조경기능사 필기 기본이론, 시멘트와 콘크리트 재료 정리

1. 시멘트의 역사

석고로 만든 제품은 잘 깨어지는 문제가 있어 고대부터 석회에 화산재를 섞거나 점토를 섞는 등의 연구를 하였는데 1824년 영국의 애스프딘은 석회와 혼합한 원료를 구움으로써 시멘트를 만드는데 성공. 이 시멘트를 포틀랜드 시멘트라고 하는데 영국의 포틀랜드 섬에서 나오는 흑의 색깔과 같아서 지어진 이름이다

 

 

2. 시멘트의 제조방법

포틀랜드 시멘트는 석회석과 점토 등을 혼합하여 구운 다음 가루로 분쇄한 것.

1포대= 40kg

1㎥ = 1,500kg

비중 = 3.05~3.15

 

 

 

3. 시멘트의 고체화 과정 (포틀랜드 시멘트 기준)

시멘트+물  →  수화작용  →  응결(양생기간)  →  경화  →  수축과 팽창작용

 

1) 시멘트+물 : 시멘트에 물이 가해지면 화학반응이 일어나면서 열이나고 굳어진다

2) 수화작용 : 수화열 발생, 덩어리가 큰 시멘트(매스콘크리트)일수록 수화열이 많이 발생하는데 수화열을 줄이는 중용열 시멘트, 저열시멘트 가 있다

3) 응결(양생 기간) : 응결시간은 시작 1시간 이후부터 10시간 이내에 끝난다. 양생은 시멘트가 굳을 때까지 보호하는 기간(5~7일) 이다. 양생 기간 동안 일정 수분을 유지하기 위해서 습윤양생, 피막양생, 증기양생, 전기양생을 한다

4) 경화 : 응결된 시멘트 고체가 서서히 굳어져서 강도가 커지고 조직이 치밀해지는 상태. 완전히 굳는데 (재령일)28일 소요

빨리 굳게 하기 위해서 조강포틀랜트시멘트(7일)가 있다

5)수축과 팽창 : 콘크리트 포장에 팽창줄눈, 수축줄눈 필요

 

 

 

4. 시멘트의 종류

포틀랜드 시멘트

 

1종 보통

2종 중용열

3종 조강

4종 저열

5종 내황산염

백색포틀랜드

 

혼합시멘트

 

고로슬래그 시멘트

플라이애시 시멘트

포졸란 시멘트(실리카시멘트)

 

특수 시멘트

 

알루미나 시멘트

 

 

※ 조강성이 강한 순서

알루미나 시멘트 (1일)
조강시멘트(7일)
포틀랜드시멘트(28일)
고로시멘트(5~6주)
중용열 시멘트(2~3개월)

 

 

 

5.시멘트의 보관

최대 13포대 이상 쌓기 금지 ,장기간 저장시엔 7포대 미만 쌓기 금지

지상 30cm 이상 되는 마루 위에 적재, 방습처리, 통풍이 안되게 기밀하게 처리

선입선출 할 수 있도록 적재, 3개월 이상 저장한 시멘트나 습기를 받았다고 보이는 시멘트는 반드시 사용 전에 재시험.

 

시멘트 저장에 필요한 창고 면적: [전체포대수 / 쌓은포대수(13)] *0.4

 

 

 

6. 물 : 시멘트 비율 (W/C) =(물 무게 / 시멘트 무게 )* 100

물과 시멘트의 중량비로 나타내며 40~70%의 범위. 수밀콘크리트는 50% 이하

 

 

7.시멘트용어

 

수화작용 : 시멘트와 물이 만나서 반응할 때 발생하면서 굳어지는 작용

 

풍화작용 : 시멘트 분말이 공기중의 수분을 흡수하여 약간의 수화작용으로 굳어지는 것. 

응결이 늦어지고 강도가 떨어지고 비중이 낮아진다

 

분말도: 시면트 1g 전입자의 표면적으로 분말도가 커질수록 강도는 증기한다

 

8.콘크리트

시멘트, 모래, 자갈 또는 부순 돌을 일정한 비율로 혼합하여 물로 개어 굳힌 것

 

시멘트 풀 (cement paste) : 물+시멘트

모르타르 : 물 + 시멘트 + 모래

콘크리트 : 물 + 시멘트 + 모래 + 자갈

 

용적배합(시멘트:모래:자갈)

시멘트 1 : 모래 2 : 자갈 4 = 철근콘크리트

시멘트 1 : 모래 3 : 자갈 6 = 무근콘크리트

 

 

 

9. 콘크리트의 성질

 

시공성 (워커빌리티 workability) : 반죽질기에 따라 비비기, 운반, 치기, 다지기, 마무리 등, 작업의 난이도 및 재료분리에 저항하는 정도. 시공 난이도

 

반죽질기(컨시스턴시 consistency) :반죽의 되고 진 정도를 나타내는 것

 

성형성 (플라스티시티 plasticity) : 거푸집에 쉽게 다져 넣을 수 있고, 거푸집을 떼어내면 허물어지거나 재료분리가 일어나지 않는 성질

 

마무리성 (피니셔빌리티 finishability) : 굵은 골재의 최대 지수, 잔골재율, 잔골재의 입도, 반죽 질기 등에 따라 마무리하는 난이도의 정도, 워커빌리티와 반드시 일치하지는 않음

 

 

10. 시공성(워커빌리티)이 좋지 않을 때

 

분리 : 재료의 선택이나 배합 불량으로 콘크리트는 점성과 가소성이 적고 재료가 분리된다

침하,블리딩(Bleeding) : 아직 굳지 않은 콘크리트에서 각 재료가 가라앉고 불순물이 섞인 물이 위로 떠오르는 현상

레이턴스(Laitance) : 블리딩 현상에 따라 미립물이 콘크리트 표면에 떠올라 표면의 물이 증발하고 표면에 엷은 회색으로 침전된 것

 

 

11. 콘크리트 혼화 재료

콘크리트 혼화 재료의 사용목적 : 시용연도(워커빌리티)의 개선, 응결, 경화의 촉진 또는 지연, 재료 분리의 감소, 마감ㅁ 면 품질 향상, 수밀성, 강도 증진을 위함

 

혼화재(재-재료) : 시멘트 양이 5% 이상, 자체 용적이 콘크리트 성분으로 혼화한 것으로 콘크리트 성질을 개량하기 위한 것

고로슬래그, 플라이애스, 포졸란

 

혼화제(제-액체) : 시멘트 양의 1% 미만의 약품으로 소량 사용, 배합 계산에서 용적을 무시

AE제(공기연행제), 감수제(분산제), 유동화제, 방수제, 발포제, 감수제, 방동제, 응결경화촉진제(급결제),지연제 등

 

AE제(Air Entraining agent 공기연행제) : 콘크리트 속에 다수의 미세기포를 발생시키거나 시멘트 입자를 분산시켜 시공연도를 증가시키거나 감수제 역할

시공연도 증진, 동결융해 저항성 증가, 단위수량 감소 효과, 내구성, 수밀성 증대, 재료분리 저항성, 블리딩 현상 감소

 

감수제(분산제) : 시멘트 입자를 균일하게 분산시켜 수화작용을 양호하게 하기 위한 것이다. 골재의 분리가 적어지며 강도, 수밀성, 내구성이 증대하여 결과적으로 워커빌리티가 좋아진다

 

응결 경화촉진제(급결제) : 수화열 발생과 조기강도를 목적으로 사용, 염화칼슘, 염화나트륨, 염화마그네슘, 규산나트륨, 식염 등이 있다. 콘크리트의 내구성 저하. 한중 콜크리트에 사용

 

지연제 : 수화반응을 지연시켜 응결 시간을 길게 하는 것. 뜨거운 여름철, 장시간 공사, 운반시간이 길 때 등 사용. 서중 콘크리트에 사용

 

방수제 : 콘크리트의 흡수성과 투수성을 감소시키고, 방수성과 수밀성을 증진할 목적으로 사용. 수밀성 방수제에는 명반, 지방산비누, 규산나트륨, 분산제 등이 있고 도로에는 아스팔트, 타르, 파라핀유제 등을 사용

 

 

 

12. 크리프(Creep)현상

큰크리트에 일정한 하중을 게속 가하면 하중의 증가 없이 시간의 경과에 따라 변형이 계속 증대되는 현상

 

원인

재령(양생 유효기간)이 적은 콘크리트에 재하(하중) 시기가 빠를수록

강도가 낮을수록 (물시멘트 비가 클 수록)

대기습도가 적을수록( 건조정도가 높을수록)

양생(보양)이 나쁠수록

재하 응력(하중)이 클수록

외부 습도가 높을수록 작으며, 온도가 높을수록 크다

부재 치수(구조물의 뼈대)가 작을수록 크리프는 크다

 

 

13. 슬럼프 시험

반죽 질기를 측정하고 콘크리트의 난이도를 예측할 수 있다.

슬럼프 콘에 콘크리트를 3회에 나누어 각각 25회 다져 채운 다음 5초 후 원통을 수직으로 들어올리면 콘크리트는 무너지는데 이 무너진 높이를 잰 값이 슬럼프 값이다.

슬럼프의 단위는 cm이며 슬럼프 값이 작을 수록 좋은 품질의 콘크리트이고 묽을수록 슬럼프 값이 크다

 

 

14. 골재의 함수 상태

 

절대 건조상태(절건상태)

: 골재를 100도 ~110도의 온도에서 질량 변화가 없을 때까지 건조한 상태

 

공기중 건조상태 (기건상태)

골재를 공기 중에 건조하여 표면은 건조하나 내부는 수분을 포함하고 있는 상태로 물을 가하면 약간의 수분을 흡수할 수 있는 상태

 

표면건조포화상태(표건상태)

골재 입자의 표면에는 수분이 없으나 내부의 공극에는 수분이 충만된 상태

 

습윤상태

골재의 내부는 이미 포화상태이고, 표면에도 물이 뭍어 있는 상태

 

함수량

습윤상태무게 - 절건상태무게

함수율(%) = (함수량 / 절건중량) *100

 

흡수량

표건상태무게 - 절건상태무게

흡수율(%) = (흡수량 / 절건중량) *100

 

표면수량

습윤상태무게 - 표건상태무게

표면수율(%) = (표면수량 / 표건중량) *100

 

유효흡수량

표건상태무게 - 기건상태무게

유효흡수율(%) = (유효흡수량 / 절건중량) *100

 

 

15. 골재의 공극률과 실적률

 

실적률

실적용적을 %로 나타낸값

실적률(%) = (단위용적중량(ton) / 비중) *100

 

공극률

공극을 %로 나타낸값

공극률(%) = 100- 실적률

 

 

16. 콘크리트 시공단계

제조 - 운반 - 부어넣기 - 다짐 -표면 마무리 -양생

 

 

17. 콘크리트 작업에 영향을 미치는 요소

물, 시멘트 비, 골재의 입도, 시멘트 량

 

 

18. 콘크리트 용적 구성 

골재 (70%) :  시멘트 풀(25%) : 공기(5%)

 

 

19. 콘크리트의 장점

압축강도가 크다(인장강도에 비해 10배 강하다)

내화성, 내수성, 내구성이 크다

재료의 획득과 운반이 용이하다

철근과의부착력이 크며 임의 형상대로 구조물을 만든다

시공이 유리하고 유지비가 적게 든다

 

 

20. 콘크리트의 단점

중량이 크다

인장강도가 작다(인장강도를 보강해주려고 철근이 배근된다)

수축에 의한 균열이 발생된다

재시공이 어렵다

품지 유지 및 시공관리가 어렵다