[논문]콘크리트 배합설계 방법에 대한 고찰

은충기; 채원규; 이명구; 조광현; 김광일; 손영현

문제 정의

이러한 외국의 대표적 콘크리트 배합설계 방법과 비교. 고찰하고 그 문제점을 분석함으로써, 향후 국내 콘크리트 배합설계 방법의 개선을 위한 기초자료를 제시하고자 하는 것이 본 연구의 목적이다.
이에 따라 본 연구에서는 국내(한국콘크리트학회, Korean Concrete Institute, 이하 KCI)의 콘크리트 배할설계방법을 고찰하여 보았고, 국외의 배합설계 방법 중 전 세계적으로 널리 통용되고 있는 미국(미 국 콘크리트학회, American Concrete Institute, 이하 ACI)와 영국(British Standard, 이하 BS)의 배합설 계방법에 대하여 고찰하여 보았다. 이러한 외국의 대표적 콘크리트 배합설계 방법과 비교.

제안 방법

앞서 설정한 조건에 따라 콘크리트를 배합 설계한 결과는 표 3과 같으며, 콘크리트 구성재료 중 단가가 가장 높은 시멘트에 대하여만 그 경제성을 비교하여 보았다.

성능/효과

1) KCI에 의한 산정 결과, 다른 방법에 비하여 물-시멘트비는 가장 낮으면서도 단위시멘트량이 높게 나왔다. 동일 강도 하에서 단위시멘트량이 높다는 것은 콘크리트의 여러 가지 특성상 건조수축이나 수화열 등의 면에서 콘크리트에 불리한 점으로 작용하며, 경제적인 배합을 만들기가 어려질 여지가 있는 것으로 사료된다.
2) BS 방법에 의한 결과, 가장 높은 물-시멘트비가 산정되어 불리할 것으로 예상되었으나, 비교적 작은 단위 수량하에서 단위시멘트량이 가장 작고, 단위 중량이 가장 높은 결과를 보여 가장 경제적이고 밀 실한 콘크리트의 제조가 가능하다는 결과를 보여 주었다. 그러나, 잔골재율에서 타 방법에 비하여 가장 낮은 결과를 보이고 있으며, 이는 재료 분리 경향을 증대 시켜 자칫 소요의 강도와 내구성 확보에 치명적인 원인을 제공할 수 있으므로 추후 반드시 검증해봐야 할 사안이고 판단된다.
3) ACI에 의한 결과는 KCI와 BS에 의한 결과의 중간적인 경향을 보이고 있으며, KCI보다는 경제적인 콘크리트를 제조할 수 있을 것으로 예상된다. 그러나 타 방법에 비하여 단위 수량이 가장 높고, 단위 중량에서 가장 떨어지는 결과를 보여주는 것으로 보아 밀실 한 콘크리트의 제조에는 다소 문제가 발생될 소지가 있는 것으로 사료된다.
4) 경제성 비교 결과, KCI에 의하여 산정된 배합비가 경제성 면에서 가장 불리한 결과를 보이고 있으며, 고강도로 갈수록 그 차이가 커지는 경향을 보여주고 있다. 따라서, 보통강도에 대한 배합설계 방법 뿐만 아니라 고강도 영역에서 경제적이고, 합리적인 배합설계 절차를 제정하여 실용화하는 것이 시급한 과제라고 판단된다.
ACI에 의한 결과는 KCI와 BS에 의한 결과의 중간적인 경향을 보이고 있으며, KCI보다는 경제적인 콘크리트를 제조할 수 있을 것으로 예상된다. 그러나 타 방법에 비하여 단위 수량이 가장 높고, 단위중 량에서 가장 떨어지는 결과를 보여주는 것으로 보아 밀실 한 콘크리트의 제조에는 다소 문제가 발생될 소지가 있는 것으로 사료된다.
BS 방법에 의한 결과, 가장 높은 물-시멘트비가 산정되어 불리할' 것으로으나, 비교적 작은 단위 수량하에서 단위시멘트량이 가장 작고, 단위 중량이 가장 높은 결과를 '보여 가장 경제적이고 밀실 한 콘크리트의 제조가 가능하다는 결과를 보여 주었다. 그러나, 잔골재율에서 타 방법에 비하여 가장 낮은 결과를 보이고 있으며, 이는 재료 분리 경향을 증대 시켜 자칫 소요의 강도와 내구성 확보에 치명적인 원인을 제공할 수 있으므로 추후 반드시 검증해봐야 할 사안이고 판단된다.
경제성 비교 결과, KCI에 의하여 산정된 배합비가 경제성 면에서 가장 불리한 결과를 보이고 있으며, 고강도로 갈수록 그 차이가 커지는 경향을 보여주고 있다. 따라서, 보통강도에 대한 배합설계 방법뿐만 아니라 고강도 영역에서 경제적이고, 합리적인 배합설계 절차를 제정하여 실용화하는 것이 시급한 과제라고 판단된다.

후속연구

5) 앞에서 산정된 결과는 실험을 거치지 않은 배합비로 추후 검증실험 및 보완실험을 수행할 예정이다. 그러나 이러한 배합비가 검증시험을 거쳐 미리 가정한 배합설계조건을 만족시킨다면 국내의 배 합 설계 방법은 외국에 비하여 역학적 특성뿐만 아니라 경제적인 면에서도 다소 떨어지게 된다.
BS 방법에 의한 결과, 가장 높은 물-시멘트비가 산정되어 불리할' 것으로으나, 비교적 작은 단위 수량하에서 단위시멘트량이 가장 작고, 단위 중량이 가장 높은 결과를 '보여 가장 경제적이고 밀실 한 콘크리트의 제조가 가능하다는 결과를 보여 주었다. 그러나, 잔골재율에서 타 방법에 비하여 가장 낮은 결과를 보이고 있으며, 이는 재료 분리 경향을 증대 시켜 자칫 소요의 강도와 내구성 확보에 치명적인 원인을 제공할 수 있으므로 추후 반드시 검증해봐야 할 사안이고 판단된다.
이에 비하여 국내의 경우는 초보적인 기술 수준에 머무르고 있으며, 그 적용도 기피하는 상황이다. 따라서 이에 대한 관심과 부단한 연구를 기울여 사회기반에 중추적 재료인 콘크리트 분야에 도약하는 계기를 만들도록 해야 할 것이다.
그러나 이러한 배합비가 검증시험을 거쳐 미리 가정한 배합설계조건을 만족시킨다면 국내의 배 합 설계 방법은 외국에 비하여 역학적 특성뿐만 아니라 경제적인 면에서도 다소 떨어지게 된다. 따라서, 국내의 배합설계 방법이 외국과 같은 수준으로 높이기 위해서는 콘크리트를 이루고 있는 구성재료에 대한 철저한 실험과 개선연구가 필요하며, 이러한 실험 결과를 토대로 물리적 특성이 개선되고 경제성도 확보될 수 있는 합리적인 배합설계 방법의 확립이 시급하다고 판단된다.
또한, 이와 관련된 재료적 요인을 살펴보면 시멘트의 강도, 분말도, 비중 등의 재료적 특성, 골재의 강도, 마모 저항성, 비중, 크기, 입자의 크기분포, 혼화재료, 배합수 둥 콘크리트를 구성하고 있는 재료들에 대한 다양한 재료적 특성을 고려해야 한다. 이처럼 보통 쉽게 생각하는 콘크리트의 배합설계에는 다양한 인자들을 고려하여야만 합리적인 배합설계를 수행할 수 있는 것이다.

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