강도에서 많아졌으며, 반면에 골재의 양은 고강도에서 줄어드는 것을 알 수 있었다. 특히 잔골재의 양보다 굵은 골재의 양이 줄어 든 것을 발견할 수 있었는데 이는 고강도 콘크리트에서는 골재보다는 시멘트가 많이 들어갈수록, 골재의 크기는 작아질수록 골재와 시멘트 사이의 표면적이 넓어져 콘크리트가 dense하게 되어 강도가 높아지기 때문이다.

키워드

철근콘크리트,   철근콘크리트역학,   철근콘크리트역학실험,   콘크리트 배합설계,   배합설계,   콘크리트배합설계