골재는 콘크리트 부피의 약 70%를 차지하는 주재료로, 골재 입자 내부·표면에 존재하는 수분상태에 따라 실제 배합에 투입되는 물의 양이 달라진다. 배합설계는 골재가 표면건조내부포화상태(표건상태, SSD)임을 기준으로 하므로, 현장 골재의 실제 함수상태를 파악해 표면수율만큼 배합수와 골재량을 보정하지 않으면 물-시멘트비(W/C)가 틀어져 강도부족·재료분리·워커빌리티 저하로 이어진다. 그래서 기술사 시험에서 4가지 함수상태 구분 + 표면수율 계산 + 배합수 보정이 반복 출제된다.
계절별 관리: 우기·동절기(동결) 시 함수율 변동폭이 크므로 시험빈도를 높이고 배합설계 W/C비 관리 강화
6. 암기 체크리스트
7. 관련 주제
골재 수급부족 대책물-시멘트비(W/C)배합설계흡수율·유효흡수율단위수량 관리
📝 예상문제 & 모범답안
용어예상표면건조내부포화상태(SSD, 표건상태)에 대하여 설명하시오. (10점)
1. 정의골재 내부공극은 물로 포화되어 있으나 표면에는 자유수(표면수)가 없는 상태로, 콘크리트 배합설계의 기준상태이다.2. 필요성이 상태를 기준으로 해야 배합수가 골재에 흡수되거나 골재 표면수가 배합수에 더해지는 오차 없이 정확한 W/C비를 산정할 수 있다.3. 유의사항현장 골재는 대부분 표건보다 습윤한 상태이므로 표면수율 시험을 통해 배합수·골재량을 보정해야 한다.
용어예상표면수율(Surface Moisture Content)에 대하여 설명하시오. (10점)
1. 정의골재 표건상태 질량 대비 표면에 부착된 자유수(표면수)의 비율. 표면수율(%)=(습윤질량−표건질량)/표건질량×100.2. 측정잔골재는 용적법(플라스크법), 굵은골재는 표면수건법으로 측정한다.3. 활용표면수량만큼 배합수를 줄이고 골재량(습윤질량 기준)을 늘려 계량하여 실제 배합의 W/C비를 설계값과 일치시킨다.
용어예상흡수율(Absorption)과 유효흡수율을 비교 설명하시오. (10점)
1. 흡수율절건상태에서 표건상태가 되기까지 골재가 흡수하는 물의 양 비율. 흡수율(%)=(표건질량−절건질량)/절건질량×100.2. 유효흡수율현재 함수상태(기건 등)에서 표건상태가 되기까지 추가로 흡수되는 물의 비율로, 흡수율에서 현재 함수율을 뺀 값이다.3. 유의사항흡수율이 큰 골재(다공질 골재 등)는 배합수를 흡수해 워커빌리티가 저하될 수 있어 품질기준(잔·굵은골재 통상 3% 이하) 관리가 필요하다.
서술형예상골재의 함수상태 구분과 표면수율 관리에 의한 배합수 보정방법에 대하여 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요골재는 콘크리트 부피의 약 70%를 차지하며, 골재 내 함수상태에 따라 실제 배합에 관여하는 물의 양이 달라진다. 배합설계는 표면건조내부포화상태(SSD)를 기준으로 하므로, 현장골재가 이와 다른 상태일 경우 표면수율 관리를 통한 보정이 반드시 필요하다.Ⅱ. 골재의 함수상태 4단계① 절대건조상태 : 105±5℃ 건조로 내부공극 수분을 완전히 제거한 상태(흡수율 계산 기준질량).② 공기중건조상태 : 표면은 건조하나 내부공극에 수분이 일부 남아있는 상태(야적골재 일반상태).③ 표면건조내부포화상태(SSD) : 내부공극은 포화, 표면에는 자유수가 없는 상태로 배합설계 기준상태.④ 습윤상태 : 내부포화에 더해 표면에 자유수(표면수)가 부착된 상태(강우 직후 등).
Ⅲ. 배합수 보정이 필요한 이유골재가 표건상태보다 습윤하면 표면수가 배합수에 더해져 실제 W/C비가 커지고 강도저하·재료분리가 우려된다. 반대로 절건·기건 상태에 가까우면 골재가 배합수를 흡수하여 워커빌리티가 급격히 저하될 수 있다.Ⅳ. 표면수율 시험 및 보정방법① 시험 : 잔골재는 용적법(플라스크법)으로 부피변화를 측정, 굵은골재는 표면수건법(젖은 헝겊으로 닦아 표건 확인 후 질량비교)으로 측정.② 보정계산 : 측정된 표면수율만큼 배합수(단위수량)를 감량하고, 골재 계량은 표면수 포함 습윤질량 기준으로 증량하여 투입.③ 측정빈도 : 타설 개시 전, 강우 직후, 야적골재 교체 시 등 함수율 변동이 우려되는 시점마다 실시(원칙적으로 1일 1회 이상).
강우 직후 표면수율 측정 없이 기존 배합비대로 타설하여 실제 W/C비가 상승, 콘크리트 강도가 설계기준에 미달한 사례가 있어 우기철 표면수율 관리가 특히 강조된다.
Ⅴ. 맺음말골재 함수상태 관리는 배합설계값을 현장에서 그대로 구현하기 위한 필수 품질관리 항목이다. 표면수율을 상시 모니터링하고 배합수·골재량을 즉시 보정하는 체계를 갖추어야 콘크리트의 설계강도와 내구성을 확보할 수 있다.
서술형예상골재의 품질특성이 콘크리트 품질에 미치는 영향과 관리방안에 대하여 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요골재는 콘크리트 체적의 대부분을 차지하는 재료로, 함수상태뿐 아니라 입도·흡수율·불순물 함유량 등 품질특성이 콘크리트의 강도·내구성·워커빌리티에 직접적인 영향을 미친다.Ⅱ. 골재 품질특성과 영향① 함수상태 : 표건상태 대비 습윤·건조 편차가 크면 실제 W/C비가 변동하여 강도·워커빌리티에 영향.② 입도(조립률) : 입도분포가 불량하면 공극이 많아져 단위수량·시멘트량이 증가하고 재료분리 우려.③ 흡수율 : 흡수율이 큰 골재는 배합수를 흡수해 워커빌리티 저하, 동결융해 저항성에도 영향.④ 불순물(점토분·유기불순물) : 시멘트 부착력 저하, 강도·내구성 저하 원인.
단위수량은 통상 표준시방서 상한(185kg/㎥ 이하)으로 관리되며, 골재의 함수상태·입도가 이 단위수량 산정의 전제조건이 되므로 골재 품질관리가 배합설계의 출발점이 된다.
Ⅲ. 관리방안① 함수상태 관리 : 표면수율 상시 측정 및 배합수 보정.② 입도관리 : 체가름시험(KS F 2502)으로 조립률 확인, 표준입도곡선 범위 내 관리.③ 흡수율 관리 : 흡수율시험(KS F 2503)으로 품질기준(통상 3% 이하) 확인.④ 불순물 관리 : 점토덩어리·유기불순물 함유량시험으로 유해물 함유 여부 확인 후 세척골재 사용.⑤ 야적관리 : 골재종류별 구획 야적, 배수·지붕시설로 우천 시 함수율 급변 방지.
불순물(점토분) 함유량이 높은 저품질 골재를 사용하여 콘크리트 부착강도가 저하되고 표면 박리가 발생한 사례가 있어, 반입 시 품질시험성적서 확인과 현장 샘플시험 병행이 필요하다.
Ⅳ. 맺음말골재는 콘크리트 품질의 근본을 이루는 재료이므로, 반입 단계의 품질검사부터 현장 야적·계량 단계의 함수상태 관리까지 전 과정에서 체계적인 품질관리가 이루어져야 한다.
📚 출처·근거
KS F 2503
KS F 2509
KS F 2502
KCS 14 20·KDS 14 20(콘크리트)
KS F
※ 위 기준 바탕 학습용 재구성, 세부 수치·조항은 최신 개정본 확인. 예상문제 출처는 "예상", 실제 기출은 별도 「실제 기출」 섹션.