LN06: 골재 및 물 (1)
한경대학교 안전공학과 2012학년도 02학기
옥승용
강의일정 (Class Schedule) (1)
Week Topic Remarks
01 강의 소개
02 총론 • 제1장
03 시멘트 (1) • 제2장
04 시멘트 (2) • 제2장
05 혼화재료 • 제3장
06 골재 및 물 (1) • 제4장
07 골재 및 물 (2) • 제4장
08 중간고사
강의일정 (Class Schedule) (2)
Week Topic Remarks
09 재료실험
• 중간고사 문제풀이
• 비중시험, 체가름시험, 슬럼프시험, 압축강도 시험
10 콘크리트 배합설계 (1) • 제5장
11 콘크리트 배합설계 (2) • 제5장
12 콘크리트 (1) • 제5장
13 콘크리트 (2) • 제5장
14 콘크리트 (3) • 제5장
15 기말고사 • 실험결과보고서
골재 (Aggregate)
정의
모르타르 또는 콘크리트를 만들기 위하여 시멘트 및 물과 함께 믹싱(mixing)할 때 주로 보강과 증량을 목적으로 사용되는 모래, 자갈, 부순돌, 슬래그, 기타 이 와 비슷한 재료를 말한다. [콘크리트 표준 시방서]
골재에 관한 용어의 정리 (KS F 2523): 콘크리트, 모르타르, 석회 반죽, 역청질 혼 합물 등과 같이 결합재에 의하여 뭉쳐서 한 덩어리를 이룰 수 있는 건설용 광물 질 재료로서 화학적으로 안정한 것을 말한다. 다만 물 혼합재 및 결합재는 제외 한다.
골재 (Aggregate)
정의
콘크리트용 골재 (KS F 2526): 부순 골재, 고로 슬래그 골재, 경량 골재를 제외한 콘크리트용 굵은 골재 및 잔골재에 대하여 규정
콘크리트용 부순 골재 (KS F 2526): 공장에서 생산하는 콘크리트용 부순 굵은 골 재, 잔골재에 대하여 규정
콘크리트용 고로 슬래그 골재 (KS F 2544): 철광석에서 선철을 제련할 때 부산되 는 고로 슬래그를 콘크리트용 골재로 사용하기 위한 품질 규정
구조용 경량골재 (KS F 2534): 콘크리트의 경량성과 압축강도를 고려하여야 하 는 구조용 경량 콘크리트 골재에 대하여 규정
골재 (Aggregate)
용적 비율
골재가 콘크리트에서 차지하는 용적(부피) 비율로서 65~80% 차지
골재 (Aggregate)
용적 비율
골재가 콘크리트에서 차지하는 용적(부피) 비율로서 65~80% 차지
골재의 종류나 성질에 따라 콘크리트의 성질이 크게 좌우
골재의 품질은 산지, 산출상태, 기상조건, 취급방법 등에 따라 달라지므 로 항상 균일한 골재를 얻기는 어렵다.
성인(成因;생성원인): 화성암(화산활동), 수성암(퇴적암), 변성암(열, 압력)
양질의 골재용: 현무암, 안산암, 화강암, 경질사암, 석회암
골재의 분류
입경의 크기에 따른 분류
굵은 골재(coarse aggregate)
• 5mm 체에 거의 다 남는 입상 상태의 재료로서 암 석이 자연적으로 붕괴 마모되어 생성된 것 또는 이것이 연약하게 얽혀져서 만들어진 역암을 인공 처리한 것
• 품질 및 입도는 규격에 따라야 함 (KS F 2526)
잔 골재(fine aggregate)
• 10mm 체를 통과하고 5mm체를 거의 다 통과하며, 0.08mm 체에 거의 다 남는 입상 상태의 암석이 자연적으로 붕괴 마모되어 생성된 것 또는 파쇄 되기 쉬운 사암을 인공 처리한 것
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골재의 분류
산지 또는 제조방법에 따른 분류
천연 골재
• 하천, 산, 바다의 모래․자갈, 또는 천연경량골재
인공 골재
• 부순 자갈․돌, 고로 슬래그, 인공경량골재
골재의 분류
비중(밀도)에 따른 분류
경량 골재: 잔 골재는 절건비중* 1.8미만, 굵은 골재는 절건비중 1.5 미만
보통 골재: 비중이 2.5~2.65인 골재
중량 골재: 비중이 2.70 이상인 골재
용도에 따른 분류
모르타르용 골재, 콘크리트용 골재, 포장콘크리트용 골재, 경량 콘크리 트용 골재, 철도선로용 골재 등
*절건비중: 절대 건조 상태에서의 비중
골재의 일반적 성질
골재로서 필요한 성질
깨끗하고 유해물을 포함하지 않을 것
물리 화학적으로 안정하고 내구성이 클 것
굳고 튼튼하고 강할 것
모양이 입방체 또는 구형에 가깝고 시멘트풀과의 부착력이 큰 표면조직 을 가질 것
알맞은 입도(크고 작은 알맹이의 혼합 정도)를 가질 것
소요의 중량을 가질 것
내화성을 요하는 경우에는 그에 적합한 성질을 가질 것
골재의 일반적 성질
골재의 입형(粒形, 알의 모양)
모난 것 보다는 둥근 편이 유동성 측면에서 유리 (단위수량 小)
• 둥근 모양의 골재
− 마찰이 작다 → 워커빌리티가 좋다.
− 공극을 감소시키고 다짐이 좋으므로 밀도가 커진다.
− 시멘트 풀이 감소되므로 경제적이다.
• 모가 난 골재
−
공극률이 크다
− 골재알 사이의 마찰 증가 → 워커빌리티가 나쁘다.
− 모르타르(시멘트+물+모래)의 양이 증가
• 표면이 거친 골재
−
워커빌리티가 나빠진다.
골재의 일반적 성질
골재의 입도(粒度, grading)
골재의 입도란 골재의 작고 큰 입자가 혼합된 정도를 말한다.
입도가 알맞은 골재를 사용하면,
• 공극을 최소화시키며, 단위 중량이 커진다.
• 워커빌리티 증대 및 소요 품질의 콘크리트를 얻기 위한 단위수량 및 시멘트량 감소
• 재료분리형상 감소
• 건조수축이 적어지며, 내구성 및 수밀성 증대
골재의 일반적 성질
골재의 입도(粒度, grading) 표시방법
입도곡선: 여러 가지 크기의 체를 사용하여 각 체에 남는 골재의 무게비 (%), 즉 통과중량백분율로서 체가름 곡선으로 나타낸다.
표준체 : 체가름 시험시에는 KS A 5101에 규정된 표준체를 사용.
골재의 일반적 성질
체 번호
잔골재용 굵은골재용
KS의 부름명 부름치수 기준치수 KS의 부름명 부름치수 기준치수
No.100 0.15㎜ 150㎛ 10㎜체 10㎜ 9.5㎜
15㎜체 15㎜ 16㎜
No. 50 0.30㎜ 300㎛
20㎜체 20㎜ 19㎜
25㎜체 25㎜ 26.5㎜
No. 30 0.60㎜ 600㎛
30㎜체 30㎜ 31.5㎜
No. 16 1.2㎜ 1.18㎜ 40㎜체 40㎜ 37.5㎜
50㎜체 50㎜ 53㎜
No. 8 2.5㎜ 2.36㎜
65㎜체 65㎜ 63㎜
75㎜체 75㎜ 75㎜
No. 4 5㎜ 4.75㎜
60 60
80 80
골재의 일반적 성질
골재의 입도(粒度, grading) 표시방법
입도곡선: 여러 가지 크기의 체를 사용하여 각 체에 남는 골재의 무게비 (%), 즉 통과중량백분율로서 체가름 곡선으로 나타낸다.
표준체 : 체가름 시험시에는 KS A 5101에 규정된 표준체를 사용.
골재의 일반적 성질
60 80
#100 #50 #30 #16 #8 #4
입도 표준
60
입도곡선 (체가름 곡선)
잔골재 입도표준
하한 상한
10mm
100 100
# 4
95 100
# 8
80 100
# 16
50 85
# 30
25 60
# 50
10 30
#100
2 10
0.15
굵은골재 입도표준
하한 상한
50mm
100 100
40mm95 100
20mm35 70
10mm10 30
5mm
0 5
조립률 (Fineness modulus; F.M.)
골재의 입도를 수치적으로 나타내는 방법
80mm, 40mm, 20mm, 10mm, 5mm, 2.5mm, 1.2mm, 0.6mm, 0.3mm,
0.15mm, 등 10개의 체를 1조로 하여 체가름 시험을 하였을 때, 각체에 남는 누계량의 전시료(全試料)에 대한 중량백분율의 합을 100으로 나눈 값[ 콘크리트 표준 시방서 ]
일반적으로 잔골재 2.3~3.1, 굵은 골재 6~8이 좋다고 한다.
조립률 (Fineness modulus; F.M.)
골재의 입도를 수치적으로 나타내는 방법
조립률이 범위를 벗어난 경우 입도조정을 한다.
혼합골재의 조립률
• 조립률: 잔골재(fC), 굵은 골재(fG)
• 중량비: 잔골재(MC=n/(m+n)), 굵은 골재(MG=m/(m+n))
( ) { ( ) }
100
% %
F.M.; =
∑
각체에남는양의누계조립률
( )
G C
C C
G C
G
G M M
f M M
M f M
× + + +
×
=
% F.M.;
조 조 조 혼합골재의
골재의 일반적 성질
골재의 입도(粒度, grading) 표시방법
입도곡선: 여러 가지 크기의 체를 사용하여 각 체에 남는 골재의 무게비 (%), 즉 통과중량백분율로서 체가름 곡선으로 나타낸다.
표준체 : 체가름 시험시에는 KS A 5101에 규정된 표준체를 사용.
골재의 일반적 성질
60 80
#100 #50 #30 #16 #8 #8
조립률 (Fineness modulus; F.M.)
예) 골재의 조립률 계산
( ) { ( ) }
100
% %
F.M.; =
∑
각체에남는양의누계조립률
0 0 0 0 10.5 24.5 52.5 98 119
0 24 216 210 126 24
0 0 0
혼합골재의 조립률
굵은 골재 총 중량 = m, 잔 골재: 총 중량 = n
조립률: 잔골재(f
C), 굵은 골재(f
G)
중량비: 잔골재(M
C=n/(m+n)), 굵은 골재(M
G=m/(m+n))
잔류 중량(g)
잔류 중량 백분율(%)
누적 잔류 중량백분율(%)
잔류 중량(g)
잔류 중량 백분율(%)
누적 잔류 중량백분율(%)
1 80 m1 m1/m*100 m1/m*100 n1 n1/n*100 n1/n*100
2 40 m2 m2/m*100 (m1+m2)/m*100 n2 n2/n*100 (n1+n2)/n*100 3 20 m3 m3/m*100 (m1+m2+m3)/m*100 n3 n3/n*100 (n1+n2+n3)/n*100
4 10 m4 m4/m*100 ⁞ n4 n4/n*100 ⁞
5 5 m5 m5/m*100 ⁞ n5 n5/n*100 ⁞
6 2.5 m6 m6/m*100 ⁞ n6
n6/n*100
⁞7 1.2 m7 m7/m*100 ⁞ n7 n7/n*100 ⁞
8 0.6 m8 m8/m*100 ⁞ n8 n8/n*100 ⁞
9 0.3 m9 m9/m*100 ⁞ n9 n9/n*100 ⁞
10 0.15 m10 m10/m*100 (m1+m2+…+m10)/m*100 n10 n10/n*100 (n1+n2+…+n10)/n*100 m 100 (10m1+9m2+…+m10)/m*100 n 100 (10n1+9n2+…+n10)/n*100 체의 크기
(mm)
합계
굵은 골재 잔 골재
혼합골재의 조립률
잔류 중량(g) 잔류 중량
백분율(%)
누적 잔류 중량백분율(%) 1 80 m1+n1 (m1+n1)/(m+n)*100 (m1+n1)/(m+n)*100 2 40 m2+n2 (m2+n2)/(m+n)*100 (m1+m2+n1+n2)/(m+n)*100 3 20 m3+n3 (m3+n3)/(m+n)*100 (m1+m2+m3+n1+n2+n3)/(m+n)*100
4 10 m4+n4 (m4+n4)/(m+n)*100 ⁞
5 5 m5+n5 (m5+n5)/(m+n)*100 ⁞
6 2.5 m6+n6 (m6+n6)/(m+n)*100 ⁞
7 1.2 m7+n7 (m7+n7)/(m+n)*100 ⁞
8 0.6 m8+n8 (m8+n8)/(m+n)*100 ⁞
9 0.3 m9+n9 (m9+n9)/(m+n)*100 ⁞
10 0.15 m10+n10 (m10+n10)/(m+n)*100 (m1+m2+…+m10+n1+n2+…+n10)/(m+n)*100 m+n 0 (10m1+9m2+…+m10+10n1+9n2+…+n10)/(m+n)*100
0 (10m1+9m2+…+m10+10n1+9n2+…+n10)/(m+n) 체의 크기
(mm)
합계 조립률
혼합 골재
문제 : 혼합 골재의 조립률
잔 골재와 굵은 골재의 조립률이 각각 3, 7.58이고, 잔 골재와 굵은 골재의 중량비가 1:1.21인 경우, 혼합 골재의 조립률은?
F.M. = (1×3+1.21×7.58)/(1+1.21) = 5.51
체가름 실험 결과에 따라 조립률을 각각 구하시오.
체의 크기 (mm)
굵은 골재 잔 골재 혼합 골재
잔류 중량
(g) 잔류 중량
백분율(%) 누적 잔류
중량백분율(%) 잔류 중량
(g) 잔류 중량
백분율(%) 누적 잔류
중량백분율(%) 잔류 중량
(g) 잔류 중량
백분율(%) 누적 잔류 중량백분율(%)
1 80 0 0 0 0 0 0 0 0 0
2 40 20 5 5 0 0 0 20 1.25 1.25
3 20 240 60 65 0 0 0 240 15 16.25
4 10 100 25 90 0 0 0 100 6.25 22.5
5 5 32 8 98 48 4 4 80 5 27.5
6 2.5 8 2 100 132 11 15 140 8.75 36.25
7 1.2 0 0 100 264 22 37 264 16.5 52.75
8 0.6 0 0 100 300 25 62 300 18.75 71.5
9 0.3 0 0 100 264 22 84 264 16.5 88
10 0.15 0 0 100 168 14 98 168 10.5 98.5
합계 400 100 758 1200 98 300 1600 100 414.5
골재의 일반적 성질
굵은 골재의 최대 치수(maximum size of coarse aggregate)