콘크리트

콘크리트)

콘크리트란 시멘트와 물 및 골재를 주원료로 하여, 또한 경우에 따라서 콘크리트의 제 성질을 개선한 목적으로 혼화 재료를 넣어 비빈 것으로, 시간의 경과에 따라 시멘트와 물의 수화반응에 의해 경화하는 성질을 가진 것이다. 시멘트와 물을 혼합한 것을 시멘트 페이스트라 하고, 시멘트 페이스트에 잔골재를 혼합한 것을 모르타르라 한다. 모르타르는 넓은 뜻으로 말하면 콘크리트의 일종이다.
따라서 굳지 않은 콘크리트 및 경화 후의 콘크리트의 제 성질은 각각 재료의 성질과 콘크리트의 배합에 지배되며, 특히 경화 후의 콘크리트는 골재 및 기타 혼화 재료를 포함한 시멘트페이스트 경화체의 제 성질과 골재나 기타 혼화 재료와 시멘트페이스트와의 접합 면의 미세구조의 제 성질에 지배된다.
콘크리트는 강재, 석재, 목재 등과 함께 현대 건축물의 구조용 재료로서 가장 중요한 것이며, 특히 압축강도가 크고, 내화성, 내구성, 수밀성, 철근, 철골 등의 방청석이 있고, 성형 상 자유성이 있으며 경제적이기 때문에 철근콘크리트 구조, 철골철근콘크리트 구조, 무근콘크리트 구조에 널리 사용된다. 일반적으로 양호한 콘크리트란 사용 목적에 따라 아직 굳기 전에는 작업에 적당한 워커빌리티를 가지고, 경화 후에는 균질하고 필요한 강도, 내구성, 수밀성이 있고, 체적변화가 적고 경제적인 콘크리트를 말한다. 이와 같은 소요의 성능을 만족시키는 콘크리트를 얻기 위해서는 콘크리트 각 재료의 선택에서 배합, 계량, 비빔, 운반, 치기, 양생 등의 시공 전반에 걸쳐 엄중한 품질관리가 필요하다.

- 시멘트
시멘트란 교착 재(결합재)의 총칭으로 여러 재료를 교착시키는 역할을 갖고 있다. 단순히 시멘트라고 하면 콘크리트에 사용되는 포틀랜드시멘트가 대표적이다. 이 시멘트는 무기 교착으로서 인류가 오래전부터 사용해 온 것으로 로마 시대부터 화산회나, 암석의 풍화물에 소석회를 섞어 물로 반죽하여 경화시켜서 사용하였다. 그러나 1823년 영귝의 조지프 아스프틴에 의해 소성에 의한 포틀랜드시멘트가 발명되어 처음으로 시멘트의 공업생산이 현실화하였으며, 철근콘크리트 구조물의 발전과 함께 극도로 발달하여 사용이 보편화되었다.
그 구성성분에는 실리카, 알루미나, 석회의 3가지 주요성분 이외의 소량의 산화철, 마그네시아, 아황산, 알칼리, 탄산가스, 물 등의 원소 및 산화물을 포함하고 있다.

- 골재 및 용수
콘크리트용 골재는 KSF 2526(콘크리트용 골재)에 규정되어 있는데, 모르타르 또는 콘크리트를 만들기 위하여 결합재, 물 등과 함께 일체로 굳어지는 불활성의 재료로서, 모래, 자갈, 부순 돌, 슬래그 기다 이와 비슷한 재료를 통틀어 말한다. 골재는 콘크리트 체적의 70~80%를 차지하며, 그 종류와 품질은 콘크리트의 성질에 커다란 영향을 미친다. 골재의 모암인 원석의 성인에 의하여 화성암, 수성암, 변성암으로 나누며 골재용으로 현무암, 안산암, 경질 사암, 석회암, 화강암 등을 들 수 있다.
물은 유해한 불순물인 기름, 산, 알칼리, 염류, 유기물 등을 포함해서는 안 되며, 보통 음료수 정도의 물이면 지장이 없다. 해수는 철근 부식의 원인 되므로 철근콘크리트에 사용해선 안 되나, 무슨 콘크리트의 경우에는 해수를 사용해도 비교적 콘크리트의 물성이 저하하지 않는다는 연구 결과도 있다. 콘크리트 용수로는 수돗물, 하천물, 호수 등을 이용할 수 있으나, 공업 배수, 가정배수에 의해 오염되었거나 천연의 산성 요소나 해수의 영향을 받아 염분을 포함한 경우가 있으므로 주의해야 한다.

- 혼화 재료
혼화 재료란 시멘트, 물, 골재 이외의 재료로서 비빔이 필요에 따라 모르타르나 콘크리트에 그 한 성분을 첨가하는 재료를 말하며, 굳지 않은 콘크리트나 경화한 콘크리트의 제 성질을 개성, 향상, 시킬 목적으로 사용된다.
혼화 재료는 사용량의 다소에 따라 혼화제와 혼화제로 대별된다.
혼화제는 사용량이 비교적 적어 그 자체의 부피가 콘크리트의 배합계산에서 무시되는 것으로 콘크리트 속의 시멘트 중량에 대해 5% 이하, 보통은 1% 이하라는 극히 적은 양을 사용한다. 혼화제는 사용량이 비교적 많아서 그 자체의 부피가 콘크리트 배합계산에 고려되며 시멘트 중량의 5% 이상, 경우에 따라 50% 이상 다량으로 쓰며 콘크리트를 반죽할 때나 시멘트에 미리 섞어서 사용한다.

-콘크리트의 성질
1. 워커빌리티와 재료의 분리
콘크리트의 비중, 크기, 형상의 차이와 재료의 균일한 배합, 운반, 타설 순서에 유의해야 한다.
운반에는 타설에 이르는 작업 과정에서 재료의 분리가 발생하지 않기 위해서는, 적당히 부드러운 점성을 유지하고, 그 외의 거푸집의 철근 주의를 충전할 때 치밀한 압송과 타설이 이루어져야 한다. 이러한 작업성이 굳지 않은 것을 콘크리트의 워커빌리티(시공연도)라고 한다. 워커빌리티의 좋고 나쁨을 정량적인 수치로 표현하는 것은 곤란하다. 압송 개소, 거푸집의 형상, 크기에 따라 워커빌리티가 달라진다. 
배합 수량이 많은 콘크리트는 운반, 타설의 작업 도중뿐 아니라 압송 후 안정되더라도 재료의 분리를 일으킨다. 그 결과 경화 후의 강도, 내구성, 수밀성 등에 악영향을 미친다.

2. 강도
콘크리트의 모든 성질 중에 강도는 중요한 성질이다. 강도에는 압축, 인장, 전단, 휨, 철근의 부착 강도 등이 있고, 같은 조건에서 콘크리트의 압축강도를 알게 되면 다른 강도의 추정도 가능하다(압축강도를 100으로 본다면 다른 강도는 백분율로 10~15%), 일반적으로 구조용 콘크리트는 압축강도가 가장 큰 성질로 이용되기 때문에, 콘크리트의 강도는 압축강도를 가리킨다.