굵은 골재가 콘크리트 강도에 미치는 영향

일반적으로 콘크리트 구성물질 중에서 골재는 콘크리트의 60~75% 정도로서 가장 많은 부분을 차지하고 있는 물질로서, 압축강도에 미치는 영향이 매우 크다. 특히 골재의 생성기원에 따라 골재의 강도가 차이가 나며, 골재에 부착되어 있는 점토 성분, 미립분 및 연질골재에 의해서 압축강도는 영향을 크게 받는다. 또한 골재의 형상 및 입도에 따라 동일한 작업성을 얻기 위한 물의 양이 다르기 때문에 그 영향성이 크게 나타난다

 

골재의 분류

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잔골재와 굵은 골재 

5mm체에 중량 비율로 85% 이상 통과하는 골재를 잔골재, 85% 이상 잔류하는 골재를 굵은 골재라 한다.

 

천연골재

강모래, 강자갈, 부순자갈

 

인공 경량골재

플라이애쉬, 점토 등을 소성․팽창시킨 것

 

굵은 골재 최대치수

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아래 값을 넘어서는 안된다.

굵은골재의 최대치수는 40 ㎜ 이하
부재최소치수의 1/5 이하
개별 철근, 다발철근, 프리스트레싱 긴장재 또는 덕트 사이 최소 순간격의 3/4 이

 

 

골재가 강도에 미치는 영향

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골재의 형상과 표면조직은 콘크리트의 강도나 압축을 받는 콘크리트의 균열압축응력에는 영향을 크게 미치지
만 압축강도 자체에는 그 영향이 적다.

 

표면이 완전히 매끄러운 골재의 경우가 부순 굵은골재와 같이 표면이 매우 거친 골재의 경우보다 콘크리트의
강도를 10% 정도 감소시키는 것으로 알려져 있다.

 

연질의 경석과 같은 저강도 골재를 사용하면 시멘트 물비를 감소시켜도 콘크리트의 강도는 증가하지 않는다.

 

굵은골재의 종류가 콘크리트 강도에 미치는 영향은 오히려 주로 배합시의 물-시멘트비에 의해 좌우된다고 할 수 있다. 물-시멘트비가 0.4이하일 때는 물-시멘트비가 증가함에 따라 시멘트 페이스트가 강도에 미치는 영향이 커져서 골재의 영향은 감소하게 된다. 즉, 물-시멘트비가 0.65에 이르게 되면, 부순 굵은골재 및 일반적인 자갈의 경우에 강도차이가 나지 않는다.

 

굵은골재가 휨강도에 미치는 영향은 시험시 콘크리트의 습윤상태에 따라 상이하다.

 

굵은골재의 형상과 표면조직은 콘크리트의 충격강도에도 영향을 미치는데 그 성향은 휨강도의 경우와 유사하다 .

 

굵은골재의 최대치수는 압축강도에 영향을 미친다. 최대치수가 크게 되면 일반적으로 시멘트 페이스트량, 즉 단위시멘트량 및 단위수량을 감소시키기 때문에 강도, 내구성 및 경제성에서 유리하다. 따라서, 실용 가능한 범위에서 굵은골재의 최대 치수를 가능한 크게 선택하는 것이 유리하다.

 

일반적으로 굵은골재 치수가 커짐에 따라 강도는 저하하며, 물-시멘트비가 작을수록 커지게 된다. 또한, 굵은 골재량이 증가할수록 압축강도는 저하하지만, 그 저하율은 굵은골재의 종류 및 물-시멘트비에 따라 다르며, 물-시멘트비가 작을수록 저품질 골재를 사용할수록 압축강도의 저하율은 크다. 굵은골재 최대치수를 40 ㎜ 이하로 하고 있으나, 일반적으로 20~25 ㎜이하의 것이 많이 사용되고 있다.

 

굵은골재의 치수가 커에 따라 단위수량 및 단위시멘트량의 감소효과는 최대 치수가 40mm정도를 초과하게 되면 감수효과로 인한 강도증가는 골재와 시멘트 페이스트의 접촉면적의 부족과 큰 입자 때문에 생기는 불연속성으로 인한 강도감소 효과에 의해 상쇄된다. 따라서, 부배합의 콘크리트에서는 강도가 오히려 감소하고 빈배합의 경우에만 강도가 증가한다.

 

 

레디믹스트 콘크리트에 사용되는 골재 크기

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"콘크리트 표준 시방서, 2016" 참조