골재와 혼화재료의 역할과 분할, 콘크리트 핵심구성

콘크리트는 시멘트, 물, 골재 및 혼화재료로 구성되며, 각 구성 요소의 특성에 따라 품질과 성능이 결정됩니다. 특히 골재는 콘크리트 부피의 약 70%를 차지하며, 강도 및 내구성에 중요한 역할을 합니다. 또한, 혼화재료는 콘크리트의 성질을 개선하고 특정 요구 조건을 충족하기 위해 사용됩니다. 이번 글에서는 콘크리트 골재의 종류 및 성질, 혼화재료의 역할과 종류를 상세히 살펴보겠습니다.

 

 

목차

1. 골재의 종류
2. 골재의 품질 요구사항
3. 골재의 성질 및 기준
4. 골재 시험 방법
5. 혼화재료의 종류 및 역할
6. 결론

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1. 골재의 종류

골재는 크기, 비중 및 용도에 따라 다양한 종류로 구분됩니다.

🔹 잔골재

✅ 5mm 체에 중량 기준 85% 이상 통과하는 콘크리트용 골재를 말합니다.

✅ 주로 모래가 포함되며, 작업성과 시공성을 개선하는 역할을 합니다.

🔹 굵은 골재

✅ 5mm 체에 중량 기준 85% 이상 남는 골재를 의미합니다.

✅ 주로 자갈이나 쇄석이 포함되며, 콘크리트의 강도와 내구성을 향상시킵니다.

🔹 경량골재

✅ 콘크리트의 중량 감소 및 단열 효과를 위해 사용됩니다.

✅ 절건 비중이 2.0 이하인 골재이며, 펄라이트, 팽창 슬레이트, 팽창 점토 등이 포함됩니다.

🔹 중량골재

✅ 방사선 차단 및 내구성을 증가시키기 위해 사용됩니다.

✅ 비중이 2.7 이상이며, 자철광, 중정석 등이 포함됩니다.

구조물의 종류	굵은 골재의 최대치수(mm)
일반적인 경우	20 또는 25이하
단면이 큰 경우	40
무근콘크리트	40 부재 최소치수의 1/4을 초과해서는 안 됨

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2. 골재의 품질 요구사항

골재는 콘크리트의 강도와 내구성에 큰 영향을 미치므로 품질이 중요합니다.

✅ 청정성, 견고성, 내구성, 내화성을 갖추어야 합니다.

✅ 자갈은 둥글고 표면이 거친 것이 바람직하며, 길쭉하거나 넓적한 것은 피해야 합니다.

✅ 유기불순물 및 화학적 불순물이 없어야 하며, 물리적으로 안정적이어야 합니다.

✅ 입도(골재 크기 분포)가 균일하여야 하며, 세조립이 연속적으로 혼합되어야 합니다.

✅ 굵은 골재의 최대 치수는 부재의 최소 치수의 1/5 이하, 피복 두께 및 철근 순간격의 3/4 이하로 제한됩니다.

✅ 경화된 시멘트 페이스트보다 높은 강도를 가져야 합니다.

 

3. 골재의 성질 및 기준

비중

• 보통골재: 비중 2.5~2.7
• 경량골재: 비중 2.0 이하
• 중량골재: 비중 2.7 이상
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염분 함유량

✅ 잔골재의 염화물 이온량: 0.02%(골재 중량의 0.04%) 이하
✅ 콘크리트 염화물량: 염소이온량으로 0.3kg/m³ 이하 유지 필요
✅ 초과 시 철근 방청조치 필요

✅ 철근에 방청조치를 할 경우에는 염분량 0.1%까지 사용 가능.

✅ 알칼리골재반응이 우려시에는 응성 골재의 알칼리양은 0.6% 이하

✅ 콘크리트의 염화물량 : 염소이온량으로 0.3kg/㎥ 이하로 초과 시에는 방청상 유효한 조치가 필요하고, 이 경우도 0.6kg/㎥를 초과할 수 없다.

✅ 방청상 유효한 조치

-물시멘트비가 적은 밀실한 콘크리트를 사용

-방청제 사용

-철근의 피복두께 증가

-수밀성이 높은 표면마감

-방청철근(에폭시 코팅, 아연도금) 사용

공극률 및 실적률

✅ 골재의 단위용적 중 공간의 비율을 백분율로 나타낸 것을 공간율

✅ 골재의 실적부분 비율의 백분율을 실적률이라고 한다.(실적률+공극률=100%)

✅  실적률 : 자갈(60~65%), 모래(55~70%)

*표준계량일 때 실적률과 공극률

종 별	실 적 률	공 극 률
모 래	55~70	45~30
자 갈	60~65	40~30
쇄 석	55~65	37~45

입도

✅ 골재의 입도란 세조립이 적당히 혼합된 정도를 의미합니다.
✅ 적절한 입도는 공극률 감소 및 단위 수량 절약 효과가 있습니다.
✅ 조립률 = 각 체에 남은 골재량 백분율(%)의 합을 100으로 나눈 값

 

골재의 함수량

✅ 흡수량 : 표면건조, 내부포수상태의 골재 내에 포함되는 물의 양(수량)

✅ 흡수율 : 절건상태의 골재중량에 대한 흡수량의 백분율

             {(표건중량-절건중량)/절건중량}x100%

✅ 절건상태:노건조상태이며 건조기 내에서 온도 110도 이내로 일정 중량이 될때까지 건조한 것이다.

✅ 유효 흡수량 : 흡수량과 기건상태의 골재 내에 함유된 수량과의 차

✅ 함수량 : 습윤상태의 골재가 함유하는 전 수량

✅ 표면수량 : 함수량과 흡수량의 차

✅ 표면수율 : 표면건조 내부포수상태의 골재중량에 대한 표면수량의 백분율

 

4.골재의 시험방법

✅ 로스앤젤레스 시험: 굵은 골재의 마모저항 시험
✅ 혼탁비색법: 잔골재 유기불순물 시험
✅ 실적률 및 공극률 시험: 골재의 용적 대비 실적률 및 공극률 분석

5. 혼화재료의 종류 및 역할

혼화재는 콘크리트의 성질을 개선하기 위해 비교적 다량으로 사용되며, 주요 종류는 다음과 같습니다.

🔹 표면활성제

✅ AE제: 워커빌리티 향상 및 동결융해 저항성 증대
✅ 감수제(분산제): 시멘트 입자 분산으로 수량 감소 효과

🔹 성질 개량제 및 증량제

✅ 포졸란: 장기 강도 증가, 해수 저항성 증대
✅ 플라이애시: 시공연도 증가 및 블리딩 감소
✅ 응결촉진제: 조기 강도 증대 효과
✅ 응결지연제: 매스콘크리트 시공에 활용
✅ 방청제: 철근 부식 방지
✅ 방수제: 콘크리트의 불투수성 증가
✅ 방동제: 저온 환경에서 콘크리트 보호
✅ 착색제: 미관적 목적을 위한 색상 부여

-빨강 : 산화제이철                                     -노랑 : 크롬산바륨

-백색 : 산화티탄, 백연                               -녹색 : 산화크롬

-갈색 : 이산화망간                                     -검정 : 카본블랙

 

 

6. 결론

콘크리트의 품질을 결정하는 중요한 요소 중 하나는 골재와 혼화재료입니다. 골재의 품질과 입도는 콘크리트의 강도와 내구성을 결정하는 주요 요인이며, 적절한 혼화재 사용은 시공성과 장기적 안정성을 확보하는 데 필수적입니다. 따라서 콘크리트 설계 시 골재의 특성과 혼화재의 효과를 면밀히 분석하고 적용하는 것이 중요합니다.