콘크리트 배합설계콘크리트 배합설계콘크리트 배합설계콘크리트 배합설계

콘크리트 실험실콘크리트 실험실

개 요개 요

소요의 소요의 강도강도 , , 내구성내구성 , , 수밀성수밀성 및 및 작업에 적합한 작업에 적합한 워커빌리티워커빌리티를 얻을 수 를 얻을 수 있도록 있도록 물물 , , 시멘트시멘트 , , 잔골재잔골재 , , 굵은골재굵은골재 및 및 혼화재료혼화재료를 가장 를 가장 경제적경제적으로 이용해서 혼합비율을 선정으로 이용해서 혼합비율을 선정 ..

소요의 소요의 강도강도 , , 내구성내구성 , , 수밀성수밀성 및 및 작업에 적합한 작업에 적합한 워커빌리티워커빌리티를 얻을 수 를 얻을 수 있도록 있도록 물물 , , 시멘트시멘트 , , 잔골재잔골재 , , 굵은골재굵은골재 및 및 혼화재료혼화재료를 가장 를 가장 경제적경제적으로 이용해서 혼합비율을 선정으로 이용해서 혼합비율을 선정 ..

배합 선정시 고려사항배합 선정시 고려사항

필요한 강도를 가질 것 .

충분한 내구성을 가질 것 .

설계 · 시공상 허용되는 범위 내에서 가능한 한 큰 최대 치수의 골재를 이용할 것 .

작업이 가능한 범위 내에서 최소의 단위수량을 이용 할 것 .

필요한 강도를 가질 것 .

충분한 내구성을 가질 것 .

설계 · 시공상 허용되는 범위 내에서 가능한 한 큰 최대 치수의 골재를 이용할 것 .

작업이 가능한 범위 내에서 최소의 단위수량을 이용 할 것 .

배합의 종류배합의 종류

1. 시방배합 ▷ 시방서 또는 책임 기술자에 의해 지시되는 배합 . ▷ 골재는 표면건조 포화상태 . ▷ 잔골재는 5mm 체를 모두 통과하고 , 굵은 골재는 5mm 체에 남는 골재

를 기준으로 정한 배합 .

2. 현장배합 골재의 표면수량 , 흡수량 , 입도 상태 등을 고려하여 시방배합의

콘크리트가 현장 상태에 적합하게 조정을 행한 배합

1. 시방배합 ▷ 시방서 또는 책임 기술자에 의해 지시되는 배합 . ▷ 골재는 표면건조 포화상태 . ▷ 잔골재는 5mm 체를 모두 통과하고 , 굵은 골재는 5mm 체에 남는 골재

를 기준으로 정한 배합 .

2. 현장배합 골재의 표면수량 , 흡수량 , 입도 상태 등을 고려하여 시방배합의

콘크리트가 현장 상태에 적합하게 조정을 행한 배합

배합설계의 순서배합설계의 순서

배합설계의 순서배합설계의 순서

재료의 시험재료의 시험 배 합 설 계배 합 설 계 배 합 결 정배 합 결 정시 험 혼 합시 험 혼 합

배합설계를 하기 전에 사용재료의 시험을 행하여 시멘트 및 골재의 비중 , 골재의 입도 ( 조립율 , 최대치수 ), 함수량 ( 표면수량 , 흡수량 ) 단위용적질량을 구해둔다 .

배합설계를 하기 전에 사용재료의 시험을 행하여 시멘트 및 골재의 비중 , 골재의 입도 ( 조립율 , 최대치수 ), 함수량 ( 표면수량 , 흡수량 ) 단위용적질량을 구해둔다 .

배합강도 산출 물 · 시멘트비 선정

굵은골재의 최대치수 , 슬럼프 , 공기량 결정

잔골재율 , 단위수량 선정 콘크리트의 각 재료량 산출

배합강도 산출 물 · 시멘트비 선정

굵은골재의 최대치수 , 슬럼프 , 공기량 결정

잔골재율 , 단위수량 선정 콘크리트의 각 재료량 산출

계산결과를 이용하여 시험혼합을 행한다 .시험혼합의 결과값을 시방배합으로 한다 .

계산결과를 이용하여 시험혼합을 행한다 .시험혼합의 결과값을 시방배합으로 한다 .시방배합을 현장 상태에 맞게 수정하여 ,

현장배합으로 한다 .시방배합을 현장 상태에 맞게 수정하여 ,

현장배합으로 한다 .

배합강도 산출배합강도 산출

일반적으로 다음과 같은 두 개의 기준으로 배합강도에 대한 기준을 정한다 .

a. 현장콘크리트의 압축강도 시험값이 설계기준강도 이하로 되는확률은 5% 이하라야 한다 .

b. 압축강도 시험값이 실제 기준강도의 85% 이하로 되는 확률은 0.13% 이하라야 한다 .

일반적으로 다음과 같은 두 개의 기준으로 배합강도에 대한 기준을 정한다 .

a. 현장콘크리트의 압축강도 시험값이 설계기준강도 이하로 되는확률은 5% 이하라야 한다 .

b. 압축강도 시험값이 실제 기준강도의 85% 이하로 되는 확률은 0.13% 이하라야 한다 .

i) 다음 두 식의 값 중 큰 값을 사용한다 .i) 다음 두 식의 값 중 큰 값을 사용한다 .

배합강도 산출

Sff ckcr 64.1

Sff ckcr 385.0

ckf

crf

S

a. 의 조건에 충족시키는 배합강도식

b. 의 조건에 충족시키는 배합강도식

여기서 ,

: 설계기준강도 (kgf/cm2)

: 압축강도의 표준편차

: 배합강도 (kgf/cm2)현장콘크리트의 압축강도 시험값이

설계기준강도 이하로 되는 확률은 5% 이하라야 한다 .

현장콘크리트의 압축강도 시험값이 설계기준강도 이하로 되는 확률은 5% 이하라야 한다 .압축강도 시험값이 실제 기준강도의

85% 이하로 되는 확률은 0.13%이하라야 한다 .

압축강도 시험값이 실제 기준강도의 85% 이하로 되는 확률은 0.13%

이하라야 한다 .

※ S 값 구하는 방법 ( 예 ) 설계기준강도가 210kgf/cm2 일 때 실험을 통해 3 개의 콘크리트 공시체를

만들어 압축강도를 측정한 결과 , 압축강도가 210, 250, 260 kgf/cm2 을 얻었다 . 이때 ,

표 준편차는 ?

※ S 값 구하는 방법 ( 예 ) 설계기준강도가 210kgf/cm2 일 때 실험을 통해 3 개의 콘크리트 공시체를

만들어 압축강도를 측정한 결과 , 압축강도가 210, 250, 260 kgf/cm2 을 얻었다 . 이때 ,

표 준편차는 ?

배합강도 산출

2/2403

260250210cmkgfm

풀이 > 압축강도 평균값 ,

표준편차 ,

2

222

1

2

/5.26458.26

13

)240260()240250()240210(

1

)(

cmkgf

n

mnS

n

ii

ii) ◁ [ 변동계수 (%) 값이 주어질 경우 ] 여기서 , : 증가계수 ※ 증가계수 구하는 방법 . - 다음 두 식의 값 중 큰 값을 사용한다 .

ii) ◁ [ 변동계수 (%) 값이 주어질 경우 ] 여기서 , : 증가계수 ※ 증가계수 구하는 방법 . - 다음 두 식의 값 중 큰 값을 사용한다 .

배합강도 산출

ckcr ff

V100

64.11

1

100

31

85.0V

a. 의 조건에 충족시키는 증가계수식

b. 의 조건에 충족시키는 증가계수식

현장콘크리트의 압축강도 시험값이 설계기준강도 이하로 되는 확률은 5%

이하라야 한다 .

현장콘크리트의 압축강도 시험값이 설계기준강도 이하로 되는 확률은 5%

이하라야 한다 .압축강도 시험값이 실제 기준강도의 8

5% 이하로 되는 확률은 0.13%이하라야 한다 .

압축강도 시험값이 실제 기준강도의 85% 이하로 되는 확률은 0.13%

이하라야 한다 .

: V = 변동계수(%)100

)(

)(

m

SV

평균값압축강도표준편차

iii) 공사초기에 표준편차의 정보가 없거나 , 소규모 이면서 구조적으로 중요하지 않은 현장에서는 다음과 같이 적용할 수 있다 .

iii) 공사초기에 표준편차의 정보가 없거나 , 소규모 이면서 구조적으로 중요하지 않은 현장에서는 다음과 같이 적용할 수 있다 .

배합강도 산출

ckcr ff 15.0

물 물 · · 시멘트비 시멘트비 선정선정

- 물 · 시멘트비는 콘크리트에 요구되는 강도 , 내구성 , 수밀성과 그 외 균열저항성 및 강재를 보호하는 성능을 고려하여 결정 .

- 물 · 시멘트비는 콘크리트에 요구되는 강도 , 내구성 , 수밀성과 그 외 균열저항성 및 강재를 보호하는 성능을 고려하여 결정 .

i) 압축강도를 기초로 해서 물 · 시멘트비를 정하는 경우 ▶ 시험에 의해 정하는 것을 원칙으로 하며 , 공시체는 재령 28 일을 사용

▶ 물 · 시멘트비 , w/c = 215 / (f28 +210)

[ 표 7.5] 내동해성을 고려한 AE 콘크리트의 최대 물 · 시멘트비 (%) [ 표 7.5] 내동해성을 고려한 AE 콘크리트의 최대 물 · 시멘트비 (%)

물 · 시멘트비 선정

기상조건기상조건기상작용이 심힘경우 또는 기상작용이 심힘경우 또는 동결융해가 종종 반복되는 동결융해가 종종 반복되는 경우경우

기상작용이 심하지 않은 경우기상작용이 심하지 않은 경우 , , 빙점 이하의 기온으로 되는 일이 빙점 이하의 기온으로 되는 일이 드문 경우드문 경우

단면단면 얇은 경우얇은 경우 2)2) 보통경우보통경우 3)3) 얇은 경우얇은 경우 2)2) 보통경우보통경우 3)3)

구조물구조물의의

노출노출

(1)(1) 계속해서 또는 종종 계속해서 또는 종종 물로 포화되는 부분물로 포화되는 부분 1)1) 5050 5555 5050 6060

(2) (2) 보통의 보통의 노출상태에서 노출상태에서 (1)(1) 에 에 해당하지 않는 경우해당하지 않는 경우

5555 6060 5555 6060

1) 수로 , 교대 , 교각 , 옹벽 , 터널의 라이닝공 등으로서 수면에 가까워 물로 포화되는 부분 및 이들 구조물외에 보 , 슬래브 등으로서 수면으로 부터 떨어져 있기는 하나 융설 , 유수 등 때문에 물로 포화되는 부분

2) 단면의 두께가 20cm 정도 이하인 구조물 .

3) 단면이 두꺼운 경우에도 보통의 경우와 같다 .

ii) 내구성을 기초로 해서 물 · 시멘트비를 정하는 경우 ▶ 포틀랜드 시멘트를 이용하는 경우 그 값은 [ 표 7.5] 의 값이하로 하여야

한다 .

iii) 수밀성을 기초로 해서 물 · 시멘트비를 정하는 경우 ▶ 무근 · 철근 콘크리트에서는 55% 이하 .

▶ 댐의 외부콘크리트 , 부재가 크고 매스콘크리트로서의 균열 대책이 요

구되는 경우에는 60% 이하 .

물 · 시멘트비 선정

굵은골재 최대치수굵은골재 최대치수 , , 슬럼프슬럼프 , , 공기량 공기량 결정결정

1) 굵은골재 최대치수는 부재의 최소치수의 1/5 및 철근의 최소수평 ,

수직 간격의 3/4 을 초과해서는 안된다 . 구조물 종류에 따른 굵은 골재 최대치수는 다음과 같다 .

[ 표 7.3] 구조물의 종류에 따른 굵은골재 최대치수

1) 굵은골재 최대치수는 부재의 최소치수의 1/5 및 철근의 최소수평 ,

수직 간격의 3/4 을 초과해서는 안된다 . 구조물 종류에 따른 굵은 골재 최대치수는 다음과 같다 .

[ 표 7.3] 구조물의 종류에 따른 굵은골재 최대치수구조물의 종류구조물의 종류 굵은골재 최대치수굵은골재 최대치수일반적인 경우일반적인 경우 25mm25mm

단면이 큰 경우단면이 큰 경우 40mm40mm

무근콘크리트무근콘크리트 40mm40mm부재 최소치수의 부재 최소치수의 ¼¼ 을 초과해서는 안됨을 초과해서는 안됨

굵은 골재최대치수 , 슬럼프 , 공기량

2) 슬럼프의 표준값은 다음과 같이 정하고 있다 .

[ 표 7.4] 슬럼프의 표준값

2) 슬럼프의 표준값은 다음과 같이 정하고 있다 .

[ 표 7.4] 슬럼프의 표준값

종 류종 류 슬럼프 값슬럼프 값 (cm)(cm)

철근콘크리트철근콘크리트일반적인 경우일반적인 경우 6 – 186 – 18

단면이 큰 경우단면이 큰 경우 4 – 154 – 15

무근콘크리트무근콘크리트일반적인 경우일반적인 경우 6 – 186 – 18

단면이 큰 경우단면이 큰 경우 4 - 134 - 13

굵은 골재최대치수 , 슬럼프 , 공기량

3) 공기량의 표준값은 다음과 같이 정하고 있다 .

[ 표 ] 공기량의 표준값

3) 공기량의 표준값은 다음과 같이 정하고 있다 .

[ 표 ] 공기량의 표준값

종 류종 류 공 기 량 공 기 량 (%)(%)

무근 무근 · · 철근콘크리트철근콘크리트 4 – 74 – 7

포장콘크리트포장콘크리트 4.54.5

댐 콘크리트댐 콘크리트 5.0 ± 1.05.0 ± 1.0

잔골재율잔골재율 , , 단위수량 단위수량 선정 선정

[ 표 7.7] 콘크리트와 단위굵은골재용적 , 잔골재율 및 단위수량의 표준값[ 표 7.7] 콘크리트와 단위굵은골재용적 , 잔골재율 및 단위수량의 표준값

굵은굵은골재골재최대최대치수치수(mm)(mm)

단위단위굵은굵은골재골재용적용적(%)(%)

AEAE 제를 사용하지제를 사용하지않은 콘크리트않은 콘크리트 AEAE 콘크리트콘크리트

갇힌갇힌공기공기(%)(%)

잔골잔골재율재율

S/a (%)S/a (%)

단위단위수량수량

W(kg)W(kg)

공기량공기량(%)(%)

양질의 양질의 AEAE 제를제를사용한 경우사용한 경우

양질의 양질의 AEAE감수제를 사용한 감수제를 사용한

경우경우

잔골재잔골재율율 (%)(%)

단위수단위수량량 (kg)(kg)

잔골재잔골재율율 (%)(%)

단위수단위수량량 (kg)(kg)

1515 5858 2.52.5 4949 190190 7.07.0 4747 180180 4848 170170

2020 6262 2.02.0 4545 185185 6.06.0 4444 175175 4545 165165

2525 6767 1.51.5 4141 175175 5.05.0 4242 170170 4343 160160

4040 7272 1.21.2 3636 165165 4.54.5 3939 165165 4040 155155

잔골재율 , 단위수량 선정

[ 표 7.7] 의 기준조건은

물 · 시멘트비 = 55% 슬 럼 프 = 8cm 잔골재의 조립율 = 2.8

이다 . 만약 , [ 표 7.7] 의 기준조건과 다를 경우 다음 [ 표 7.8] 을 이용

하여 잔골재율과 단위수량을 보정한다 .

[ 표 7.7] 의 기준조건은

물 · 시멘트비 = 55% 슬 럼 프 = 8cm 잔골재의 조립율 = 2.8

이다 . 만약 , [ 표 7.7] 의 기준조건과 다를 경우 다음 [ 표 7.8] 을 이용

하여 잔골재율과 단위수량을 보정한다 .

잔골재율 , 단위수량 선정

[ 표 7.8] 배합의 보정표[ 표 7.8] 배합의 보정표

구 분구 분 S/aS/a 의 보정의 보정 (%)(%) WW 의 보정의 보정 (kg)(kg)

모래의 조립율이 모래의 조립율이 0.10.1 만큼만큼클클 (( 작을작을 )) 때 마다때 마다

0.50.5 만큼 크게만큼 크게 (( 작게작게 ) ) 한다한다 .. 보정하지 않는다보정하지 않는다 ..

슬럼프 값이 슬럼프 값이 1cm1cm 만큼만큼 클클 (( 작을작을 )) 때 마다때 마다 보정하지 않는다보정하지 않는다 .. 1.2%1.2% 만큼 크게만큼 크게 (( 작게작게 ) ) 한다한다 ..

공기량이 공기량이 1% 1% 만큼만큼 클클 (( 작을작을 )) 때 마다때 마다

0.5-1.0 0.5-1.0 만큼 작게만큼 작게 (( 크게크게 ) ) 한다한다 ..

3%3% 만큼 작게만큼 작게 (( 크게크게 ) ) 한다한다 ..

물물 ·· 시멘트비가 시멘트비가 0.050.05

클클 (( 작을작을 )) 때 마다때 마다 11 만큼 크게만큼 크게 (( 작게작게 ) ) 한다한다 .. 보정하지 않는다보정하지 않는다 ..

S/aS/a 가 가 1% 1% 클클 (( 작을작을 )) 때 마다때 마다 -- 1.5kg1.5kg 만큼 크게만큼 크게 (( 작게작게 ) ) 한다한다 ..

부순돌을 사용할 경우부순돌을 사용할 경우 3-5 3-5 만큼 크게 한다만큼 크게 한다 .. 9-15 9-15 만큼 크게 한다만큼 크게 한다 ..

부순모래를 사용할 경우부순모래를 사용할 경우 2-3 2-3 만큼 크게 한다만큼 크게 한다 .. 6-9 6-9 만큼 크게 한다만큼 크게 한다 ..

콘크리트의 각 재료 단위량 산출

i) 단위 시멘트량

ii) 단위골재의 절대 용적

단위수량 (W)물 · 시멘트비 (W/C)

C = (kg)

단위수량물비중 ×1000

V = 1 – [ + + ] (m3)단위시멘트량

시멘트비중 ×1000공기량

100

ii) 단위 잔골재량 단위 잔골재량 = ( 단위잔골재 용적 ) × ( 잔골재 비중 ) × 1000

= ( 단위골재의 절대용적 ) × ( 잔골재율 ) × ( 잔골재 비중 ) × 1000

iii) 단위골재의 절대 용적 단위굵은골재량 = ( 단위굵은골재의 용적 ) × ( 굵은골재 비중 ) × 1000

= ( 단위골재의 절대용적 ) × ( 굵은골재율 ) × ( 굵은골재 비중 ) × 1000

= ( 단위골재의 절대용적 - 단위잔골재 용적 ) × ( 굵은골재 비중 ) × 1000

단위량 산출

iii) 단위 AE 제량 단위 AE 제량 = ( 단위시멘트량 ) × ( 혼화제량 )

- 계산에 의해 구한 각 단위량에 기초하여 시험혼합을 한다 . - 계산에 의해 구한 각 단위량에 기초하여 시험혼합을 한다 .

시 방 배 합시 방 배 합

i) 시험 혼합을 한 결과 , 슬럼프 · 공기량이 소정의 값이 되지 않을 때는 [ 표 7.7], [ 표 7.8] 을 이용하여 배합을 보정하고 다시 시험혼합을 행하여 , 소정의 슬럼프 · 공기량의 콘크리트를 제작한다 .

ii) 다음으로 슬럼프 · 공기량을 일정하게 유지하면서 , 잔골재율을 조금씩 변화시켜 소정의 워커빌리티를 얻을 수 있는 범위내에서 단위 수량이 최소로 되는 배합 ( 잔골재율이 최소인 배합 ) 을 시방배합으로 한다 .

[ 표 7.1] 시방배합의 표시법[ 표 7.1] 시방배합의 표시법

시 방 배 합

굵은굵은골재골재최대최대치수치수(mm)(mm)

슬 슬 럼럼프프

(cm)(cm)

공공기기량량

(%)(%)

물물··

시시멘멘트트비비

(%)(%)

잔잔골골재재율율

(S/a)(S/a)

(%)(%)

단 위 량 단 위 량 (kg/m(kg/m33))

물물WW

시시멘멘트트CC

잔잔골골재재SS

굵은골재굵은골재GG

혼화재료혼화재료

mm~mm~mmmm

mm~mm~mmmm

1)1)

혼화재혼화재

2)2)

혼화제혼화제

주 ) 1) 포졸란반응성 및 잠재수경성을 갖는 혼화재를 사용할 경우 물 · 시멘트비는 물 · 결합재비로 된다 .

2) 혼화재는 물타지 않은 것을 ml/m3 또는 g/m3 로 표시한다 .

- 시방배합이 결정되면 , 현장의 상태에 맞게 수정하여 현장배합으로 한다 . - 시방배합이 결정되면 , 현장의 상태에 맞게 수정하여 현장배합으로 한다 .

현 장 배 합현 장 배 합