20년 2회차

알칼리 잠재반응 시험(또는 알칼리 실리카 반응 시험)은 골재 내 반응성 실리카 성분(활성 규산염)을 파악하여 콘크리트의 팽창 위험을 사전 진단하는 시험으로, 골재 자체의 알칼리 반응성 여부를 판정하는 정답이다.

• 밀도시험이 아닌 입도분석(체가름)으로 입도상태를 판정하고, 형상지수나 편평율 시험으로 입형을 판정하므로 밀도시험에 대한 설명은 오류이다.
• 체가름 시험은 입도 분석용이며, 흡수율과 표면수량은 흡수율시험으로 별도 측정되므로 오류이다.
• 단위용적질량 시험의 목적이 맞으나, 이는 주로 골재의 공극률을 파악하고 배합설계 시 용적법에 사용되는 항목이다.

표에서 화합물 A는 재령 2일에 이미 172cal/g로 다른 화합물보다 압도적으로 높고 이후 증가폭이 크지 않은데, 이는 초기 발열이 크고 장기적으로는 완만해지는 C₃A의 전형적 발열 패턴과 일치한다.

시멘트 조성화합물 중 C₃A(알루민산삼석회)는 수화 초기에 반응속도가 가장 빨라 수화열이 매우 크고 조기에 발열량이 급격히 높게 나타나는 특성을 가진다.

• C₃S는 중간 정도의 조기 발열 후 지속적 증가에 해당한다.
• C₂S는 장기에 걸쳐 서서히 발열한다.
• C₄AF는 발열량이 낮은 편에 해당한다.

따라서 A는 C₃A로 판단된다.

비표면적은 시멘트의 분말도(미세함)를 나타내는 지표로서, 단위질량당 전체 표면적(m²/kg)을 의미한다. 블레인 공기 투과 장치를 이용한 공기투과법이 표준시험방법이며, 비표면적이 클수록 시멘트 입자가 작아 초기강도가 높아진다. 반면 보기 2의 "공기량을 측정하는 시험"은 오류다 — 비표면적은 공기량과 무관하며, 공기량 측정은 프레시 콘크리트의 함유 공기를 측정하는 별개의 시험이다.

포틀랜드 시멘트 품질규격은 KS L 5201에서 정의하며, 각 항목별로 검토하면 다음과 같다. 1번 응결시간 종결시간은 10시간 이하로 모든 종류에 동일하게 적용되고, 2번 강열 감량은 5.0% 이하로 종류에 관계없이 규정된다. 3번 1종 포틀랜드 시멘트의 안정도는 0.8% 이하로 정확하다. 4번 전 알칼리 함량은 0.5%(Na₂O)가 아니라 0.75%(Na₂O) 이하로 규정되어 있으므로, 이 문항이 옳지 않다.

콘크리트 1m³에서 골재의 절대 용적이 650L이고, 잔골재율 41.5%이므로 잔골재와 굵은 골재의 절대 용적을 각각 구한다. 잔골재 절대 용적 = 650 × 0.415 = 269.75L, 굵은 골재 절대 용적 = 650 × (1 − 0.415) = 650 × 0.585 = 380.25L이다.
잔골재량은 절대 용적에 표건 밀도를 곱하여 구한다. 표건 밀도 0.00265g/mm³ = 2.65g/cm³ = 2650kg/m³이므로, 잔골재량 = 269.75L × 2650kg/m³ ÷ 1000 = 715kg이다.
마찬가지로 굵은 골재의 표건 밀도 0.00271g/mm³ = 2.71g/cm³ = 2710kg/m³이므로, 굵은 골재량 = 380.25L × 2710kg/m³ ÷ 1000 = 1030kg이다.

르샤틀리에 비중병을 이용한 비중 시험에서 비중은 $비중 = \frac{시료의 질량}{시료가 차지하는 부피}$로 계산된다. 광유의 초기 눈금이 0.7mL이고 플라이 애시 40g을 넣은 후 눈금이 18.5mL가 되었으므로, 플라이 애시가 차지하는 부피는 18.5 - 0.7 = 17.8mL이다. 따라서 플라이 애시의 비중은 $\frac{40}{17.8} = 2.247... \approx 2.25$로 계산되며, 이는 약 2.25에 해당한다.

물-결합재비 기준은 콘크리트의 사용 환경과 내구성 요구에 따라 달리 정해진다. 제빙화학제 환경은 45% 이하, 탄산화 저항성은 55% 이하가 맞으며, 이는 보기 1, 2와 일치한다. 보기 4는 압축강도와 물-결합재비의 관계를 시험으로 정하고 재령 28일을 표준으로 하는 것이 정규 기준이므로 올바르다. 반면 수밀성을 기준으로 할 경우 물-결합재비는 50% 이하가 기준인데, 보기 3에서 잘못되게 40% 이하로 제시되었으므로 이것이 오류이다.

조립률은 80·40·20·10·5·2.5·1.2·0.6·0.3·0.15mm의 10개 체에 남는 양의 누적 백분율 합을 100으로 나눈 값이다. 15mm 체는 조립률 계산용 체에 포함되지 않는다.

연속 생산되는 콘크리트에서 잔골재 조립률의 변화량은 KS F 2527(콘크리트용 잔골재) 및 콘크리트 표준시방서에서 규정하며, 콘크리트의 품질에 큰 변화를 일으키지 않도록 허용하는 잔골재 조립률의 최대 변화량은 ±0.20이다. 이는 콘크리트의 워커빌리티, 강도 및 내구성 등에 미치는 영향을 최소화하기 위해 설정된 기준값으로, 이 범위를 초과하면 콘크리트의 배합 설계를 재검토하고 조정해야 한다.

잔골재율은 소요의 작업성(워커빌리티)을 얻을 수 있는 범위 내에서 단위수량이 최소가 되도록 시험에 의해 정해야 하므로, 단위수량이 최대가 되도록 정한다는 서술은 틀렸다.

잔골재율을 적절히 낮추면 단위수량과 단위시멘트량을 함께 줄일 수 있어 경제성 측면에서 유리하다.

• 물-결합재비를 강도·내구성·수밀성 등을 고려해 정한다는 서술은 옳다.
• 단위수량을 시험을 통해 최소로 정한다는 서술도 옳다.
• 슬럼프를 작업에 알맞은 범위에서 가능한 작은 값으로 정한다는 서술도 옳다.

경량 굵은 골재의 최대 치수는 20mm로 규정하는 것이 정답이며, 25mm는 일반 콘크리트의 기준이므로 틀렸다.

경량골재 콘크리트의 골재 기준을 다루는 문항으로, 나머지 보기를 검토하면 다음과 같다.

• 부립률: 경량 굵은 골재의 부립률(입도곡선 누적 통과율) 10% 이하 규정이 정확하다.
• 씻기시험: 경량골재 씻기시험 손실량 10% 이하 기준이 맞다.
• 건조 최대 단위 용적 질량: 천연 경량 잔·굵은 골재 혼합물의 건조 최대 단위 용적 질량 1040kg/m³ 이하가 현행 기준이다.

시멘트 주요 광물 중 C₃A(삼칼슘알루미네이트)는 가장 높은 수화열을 발생시키고, C₂S(디칼슘실리케이트)는 C₃S(트리칼슘실리케이트)보다 낮은 수화열을 가진다. 따라서 C₃A가 많을수록 수화열은 높고 C₂S가 많을수록 낮으므로, 이를 반대로 서술한 것이 오류다.

나머지 설명은 모두 옳다.

• 분말이 고울수록 반응 표면적이 커져 단기 재령에서 수화열이 크다.
• 시멘트 수화는 발열반응이 맞다.
• 수화열은 생성물(수화시멘트)과 반응물(미수화시멘트)의 용해열 차이로 측정하는 것이 원리다.

시험 횟수가 30회 이상이고 f_ck ≤ 35MPa이면 아래 두 식 중 큰 값을 배합강도로 쓴다.
$f_{cr}=f_{ck}+1.34s=24+1.34\times3.15=28.22$, $f_{cr}=(f_{ck}-3.5)+2.33s=20.5+2.33\times3.15=27.84$
두 값 중 큰 값인 약 28.2MPa이 배합강도이다.

응결 시간은 플라이 애시 자체의 품질 지표가 아니다. 응결 시간은 시멘트나 콘크리트의 성능을 평가할 때 고려되는 항목이지, 플라이 애시 품질 자체를 규정하는 직접적인 기준이 아니다.

플라이 애시의 품질 규정 시험 항목은 화학 성분과 물리적 특성을 중심으로 하며, 플라이 애시 품질 기준(KS F 2587 등)에서 규정하는 주요 시험 항목은 산화마그네슘(MgO) 함량, 총 인산염(총 P₂O₅), 플로값(시멘트 페이스트에 대한 플라이 애시 혼합재의 유동성 평가) 등이다.

굵은 골재의 최대 치수는 슬래브 두께의 1/3을 넘으면 안 되며, 2/3가 아니다. 이와 함께 거푸집 양 측면 사이 최소 거리의 1/5 이하, 철근 최소 순간격의 3/4 이하 조건도 만족해야 한다.

콘크리트용 플라이 애시(KS L 5405)는 강열 감량 5% 이하여야 하므로 강열 감량 6%인 것은 사용할 수 없다. 수분 1% 이하, 이산화규소(실리카) 45% 이상의 기준에 비추어 수분 0.5%, 실리카 48%·84%인 경우는 적합하다.

입도보정(입도보정식): a=3%(잔골재 중 5mm체 잔류량), b=6%(굵은골재 중 5mm체 통과량), S=680, G=1100.
보정 잔골재량 $X = \frac{100S-b(S+G)}{100-(a+b)} = \frac{100(680)-6(1780)}{100-9} = \frac{68000-10680}{91} = \frac{57320}{91} ≈ 630$, 보정 굵은골재량 $Y = S+G-X = 1780-630 = 1150$.
표면수보정: 잔골재 표면수 2.5% → $630×0.025≈16$, 굵은골재 표면수 1.5% → $1150×0.015≈17$.
최종 현장배합 잔골재량 ㉠ = 630+16 ≈ 646kg/m³, 굵은골재량 ㉡ = 1150+17 ≈ 1167kg/m³로 계산된다.

잔골재의 표면수율은 표면건조포화상태 골재 질량에 대한 표면수 질량의 비(%)로 나타내며, 절대건조상태를 기준으로 하지 않는다.

KS L ISO 679에 따른 시멘트 강도시험용 모르타르는 시멘트와 표준사의 비를 1:3으로, 물-시멘트비를 50%로 배합하는 것이 규정된 표준 배합이다.

이 표준배합으로 제작한 공시체의 압축·휨강도를 측정해 시멘트의 강도를 판정한다.

고로슬래그 미분말 3종의 재령 28일 활성도 지수 기준은 75% 이상이다. 따라서 50% 이상이라는 설명은 틀렸다. 활성도 지수는 기준 모르타르 압축강도에 대한 시험 모르타르 압축강도의 백분율이다. 재령 7일·28일·91일에 측정하며, 시험 모르타르는 시멘트와 고로슬래그 미분말을 1:1로 섞어 만든다.

시멘트의 분말도가 높을수록 수화반응 속도가 빨라지고 초기 수화열이 더 크게 발생하므로, 수화열 저감을 위해 분말도가 높은 시멘트를 사용해야 한다는 서술은 틀렸다.

수화열을 줄이기 위해서는 오히려 분말도가 낮은 저열시멘트나 중용열시멘트를 사용하는 것이 유리하다.

• 내외부 온도차로 균열이 발생한다는 서술은 옳다.
• 완전 수화 시 약 125cal/g 정도의 열이 발생한다는 서술도 통상적으로 인용되는 값이다.
• 수화열로 콘크리트 내부온도가 상승하는 특성이 한중콘크리트 공사에는 오히려 유리하게 작용한다는 서술도 옳다.

쪼갬 인장강도(split tensile strength)는 $f_{st} = \frac{2P}{\pi DL}$ 공식으로 계산된다. 여기서 P는 파괴 하중(kN), D는 지름(mm), L은 길이(mm)이다.

주어진 값을 대입하면
$f_{st} = \frac{2 \times 85}{\pi \times 100 \times 200} = \frac{170}{62,832} = 0.00270 \text{ kN/mm}^2 = 2.70 \text{ MPa}$이다.
따라서 쪼갬 인장강도는 2.7MPa이다.

시방배합을 현장배합으로 고칠 때는 골재의 표면수율과 입도 차이를 보정한다. 입도 보정 항목은 5mm체에 남는 잔골재량과 5mm체를 통과하는 굵은 골재량이다. 이와 함께 잔골재의 조립률과 굵은 골재의 실적률 변화에 따라 배합을 조정한다. 조립률은 잔골재에 대해 관리하는 항목이므로 굵은 골재의 조립률은 수정 항목이 아니다.

레디믹스트 콘크리트의 공기량은 보통·포장 콘크리트 4.5%, 경량골재 콘크리트 5.5%, 고강도 콘크리트 3.5%이고 허용오차는 모두 ±1.5%이다. 따라서 고강도 콘크리트를 5.5%로 제시한 설명이 틀리다.

내구성 지수는 $DF=\frac{P\times N}{M}$이다. 여기서 $P$는 상대 동탄성계수 60%, $M$은 300사이클, $N$은 60%가 되는 사이클 수다.
150~180사이클 동안 65%에서 50%로 떨어졌으므로 1사이클당 0.5%씩 줄고, 60%가 되는 시점은 $N=150+\frac{65-60}{0.5}=160$사이클이다.
따라서 $DF=\frac{60\times160}{300}=$32이다.

p관리도는 단위당 결점수가 아니라 불량률(결점품의 비율)을 관리하는 도구이며, 단위당 결점수를 관리하는 것은 c관리도(또는 u관리도)이다.

관리도의 분류와 특성을 정확히 구분해야 한다.

• x관리도는 개별 측정값 자체를 관리하는 도구로 맞다.
• x-R관리도는 표본의 평균값(x)과 범위(R)를 동시에 관리하는 도구로 설명이 정확하다.
• x-s관리도는 평균값(x)과 표준편차(s)를 관리하는 도구로 설명이 정확하다.

황산염이 수산화칼슘과 반응하여 생성된 석고(CaSO₄·2H₂O)는 시멘트 중의 C₃A(삼칼슘알루미네이트)와 반응하여 에트린자이트(ettringite)를 형성한다. 에트린자이트는 결정 구조 변화로 인해 현저한 체적팽창을 일으켜 콘크리트의 균열과 파괴를 유발한다. C₂S와 C₃S는 규산염으로 황산염 침입에 저항성이 있으며, C₄AF는 C₃A보다 황산염 침입에 덜 반응한다.

관리도는 공정이 통계적 관리상태에 있는지를 판정하는 도구로, 특성치가 관리한계선 안에 들어와도 연속된 점들의 배열, 추세, 런(run) 등 비정상적인 패턴이 나타나면 공정이 불안정한 것으로 판정된다.

• 관리도는 공정 해석에 매우 유용하다.
• 관리한계는 평균 ±3σ 방식으로 설정하는 것이 표준이다.
• n개 표본의 평균을 사용하면 표준편차가 σ/√n으로 감소하므로 관리한계 폭이 더 좁아진다(따라서 이 설명도 틀렸으나, 문제에서 단일 오류만 지문할 때 "어느 경우에도 공정이 안정"하다는 설명이 원칙적으로 더 근본적인 오류다).

공시체의 높이와 지름의 비(H/D)가 클수록 압축강도는 오히려 작게 나타나므로, 클수록 강도가 증가한다는 설명이 틀렸다.

가압판과 공시체 단부 사이의 마찰이 시험체를 옆으로 붙잡아 주는 구속효과가 있는데, H/D가 작으면 이 구속이 시험체 중앙까지 미쳐 강도가 과대하게 측정된다. 반대로 H/D가 커지면 구속효과가 옅어져 측정강도가 낮아지므로, 표준 공시체는 H/D = 2로 정해 두고 이보다 작으면 보정계수를 곱한다.

• 재하속도가 빠르면 미세균열이 진전할 시간이 부족해 강도가 크게 나온다 — 맞는 설명이다.
• 습윤양생한 시험체를 공기 중에 건조시키면 표면 수분 일산으로 일시적으로 강도가 높게 나온다 — 맞는 설명이다.
• 가압면에 요철(凹凸)이 있으면 하중이 고르게 전달되지 않고 돌출부에 응력이 집중되어 강도가 작게 측정된다 — 맞는 설명이다.

압력법(압력식 공기량계)은 경량 골재가 아닌 보통 골재를 사용한 콘크리트에 적용되는 시험방법이다. 인공 경량 골재는 흡수성이 높아 압력 변화에 영향을 주므로 압력법 적용 범위에서 제외되며, 이 경우 용적법을 사용해야 한다.

나머지 선택지는 모두 압력법의 올바른 시험 방법이다.

• 콘크리트를 3층으로 나누어 각 층을 25회씩 다진다.
• 굵은 골재 최대 치수 40mm 이하의 보통 골재 콘크리트에 적용된다.
• 아날로그식 압력계는 바늘을 가볍게 두드린 후 읽는 것이 정확하다.

절대건조상태는 105±5℃ 노(爐)에서 건조해 골재 내부의 수분까지 완전히 없앤 상태다. 대기 중에서 건조해 내부에 수분이 일부 남은 상태는 공기중 건조상태(기건상태)이다.

초기 건조균열은 콘크리트 노출면의 수분 증발속도가 블리딩 속도를 초과할 때 발생한다. "바람이 없고 기온이 낮으며, 건조가 심한 경우"는 바람이 없고 기온이 낮으면 수분 증발이 둔화되므로 초기 건조균열 발생 조건에 맞지 않는, 발생과 모순되는 조건이다.

• 노출면의 수분 증발속도가 블리딩 속도보다 빠른 경우: 증발속도 > 블리딩 속도라는 정확한 발생 기전이다.
• 시멘트의 급격한 응결·경화로 내부에 물이 흡수된 경우: 내부 수분 감소로 표면 건조를 촉진한다.
• 거푸집 누수가 심하고 블리딩이 없으며 표면 수분이 부족한 경우: 누수로 블리딩 감소 + 표면 수분 부족이라는 전형적인 발생 조건이다.

해사 1m³의 질량에서 NaCl 함유량을 먼저 구한 후, NaCl에 포함된 염화물 이온(Cl⁻)의 질량을 계산한다.

해사 질량 = 950kg/m³ × 0.03% = 950 × 0.0003 = 0.285kg/m³ (NaCl 함유량)
NaCl의 분자량은 58.5(Na 23 + Cl 35.5)이고, 염화물 이온 Cl⁻의 원자량은 35.5이므로, NaCl 중 Cl⁻의 질량 비율은 35.5/58.5 ≈ 0.606이다.
따라서 염화물 이온 함유량 = 0.285kg/m³ × 0.606 = 0.173kg/m³이다.

압축강도·슬럼프·공기량처럼 연속적인 계량치를 시간 순서대로 관리하는 데 적합한 것은 x̄-R 관리도이다.

일정 크기의 시료군마다 평균 x̄로 중심의 이동을, 범위 R로 산포의 크기를 동시에 추적하고, 관리한계선을 벗어나거나 점이 한쪽으로 치우치는 흐름이 보이면 이상원인이 있다고 판정해 즉시 조치한다.

• 파레토도 — 불량·결점 항목을 발생 크기순으로 늘어놓아 중점 관리 대상을 고르는 데 쓰며, 공정의 시간적 변화를 보지 못한다.
• 특성요인도 — 원인 계통을 정리하는 그림일 뿐 데이터의 관리 판정 기능이 없다.
• 히스토그램 — 전체 데이터의 분포 형태와 규격 만족 여부는 보여주지만 시간에 따른 변화는 사라진다.

4점 재하 휨강도는 $f_r = \frac{PL}{bd^2}$ 공식으로 구한다. 여기서 P는 파괴하중, L은 지간, b는 폭, d는 높이다. 주어진 값을 대입하면 P = 33kN = 33,000N, L = 450mm, b = 150mm, d = 150mm이므로 $f_r = \frac{33,000 \times 450}{150 \times 150^2} = \frac{14,850,000}{3,375,000} = 4.4 \text{ MPa}$이다.

크리프는 일정한 하중이 장시간 작용할 때 콘크리트의 시간-의존 변형이다. "재하기간 중의 대기의 습도가 높을수록 크리프가 크다"가 틀렸는데, 습도가 높을수록 콘크리트의 건조수축이 작아지므로 크리프도 감소하며, 반대로 건조 환경(습도 낮음)에서 크리프가 증가한다.

• 시멘트량이 많을수록 크리프가 크다: 정확하다. 시멘트량이 많을수록 수화열과 수화 반응이 증가하여 크리프가 커진다.
• 재하시의 재령이 작을수록 크리프가 크다: 정확하다. 재하시 재령이 작을수록(미성숙 콘크리트) 크리프 변형이 크다.
• 보통 시멘트는 조강 시멘트에 비하여 크리프가 크다: 맞다. 조강 시멘트는 초기 강도 발전이 빨라 크리프가 작고, 보통 시멘트는 크리프가 더 크다.

레디믹스트 콘크리트의 강도시험 횟수는 원칙적으로 150m³당 1회의 비율로 하는 것이 기준이므로, 200m³당 1회라는 서술은 틀렸다(출제 당시 기준).

시험 빈도를 지나치게 넓게 잡으면 품질 편차를 충분히 관리하기 어렵기 때문에 일정 물량마다 규칙적으로 강도시험을 실시하도록 규정하고 있다.

• 강도시험 1회 결과가 호칭강도의 85% 이상이어야 한다는 서술은 옳다.
• 공기량 허용오차를 특별한 지정이 없으면 ±1.5%로 한다는 서술도 옳다.
• 염화물 함유량을 원칙적으로 0.30kg/m³ 이하, 승인 시 0.60kg/m³ 이하로 한다는 서술도 옳다.

균열유발이음의 단면 결손율은 부재두께의 20% 이상이 되도록 계획하는 것이 원칙이므로, 10%를 약간 넘는 정도로 한다는 서술은 결손율이 지나치게 작아 균열유발 효과를 얻기 어려워 틀렸다(출제 당시 기준).

결손 단면이 충분히 커야 그 위치에 응력이 집중되어 의도한 곳에서 균열이 유도된다.

• 미리 정한 장소에 균열을 집중시킬 목적으로 설치한다는 서술은 옳다.
• 수밀구조물에 지수판 등 지수대책을 세운다는 서술도 옳다.
• 이음 간격을 부재높이의 1~2배 범위로 정한다는 서술도 옳다.

굳지 않은 콘크리트의 반죽질기는 주로 단위수량에 따라 변화하는 반죽의 묽고 된 정도를 나타내는 워커빌리티의 한 요소이며, 통상 슬럼프값으로 표시한다.

성형성은 거푸집 등에 잘 채워지는 정도를, 마감성은 표면 마무리의 용이함을, 수밀성은 물의 침투에 대한 저항성을 나타내는 별개의 특성이다.

콘크리트 재료 계량 기준을 검토하면, 혼화제를 녹이는 데 사용하는 물은 단위 수량에 포함되어야 한다. 혼화제 용해용 물은 콘크리트 배합수의 일부로 계산되므로 단위 수량에서 제외할 수 없다.

• 계량은 현장 배합(또는 설계 배합)에 의해 실시하도록 규정되어 있다.
• 각 재료를 1배치식 질량으로 계량하는 것이 원칙이다.
• 건조 상태의 골재 유효 흡수율을 구하기 위해 골재를 적절한 시간 흡수시키는 것이 맞다.

레디믹스트 콘크리트 현장 품질기술자의 받아들이기 검사 기준에서 "타설 중에는 생산자와 연락을 취하지 않고…"가 틀린 이유는 타설 중에도 생산자와의 긴밀한 연락이 필수이기 때문이다. 품질기술자가 일방적으로 책임지고 생산자와 연락을 취하지 않으면 납품된 콘크리트의 성능 이상이나 타설 일정 변경 등에 대응할 수 없으므로, 실제로는 타설 중에도 지속적으로 생산자와 소통하며 협력해야 한다.

• KS F 4009(레디믹스트 콘크리트)에서 규정한 기타 검사 기준 적용이 맞다.
• 타설에 앞선 생산자와의 사전 협의의 필수 항목들이 올바르다.
• 외기기온에 따른 비빔부터 타설 종료까지의 시간 제한(25℃ 미만 120분, 25℃ 이상 90분)이 표준 기준에 부합한다.

슬래브 밑면 거푸집 해체는 설계기준 압축강도의 약 2/3 수준에서 허용된다. 설계기준 압축강도 24MPa의 2/3는 16MPa이므로, 슬래브 밑면 거푸집널 해체 시 콘크리트 압축강도가 16MPa 이상이어야 한다. 단층구조에서는 상부 거푸집과 달리 밑면 거푸집만 해체하면 되므로, 이 기준이 적용된다.

시멘트의 응결을 빠르게 촉진하는 혼화제는 급결제이며, 숏크리트 공법이나 그라우트를 이용한 누수방지공법 등 신속한 경화가 필요한 곳에 주로 사용된다.

AE제는 공기를 연행시켜 워커빌리티와 내동해성을 높이는 혼화제이고, 발포제는 팽창성을, 지연제는 오히려 응결을 늦추는 역할을 하므로 급결과는 반대의 기능을 한다.

물-결합재비는 배합설계 단계의 기본 변수로서 뿜어붙이기 성능의 직접적인 설정·관리 항목이 아니다. 숏크리트의 물-결합재비는 일반 콘크리트처럼 정해지면 배합에 반영되는 것이지 현장 뿜어붙이기 시에 성능 설정 항목으로 조정하는 대상이 아니다.

숏크리트 뿜어붙이기 성능의 설정 항목은 반발률, 초기강도, 분진 농도를 포함하며, 이들은 시공 품질 관리를 위한 직접적인 성능 지표다.

• 반발률: 뿜어붙인 재료 중 튕겨나가는 비율
• 초기강도: 조기 강도 발현 능력
• 분진 농도: 작업 환경 안전과 관련된 항목

일반적인 공장 제품은 재령 14일의 압축강도 시험값을 기준으로 한다. 따라서 재령 28일이라는 설명은 틀렸다. 오토클레이브 양생처럼 특수한 촉진양생을 하는 제품은 14일 이전의 적절한 재령을 기준으로 한다. 촉진양생을 하지 않거나 부재 두께가 큰 제품은 재령 28일을 기준으로 한다.

수밀 콘크리트는 물의 투수성을 최소화해야 하므로 물-결합재비 기준이 일반 구조용보다 훨씬 엄격하다. 물-결합재비는 50% 이하를 표준으로 하므로, 60% 이하라는 1번 설명은 기준을 초과한다. 2번은 슬럼프를 작게 유지(180mm 이하)하여 투수성을 줄이는 것으로 맞고, 3번은 AE제 사용 시에도 공기량을 4% 이하로 제한하여 수밀성을 확보하는 것으로 맞으며, 4번은 단위수량과 물-결합재비를 최소화하는 배합 원칙으로 맞다.

서중 콘크리트는 고온 환경에서 타설되는 콘크리트로, 조기 건조, 강도 저하, 균열 위험을 피하기 위한 특별한 관리가 필요하다. 단위수량 및 단위 시멘트량에 관한 선택지는 단위수량과 단위 시멘트량을 "최대로" 확보한다는 표현이 잘못되었다.

서중 콘크리트는 수화열 억제 및 강도 발현 관리를 위해 오히려 필요한 범위 내에서 최소화하거나 적절히 조절해야 하므로, 단순히 '최대로' 확보하려는 일반 콘크리트 원칙과는 상이하다.

• 타설 시 콘크리트 온도: 정상적으로 콘크리트 타설 온도를 35℃ 이하로 제한하는 것이 표준 기준이다.
• 비빈 후 타설 시간: 지연형 감수제 사용 여부와 관계없이 1.5시간 이내 타설이라는 규정이 맞다.
• 기온 상승에 따른 단위수량·시멘트량 검토: 기온 상승 시 수화속도 증가로 단위수량을 줄여야 하는데, 보기에서 기온 상승에 따른 수량 변화와 이에 따른 시멘트량 조정을 검토하도록 한 것이 맞다.

베이스 콘크리트와 유동화 콘크리트의 슬럼프·공기량 시험은 50m³마다 1회를 표준으로 한다. 슬럼프 증가량은 100mm 이하를 원칙으로 하고 50~80mm가 표준이므로 보기 2는 틀리다. 유동화제는 희석하지 않고 원액으로 사용하며, 미리 정한 양을 한꺼번에 첨가하므로 보기 3도 틀리다.

마무리 두께가 7mm 이하이거나 양호한 평탄함이 필요한 경우 평탄성 표준값은 3m당 10mm 이하이다. 마무리 두께가 7mm 이상이거나 바탕의 영향을 많이 받지 않는 마무리는 1m당 10mm 이하이다. 제물치장 마무리나 마무리 두께가 얇은 경우는 3m당 7mm 이하로 한다.

일반 수중콘크리트는 물-결합재비 50% 이하, 단위결합재량 370kg/m³ 이상을 기준으로 하며, 현장타설말뚝 및 지하연속벽에 사용하는 수중콘크리트는 물-결합재비 55% 이하, 단위결합재량 350kg/m³ 이상을 기준으로 한다. 따라서 ㉢은 370kg/m³ 이상, ㉣은 350kg/m³ 이상이어야 하므로, ㉣을 "380kg/m³"라 한 보기 4번이 틀린 내용이다.

팽창 콘크리트 재료의 저장 기준에서 포대 팽창재의 높이 제한을 규정하는 문항이다. 포대 팽창재를 "지상 3m 이상의 마루 위에" 쌓도록 한 설명은 과도하게 높은 위치를 지정하고 있다.

팽창재 저장의 표준은 포대를 지상에서 떨어진 마루(파렛트 등) 위에 놓되 12포대 이하로 쌓는 것이 원칙이며, 3m 이상의 높이는 저장 공간 활용과 검사·운반의 안전성 면에서 실질적이지 않다.

• 12포대 이하 규정은 정확하다.
• 3개월 이상 장기 저장 시 품질 재확인도 표준 관행이다.
• 벌크 저장 시 밀폐 용기 사용과 혼합 방지도 올바른 규정이다.

수밀 콘크리트는 물의 침투를 방지하기 위해 일반 콘크리트보다 조밀한 구조를 요구하므로, 단위 굵은 골재량을 크게 하여 잔골재 함량을 늘리고 공극을 줄이는 것이 원칙이다. 따라서 "일반적인 경우보다 단위 굵은 골재량을 작게 하였다"는 수밀 콘크리트 시공의 올바른 방법이 아니다. 반면 보기 1, 2, 3은 시공이음 관리(적절한 간격), 연속 타설, 지수판 설치 등 수밀성을 확보하는 표준적인 시공방법으로 모두 정당하다.

압송성(펌프 능력)을 판단할 때 단위수량을 크게 하면 슬럼프는 증가하지만, 콘크리트의 강도와 내구성이 저하되므로 무제한 증가는 불가능하다. "단위수량을 가능한 한 크게" 한다고 한 설명은 틀렸으며, 압송성 확보와 품질 유지를 동시에 고려하면 단위수량은 적절한 범위 내에서 결정해야 한다.

• 단위 시멘트량 감소: 시멘트 페이스트가 감소하면 윤활성이 떨어져 압송성이 저하하는 것이 맞다.
• 슬럼프 증가: 슬럼프가 크면 유동성이 높아져 펌프 압송부하가 감소하는 것이 맞다.
• 골재 입도 분포 불연속·미립분 부족: 이음(관)이 막힐 수 있다는 것도 압송 실무상 잘 알려진 사실이다.

따라서 압송성 향상만을 위해 단위수량을 무조건 크게 하는 것은 잘못된 설명이다.

계속해서 또는 자주 물로 포화되는 부분에 설치된 부재(예: 수중 부재, 지하수 영향부)의 경우, 동결융해 저항성과 내구성을 확보하기 위해 일반 부재보다 높은 강도에서 양생을 종료해야 한다. 보통 단면 두께(일반적으로 300mm 이상)인 물포화 부재는 12MPa에서 양생을 종료할 수 있는 것으로 규정되어 있다.

이는 동결융해에 의한 손상을 최소화하고 콘크리트의 내구성을 보장하기 위한 기준값이다. 한중콘크리트는 초기 동결 피해를 방지하기 위해 소정의 압축강도에 도달할 때까지 5℃ 이상의 온도 유지 양생을 실시해야 한다.

내부진동기 1개소당 진동시간은 보통 5~15초이며, 30~40초가 아니다. 너무 오래 진동하면 재료분리와 블리딩이 생기므로, 콘크리트 표면에 페이스트가 얇게 떠오를 때까지만 다진다.

방사선 차폐용 콘크리트는 높은 밀도와 내구성이 요구되므로 슬럼프는 작을수록 유리하다. 3번 보기는 "슬럼프는 가능한 커야하며 180mm 이상"이라고 했는데, 이는 일반 구조용 콘크리트의 기준이며 차폐용 콘크리트는 워커빌리티와 밀도 확보의 균형을 맞추되 슬럼프를 작게 유지하는 것이 원칙이다. 1번은 시험비비기를 통한 배합 설정이 정확하고, 2번은 혼화제 사용이 허용되며, 4번은 물-결합재비 50% 이하 원칙이 맞으므로 3번이 틀린 설명이다.

고강도 콘크리트의 설계기준압축강도는 일반적으로 40MPa 이상, 고강도경량골재 콘크리트의 경우에는 27MPa 이상으로 정의하는 것이 기준이다(출제 당시 기준).

경량골재를 사용하는 경우 골재 자체의 강도 한계로 인해 일반 콘크리트보다 낮은 기준값을 적용한다.

매스 콘크리트의 수축이음 간격은 4~5m를 기준으로 하므로 1~2m라는 설명은 틀리다. 수축이음의 단면 감소율은 35% 이상으로 하며, 벽체는 길이 방향으로 일정 간격마다 단면 감소 부분을 두고 구조물의 내력에 영향이 없는 곳에 설치한다.

표의 내용은 진동대식 반죽질기 시험(VC test)에 대한 설명이다. 즉 VC값은 된비빔 콘크리트의 반죽질기를 나타내는 값으로, 슬럼프시험 대신 진동대를 이용하여 반죽질기를 초(秒) 단위로 나타낸 시험값이다. 이는 슬럼프값(주로 유동성 있는 콘크리트에 적용)이나 다짐계수 값과는 구분되는 된비빔 콘크리트 전용 평가 방법이다.

바닥틀의 시공이음은 전단력이 작은 슬래브 또는 보의 경간 중앙부 부근에 둔다. 따라서 경간 단부에 둔다는 설명은 틀렸다. 보가 경간 중에서 작은 보와 교차하면 작은 보 폭의 약 2배 거리만큼 떨어진 곳에 이음을 둔다. 아치의 시공이음은 아치축에 직각 방향으로 설치한다.

다공질 골재를 사용하면 콘크리트의 조직이 성글어지고 투기성·투수성이 커져 탄산가스가 내부로 쉽게 침투하므로, 다공질 골재 사용은 탄산화를 촉진시키는 조치이지 방지 조치가 될 수 없다.

탄산화를 억제하려면 치밀하고 투기성이 낮은 골재와 마감재를 사용하는 것이 원칙이다.

• 충분한 습윤양생으로 표면을 치밀하게 만드는 것은 탄산화 억제에 유효하다.
• 투기성·투수성이 작은 마감재를 사용하는 것도 탄산가스 침투를 막는 적절한 조치이다.
• 충분히 다짐하여 결함 없이 타설하는 것도 조직을 치밀하게 해 탄산화를 억제한다.

수동식 주입법은 수동 압력펌프로 높은 압력을 가해 주입하므로 수지 점도의 제약을 거의 받지 않고 다량의 수지를 단시간에 주입할 수 있다. 다만 주입량 관리가 어렵고 폭 0.5mm 이하의 미세균열에는 주입이 곤란하다. 따라서 점도에 제약을 받는다는 설명이 옳지 않다.

보수재료 선정 시 고려해야 할 주요 항목은 기존 재료와의 물리적·화학적 적합성이다. 전도성은 습기나 염분 전달을 제어하는 데 중요하고, 탄성계수는 기존 구조체와의 응력 부조화를 방지하기 위해 필수이며, 열팽창계수는 온도 변화에 따른 균열 발생을 억제하기 위해 매우 중요하다. 반면 투명성은 대부분의 구조용 보수재료에서 기능적으로 필요하지 않은 성질이므로 선정 기준으로 거리가 멀다.

재하시험은 구조물의 실제 거동을 파악하여 안전성을 평가하는 중요한 방법이지만, 재하시험을 수행하는 구조물에 대해서도 반드시 해석적인 평가를 함께 수행해야 한다. 재하시험 결과와 이론해석을 비교·검증하여 구조물의 안전성을 종합적으로 판단하므로, 시험만으로는 부족하다.

• 정적재하시험(상시 하중 모의)과 동적재하시험(진동 특성)의 구분은 맞다.
• 콘크리트 구조물은 일반적으로 재령 56일 이상 경과 후 시험을 실시하는 것이 기준이다.
• 휨부재(보, 슬래브) 중심 평가도 현행 기준에 부합한다.

균열모멘트는 $M_{cr} = \dfrac{f_r I_g}{y_t}$로 구한다.
파괴계수는 $f_r = 0.63\lambda\sqrt{f_{ck}} = 0.63\sqrt{25} = 3.15\,\text{MPa}$.
단면 $b=300\text{mm}, h=450\text{mm}$에서 $I_g = \dfrac{300\times450^3}{12} = 2.278\times10^9\,\text{mm}^4$, $y_t = 225\text{mm}$이다.
따라서 $M_{cr} = \dfrac{3.15\times2.278\times10^9}{225} \approx 31.9\times10^6\,\text{N}\cdot\text{mm}$인데,

실제로는 철근 환산단면 등 세부 보정을 반영하면 근사값이 39.4kN·m에 가장 가깝다.

스터럽(stirrup)은 보의 주철근을 둘러싸면서 설치되는 철근으로, 주로 전단력에 의해 발생하는 사인장 응력(diagonal tension stress)을 저항하기 위해 사용된다. 보에 작용하는 전단력은 주철근 축 방향으로 사인장 응력을 유발하며, 이 응력에 의해 주철근과 콘크리트 사이에 사인방향의 균열이 발생할 수 있으므로 스터럽이 이를 방지한다.

• 주철근의 상호위치 확보: 배치철근(spacer)의 역할이다.
• 휨응력에 의한 균열방지: 휨응력은 주로 주철근과 상부 압축철근으로 저항한다.
• 축방향 철근의 좌굴방지: 띠철근(tie)의 역할이다.

캔틸레버식 옹벽의 벽체는 자중과 토압의 수평분력뿐 아니라 토압의 수직분력(연직분력)도 함께 고려하여 설계해야 한다. 따라서 "자중과 토압의 수평분력을 고려"한다는 설명은 수직분력을 누락하고 있어 부정확하다.

벽체는 뒷판(수직부)과 바닥판(수평부)으로 구성되며, 뒷판은 수평 토압에 의한 휨과 전단을 받고, 바닥판은 수직하중(자중, 토압의 수직분력, 배면토의 하중)의 영향을 동시에 받는다.

다음은 모두 설계 기준에 부합하는 정확한 설명이다.

• 뒷부벽 T형, 앞부벽 직사각형 설계
• 뒷판이 재하하중을 지지하도록 설계
• 반중력식 옹벽 적용 기준

휨과 전단만 작용하는 부재의 콘크리트 전단강도는 $V_c = \dfrac{1}{6}\lambda\sqrt{f_{ck}}\,b_w d$로 계산한다.
단면 b=300mm, 전체 높이 500mm에서 유효깊이는 통상 d=450mm로 산정한다.
대입하면 $V_c = \dfrac{1}{6}\times1\times\sqrt{21}\times300\times450$이며,
$\sqrt{21}\approx4.583$이므로 $V_c \approx \dfrac{4.583\times300\times450}{6} \approx 114{,}600\,\text{N} = 114.6\,\text{kN}$이 되어 114.6kN이 산출된다.

프리스트레스트콘크리트(PSC)는 일반 철근콘크리트보다 철근 부식에 훨씬 민감하므로, 염소 이온 농도 제한이 더욱 엄격하다. 국내 콘크리트 설계·시공 기준에서 프리스트레스트콘크리트의 최대 수용성 염소 이온량은 시멘트 질량의 0.06%로 규정되어 있으며, 이는 일반 철근콘크리트의 기준(0.3%)보다 훨씬 낮게 설정되어 있다. 이는 프리스트레스 강재가 높은 응력 상태에서 응력부식균열(SCC)에 의한 취성 파괴 위험이 크기 때문이다.

슈미트 해머로 일정한 충격 에너지를 콘크리트 표면에 가한 뒤 되튀는(반발하는) 크기를 측정해 강도를 추정하는 비파괴 시험방법은 반발경도법이다.

인발시험은 매입된 볼트 등을 뽑아내는 힘을, 관입저항법은 핀 등을 박아넣는 저항력을, 머추리티미터는 온도이력을 이용한 강도추정법을 이용한다는 점에서 반발경도법과 원리가 다르다.

식에서 X는 콘크리트 표면의 염화물이온 농도, Y는 초기 함유 염화물이온 농도, Z는 염화물이온의 확산계수를 의미한다. 표면염화물이온농도(X)는 해양 환경조건에 따라 달라지는데, 일반적으로 비말대(splash belt)가 해중보다 염분 공급이 활발하여 X가 더 크며, 해중은 상대적으로 X가 작다.

• 물-결합재비(W/B)가 작아지면 콘크리트가 치밀해져 확산계수 Z가 작아진다.
• 고로슬래그 시멘트 사용 시에도 치밀한 조직으로 Z가 감소한다.
• 제염되지 않은 바다모래를 사용하면 콘크리트 내부에 초기 염화물이 포함되어 초기함유염화물농도 Y가 커진다.

콘크리트 보수용 섬유는 균열 억제와 인장 성능 보완을 위해 사용되므로 섬유의 인장강도가 커야 하는 것이 핵심 요구조건이며, 섬유 자체의 압축강도가 커야 한다는 것은 섬유보강의 목적과 맞지 않는 서술이다.

섬유는 가늘고 긴 형태로 매트릭스에 분산되어 인장·휨 응력에 저항하는 역할을 하므로 압축강도는 요구조건으로 다루어지지 않는다.

• 내구성·내열성·내후성이 우수해야 한다는 서술은 옳다.
• 섬유와 시멘트 결합재 사이의 부착성이 좋아야 한다는 서술도 옳다.

표준갈고리 기본정착길이는 $l_{hb} = \dfrac{0.24 \beta d_b f_y}{\sqrt{f_{ck}}}$이며 여기서 $\beta=1.0$(도막되지 않은 철근)이다.
대입하면 $l_{hb} = \dfrac{0.24 \times 1.0 \times 19.1 \times 400}{\sqrt{21}} = \dfrac{1833.6}{4.583} \approx 400.1\,mm$이 된다.
피복두께 보정계수 0.7을 적용하면 $l_{dh} = 400.1 \times 0.7 \approx 280\,mm$로 계산되어 280mm가 정착길이가 된다.

열화기에서 동해깊이율이 1.0 이하가 된다는 설명은 틀렸다. 열화기는 동해가 최종 단계로 진행된 상태이므로 동해깊이율이 1.0을 초과하여 계속 증가하는 단계이며, 열화기에서 깊이율이 감소한다는 표현은 동해 진행의 누적성 원리에 모순된다.

동해의 진행예측 단계는 잠복기→진전기→가속기→열화기 순으로 진행되며, 각 단계의 동해깊이율 변화가 구분된다. 나머지 단계의 설명은 맞다.

• 잠복기: 동해깊이율이 작고 철근부식이 없다.
• 진전기: 동해깊이율이 증가하면서 철근부식이 시작된다.
• 가속기: 동해깊이율이 1.0에 도달하면서 부식이 심화된다.

T형보의 유효폭은 다음 4가지 중 최솟값으로 결정된다: ① 보의 경간의 1/4, ② 양쪽 슬래브의 중심 간 거리, ③ (양쪽으로 각각 내민 플랜지 두께의 8배씩) + b_w이다. 보기 2번 "(보의 경간의 1/2)+b_w"는 T형보 유효폭 결정 기준에 없는 식으로, 보의 경간의 1/2은 기준값 자체가 아니며 플랜지 두께의 배수 기준(보통 4배 또는 8배)과도 맞지 않는다. 따라서 정답은 2번이다.

화재 시 콘크리트의 열화현상 중 탄산화는 고온 환경에서의 특징적 반응이 아니다. 콘크리트의 탄산화는 상온에서 대기 중 이산화탄소와 반응하는 화학적 열화로, 화재 같은 고온 환경에서는 오히려 수분 손실로 인해 진행이 느려진다.

• 급격한 가열 시 폭렬: 고온에서 표면과 내부의 온도 차로 인한 열응력이 피복콘크리트 폭렬을 유발하는 올바른 설명이다.
• 탈수·열응력에 의한 균열: 탈수(수분 증발)와 열응력에 의한 균열 발생도 화재 시 주요 열화 메커니즘이다.
• 정탄성계수 감소에 의한 처짐 증가: 고온 가열로 콘크리트의 탄성계수가 저하되면서 처짐이 증대되는 것으로 정확하다.

과소철근보는 콘크리트가 압축파괴되기 전에 인장철근이 먼저 항복한다. 그래서 큰 처짐과 균열로 파괴를 미리 알리는 연성파괴가 일어난다. 과다철근보는 콘크리트가 먼저 압괴되어 예고 없는 취성파괴가 일어나므로, 이를 막기 위해 과소철근보로 설계한다.

띠철근 기둥의 설계축강도(최대)는 øPn(max) = ø×0.80×[0.85fck(Ag−Ast)+fyAst]로 산정한다.
총단면적 Ag=400×400=160,000mm², Ast=4,000mm²이므로 콘크리트 부담 단면적은 156,000mm².
공칭강도 Pn=0.85×24×156,000+350×4,000=3,182,400+1,400,000=4,582,400N.
여기에 0.80과 ø=0.65를 곱하면 øPn(max)=0.65×0.80×4,582,400≈2,383,000N≈2382kN이 된다.

이 문항은 (구) 콘크리트구조기준의 식을 적용한다. 이 기준에서 f_ck가 28MPa를 넘으면 1MPa마다 β₁을 0.007씩 줄인다.
$\beta_1=0.85-0.007\times(30-28)=$0.836
참고로 현행 KDS 14 20 20에서는 f_ck ≤ 40MPa일 때 β₁=0.80을 쓴다.

수축줄눈(신축이음)은 콘크리트 균열을 제어하고 응력 완화하기 위한 시공 기법으로, 탄산화 방지와는 직접적인 관련이 없다. 오히려 줄눈 부분이 추가적인 침투 경로가 될 수 있어 탄산화 방지 대책으로 보기 어렵다.

콘크리트 탄산화는 대기 중 CO₂가 콘크리트 내부로 침투하여 수산화칼슘을 중화시키는 현상으로, 철근의 부식을 초래한다. 탄산화 방지 대책은 CO₂ 침투 경로를 차단하거나 침투 속도를 지연시키는 데 집중된다.

• 밀실한 콘크리트 타설: 공극을 최소화하여 CO₂ 침투 경로를 차단하는 기본 대책이다.
• 철근 피복두께 확보: 탄산화 깊이가 철근에 도달하는 시간을 연장하는 방법이다.
• 낮은 물-시멘트비: 콘크리트의 치밀성을 높여 투과성을 감소시킨다.