콘크리트1

◈ 압축강도 시험용 공시체 굳지 않은 콘크리트 시료를 KSF2403에 의거 원주형 공시체를 만든뒤 28일동안 20±3℃로 습윤양생하여 매초 1.5~3.2kgf/㎠의 재하속도로 압축강도시험(KSF 2405)을 하영 얻은 강도 ◈ 워커빌리티 반죽질기 여하에 따르는 작업의 난이도 및 재료분리에 저항하는 정도를 나타내는 아직 굳지 않은 콘크리트의 성질 ◈ 반죽질기 주로 물의 양이 많고 적음에 따라 반죽이 되고 진정도를 나타내는 아직 굳지 않은 콘크리트의 성질 ◈ 혼화제 혼화재료중 사용량이 비교적 적어서 그 자체의 부피가 콘크리트 배합계산에서 무시되는 것 - AE제, 경화촉진제, 지연제, 분산제, 감수제, 급결제, 방청제 ◈ 혼화재 혼화재료중 사용량이 비교적 많아서 그 자체의 부피가 콘크리트의 배합계산에서 고려되는 것 - 화산재, 규조토, 규산, 백토, 고로슬래그, 플라이애쉬 ◈ 굵은골재 최대치수 질량비로 90%이상을 통과하는 체중에서 최소치수의 체의 눈의 호칭치수로 나타낸 굵은골재의 치수 ◈ 굵은골재 최소치수 질량비로 95%이상 남는 체중에서 최대치수의 체의눈의 호칭치수로 나타낸 굵은골재의 치수 ◈ 배합 콘크리트나 모르터를 만들 때 소요되는 각 재료의 비율이나 사용량 ◈ 배합강도 콘크리트 배합을 정하는 경우에 목표로하는 압축강도를 말함. 보통 재령 28일의 압축강도를 말함. ◈ 배합설계 필요한 콘크리트의 강도를 얻기 위해 재료의 상태나 혼합비율을 고려하여 각 재료의 양을 정하는 것 ◈ 현장배합 배합강도에 맞도록 현장에서 재료의 상태와 계량방법에 의해 정한 배합 ◈ 배력철근 집중하중을 분포시키거나 균열을 제어할 목적으로 정, 부철근과 직각 또는 직각에 가까운 방향으로 배치한 보조철근 ① 응력을 고루 분포시켜 균열폭을 최소화 ② 주철근 간격유지 (위치확보) ③ 콘크리트의 건조수축, 온도변화에 의한 콘크리트 신축을 억제 ◈ 철근의 간격을 제한하는 이유 ① 콘크리트를 칠 때 골재의 투입이 쉽도록 하기 위해 ② 부재의 치수를 고려할 필요가 있을 때 ③ 원활한 응력의 전달이 되어 일체가 된 구조체로 되도록 하기 위해 ◈ 28일 강도를 기준으로 하는 이유 -실제 구조물에서는 공시체의 양생조건과 같은 양생방법을 기대할 수 없는 것이 보통이고, 따라서 표준양생한 공시체강도를 현저하게 윗도는 강도를 실제구조물의 콘크리트에서는 기대할 수 없기때문 -실제 구조물에 있어서는 표준양생을 한 공시체의 재령28일의 압축강도에 비하여 그 콘크리트의 강도를 크게 증가시킬수 있을 정도의 양생을 기대할 수 없기 때문이다. ◈ 피복두께 최외단 철근의 바깥표면으로부터 콘크리트 표면까지의 최단거리. 즉 콘크리트 표면과 그에 가장 가까이에 배근된 철근표면사이의 두께 이 유① 철근의 부식방지 ② 내화적인 구조물을 만들기 위해 ③ 철근의 부착강도를 높이기 위해 ④ 유해물의 침투와 방지 ◈ 철근이 갖추어야할 조건 ① 항복강도, 인장강도가 커야함. ② 신장이 좋아야 함. ③ 연성이 좋아야 함. ④ 부착강도가 커야 함. ◈ 강도감소계수 -재료의 공칭값과 실제강도와의 차이, 부재를 제작, 시공할 때 설계도와의 차이 -내력의 추정과 해석에 관련된 불확실성을 고려하기 위한 안전계수 ◈ 하중계수 하중의 공칭값과 실제하중사이의 불가피한 차이 및 하중을 작용외력으로 변환시키는 해석상의 불확실성, 환경작용 등의 변동을 고려하기 위한 안전계수 ◈ 면외좌굴 트러스나 비교적 높이가 큰보 등의 구조물이 구조물을 포함하는 평면내의 하중을 받는 경우에 그 변위가 구조물을 포함하는 평면밖으로 생기는 좌굴 ◈ 비탄성해석 평형조건, 콘크리트와 철근의 비선형 응력-변형률 관계, 균열과 시간이력에 따른 영향, 변형 적합성 등을 근거로한 변형과 내력의 해석법 ◈ 비틀림단면 보가 슬래브와 일체로 되거나 완전한 합성구조로 되어 있을 때 보는 보가 슬래브의 위 또는 아래로 내민높이중 큰높이만큼을 보의 양측으로 연장한 슬래브부분을 포함한 것으로서 한측으로 연장되는 거리는 슬래브 두께의 4배이하로 한단면. ◈ 설계대 받침부를 잇는 중심선의 양측에 있는 슬래브판의 두 중심선에 의해 구획되는 부분 ◈ 염해의 원인 및 대책 1. 염해의 원인 해사, 해수 또는 감수제, 촉진제 등의 혼화제에 의한 염화물중의 염소이온(Cl-)이 콘크리트 구조물에 혼합 또는 침투되어 철근콘크리트 구조물의 성능을 저하시키는 원인이 된다. 이것을 크게 대별하면 다음 2가지로 구분할 수 있다. ① 직적적인 원인 -콘크리트 배합시 재료의 일부로 추가될 경우 -예를 들면 해사사용, 혼합수로 해수 사용, 혼화제 사용 등 ② 간접적인 원인 -콘크리트 타설 및 경화후 환경적인 요인에 의한 경우 -예를 들면 해양환경에 노출된 콘크리트, 동결방지제를 사용한 경우 등 2. 염해에 의한 열화기구 ① 중성화 (Carbonation : 탄산화) Cacl2 + 2H2O→ Ca(OH)2 + 2Hcl Ca(OH)2 + CO2→ CaCO3 + H2O ② 강재의 부식 (corrosion) Fe → Fe++ + 2e- : Anode 반응 ½O2 + H2O + 2e- →2(OH-) : Cathode 반응 또한 Fe++ + 2(OH-) → Fe(OH)2 : 수산화제1철 2Fe(OH)2 + ½O2 + H2O → Fe(OH)3 : 수산화제2철 부식반응에 의해 Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O : 붉은녹 2Fe(OH)3 + Fe(OH)2 → Fe3O4 + H2O : 검은녹 붉은녹은 강재체적의 2.5배까지 팽창하며 콘크리트 균열 발생시킴. ③ 균열 콘크리트 중성화, 강재의 부식 등으로 인해 결합조직 약화에 따른 강성저하, 피복콘크리트의 취성화, 알칼리농도 변화, 철근표면의 부동태피막 파손 및 체적팽창에 의한 균열발생 3. 염해방지대책 1) 사용재료와 콘크리트중의 염화물량의 총량규제 ① 보통의 RC 및 PC 구조물 해사의 절대건조중량대비 Nacl 환산 - 0.1%이하 ② 내구성 RC 및 PC 구조물 해사의 절대건조중량대비 Nacl 환산 - 0.04%이하 *콘크리트 중량대비 0.3kg/㎥이하 2) 콘크리트 품질 소요의 강도, 내구성, 수밀성, 강재보호성능, 적절한 워커빌리티 3) 콘크리트 피복 및 균열폭 콘크리트 피복증대, 균열폭을 허용균열폭이하로 규제 4) 방청처리시킨 강재 사용 에폭시도장, 아연도금 5) 콘크리트 표면도장 (라이닝) 수지계 도료, 폴리머함침, 폴리머시멘트모르트 도료, 레진모르트 도료 6) 콘크리트 시공 개선 비부식성 spacer (모르터, 콘크리트 세라믹 등) 사용으로 피복두께 확보 양생법 개선 ◈ 콘크리트 중의 철의 부식기구 1. 철의 부동태와 그파괴 일반적으로 콘크리트 공극중의 수분은 많은 수산화알칼리를 함유한 포화수산화 알루미늄용액으로 존재하며 그 ph는 12.5이상이다. 이와같은 강알칼리성 환경에서 철은 그 표면에 부동태피막이라 부르는 20~60Å두께의 수화산화물 (γ-Fe2O3 ․ nH2O)로 이루어진 얇은 산화피막을 형성하여 부동태화되어 있기 때문에 철은 부식작용으로부터 보호되고 있다. 따라서 적절한 시공이 이루어진 균열이 없는 밀실한 철근콘크리트 구조물에서는 철근의 부식은 문제가 되지 않는다. 알칼리성분 용출 또는 중성화에 의해 콘크리트의 알칼리도가 저하되거나 어떤종류의 유해성분이 혼입되면 철은 활성태가 되어 부식되기 쉽다. 철의 부동태를 파괴하는 유해성분으로는 할로겐이온(Cl-. Br-, I-), 황산이온(SO4-2) 또는 황하물이온(S-2) 등의 음이온이다. 이들중 염화물이온은 그 작용력이 가장 강하며 더욱이 콘크리트 중에 혼입될 확률이 크기 때문에 콘크리트 중의 강재의 부식에 대해 가장 유해한 이온이다. 염화물이온은 부동태피막의 약한 부분에 흡착되어 피막을 국부적으로 파괴시키기 때문에 강재의 표면에 녹이 생기는 원인이 된다. * Microcell 작용 콘크리트 내부 또는 외부환경에 불균열성이 존재하면 금속표면의 일부가 Anode가 되고 기타 부분이 Cathode가 되어 양자가 큰 부식전지(corrosion cell)를 형성하고 Anode에 대응되는 부분이 부식되는 경우가 있다. 2. 철의 전기, 화학적 부식기구 황성상태인 철은 물과 용존산소의 작용에 따라 부식을 유발시킨다. 이때 철표면에는 철이 이온화되는 Anode반응(산화반응)과 산소가 환원되는 Cathode(환원반응)이 있으며 다음과 같이 반응한다. Anode 반응 : Fe → Fe++ + 2e- Cathode 반응: O2 + 2H2O + 4e- →4(OH-) 부식의 전반응은 상기 양반응이 조합된 반응이며 다음식과 같이 수산화제1철(Fe(OH)2)이 철표면에서 검출된다. 이화합물은 물을 상실하여 수산화물 FeOOH 또는 Fe2O3(붉은녹)가 되거나 일부는 산화가 불충분하여 가끔 Fe3O4(검은녹)가 되어 철표면에 녹층을 형성한다. 철의 녹층은 다공질이기 때문에 비록 두껍게 형성되더라도 부식을 억제하는 효과는 작으며 녹층이하의 철근면까지 부식이 계속 진행된다. 또한 녹은 철보다 큰부피(약2.5배)를 차기하기 때문에 그 팽창압력이 콘크리트의 균열과 박리를 유발시켜 철근부식의 진행을 더욱 용이하게 하는 결과를 초래하게 된다. * 강재의 부식시 기본적으로 중요한 인자는 염화물의 존재, pH의 저하, 강재표면의 산소 * 중성화(Carbonation : 탄산화) 콘크리트 중의 Ca(OH)2는 대기중의 CO2와 반응하여 CaCO3가 되기 때문에 콘크리트는 대기중에서 표면으로부터 서서히 알칼리성을 상실한다. 또한 물과 접촉하면 Ca(OH)2가 용출된다. 콘크리트가 이와 같은 작용에 따라 중성화되면 부동태가 파괴되고 강재의 부식속도가 현저히 증대된다. ◈ 탄산화 (Carbonation, 중성화) 대기중에 함유되어 있는 약산성인 탄산가스(약 0.035%)가 콘크리트중의 시멘트 수화물과 반응하여 탄산칼슘으로 변화되는 과정을 탄산화라 한다. 그 이유는 콘크리트는 경화후 약 pH12.5정도의 강알칼리성이나 탄산화를 통해 pH8~10정도의 중성으로 변하며, 더욱 탄산화가 진행되면 산성으로 변화된다. 이로 인해 철근은 부식하게 되고 철근부식은 약 2.5배의 체적증가를 가져오며 콘크리트의 균열이 가속된다.