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건설재료 및 실험

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Academic year: 2022

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(1)

LN06: 골재 및 물 (1)

한경대학교 안전공학과 2012학년도 02학기

옥승용

(2)

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

(3)

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

(4)
(5)

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.

(6)

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

(7)

골재 (Aggregate)

 용적 비율

골재가 콘크리트에서 차지하는 용적(부피) 비율로서 65~80% 차지

(8)

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

(9)

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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(10)

골재의 분류

 산지 또는 제조방법에 따른 분류

천연 골재

하천, 산, 바다의 모래․자갈, 또는 천연경량골재

인공 골재

부순 자갈․돌, 고로 슬래그, 인공경량골재

(11)

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

(12)

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

(13)

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.

(14)

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

(15)

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.

(16)

골재의 일반적 성질

(17)

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

(18)

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.

(19)

골재의 일반적 성질

60 80

#100 #50 #30 #16 #8 #4

(20)

입도 표준

60

(21)

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

40mm

95 100

20mm

35 70

10mm

10 30

5mm

0 5

(22)

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.

(23)

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.; =

체에남는양의누계

조립률

( )

G C

C C

G C

G

G M M

f M M

M f M

× + + +

×

=

% F.M.;

조 조 조 혼합골재의

(24)

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.

(25)

골재의 일반적 성질

60 80

#100 #50 #30 #16 #8 #8

(26)

조립률 (Fineness modulus; F.M.)

 예) 골재의 조립률 계산

( ) { ( ) }

100

% %

F.M.; =

체에남는양의누계

조립률

0 0 0 0 10.5 24.5 52.5 98 119

0 24 216 210 126 24

0 0 0

(27)

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

(28)

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

(29)

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

(30)

골재의 일반적 성질

굵은 골재의 최대 치수(maximum size of coarse aggregate)

중량으로 90% 이상 통과시키는 체 중에서 최소치수의 체 눈을 공칭치수

로 나타낸 굵은 골재의 치수를 말한다.

참조

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