콘크리트의 배합과 시공 계획

콘크리트의 배합이란 필요한 강도, 내구성, 워커빌리티, 수밀설, 균열저하성성, 철근 또는 강재를 보호하는 성능을 갖도록 하기 위해서 콘크리트의 구성 재료인 시멘트, 물, 잔골재, 굵은 골재를 적당한 비율로 가장 경제적으로 혼합하라는 것을 말하며 공기량 및 혼화 재료도 포함한다. 같은 배합을 적용하여도 사용 재료가 다르면 강도, 내구성, 워커빌리티 등 여러 가지 성질이 변화하므로 실제 사용하는 재료에 대한 시험을 하여 그 결과를 가지고 배합을 결정하여야 한다. 배합설계를 하는 구체적인 방법은 기존의 문헌이나 참고자료를 참고하기를 바라며 이번에는 개략적인 개념만 소개할 것이다.

배합 강도는 표준양생에 의한 재령 28일 공시체의 압축강도로 표시한 것으로 구조물에 사용된 콘크리트의 압축강도가 설계 기준강도보다 작아지지 않도록 현장 콘크리트의 품질변동을 고려하여 설계 기준강도보다 충분히 크게 정하여야 한다. 골재가 크면 콘크리트를 혼합하거나 타설할 경우 작업이 곤란하고 골재가 분리되기 쉬우므로 구조물의 종류와 부재의 최소치수 및 철근의 최소 간격 등을 고려하여 결정하여야 한다. 굵은 골재의 최대치수는 부재 최소치수의 1/5, 철근 피복 및 철근의 최소 순 간격의 3/4을 초과해서는 안 된다.

콘크리트의 슬럼프는 운반, 타설, 다지기 등의 작업에 알맞은 범위내에서 될 수 있는 대로 작은 값으로 정해야 한다. 철근콘크리트의 일반적인 경우는 80~150의 슬럼프값으로 정하며 단면이 큰 경우 60~120 정도로 정한다. 무근 콘크리트의 일반적인 경우는 50~150으로 정하며 단면이 큰 경우는 50~100 정도로 한다. AE제, AE감수제 또는 고성능 AE감수제를 사용한 콘크리트의 공기량은 굵은 골재 최대치수와 내동해성을 고려하여 정해야 한다. 물시멘트비는 시멘트풀의 농도, 즉 혼합된 콘크리트 재료 중 물과 시멘트의 중량비를 발한다. 물시멘트비는 필요한 강도, 내구성, 수밀성 및 균열 저항성 등을 고려하여 결정하는데 요구사항을 만족하는 값 중에서 가장 작은 값으로 택한다. 콘크리트의 압축강도를 기준으로 물시멘트비를 정하는 경우에는 압축강도와 물시멘트비와의 관계는 시험에 의하여 정하는 것을 원칙으로 한다.

단위 수량은 콘크리트 1㎥에 들어가는 물의 중량을 말하며 작업이 가능한 범위 내에서 가능한 한 적게 되도록 시험을 통해서 결정하여야 한다. 단위 수량은 굵은 골재의 최대치수, 골재의 입도와 입형, 혼화 재료의 종류, 콘크리트의 공기량 등에 따라 다르므로 실제의 시공에 사용되는 재료를 사용하여 시험을 실시한 다음 결정한다. 단위 수량이 많아지면 슬럼프값이 증가하나 강도가 저하되면 건조수축이 커져서 내구성과 수밀성도 저하된다. 시멘트 수화반응에 필요한 이론적인 수량은 약 40% 정도이다.

단위시멘트량은 콘크리트 1㎥에 들어가는 시멘트의 중량을 말하며 원칙적으로 단위 수량과 물시멘트비로부터 결정된다. 단위시멘트량이 많아지면 강도와 수밀성이 커져 내구성이 증대되나 수화열이 증가하므로 큰 부재에서는 시멘트량을 줄이는 것이 좋다. 단위 골재량은 콘크리트 1㎥에 들어가는 골재의 중량을 말하며 골재의 절대 용적으로부터 구한다. 잔골재율은 콘크리트 속의 골재의 절대 용적에서 잔골재의 절대 용적이 차지하는 비율이다. 잔골재율은 사용하는 잔골재의 입도, 콘크리트의 공기량, 단위시멘트량, 혼화 재료의 종류 등에 따라 달라지므로 시험에 의해 결정한다. 혼화 재료의 사용량은 시멘트의 분말도, 단위 수량, 단위시멘트량, 혼화 재료의 종류 및 사용량, 골재의 입도, 비비기시간, 슬럼프값, 콘크리트의 온도, 운반 시간 등 여러가지 조건에 따라서 달라지므로 시험에 의해서 결정하여야 한다. 또한, 혼화 재료의 종류에 따라 과잉 사용하게 되는 경우 콘크리트의 응결 지연, 강도 저하 및 경제성 면에서 불리할 수도 있으므로 주의하여야 한다. 기본적인 배합설계가 완료되면 이것을 바탕으로 현장 여건을 감안한 시험배합을 하여야 한다. 이는 앞에서 서술한 여러 가지 재료의 단위량을 정하였지만 현장의 여건으로 배합설계 시의 조건과 달라질 수 있기 때문이다. 시험배합의 결과 필요한 콘크리트의 성능이 얻어지지 않으면 배합의 조정이 필요하다. 조정은 시험 배합한 결과를 참고하여 각 재료의 단위량을 보정하여 최종적으로 배합을 결정한다.

콘크리트를 만드는데 계량이 부정확하고 비비기가 불충분하면 필요한 성능의 콘크리트를 생산할 수가 없다. 따라서 현장에서 계량하여 콘크리트를 생산하는 방법을 표준배합에 대한 현장배합이라고 한다. 현장배합은 배치배합이라고도 하며, 이는 시멘트 1포대당 또는 배치 1회당 비벼내기에 필요한 각 재료의 양을 중량 또는 현장계량 용적으로 표시하는 것을 말한다.

콘크리트 공사는 건축물의 구조체를 구성하는 공사로서 건축공사에서 가장 중요한 공사 중 하나라고 말할 수 있다. 따라서 콘크리트 공사의 시공은 매우 중요하다 할 수 있다, 콘크리트 공사는 많은 시간과 비용을 투입하는 공사이기 때문에 품질이 좋은 공사를 하기 위해서 비비기, 운반, 타설, 이음, 양생의 전 시공과정에 철저한 계획을 수립하여야 하며 철저한 품질 관리를 실시하여야 한다. 콘크리트 시공을 현장 여건에 따라 시공계획이 달라질 수 있으므로 사전에 충분한 조사를 실시하여야 한다. 설계도면 및 시방서를 확인하고 주변 현황을 조사해야 하며 레미콘 공장의 현황과 운반 거리, 경로 운반 시간 등을 고려하여야 한다.