[그림으로 이해하기] 제 3장 철근콘크리트 공사 (1)

 

1. 철근 공사

철근의 개요 및 가공

 

RC조의 배근 순서

- 기초, 기둥, 벽, 보, 바닥판, 계단

 

철근의 가공 : 상온에서 가공하는 것이 원칙

Hook 설치 : 원형철근 말단부, 이형 철근 중 거의 대부분

 

출처 : 철근 지식 저장소

 

철근의 이음 및 정착

 

◼ 이음 위치 선정시 주의사항

1) 철근의 이음은 응력이 적은 곳에서 잇기

2) 이음의 1/2 이상을 엇갈려 잇기

3) 기둥, 벽 철근 이음은 층 높이의 2/3 하부에서 엇갈리게

 

출처 : 철근 지식 저장소

 

4) 보의 경우 중앙에서 하부근, 단부에서 상부근을 이음하지 않기 (단순보의 모멘트도)

 

◼ 철근의 이음 방법

1) 겹친 이음 : 철근 이음길이 만큼 겹쳐서 철선 #18~#20의 철선으로 개소당 2개소 이상 결속

2) 용접 이음 : 아크 용접, 플러시버트용접 등

3) 가스압접 이음 : 철근의 단면을 산소-아세틸렌 불꽃으로 가열하여 용접한 맞댐이음

- 장점 : 충분한 강도 보장, 콘크리트 타설 용이, 경제적

- 단점 : 숙련공 필요, 공정상 불리, 용접부 검사 어려움

4) 기계적 이음 : Sleeve압착 이음, 충전식 이음, 커플러 나사 체결법 등

 

출처 : 기구미

 

- 주의사항 : 철근 지름 길이 6mm 초과시, 재질이 다른 경우 금지

 

피복두께, 철근간격, 철근배근

 

◼ 최소피복두께

- 목적 : 내화성 유지, 철근의 방청 유지, 굵은 골재의 유동성 유지, 부착력

 

1) 수중의 콘크리트 : 100mm

2) 흙에 접한 후 영구히 흙에 묻는 콘크리트 :  75mm

3) 흙에 접하거나 옥외 공기에 노출되는 콘크리트 : 40~50mm

4) 옥외의 공기나 흙에 접하지 않는 콘크리트 : 20~40mm

 

 

2. 거푸집 공사

거푸집 공사 개요

 

* 거푸집 공사는 건축공사비의 10% 이상으로 전체 공기의 25% 정도의 비중

 

◼ 거푸집 유의사항

- 거푸집 구비 조건 : 수밀성, 외력 및 측압에 대한 안전성, 간편성

- 안정성 검토 : 바닥, 보의 중앙부 치켜 올림 (1/300 ~ 1/500)

 

◼ 거푸집 부수재료

1) 격리재 : 거푸집 상호간의 간격 유지

2) 긴장재(긴결재) : 거푸집이 벌어지거나 변형되지 않게 연결 고정

출처 : G. 새로운 건축을 향하여

3) 간격재 : 철근과 거푸집 간격 유지4) 박리제 : 거푸집을 나중에 잘 떼어내기 위하 것

 

◼ 거푸집의 측압이 증가하는 경우

1) 콘크리트 타설 속도가 빠를수록

2) 콘트리트가 묽을수록

3) 콘크리트의 비중이 클수록

4) 시멘트량이 부배합일수록        *부배합 : 시멘트량이 많음 / 빈배합 : 시멘트량이 적음

5) 온도 및 습도가 낮을수록 (콘크리트 경화가 느릴수록)

6) 콘크리트의 응결시간이 느릴수록 (저열용 시멘트 등)

 

거푸집 및 동바리의 존치기간

 

◼ 거푸집 해체 시기 

1) 압축강도를 시험하는 경우

- 측면 (기초, 기둥, 벽, 보) : 5MPa 이상 / (슬래브 및 보의 밑면) : 14MPa 이상

2) 압축강도를 시험하지 않을 경우 (측벽)

- 20도 이상 : 조강포틀랜드 (2일), 보통포틀랜드 등 1종 (4일), 고로슬래그시멘트 등 2종 (5일)

- 10도~20도 : 조강포틀랜드 (3일), 보통포틀랜드 등 1종 (6일), 고로슬래그시멘트 등 2종 ( 8일)

* 내구성이 중요한 구조물에서는 10MPa 이상 확보

 

거푸집의 종류

 

◼ 거푸집의 재료에 따른 분류

* 시스템 거푸집 : 작은 부재를 사용 시 마다 제작하지 않고 일체화하여 한번에 조립하는 것

1) 나무거푸집 : 합판, 멍에, 장선 등으로 구성, 현장에서 제작하여 사용, 세부가공 용이

2) 강재거푸집 : 철판과 앵글 등으로 패널 제작

 

3) 유로 거푸집 : 내수합판과 경량 프레임으로 제작, 조립해체 간단, 패널 제작

 

◼ 벽체 전용 시스템 거푸집

1) 슬라이딩 폼 : 요크로 서서히 끌어올리는 공법으로 사일로 공사에 적합 ex) 전망탑, 급수탑, 사일로

- 공기 단축, 일체성 확보, 연속타설 가능, 인력 절감

 

출처 : 다탄밥 블로그

 

2) 갱 폼 : 대형화, 단순화하여 한번에 설치하고 해체하는 거푸집     ex) 외벽의 두꺼운 벽체나 옹벽, 피어 기초

- 설치 시간 단축, 안정성 우수, 초기 투자비 증가, 대형 장비, 세부가공 어려움

출처 : 서보산업

 

◼ 바닥판 전용 거푸집

1) 플라잉 폼 : 장선, 멍에, 서포트 등을 일체로 제작, 갱 폼과 조합 사용 가능   

출처 : 건축, 인테리어의 모든 것

 

2) 와플 폼 : 무량판 구조, 평판 구조에서 특수상자 모양의 기성재 거푸집으로 2방향 장선바닥판 구조(격자 천정)

 

 

3) 데크 플레이트 철판 폼 : 초고층 슬라브용 거푸집

출처 : 윈하이텍

 

4) 하프 슬라브 공법 : 공장제작된 PC콘크리트와 현장타설 타핑 콘크리트로 된 복합구조

 

출처 : 건축하는 늑대블로그

 

◼ 벽체 + 바닥판 전용 거푸집

1) 터널 폼 : 대형 형틀로 구획 전체의 벽판과 바닥판을 ㄱ자형 또는 ㄷ자형으로 짜는 거푸집

출처 : constrofacilitator

 

2) 트레블링 폼 : 장선, 멍에, 동바리 등 일체로 유니트화된 대형, 수평이동 거푸집, 토목구조물 (다리, 지하철 등)

출처 : 한국건설기계안전

 

◼ 무지주 거푸집 공법 : 서포트없이 수평지지보를 걸쳐 거푸집 지지

1) 보우빔 : 수평조절 불가능

2) 페코빔 : 수평조절 가능

출처 : 한국안전기술연합

 

3. 콘크리트 재료

 

콘크리트용 골재

 

◼ 골재 품질

1) 표면이 거칠고 둥근 것, 견고한 것, 입도가 좋을 것

2) 물을 뿌려리고 포장을 씌워서 습윤상태 유지, 경량골재는 포건내포 상태로 보관

* 골재의 염분 함유량 기준과 방청대책 : 염화물은 이상응결, 균열발생 증가, 철근 부식, 내구성 약화

- 염소이온은 0.02% 이하, 염화나트륨은 0.04% 이하, 콘크리트에는 0.3kg/m^3 ~0.6kgm^3

- 방청대책 : 아연도금, 콘크리트에 방청제, 에폭시 코팅, 골재에 제염제 혼합

 

 

◼ 골재의 종류

1) 잔골재 : 5mm체에서 중량비 85% 이상 통과되는 골재

2) 굵은 골재 : 5mm체에서 중량비 85% 이상 남는 골재, 일반적인 경우 20~45mm

 

◼ 골재의 함수량

흡수량 : 표면건조 내부포수상태의 골재 중에 포함되는 물의 양

유효 흡수량 : 표면건조 내부포수량에서 공기건조 상태 수량을 뺸 양

함수량 : 습윤 상태의 골재 내외에 함유하는 전수량으로 흡수량에 표면도 포수상태일때

표면 수량 : 함수량과 흡수량의 차이

 

 

◼ 골재의 시험방법

1) 유기불순물 측정 : 혼탁 비색법

2) 굵은 골재 마모저항성 측정 : 로스엔젤레스 시험

3) 골재의 입도 측정 : 골재의 조립률 시험

- 75mm, 20mm, 10mm, 4mm, 2.5mm 등 총 10개의 체

 

◼ 골재의 실적률 : 골재단위용적 중에서 실적용적

- 실적률이 클 수록 : 단위수량, 단위시멘트량이 작아져 건조수축과 수화열 감소

- 수밀성, 내구성, 내마모성 증대

 

 

시멘트의 특성

 

◼ 시멘트의 분말도 (1g 입자의 표면적 합계) : 수화작용이 빠름, 시공연도 좋음, 균열발생이 큼

- 조강 포틀랜드 시멘트 : 3300cm^2/g (초조강의 경우 6000)

- 보통, 중용열 포틀랜드 시멘트 : 2800cm^2/g

 

◼ 시멘트의 혼합물 특성 (수화작용과 관련)

1) 규산 3석회 (3CaO + 이산화규소) 알라이트 : 공기중 수축이 적고, 수중 팽창이 큼 (수경성) , 수화작용이 빠름 

*수경성 : 물에 의해 굳어지는 성질

2) 규산 2석회 (2CaO + 이산화규소) 벨라이트 : 공기중 수축이 조금 있고 수중 팽창이 작음, 수화작용이 더딤

3) 알루민산 3석회 (2CaO +Al2O3) 셀라이트 : 공기중 수축이 크고, 수중 팽창도 큼, 수화작용이 가장 빠름

4) 알루민산철 4석회 (4CaO + Al2O3 + Fe2O3) 페라이트 : 공기중 수축이 적고, 수화 열량도 적음, 내산성이 큼

 

◼ 시멘트 시험

1) 비중(밀도) 시험

2) 분말도 시험

3) 응결 시험 : 길모아 침에 의한 응결시간 시험방법

4) 안정성 시험 : 오토클레이브 팽창도

 

시멘트의 종류

 

1) 보통 포틀랜드 시멘트 : 석회질의 원료와 점토질의 원료 혼합 클링커를 석고에 가해 분쇄

2) 조강 포틀랜드 시멘트 : 보통의 28일 강도를 7일만에 발현

- 수화발열량, 조기강도가 큼, 건조수축균열에 주의

- 긴급공사, 한중공사, 수중공사

조강 포틀랜드 시멘트

 

3) 중용열 포틀랜드 시멘트 : 규산3석회와 알루민산 3석회를 줄이고 규산 2석회를 많이함

- 초기강도 발현이 늦으나 장기강도 큼

- 수화열이 낮아 건조수축균열 발생 작음

- 매스 콘크리트, 댐공사, 차폐용 콘크리트에 사용

 

4) 백색 포틀랜드 시멘트 : 산화철 성분을 작게해서 내구성, 내마모성 우수

- 높은 강도 발휘, 단기강도는 조강 포틀랜트 시멘트와 거의 비슷

 

5) 고로시멘트 : 클링커 + 고로슬래그 + 석고

- 비중이 낮고, 중성화가 빨라 물-시멘트 비를 줄여줌

- 해수, 하수, 지하수에 대한 저항성이 큼 -> 해안공사

 

6) 플라이애쉬 : 집진기 이용

- 알카리 골재반응 억제

- AE제에 흡착하기 때문에 3배의 양이 필요함

 

7) 포졸란 시멘트 : 실리카 시멘트가 혼합된 천연 및 인공의 것

- 플라이애쉬에 비해 건조수축이 약간 증가 

- 수경성은 없으나, 물과 반응하게 되면 수경성을 가짐

 

* 실리카 시멘트 : 인공산(플라이애쉬, 고로슬래그), 천연산(응회암, 화산회 등) 

* 포졸란 : 실리카 시멘트에 혼합된 모든 것

* 포졸란 반응 : 콘크리트 중 실리카가 수산화칼슘과 반응해 불용성의 화합물 형성

포졸란과 플라이애쉬의 공통점 : 공극을 줄이고, 매끄럽게 하는 효과
1) 시공연도 개선
2) 재료분리, 블리딩 감소
3) 단위수량 감소 -> 수화열 감소
4) 해수, 화학적 저항성의 증진
5) 초기 강도 감소, 장기 강도 증가
6) 포졸란 반응으로 수밀성 증가

 

8) 특수 시멘트

- 팽창 시멘트 : 건조수축에 의한 균열방지 목적, 인장과 부착강도 개선

- 알루미나 시멘트 : 24시간 강도 = 28일 강도, 수화열이 크고 해수저항성, 내열성이 우수 (해안공사, 동기공사)

* 알루미나 시멘트는 타시멘트와 혼용 금지

 

각종 혼화제, 혼화재

 

혼화재 : 시멘트량 5% 이상, 시멘트 대체 재료로 이용되고 사용량이 많아 그 부피가 배합계산에 포함

- 플라이애시, 고로슬래그 미분말, 팽창재, 착색재, 규산질분말, 규조토, 폴리머 등

혼화제 : 시멘트량 1% 이하, 약품으로 소양 사용, 배합계산에 미포함

- AE제, AE감수제, 유동화제, 지연제, 급결제, 방수제, 기포제, 발포제 등

 

1) AE제 : 미세기포를 연행 (표면활성제, AE감수제, 분산제 등)

- 콘크리트 워커빌리티 및 내구성 향상

AE제 상세특성
- 동결융해 저항성 증가, 내구성 증진
- 시공연도 증진, 단위수량 감소
- 재료분리 저항성 증진, 블리딩 감소
- 잔골재가 많을 경우 공기량 증가
- 온도가 높으면 감소

 

2) 유동화제 : 감수제 + 유동성 증진

*감수제 : 물을 증가시키지 않고 이동성을 증가

- 발열량 감소, 건조수축감소, 재료분리 감소, 시공성 및 펌프압송성 개선

- 압축강도는 보통 콘크리트와 비슷

 

 

3) 응결, 경화 촉진제 : 급결제 (염화칼슘, 염화마그네슘, 탄산나트륨 등)

- 조기 강도 증진, 장기강도 감소, 건조수축 증가

 

4) 착색재 : 색을 가하는 내알카리성 물질

 

5) 방청제 : 염분에 의한 철근 부식 방지, 해사 사용시 이용 (아황산 소다, 인산염)

 

6) 실리카 흄 : 블리딩, 재료분리 감소 (고강도용 콘크리트)

- 중성화가 빠르고, 단위수량이 증가하여 건조수축이 커짐, so 고성능 감수제와 병용

 

7) 발포제 : 부착력 증대, 부재 경량화, 단열화 (PC, ALC 패널)