골재, 콘크리트의 뼈대가 되는 재료

시멘트만으로 건축물을 지을 수 있을까? 강도가 더욱 강한 콘크리트는 절대적으로 필요하다. 19세기 초에 포틀랜드 시멘트(Portland cement)가 발명된 후 프랑스에서 철망으로 보강된 것이 만들어졌는데 이게 콘크리트의 최초라고 한다.  그 후 독일을 중심으로 철근콘크리트의 개발이 토목공사나 건축공사의 주 재료로 쓰이고 있다. 콘크리트의 사전적 정의는 시멘트가 물과 반응하여 굳어지는 수화반응을 이용하여 골재를 시멘트풀로 둘러싸서 다진 것이다. 골재란 단어가 생소하다. 이게 뭘까?

 

◑ 골재의 정의

  : 건설공사에서 쓰이는 자갈이나 모래 따위의 재료

 

◑ 골재의 조건

• 콘크리트 강도를 확보하는 강성(세기)
• 기상조건과 사용여건에 대한 내구성
• 콘크리트의 무게를 만족하는 비중
• 유동성이 좋고 밀실한 콘크리트를 만들 수 있는 입형과 입도
• 내화성

◑ 골재의 종류

 

   1. 입자의 크기에 따른 분류

• 잔골재 - 체 규격이 5mm인 체에서 중량 비로 85% 이상 통과한 골재
• 굵은골재 - 체 규격이 5mm인 체에서 중량 비로 85% 이상 남는 골재  

  2. 용도에 따른 분류

• 구조용 콘크리트 골재 - 양질의 천연골재 및 인공골재
• 단열, 흡음용 콘크리트 골재 - 천연 및 인공 경량골재 등
• 치장용 콘크리트 골재 - 화강암, 석회석 등

  3. 천연골재

• 하천, 바다, 산에서 생산
• 강에서 채취한 골재는 깨끗하고 구형에 가깝다.
• 바다에서 채취한 골재는 크기가 일정한 것들이 많지만 철근 콘크리트로 쓸 때에는 민물로 씻는다.

  4. 인공골재

• 암석을 부수어 만든 골재
• 광재(Slag)를 부수어 만든 광재자갈

◑ 골재의 입도

• 정의 - 골재의 평균적인 크기를 의미
• 콘크리트의 workability, 유동성, 강도, 내구성에 영향을 준다.
• 입도가 적절치 못한 골재를 콘크리트에 사용하면 콘크리트 재료분리, 곰보, 균열 등이 발생

◑ 골재의 함수상태

• 정의 - 골재가 수분을 포함하고 있는 각 상태
• 골재의 함수상태에 따라 workability 저하, 콘크리트 수축, 균열 등의 품질 저하 현상이 발생할 수 있다.
• 절건상태 - 섭씨 110도 정도의 온도에서 24시간 이상 골재를 건조시킨 상태로 골재 안 밖으로 물이 없다.
• 기건상태 - 골재를 실내에 방치할 경우 골재입자의 표면과 내부의 일부분이 건조된 상태. 물을 가할 시 흡수 가능
• 표건상태 - 골재의 입자표면에는 물이 없으나 내부의 궁극에는 꽉 차있는 상태. 콘크리트 반죽의 물 상태에 영향을 주지 않는 매우 이상적인 상태.
• 습윤상태 - 골재의 내부가 완전히 수분으로 채워져 있고 표면에도 여분의 물을 포함한 상태

출저 - 네이버 백과사전

 

◑ 골재의 단위용적중량

• 정의 - 기건상태에 있어서 1m2의 골재 중량
• 실적률 및 공극율의 산정, 소규모 현장의 골재계량 등에 이용된다.
• 함수상태에 따라 변하게 되는데 굵은 골재의 경우 함수량이 변해도 단위중량은 거의 변화지 않는다.
• 벌킹(Bulking) - 잔골재에 표면수가 있을 때에는 부착력에 의해 사립의 낙착이 방해되어 용적이 증가하는 현상.

◑ 골재의 실적률

• 정의 - 골재를 어떤 용기 속에 채워 넣을 때 그 용기 내에 골재가 점하는 용적비율
• 실적률=(단위용적중량/절건비중)*100(%)
• 골재의 입도, 입형이 좋고 나쁜지 알 수 있는 지표. 동일 입도일 경우 둥글수록 실적률이 높다.
• 실적률이 클수록 골재의 모양이 좋고 입도분포가 적당하여 시멘트 풀의 양이 적게 든다.
• 실적률이 좋을수록 건조수축 및 수화열을 줄일 수 있어 경제적으로 원하는 강도를 얻을 수 있다.
• 콘크리트의 밀도, 수밀성, 내구성, 마모저항 등이 증대된다.