콘크리트의 특성 - 경화된 콘크리트의 강도 및 변형

 

 

경화된 콘크리트의 주요 특성은 강도, 변형, 중량, 체적변화, 수밀성, 내화성, 내구성 등의 관점에서 살펴볼 수 있다.

 

강도

압축강도

콘크리트의강도라고 할 때는 보통 압축강도를 의미한다. 콘크리트의 압축강도는 표준양생을 한 재령 28일의 압축강도를 측정하여 나타낸다. 콘크리트의 압축강도는 고품질의 재료 사용 및 공법 개발 등으로 지속적으로 향상되고 있으며 현재는 100MPa내외의 고강도 콘크리트도 초고층 건축물에 사용되고 있다.

콘크리트의 압축강도에 영향을 주는 요인에는 경회된 콘크리트 내의 공극의 크기와 양, 물시멘트비 등이 있으며 콘크리트 압축강도를 높이기 위해서는 물시멘트비를 최소화하여 수화반응에 필요한 최소한의 물만 사용하며, 콘크리트 타설 시 다짐을 철저히 하여 공극을 최소화해야 한다.

 

인장강도

콘크리트의 인장강도는 압축강도에 비해서 매우 작다. 콘크리트의 건조수축 및 온도변화 등에 의한 균열발생을 줄이기 위해서는 인장강도가 큰 것이 좋다. 콘크리트를 건조시키면 습윤한 콘크리트보다 인장강도가 저하된다.

 

휨강도

콘크리트의 휨강도는 압축강도의 1/5~1/8 정도이도, 인장강도의 2.3~2.5배이다.

 

전단강도

콘크리트의 부착강도는 철근콘크리트 구조에서 철근과 콘크리트의 부착의 정도를 말하는 것으로 부착강도는 압축강도의 1/10 정도로 압축강도가 증가함에 따라 증가한다. 처음에는 시멘트 페이스트와 철근과의 부착력에 의해 발생하고 콘크리트의 경화수축에 의한 철근 표면의 압력 및 철근 표면의 상태에 따른 콘크리트와 철근과의 마찰력에 의해 발생한다. 부착강도는 철근의 종류 및 지름, 콘크리트중의 철근의 위치 및 방향, 묻힌 길이, 콘크리트의 피복두께, 콘크리트의 품질 등에 따라 달라진다.

 

지압강도

콘크리트 부재의 일부분에 국부하중을 받을 때 콘크리트의 압축강도를 지압강도라 한다.

 

변형

응력-변형률 곡선

콘크리트에 외력이 작용하면 그 힘의 정도에 따라 콘크리트가 변형하게 된다. 응력-변형률 곡선은 콘크리트가 변형되는 비율을 그래프로 나타낸 것이다. 응력-변형률은 응력이 작은 범위에서는 거의 직선이지만 응력이 커짐에 따라 비선형을 나타내며 최대 응력점을 초과하면 곡선은 아래로 향하여 파괴된다.

응력-변형률 곡선

응력-변형률 곡선에서 비교적 작은 하중을 가하더라도 잔류변형이 생기는데 그 크기를 소성변형률이라 한다. 응력을 가하였을 경우에는 변형이 일어나지만, 하중을 제거하게 되면 원래대로 회복되는 변형률을 탕성변형률이라 한다

 

프와송 비 

콘크리트 공시체에 압축력 또는 인장력을 가하면 공시체의 축방향 변형과 축의 직각방향 변형이 일어난다. 이때 축방향 변형률과 축의 직각반향 변형률과의 비를 프와송 비라 한다.

 

크리프

콘크리트에 일정한 하중이 가해진 후 하중이 증가가 없는데도 시간이 지나면서 콘크리트의 변형이 증가하는 현장을 크리프라고 하며, 이때 일어난 변형을 크리프변형이라고 한다.

크리프변형은 탄성변형보다 크며, 지속응력의 크기가 정적 강도의 80% 이상되면 파괴현상이 발생하는 데 이것을 크리프 파괴라고 한다. 크리프변형은 재하기간 3개월에 전체 50%, 1년에 약 80%가 발생하며, 크리프변형이 나타나면 처짐, 균열의 폭이 시간이 경과함에 따라 증가한다. 크리프변형은 일반적으로 응력이 클수록, 물시멘트비가 클수록, 단위 시멘트량이 많을수록, 온도가 높을수록, 습도가 낮을수록, 부재의 치수가 작을수록 크게 발생한다.

크리프 곡선

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