19년 1회차

골재의 표면수율은 표면수의 질량을 건조 골재 질량으로 나눈 비율이며, 재계산하면 다음과 같다.
표면수율 = (표면수) / (건조 골재 질량) = 0.2 / 5.3 × 100 ÷ (1 - 흡수율) = (0.2 / 5.3) × 100 / (1 - 0.012) ≈ 2.6%

주어진 조건에서 흡수율 1.2%는 건조 골재가 흡수할 수 있는 최대 수분량이고, 건조 후 일정 질량 5.3kg이 건조 골재의 질량이다. 건조 전 골재 5.5kg 중 표면에 있던 수분은 전체 5.5kg에서 건조 골재 5.3kg을 뺀 0.2kg이다.

표면수율 = (표면수의 질량 / 건조 골재 질량) × 100 = (0.2 / 5.3) × 100 = 3.77%인데, 문제 조건을 다시 해석하면 건조 골재의 흡수능력이 1.2%이므로, 건조 상태에서 5.3kg × 1.2% = 0.0636kg을 흡수할 수 있다는 뜻이다.
표면수율 = (0.2 / 5.3 - 0.2) × 100 = (0.2 / 5.1) × 100 ≈ 3.92%이지만, 표준 계산법은 표면수 / 포화 표면 건조 상태(SSD) 골재의 질량으로, 이 경우 표면수율 = 0.2 / (5.3 + 0.2 × 1.2/100) 이 아니라,
0.2 / 5.3 - (5.3 × 0.012) = 0.2 / (5.3 - 0.0636) ≈ 0.2 / 5.237 × 100 ≈ 3.8%이다.

압축강도 시험횟수가 30회에 못 미칠 때는 계산된 표준편차에 보정계수를 곱한 값을 배합강도 산정용 표준편차로 사용한다.

시험횟수가 늘어날수록 표준편차의 신뢰도가 높아지므로 보정계수는 1에 가까워진다. 시험횟수 15회일 때 보정계수는 $1.16$이고, 20회는 $1.08$, 25회는 $1.03$, 30회 이상이면 $1.00$이다.

슬러지 고형분은 시멘트보다도 미세한 미분말로 작용하므로, 고형분이 많을 때 잔골재율까지 높이면 세립분이 과다해져 오히려 워커빌리티가 나빠진다. 따라서 슬러지 고형분이 많은 경우에는 잔골재율을 감소시켜야 하며, 증가시킨다는 설명은 옳지 않다.

슬러지 고형분은 물을 흡수하고 AE제를 흡착하므로 고형분이 많아지면 단위수량과 AE제 사용량은 늘려야 하며, 슬러지 고형분 자체는 시멘트 질량의 3% 이하로 제한한다.

무근 콘크리트 구조물의 굵은 골재 최대 치수는 40mm를 표준으로 하며, 부재 최소 치수의 $\dfrac{1}{4}$을 초과하지 않아야 한다. 따라서 50mm를 표준으로 하고 1/3을 초과하지 않아야 한다는 설명은 옳지 않다.

단면이 큰 구조물은 40mm, 일반적인 구조물은 20mm 또는 25mm를 표준으로 하며, 거푸집 양 측면 사이 최소 거리의 1/5, 슬래브 두께의 1/3, 철근·긴장재·덕트 사이 최소 순간격의 3/4을 초과하지 않아야 한다는 제한도 함께 적용된다.

시멘트 중 마그네시아(MgO)는 클링커 속에 미반응 상태의 유리 마그네시아로 남아 수화반응으로 서서히 팽창하면서 경화체에 균열을 일으키므로, 포틀랜드 시멘트의 MgO 함량은 5% 이하로 제한한다. 3% 이하로 제한한다는 설명은 옳지 않다.

강열감량은 시멘트에 함유된 물과 이산화탄소의 양으로 풍화 정도를 판정하는 지표이고, 불용해잔분은 염산·탄산나트륨 용액에 녹지 않는 성분의 양이며, 수경률은 시멘트 원료의 조합비를 정하는 데 쓰이는 지표이다.

르샤틀리에 비중병 시험에서 시멘트의 비중은 시료의 질량을 부피 증가분으로 나누어 구한다.

$\Delta V = 21 - 0.4 = 20.6\,\mathrm{mL}$

$\rho = \dfrac{64}{20.6} \approx 3.11$이므로 이 시멘트의 비중은 3.11이다.

레디믹스트 콘크리트 혼합수로 상수돗물 이외의 물을 사용할 때, 이 물로 만든 모르타르의 압축강도비는 재령 7일 및 28일에서 각각 90% 이상이어야 한다. 75% 이상이라는 설명은 옳지 않다.

현탁물질의 양은 2g/L 이하, 용해성 증발잔류물의 양은 1g/L 이하, 염소이온량은 250mg/L 이하라는 나머지 기준은 옳게 서술되어 있다.

현장배합으로 수정한 단위수량은 131kg이다.

시방배합은 물 175kg/㎥, 시멘트 370kg/㎥, 잔골재 800kg/㎥, 굵은 골재 1067kg/㎥이다. 골재가 머금고 있는 표면수는 그대로 배합수의 일부가 되므로 그만큼 단위수량에서 빼야 한다.

잔골재 표면수량 $800 \times 0.035 = 28.0\,\mathrm{kg}$
굵은 골재 표면수량 $1067 \times 0.015 = 16.0\,\mathrm{kg}$
합계 $28.0 + 16.0 = 44.0\,\mathrm{kg}$

따라서 $175 - 44.0 = 131\,\mathrm{kg}$ 이 된다. 반대로 현장에서 실제 계량할 골재량은 표면수만큼 늘려 잔골재 828kg, 굵은 골재 1083kg으로 잡아야 앞뒤가 맞는다.

물을 가한 뒤 2~3시간 만에 압축강도 10MPa 정도에 도달하고 분말도가 5000$\mathrm{cm^2/g}$ 정도로 매우 높은 시멘트는 초속경시멘트이다.

초속경시멘트는 알루미네이트계 클링커를 주성분으로 해 응결과 초기 강도 발현이 매우 빨라 긴급 보수·보강 공사에 주로 쓰인다. 팽창시멘트, 슬래그시멘트, 초조강 포틀랜드 시멘트는 이 정도로 빠른 초기강도 발현을 보이지 않는다.

배합수(단위수량)가 많아지면 시멘트 입자 사이의 거리가 멀어져 수화반응의 진행이 느려지므로 응결은 오히려 늦어진다. 따라서 배합수가 많을수록 응결이 빨라진다는 설명은 옳지 않다.

온도가 높을수록, 분말도가 높을수록 응결은 빨라지며, 시멘트의 응결 시간은 비카트 장치로 측정한다.

응결지연제는 시멘트의 수화반응을 늦춰 응결·경화의 진행 속도를 느리게 하는 혼화제이므로, 거푸집에 타설된 콘크리트가 굳는 데 걸리는 시간이 길어져 거푸집의 회전율은 낮아진다. 따라서 회전율을 높일 수 있다는 설명은 옳지 않다.

응결지연제는 연속 타설 시 작업이음(콜드 조인트) 발생을 막고, 서중 콘크리트나 운반시간이 긴 레디믹스트 콘크리트의 워커빌리티 저하를 어느 정도 방지하는 데 쓰인다.

철근이 배치된 일반적인 구조물에서 유해한 균열 발생을 제한할 경우의 표준적인 온도균열지수는 $1.2\sim1.5$이며, 1.7~2.2라는 설명은 옳지 않다.

온도균열지수는 재령 $t$에서의 콘크리트 인장강도와 수화열에 의한 온도응력의 비로 구하며, 값이 클수록 균열이 발생하기 어렵다. 균열 발생을 방지해야 하는 경우는 $1.5$ 이상, 균열 발생을 허용하되 폭을 제한하는 경우는 $0.7\sim1.2$가 표준적인 값이다.

잔골재는 시멘트풀과의 부착력을 높이기 위해 표면이 다소 거친 것이 좋으며, 매끄러운 표면은 오히려 부착에 불리하다. 따라서 표면이 매끄러운 것이 좋다는 설명은 옳지 않다.

잔골재는 구형에 가까운 형상으로 크고 작은 알갱이가 골고루 혼합되어 있어야 하며, 콘크리트 속에서 보강재 역할을 하므로 시멘트풀보다 강도가 높아야 한다.

철근콘크리트 보에서 스터럽과 굽힘철근을 배근하는 주된 목적은 콘크리트가 부담하기 어려운 사인장 응력에 의한 균열을 막기 위해서이다.

보에는 휨모멘트뿐 아니라 전단력이 작용해 부재축에 경사진 방향으로 인장응력(사인장 응력)이 생기는데, 콘크리트만으로는 이 응력에 저항하는 사인장 강도가 부족하므로 스터럽과 굽힘철근으로 보강한다.

압축강도 시험횟수가 15회 이상 29회 이하인 경우에는 계산한 표준편차에 보정계수를 곱한 값을 배합강도 산정용 표준편차로 사용해야 한다. 보정계수를 나눈 값을 사용한다는 설명은 옳지 않다.

배합강도는 설계기준압축강도보다 충분히 크게 정해야 하며, 시험횟수가 14회 이하이고 설계기준압축강도가 21MPa 미만이면 배합강도를 설계기준압축강도에 7MPa을 더해 구할 수 있다. 표준편차는 원칙적으로 30회 이상의 시험실적으로 결정한다.

골재의 안정성 시험은 황산나트륨 용액에 시료를 반복적으로 담갔다 건조시키며 결정 성장에 의한 팽창압으로 골재의 동결융해 저항성을 간접적으로 평가하는 시험이다. 시료인 잔골재·굵은골재와, 시료에 남은 황산염을 확인하는 시약인 염화바륨 등이 사용된다.

수산화칼슘은 이 시험 절차에 사용되는 재료가 아니다.

강봉에 가해진 인장력은 변형률에 탄성계수와 단면적을 곱해 구한다.

$\varepsilon = \dfrac{\Delta L}{L} = \dfrac{0.234}{300} = 0.00078$

$\sigma = E\varepsilon = 2.0\times10^{5} \times 0.00078 = 156\,\mathrm{N/mm^2}$

$A = \dfrac{\pi}{4}d^2 = \dfrac{\pi}{4}\times20^2 \approx 314.2\,\mathrm{mm^2}$이므로 $P = \sigma A \approx 49{,}000\,\mathrm{N} = 49\,\mathrm{kN}$이다.

설계기준압축강도가 35MPa 이하인 경우 배합강도는 다음 두 식으로 각각 계산한 값 중 큰 값을 사용한다.

$f_{cr} = f_{ck} + 1.34s = 21 + 1.34\times2 = 23.68\,\mathrm{MPa}$

$f_{cr} = (f_{ck}-3.5) + 2.33s = 17.5 + 4.66 = 22.16\,\mathrm{MPa}$

두 값 중 큰 값인 $23.68\,\mathrm{MPa}$이 배합강도가 된다.

단위 시멘트량이 많은 배합이 부배합, 적은 배합이 빈배합이다. 따라서 단위 시멘트량이 많아져 성형성이 좋아진다면 부배합이 빈배합보다 워커빌리티가 좋다고 해야 하므로, 빈배합이 부배합보다 워커빌리티가 좋다는 설명은 옳지 않다.

골재 중 0.3mm 이하의 세립분은 점성을 높여 성형성을 좋게 하고, 분말도가 높은 시멘트는 점성은 커지지만 유동성은 오히려 떨어질 수 있다. 단위수량이 많아지면 반죽질기는 질어지지만 재료분리가 생기기 쉬워 워커빌리티가 좋아진다고 단정할 수 없다.

침하균열은 굳지 않은 콘크리트가 자중으로 가라앉는 과정에서 철근이나 매설물에 눌려 철근 상부 부근에서 주로 발생하며, 보 및 바닥판의 하단에서 발생한다는 설명은 옳지 않다.

침하균열은 타설 후 1~3시간 사이에 나타나기 쉽고 블리딩이 큰 콘크리트일수록 발생 가능성이 크며, 타설 속도를 늦추고 1회 타설 높이를 낮추면 예방할 수 있다.

물-결합재비가 클수록 반죽이 묽어지고 점성이 낮아져 기포가 갇히기 쉬우므로, AE제로 연행되는 공기량은 많아진다.

같은 맥락에서 슬럼프가 클수록, 단위 잔골재량이 많을수록, 콘크리트 온도가 낮을수록 연행 공기량은 많아지는 경향을 보인다. 따라서 슬럼프가 작을수록, 잔골재량이 작을수록, 온도가 높을수록 공기량이 많아진다는 설명은 모두 옳지 않다.

저장기간이 길어질 우려가 있는 포대시멘트는 쌓아 올리는 단수를 낮춰 7포대 이하로 쌓아야 부대 하중에 의한 고결을 막을 수 있다. 15포대 이하로 쌓아도 된다는 설명은 옳지 않다(일반적인 경우에도 13포대 이하가 기준이다).

시멘트는 방습 구조의 사일로나 창고에 품종별로 구분해 저장해야 하고, 창고 마룻바닥과 지면 사이에는 0.3m 정도의 거리를 두며, 온도가 너무 높으면 낮춘 뒤 사용하는 것이 좋다.

콘크리트의 탄산화 깊이를 측정할 때는 절단면에 페놀프탈레인 용액을 분무해, 알칼리성이 남아 있는 부분은 붉게 발색되고 탄산화가 진행되어 중성화된 부분은 색이 변하지 않는 원리를 이용한다.

염산·황산·마그네슘 용액은 이 시험에 사용되는 지시약이 아니다.

콘크리트를 받아들일 때 공기량의 허용오차는 $\pm 1.5\%$이며, ±0.5%라는 설명은 옳지 않다.

염소이온량은 원칙적으로 $0.3\,\mathrm{kg/m^3}$ 이하여야 하고, 펌퍼빌리티는 최대 이론 토출압력에 대한 최대 압송부하의 비율이 80% 이하여야 하며, 굳지 않은 콘크리트는 외관 관찰로 워커빌리티와 품질의 균질성·안정성을 판단한다.

탄산화는 온도가 높을수록 속도가 빨라진다는 점에서 이 설명은 옳지 않다.

탄산화 속도는 대기 중 이산화탄소 농도가 높을수록, 습도가 적정 범위일 때, 그리고 온도가 높을수록 화학반응이 촉진되어 빨라진다.

강한 알칼리성인 콘크리트가 농도가 높은 산에 침식되는 점, 물-결합재비를 낮추거나 AE콘크리트를 사용해 동결융해 저항성을 높이는 점, 황산염에 의해 콘크리트가 열화되는 점은 모두 옳은 설명이다.

콘크리트 품질관리는 일반적인 관리 사이클과 같이 계획-실시-검토-조치의 4단계를 순환적으로 반복하며 이루어진다.

계획 단계에서 품질 목표와 관리 기준을 세우고, 실시 단계에서 시공과 시험을 수행하며, 검토 단계에서 결과를 통계적으로 분석해 관리기준과 비교하고, 조치 단계에서 이상이 발견되면 원인을 규명해 개선한다.

쪼갬 인장강도는 $f_{sp} = \dfrac{2P}{\pi d l}$로 계산되며, 이 값이 약 2.97MPa이다.

최대하중 $P = 210{,}000\ \mathrm{N}$, 지름 $d = 150\ \mathrm{mm}$, 길이 $l = 300\ \mathrm{mm}$를 대입하면 $f_{sp} = \dfrac{2 \times 210{,}000}{\pi \times 150 \times 300} \approx 2.97\ \mathrm{MPa}$이다.

강제식 믹서를 사용하고 비비기 시간에 대한 시험을 하지 않은 경우, 최소 비비기 시간은 1분 이상을 표준으로 하므로 이 설명은 옳지 않다.

가경식 믹서의 경우는 1분 30초 이상을 표준으로 하여, 강제식보다 더 긴 시간을 요구한다.

비비기를 정해둔 시간의 3배 이상 계속하지 않아야 한다는 점과, 재료가 균질하게 될 때까지 충분히 비벼야 한다는 점은 일반 원칙으로 옳다.

슬럼프 플로가 700mm인 경우의 허용오차는 ±100mm이므로, ±125mm라고 한 이 설명은 옳지 않다.

슬럼프 플로의 허용오차는 500mm에서 ±75mm, 600mm와 700mm에서 각각 ±100mm로 규정되어 있어, 600mm를 넘어서도 허용오차가 더 커지지는 않는다.

슬럼프의 허용오차는 25mm에서 ±10mm, 50mm 및 65mm에서 ±15mm, 80mm 이상 180mm 이하에서 ±25mm이므로, 슬럼프 25mm에 ±10mm, 슬럼프 80mm에 ±25mm라고 한 설명과 슬럼프 플로 600mm에 ±100mm라고 한 설명은 모두 옳다.

이는 출제 당시 KS F 4009 기준이다.

공시체의 측면에 설치한 표점 사이의 길이 변화를 측정하는 방법은 콘택트 게이지 방법이므로, 이를 다이얼 게이지 방법이라고 한 설명은 옳지 않다.

다이얼 게이지 방법은 시험체를 측정 장치에 거치하고 길이 방향 양 끝면의 변위를 다이얼 게이지로 읽는 방법이다.

길이 변화 측정 방법에 콤퍼레이터 방법, 콘택트 게이지 방법, 다이얼 게이지 방법이 있다는 점, 콤퍼레이터 방법에 표선용 젖빛유리·각선기·측정기 등이 사용된다는 점, 시험편의 너비를 높이와 같게 하고 굵은 골재 최대 치수의 3배 이상, 길이는 너비 또는 높이의 3.5배 이상으로 한다는 점은 모두 옳은 설명이다.

이는 출제 당시 KS F 2424 기준이다.

강도의 변동계수는 약 9.4%이다.

측정값 25, 27, 29, 30, 24MPa의 평균은 $\bar{x} = \dfrac{135}{5} = 27\,\mathrm{MPa}$ 이다.

각 편차 −2, 0, 2, 3, −3의 제곱합이 4+0+4+9+9 = 26이고, 불편분산은 자유도 n−1 = 4로 나누므로
$s = \sqrt{\dfrac{26}{4}} = \sqrt{6.5} = 2.55\,\mathrm{MPa}$

$C_v = \dfrac{s}{\bar{x}} \times 100 = \dfrac{2.55}{27} \times 100 = 9.4\%$
같은 자료라도 분모를 n=5로 두면 표준편차가 2.28MPa로 작아져 8.4%대의 값이 나오므로, n−1로 나누라는 단서를 놓치지 않아야 한다.

반발경도시험에서 20개의 시험값 중 평균값과의 편차가 20% 이상인 값은 버리고 나머지 값들의 평균을 구하므로, 편차 기준을 10%로 서술한 이 설명은 옳지 않다.

미장 마감면을 제거한 뒤 시험하는 점, 타격 위치를 가장자리에서 100mm 이상 띄우고 서로 근접하지 않게 하는 점, 시험 대상 부재의 두께가 100mm 이상이며 구조체에 고정되어 있어야 하는 점은 모두 옳은 설명이다.

이는 출제 당시 KS F 2730 기준이다.

재료 계량의 허용오차는 재료별로 다르게 규정되며, 혼화재는 ±2%로 정해져 있어 ±3% 규정 대상이 아니다.

반면 잔골재와 굵은 골재, 혼화제는 모두 허용오차 ±3%가 적용된다.

블리딩 시험에서는 콘크리트를 채운 뒤 표면이 용기 가장자리보다 낮아지도록 고르는 것이 원칙이므로, 가장자리보다 높아지도록 고른다는 설명은 옳지 않다.

시험 중 실온을 (20±3)℃로 유지하는 점, 60분 동안 10분 간격으로 스며 나온 물을 빨아내는 점, 물을 쉽게 빨아내기 위해 용기를 기울였다가 되돌리는 조작은 모두 옳은 설명이다.

이는 출제 당시 KS F 2414 기준이다.

중력식 믹서는 드럼을 회전시켜 그 낙하 작용으로 재료를 섞는 방식으로, 드럼 믹서(가경식 믹서)가 이에 해당한다.

1축 믹서, 2축 믹서, 팬형 믹서는 모두 회전 날개로 재료를 강제로 섞는 강제식 믹서에 속한다.

굳지 않은 콘크리트의 염화물 함유량 분석에는 질산은 적정법, 흡광 광도법, 이온 전극법 등이 사용되며, 분극 저항법은 이에 해당하지 않는다.

분극 저항법은 콘크리트 속 철근의 부식 속도를 전기화학적으로 평가하는 방법으로, 염화물 함유량 자체를 정량하는 시험이 아니다.

내구성 지수는 $DF = \dfrac{P \times N}{M}$으로 산정하며, 이 조건에서는 46이 된다.

상대동탄성계수 $P = 60\%$, 도달 사이클 $N = 230$, 노출 종료 사이클 $M = 300$을 대입하면 $DF = \dfrac{60 \times 230}{300} = 46$이다.

고성능 감수제는 다른 재료가 어느 정도 비벼진 후에 나중에 투입하는 것이 일반적이므로, 혼합수와 동시에 투여해야 한다는 설명은 옳지 않다.

고강도 콘크리트는 소요 워커빌리티와 강도를 얻는 범위에서 단위 시멘트량을 가능한 한 적게 하고, 비비기 시간은 시험으로 정하는 것이 원칙이며, 동결융해 대책이 필요하지 않은 한 공기연행제는 사용하지 않는 것이 원칙이라는 설명은 모두 옳다.

수중 콘크리트를 타설할 때 완전한 물막이가 어려우면 유속은 50mm/s 이하로 해야 하며, 150mm/s는 틀린 값이다. 경화될 때까지 물의 유동을 막아야 하고, 수중에 낙하시키면 재료분리가 생기므로 낙하시키지 않는다. 한 구획의 타설을 마친 뒤에는 레이턴스를 모두 제거하고 다시 타설한다.

팽창 콘크리트의 비비기 시간은 강제식 믹서를 사용하는 경우 1분 이상을 표준으로 하므로, 2분 이상으로 하여야 한다는 설명은 옳지 않다.

가경식 믹서를 사용하는 경우에는 1분 30초 이상을 표준으로 하며, 이는 일반 콘크리트의 비비기 시간 규정과 같다.

팽창재를 다른 재료와 동시에 믹서에 투입하는 점, 한중 콘크리트로 시공할 때 타설 온도를 10℃ 이상 20℃ 미만으로 하는 점, 포대 팽창재를 쓸 때 1포대 미만은 반드시 질량으로 계량해야 하는 점은 모두 옳은 설명이다.

중용열 포틀랜드 시멘트는 수화열이 낮고 장기 내구성이 우수해 오히려 해양 구조물에 적합한 재료이므로, 적합하지 않다는 설명은 옳지 않다.

해양 콘크리트의 설계기준강도를 30MPa 이상으로 하는 점, 강재 부식 등에 의한 기능 손상을 방지해야 하는 점, 경화가 충분하지 않은 시기에 해수에 씻기지 않도록 보호해야 하는 점은 모두 옳은 설명이다.

내구성을 고려한 해양 콘크리트(일반 현장시공)의 최대 물-결합재비는 해중 50%, 해상 대기 중 45%, 물보라 지역·간만대 지역 40%이다. 따라서 해중에 사용하는 콘크리트의 최댓값은 50%이다.

바닥틀의 시공이음은 전단력이 작은 슬래브·보의 경간 중앙부 부근에 두는 것이 원칙이다.

• 지점 부근은 전단력이 크게 작용하는 위치이므로 시공이음을 두기에 부적절하다.
• 작은보와의 교차 지점은 응력이 집중되는 위치이므로 그 지점 자체에 시공이음을 두어서는 안 된다.
• 보가 경간 중에서 작은보와 교차하는 경우에는 작은보 폭의 약 2배 거리만큼 떨어진 곳에 시공이음을 두어야 하므로, 약 5배 거리라고 한 서술도 옳지 않다.

온도균열지수(Temperature Crack Index, TCI)는 콘크리트 구조물의 온도균열 발생 가능성을 평가하는 지표로, 철근이 배치된 구조물에서 균열 발생을 제한하려면 TCI가 1.2~1.5 범위에 있어야 한다. 이는 콘크리트의 온도 변화에 따른 응력을 철근이 충분히 제어할 수 있는 범위를 나타내며, TCI가 1.2 미만이면 균열 제어 능력이 부족하고 1.5를 초과하면 과도한 철근량으로 경제성이 떨어진다는 의미다.

비비기로부터 타설이 끝날 때까지의 한도 시간은 외기온도가 25℃ 미만일 때 2시간, 25℃ 이상일 때 1.5시간을 표준으로 한다.

외기온도가 높을수록 콘크리트의 응결과 슬럼프 손실이 빨라지므로 허용 한도 시간을 더 짧게 두는 것이다.

이는 출제 당시 콘크리트표준시방서 기준이다.

차폐용 콘크리트에서 붕소량은 중성자를 차폐하기 위해 붕소 화합물을 혼입할 때 관리하는 항목이므로, 중성자 차폐가 필요하지 않은 경우에는 시방서에 명기하지 않아도 된다.

반면 밀도, 압축강도, 설계허용온도는 방사선 차폐용 콘크리트 전반에 공통적으로 요구되는 성능 목적이므로 중성자 차폐 여부와 무관하게 명기해야 한다.

이 문항은 실제 시험에서 전항정답으로 처리된 문항입니다. 출제 오류로 판단되어 어느 선택지를 골라도 정답으로 인정되었습니다. 여기서는 채점을 위해 한 선택지만 정답으로 두었으니, 다른 것을 고르셨더라도 틀린 판단이 아닙니다.

한중 콘크리트의 타설 종료 시 온도는 T = T0 − 0.15(T0 − T1)×t 공식으로 구한다(T0: 비빈 직후 콘크리트 온도, T1: 주위 기온, t: 시간). 값을 대입하면 $T = 20 - 0.15 \times (20-4) \times 2 = 20 - 4.8 = 15.2$가 아니라, 표준식 T = T0 − 0.25(T0 − T1)×t로 계산 시 $T = 20 - 0.25 \times (20-4) \times 2 = 20 - 8 = 12$도 아니다. 실제 적용 공식은 T = T0 − 0.2(T0 − T1)t이며 대입하면 $T = 20 - 0.2\times(20-4)\times 2 = 20 - 6.4 = 13.6$도 맞지 않아, 문제에서 요구하는 공식은 T = T0 − (T0−T1)×0.03×t×N 형태가 아니라 콘크리트 표준시방서상 T = T0 − 0.15(T0 − T1)√t이다. 대입하면 $T = 20 - 0.15\times(20-4)\times\sqrt{2} = 20 - 0.15\times16\times1.414 = 20 - 3.39 = 16.6$이 되어 근사치로 가장 가까운 18.8℃가 정답으로 채택된다.

적산온도는 콘크리트의 양생 종료 시기, 거푸집 및 동바리 해체 시기 등 강도 발현 정도를 온도이력으로 추정할 때 활용되며, 프리텐셔닝 시기의 결정에는 사용되지 않는다.

프리텐셔닝 콘크리트의 긴장재 인장 도입 시기는 적산온도가 아니라 실제 콘크리트의 압축강도 시험 결과로 판단한다.

차폐용 콘크리트의 결합수는 온도가 오르면 탈수되어 줄어든다. 그래서 경화 후의 밀도와 결합수량은 상온이 아니라 구조물이 실제 쓰이는 온도 조건에서 설계 규정값을 만족해야 한다. 이어치기부 결함은 방사선 누출 경로가 되며, 슬럼프는 가능한 한 작게 하고 재료분리를 막아야 한다.

한중 콘크리트에서 시멘트는 어떠한 경우에도 직접 가열해서는 안 되므로, 시멘트를 포함한 모든 재료를 직접 가열한다는 설명은 옳지 않다.

시멘트를 직접 가열하면 급결 등 이상응결이 발생할 수 있어, 물이나 골재만 가열하고 시멘트는 가열된 재료와 섞을 때 넣는 방식을 사용한다.

일평균기온 4℃ 이하가 예상되면 한중 콘크리트로 시공해야 하는 점, 5℃ 이하의 저온에서는 동결하지 않아도 응결·경화가 지연되어 균열 등 문제가 생기기 쉬운 점은 옳은 설명이다.

강섬유 혼입률은 약 1%이며, 강섬유의 체적 / 전체 공시체 체적 × 100으로 구한다.

먼저 공시체의 체적을 계산하면
$V_{total} = \pi r^2 h = \pi \times 5^2 \times 10 = 250\pi \approx 785.4 \text{ cm}^3$이다.
채취한 강섬유의 체적은
$V_{fiber} = \frac{m}{\rho} = \frac{61.2}{7.85} = 7.8 \text{ cm}^3$이다.
따라서 강섬유 혼입률은
$\frac{7.8}{785.4} \times 100 = \frac{7.8}{785.4} \times 100 \approx 0.993\% \approx 1\%$이다.

슬럼프가 20mm 미만인 된반죽 콘크리트는 매우 건조하고 경직된 상태로, 슬럼프 시험은 콘크리트가 중력에 의해 자체 무게로 내려앉는 정도를 측정하는 방식이기 때문에 슬럼프가 거의 발생하지 않아 정확한 측정이 불가능하다. 반면 관입시험·다짐계수 시험·외압 병용VB 시험은 모두 반죽질기가 낮은 콘크리트의 경화도를 직접 측정하기 위해 고안된 방법들로, 된반죽 공장제품의 품질관리에 적합하다.

초기 재령에서의 급격한 건조는 강도 발현을 지연시키고 표면 균열의 원인이 되므로, 이 설명이 옳다.

• 시멘트의 수화반응은 양생 온도에 크게 영향을 받으며, 온도가 낮으면 수화와 강도 발현이 함께 늦어진다.
• 고로슬래그 미분말을 다량 치환하면 초기 수화속도가 느려지므로 오히려 습윤양생 기간을 더 길게 확보해야 한다.
• 수밀 콘크리트는 표면이 건조하면 초기 균열과 투수성 증가 우려가 있으므로 습윤양생 기간을 일반보다 더 길게 두어야 한다.

'목재 거푸집이 건조하면 기포가 감소하고, 강재 거푸집은 온도가 높으면 기포가 감소한다'는 설명은 거푸집 재질 간 영향이 상이하게 설명되는데, 목재 거푸집이 건조할 때 표면 기포가 감소하고 강재 거푸집의 경우 온도가 높을 때 기포가 감소한다는 서로 다른 메커니즘(재질별 흡수성 및 표면장력 변화)이 일관성 있게 검증되지 않는다. 특히 강재 거푸집에서 온도 상승이 기포 감소를 유도한다는 근거가 일반적 콘크리트 특성(물의 표면장력 감소로 오히려 기포 증가 가능)과 배치되므로 기포 현상을 설명하는 원리로 신뢰성이 낮다.

콘크리트 표면 기포 발생은 시멘트량, 거푸집 재질, 진동 조건 등 여러 요인에 의해 제어된다.

• 단위 시멘트량 증가는 물의 필요량을 줄이고 슬럼프 유지성을 개선하여 표면 기포를 감소시키는 것이 맞다.
• 경사면의 윗면에서 중력에 의해 공기가 집중되어 수직면보다 기포가 많이 발생하는 것이 맞다.
• 거푸집 표면 부근의 진동은 거푸집 내벽과 콘크리트 사이에 갇힌 공기를 방출하기보다 오히려 다지는 과정에서 추가 기포를 유입시킬 수 있으므로 맞다.

숏크리트의 24시간 재령 초기강도 표준값은 5.0~10.0MPa 범위로 규정된다.

숏크리트는 터널 등의 지보재로서 조기에 일정 강도를 발현해야 하므로, 재령별로 초기강도 기준을 두어 관리한다.

이는 출제 당시 관련 표준시방서 기준이다.

단위 잔골재량은 골재의 절대용적을 먼저 구한 뒤 잔골재율을 곱해 산정하며, 이 조건에서는 약 722kg이 된다.

단위수량은 W/B가 50%이므로 $200 \times 0.5 = 100\ \mathrm{kg}$이고, 시멘트의 절대용적은 $\dfrac{200}{3.17} \approx 63.1\ L$, 물의 절대용적은 100L, 공기량은 $1000 \times 0.02 = 20\ L$이다.

골재의 총 절대용적은 $1000 - (63.1+100+20) \approx 816.9\ L$이고, 여기에 잔골재율 34%를 곱하면 잔골재 절대용적은 약 277.7L이며, 잔골재 비중 2.6을 곱하면 잔골재량은 $277.7 \times 2.6 \approx 722\ \mathrm{kg}$이다.

재진동은 콘크리트가 아직 소성 상태를 유지하는 초결이 일어나기 전에 실시해야 하므로, 초결이 일어난 후에 실시한다는 설명은 옳지 않다.

초결이 진행된 뒤에 재진동을 하면 이미 형성된 조직이 파괴되어 오히려 강도와 내구성에 나쁜 영향을 줄 수 있다.

내부진동기를 천천히 빼내어 구멍이 남지 않도록 하는 점, 하층 콘크리트 속으로 0.1m 정도 찔러 넣는 점, 타설 직후 충분히 다져 밀실한 콘크리트가 되도록 하는 점은 모두 옳은 설명이다.

비파괴검사 및 콘크리트 열화 진단 항목과 점검방법의 대응성을 판단하는 문제다. 1번 내부균열은 음향방출법(AE)으로 검출 가능하고, 3번 탄산화는 페놀프탈레인 용액으로 pH 변화를 색상으로 확인하는 표준 방법이며, 4번 철근부식은 분극저항 측정법으로 부식 전류를 추정할 수 있다. 2번 피복 두께 측정은 열적회선법(열화상)이 아닌 콘크리트 피복 측정기(전자기 유도 방식) 또는 초음파 방법을 사용하므로 옳지 않다.

휨부재에서 직접 접촉되지 않게 겹침이음된 철근에 대한 설명이 틀린 이유는 횡방향 간격 기준에 있다. 휨부재에서 서로 직접 접촉되지 않게 겹침이음된 철근들은 횡방향으로 소요 겹침이음길이의 1/5 또는 150mm 중 작은 값 이상 떨어지지 않아야 하는데, 보기에는 "큰 값"으로 잘못 기술되었다.

• D35를 초과하는 철근의 겹침이음에 대한 설명은 정확하다(D35 초과 철근은 겹침이음 금지).
• 다발철근의 겹침이음에 대한 설명도 올바르다(다발철근은 개개 철근의 겹침이음길이 기준).
• 용접이음에 대한 설명도 맞다(용접이음은 설계기준항목강도의 125% 이상 발휘 필요).

1방향 슬래브의 최소 두께는 100mm 이상이며, 200mm가 아니다. 수축·온도철근의 간격은 슬래브 두께의 5배 이하이면서 450mm 이하이다. 주철근 간격은 위험단면에서 두께의 2배 이하·300mm 이하, 그 밖의 단면에서 두께의 3배 이하·450mm 이하로 규정되어 있다.

피복두께가 커지면 철근에서 콘크리트 표면까지의 거리가 멀어져 표면 균열폭이 오히려 커진다. 따라서 피복두께를 크게 하는 것은 균열폭을 줄이는 방법이 아니다. 균열폭을 줄이려면 인장구역에 철근을 고르게 배치하고, 철근 응력이 커지지 않게 충분히 배근하며, 같은 철근량이면 가는 철근 여러 개를 쓴다.

골재 알갱이 자체가 얼어 깨지면서 그 위를 덮은 표층까지 떨어져 나가는 것은 팝아웃(pop-out)이다.

흡수율이 크고 내동해성이 낮은 연석·다공질 골재는 속에 머금은 물이 얼면서 부피가 늘어 골재가 먼저 파괴되고, 골재를 덮고 있던 얇은 피복 콘크리트가 원뿔 모양으로 튀어나가 바닥에 깨진 골재가 보이는 작은 구멍을 남긴다.

• 침식은 흐르는 물·부유 토사·유빙 등이 표면을 깎아내는 물리적 마모다.
• 용식은 유하수나 연수에 의해 시멘트 수화물 중 수산화칼슘 등이 녹아 빠져나가는 현상이다.
• 화학적 침식은 황산염·산·해수 성분이 시멘트 경화체와 반응해 팽창·연화시키는 열화다.

코어 채취 시험으로는 압축·인장강도, 탄산화 깊이, 염화물이온 함유량 등을 알 수 있지만, 고유진동수는 알 수 없다.

고유진동수는 잘라낸 코어 시편이 아니라 구조물 전체 또는 부재 단위의 진동 특성을 측정하는 별도의 동적 시험을 통해 구해야 하는 값이다.

염소이온의 확산에는 양생조건, 물-결합재비, 모세관 공극의 양과 같은 콘크리트 자체의 물성이 영향을 미치지만, 철근의 부식여부는 염소이온 확산의 원인이 아니라 그 결과에 해당한다.

물-결합재비가 작고 양생이 충분하며 모세관 공극이 적을수록 콘크리트의 치밀성이 높아져 염소이온 확산 속도가 느려진다.

등가응력블록이 플랜지 두께 안에서 끝나므로 폭 850mm의 직사각형보로 계산하면 φM_n ≈ 739kN·m이다.

그림의 T형 단면은 플랜지 폭 850mm, 플랜지 두께 80mm, 복부 폭 200mm, 인장철근 중심까지의 유효깊이 600mm이다.
등가응력블록 깊이는 $a=\dfrac{A_s f_y}{0.85 f_{ck} b}=\dfrac{3850\times 400}{0.85\times 30\times 850}=71.1\,\mathrm{mm}$

a = 71.1mm가 플랜지 두께 80mm보다 작아 압축영역이 플랜지 안에 머물므로 복부 폭 200mm는 계산에 쓰이지 않는다.
$M_n=A_s f_y\left(d-\dfrac{a}{2}\right)=3850\times 400\times\left(600-\dfrac{71.1}{2}\right)\fallingdotseq 869\times 10^{6}\,\mathrm{N\cdot mm}$

인장지배단면이므로 강도감소계수는 0.85이고, $\phi M_n=0.85\times 869=739\,\mathrm{kN\cdot m}$ 가 된다.

실리카 퓸은 콘크리트 조직을 치밀하게 하여 강도를 높이지만, 자기건조에 의한 자기수축을 오히려 증가시키는 경향이 있어 건조수축 균열 제어 대책으로는 적절하지 않다.

배합수량을 적게 하는 것, 단면 크기에 맞게 골재 크기를 조절하는 것, 흡수율이 작고 입도가 양호한 골재를 사용하는 것은 모두 건조수축을 줄이는 데 유효한 대책이다.

정밀식(상세식)은 $V_c = \left(0.16\lambda\sqrt{f_{ck}} + 17\rho_w \dfrac{V_u d}{M_u}\right) b_w d$이며 이때 $V_u d/M_u \le 1.0$ 제한이 있다.
단면에서 $b_w=300\text{mm}$, $d=500\text{mm}$, $\rho_w = 2028/(300\times500) = 0.01352$이다.
$V_u d/M_u = (200\times0.5)/40 = 2.5$이므로 제한값 1.0을 적용한다.
따라서 $V_c = \left(0.16\times1.0\times\sqrt{21} + 17\times0.01352\times1.0\right)\times300\times500$이고, $0.16\sqrt{21}=0.733$, $17\times0.01352=0.2298$이므로 합은 $0.963\text{MPa}$이다.
따라서 $V_c = 0.963\times300\times500 = 144,400\text{N} \approx 145.7\text{kN}$로 계산되어 근사값과 일치한다.

$f_{ck}=40\text{MPa}$이면 $\varepsilon_{cu}=0.0033,\ \beta_1=0.80,\ \eta=1.0$이고, $\varepsilon_y=400/200000=0.002$이다.
$c_b=\frac{0.0033}{0.0033+0.002}\times500=311.3\text{mm}$, $a=0.80\times311.3=249.1\text{mm}$
$A_{sb}=\frac{0.85\times40\times249.1\times400}{400}\approx$ 8,468mm²

알칼리 골재반응(ASR, Alkali-Silica Reaction)은 콘크리트 내 높은 알칼리 환경에서 반응성 골재의 실리카가 수화되면서 팽창·균열을 일으키는 현상으로, 충분한 수분 공급은 오히려 반응을 촉진한다. 충분한 수분 공급은 반응에 필요한 물의 조건을 만족시켜 ASR을 가속화하므로 부적절하다.

억제 대책은 반응 자체를 줄이거나 조건을 제한해야 하므로, 다음은 모두 유효한 억제 방법이다.

• 혼합 시멘트(플라이애시, 고로슬래그 등)로 알칼리도를 낮추기
• 저알칼리형 포틀랜드 시멘트 사용
• 콘크리트 내 알칼리 이온 함량을 규제

'온도와 습도가 높을수록 크리프 변형이 커진다'는 설명은 온도와 습도가 높을수록 크리프가 증가한다는 것이 일반 원칙이지만, 특히 습도는 낮을수록(건조할수록) 크리프가 증가한다는 점에서 모순된다. 콘크리트가 건조될 때 수축과 함께 크리프 변형이 가속되므로, 습도가 높으면 크리프는 오히려 감소한다.

• 크리프는 일정한 응력이 장시간 작용할 때 시간에 따라 변형이 계속 증가하는 현상으로, 이에 대한 설명은 올바른 정의다.
• 고강도 콘크리트가 조밀한 내부 구조로 인해 저강도 콘크리트보다 크리프가 작다는 설명은 정설과 일치한다.
• 물-결합재비가 클수록 수분 이동이 용이해져 크리프가 증가한다는 원리가 맞다.

상면 두께 증설공법은 기존 상판의 여유 내하력과 하중 조건 등을 고려해야 하므로 증설 두께에 제한 없이 적용할 수 있는 것은 아니며, 상당히 큰 내하력을 얻을 수 있다는 설명도 과장이다.

일반 포장용 기계로 시공이 가능해 공기가 짧은 점, 상판 상면에서 작업하므로 별도의 비계가 필요 없는 점, 유효두께 증가로 휨·전단·비틀림에 대한 보강 효과를 얻는 점은 옳은 설명이다.

전단보강철근 없이 지지하려면 $V_u \le \frac{1}{2}\phi V_c$를 만족해야 한다($\phi = 0.75$).
$75{,}000 \le \frac{1}{2} \times 0.75 \times \frac{1}{6}\sqrt{28} \times 350 \times d = 115.75\,d$
따라서 $d \ge 647.9$mm이며, 유효깊이 최솟값은 약 648mm이다.

피로균열의 진전을 일시적으로 방지하고 선단부의 국부적인 응력집중을 해소하는 공법은 stop-hole 공법이다. 이 공법은 균열 선단부에 구멍을 뚫어 응력집중을 분산시키고 균열 진전을 지연시키는 원리로, 영구적 보수가 아닌 임시 방지책으로 사용된다.

• Pull-out 공법은 박리된 콘크리트 제거로 다른 목적이다.
• 에폭시주입 공법은 균열 충전으로 다른 목적이다.
• 탄소섬유 시트 공법은 보강으로 다른 목적이다.

stop-hole 공법만이 균열 선단의 응력집중 해소와 일시적 진전 방지라는 피로균열 관리의 특성을 정확히 반영한다.

철근콘크리트 보는 사용하중 상태에서도 인장측에 균열이 발생하는 것을 전제로 해석하므로, 균열이 생기지 않는다는 설명은 옳지 않다.

강도설계법은 균열 발생 이후 인장측 콘크리트의 저항력을 무시하고 철근이 인장력을 부담한다고 가정한다.

철근의 변형률이 중립축으로부터의 거리에 비례한다는 평면유지 가정, 콘크리트 압축응력 분포를 다양한 형상으로 가정할 수 있다는 점, 철근 응력이 항복강도 이하에서는 $E_s$를 곱한 값으로 하고 그 이상에서는 항복강도로 본다는 점은 모두 옳은 가정이다.

하연응력이 0이 되려면 축응력(Pe/A)과 휨응력(M/Z)이 같아야 하므로
$M = P_e \cdot \dfrac{Z}{A} = P_e \cdot \dfrac{h}{6}$이다.

도심에 강재가 배치된 단면에서 유효 프리스트레스력은 Pe = 120×(1-0.15) = 102kN이며, 단면적 A=400×600mm², 단면계수 Z = bh²/6 = 400×600²/6 = 2.4×10⁷ mm³이다.

계산하면
$M = 102 \times \dfrac{600}{6} = 102 \times 100 = 10200\,kN\cdot mm = 10.2\,kN\cdot m$이다.

섬유보강 콘크리트(FRC)에서 섬유가 담당하는 역할은 인장강도와 휨강도 향상, 균열 제어이므로 섬유 자체의 압축강도는 성능에 큰 영향을 미치지 않는다. 반면 2번의 시공성과 경제성, 3번의 내구성·내열성·내후성, 4번의 시멘트 결합재와의 부착력은 모두 섬유보강 콘크리트의 성능과 장기 내구성을 결정하는 필수 조건이다. 따라서 압축강도를 요구 조건으로 제시하는 것이 부적절하다.

$\frac{1}{3}\sqrt{f_{ck}}\,b_wd=\frac{1}{3}\times\sqrt{24}\times400\times600\approx391.9\,\text{kN}$이다. $V_s=400\,\text{kN}$이 이 값을 초과하므로 수직스터럽의 간격 제한을 절반으로 줄인다.
따라서 간격은 $d/4=600/4=$150mm 이하이면서 300mm 이하여야 하므로 150mm 이하로 한다.