4. 콘크리트의 배합설계

1. 배합설계 용어의 정의 2. 시험배합의 설계 3. 현장배합으로 고치기

1. 배합설계 용어의 정의1) 배합설계 - 콘크리트 각 재료의 비율을 정하는 것2) 물 - 시멘트비 (W/C) - 물과 시멘트의 무게비 - 역수는 시멘트 - 물비 (C/W) - 콘크리트 강도에 가장 큰 영향을 줌3) 설계기준강도 (fck) - 설계에서 기준으로 한 소요의 압축강도 - 재령 28 일 강도가 기준4) 배합강도 (fcr) - 콘크리트 배합의 목표강도 - 재령 28 일 강도가 기준

1. 배합설계 용어의 정의4) 단위량 ( ㎏ f/ ㎥ ) - 콘크리트 1 ㎥를 만드는데 필요한 각 재료양 ( ㎏ f)5) 잔골재율 (S/a) - 전체 골재량에 대한 잔 골재량의 절대 부피비 (%)6) 시방배합 - 시방서 또는 책임 감리원이 지시한 배합 ※ 시방서 - 도면으로 나타낼 수 없는 사항을 문서로 적어서 규정한 것

7) 현장배합 - 시방배합을 현장의 골재상태에 맞도록 고친 것

2. 시험 배합의 설계※ 배합을 결정하는 방법 - 계산에 의한 방법 - 배합표에 의한 방법 - 시험 배합에 의한 방법※ 배합설계의 순서

배합강도결정 W/C 비 결정굵은골재

최대치수 결정

슬럼프값선정 공기량선정 단위수량선정

S/a 선정C, 혼화재료량

선정단위골재량선정

2. 시험 배합의 설계1) 배합강도 결정 - 배합강도 (fcr)≥ 설계기준강도 (fck) - 배합강도 산출식 ( 큰 값 사용 ) ① fcr ≥ fck + 1.64S

② fcr ≥ 0.85 fck + 3S

여기서 , fcr : 배합강도 (Kgf/ ㎠ )

fck : 설계기준강도 (Kgf/ ㎠ ) S : 압축강도의 표준편차 (Kgf/ ㎠ )

→ 추정불가능이나 소규모공사 : S=0.15 fck

2. 시험 배합의 설계2) W/C 비 결정 - 소요의 강도 , 내구성 , 수밀성 고려 (1) 압축강도를 기준으로 정하는 경우 a) 시험에 의하여 정하는 경우 ( 원칙 ) - C/W 비와 f28( 재령 28 일 강도 ) 의 관계로 결정 b) 시험을 할 수 없는 경우 ( 작은 값 적용 ) ① W/C=215/(f28 +210) ② W/C=61/(f28 /k+0.34) 여기서 , k : 시멘트 강도 (Kgf/ ㎠ )

2. 시험 배합의 설계2) W/C 비 결정 (2) 내동해성을 기준으로 정하는 경우 - 참조 : Page 38. 표 1-12 (3) 수밀성을 기준으로 정하는 경우 - 일반콘크리트 : 55% 이하3) 굵은 골재 최대 치수의 선정 - 참조 : Page 39. 표 1-13 - 기타 ① 포장콘크리트 :40mm 이하 ② 댐 콘크리트 : 150mm 이하4) 슬럼프 값의 선정 (Page 39. 표 1-14)5) 공기량의 선정 (Page 39. 표 1-14) - AE 콘크리트 : 굵은 골재의 최대 치수에 따름

2. 시험 배합의 설계6) 단위수량의 선정 - 참조 : Page 38. 표 1-12 - 시험에 의해 정함7) 잔 골재율 (S/a) - 참조 : Page 38. 표 1-12 - S/a = (Vs/Vs+g)*1008) 단위 시멘트량 선정 - 단위 시멘트량 (Kgf/ ㎥ )= 단위수량 / 물시멘트비9) 단위 혼화재료량의 선정 - 혼화제 : 부피계산에 포함되지 않음 - 혼화재 : 부피계산에 포함

2. 시험 배합의 설계10) 단위 골재량의 선정 - Vs+g( ㎥ )=1-[(W/1000+C/(Gw*1000)+ 단위혼화재 량 /( 혼화재비중 *1000)+A/100)] - Vs ( ㎥ )= Vs+g * S/a( 잔골재율 ) - S(Kgf/ ㎥ ) = Vs * Gs * 1000 - Vg ( ㎥ )= Vs+g - Vs

- G(Kgf/ ㎥ ) = Vg * Gg * 1000

시방배합 실습과제문 1) 다음의 설계 조건과 재료를 사용하여 콘크리트

배합을 설계하라 . (1) 설계조건 fck= 180 W=175 S/a=41% A=1.5% 표준편차 =0.15*fck K=300 (2) 재료조건 시멘트 : 보통포틀랜드시멘트 , 비중 =3.15 잔골재 : 표면건조포화상태 , 비중 = 2.60 굵은골재 : 표면건조포화상태 , 비중 2.63, 최대치수 25mm

시방배합 실습과제문 2) 콘크리트 1 ㎥를 만드는데 필요한 재료량을 다음 배합표를

보고 구하시오 .( 단 , 혼화제량은 시멘트량의 3% 로 한다 .)

(1) 단위 시멘트량을 구하시오 .( 소수넷째자리 반올림 )(2) 단위골재량의 절대체적을 구하시오 . ( 소수넷째자리 반올림 )(3) 단위 잔골재량의 절대체적을 구하시오 . ( 소수넷째자리 반올림 )(4) 단위 잔골재량을 구하시오 . ( 소수첫째자리 반올림 )(5) 단위굵은골재량을 구하시오 . ( 소수첫째자리 반올림 )(6) 단위혼화제량을 구하시오 . ( 소수첫째자리 반올림 )

굵은골재최대치수

단위수량(W)

물시멘트비 (W

/C)

잔골재율 (S/a)

잔골재비중

굵은골재비중

시멘트비중

AE공기량

40mm 168 47 39 2.62 2.67 3.15 3%

시방배합 실습과제문 3) 설계기준강도가 210 Kgf/ ㎠ 인 콘크리트를 만들려 고 할 때 , 배합설계에 쓰이는 물시멘트비 (W/C) 는 얼마인가 ? ( 단 , 시멘트강도 (K)=370 Kgf/ ㎠ 이고 , 혼화제를 쓰 지 않은

보 통 포틀랜드 시멘트를 사용했으며 , 압축강도의 표준편차 (S)=0.15fck 이다 . 또한 , 소수 2 자리에 반올림하여라 )

문 4) 콘크리트를 설계기준강도 fck=280 Kgf/ ㎠ 을 갖도록 설 계하려고 한다 . 이 때의 배합강도를 구하여라 . ( 단 , S=0.2fck)

시방배합 실습과제문 5) 굵은 골재의 최대치수 30mm, 슬럼프값 7.5cm,

물시멘트비 52%, 시멘트비중 3.14, 단위시멘트량 350kg, 잔골재율 34%, 잔골재비중 2.58, 굵은골재비중 2.64, 공기함유량이 5% 일 때 , 다음 물음에 답하시오 .

(1) 단위 수량을 구하시오 . (2) 골재의 절대부피를 구하시오 . (3) 잔골재의 절대부피를 구하시오 . (4) 굵은골재의 절대부피를 구하시오 . (5) 단위 잔골재량을 구하시오 . (6) 단위 굵은골재량을 구하시오 .

3. 현장 배합으로 고치기▶ 시방배합의 골재상태 - 입도 :5mm 체를 기준으로 잔골재와 굵은골재로 구분 - 함수상태 : 표면건조 포화상태 ⇒ 현장의 골재는 보관상태나 환경적인 요인으로 표준적인 골재의 상태가 아님

현장조건에 맞추어 보정

현장 배합

현장배합이란 시방배합을 현장에 맞는

배합으로 고치는 것이

군 !.

3. 현장 배합으로 고치기▶ 현장배합으로 고치기 ① 입도에 대한 보정 ② 표면수에 대한 보정1) 입도에 대한 보정 - 잔골재 (X)=5mm 체 통과 시료 (S)+5mm 체 잔류시료 (G) - 굵은골재 (Y)=5mm 체 통과 시료 (S)+5mm 체 잔류시료 (G)

⇒ 골재의 양은 변하지 않는 점을 이용하여 방정식을 세워 풀이

X= 현장의 잔골재 Y= 현장의 굵은골재

G=100-b%

S=b%

S=100-a%

G=a%

3. 현장 배합으로 고치기2) 표면수에 대한 보정 - 시방배합 : 골재의 함수상태⇒표면건조포화상태 - 현장골재의 함수상태 ⇒ 표건상태 아님

⇒ 현장 잔골재 (X) 의 표면수량 =X*(c/100) ⇒ 현장 굵은골재 (Y) 의 표면수량 =Y*(d/100) ∴ 보정된 단위수량 = 시방배합단위수량 -(X 의 표면수량 +Y 의 표면수량 )

시방 배합의 물의 양 보정 필요

X= 현장의 잔골재

C ( 잔골재 표면수율 .%) d ( 잔골재 표면수율 .%)

Y= 현장의 굵은골재

현장배합 실습과제문 1) 현장골재의 상태가 다음과 같을 때 , 아래의 시방배합표를

보고 현장배합으로 고쳐보자 . ▶ 현장 골재의 상태

▶ 시방배합표

(1) 입도에 대한 보정 (2) 표면수에 대한 보정

입도 *잔골재 속의 5mm 체에 남는 양 : 8%* 굵은골재 속의 5mm 체를 통과하는양 :4%

함수상태 * 잔골재 표면수율 : 2%* 굵은골재 표면수율 : 1%

굵은골재최대치수

슬럼프

(cm)

공기량 (%)

W/C(%)

S/a(%)

단위량 (kgf/ ㎥ ) AE 제(g/ ㎥ )W C S G

25mm 10 5.5 50 40 171 342 692 1049

103

현장배합 실습과제문 2) 시방 배합으로 단위수량 170kgf, 단위시멘트량 32

0kgf, 단위잔골재량 695kgf, 단위굵은골재량 1270kgf 이 산출된 콘크리트 배합을 현자 골재의 입도를 고려하여 , 현장배합으로 고치면 잔골재와 굵은 골재의 단위 중량은 얼마인가 ?

( 단 , 모든 값은 상수로 계산하시오 .) ※ 현장골재의 조건 ▶ 잔골재가 NO,4 체에 남는양 ---------2% ▶ 굵은골재가 NO.4 체를 통과하는 양 ----5% ▶ 잔 골재의 표면수량 ---------------3% ▶ 굵은골재의 표면수량 --------------4%

현장배합 실습과제문 3) 다음의 시방 배합을 현장 배합으로 고치시오 . ( 단 , 정수로 계산하시오 .)

시방배합 (kgf/ ㎥ ) 구분 No.4 체 남은량

No.4체통과량

표면수량

W=170 S=740 잔골재(%)

5% 2%

C=360 G=1100

굵은골재(%)

2% 1%

현장배합 실습과제문 4) 시방배합표가 조건 1 과 같고 , 현장골재의 상태가 조건 2

와 같을 때 , 시방배합을 수정하여 현장배합으로 고치고 , 1배치에 계량되는 재료의 양을 구하여라 . 또한 , 모든 값은 상수로 계산하시오 .

( 단 , 1 배치는 시멘트 3 포대를 사용한다 .) ▶ 조건 1

▶ 조건 2 * 잔골재 속의 NO.4 체에 남은 양 : 5% * 굵은골재 속의 NO.4 체를 통과하는양 : 3% * 잔골재의 표면수량 : 4% * 굵은골재의 표면수량 : 2%

시멘트 (kgf) 잔골재 (kgf) 굵은골재 (kgf) 물 (kgf)

339 726 1126 175