3. 콘크리트의 특성

3.1 콘크리트의 특성

콘크리트는 본질적으로 포틀랜드 시멘트,물 및 골재로 만들어진 인공 대기업 석재입니다. 먼저 혼합 할 때 물 및 시멘트 페이스트를 구성하는 플라스틱 혼합물을 만들기 위해 골재의 모든 개별 조각을 둘러싸. 화학 반응 이라는 수화 물 및 시멘트,그리고 콘크리트 사이 일어난다 일반적으로에서 고체 상태로 플라스틱에 대 한 변경 2 시간. 그 후,그 후,그 후,그 후,그 후,그 후,그 후,그 후,그 후,그 후. 일반적인 강도-이득 곡선은 그림 1 에 나와 있습니다. 업계는 기준점으로 28 일 강도를 채택하고 있으며,사양종종 그들이 만들어진 후 28 일 분쇄 콘크리트 실린더의 압축 시험을 참조하십시오. 그 결과 강도는 지정이 주어진다.

경화 후 첫 주부터 10 일 동안은 콘크리트가 동결되거나 건조되는 것을 허용하지 않는 것이 중요합니다. 이론적으로,습기에 보관하면환경,콘크리트는 영원히 힘을 얻을 것입니다,그러나 실용적인 측면에서,그 강도의 약 90%는 처음 28 일 동안 얻어집니다.

콘크리트는 인장 강도가 거의 없습니다(일반적으로 압축 강도의 약 10~15%로 측정). 그것의 압축 강도는 성분의 질 그리고 비율 및 치료 환경을 포함하여 많은 요인에,달려 있습니다. 가장 중요한 단일 강도 지표는 시멘트의 양에 비해 사용 된 물 비율입니다.기본적으로,이 비율이 낮을수록 최종 콘크리트 강도가 높아집니다. (이 개념은 1920 년 초에 포틀랜드 시멘트 협회의 더프 에이 브람스에 의해 개발되었으며 오늘날 전 세계적으로 사용되고 있습니다. 물(물 대 시멘트 비율)은 물이 모든 시멘트입자와 접촉하도록 하기 위해(따라서 완전한 수화를 보장함)약 0.3 중량의 최소 배기가스 비율(물 대 시멘트 비율)이 필요하다. 실용적인 측면에서 일반적인 값은 0.4 에서 0 입니다.신선한 콘크리트가 형태와 밀접하게 이격 된 철근 주위에 배치 될 수 있도록 실행 가능한 일관성을 달성하기 위해 6 범위.

다양한 콘크리트 강도에 대한 일반적인 응력-변형률 곡선이 그림 2 에 나와 있습니다. 대부분의 구조 콘크리트는 3000 에서 5000 사이 범위의 값을 갖습니다. 그러나 고층 건물의 저층 열은 때때로 12,000 또는 15,000 사이 콘크리트를 사용하여 그렇지 않으면 지나치게 큰 열 크기를 줄입니다. 비록 그림 2 는 콘크리트가 분쇄되기 전에 견딜 수 있는 최대스트레인이 강도에 반비례한다는 것을 나타내지만,0.003 의 값은 보통 설계수준의 개발에 사용하기 위해(단순화로서)취해진다.

콘크리트는 응력-변형률 곡선에 선형 부분이 없기 때문에 적절한 탄성 계수 값을 측정하기가 어렵습니다. 약 6000 까지 콘크리트를 위해 그것은 다음과 같이 대략 볼 수 있습니다

(1)

이 경우,실린더의 강도를 측정 할 수 있습니다.(제곱근을 취할 때마다 제곱근이 아닌 제곱근이 표현되는 것이 중요하다.) 일반 모래와 돌을 사용하여 철근 콘크리트의 무게 밀도집계는 약 150 피스입니다. 만약 이 강에 대해 5 의 피프로필이 허용되고,방정식(1)에서 145 로 취해진다면,

(2)

따라서 계산된 값은 디플렉션 계산에 사용할 수 있는 것으로 입증되었습니다.
콘크리트가 경화됨에 따라 수화에 사용되지 않는 물이 경화 된 혼합 물로부터 점차적으로 증발하기 때문에 수축된다. 큰 연속 요소의 경우 이러한 수축이 발생할 수 있습니다.과도한 인장 응력의 발달,특히 높은 물 함량이 경보 수축을 초래하는 경우. 콘크리트는 모든 재료와 마찬가지로 다음과 같은 이유로 인해 체적 변화를 겪습니다.열 효과,그리고 더운 날씨에 발열 수화 과정에서 열이 추가됩니다.이 문제. 콘크리트는 장력이 약하기 때문에 종종 그러한 균열로 인해 균열이 발생합니다.균열 및 온도 변화. 예를 들어,갓 배치 된 콘크리트랩-온-그레이드는 온도 변화로 인해 팽창 할 때,그것은 그것과 지상 표면 사이의 마찰을 극복하기 때문에 내부 압축 스트레스를 발생시킵니다. 나중에 콘크리트쿨 토지가 굳어지면서 수축하고 수축하려고 할 때,그것은 동일한 마찰력에 저항 할만큼 충분히 강하지 않다. 이러한 이유로 수축 관절은 종종 필연적으로 발생하는 균열의 위치를 제어하는 데 사용되며 소위 온도 및 수축 보강은 보강이 이미 다른 이유로 지정되지 않은 방향으로 배치됩니다. 이 보강재의 목적은 인장 응력을 수용하고 발생하는 균열의 폭을 최소화하는 것입니다.

수축 및 열 효과로 인한 변형 외에도 콘크리트는 크리프로 인해 변형됩니다. 크리프는 재료가 오랜 기간 동안 높은 응력 수준을 유지할 때 발생하는 변형을 증가시키고 있습니다. 지속적으로 적용되는 하중(예:데드 로드)이 상당한 압축 응력을 일으킬 때마다 크리프가 발생합니다. 빔에서,예를 들어,크리프에 의한 추가적인 장기 편향은 초기 탄성 편향의 두 배만큼 증가 된 변형을 피하는 방법은 낮은 수준에서 지속적인 하중으로 인한 스트레스를 유지하는 것입니다. 이 작업은 일반적으로 압축을 추가하여 수행됩니다.강철.

3.2 혼합 비율

콘크리트의 성분은 중량 또는 부피에 의해 비례 될 수있다. 목표는최소 비용으로 원하는 강도 및 작업 성을 제공하십시오. 때로는이같은 마모 저항,혹독한 기후에서 내구성,또는 물 투과성과 같은 특별한 요구 사항,하지만 이러한 속성은 일반적으로 강도와 관련이 있습니다. 때로는 더 낮은 강도의 콘크리트가 모든 구조적 요구 사항을 충족 했음에도 불구하고 더 높은 강도의 콘크리트가 지정됩니다.

앞서 언급했듯이,강한 콘크리트를 얻기 위해서는 낮은 물 대 시멘트 비율이 필요합니다. 따라서 시멘트 함량을 높게 유지하는 것만으로도 좋은 작업 성을 위해 충분한 물을 사용할 수 있고 여전히 낮은 물/공기 비율을 가질 수있는 것 같습니다. 문제는 시멘트가 기본적인 성분의 가장 값이비싸다 이다. 딜레마는 그림 3 의 주제별 그래프에서 쉽게 볼 수 있습니다.

더 큰 골재 크기는 상대적으로 작은 표면적을 가지고 있기 때문에(코팅 할 시멘트포스트의 경우)물량이 적 으면 시멘트가 적기 때문에 가장 큰 실제 골재 크기와 가장 엄격한 실제 혼합을 사용해야한다고 종종 말합니다. (대부분의 건물 요소는 3/4 에서 1 의 최대 집계 크기로 구성되며,철근의 근접성으로 인해 더 큰 크기가 금지됩니다.)

혼합 땅의 물 함량의 좋은 표시 따라서 작업 성)표준 슬럼프 테스트에서 가질 수 있습니다. 이 테스트에서 키가 큰 금속 콘(12)은 신선한 것으로 채워진다.지정된 방식으로 콘크리트. 원뿔을 들어 올리면 콘크리트 질량이 아래쪽으로”슬럼프”되고(그림 4)수직 드롭을 슬럼프라고합니다.대부분의 콘크리트 믹스는 2~5 인치 범위의 슬럼프가 있습니다.

3.3 포틀랜드 시멘트

포틀랜드 시멘트의 원료는 철광석,석회,알루미나 및 실리카이며,시멘트의 종류에 따라 다양한 비율로 사용됩니다. 이들은 최대 지상 및 클링커를 생산하는 가마에서 해고. 냉각 후,클링커는 매우정확한 땅(활석 가루의 질감에 대해)과 소량의 석고가 초기 설정 시간을 지연시키기 위해 추가되었습니다. 오늘날 포틀랜드 시멘트에는 다섯 가지 기본 유형이 있습니다.:

• 유형 나-범용

• 유형 2-황산염 저항,고 황산염 토양과 접촉하는 콘크리트

• 유형 3-높은 초기 강도,유형 1 보다 더 빨리 힘을 얻으므로 양식을 더 빨리 제거 할 수 있습니다.

• 유형 4-대규모 건설에 사용 하기 위해 수 화의 낮은 열

• 유형 브이-심한 황산염 저항

유형 나는 가장 적게 비싸 콘크리트 구조물의 대다수를 위해 사용된다. 유형 또한 양식을 신속하게 재사용 할 수 있으므로 건설 시간을 줄일 수 있기 때문에 자주 사용됩니다. 제 3 형은 제 1 형보다 더 빨리 힘을 얻지만 초기 설정을 더 빨리 취하지 않는다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.)

3.4 골재

정밀한 골재(모래)는 체에서 3/8 를 통과할 수 있는 입자로 위로 만듭니다;조악한 골재는 크기로 3/8 인치 보다는 더 큽니다. 골재는 깨끗하고 단단해야하며,슬레이트 또는 셰일에서 발생하는 것과 같은 자연 분열 평면없이 잘 등급이 매겨집니다.골재의 품질은 콘크리트 볼륨의 약 60~75%를 차지하기 때문에 매우 중요합니다. 미세 및 거친 골재의 등급은 크기의 전체 범위를 갖는 것이 필요한 시멘트 페이스트의 양을 감소시키기 때문에 매우 중요합니다. 잘 등급이 매겨진 집계는 믹스를 더 실행 가능하게 만드는 경향이 있습니다.

일반 콘크리트는 모래와 돌을 사용하여 만들어 지지만 경량 콘크리트는 경량 골재로 팽창 슬래그 또는 점토와 같은 산업 부산물을 사용하여 만들 수 있습니다. 이 콘크리트의 무게는 90~125 에 불과하며 높은 강도는 약한 응집체 때문에 달성하기가 더 어렵습니다. 그러나 상당한 비용 절감은 용어로 실현 될 수 있습니다.건물의 자체 무게는 특정 유형의 토양을 구축 할 때 매우 중요 할 수 있습니다. 단열 콘크리트는 펄라이트와 질석을 사용하여 만들어지며 무게는 약 15 에서 40 까지이며 구조적 가치가 없습니다.

3.5 혼합물

혼합물은 특별한 목적을 달성하거나 특정 건축 조건을 충족시키기 위하여 혼합에 추가되는 화학물질입니다. 기본적으로 네 가지 유형이 있습니다: 공기 유입 에이전트,작업 성 에이전트,지연 에이전트 및 가속 에이전트.

콘크리트가 동결-해동 사이클에 노출되는 기후에서 공기는 직경이 약 0.004 인치 인 수십억 개의 작은 기포 형태로 콘크리트와 의도적으로 혼합됩니다. 기포는 상호 연결된 경로를 제공하여 표면 근처의 물 이 동결 온도로 인해 팽창함에 따라 탈출 할 수 있습니다. 공기 혼입이 없으면 콘크리트 표면은 반복적 인 동결 및 토핑을 겪을 때 거의 항상 파손이납니다. (공기 연행은 또한 물 함량의 증가 없이 증가 작업성의 아주 유리한 부작용이 있습니다. 함몰된 공기는 함몰된 공기와 혼동되어서는 안 되며,이는 훨씬 더 큰 공극을 생성하고 부적절한 배치 및 콘크리트의 통합으로 인해 발생합니다. 갇힌 공기는 갇힌 공기와 달리 결코유익하다.

물-환원제 및 가소제를 포함하는 작업성 제는 시멘트 입자가 플록에서 함께 결합하는 경향을 감소시켜 완전한 탈수 작용을 회피한다. 플라이 애쉬,일부 시멘트 석탄의 연소의 부산물속성은 종종 유사한 목적을 달성하는 데 사용됩니다. 초 가소제는 비교적 새로운 혼합 물로서 혼합물에 첨가 할 때 슬럼프를 크게 증가시켜 혼합물을 짧은 시간 동안 매우 숨이 차게 만들고 그렇지 않으면 매우 뻣뻣한)콘크리트를 쉽게 배치 할 수 있도록합니다. 초 가소제는 최근 매우 높은 강도의 콘크리트 개발에 책임이 있으며,일부는 15,000 피트를 초과하여 작업 성을 위해 과도한 물 필요성을 크게 줄이기 때문입니다.

지연 제는 큰 질량을 배치해야 할 때 콘크리트 세트를 느리게하는 데 사용되며 콘크리트는 한 배치 콘크리트와 다음 배치 사이에”콜드 조인트”가 형성되는 것을 방지하기 위해 오랜 기간 동안 플라스틱으로 남아 있어야합니다. 가속기강도 증가 속도를 높이고 초기 설정 시간을 단축 할 수 있습니다. 이것은 콘크리트가 단일 형태로 가파른 경사면에 놓여 야 할 때 또는 콘크리트가 얼어 붙지 않도록 보호해야하는 기간을 줄이는 것이 바람직 할 때 유익 할 수 있습니다. 가장 잘 알려진 가속기는 염화칼슘이며,이는 수화 열을 증가시키는 역할을하여 콘크리트가 더 빨리 설치되도록합니다.

화학 첨가물의 다른 유형은 목적의 광범위를 위해 유효합니다. 이들 중 일부는 강도 증가,수축 및 콘크리트의 다른 특성에 해로운 부작용을 가질 수 있으며,특정 혼합물의 사용에 관한 의심이있는 경우 시험 배치가 권장됩니다.

3.미시간 주 디트로이트에 본사를 둔 미국 콘크리트 연구소는 디자인 전문가,연구원,생산자 및 생성자의 조직입니다. 그 기능 중 하나는콘크리트 구조물의 안전하고 효율적인 설계 및 시공을 촉진합니다. 건축 구조물의 가장 중요한 하나는 강화 된 콘크리트 및 해설에 대한 건물 코드 요구 사항이라는 제목입니다. 그것은 미국 콘크리트 연구소의 위원회 318 에 의해 생산되며 건물 구조물에 철근 콘크리트 사용에 관한 건축법 공무원,건축가,엔지니어 및 건축업자를위한 기본 지침을 포함합니다.재료 및 시공 관행,표준 테스트,분석 및 설계,구조 시스템에 관한 정보가 제공됩니다. 이 문서는 대부분의 사람들이 채택했습니다.표준 참조로 미국의 건축 코드 당국. 보강 크기,제작 및 배치에 관한 모든 규칙을 제공하며 설계자와 세부 사항 모두에게 무효입니다.

정기 업데이트 발생(1956, 1963, 1971, 1977, 1983, 이 문서는 1989 년에 출판되었으며 1989 년에 출판되었으며 1989 년에 출판되었습니다.문서 및 공무원은 또한 숫자 지정으로 그것을 참조합니다.

3.7 참조

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