콘크리트 강도 발현 - konkeuliteu gangdo balhyeon

RC/PC/PS

콘크리트 28일강도를 설계기준강도로 사용하는 이유?

콘크리트 28일강도를 설계기준강도로 사용하는 이유?

1. 머리말

콘크리트의 강도에는 압축, 인장, 전단, 굽힘강도 이외에 철근과의 부착강도, 피로강도 등이 있지만,

① 압축강도는 다른 강도에 비해 현저히 큰 RC 구조물에 유효하게 이용되며,

② 압축강도는 다른 강도와 함께 경화한 콘크리트의 성질을 개략 추정할 수 있고,

③ 압축강도 시험방법은 다른 시험에 비해 간단하기 때문에

일반적으로 「콘크리트 강도」를 말할 경우에는 「압축강도」로 표시된다.

또한, 콘크리트의 압축강도 시험에 있어 공시체의 재령은 일반적으로, 7일, 28일 및 91일을 표준으로 하고 있지만, 중간인 28일 강도는 콘크리트 구조물의 설계기준으로 이용되므로 항상 필요한 강도가 된다.

2. 재령 28日 강도

콘크리트의 압축강도 발현은 시멘트의 수화반응속도와 관계가 있으며, 재령 7～14일까지의 사이에 가장 급격한 강도 증가가 나타나고, 수분이 공급되면 일반적으로 재령 6개월부터 1년까지 강도증가가 인지된다.

일본에서 80년전에 타설한 콘크리트로 시험한 결과 80년까지 조금씩 압축강도가 상승한다는 보고서가 있습니다. 통상적으로 10년정도 지나면 시공불량, 중성화, 외력, 손상 등에 의해 구조체가 맛이 가기 시작합니다. 이때 보수 한번 해주면 좋겠죠

특히, 콘크리트의 초기 강도에는 시멘트의 종류와 분말 및 콘크리트의 양생조건과 배합이 큰 영향을 준다. 일반적으로, 시멘트의 화학조성 중 C3S(3CaO·SiO2)의 함유량이 많은 것, 분말도가 높은 것은 수화반응이 빨라 초기 강도가 크게 된다. 또한, 양생온도, 혼합·교반시 온도가 높고, 수분이 충분히 공급되면 강도발현이 빠르고, 장기 재령에서의 강도 증진은 적어진다(그림 1, 2 참조). 그림 1에서는 양생온도가 달라도 4.5℃를 제외하면 28일에서는 거의 같게 되는 경향을 보이고 있다.

온도가 높으면 강도가 많이 나오겠죠?

그래프는 스캔하기도 싫고 그리기도 싫어서 글로 대신합니다.

그림 1 양생온도와 압축강도와의 관계

초기양생온도가 높으면 초기강도가 많이 나오겠죠?

초기강도가 높다고 좋은 콘크리트는 아닙니다. 초장 끗발 개 끗발 인거 아시죠. 초기강도 잘나오는 넘은 건조수축, 온도균열 등이 많을 수 있습니다

장기강도는 초기양생온도와 상관이 없는 거 아시죠

그래프는 스캔하기도 싫고 그리기도 싫어서 글로 대신합니다.

그림 2 초기온도가 압축강도에 미치는 영향

참고표 콘크리트 구성 주요 화합물

따라서, 콘크리트의 배합에서는 시멘트와 양생조건이 동일하다면 단위시멘트량이 많은 경우와 W/C비가 작은 경우에 강도발현이 빠르나(수화반응이 빠르기 때문) 장기 재령에서의 증진은 작아지게 된다.(조강시멘트사용 콘크리트의 경우)

이와 같은 콘크리트 강도의 발현 성상으로 판단할 때, 구조물 콘크리트 강도는 표준양생 공시체의 강도를 크게 상회하지 않기 때문에 구조물의 설계에는 재령 28일의 압축 강도를 기준으로 하고, 그 이후의 강도 증가분은 안전율에 포함되는 것으로 간주한다.

이것을 기준으로 설계허용응력도는 재령 28일 압축강도의 분수(설계기준강도의 1/3 또는 2/3)로 표시하고 있어 표준양생 공시체의 재령 28일 강도는 항상 콘크리트의 품질을 나타내는 중요한 지표가 되는 것이다.

이러한 경우, 표준양생 공시체와 구조체 콘크리트의 강도와는 차이가 있음을 충분히 인식할 필요가 있다. 일반적으로, 매스(Mass) 콘크리트 등의 구조체에서 채취된 콘크리트 코어(Core) 강도는 표준양생 콘크리트 강도보다 크지만, 타설시 상태, 콘크리트 내부의 수분, 부위별 압밀 정도, 부재의 두께 등에 따라 코어 강도는 현저하게 달라진다.

한편, 현장 방치 공시체를 구조체 강도 추정에 이용한 경우가 있지만, 현장 방치 공시체는 구조체에 비해 노출 표면적이 용적에 비해 크기 때문에 외기의 영향을 받기 쉬워 강도 증진을 기대하기 어렵다. 그렇기 때문에 현장에 방치된 공시체의 강도는 강도 관리상 문제를 일으키는 요인만 될 뿐 의미가 없다.

3. 강도의 조기 판정

콘크리트 공사에서는 시료 채취에서 시험값을 얻기까지 오랜 시간을 필요로 하므로, 효과적인 공사 관리에 장애가 된다. 그래서, 재령 28일 강도를 초기 재령강도(3일, 7일)로 추정하여 강도 관리를 하는 방법이 이용되고 있다. 이것은 콘크리트 배합 결정에 있어 귀중한 자료가 된다.

조기 판정 시험법의 확립은 콘크리트 관련 업계의 오랜 과제 중의 하나이며, 최근의 콘크리트 구조물의 초기 열화 문제와 결부되어 그 필요성이 더욱 대두되고 있다.

시험방법은 1930년 W. M. Dunagn(이름이 머이래, 어떻게 읽어야 할지 모름, 오타인지도 모르니 확인하세요)을 시작으로 많은 연구 보고가 있지만, 주된 목적은 콘크리트의 압축 강도 추정에 있다고 해도 과언은 아니다.

현재, 확고한 시험방법은 확립되어 있지 않지만, 최근의 주된 움직임인 압축강도 추정식은 JASS 5 T-602에 의한 방법이 일반적으로 사용되고 있으며,

조기 판정 시험법으로

① 압축강도를 이와 깊이 관련된 W/C비와 단위 시멘트량의 배합 분석으로 구하는 방법(간접방법),

② 공시체의 촉진양생으로 같은 재령(약재령)의 강도로 구하는 방법(직접방법)으로 크게 나뉜다.

[강도 추정식(JASS 5 T-602)]

F28 = A×F7＋B

여기서, F28 : 재령 28일 압축강도의 추정값(㎏f/㎠)

F7 : 재령 7일의 실측강도(㎏f/㎠)

A, B : 시멘트의 종류에 따라 정한 定數 (OPC에서는 A=1.35, B=30)

[한국콘크리트학회 추정 권장식]

F28 = F7 + 8√F7

7일강도를 기초로 28일 강도를 추정하면 지맘대로 나옵니다.

대충 설계기준강도를 넘는구나? 하고 참고만 하시고 절대적으로 믿지마세요.

똑같은 7일 강도를 가지고 여러가지 식으로 판별해보면 진짜 가고 싶은대로 날라댕깁니다.

[조기 판정 시험법의 일례]

《간접방법》

⑴ 아직 굳지 않은 콘크리트의 W/C비의 시험방법 -염산용해열법-(JCI-SE 1)

⑵ 아직 굳지 않은 콘크리트의 W/C비의 시험방법 -몰탈을 이용한 원심탈수기와 씻기 시험을 조합한 방법-(JCI-SE 7)

⑶ 아직 굳지 않은 콘크리트의 W/C비의 시험방법 -비중방법-(JCI-SE 13)

⑷ 고주파 가열방법

《직접방법》

⑴ 아직 굳지 않은 콘크리트의 경화 후의 강도추정을 위한 급속경화 강도시험방법(JCI-SE 3)

⑵ 온수법(溫水法)(70℃)에 의한 콘크리트의 추정강도 시험방법(JCI-SE 4)

⑶ 溫水法(55℃)에 의한 콘크리트의 추정강도 시험방법(JCI-SE 14)

이처럼 어떤 조기 판정법도 재령 28일 강도를 신속하고 정확하게 판정하는 것으로, 재령 28일 강도가 콘크리트의 품질을 대표하는 특성값이라는 사실을 그 기본으로 하고 있다.