제1장 목 재
1. 목재의 장·단점
⑴ 장점
가벼워, 운반, 취급이 편리하고 가공이 용이하다.
무게에 비해 강도와 탄성이 크다.
충격, 진동, 소음을 잘 흡수한다.
온도에 대한 신축이 크다.
⑵ 단점
재질, 강도에 균일성이 없고 비틀림이 생기기 쉽다.
큰 치수의 구입이 곤란하다.
2. 목재의 조직
⑴ 연륜(나이+테) : 수목 횡단면에 춘재부와 추재부가 교대로 연속되어 나타나는 동심원형의 조직
⑵ 변재와 심재
3. 목재의 성분
⑴ 목재의 성분 구성 : 탄소 50%, 산소 44%, 수소 6%
⑵ 목재의 고형 성분 : 섬유소(세포막 구성) 50∼60%, 리그닌(접착제 역할) : 25∼30%
4. 결의 종류에 따른 특성
⑴ 널결(무뉘결 : 판목)
① 신축이 균일하지 않다.(잘 휘어짐) ② 제재가 쉽고, 아름답다.
⑵ 곧은결(정목)
신축이 균일하다. 마무리가 쉽고 널리 사용한다.
5. 목재의 비중
⑴ 기건 비중 : 목재의 수분을 공기중에서 제거한 상태의 비중(일반적으로 사용하는 목재의 비중으로 0.3∼0.9)
⑵ 진비중(실비중) : 목재가 공극을 포함하지 않는 실제부분의 비중(1.54∼1.56)
⑶ 절대건조비중(절건비중) : 100∼110℃의 온도로 건조시켜 수분을 제거했을 때의 비중
⑷ 공극률과 비중과의 관계식
∴ V(공극율%) = ×100 r = 절건비중, 1.54 = 진비중
6. 함수율
⑴ 기건재의 함수율 : 12∼18%(평균 15%)
⑵ 섬유 포화점 : 섬유자신의 함수율이 25∼30%(보통 30%)인 경우
⑶ 함수율에 의한 목재 재질의 변화
목재의 재질 변동(수축, 팽창등)은 섬유포화점 이하의 함수 상태에서만 발생한다.
섬유 포화점 이하에서 함수율의 감소에 따라 강도는 증가하고 탄성은 감소한다.
7. 열에 의한 성질
⑴ 목재는 열전도율 및 열팽창율이 극히 낮다.
⑵ 내화성이 낮다.
⑶ 목재의 연소성
① 100℃ : 수분증발
② 180℃전후 : 열분해에 의해 가연성 가스를 발생하여 인화 인화점
③ 260∼270℃ : 목재에 불이 붙음 착화점 또는 화재위험 온도
400∼450℃ : 화기없이 자연 발화 발화점
8. 목재의 강도
⑴ 목재강도의 크기 순서 : 인장강도>휨강도>압축강도>전단강도
섬유 방향 압축강도는 섬유방향 인장강도의 90%정도이다.
휨강도는 압축강도의 약 1.75배이다.
⑵ 섬유 방향의 인장 및 압축강도는 크나 직각방향은 작다.
⑶ 목재를 인장재로 사용하지 않는 이유(목재는 주로 압축 및 휨부재로 사용)
① 옹이, 마디가 있다.
② 나이테와 접선방향(평행방향)의 인장강도가 작다.
③ 목재의 이음이 어렵다.
섬유가 변형된다.
9. 목제의 방부법
⑴ 표면탄화법 : 목재의 표면을 3∼10mm도 태우는 방법(방부 효과가 1∼2번 정도뿐)
⑵ 방부제 사용법 : 도포법, 주입법(상압주입법, 가압주입법), 침지법, 생리적주입법
본문에서「방부제의 구비조건」을 숙지한다.
⑶ PCP(penta chloro phenol)의 특성(방부제)
방부제중 방부력이 가장 우수하다.
열이나 약재에도 안정하다.
무색제품으로 그위에 페인트를 칠할 수 있다.
10. 목재의 건조
⑴ 건조전의 처리법
수침법 : 2주이상 흐르는 물에 담그는 방법
자비법 : 열탕에 삶는 방법
증기법 : 원통속에서 수증기로 찌는 방법
⑵ 인공 건조 방법 : 증기법 훈연법 진공법 열기법
11. 합판 및 집성 목재
⑴ 합판 : 3매 이상의 얇은 판을 1매마다 섬유 방향이 직교하도록 붙여서 만든 것
⑵ 합판의 특성
잘 갈라지지 않고 방향에 따른 강도의 차가 적다.
판재에 비해 균질이다.
큰판 및 곡면판을 만들 수 있다.
무늬가 좋은 판을 얻을 수 있다.
⑶ 집성 목재 : 합판과 다른 점
판의 섬유 방향을 평형으로 붙인 것으로 판이 홀수가 아니어도 된다.
보나 기둥에 사용할 수 있는 단면을 가진다.
본문에서「집성 목재의 특징」을 숙지할 것
12. 파아티클 보드 : 주원료(작은 나무 조각)를 접착제로 성형·열압하여 제판한 것으로 칩보드(chip-board)라고도 한다.
13. 코펜하겐 리브판 : 천정 또는 내벽에 붙여 음향 조절용으로 사용(바닥재는 적합하지 않음)
제2장 시멘트 및 콘크리트
1. 시멘트의 성분 및 주요 구성 화합물
⑴ 시멘트의 성분
⑵ 주요 구성 화합물
규산삼석회(3CaO·SiO2 : 약호 C3S)
규산이석회(2CaO·SiO2 : 약호 C2S)
알루민산삼석회(3CaO·Al2O3 : 약호 C3A)
알루민산철사석회(4CaO·Al2O3·Fe2O3 : 약호 C4AF)
⑶ 시멘트 구성 화합물의 특성
C3S : 시멘트의 초기 강도를 좌우하며 시멘트중 함유율이 5% 이하이다.
C2S : 시멘트의 후기 강도에 영향을 주고 수화열이 낮다.
C3A : 수화작용이 빠르고 발열량이 많다.
C4AF : 수화작용, 수화열, 조기강도가 가장 낮으며 시멘트 중 함유율 35∼37%이다.
2. 시멘트의 성질
⑴ 시멘트의 비중
보통 포틀랜드 시멘트의 비중 : 3.10∼3.15
시멘트 비중의 감소 원인
㉠ 소성이 불충분하거나 소성온도가 높을 경우
㉡ 불순물이 혼입될 경우
㉢ 성분 중에 SiO2, Fe2O3 가 부족할 경우
㉣ 대기중에 수분이나 탄산가스를 흡수하여 풍화될 경우
㉤ 저장기간이 길 경우
⑵ 분말도 : 시멘트 입자가 미세할수록 (분말도가 높을수록) 물과 접촉 면적이 커져서 수화가 빨리 진행되어 초기 강도가 크며, 블리딩이 적고 워커블한 콘크리트가 되는 반면 수축이 커서 균열이 생기기 쉬우며 내구성이 나쁘고 풍화가 용이하다.
분말도 측정 목적 : 수화 작용과 강도를 예측하기 위해서이다.
표시 : 비표면적(cm2/g) 또는 표준세 44μ의 잔분(%)
③ 분말도 시험 : 시멘트 50g을 표준체(44μ: No. 325)에 넣고 1분에 150번의 통과량이 0.1g 이하가 될 때까지 친다(25회 칠 때까지 1/6 정도 회전)
∴ 분말도
⑶ 시멘트의 응결 및 경화
응결의 시작(initial set)과 응결의 종결(final set)은 각각 1시간 이후와 10시간 이내로 규정하고 있다.(한국공업규격)
응결은 첨가된 석고량이 많거나 물·시멘트비가 높을수록 지연되며 분말도가 곱고, 알칼리가 많을수록 빨라진다.
온도와 습도가 높으면 응결 시간이 짧아지며, 경화가 촉진되고, 풍화된 시멘트는 응결이 늦어진다.(경화는 응결 다음에 오는 변화로서 기계적 강도의 증진을 의미한다.)
위응결(또는 이중 응결) : 시멘트에 따라서 시멘트풀이 물과 혼합하여 발열치 않고 10∼20분만에 굳어졌다가 다시 풀리면서 응결하는 현상이다.
⑷ 시멘트 강도에 영향을 주는 요인
시멘트 성분 : SO3나 규산삼석회(C3S)가 많을수록 조기강도가 높아지고 규산이석회(C2S)가 많을수록 장기강도가 높아진다.
분말도 : 분말도가 크면 조기강도를 증가시킨다.
풍화 : 시멘트가 풍화되면 강열감량이 많아져서 조기강도가 저하된다.
양생조건 : 양생온도는 30℃까지는 온도가 높을수록 강도가 증가하며 재령이 커짐에 따라 강도가 증가한다.
⑤ 풍화된 시멘트의 특징
㉠ 초기 강도가 작다. ㉡ 압축 강도가 작다.
㉢ 비중이 작다. ㉣ 비표면적이 작다.
㉤ 응결 시간이 늦다.
3. 시멘트의 종류별 특성
⑴ 보통 포틀랜드 시멘트 : 중용열 포틀랜드 시멘트와 조강 포틀랜드 시멘트 중간적인 성질을 가진다.
⑵ 중용열 포틀랜드 시멘트 : C3A와 C3S 양을 적게하고 C2S 양을 많게하여 댐 및 방사능 차폐용등 매시브한 구조물에 사용된다.
조기강도가 작고 장기강도가 크다. 화학적응성이 크다.
내산성 및 내구성이 크다. 시멘트중에서 건조수축이 가장적다.
⑶ 조강 포틀랜드 시멘트 : 보통 시멘트보다 CaO를 2.2∼2.7배 만큼 더 증가시켜서 조기강도가 커지도록 만든 시멘트이다.
수화열이 많고 수화속도가 커서 동절기, 수중공사에 적합하다.
건조수축에 의한 균열이 생기기 쉽다.
재령 7일로 보통 시멘트 28일 강도를 낸다.
⑷ 백색 포트랜드 시멘트 : 산화철 성분이 적은 백색 점토와 석회석을 사용하여 만든 시멘트이다.
⑸ 혼합 시멘트
혼합 시멘트의 종류 : 고로 시멘트, 실리카 시멘트(포졸란 시멘트), 플라이애시 시멘트등
혼합 시멘트의 공통적 특성
㉠ 조기강도가 작은 대신 장기강도가 크며 내구성도 크다.
㉡ 워커빌리티가 크다.
㉢ 블리딩이 작다.
㉣ 화학저항성이 크다.
본문에 있는 혼합 시멘트의 종류별로 그 특성을 숙지한다.
⑹ 초조강 시멘트
알루미나 시멘트 : 알루미늄 원광인 보크사이트(bauxite)와 석회석을 혼합하여 용융방법 또는 소성방법에 의하여 만든 시멘트이다.
㉠ 조기강도가 매우 크다.(재령 1일로 보통 시멘트의 28일 강도를 나타냄)
㉡ 발열량이 대단히 커서 -10℃의 한중 공사에 이용된다.
㉢ 산에는 약하나 알칼리에는 강하다.
㉣ 내화성이 우수하여 내화로용 시멘트로 사용한다.
초속경 시멘트 : 클링커속의 얼릿(allite)조성을 증대시켜 분말도를 높이고 석고성분을 많이 첨가한 시멘트이다.
㉠ 재령 1일로 조강시멘트의 3일 강도를 나타낸다.(ond day 시멘트)
㉡ 단시간에 강도를 나타내는 시멘트이다.(one hour 시멘트)
⑺ 팽창 시멘트 : 응결, 경화시에 팽창을 유발시켜 수축으로 인한 결점을 개선시킨 시멘트이다.(P.S 콘크리트에 사용)
4. 콘크리트 개요 및 골재
⑴ 콘크리트 재료의 구성 비율
콘크리트 : 시멘트(10%)+골재(70%)+물(15%)+공기(5%)
시멘트풀 : 시멘트+물
몰탈 : 시멘트풀+잔골재+공기
본문에 있는 콘크리트의 장·단점을 완전히 숙지할 것
⑵ 골재의 품질
견강하고 내화성, 내구성이 있어야 한다.
청정해야 한다.
표면이 거칠고 구형이나 입방체가 좋다.
⑶ 골재의 성질
비중이 클수록 치밀하며 흡수량이 낮고 내구성이 크다.
bulking 및 inundate
㉠ bulking : 건조 상태의 잔골재(모래)가 함수(含水)함에 따라 부풀어 오른 것을 bulking이라 한다.
㉡ inundate : 최대로 부푼(약 8% 함수되었을 경우) 것에 물을 더 가하면 이번에는 용적이 감소되고 포화상태(25∼35%)일 경우에는 마른모래와 거의 같은 용적이 되는데 이를 inundate라고 한다.
5. 굳지 않는 콘크리트의 성질
⑴ 콘크리트 성질을 나타내는 용어의 정의
워커빌리티(workability ; 시공연료) : 반죽질기(콘시스텐시)에 의한 작업의 난이도 및 재료 분리에 저항하는 정도를 나타내는 콘크리트 성질
콘시스텐시(consistency ; 반죽질기) : 주로 수량의 다소에 의해서 변화하는 콘크리트의 유동성의 정도
플라스티시티(plasticity ; 성형성) : 거푸집의 형상에 순응하여 채우기 쉽고 분리가 일어나지 않는 성질
피니셔빌리티( finishability ; 마무리성) : 굵은 골재의 최대치수, 잔골재율, 잔골재의 입도, 반죽질기등에 의한 콘크리트 표면의 마무리 정도를 나타내는 성질
블리딩(bleeding) : 콘크리트 타설후 시멘트, 골재입자등이 침하에 따라 물이 분리 상승되어 콘크리트 표면에 떠오르는 현상
레이턴스(laitance) : 블리딩에 의해 떠오른 미립물이 그후 콘크리트 표면에 엷은 막으로 침적되는 현상
⑵ 워커빌리티에 영향을 주는 요인
시멘트의 품질 및 양 골재의 입도와 형상
단위 수량 배합 및 비빔
혼화재료 온도 및 혼합시간
본문에서 내용을 숙지할 것
⑶ 워커빌리티의 측정법
슬럼프 시험 다짐계수 시험
비비시험 흐름 시험(flow test)
리몰딩 시험(remoulding test) 구관입 시험
⑷ 콘시스텐시(반죽 질기)에 영향을 주는 요인 : 단위수량, 잔골재율, 콘크리트의 온도, 공기연행량
⑸ 재료 분리 현상을 줄이기 위해 유의해야 할 사항
잔골재율을 크게하고, 잔골재중의 0.15∼0.3mm정도의 세입분을 많게 한다.
물·시멘트비를 작게 한다.
콘크리트의 플라스티시티를 증가시킨다.
AE제, 플라이애시 등을 사용한다.
⑤ 재료 분리 현상을 일으키는 경우
㉠ 굵은 골재와 치수가 너무 큰 경우
㉡ 거친입자의 잔골재를 사용하는 경우
㉢ 단위 골재량이 너무 많은 경우
㉣ 단위수량이 너무 많은 경우
㉤ 배합이 적정하지 않은 경우
⑹ 블리딩
블리딩 현상에 의한 영향
㉠ 콘크리트의 품질 및 수밀성, 내구성을 저하시킨다.
㉡ 시멘트풀과의 부착을 저해한다.
블리딩을 적게 하기 위한 방법
㉠ 단위수량을 적게한다. ㉡ 골재입도가 적당해야 한다.
㉢ 적당한 혼화재를 사용한다.
6. 경화된 콘크리트의 성질
⑴ 압축강도
콘크리트의 강도는 재령 28일의 압축강도를 기준으로 한다.
콘크리트 강도에 영향을 주는 요인
㉠ 사용재료(시멘트, 골재, 혼합수, 혼화재료등)의 품질 : 시멘트물비가 동일하면 콘크리트의 강도는 시멘트강도(사용 시멘트의 품질)에 비례하여 증감한다.
㉡ 물·시멘트비 : 콘크리트 강도에 영향을 미치는 가장 중요한 요인이다.
㉢ 공기량 : 공기량 1% 증가에 따라 콘크리트의 강도는 4∼6% 감소한다.
㉣ 시공방법 : 손비빔보다 기계비빔이 강도면에서 10∼20% 정도 증대되며, 진동기는 묽은 반죽에는 효과가 적다.
㉤ 양생방법 : 습윤 양생후 공기중에서 건조시키면 강도가 20∼40% 증가되며 일반적으로 4∼40℃의 범위에서는 온도가 높을수록 재령 28일까지의 강도는 증가된다.
⑵ 인장강도 및 기타강도
인장강도 : 압축강도의 1/10∼1/13
휨강도 : 압축강도의 1/5∼1/18 (인장 강도의 1.6∼2배)
전단강도 : 압축강도의 1/4∼1/6
부착강도 : 압축강도가 증가함에 따라 증가 (압축강도 350kg/cm2이상에서는 증가하지 않음)
∴ 강도크기 : 압축강도>전단강도>휨강도>인장강도
⑶ 탄성계수 : 콘크리트의 탄성계수는 압축강도 및 밀도가 클수록 커진다.
⑷ 크리프
일정한 하중이 장기간 가해질 때 하중의 증가가 없어도 변형이 증대되는 현상을 크리프라한다.
콘크리트에서 크리프가 커지는 경우
㉠ 재령이 짧을수록 ㉡ 부재의 단면치수가 작을수록
㉢ 외부습도가 낮을수록 ㉣ 대기온도가 높을수록
㉤ 배합이 적절치 않고 물시멘트비가 클수록
㉥ 단위시멘트량이 많을수록
⑸ 건조수축
건조수축에 가장 큰 영향을 미치는 것은 단위 수량이며 단위수량을 적게 해야 건조 수축이 적어진다.
건조수축이 커지는 경우
㉠ 분말도가 낮은 시멘트일수록 ㉡ 흡수량이 많은 골재일수록
㉢ 온도가 높을수록 ㉣ 습도가 낮을수록
㉤ 단면치수가 작을수록
⑹ 수밀성
수밀성이 커지는 경우
㉠ 물·시멘트가 작을수록 ㉡ 골재 최대치수가 작을수록
㉢ 습윤양생이 충분하고 다짐이 충분할 수록
혼화재(混和濟)나 혼화재(混和材)를 사용하면 수밀성이 좋아진다.
7. 콘크리트 배합
⑴ 부배합 및 빈배합
부배합 : 배합설계에서 산출된 단위시멘트량보다 많은 양의 시멘트를 사용하는 배합
빈배합 : 적은 양의 시멘트를 사용한 배합
③ 배합 설계의 순서
㉠ 물·시멘트비 결정
㉡ 워커빌리티 측정을 위한 슬럼프 값의 결정
㉢ 굵은 골재 최대 치수의 결정
㉣ 절대 잔골재율의 결정
㉤ 단위 수량의 결정
㉥ 시방 배합의 산출 및 조정
㉦ 현장 배합으로 수정
⑵ 슬럼프값의 결정 : 콘크리트의 품질이 고급인 것은 18cm이하, 보통인 것은 21cm로 한다.
⑶ 물시멘트비의 결정
물시멘트비가 너무 크면 시공연도가 증가되나 내구성이 감소된다.
물시멘트비가 작으면 시공연도가 낮아지고 균열이 발생된다.
믈·시멘트의 범위는 40∼70% 정도가 적당하다.
※ 물시멘트비
여기서, F : 콘크리트의 배합강도 K : 시멘트 강도
8. 시멘트의 혼화재료
⑴ 혼화제(사용량이 적어 배합계산에서 무시) : AE제, 분산제(감수제), 응결경화촉진제, 급결제 및 지연제, 방수제등
⑵ 혼화재(사용량이 많아서 배합계산에서 고려된 것) : 팽창제, 포졸란 작용이 있는 것(고로슬래그, 플라이애시), 증량재등
9. 각종 콘크리트
⑴ 경량 및 중량 콘크리트
경량 콘크리트 : 단위 용적중량의 1.7t/m3이하, 기건 비중이 2.0이하
중량 콘크리트 : 단위 용적중량이 3∼5t/m3
⑵ AE 콘크리트 : AE제를 사용한 콘크리트
본문에서 장·단점을 필히 숙지할 것
⑶ 프리팩트 콘크리트 : 주입 콘크리트라고도 함.
본문에서 특성을 알아둘 것
⑷ PS 콘크리트 : 외력에 의한 응력에 견디도록 콘크리트에 미리 압축력을 준 콘크리트
본문에서 레미콘의 종류 및 사용에 관한 내용을 숙지한다.
⑸ 매스콘크리트 : 구조물 또는 부재의 치수가 커서 시멘트에 의한 온도의 상승을 고려하여 시공하는 콘크리트
제3장 석재 및 점토
1. 석재의 분류 및 장·단점
⑴ 석재의 성인에 의한 분류 : 화성암 수성암 변성암
⑵ 석재의 장·단점
장점
㉠ 압축강도가 크다. ㉡ 내수성, 내화학성, 내구성, 내마모성이 양호하다.
단점
㉠ 인장강도가 압축강도의 1/10∼1/40정도이다.
㉡ 비중이 크고 가공성이 좋지 않다. (장대재를 얻기 어렵다.)
㉢ 열에 의해 균열(화강암), 분해(석회석, 대리석등)되어 강도를 상실하기도 한다.
2. 석재의 성질
⑴ 강도
석재의 강도는 압축강도를 기준으로 한다.
석재의 압축강도가 커지는 경우
㉠ 구성입자 및 공극율이 작을수록 ㉡ 단위용적 중량이 클수록
㉢ 결정도와 결합 상태가 좋을수록
함수율이 높으면 강도는 저하된다.
⑵ 흡수율의 크기 : 응회암>사암>안산암>화강암>대리석
⑶ 석재의 내구성을 지배하는 요인
조암광물의 종류 조직의 차이 노출 상태
⑷ 내구연한(수명)의 순서 : 화강암>대리석>석회암>사암
⑸ 내화성 : 500℃까지는 거의 피해를 입지 않지만 그 이상의 온도에서는 급격히 파괴된다.
응회암, 사암, 안산암등은 1000℃이하의 고온에 거의 영향을 받지 않는다.
화강암은 575℃정도에서 붕괴된다.
3. 석재의 조직에 관계되는 용어
⑴ 석리 : 광물의 조직에 따라 생기는 눈의 모양
⑵ 절리 : 천연적으로 갈라진 틈(화성암에 많다)
⑶ 석목(돌눈) : 일정한 방향의 깨지기 쉬운 면(석재의 채석이나 가공시 이용된다.)
⑷ 층리와 편리
① 층리 : 퇴적암, 변성암에 흔히 있는 평행상의 절리
② 편리 : 변성암에서 생기는 불규칙한 절리(박편 모양으로 작게 갈라짐)
4. 석재의 가공
⑴ 가공의 종류 : 규격화가공 할석 표면가공
⑵ 표면가공의 순서(손다듬기) : 혹두기-정다듬-깍기-도드락다듬-잔다듬-물갈기
5. 가종 석재의 특성
⑴ 화성암(종류 : 화강암, 안산암, 현무암, 감람석, 부석)
화강암(쑥돌)
㉠ 석질이 견고하고 풍화나 마멸에 강하다.
㉡ 대재를 용이하게 채취할 수 있다.
㉢ 외관이 아름다워 장식재로 쓸 수 있다.
㉣ 내화도가 낮아서 고열을 받는 곳에는 부적당하다.
안산암 : 강도, 경도가 크며 내화성이 있다.(구조재로 사용)
부석 : 연전도율이 작고 내화성, 내산성이 있다.(단열재, 특수화학 장치에 이용)
⑵ 수성암(종류 : 사암, 이판암 및 점판암, 응회석, 석회암등)
이판암 및 점판암
㉠ 이판암 : 침전된 점토가 지압과 지열에 의해 응결한 것
㉡ 점판암 : 이판암이 다시 지압에 의해 변질된 것
㉢ 점판암은 박판으로 탈리성이 있고 치밀하여 슬레이트 지붕재, 벽재, 비석등에 이용
응회석 : 화산재가 모래와 같이 퇴적하여 응고된 것
㉠ 석질이 연하고 다공질이어서 흡수성이 크나 강도, 내구성이 부족하다.
㉡ 내화성이 크다.
㉢ 가공하기 쉬우나 풍화하기 쉽다.
⑶ 변성암(종류 : 대리석, 사문암, 석면등)
대리석 : 변성암의 대표적 석재
㉠ 연마하면 아름다운 광택을 낸다.(장식재)
㉡ 내산성 및 내화성이 낮고 풍화되기 쉽다.
석면 : 천연결정 섬유
㉠ 내화성(1200∼1300℃)이 있다. ㉡ 열전도율이 작고 내알카리성이 우수하다.
6. 석재 제품
⑴ 암면 : 단열, 보온, 흡음등이 우수하고 내화성이 있다.(음이나 열의 차단재로 사용)
⑵ 질석 : 운모계와 사문암계의 광석을 800∼1000℃로 가열 팽창시켜 체적이 5∼6배로 된 다공질석의 경석이다.
⑶ 테라죠 : 종석(대리석)+백색시멘트+강모래+안료+물
⑷ 퍼얼라이트 : 진주암, 흑요석, 송지석등을 분쇄하여 입상으로 된 것을 가열 팽창시켜서 제조한다.
7. 점 토
⑴ 점토의 주성분 : 함수규산알루미나(Al2O3·2SiO2·2H2O)
성분 : SiO2 50∼70%, Al2O3 15∼36%, 기타 Fe2O3, CaO, MgO, Na2O등이 포함되어 있다.
카올린 : 순수한 점토
샤모트 : 구어진 점토 분말
⑵ 점토 소성 제품의 분류
본문에서 표 3-5의 내용을 반드시 알아 두어야 한다.
⑶ 보통 벽돌의 품질
⑷ 타일
등급에 의한 타일의 분류
타일의 종류
㉠ 클링커 타일 : 표면에 거칠게 요철 무늬를 넣는다.
㉡ 모자이크 타일 : 아름다운 무늬를 만들 수 있고 소형 타일로서 바닥에 많이쓰인다.
㉢ 알루미늄 타일 : 보오크사이트를 원료로 하여 만든 타일이다.
㉣ 계단 non-slip : 계단의 모서리에 붙이는 것으로 마모에 대한 저항성이 금속제보다 우수하다.
㉤ 스크래치드 타일 : 표면이 긁힌 모양의 외장용 타일이다.
⑸ 테라코타 : 속이 빈 대형의 점토소성품이다.
일반 석재보다 가볍다.(압축강도 화강암의 1/2)
내화성이 크고 풍화에도 강하다.(외장용)
제4장 금속재료
1. 금속 재료의 장·단점
⑴ 장점
강도와 탄성계수가 크다.(특히 인장 강도가 큼)
경도 및 내마모성이 크다.
인성과 연성이 크다.(돌발적으로 파괴되지 않음)
가공이 용이하고 도금 및 도장에 의해 내구성이 커진다.
다른 금속과 합금하면 품질과 성능이 향상된다.
⑵ 단점
전기 및 열전도율이 크다. 비중이 커서 자중이 증가된다.
부식되기 쉽다.
⑵ 탄소함유량에 의한 탄소강의 분류
저탄소강 : 0.3%이하 중탄소강 : 0.3∼0.6% 고탄소강 : 0.6%이상
3. 강의 열처리
⑴ 풀림(어닐링)
강을 높은온도(800∼1000℃)로 30분∼1시간 가열한 후에 로속에서 서서히 냉각시키는 열처리 방식
목적 : 강의 가공으로 인한 내부응력을 제거시키기 위해서이다.
⑵ 불림(노오말라이징)
강을 800∼1000℃로 가열한 후 대기 중에서 냉각시키는 열처리 방법
목적 : 강의 조직을 미세화하고 내부 응력과 변형을 제거하기 위해서이다.
⑶ 담금질(퀜칭)
강을 가열한 후 물 또는 기름속에 투입하여 급냉시키는 열처리 방법(탄소 함유량이 0.4%이하는 불가능)
목적 : 강의 강도 및 경도를 증가시키기 위해서이다.
⑷ 뜨임질(템퍼링)
담금질한 당을 250∼300℃정도로 다시 가열한 후에 공기중에서 서서히 냉각시키는 열처리법
목적 : 담금질한 강에 인성을 주고 내부 잔류응력을 제거하기 위해서이다.
4. 강의 기계적 성질
본문에서 그림 4-1 응력변형선도를 이해하여야 한다.
⑴ 탄소 및 기타 성분 함유에 의한 특성
탄소(C) : C의 함유량이 많을수록 경하고 강도가 증대되나 신도는 감소된다.
㉠ C가 0.9∼1.0% 함유할 때 인장강도는 최대로 증대되고 이를 넘으면 감소된다.
㉡ 경도는 0.9% 함유시 최대로 되며 그 이상 함유 시에는 경도가 일정하다.
규소(Si) : 3%까지는 강도가 증대되나 많아질수록 취약하고 가단성이 감소된다.
망간(Mn) : 1%정도까지는 강도 및 경도 등이 커지나 2% 이상 되면 취약해진다.
황(S) 및 인(P) : 유해한 불순물로서 함유율이 0.2%에 이르면 강재로서 가치가 없어진다.
구리(Cu)는 용융성증대, 크롬(Cr)은 산화에 대한 내력증대, 경도증대, 취성증대, 니켈(Ni)은 경도증대, 인성증대의 성질을 나타낸다.
⑵ 온도에 의한 성질
온도와 강도
㉠ 0∼250℃ : 강도증가, 250℃에서 최대, 250℃이상이 되면 강도감소
㉡ 500℃전후 : 0℃때 강도의 1/2로 감소
㉢ 600℃전후 : 0℃때 강도의 1/3로 감소
㉣ 900℃전후 : 0℃때 강도는 1/10로 감소
온도와 신도
㉠ 상온 이하에서는 신도가 약간 감소
㉡ 200∼300℃에서는 현저히 감소, 이로부터 급격히 증대 (200∼250℃에서 청열취성, 900℃전후에서 적열취성을 나타냄)
5. 특수강(합금강)
⑴ 구조용 특수강
탄소강에 Ni, Cr, Mo등의 금속원소를 첨가하여 탄소강보다 강인성을 높인 것으로 기계 구조용에 많이 쓰인다.
니켈강, 크롬강, 니켈·크롬강등이 있다.
⑵ 스테인레스강
내식성이 우수한 특수강으로 전기저항이 크고 열전도율이 낮으며, 경도에 비해 가공성도 좋다.
13 크롬 스테인레스강, 18 크롬 스테인레스강, 18-8 스테인레스강등이 있다.
6. 비철금속
⑴ 동합금
황동(일명 : 놋쇠)
㉠ 동+아연(10∼45정도 함유)의 합금
㉡ 동보다 단단하고 주조가 잘되며 압연, 인발등의 가공이 용이하다.
㉢ 내식성이 크다.(산, 알칼리에는 침식됨)
청동
㉠ 동+주석(Sm)의 합금
㉡ 황동보다 내식성이 크고 주조하기 쉽다.
㉢ 포금 : 동+주석(10%정도 포함)의 합금으로 강도와 경도가 크다.
⑵ 알루미늄
결량질에 비해 강도가 크다.
광선 및 열에 대한 반사율이 크다.(열차단재로 사용)
내화성이 적고 열팽창이 크다.(철의 2배)
공기 중에서 Al2O3의 피막을 만들어 내부를 보호한다.
내산성 및 내알카리성에 약하다.
테르밋 : 알루미늄분+산화철분
듀랄루민 : 알루미늄(Al)에 Cu 4%, Mg 0.5%, Mn 0.5%를 첨가하여 제조한 알루미늄 합금
7. 금속 제품
⑴ 선제제품
와이어 메시 : 콘크리트 보강용
와이어 라스 : 시멘트 몰탈바름등의 바탕용
⑵ 금속성형 가공제품
메탈라스 : 천장, 벽 등의 몰탈바름 바탕용
익스팬디드 메탈 : 콘크리트 보강용
메탈폼 : 금속제의 콘트리트용 거푸집
⑶ 장식용 금속 제품
코너비드 : 모서리 부분의 미장 바름을 보호하기 위하여 사용하는 모서리쇠
조이너 : 이음새를 누르고 감추는데 쓰이는 금속 제품
펀칭메탈 : 환기공 및 라디에이터 커버에 사용
스팬드럴 패널 : 수평이 되게 하기 위하여 고이는 모든 삼각형 부재
⑷ 창호 철물
정첩 : 여닫이 창호에 사용
지도리 : 회전창에 사용
플로어 힌지(마루정첩) : 중량이 큰 문에 사용
크리센트 : 오르내리창을 걸러 잠그는데 사용
나이트랫치 : 외부에서는 열쇠 내부에서는 작은 손잡이를 틀어 열수있는 실린더 장치
도어클로저 : 문을 열면 자동적으로 닫히게 하는 장치
래버터리 힌지 : 공중용 변소나 공중전화실 출입문에 사용
제5장 미장 및 방수 재료
1. 구성 재료 역할에 따른 미장 재료의 분류
⑴ 고결재 : 미장 바름의 주체가 되는 재료(소석회, 점토, 돌로마이트 석회, 석고, 마그네시아시멘트등)
⑵ 결합제 : 고결제의 결점 보완, 응결·경화시간을 조절(여물, 풀, 수염등)
⑶ 골재 : 중량 또는 치장을 목적으로 사용(모래)
2. 각종 미장바름
⑴ 시멘트몰탈 : 시멘트에 모래, 물, 혼화재를 혼합한 것
⑵ 석고플라스터 : 석고에 풀등의 접착제, 응결시간조절제, 혼화제등을 혼합한 것(벽, 천정등에 사용하는 미장 재료)
⑶ 석고보드 : 경석고에 톱밥, 석면등을 넣어서 만든 것
⑷ 돌로마이트프라스터 : 돌로마이트석회(라그네시아 석회)에 모래, 여물등을 혼합한 것
점도가 크고, 응결시간이 길다.
회반죽보다 강도가 크다.
건조경화시에 균열이 생기기 쉽고 물에 약하다.
⑸ 마그네시아 시멘트 : 산화마그네슘(MgO)과 염화마그네슘(MgCI2·6H2O)을 혼합한 것
강도가 크다.
흡습성이 좋다.
백화현상이 잘 생긴다.
수축성이 크고 철을 부식시킨다.
⑹ 인조석 바름 : 몰탈바름 바탕위에 인조석을 바르고 씻어내기, 갈기 또는 잔다듬 등으로 마무리한 것
⑺ 테라죠 현장 바름 : 백색 시멘트와 안료 및 종석(대리석, 화강암등)을 섞어서 정벌 바름을 하고 연마, 광내기 등에 의해 광택이 있는 표면을 만드는 것
⑻ 회반죽 : 소석회, 해초풀, 여물, 모래 등을 혼합한 것
⑼ 회사벽 : 석회죽(lime cream)에 모래를 넣어 반죽한 것
3. 방수 공법
⑴ 재료 자체를 수밀 하게 하는 공법
⑵ 피막 방수층 공법(시멘트 방수 공법, 아스팔트 방수 공법)
⑶ 방수제를 도포 및 침투시키는 공법
⑷ 수밀제를 붙이는 공법
4. 아스팔트
⑴ 아스팔트의 종류 :
천연 아스팔트 : 로크 아스팔트, 레이크 아스팔트, 아스팔트 타이트
석유 아스팔트 : 스트레이트 아스팔트, 블로운 아스팔트, 아스팔트 컴파운드
⑵ 아스팔트의 성질
비중 : 1.0∼1.1정도
침입도 : 아스팔트의 견고성 정도를 침의 관입 저항으로 평가하는 방법(침입도가 적을수록 경질이다.)
연화점 : 아스팔트를 가열하여 일정한 점성에 도달했을 때의 온도(30∼80℃)
인화점 : 250∼320℃의 범위
감온성(感溫性) : 아스팔트는 온도에 따라 견고성의 변화가 매우 크며, 이 변화의 정도를 감온성이라 한다.
㉠ 감온성이 너무 크면 저온시에 취성을 나타내고, 고온시에는 연질을 나타냄
㉡ 감온비A = , 감온비B =
신도 : 시료의 양단을 잡아당겨 끊어질 때의 길이(cm)
5. 아스팔트의 제품
⑴ 아스팔트 프라이머 : 방수층을 만들때 콘크리트 바탕에 제일 먼저 사용되는 재료
⑵ 아스팔트 유체 : 유화제를 사용하여 아스팔트 미립자를 수중에 분산시킨 다갈색의 액체(용도: 도로포장용, 특수시멘트 혼합용, 방수도료)
⑶ 아스팔트 펠트 : 펠트(felt)상으로 만든 원지에 연질의 스트레이트 아스팔트를 침투시켜 로울러로 압착하여 제조(용도 : 아스팔트방수 중간층재료, 내외벽라스, 몰탈 바탕의 방수)
⑷ 아스팔트 루핑 : 아스팔트의 펠트의 양면에 아스팔트 컴파운드를 피복한 다음 그 위에 활석 또는 운석의 미분말을 부착하여 제조
흡수성, 투수성이 작고 유연하며, 온도의 상승으로 유연성이 증대된다.
내후성이 크며 내산성, 내염성이 있다.
용도 : 건물의 평지붕을 방수층, 슬레이트 평판, 금속판 등의 지붕 깔기 바탕 등에 이용
⑸ 아스팔트 바닥 재료 : 아스팔트 타일 아스팔트 블록
6. 코울타르와 피치
⑴ 코울타르 : 비중 1.1∼1.3정도, 인화점(60∼160℃)이 아스팔트보다 낮고 120℃이상으로 가열하면 직화의 위험이 있다. (용도 : 방수포장, 방수도료, 방부제)
⑵ 피치 : 감온비가 높고 비휘발성이며 가열하면 쉽게 유동체로 된다. (용도 : 지붕 및 지하실 방수 공사, 코크스의 원료)
제6장 합성수지
1. 합성수지와 플라스틱
⑴ 합성수지 : 석탄, 석유, 섬유소, 유지, 녹말, 고무, 천연 가스등의 원료를 인공적으로 합성시켜 만든 고분자 물질
⑵ 플라스틱 : 가소성을 가진 고분자 물질을 총칭하여 플라스틱이라 한다.
2. 합성수지의 종류
⑴ 열가소성 수지 : 고형상에 열을 가하면 연화되거나 용융되어 점성 또는 가소성이 생기고 다시 냉각하면 고형상으로 되는 수지
염화비닐수지 ② 폴리에틸렌수지
③ 폴리프로필렌수지 ④ 아크릴수지
⑤ 폴리스티렌수지 ⑥ 메티크릴수지
⑦ ABS수지 ⑧ 폴리아미드수지
⑨ 셀룰로이드 ⑩ 비닐아세탈수지
⑪ 플루오르 수지
⑵ 열경화성수지 : 고형상에 열을 가하여도 연화되지 않는 수지 (축합반응에 의하여 합성시킨 고분자물질)
페놀수지 ② 요소수지
③ 멜라민수지 ④ 알키드수지
⑤ 불포화 폴리에스테르수지 ⑥ 실리콘
⑦ 에폭시수지 ⑧ 우레탄수지
⑨ 규소수지 ⑩ 프란수지
3. 중요한 합성수지의 특성
⑴ 아크릴 수지 : 투명성, 유연성, 내후성, 내화학 약품성이 우수하다.
⑵ 메타크릴 수지
성질 : 투명성이 좋고 강인성, 내후성, 내약품성이 우수하다.
용도 : 항공기의 방풍유리, 도료, 접착제
⑶ 멜라민 수지 : 무색 투명하고 경도가 크고 내약품성, 내용제성, 내열성이 우수하다.
⑷ 실리콘 수지 : 내열성이 우수하고 전기절연성 및 내수성이 있다(가스켓, 패킹등에 사용)
⑸ 에폭시 수지
접착성이 아주 우수하며 금속, 유리, 플라스틱, 도자기, 목재, 고무 등에 탁월한 접착성을 발휘한다.
내약품성, 내용제성이 뛰어나다.
농질산을 제거하고 산,알카리에 강하다.
4. 플라스틱의 장점 및 단점
⑴ 장점
가볍다.
투광성이 양호하다.
내수성, 내산 및 내알칼리성 등이 크고 전기 절연성도 우수하다.
가공성이 우수하다.
⑵ 단점
경도 및 내마모성이 작다
내열성, 내화성, 내후성등이 작다
열에 의한 변형 신축성이 크다
5. 합성수지 제품
⑴ 폴리에스테르 강화판 : 유리섬유로 가성소다등 알칼리에는 약하나 그외의 화학약품에는 저항성이 있고 내구성도 뛰어나다.
⑵ 리놀륨
리녹신(아마인유의 산화물)에 수지를 가하여 리놀륨시멘트를 만들고 여기에 코르크분말, 톱밥, 안료등을 섞어 마포에 도포한 후 롤러로 열합하여 성형한 제품
내구력이 비교적 크고 탄력성, 내수성등이 있다.
⑶ 스펀지류 : 염화비닐스펀지(스티로폼), 합성고무스펀지, 폴리우레탄폼등이 있다.
⑷ 하니캄재
페놀수지액에 적신 크라프트지나 얇은 염화비닐판등을 사용하여 여러겹으로 겹치거나 또는 벌집 모양으로 만든 제품 등을 말한다.
천장이나 내부벽체에 흡음재로 사용한다.
제7장 도료 및 접착제
1. 도료의 구성
⑴ 주성분 : 전색제 및 안료(도막구성 성분), 용제 및 희석제(도막에 남지 않는 성분)
⑵ 조성분 : 건조제, 가소제, 증량제등