배합보고서. 콘크리트 배합. 배합설계. 보통 콘크리트 및 고강도 콘크리트

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목차

ⅰ. 콘크리트 배합 설계

ⅱ. 콘크리트 배합 1차

ⅲ. 콘크리트 배합 2차

ⅳ. 고강도 콘크리트

ⅴ. 결과 비교

본문내용

30kN/㎠
(13.0MPa)
1.38kN/㎠
(13.8MPa)
재령 21일
구분
공시체 4
공시체 5
공시체 6
평균
하중
120.24kN
124.94kN
116.32kN
120.50kN
압축강도
1.53kN/㎠
(15.3MPa)
1.60kN/㎠
(16.0MPa)
1.48kN/㎠
(14.8MPa)
1.53kN/㎠
(15.3MPa)
ⅳ. 고강도 콘크리트
1) 고강도 콘크리트
일반 콘크리트의 압축강도가 17~50MPa이라면, 고강도 콘크리트는 50~80MPa의 압축강도를 갖는 콘크리트를 말하며, 초고강 콘크리트는 150, 150, 200MPa 정도의 압축강도를 갖는 콘크리트를 말한다. 이들의 결정적인 차이점은 물/시멘트비이다. 일반 콘크리트에서의 물/시멘트비는 50% 내외가 사용되지만 고강도 콘크리트에서는 20% 정도가 사용된다. 따라서 (1㎥의 콘크리트를 만들기 위한)단위수량은 콘크리트 종류에 상관없이 보통 160~175kg 정도로 큰 차이가 없지만, 물/시멘트비가 다르기 때문에 단위시멘트량이 일반 콘크리트에서 300~350kg, 고강도 콘크리트에서 800~1000kg 정도 된다. 일반적인 보통 포틀랜드 시멘트만으로는 고강도 콘크리트를 만들기 위한 낮은 물/시멘트를 얻기 어렵다. 이를 위해서 혼화시멘트가 사용되며, 낮은 물/시멘트비로 소요의 워커빌리티 및 슬럼프를 얻기 위해 비교적 많은 혼화제가 사용된다.
혼화시멘트란 포틀랜드 시멘트에 실리카흄(SF), 고로슬래그(BS), 플라이애쉬(FA) 등과 같은 혼화재를 혼합해 만든 것이다. 고로슬래그와 혼합한 고로시멘트는 초기강도는 낮지만 장기강도가 높으며, 수화열이 낮고, 내화학성이 크다. 플라이애시와 혼합한 플라이애시시멘트나 실리카흄와 혼합한 실리카시멘트는 워커빌리티가 좋고, 장기강도가 높고, 건조수축이 적고, 수화열이 낮다. 각 혼화재의 특징은 아래와 같다.
· 실리카흄
실리카흄은 실리콘이나 페로실리콘 등 규소합금을 아크식 전기로에서 제조할 때 배출되는 가스를 집진하여 얻어지는 1㎛이하 초미립자의 산업 부산물이다. 주성분의 80% 이상이 SiO2로 구성되며, 90% 이상이 구형이다.
분말도가 높아 수화활성이 크고, 시멘트 입자 사이의 빈 공극을 채워 콘크리트의 수밀성을 향상시키며, 결합재와 골재 사이의 접촉면을 증가시켜 콘크리트의 접착력을 증가시켜 재료분리가 감소된다(마이크로필러효과). 단위수량이 커지는 문제가 있지만 고성능감수제와 병용하면 해결되며, 고강도 및 투수성이 작은 콘크리트가 된다.
· 고로슬래그
고로슬래그는 제철소의 고로에서 선철과 함께 배출되는 용융상태의 슬래그를 냉각하여 입상화한 것이다. 고로슬래그 분말은 활성도가 낮아 반응속도가 느리며, 수화열이 적고, 콘크리트의 초기강도가 낮지만, 잠재수경성 때문에 장기강도는 매우 커진다. 또한 슬래그를 함유하고 있어 내화학성 및 내해수성이 크다. 슬래그 수화에 의한 포졸란 반응으로 공극충진효과 및 알칼리 골재반응 억제효과가 있다. 그러나 건조수축이 큰 단점이 있다.
· 플라이애시
플라이애시는 화력발전소 등의 미분탄 사용 보일러에서 연소된 배기가스 내의 석탄재를 집진기로 포집한 것이다. 주성분은 SiO2로 포졸란의 일종이며 구형이다. 구형 미립자의 볼베어링 작용으로 유동성이 증가되어 단위수량을 감소시키고, 워커빌리티 및 펌퍼빌리티를 향상시킨다. 반응속도가 낮아 수화열이 적고, 초기강도가 낮지만, 공극충진효과와 포졸란 반응으로 장기강도 및 수밀성이 향상된다. 또한 수산화칼슘의 감소로 알칼리골재반응이 억제되며 황산염에 대한 저항성이 커진다.
2) 배합설계
강도에 따른 시멘트의 성능은 SF-C-BS-FA 이지만 가격차에 비해 성능차가 적으므로 보통 섞어서 사용한다. 우리는 시멘트, 고로슬래그, 실리카흄을 사용했으며, 다음 표와 같이 배합 설계를 하였다.
W
(ℓ/㎥, kg/㎥)
단위 질량
(kg/㎥)
혼화제
(C*%)
160
C
BS
SF
S
G
SP
560
160
80
522.6
907.5
1.3%
편의상 콘크리트를 30ℓ만 만들기로 한다. 따라서 각 설계값에 0.03을 곱하여 환산하여 실시한다.
W
(ℓ/㎥, kg/㎥)
단위 질량
(kg/㎥)
혼화제
(C*%)
4.8
C
BS
SF
S
G
SP
16.8
4.8
2.4
15.678
27.225
212g
3) 결과
고강도 콘크리트는 시멘트 페이스트가 많아서 반액체 상태로 존재한다. 그만큼 슬럼프치가 매우 크기 때문에 일반 콘크리트에서와 동일한 방법의 슬럼프시험은 불가능하다. 따라서 슬럼프콘을 들었을 때 콘크리트가 퍼져나간 거리를 측정하는 슬럼프-플로우 시험을 실시하며, 가능 긴축과 짧은축의 길이를 평균 내어 결정한다.
고강도 콘크리트는 일반 콘크리트와 달리 공시체가 파괴될 때 한 순간에 파편이 튀어 나가면서 깨지는, 전형적인 취성파괴 형태를 보였다.
고강도콘크리트 시험 결과
슬럼프-플로우시험
1
2
평균
38㎝
40㎝
39㎝
압축강도시험
공시체 단면적
78.54㎠
구분
재령 7일
재령 14일
하중
473.82kN
480.68kN
압축강도
6.03kN/㎠
(60.3MPa)
6.12kN/㎠
(61.2MPa)
ⅴ. 결과 비교
우리가 실험한 결과와 다른 조에서 실험한 결과를 바탕으로 조건에 따른 강도차이를 비교해 본다.
설계조건
실험결과
Gmax
(㎜)
공기량
(%)
슬럼프
(㎜)
fck
(MPa)
W/C
압축강도(MPa)
재령 7일
재령 21일
1
2
3
평균
4
5
6
평균
1
조
25
4.5±10
115±10
17
55.3%
13.3
14.0
14.0
13.8
15.5
17.9
18.2
17.2
2
조
25
4.5±10
120±10
20
50.2%
13.2
12.8
13.8
13.3
16.6
11.3
13.8
13.9
5
조
25
4.5±10
125±10
25
43.4%
15.0
13.3
13.0
13.8
15.3
16.0
14.8
15.3
아래 그래프는 재령 및 물/시멘트비에 따른 강도차이를 비교해본 것이다.
그래프를 보면 콘크리트가 시간에 흐름에 강도가 증가함을 알 수 있다. 또한 실제로는 콘크리트의 강도가 물/시멘트비에 반비례하여, 물/시멘트가 작을수록 강도가 커져야 하지만, 실험상 오차로 인해 확인되지는 않았다.

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