16년 3회차

고로슬래그 미분말을 사용하면 초기 수산화칼슘이 슬래그 반응에 소비되어 콘크리트의 알칼리성이 오히려 낮아지고, 그 결과 중성화 속도는 빨라지는 경향을 보인다.

• 블리딩 감소와 워커빌리티 향상은 고로슬래그 미분말의 일반적인 특징이다.
• 초기강도는 작지만 잠재수경성 반응으로 장기강도가 증가하는 것도 맞는 설명이다.
• 화학저항성이 커서 해안·항만 구조물에 적합하다는 것도 옳은 설명이다.

고로슬래그 잔골재는 일반 천연 잔골재보다 다공질이어서 흡수율 기준이 완화되어 있으며, 3.5% 이하를 표준으로 한다.

• 일반 잔골재의 흡수율은 4.0%가 아니라 3.0% 이하를 표준으로 한다.
• 잔골재의 점토덩어리 함유량 한도는 1.5%가 아니라 1.0% 이하이다.
• 잔골재의 절대건조밀도는 2.0g/cm³이 아니라 2.5g/cm³ 이상인 것을 사용한다.

골재의 안정성 시험(KS F 2507)은 황산나트륨(또는 황산마그네슘) 포화용액에 골재 시료를 반복 침지·건조시켜 동결융해에 준하는 파쇄 작용을 재현하는 시험이다.

시험을 마친 시료를 씻은 물에 염화바륨 용액을 떨어뜨려 흰 침전 여부로 황산염이 남아 있는지 확인하므로 염화바륨도 시험 재료에 포함되며, 시료로 잔골재(굵은골재)를 사용한다.

반면 수산화칼슘은 이 시험에 쓰이지 않는다.

공기연행 콘크리트의 공기량 표준값은 굵은골재 최대치수가 클수록 오히려 작게 정한다 — 골재가 굵어지면 단위 페이스트량이 줄어 필요한 연행공기량도 줄어들기 때문이다.

즉 최대치수가 클수록 공기량 표준값을 크게 정한다는 설명은 실제 경향과 반대다.

압축강도 시험 기록이 없거나 시험횟수가 14회 이하일 때 배합강도는 설계기준강도 구간별로 정해진 식을 쓰며, $f_{ck} > 35\,\mathrm{MPa}$인 경우 $f_{cr} = 1.1 f_{ck} + 5.0$이다.

설계기준강도 40MPa을 대입하면 $f_{cr} = 1.1\times40 + 5.0 = 49\,\mathrm{MPa}$로, 47MPa이 아니라 49MPa이 되어야 한다.

20MPa(≤21MPa 구간, +7MPa)일 때 27MPa, 25MPa(21~35MPa 구간, +8.5MPa)일 때 33.5MPa, 50MPa(>35MPa 구간)일 때 60MPa은 모두 공식에 맞는 값이다.

배합수(물)를 많이 사용하면 시멘트 입자 간 거리가 멀어지고 수화 생성물이 서로 연결되기까지 시간이 더 걸려 응결이 오히려 지연된다.

온도가 높을수록, 분말도가 높을수록 수화 반응이 빨라져 응결이 빨라지고, 응결 시간은 Vicat침 장치로 측정한다는 설명은 모두 옳다.

씻기시험(0.08mm체 통과분, 미세한 먼지·점토분 등)에 의한 손실량이 큰 잔골재는 표면적이 큰 미세분을 많이 포함하므로, 같은 공기량을 얻기 위해서는 AE제 소요량이 오히려 증가한다.

부순돌의 입형은 실적률로 판정할 수 있고, 굵은골재 최대치수를 키우면 같은 슬럼프에서 단위수량을 줄일 수 있으며, 조립률이 같아도 서로 다른 입도곡선이 존재할 수 있다는 것은 모두 옳은 설명이다.

화학 혼화제(KS F 2560)의 품질시험 항목은 감수율, 블리딩양의 비, 응결시간의 차, 길이변화비, 동결융해에 대한 저항성, 그리고 압축강도의 비이며, 휨강도의 비는 품질시험 항목에 포함되지 않는다.

골재에 이미 붙어 있는 표면수는 배합수의 일부가 되므로, 표면수량만큼 단위수량에서 빼면 현장배합 단위수량이 된다.

잔골재의 표면수량은 $788\times 0.035=27.58\,\mathrm{kg}$, 굵은 골재의 표면수량은 $1074\times 0.015=16.11\,\mathrm{kg}$ 로 합계 43.69kg이다.

따라서 $175-43.69=131.31\,\mathrm{kg/m^{3}}$ 이 되어 현장배합 단위수량은 약 131.3kg/m³이다.

같은 표면수를 골재량에는 반대로 더해 주어 잔골재 815.6kg, 굵은 골재 1090.1kg이 되지만, 이 문제는 단위수량만 묻고 입도에 의한 보정도 없으므로 위 계산으로 끝난다.

골재의 실적률은 골재 단위용적 중에서 골재 알갱이(고체 부분)가 실제로 차지하는 비율을 백분율로 나타낸 값이며, 공극이 차지하는 비율은 이와 반대 개념인 공극률이다.

표면수율·흡수율의 정의, 절대건조상태(100~110℃ 건조로 자유수를 완전히 제거한 상태)에 대한 설명은 모두 옳다.

탄산화 저항성을 고려해야 하는 경우의 물-결합재비 기준은 60%가 아니라 55% 이하로 정하는 것이 표준이다(출제 당시 콘크리트표준시방서 내구성 기준).

압축강도를 기준으로 물-결합재비를 정할 때 재령 28일 공시체로 시험하는 것, 제빙화학제 노출 시 45% 이하, 수밀성 기준 50% 이하로 정하는 것은 모두 옳은 설명이다.

0.3mm체와 0.15mm체를 통과하는 골재량이 부족하더라도 양질의 광물질 분말(혼화재 등)을 보충하면, 그 통과량 최소한도를 낮춰서 적용할 수 있다 — 감소시킬 수 없다는 설명은 이 예외 규정과 배치된다.

표준범위를 벗어난 잔골재를 두 종류 이상 섞어 조정하는 것, 연속된 두 체 통과 백분율이 45%를 넘지 않게 하는 것, 조립률이 ±0.20 이상 변하면 배합을 다시 정하는 것은 모두 옳은 기준이다.

잔골재율은 골재 절대부피 중 잔골재가 차지하는 비율이고 공기량은 1m³에서 물·시멘트·골재의 절대부피 합을 뺀 나머지이므로, 재료별 절대부피부터 구한다.

잔골재 $\dfrac{850}{2.63}=323.2\,\mathrm{L}$, 굵은 골재 $\dfrac{920}{2.70}=340.7\,\mathrm{L}$ 이므로
$S/a=\dfrac{323.2}{323.2+340.7}\times 100=48.7\%$

물-시멘트비 50%에서 단위시멘트량이 $\dfrac{180}{0.5}=360\,\mathrm{kg}$ 이므로 시멘트 절대부피는 $\dfrac{360}{3.15}=114.3\,\mathrm{L}$ 이고, 물 180L까지 더하면 총 958.2L가 된다.
$A=\dfrac{1000-958.2}{1000}\times 100=4.2\%$

따라서 잔골재율 48.7%, 공기량 4.2%이다. 표에 단위시멘트량이 직접 주어지지 않으므로 물-시멘트비로 시멘트량을 먼저 환산해 그 절대부피까지 더하는 것이 계산의 출발점이며, 이를 빠뜨리면 공기량이 15%를 넘는 값으로 크게 어긋난다.

표면건조포화상태 밀도는 표건질량을 그 골재가 밀어낸 물의 부피로 나눈 값이므로 $\rho=\dfrac{B}{B-C}\times\rho_w$ 이며, 여기서 B가 구하려는 표건질량, C는 수중질량이다.

밀도 2.60g/cm³와 수중질량 320g을 대입하면 $2.60=\dfrac{B}{B-320}$ 이고, 정리하면 $2.60B-832=B$, 즉 $1.60B=832$ 가 된다.

따라서 $B=\dfrac{832}{1.60}=520\,\mathrm{g}$ 으로 표면건조포화상태 질량은 520g이다.

표건질량은 표건밀도와 수중질량만으로 정해지므로, 함께 주어진 공기 중 건조상태 질량 378g은 이 계산에 필요하지 않다. 이 값을 식에 끌어넣으면 오히려 답이 어긋나므로 주의한다.

실리카퓸은 입자가 매우 미세해 비표면적이 커서 소요 공기량을 확보하려면 AE제 사용량이 늘어나고, 반죽질기도 되어져 단위수량이 오히려 늘어나는 경향을 보인다.

즉 슬럼프가 커지므로 단위수량을 줄일 수 있다는 설명은 실제와 반대다.

시멘트 입자 사이 공극을 채우는 마이크로 필러 효과, 미세공극 감소를 통한 강도 증진 효과는 실리카퓸의 대표적인 장점으로 옳은 설명이다.

실리카퓸을 사용한 콘크리트·모르타르의 품질시험용 시험 모르타르는, 결합재 중 실리카퓸이 약 10%를 차지하도록 시멘트와 실리카퓸의 질량비를 9:1로 배합해 만든다(출제 당시 관련 기준).

굵은골재 최대치수 40mm에 경량골재라는 조건을 함께 반영하면 1회 시험에 쓰는 시료의 최소질량은 약 2.3kg이 된다.

굵은골재의 밀도 및 흡수율 시험에서 시료의 최소질량은 굵은골재 최대치수(mm)의 0.1배를 kg으로 나타낸 양을 기준으로 한다.
40 × 0.1 = 4.0kg

다만 구조용 경량 굵은골재는 밀도가 작아 같은 질량이라도 부피가 커지므로, 위 값에 (추정밀도 ÷ 2.4)를 곱해 보정한다.
4.0 × (1.4 ÷ 2.4) ≒ 2.33kg

따라서 보정값에 가장 가까운 2.3kg이 적합하며, 보정을 하지 않고 그대로 쓴 4.0kg이나 근거 없이 줄인 값은 규격이 정한 산정 절차와 맞지 않는다. (출제 당시 기준)

이 시험의 표준 모르타르 배합은 질량비로 시멘트 1 : 표준사(잔골재) 3 : 물 0.5(물-시멘트비 0.5)이며, 문제에 제시된 0.45와 2.45라는 비율은 실제 기준과 다르다.

40×40×160mm 각주형 공시체를 쓰는 것, 휨강도 시험 후 파단된 절반 시험체의 40×40mm 면적으로 압축강도를 측정하는 것, 수동 재하 시 파괴하중 부근에서 재하속도가 흐트러지지 않도록 조절하는 것은 모두 옳은 설명이다.

시멘트는 물과 접촉하면 곧바로 수화 반응이 시작되어 부피·비중 측정에 오차가 생기므로, KS L 5110 비중시험에서는 물 대신 시멘트와 반응하지 않는 광유(등유 등)를 사용해 수화반응을 억제한 채 정확한 부피를 측정한다.

15회 시험실적의 표준편차를 배합강도 산정에 쓸 때는 시험횟수에 따른 보정계수를 곱해 보정한 표준편차를 사용하며, 15회인 경우 보정계수는 1.16이다.

보정표준편차는 $s = 2.5 \times 1.16 = 2.9\,\mathrm{MPa}$이고, 설계기준압축강도가 24MPa(21~35MPa 구간)이므로 두 식을 비교한다.

$f_{cr} = f_{ck} + 1.34s = 24 + 1.34\times2.9 \approx 27.9\,\mathrm{MPa}$, $f_{cr} = (f_{ck}-3.5) + 2.33s = 20.5 + 2.33\times2.9 \approx 27.3\,\mathrm{MPa}$로, 이 중 큰 값인 약 27.9MPa을 배합강도로 정한다.

설계기준압축강도가 35MPa 이하인 경우, 1회 시험값에 대한 기준은 설계기준강도의 80%가 아니라 설계기준압축강도에서 3.5MPa을 뺀 값 이상이어야 한다는 것이 표준시방서의 규정이다.

연속 3회 시험값의 평균이 설계기준강도 이상이어야 한다는 것, 재령 28일 압축강도로 품질검사를 한다는 것, 설계기준강도가 35MPa을 초과할 때 1회 시험값이 설계기준강도의 90% 이상이어야 한다는 것은 모두 옳은 규정이다.

골재나 혼합수에 함유된 염화물은 시멘트 수화 반응을 촉진하는 급결제처럼 작용해 콘크리트의 응결을 오히려 촉진(단축)시키며, 지연시키지 않는다.

단위수량이 많고 슬럼프가 클수록 재료분리가 쉬워지는 것, 레이턴스가 블리딩과 함께 표면에 올라와 부착력을 저해하는 것, 표면 증발속도가 블리딩 속도보다 빠르면 소성수축균열이 생기기 쉬운 것은 모두 옳은 설명이다.

VB시험은 진동을 가해 콘크리트가 특정 형태로 다져지는 데 걸리는 시간을 측정하는 방법으로, 슬럼프시험으로는 변형을 측정하기 어려운 단위수량이 매우 적은 된비빔 콘크리트의 워커빌리티를 평가하는 데 쓰는 실험실용 시험이다.

변동계수는 $C_v = \dfrac{s}{\bar{x}}\times100(\%)$로 정의되므로, 표준편차는 $s = \bar{x}\times\dfrac{C_v}{100} = 27\times0.05 = 1.35\,\mathrm{MPa}$이다.

관입저항침에 의한 콘크리트 응결시간 시험(KS F 2436)에서는 관입저항이 3.5MPa에 도달한 시각을 초결시간으로, 28.0MPa에 도달한 시각을 종결시간으로 정한다.

보기 가운데 셋은 콘크리트 체적변화에 대한 표준적인 설명이다. 중성화(탄산화)가 진행되면 수산화칼슘이 탄산칼슘으로 바뀌면서 탄산화수축이 일어나고, 온도변화에 따른 체적변화는 콘크리트 부피의 대부분을 차지하는 골재의 암질이 좌우하며, 단위수량이 많을수록 증발할 수 있는 자유수가 많아 건조수축이 커진다.

반면 인공경량골재는 다공질이어서 미리 흡수시켜 둔 물이 경화 과정에서 내부 양생 역할을 한다. 그래서 인공경량골재 콘크리트의 건조수축은 보통 콘크리트보다 다소 크게 나타날 수는 있어도 '매우 크다'고 단정할 수준은 아니며, 이 서술이 틀린 것이다.

평균과 호칭강도의 차이를 표준편차로 나눈 정규편차가 2.0이므로 호칭강도에 미달할 확률은 2.28%이다.

k = (평균 − 호칭강도) ÷ 표준편차
k = (32 − 24) ÷ 4 = 2.0

주어진 표는 k = 1.0에서 P = 0.1587, k = 1.5에서 0.0668, k = 2.0에서 0.0228, k = 2.5에서 0.0062를 대응시키므로 P = 0.0228, 즉 2.28%가 된다.

이는 100회 시험 중 두세 번 정도가 호칭강도 24MPa를 밑돈다는 뜻이다. 편차 계산에서 k를 1.5나 2.5로 잘못 잡으면 6.68%·0.62%라는 전혀 다른 값이 나오므로 k를 먼저 정확히 구해야 한다.

일반콘크리트의 비비기 시간은 미리 정해둔 시간의 3배 이상 계속해서는 안 되며, 2배라고 한 서술은 틀렸다.

비비기 시간이 지나치게 길어지면 골재 마모, 수분 증발 등으로 워커빌리티가 나빠질 수 있어 상한을 두는 것이며, 재료 투입 순서가 믹서 형식·비비기 시간·골재 종류와 입도·단위수량·단위시멘트량·혼화재료 종류에 따라 달라진다는 점, 물을 다른 재료보다 먼저 넣기 시작해 일정 속도로 유지하다가 다른 재료 투입이 끝난 뒤 조금 지나 물 주입을 끝낸다는 점은 모두 옳은 서술이다.

(출제 당시 기준)

레디믹스트 콘크리트 제조설비의 믹서는 이동식이 아니라 정치식(고정식) 믹서를 사용해야 하므로 이 설명은 틀렸다.

고정식 믹서는 각 재료를 충분히 혼합해 균일한 상태로 배출할 수 있도록 설치되며, 콘크리트를 실제로 운반하는 것은 트럭믹서나 트럭 에지테이터의 역할이다.

• 골재 저장 설비를 최대 출하량의 1일분 이상 저장 가능한 크기로 하는 것은 옳은 서술이다.
• 계량기가 서로 배합이 다른 재료를 연속적으로 계량할 수 있어야 한다는 것도 옳은 서술이다.

블리딩률은 시료 속에 들어 있던 물의 질량을 기준으로 하므로 약 10.7%가 된다.

먼저 시료 중 물의 총 질량은 단위수량을 콘크리트 단위용적질량으로 나눈 뒤 시료질량을 곱해 구한다.
W = (168 ÷ 2400) × 20 = 1.4kg

블리딩률 = 블리딩물의 질량 ÷ 시료 중 물의 질량 × 100
= 0.15 ÷ 1.4 × 100 ≒ 10.7%

용기의 안지름 250mm·안높이 285mm는 시험용기 규격을 확인시키는 값일 뿐 계산에는 쓰이지 않는다. 분모를 시료질량 20kg으로 잘못 잡으면 0.75%가 되어 자릿수부터 달라지므로 분모가 물의 질량이라는 점이 핵심이다.

모난(각진) 골재는 입자 간 맞물림과 마찰이 커서 오히려 워커빌리티를 나쁘게 하므로 이 설명은 틀렸다.

시멘트량이 많을수록 페이스트가 늘어나 워커블해지고, AE제·플라이애쉬는 볼베어링 효과와 유동성 개선으로 워커빌리티를 좋게 하며, 콘크리트 온도가 높아지면 수화와 수분 증발이 빨라져 슬럼프가 감소하는 것은 모두 옳은 설명이다.

조강 시멘트는 수화가 빨라 초기 강도가 빨리 발현되므로 보통 시멘트보다 크리프가 작다는 점에서 이 설명은 틀렸다.

재하기간 중 대기 습도가 낮을수록, 재하 시 재령이 작을수록, 시멘트량이 많을수록 크리프가 커진다는 것은 모두 맞는 설명이다.

혼화제의 1회 계량분에 대한 허용오차는 ±2%가 아니라 ±3%로 규정되어 있어 이 설명은 틀렸다.

계량은 현장배합에 따라 각 재료를 1배치씩 질량으로 계량하는 것이 원칙이며, 골재의 1회 계량분 허용오차를 ±3%로 본 서술은 옳다.

(출제 당시 기준)

크리프 시험은 하중을 장기간 재하해 시간에 따른 변형을 관찰해야 하는 성질상 촉진시험이 성립하지 않는 항목이다.

반면 중성화, 동결융해, 염화물이온침투는 각각 촉진(급속) 중성화 시험, 급속 동결융해 시험, 촉진 염소이온 침투 시험 등으로 단기간에 열화 정도를 평가하는 방법이 마련되어 있다.

AE제·감수제는 미세기포 형성이나 단위수량 저감을 통해 오히려 블리딩량을 감소시키는 혼화제이므로 이 설명은 틀렸다.

블리딩이 많을수록 침하량도 커지고, 철근 하부에 물이 고여 철근과 콘크리트의 부착을 나쁘게 하며, 표층 레이턴스 형성 등으로 강도저하·구조물 내력저하의 원인이 된다는 서술은 모두 옳다.

불량률을 다루는 p 관리도는 계수값(계수치) 관리도이므로 계량값 관리도에 속하지 않는다.

계량값 관리도는 강도·슬럼프·치수처럼 연속적으로 측정되는 값을 대상으로 하며, 개별 측정값을 그대로 찍는 관리도, 평균과 범위를 짝지은 관리도, 평균과 표준편차를 짝지은 관리도가 모두 여기에 해당한다.

반면 계수값 관리도는 합격·불합격이나 결점 수처럼 세어서 얻는 값을 다루며, 불량률(p)·불량개수(pn)·결점수(c)·단위당 결점수(u) 관리도가 대표적이다.

콘크리트 품질관리에서는 압축강도처럼 측정값을 다루는 일이 많아 평균과 범위를 함께 보는 관리도가 가장 널리 쓰인다.

급속 동결융해 시험에서 공시체의 중심과 표면의 온도차는 항상 28℃를 초과해서는 안 되므로, 20℃라고 한 서술은 틀렸다.

동결융해 1사이클은 공시체 중심부 온도를 기준으로 4℃에서 -18℃로 내려갔다가 다시 -18℃에서 4℃로 상승하는 것으로 하고, 1사이클 소요시간은 2시간 이상 4시간 이하로 하며, 동결과 융해로 상태가 바뀌는 순간의 시간이 10분을 초과하지 않도록 하는 것은 모두 옳은 서술이다.

(출제 당시 기준)

슬럼프시험에서 콘크리트를 채우기 시작해 콘을 들어올리기 끝낼 때까지의 전체 시간은 1분 30초가 아니라 3분 이내로 규정되어 있어 이 설명은 틀렸다.

슬럼프콘의 규격(상부 안지름 100mm, 하부 안지름 200mm, 높이 300mm), 시료를 용적의 1/3씩 3층으로 나누어 채우는 방법, 콘을 연직으로 들어올린 뒤 중앙부 높이 차를 5mm 단위로 측정해 슬럼프값으로 하는 것은 모두 옳은 서술이다.

(출제 당시 기준)

3등분점 재하로 시험한 휨강도 시험에서 파괴 단면이 지간 중앙부(가운데 1/3 구간) 안에 있으므로 $f=\dfrac{PL}{bd^2}$ 공식을 그대로 적용하며, 이때 휨강도는 약 4.67MPa이다.

최대하중 $P=35\,\mathrm{kN}=35{,}000\,\mathrm{N}$, 지간 $L=450\,\mathrm{mm}$, 공시체 단면 $b=d=150\,\mathrm{mm}$를 대입하면 $f=\dfrac{35{,}000\times450}{150\times150^2}\approx4.67\,\mathrm{MPa}$가 된다.

재진동은 콘크리트가 다시 유동성을 회복할 수 있는 초결 전 범위에서 실시해야 하므로, 초결이 일어난 후에 실시한다는 설명은 틀렸다.

타설 직후 충분히 다져 철근·매설물 주위와 거푸집 구석까지 밀실하게 채우는 것, 내부진동기를 천천히 빼내 구멍을 남기지 않는 것, 아래층 콘크리트 속으로 0.1m 정도 찔러 넣는 것은 모두 옳은 시공 방법이다.

서중콘크리트는 온도 상승에 따른 슬럼프 저하와 응결 촉진을 막기 위해 단위수량과 단위시멘트량을 가능한 한 적게 관리해야 하므로, 물-결합재비를 낮추려 단위시멘트량을 많게 한다는 설명은 틀렸다.

배합온도를 낮게 관리하는 것, 지반·거푸집 등 물을 흡수할 우려가 있는 부분을 습윤상태로 유지하는 것, 비빈 후 즉시 타설하되 일반적인 대책을 강구한 경우에도 1.5시간 이내에 타설하는 것은 모두 옳은 서술이다.

플라이애쉬를 사용한 콘크리트는 초기 강도 발현이 늦기 때문에 저온에서는 오히려 보통포틀랜드 시멘트보다 양생기간을 길게 해야 하므로 이 설명은 틀렸다.

일평균 기온 15℃ 이상에서 보통포틀랜드 시멘트 콘크리트의 습윤양생 기간을 5일로 하는 것, 막양생제를 콘크리트 표면의 물빛이 없어진 직후 방향을 바꾸어 2회 이상 살포하는 것, 부재가 크고 온도상승이 큰 경우 파이프쿨링이나 표면보온을 병용한 온도제어양생을 하는 것은 모두 옳은 서술이다.

넓은 장소에 콘크리트를 타설할 때는 작업원과 장비의 이동 동선을 확보하기 위해 공급원에서 먼 쪽부터 타설을 시작해 가까운 쪽으로 진행하는 것이 원칙이며, 이 설명이 옳다.

• 비비기부터 타설 종료까지 시간은 외기온 25℃ 이상에서 통상 1.5시간 이내로 제한되므로 2시간이라는 서술은 옳지 않다.
• 슬럼프가 작을수록, 관경이 작을수록, 토출량이 많을수록 압력손실은 오히려 커지므로 작아진다는 서술은 옳지 않다.
• 굵은골재 최대치수 25mm에는 호칭치수 100mm 이상의 수송관이면 되므로, 150mm 이상이어야 한다는 서술도 옳지 않다.

2층 이상으로 나누어 타설하는 일반콘크리트에서 외기온이 25℃를 초과할 때 이어치기 허용시간 간격의 표준은 2시간이며, 25℃ 이하일 때는 2.5시간을 표준으로 한다.

(출제 당시 기준)

수밀콘크리트는 소요 슬럼프를 되도록 작게 하여 180mm를 넘지 않도록 관리하는 것이 옳은 배합 방향이다.

• 단위수량과 물-결합재비는 크게가 아니라 되도록 작게 해야 한다.
• AE제·AE감수제를 쓰더라도 공기량은 4% 이하로 되도록 작게 관리해야 하며 6% 이하라는 기준은 옳지 않다.
• 단위 굵은골재량은 작게가 아니라 되도록 크게 하여 시멘트풀이 통과할 틈을 줄이는 방향으로 배합한다.

매스콘크리트는 수화열에 의한 온도균열을 줄이기 위해 단위시멘트량을 낮추는 것이 중요하므로, 오히려 굵은 골재 최대치수를 크게 사용하는 것이 일반적이며 작은 값을 쓴다는 설명은 틀렸다.

고로슬래그 미분말이 온도 의존성이 커 타설온도가 높으면 발열량이 오히려 증가할 수 있다는 것, 내부와 표면의 온도차가 커질 때 온도균열이 많이 발생하므로 보온성이 좋은 거푸집을 존치기간을 길게 사용한다는 것, 타설온도를 가능한 한 낮게 관리해야 한다는 것은 모두 옳은 서술이다.

습윤양생은 표준적인 일반 양생 방법으로, 열이나 압력을 가해 강도 발현을 앞당기는 촉진양생에는 해당하지 않는다.

증기양생, 전기양생, 오토클레이브양생은 모두 열이나 전기 에너지를 가해 초기 재령에서 강도를 빠르게 확보하는 촉진양생 방법이다.

고강도 콘크리트용 굵은골재는 밀실한 조직을 얻기 위해 입형과 입도가 좋아야 하며, 품질기준상 실적률은 59% 이상이어야 한다.

실적률이 높다는 것은 입자가 둥글고 입도 분포가 좋아 골재 사이 공극이 적다는 뜻으로, 같은 워커빌리티를 얻는 데 필요한 단위수량과 단위시멘트량을 줄일 수 있어 고강도 발현과 수화열·건조수축 억제에 유리하다.

(출제 당시 기준)

연직시공이음부의 거푸집 제거 시기는 콘크리트 타설 후 여름에는 4~6시간, 겨울에는 10~15시간 정도이므로, 여름에 10~15시간이라고 한 서술은 틀렸다.

구 콘크리트의 이음면을 쇠솔이나 쪼아내기로 거칠게 하는 것, 이음을 좋게 하기 위해 시멘트 페이스트·모르타르·습윤면용 에폭시수지 등을 바르는 것, 이음면 거푸집으로 쓰는 철망을 철근 등으로 지지시키는 것은 모두 옳은 서술이다.

(출제 당시 기준)

일반 수중콘크리트의 물-결합재비는 50% 이하, 단위시멘트량은 370kg/m³ 이상이므로, 55% 이하·350kg/m³ 이상이라고 한 서술은 틀렸다(55%·350kg/m³은 지하연속벽용 수중콘크리트에 해당하는 값이다).

수중에서 시공할 때의 강도가 표준공시체 강도의 0.6~0.8배가 되도록 배합강도를 정하는 것, 지하연속벽을 가설만으로 이용하는 경우 단위시멘트량을 300kg/m³ 이상으로 하는 것, 물막이를 완전히 할 수 없을 때 유속을 1초간 50mm 이하로 억제하는 것은 모두 옳은 서술이다.

(출제 당시 기준)

숏크리트는 리바운드와 압송성을 고려해 굵은골재 최대치수 10~15mm를 주로 쓴다. 25mm가 널리 쓰인다는 설명은 틀렸다. 장기 설계기준강도 재령 28일, 습식 배치 후 60분 이내 뿜어붙이기, 재령 3시간 초기강도 1.0~3.0MPa은 옳다.

숏크리트는 뿜어붙이는 벽면에 직각(수직) 방향으로 분사해야 재료가 벽면에 잘 부착되어 리바운드량이 줄어들며, 벽면과 평행하게 분사한다는 설명은 틀렸다.

굵은골재 최대치수를 작게 하는 것, 단위시멘트량을 크게 하는 것, 호스 압력을 일정하게 유지하는 것은 모두 리바운드량을 줄이는 데 유효한 방법이다.

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.

증기양생에서 최고온도를 200℃까지 올린다는 것은 콘크리트가 견딜 수 있는 범위를 크게 벗어난 값으로, 일반적으로 최고온도는 65℃ 정도 이하, 온도상승속도도 1시간당 20℃ 이하로 완만하게 관리하므로 이 설명은 틀렸다.

거푸집과 함께 증기양생실에 넣어 온도를 균등하게 올리는 것, 비빈 후 2~3시간 이상 지난 뒤 증기양생을 시작하는 것, 양생 후 온도를 서서히 내려 외기온과 큰 차이가 없게 한 뒤 제품을 꺼내는 것은 모두 옳은 절차이다.

플라이애쉬는 수화 반응이 늦어 초기 강도 발현이 느리기 때문에 저온에서 강도 확보가 중요한 한중콘크리트에는 오히려 적합하지 않으므로 이 설명은 틀렸다.

알칼리-실리카 반응이 억제되어 내구성이 좋아지는 것, 장기강도가 증대되는 것, 시멘트 일부를 대체해 경제성이 좋아지는 것은 플라이애쉬 사용의 일반적인 장점이다.

굳지 않은 고유동 콘크리트의 유동성은 슬럼프 플로 600mm 이상으로 관리한다.

고유동 콘크리트는 다짐을 하지 않고 자중만으로 거푸집 구석과 철근 사이까지 채워져야 하므로, 일반 콘크리트의 슬럼프 대신 슬럼프 플로(퍼짐 지름)로 유동성을 평가한다.

품질기준은 자기충전성 등급에 따라 슬럼프 플로의 범위를 정하되 하한을 600mm로 두고, 여기에 500mm 도달시간과 깔때기 유하시간을 함께 확인해 재료분리 저항성을 판단한다.

400~500mm 수준의 퍼짐은 유동화 콘크리트 정도여서 자기충전성을 확보하기 어렵고, 반대로 지나치게 큰 퍼짐은 재료분리 위험을 키운다. (출제 당시 기준)

해양콘크리트 구조물에 쓰이는 콘크리트의 설계기준강도는 부재 종류와 환경조건에 따라 정해지는 값이지, 28MPa 한 가지로 고정되는 것이 아니므로 이 설명은 틀렸다.

내구성을 위해 고로슬래그 시멘트·플라이애쉬 시멘트 등 혼합시멘트나 중용열포틀랜드 시멘트를 사용하는 것, 피복두께 확보·균열폭 저감·적절한 재료 및 시공방법으로 강재를 방식하는 것, 해수가 알칼리 골재반응을 촉진할 수 있어 검토가 필요하다는 것은 모두 옳은 서술이다.

등분포하중을 받는 단순보의 최대 계수휨모멘트는 $M_u=\dfrac{w_uL^2}{8}$로 구하며, 이때 최대계수휨모멘트는 512kN·m이다.

하중조합에 따라 계수하중은 $w_u=1.2D+1.6L=1.2\times20+1.6\times25=64\,\mathrm{kN/m}$이 되고, 경간 $L=8\,\mathrm{m}$를 대입하면 $M_u=\dfrac{64\times8^2}{8}=512\,\mathrm{kN\cdot m}$가 된다.

스터럽과 굽힘철근은 보에 휨과 함께 작용하는 사인장응력(전단에 의한 경사 인장응력)으로 인한 경사균열을 막기 위해 배치하는 철근이다.

압축측 좌굴 방지, 콘크리트 인장강도 부족 보완, 균열 확대 방지는 각각 다른 목적의 설명으로, 스터럽·굽힘철근의 주된 배근 목적과는 거리가 있다.

콘크리트 전체 면에 그물눈(망상) 모양으로 발생하는 균열은 콘크리트를 필요 이상으로 오래 비빈 장기간 비비기로 표층에 미세한 결함이 누적될 때 나타나기 쉬운 것으로 알려져 있다.

급속한 타설, 불충분한 다짐, 지보공 침하는 각각 국부적인 균열이나 침하균열 등 다른 형태의 결함과 관련되는 원인으로, 전면적인 그물눈 균열의 대표 원인과는 구분된다.

표준갈고리가 있는 인장 이형철근의 기본정착길이는 $l_{hb}=\dfrac{0.24\,\beta_b\,f_y}{\lambda\sqrt{f_{ck}}}\,d_b$로 구하며, 이때 기본정착길이는 약 470mm이다.

도막되지 않은 철근($\beta_b=1.0$)과 보통중량콘크리트($\lambda=1.0$)를 적용하고 $f_y=400\,\mathrm{MPa}$, $f_{ck}=27\,\mathrm{MPa}$, $d_b=25.4\,\mathrm{mm}$를 대입하면 $l_{hb}=\dfrac{0.24\times400}{\sqrt{27}}\times25.4\approx469\,\mathrm{mm}$로, 반올림하면 470mm가 된다.

(출제 당시 기준)

압축철근이 항복하는 복철근 보로 계산하면 공칭휨강도는 약 597.92kN·m이다.

그림의 단면은 폭 b = 350mm, 유효깊이 d = 550mm, 압축철근까지의 깊이 d′ = 50mm이며 압축철근 A_s′ = 1200mm², 인장철근 A_s = 4100mm²이다.

압축철근이 항복한다고 보면 등가응력블록 깊이는
a = (A_s − A_s′)f_y ÷ (0.85 f_ck b) = (4100 − 1200)×300 ÷ (0.85×21×350) ≒ 139.3mm
이때 중립축 c = 139.3 ÷ 0.85 ≒ 163.8mm이므로 압축철근의 변형률이 항복변형률(300/200000 = 0.0015)을 넘어 항복 가정이 성립한다.

M_n = (A_s − A_s′)f_y(d − a/2) + A_s′f_y(d − d′)
= 2900×300×(550 − 69.6) + 1200×300×(550 − 50)
≒ 417.9 + 180.0 = 597.9kN·m

피복콘크리트의 전기저항을 측정해 부식성·부식속도 관련 정보를 얻고 4점 전극법을 사용하는 방법은 자연전위법이 아니라 전기저항을 이용하는 별도 방법에 대한 설명이므로, 이를 자연전위법이라고 한 것은 틀렸다.

자연전위법은 철근과 기준전극 사이의 전위차를 측정하는 방법으로, 콘크리트 표면이 건조하면 물을 뿌려 습윤상태로 만든 뒤 측정하고, 전위가 -350mV 이하이면 부식 확률이 90% 이상으로 판정하며, 염화물 침투·중성화로 철근이 활성태가 되면 전위가 마이너스 방향으로 변화한다.

압축응력블록이 플랜지 두께 안에서 끝나므로 압축연단에서 중립축까지의 거리는 약 76mm이다.

그림의 단면은 플랜지 유효폭 b = 650mm, 플랜지 두께 t_f = 100mm, 복부 폭 b_w = 250mm, 유효깊이 d = 450mm이다.

먼저 폭 650mm의 직사각형보로 가정해 등가응력블록 깊이를 구한다.
a = A_sf_y ÷ (0.85 f_ck b) = 3500×300 ÷ (0.85×30×650) ≒ 63.3mm
이 값이 플랜지 두께 100mm보다 작으므로 복부는 압축을 받지 않고 폭 650mm의 직사각형보로 해석하면 된다.

f_ck가 28MPa를 넘으므로 β₁ = 0.85 − 0.007(30 − 28) = 0.836이고,
c = a ÷ β₁ = 63.3 ÷ 0.836 ≒ 76mm가 된다. (출제 당시 기준)

연속섬유 시트접착공법은 얇은 섬유시트를 표면에 부착하는 방식이어서 다른 보강공법에 비해 단면강성의 증가가 크지 않다는 점에서 이 설명은 틀렸다.

내식성이 우수해 염해지역 구조물 보강에도 적용할 수 있는 점, 일정한 격자 모양으로 부착해 균열 진전 상태를 관찰할 수 있는 점, 작업공간이 한정된 곳에서도 시공이 편리한 점은 연속섬유 시트접착공법의 실제 장점이다.

철근콘크리트 구조물에서 상단과 하단에 2단 이상으로 배치된 철근의 상하 순간격은 25mm 이상으로 확보해야 한다는 것이 옳은 규정이다.

벽체나 슬래브의 휨 주철근 간격은 부재 두께의 4배가 아니라 3배 이하, 250mm가 아니라 400mm 이하로 제한된다. 또한 동일 평면에서 평행한 철근의 수평 순간격은 30mm가 아니라 25mm 이상, 기둥 축방향철근의 순간격은 30mm가 아니라 40mm 이상으로 규정되어 있으므로 나머지 설명은 옳지 않다.

확대머리 이형철근의 정착길이 식은 지름 35mm 이하의 철근에만 쓸 수 있으므로, 40mm 이하까지 적용된다는 서술이 틀렸다.

이 식 l_dt = 0.19 β f_y d_b ÷ √f_ck 는 확대머리의 지압 저항과 철근의 부착을 함께 기대하고 실험으로 검증된 범위 안에서만 성립한다. 따라서 적용 한계를 벗어난 굵은 철근에는 쓸 수 없다.

• 철근의 설계기준항복강도는 400MPa 이하일 것
• 콘크리트의 설계기준압축강도는 40MPa 이하일 것
• 보통중량콘크리트를 사용할 것
• 철근의 순피복두께는 2d_b 이상, 순간격은 4d_b 이상일 것

나머지 서술은 모두 이 적용 조건과 그대로 일치한다. (출제 당시 기준)

콘크리트 속에 미리 묻어둔 Insert를 뽑아내며 그때의 최대 내력으로 강도를 추정하는 시험은 인발법(Pull-out Test)이다.

가력 Head가 달린 Insert를 콘크리트에 매입하고 반력 Ring으로 표면을 지지한 채 잡아당기면 원추 형태의 콘크리트 덩어리가 뜯겨 나오는데, 이 최대 인발내력과 압축강도의 상관식으로 강도를 추정한다.

• 전자파를 쏘아 반사를 읽는 레이더 방식은 철근 위치·피복두께·내부 공동을 탐사하는 것이어서 강도 추정법이 아니다.
• 초음파의 전파시간 차이를 이용하는 방식은 균열깊이를 구하는 시험이다.
• 표면에 원통형 노치를 만들어 휨으로 꺾는 방식은 강도를 추정하더라도 인발이 아닌 휨 파괴를 이용한다.

인발법은 국부적으로 콘크리트를 파괴하므로 엄밀히는 미세파괴시험에 가깝고, 거푸집 해체 시기 판정처럼 현장 강도를 직접 확인해야 할 때 활용된다.

건전부와 균열부의 전파시간 비로 계산하면 균열깊이는 약 86.6mm이다.

그림에서 건전부는 발진자 T와 수진자 R를 거리 L = 100mm로 놓고 측정하고, 균열부는 균열을 가운데 두고 좌우로 각각 L/2 = 50mm 되도록 놓아 균열 선단을 우회해 온 파의 도달시간을 잰다.

d = (L/2) × √((T_c ÷ T_o)² − 1)
= 50 × √((240 ÷ 120)² − 1)
= 50 × √3 ≒ 86.6mm

균열부의 전파시간이 건전부의 2배라는 것은 파가 균열을 돌아 그만큼 긴 경로를 지났다는 뜻이며, 이 비가 1에 가까울수록 균열이 얕다는 의미가 된다.

강도설계법의 기본가정에서는 콘크리트의 인장강도를 휨 계산에서 무시한다. 균열이 발생한 인장측 콘크리트는 인장력을 부담하지 못한다고 보기 때문이다.

철근의 응력이 항복강도 이하에서 변형률에 탄성계수를 곱한 값으로 본다는 것, 압축측 연단에서 콘크리트의 극한변형률을 0.0033으로 가정한다는 것, 철근과 콘크리트의 변형률이 중립축으로부터의 거리에 비례한다는 것은 모두 강도설계법의 표준 가정에 해당한다.

침하균열은 콘크리트가 굳기 전, 아직 유동성이 남아있는 상태에서 골재나 철근 주변이 가라앉으며 생기는 균열이므로 굳고 난 후에 발생하는 균열이 아니다.

철근 부식으로 인한 균열, 화학적 반응으로 인한 균열, 건조수축으로 인한 균열은 모두 콘크리트가 경화된 이후에 나타나는 균열에 해당한다.

염화물 침투에 의한 철근부식 균열을 억제하려면 콘크리트의 투수 저항성을 높이거나 철근을 직접 보호하는 조치가 필요한데, 저알칼리 시멘트 사용은 알칼리골재반응 억제 대책이지 염화물에 의한 부식과는 직접 관련이 없다.

밀실한 콘크리트 시공으로 침투를 줄이는 것, 충분한 피복두께를 확보하는 것, 에폭시수지 도포 철근을 사용하는 것은 모두 염화물에 의한 철근부식을 억제하는 대표적인 방법이다.

띠철근 단주의 설계축하중강도는 $\phi P_n = \phi \times 0.80 \times [0.85 f_{ck}(A_g - A_{st}) + f_y A_{st}]$이며, 띠철근 기둥의 강도감소계수 $\phi = 0.65$를 적용하면 약 3866kN이 산출된다.

전체 단면적은 $A_g = 500 \times 500 = 250{,}000\,\mathrm{mm^2}$이므로 콘크리트가 부담하는 단면적은 $A_g - A_{st} = 250{,}000 - 4500 = 245{,}500\,\mathrm{mm^2}$이다.

콘크리트 부담력 $0.85 \times 27 \times 245{,}500 = 5{,}634{,}225\,\mathrm{N}$과 철근 부담력 $400 \times 4500 = 1{,}800{,}000\,\mathrm{N}$을 더하면 $7{,}434{,}225\,\mathrm{N}$이다.

여기에 $0.80$과 $\phi=0.65$를 곱하면 $7{,}434{,}225 \times 0.80 \times 0.65 \approx 3{,}866{,}000\,\mathrm{N}$, 즉 설계축하중강도는 약 3866kN이 된다.

기둥의 축방향 철근량에 최소한계를 두는 이유는 예상하지 못한 편심하중이나 부가적인 휨에 대비하고, 시공 중 재료분리로 인한 결함을 보완하며, 콘크리트의 크리프·건조수축으로 철근에 응력이 과도하게 집중되는 것을 완화하기 위해서이다.

이는 압축단면 자체를 보강하려는 목적이 아니라 설계에서 고려하지 못한 부가적 휨과 시공상의 불확실성에 대비하려는 목적이므로, 휨강도보다는 압축단면을 보강하기 위한 것이라는 설명은 최소철근량 규정의 취지와 맞지 않는다.

저압, 지속식 주입공법은 낮은 압력으로 장시간에 걸쳐 서서히 수지를 주입하는 방식으로, 주입기 내부에 여분의 재료가 남아 손실이 발생하는 것이 이 공법의 단점으로 지적된다.

저압이므로 실(seal)부 파손이 작고 정확성이 높아 시공관리가 쉬운 점, 다양한 점도의 수지를 사용할 수 있는 점, 주입되는 양을 관찰하기 쉬워 주입상황 파악이 비교적 정확한 점은 이 공법의 특징으로 옳은 설명이다.

출제 당시 콘크리트표준시방서 내구성편에서는 혼화재를 사용하지 않은 콘크리트의 철근부식 한계염화물이온농도($C_{lim}$)를 단위시멘트량에 관계없이 $1.2\,\mathrm{kg/m^3}$으로 규정하고 있다.

제시된 단위시멘트량 $300\,\mathrm{kg/m^3}$은 실제 배합조건을 나타내는 값일 뿐, 혼화재를 사용하지 않은 경우의 한계염화물이온농도 자체는 이 값에 따라 달라지지 않는다.

강판 라이닝 보강은 주로 수조·저장조 등에서 방수·차수 목적으로 표면을 덧대는 공법으로, 바닥 슬래브의 휨 내력을 보강하는 용도로는 적합하지 않다.

보의 증설, 강판 접착, 탄소섬유시트 접착은 모두 슬래브 하면에 부재나 보강재를 덧붙여 휨강도를 직접 높이는 대표적인 슬래브 보강 공법이다.