콘크리트_골재

출처 희망의 터 | 해든

 https://blog.naver.com/opane/100011523318

 

- 채취장소의 용도지역에 따른 분류

· 하천골재, 바다골재, 산림골재, 육상골재로 구분

ㅇ 콘크리트 표준시방서 및 건축공사 표준시방서상에는 모르터 또는 콘크리트를 만들기 위하여 시멘트와 물에 혼합하는 모래, 자갈 기타 이와 비슷한 재료

- 크기에 따른 분류 : 잔골재(0.074mm이상), 굵은골재(4.76mm이상)
- 생산방법에 의한 분류 : 천연골재, 인공골재
- 비중에 따른 분류 : 보통골재, 경량골재, 중량골재

ㅇ 한국공업규격(KS F부문)상에는 콘크리트, 모르타르, 석회반죽, 역청질 혼합물등과 같이 결합재에 의하여 뭉쳐서 한 덩어리를 이룰 수 있는 건설용 광물질 재료로서 화학적으로 안정한 것

- 크기에 따른 분류 : 잔골재(0.074mm이상), 굵은골재(4.76mm이상)
- 용도에 따른 분류 : 콘크리트용, 역청포장용, 도로용등

 

2. 골재의 분류

콘크리트용 골재는 입경, 생산지, 중량등에 의해 다음과 같이 분류된다.

 

ㅇ 입경에 의한 분류

- 잔골재 (세골재)

잔골재란 표준체에 규정된 10mm체를 전부 통과하고 4.76mm체를 거의 다 통과하며 0.074mm체에 거의 남는 골재를 말하며 일반적으로 입경 5mm이하의 것을 말한다.

한편, 건설교통부 건축공사 표준시방서에서는 10mm체를 전부 통과하고 5mm체를 중량 비로 85％이상 통과하는 골재로 정의하고 있지만 이것은 현장에서 잔골재가 완전하게 체가름 되지 못하고 간혹 5mm이상의 것도 포함 되는 경우가 많기 때문에 15％정도의 여유분을 설정한 것이다.

- 굵은골재

굵은골재란 입경 5mm이상의 골재를 말하지만, 상기의 시방서에는 중량비로 5mm체에 85％이상 남는 것을 말한다.

 

ㅇ 생산지에 의한 분류

- 천연골재

생산지에 관계없이 자연작용에 의해 만들어진 골재로서 강모래,강자갈, 바다모래(해사), 바다 자갈, 육상모래, 육상자갈, 산모래, 산자갈등이 있슴.

- 인공골재(부순돌 및 부순모래)
암석을 파쇄하여 인공적으로 만들어진 골재

- 인공경량골재
혈암, 점토, 석탄재등을 주원료로 하여 인공적으로 제조한 것으로서, 골재의 내부에 공극이 많아서 일반적으로 굵은골재의 경우에는 절대건조상태의 비중이 2.0미만, 잔골재는 1.6 미만인 가벼운 골재

 

ㅇ 중량에 의한 분류 (골재표준비중 : 2.60)

- 보통골재 : 2.50-2.65
보통의 토목, 건축구조물에 이용되는 일반적인 골재

- 경량골재 : 2.50이하 (제주도자갈)
콘크리트의 중량을 감소시킬 목적으로 상용되는 중량이 가벼운 골재

- 중량골재 : 2.70이상
방사선 차폐효과를 높이기 위한 자철골재와 같이 중량이 무거운 골재

 

3. 골재의 작용

ㅇ 골재는 시멘트 콘크리트의 약 70％, 아스팔트콘크리트의 약90％ 전후의 용적비를 점유하고 콘크리트의 품질을 좌우하는 필수적인 건설 기초 자재

※ KS F 2526의 구성비
- 시멘트 14％, 모래 34.4％, 자갈 44.1％, 물 7.5％

※ 기층용 기준 BB2
- 아스팔트 15％, 모래 14％, 자갈 48％, 석분 23％

ㅇ 골재는 레미콘에 72.6％, 건축기초에 9.1％, 아스콘에 2.9％, 일반콘크리트에 15.4％가 소비되고, 건설투자액의 5.4％를 차지하여 수급 불안시 건설공사의 수행 및 물가에 미치는 영향은 큼

ㅇ 골재는 가장 경제적으로 구조물을 구축하게 할 뿐만 아니라 물리적, 화학적 작용에 대하여 구조물을 안정적으로 유지시키는 작용을 함.

- 값비싼 결합제인 시멘트, 역청제에 값이 싼 골재를 혼합 사용하여 경제적으로 구조물을 축조 (경제성)

- 결합제가 온도변화등에 의하여 부피 또는 성질변화가 많을 경우 골재의 안정적 성질로 구조물의 변형을 방지 (안정성)

- 기타 구조물의 산화, 변형, 침식장용에 저항하여 구조물의 내구성을 연장 (내구성)

 

4. 골재의 필요성질

ㅇ 깨끗하고 유해물을 포함하지 말 것
ㅇ 물리적 내구성이 클 것
ㅇ 화학적 안정성이 클 것
ㅇ 밀도가 클 것 (견고하고 강할 것)
ㅇ 부착력이 클 것 (입방체나 공모양으로 표면이 매끄럽지 않은 것)
ㅇ 적당한 입도 일 것 (공극 감소)
ㅇ 소요의 중량을 가질 것
ㅇ 내마모성 일 것
ㅇ 내화성 일 것

 

5. 골재의 석질

모암과 풍화정도에 좌우된다

ㅇ 양질의 모암 : 화강암, 안산암, 현무암, 경사암, 치밀한 석회석등
ㅇ 불야의 모양 : 풍화, 부식된 사암, 연암, 응회암, 회암, 비중이 가벼운 경암등
ㅇ 연석 및 사석(연하고 풍화된 골재)의 포함한계 : 5％
ㅇ 풍화된 골재가 포함되기 쉬운장소 : 지류와 본류 합류지점, 하천의 하구부근

 

6. 골재의 저장과 취급

골재의 저장과 취급시 주의 사항은 시방서에 다음과 같다

ㅇ 각종 골재는 별도로 저장해야 하며 먼지나 잡물이 섞이지 않도록 함.
ㅇ 최대치수가 65mm 이상인 굵은골재는 적당한 체(Sieve)로 쳐서 대소 2종으로 분리시켜 저장하는 것이 좋다.
ㅇ 골재의 표면수가 일정하도록 저장해야 하며, 이를 위해 적당한 배수시설이 필요하고, 저장 설비는 골재시험이 가능하도록 되어 있어야 함.
ㅇ 굵은골재를 취급시는 크고 작은 입자가 분리되지 않도록 함.
ㅇ 골재는 빙설의 혼입이나 동결을 막기 위해 적당한 시설을 갖추어 저장해야 함.
ㅇ 골재는 여름에 일광의 직사를 피하기 위해 적당한 시설을 갖추어 저장해야 함.

 

7. 골재 채취원의 선정과 조사

ㅇ 예비조사

- 골재종류, 수요처 및 운반거리 조사
- 골재원의 지형, 지표상태, 수목상태 조사
- 골재원 면적, 두께, 표토의 두께 조사
- 시료채취 및 규격별 함유물 분석조사
- 골재원 부근 하천상태, 하천표고(평수위,홍수위)조사
- 채취원 이외의 부근 면적과 지형 조사
- 골재원 까지의 반출로 상황 조사
- 골재원 및 부근 소유권과 다른 수익상황 조사

※ 일단 골재원을 선정하고 설비투자를 실시한 뒤에는 보다 좋은 골재원이 있어도 경제적, 공기등 여러조건에 의하여 변경이 어려우므로 철저한 예비조사가 필요함.

ㅇ 정밀조사 : 예비조사의 결과에 의하여 유망한 골재원이 된 장소에 재차 시험용 시굴 (BORING)등에 의하여 시료를 채취하여 측정량, 질, 입도, 화학성분등 정밀조사를 하여 가장 경제적인 채취원을 선정함.

ㅇ 골재채취원의 선정 : 예비조사와 정밀조사의 결과에 의거 골재의 품질확인 및 채취계획, 운반계획 등을 세워 경제적으로 여러 가지 점을 비교한 뒤 채취적부를 결정하여 골재 채취원을 선정함.

 

8. 기타사항

ㅇ R/C 단위체적당 골재비 : 자갈(62％) : 모래(38％)
ㅇ R/C 단위체적당 골재체적 : 1.23㎥

 

9. 골재의 규격 및 용도

구분	품명	규격 (㎜)	용 도
자갈	O/S	40 - 150	댐콘크리트, 장석기초대용
	#467	40 - 5	토목기초 콘크리트, 일반건축 공사용
	#57	25 - 5	P,C제품, PILE 전주, R/C제조용
	#67	19 - 5	P,C제품, PILE 전주, R/C제조용
	#78	13 - 2	쇼크리트, 아스팔트층용, 방수공사 우물정수공사
모래	왕사	10 - #50	BLOCK제조, 벽돌, 흄관제조
	중사	#4 - #100	콘크리트제조용, R/C 제조용
	세사	#16 - #100	미장용
	떡모래	#30 - #200	도로포장공사, 충진재료 (개스관, 수도관, 골프장 잔디용)
혼합골재	기층용	40 - #200	도로포장 기층용
	보조기층용	75 - #200	도로포장 보조기층용
쇄사	석분	5 - #200	BLOCK, 벽돌, 왕사대용, 혼합골재 혼합용
아스팔트 콘크리트용	#4670	4 - #200	기층용, BLOC K BASE COURSE 생산
	#570	25 - #200	중층용, BINDER COURSE 생산
	#670	19 - #200	증표층용, BINDER COURSE 생산
	#780	13 - #200	표층용, WEARING COURSE 생산
기타	78㎜ 잡석	40 - 75	교통로확보, MAT 하부 다짐용
	150㎜ 잡석	75 - 150	교통로확보, MAT 하부 다짐용

 

2. 품질일반

□ 품질기준

구 분	관 리 항 목		품 질 기 준	시험방법
	입 도		기준입도	KS F 2502
조.세골재	비 중	세골재 조골재	2.5 이상 2.5 이상	KS F 2504 KS F 2503
	실 적 율	세골재 조골재	55％ 이상 55％ 이상	KS F 2527
	흡 수 율	세골재 조골재	5.0％ 이하 3.0％ 이하	KS F 2504 KS F 2503
	안 정 성 (황산나트륨)	세골재 조골재	10％ 이하 12％ 이하	KS F 2507
	마 모 율	조골재	40％ 이하	KS F 2512
	점토함유량	세골재 조골재	3.0％ 이하 5.0％ 이하	KS F 2512
	0.008체 통과량	세골재 조골재	3.0％ 이하 1.0％ 이하	KS F 2511
	단위용적중량	세골재 조골재	1,450-1,850Kg 1,550-2,000Kg	KS F 2505
	염화물함유량	세골재 CONC	0.04％ 이하 0.3Kg/㎥ 이하	KS F 2515 KS F 4009

□ 골재의 여러 가지 성질

1. 골재의 비중

가. 골재의 비중에는 진비중, 겉보기 비중, 절대건조상태의 비중, 표면건조 포화상태의 비중이 있으나 일반적으로 골재의 비중이라하면 표면건조 포화상태의 비중을 말함.

나. 골재의 비중은 콘크리트의 배합설계, 실적률, 공극률등의 계산에 사용되고 경도, 강도, 내구성 등의 정도를 알 수 있으며 일반적으로 비중이 클수록 치밀하고 흡수량이 작으며, 내구성과 강도가 크고 충격에 의한 손실이 작음.

다. 골재의 비중은 암석의 석질에 따라 다소차이가 있으나 KS에 의하면 잔골재가 2.50-2.65, 굵은골재가 2.55-2.70의 값을 표준으로 하고 있으며 일반적으로 콘크리트용 골재의 비중은 2.60 이상을 표준으로 함.

라. 비중이 2.60 이하인 것은 보통 연질사암, 응회암등과 같은 사석으로 볼 수 있음.

마. 비중에 따른 골재의 성질
  ① 큰 비중 : 공극률이 적고 흡수율도 적어 동결에 의한 손실도 적으며 내구성도 크다
  ② 작은 비중 : 비중이 2.50 이하인 것은 풍화된 골재로 성질이 나쁘다.

 

2. 골재의 단위중량

가. 단위용적 중량이란 1㎥당의 골재의 무게를 말하며 골재의 비중, 입도, 표면수 및 함수량, 측정기의 모양 및 크기, 계량 및 투입방법등에 따라 달라지나 표준방법에 의한 단위용적 중량은 일반적으로 1,600-1,700Kg/ ㎥ 정도 임.

나. 구체적인 단위용적 중량은 잔골재가 1,450-1,700Kg/㎥, 굵은골재가 1,550-1,850Kg/㎥, 혼합골재가 1,760-2,000Kg/㎥ 정도 이며 이 값은 골재의 공극률, 콘크리트의 배합설계 또는 용적배합의 설계에 필요한 것이다.

다. 잔골재는 입도가 클수록 단위무게가 크다

 

3. 골재의 표면수와 흡수량

가. 골재의 함수량에 의하 분류

① 절대건조상태
: 로건조상태라고도 하며 건조로(oven)에서 100-110℃의 온도로 일정한 중량이 될때 까지 완전히 건조시킨 상태

② 공기중 건조상태
: 기건조상태라고도 하며 골재의 표면은 건조하나 내부에서 포화하는데 필요한 수량보다 작은 양의 물을 포함하는 상태로서 물을 가하면 약간 흡수할 수 있는 상태

③ 표면건조포화상태
: 골재의 표면에는 수분이 없으나 내부의 공극은 수분으로 충만된 상태로서 콘크리트 반죽 시에 물양이 골재에 의하여 증감되지 않는 이상적인 상태

④ 습윤상태
: 골재의 내부가 완전히 수분으로 채워져 있고 표면에도 여분의 물을 포함하고 있는 상태

 

나. 골재의 흡수량

골재의 함수 상태를 나타낸 것으로 다음과 같이 분류 할 수 있다.

① 흡수량

- 표면건조포화상태에서 골재알에 포함되어 있는 전체수량

(표면건조포화상태-절대건조상태)/(절대건조상태)×100％

- 흡수량의 범위
· 도로용 쇄석(2.5％ 이하)
· 콘크리용 쇄석(2.0％ 이하)
· 굵은골재(자갈)의 평균 흡수량 : 1％

- 흡수량이 3％ 이상되면 콘크리트 강도나 내구성에 악영향을 끼친다.

골재의 종류	흡 수 량 (％)
보통모래	0 - 2
보통자갈, 쇄석, 석회석	0.5 - 1
맥암, 화강암	0 - 0.5
사암	2 - 7

② 유효흡수량

- 공기중 건조상태로부터 표면건조포화상태가 되기에 필요한 수량

③ 표면수량

- 전함수량으로부터 흡수량을 뺀 것으로 일반적으로 골재중량의 1％ 이하 이다.
(습윤상태-표면건조포화상태)/(표면건조포화상태)×100％

④ 전함수량

- 골재의 입자에 포함되어 있는 전체 수량
※ 모래의 부피는 함수량이 4 -6％ 일 때 최대부피가 된다
(마른모래와 비교하여 15-30％ 정도가 크다)

 

4. 골재의 실적 백분율과 공극의 백분율(빈율)

골재의 단위 부피가 차지하고 있는 빈틈과 절대부피와의 비(％)로써 잔골재의 빈율은 표준 계량에 의해서 30-45％, 굵은골재는 27-45％, 혼합골재는 25％ 이하로 규정하고 있으며 골재에서 빈율이 작아지면 다음과 같은 장점이 있다.
① 콘크리트 반죽시 수량을 줄일 수 있다.
② 콘크리트의 내구성과 강도가 증가한다.
③ 단위 시멘트량을 줄일 수 있다.
④ 콘크리트의 밀도가 커지면 마모저항성이 증가하여 투수성 및 흡수성이 작아진다.

 

5. 굵은골재의 모양

가. 쇄석은 부착력이 좋아 강도가 높은 콘크리트를 얻을 수 있으나 워커빌리티(작업성)를 나쁘게 하기 때문에 모르타르양이 증가되어 사용수량이 늘어나 비경제적이고 콘크리트 치기작업이 곤란하다.

나. 자연자갈은 공극이 적고 다짐을 용이하게 하여 밀도가 높은 콘크리트를 얻을 수 있고 워커빌리티가 좋아 작업하기가 좋고 경제적이다.

※ 다짐에 신뢰성이 있을때는 쇄석이 부착력이 높아 강도가 높다

 

6. 굵은골재 최대치수

전골재 중량의 90％가 통과하는 체의 공칭 치수

① 무근콘크리트 : 100mm 이하이며 부재 최소치수의 1/4 이하
② 철근콘크리트 : 50mm 이하이며 부재 최소치수의 1/5 또는 철근 순간격의 3/4 이하
※ 표준치수 : 일반단면(25mm), 큰 단면(40mm)
③ 포장콘크리트 : 40mm 이하이며 슬래브 두께가 160mm 이하인 경우에는 슬래브 두께의 1/4 이하
④ 댐 콘크리트 : 150mm 이하

 

7. 골재의 입도와 조립율

가. 입 도

  ① 골재의 입도란 크고 작은 골재입자의 혼합된 정도를 말하며 이를 알기 위해서 KS의 골재 체가름 시험방법에 의한 체가름을 실시하여 함.
  ② 입도가 좋은 골재를 사용한 콘크리트는 공극이 작아져 강도가 증가하나 입도가 나쁜 골재를 사용하면 워커빌리트가 나빠지고 재료분리의 증가 및 강도가 저하하며 비경제적인 콘크리트 가 됨.

나. 입도곡선

  ① 입도곡선이란 골재의 체가름 시험결과를 곡선으로 나타낸 것으로 종축은 체를 통과하는 시료의 통과량 혹은 잔류량의 중량 백분율, 횡측은 체눈의 크기를 표시한 것임.
  ② 골재의 입도곡선으로 점선의 부분을 표준입도곡석이라 하고 잔골재나 굵은골재가 표준입도곡선내에 들어가야 하며 이것은 골재의 크고 작은 알맹이가 이상적으로 섞이는 것을 의미함
  ③ 잔골재(모래)의 입도가 고르지 못하면 굵은모래와 잔모래를 서로 혼합하여 표준입도 곡선내에 들도록 하는데 이를 브렌딩이라 하며 이에 사용되는 잔모래를 브렌딩 모래라고 함.

다. 조립율 (F.M)

① 조립율이란 골재의 입도를 표시하는 계수로서 10개의 표준체(No.100, No.50, No.30, No.16, No.8, No.4 10mm, 19mm, 40mm, 80mm를 이용하여 체가름 시험을 실시 했을 때 각체에 남는량의 누가중량백분율의 합을 100으로 나눈 값
② 조립율은 경제적인 콘크리트의 배합과 입도의 균등성을 판단하기 위하여 사용하며 콘크리트용 골재의 조립율은 잔골재에서 2.3-3.1, 굵은골재에서 6.0-8.0 정도가 적당함.

 

8. 골재의 불순물과 안정성

가. 불순물

골재의 불순물이란 먼지, 점토덩어리, 실트, 움모질, 니탄질, 부식토등의 유기물 및 화학염류등으로서 골재에 해로운 유해물이 많이 포함되면 골재의 부착력과 시멘트의 수화작용이 나빠지고 콘크리트의 반죽에 필요한 수량이 많아지며 강도, 재구성, 안정성등을 해치고 콘크리트가 응결할때 수화작용에 필요치 않은 물과 함께 표면에 떠올라 물의 층을 형성하는 레이탄스(laitance)가 생기므로 골재를 사용할 때는 깨끗하게 보이는 골재라도 물로 씻어 사용하는 것이좋다. 그러나 깨끗하고 미세한 적당량의 시리카(Silica)는 콘크리트의 워커빌리트를 좋게하며 강도를 증진시킨다.

 

잔골재의 유해물 함유량의 한도 (중량백분율)

종 류	최대치
점토덩어리	1.0＊
No.200체 통과량 ·콘크리트의 표면이 마모작용을 받는 경우 ·기타의 경우	3.0＊＊ 5.0＊＊
석탄, 갈탄 등으로 비중 2.0의 액체에 뜨는 것 ·콘크리트의 외관이 중요한 경우 ·기타의 경우	0.5＊＊＊ 1.0＊＊＊

*) 시료는 KS F 2511에 의한 골재 씻기 시험(0.008체 통과량)을 한후에 체에 남는 것을 사용한다.

**) 부순모래 및 고로슬래그 잔골재의 경우, 0.008체를 통과하는 재료가 점토나 조개껍질이아닌 돌가루인 경우에는 그 최대치를 각각 5％와 7％로 하여도 좋다.

***) 고로슬래그 잔골재에는 적용하지 않는다.

 

굵은골재의 유해물 함유량의 한도 (중량백분율)

종 류	최대치
점토덩어리	0.25
연관 석편	5.0＊
No.200체 통과량	1.0＊＊
석탄, 갈탄 등으로 비중 2.0의 액체에 뜨는 것 ·콘크리트의 외관이 중요한 경우 ·기타의 경우	0.5＊＊＊ 1.0＊＊＊

*) 교통이 심한 슬래브 또는 표면의 경도가 특히 요구되는 경우에 적용한다.

**) 부순돌의 경우, 0.008체를 통과량 (씻기 시험에서 없어지는 것)이 돌가루인 경우에는 최대치를 1.5％로 해도 좋다. 다만, 고로슬래그 굵은골재의 경우에는 최대치를 5.0％로 하여도 좋다.

***) 고로슬래그 굵은골재에는 적용하지 않는다.

 

나. 안정성

① 골재의 안정성이란 풍우나 한서에 대한 내구성을 증가시키기 위하여 골재의 안정을 판단 하는 것으로 KS에 따른 황산나트륨 또는 황산마그네슘용액에 대한 침식을 시험하여 기준치 이하이어야 함.

② 황산나트륨에 의한 경우 조작을 5번 반복했을 때 잔골재의 최대손실중량 백분율은 10％, 굵은 골재는 12％이내이며, 황산마그네슘으로 했을 경우 잔골재는 15％, 굵은골재는 18％ 이내이어야 함.

 

다. 알카리 골재반응

① 알카리 골재반응이란 시멘트속의 알카리성분의 골재의 시리카(Silica) 광물질과 화합하면 팽창하여 콘크리트에 균열과 휨 붕괴가 유발되는 경우를 말함.
② 콘크리트표면이나 내부에 켈(gel)상태의 물질 또는 백색의 침전물을 생기도록 하므로 이를 줄이기 위해서는 시멘트중의 알카리량을 0.6％ 이하로 줄이는 것이 최선이며 수재, 가용백토 등과 같은 양질의 포졸란을 사용하면 어느정도 반응을 억제할 수 있다.

③ 알카리 골재반응을 일으키는 골재로서는 백석, 규산질고토질, 석회암, 응회암, 혈암등을 들 수 있으나 이들 골재가 반드시 반응을 일으킨다고는 볼 수 없슴.

 

9. 미세립자 함유량 한도(％)

가. 0.008체를 통과하는 전체량을 말함.

① 잔골재
- 강사 : 3.0-5.0％ - 쇄사 : 5.0-7.0％

② 굵은골재
- 자연자갈 : 1％ - 쇄석자갈 : 1.5％

※ 미세립자 한도 초과시 단점

- 사용수량의 증가로 콘크리트의 내구성 및 강도가 저하되고 미세립자의 표면 집결로 건조 수축시 균열발생
- 골재입자와 시멘트풀과의 부착방해로 부착력 저하

 

10. 골재의 마모한계

가. 보통콘크리트용(자갈, 쇄석자갈) : 50％ 이하
나. 포장콘크리트용(자갈, 쇄석자갈) : 35％ 이하
다. 댐 콘크리트용(자갈, 쇄석자갈) : 40％ 이하