16년 2회차

시멘트 분말도 시험(블레인법)에 사용하는 마노미터액은 휘발성이 낮아야 액면의 높이 변화를 안정적으로 읽을 수 있는 액체이며, 휘발성이 강한 액체를 쓰는 것은 오히려 시험 정확도를 떨어뜨리는 요인이 된다.

시멘트 밀도를 르샤틀리에 플라스크로 측정하는 것, 표준체에 의한 분말도 시험에 45㎛체를 사용하는 것, 시멘트 모르타르 압축·휨강도 시험에 40mm×40mm×160mm 각주형 공시체를 쓰는 것은 모두 옳은 설명이다.

시멘트의 응결시간을 측정하는 대표적인 시험방법은 길모어침(Gilmore needle)에 의한 방법과 비카트침에 의한 방법이며, 바늘이 페이스트에 관입되는 정도로 응결의 시작과 종결을 판정한다.

오토클레이브 방법은 팽창성(안정성) 시험, 플로우 시험은 모르타르의 유동성(워커빌리티) 시험, 블레인 시험은 시멘트 분말도 시험에 해당하므로 응결시험 방법과는 목적이 다르다.

분말도가 큰 시멘트는 물과 접촉하는 표면적이 넓어 수화가 빨리 진행되고 초기강도가 커지지만, 그만큼 건조수축은 오히려 커지는 경향이 있어 "건조수축이 적다"는 설명은 옳지 않다.

수화가 빨리 진행되는 점, 시공성이 좋은 워커블한 콘크리트가 얻어지는 점, 표면적이 넓어 풍화하기 쉬운 점은 분말도가 큰 시멘트의 특징으로 맞는 설명이다.

부순 굵은골재는 표면이 거칠고 각이 져 있어 시멘트 페이스트와의 부착력이 강자갈보다 우수하므로, 동일한 물-시멘트비에서는 오히려 강도가 같거나 다소 높아지는 경향이 있어 "강도가 약 10% 감소된다"는 설명은 옳지 않다.

부순 잔골재를 쓸 때 동일 슬럼프를 얻기 위해 단위수량이 더 필요한 점, AE제·감수제 사용이 수밀성·내구성 개선에 도움이 되는 점, 미세분말량이 많을수록 건조수축률이 커지는 점은 모두 옳은 설명이다.

주어진 관계식에 30MPa를 대입하면 결합재-물비가 2.0이 되어 물-결합재비는 50%가 된다.

f₂₈ = −14.0 + 22.0 × (B/W)에 f₂₈ = 30을 대입하면
30 = −14.0 + 22.0 × (B/W)

B/W = (30 + 14.0) ÷ 22.0 = 2.0
W/B = 1 ÷ 2.0 = 0.5 → 50%

관계식이 B/W(결합재-물비) 형태로 주어졌으므로 구한 값을 반드시 역수로 바꿔야 물-결합재비가 된다. 역수를 취하지 않으면 200%라는 성립할 수 없는 값이 나온다.

시험 기록이 없는 경우와 표준편차 2MPa를 확보한 경우의 배합강도 차이는 5.82MPa이다.

압축강도 시험 기록이 없거나 시험 횟수가 부족하면, f_ck가 21MPa 초과 35MPa 이하인 구간에서 배합강도 = f_ck + 8.5MPa로 정한다.
30 + 8.5 = 38.5MPa

30회 이상의 시험으로 표준편차 s = 2MPa를 얻었다면 표준편차 보정 없이 아래 두 값 중 큰 값을 쓴다.
f_ck + 1.34s = 30 + 1.34×2 = 32.68MPa
(f_ck − 3.5) + 2.33s = 26.5 + 2.33×2 = 31.16MPa → 32.68MPa

따라서 두 값의 차이는 38.5 − 32.68 = 5.82MPa이며, 시험 자료가 쌓여 산포를 알수록 안전을 위한 할증이 줄어 배합강도가 낮아진다. (출제 당시 기준)

단위수량을 작게 하려면 골재 표면적을 줄여 시멘트풀 소요량을 줄여야 하므로 잔골재율은 오히려 낮추는 것이 유리하며, 잔골재율을 높이면 단위수량이 더 많이 요구되어 배합설계 방향과 반대가 된다.

굵은골재 최대치수가 작으면 골재 표면적이 늘어 단위수량·단위시멘트량이 커져 비경제적이라는 점, 슬럼프를 시공 가능한 범위 내에서 작게 유지하는 것이 좋다는 점, 운반시간이 길고 기온이 높을 때 슬럼프 저하를 고려해 배합을 정하는 것은 모두 타당한 배합설계 고려사항이다.

혼합골재의 조립률은 각 골재량에 따른 질량 가중평균으로 구하므로 $\mathrm{FM} = \dfrac{6.0 \times 10 + 3.0 \times 20}{10 + 20}$으로 계산한다.

분자는 $60 + 60 = 120$, 분모는 $30$이므로 $\mathrm{FM} = \dfrac{120}{30} = 4.0$이 되어 혼합조립률은 4.0이다.

철망태 질량을 뺀 순수 수중질량으로 계산하면 이 굵은골재의 표면건조포화상태 밀도는 약 2.65 g/cm³이다.

표건밀도는 표면건조포화상태 시료질량 A와 시료만의 수중질량 B로 $D_s=\dfrac{A}{A-B}\times\rho_w$ 로 구하며, 표에서 B는 '철망태+시료의 수중질량 − 철망태만의 수중질량'으로 얻는다.

측정 1: B = 3392 − 900 = 2492 g
$D_s=\dfrac{4000}{4000-2492}\times1.0=\dfrac{4000}{1508}=2.653\ \mathrm{g/cm^3}$

측정 2: B = 3391 − 900 = 2491 g
$D_s=\dfrac{4000}{4000-2491}\times1.0=\dfrac{4000}{1509}=2.651\ \mathrm{g/cm^3}$
두 값의 평균은 약 2.65 g/cm³이며, 철망태 900g을 빼지 않고 3392g을 그대로 수중질량으로 쓰면 값이 크게 어긋나므로 철망태 보정이 이 문제의 핵심이다.

고로슬래그미분말은 유리질의 잠재수경성을 가지지만 반응 속도가 느려 초기강도는 오히려 낮추고 장기강도를 높이는 특성을 가지므로 "초기강도를 증가시킨다"는 설명은 옳지 않다.

플라이애시가 구형 입자의 볼베어링 효과로 워커빌리티를 개선하는 점, 실리카퓸이 마이크로필러 효과와 포졸란 반응으로 재료분리를 줄이고 강도를 크게 높이는 점, 팽창재가 에트린가이트·수산화칼슘 생성으로 건조·경화수축에 의한 균열을 줄이는 점은 모두 옳은 설명이다.

일반콘크리트용 잔골재는 절대건조밀도가 $0.0025\,\mathrm{g/mm^3}$, 즉 $2.5\,\mathrm{g/cm^3}$ 이상이어야 한다는 조건을 만족해야 하므로 이 설명이 가장 적합하다.

나머지는 잔골재 품질기준과 어긋난다. 조립률은 대략 2.3~3.1 범위가 적당하고, 흡수율은 3.0% 이하, 염화물(NaCl 환산량)은 질량 백분율로 0.04% 이하로 제한하므로, 조립률이 3.3을 넘거나 흡수율이 4.0% 이상이거나 염화물이 0.4% 이하라는 조건은 일반콘크리트용 잔골재의 적합 조건이 될 수 없다.

무근 콘크리트 구조물에 사용하는 굵은골재의 최대치수는 40mm를 표준으로 하며, 부재 최소치수의 $1/4$을 초과해서는 안 된다는 것이 원칙이므로, "50mm 표준, 1/3 초과 금지"라는 설명은 옳지 않다.

일반적인 구조물에서 20mm 또는 25mm를 표준으로 하는 것, 단면이 큰 구조물에서 40mm를 표준으로 하는 것, 거푸집 간격·철근 순간격 등에 대한 제한 비율은 모두 굵은골재 최대치수 결정에 관한 옳은 기준이다.

AE콘크리트의 적정 공기량은 일반적으로 4~7% 수준으로 관리되며, 공기량이 지나치게 많아지면 오히려 압축강도가 저하되므로 "공기량이 5~10%이고 미세기포가 많을수록 압축강도도 커진다"는 설명은 옳지 않다.

AE제가 만드는 기포가 갇힌 공기보다 미세하고 구형이라는 점, AE제 사용량이 늘면 공기량도 늘어난다는 점, 물-시멘트비가 같을 때 공기량이 늘면 압축강도가 낮아진다는 점은 모두 옳은 설명이며, 이는 공기량이 많을수록 강도도 커진다는 설명과 서로 모순된다.

수축보상 및 화학적 프리스트레스 도입이 가능한 특수시멘트는 팽창 시멘트이다. 경화 초기에 팽창성 수화물을 생성해 콘크리트가 팽창하려는 힘을 철근이 구속함으로써 화학적인 프리스트레스 효과를 얻는다.

알루미나 시멘트는 조강성이 특징인 시멘트, 초속경 시멘트는 응결·경화가 매우 빠른 시멘트, 콜로이드 시멘트는 미분쇄로 재료분리를 줄이는 시멘트로, 수축보상·화학적 프리스트레스와는 목적이 다르다.

고로슬래그미분말의 활성도지수는 재령 7일, 28일, 91일을 기준으로 측정하며, 재령 3일은 활성도지수 산정에 적용되는 재령일에 포함되지 않는다.

따라서 보기 중 활성도지수 측정에 적용되는 재령일이 아닌 것은 재령 3일이다.

변동계수는 $C_v = \dfrac{\text{표준편차}}{\text{평균값}} \times 100(\%)$로 구한다.

표준편차 $2.7\,\mathrm{MPa}$과 평균값 $27.0\,\mathrm{MPa}$을 대입하면 $C_v = \dfrac{2.7}{27.0} \times 100 = 10\%$가 되어 변동계수는 10%이다.

질량비로 90% 이상 통과하는 체 중 가장 작은 치수인 25mm가 굵은골재의 최대치수이다.

굵은골재 최대치수는 질량비로 90% 이상을 통과시키는 체 가운데 최소 치수의 체눈으로 정의된다.

주어진 통과질량백분율은 40mm 100%, 25mm 97%, 20mm 88%, 13mm 50%, 5mm 8%, 2.5mm 3%이다. 90% 이상을 만족하는 체는 40mm와 25mm뿐이고, 20mm는 88%로 90%에 미치지 못해 자격이 없다.

전량이 통과한 40mm를 답으로 고르기 쉽지만 정의는 '90% 이상 통과 체 중 최소'이므로 25mm가 된다.

나프탈렌계와 폴리카본산계 유동화제는 콘크리트의 유동성을 높이는 작용 메커니즘(정전기적 반발과 입체장애 효과)이 서로 달라, 두 계통을 함께 섞어 쓰면 상용성이 떨어져 콘크리트 품질에 이상이 발생할 수 있는 조합으로 알려져 있다.

작용 원리가 이질적인 두 계통을 혼합하면 급격한 슬럼프 손실이나 응결이상 등의 문제가 나타나기 쉬우므로 이러한 조합의 병용은 주의가 필요하다.

팽창재는 유리 산화칼슘(유리 CaO)을 다량 함유하고 있어 습기와 접촉하면 미리 수화·풍화되어 팽창성능을 잃기 쉬우므로 방습 상태로 저장해야 하며, "풍화에 비교적 강하므로 통풍이 잘 되는 곳에 저장한다"는 설명은 옳지 않다.

취급 시 비산하지 않도록 주의하는 것, 장기간 저장한 혼화재는 사용 전 품질을 확인하는 것, 방습적인 사일로·창고에 품종별로 구분해 입하 순서대로 사용하는 것은 모두 혼화재 저장에 관한 옳은 설명이다.

단위수량을 크게 하여 슬럼프가 큰 콘크리트로 시공하면 블리딩과 재료분리가 늘어 침하균열이 오히려 커지므로, 침하균열을 방지하려면 단위수량을 되도록 작게 관리해야 한다.

벽·기둥의 침하가 끝난 뒤 슬래브·보를 타설하는 것, 굳기 전 침하균열이 생기면 즉시 다짐·재진동을 실시하는 것, 타설속도를 늦추고 1회 타설높이를 작게 하는 것은 모두 침하균열을 줄이기 위한 타당한 조치이다.

공시체의 축방향 수축량은 약 0.1mm이다.

축방향 수축량은 $\Delta L=\dfrac{PL}{AE}$ 로 구한다. 지름 150mm 표준공시체의 단면적은 $A=\dfrac{\pi\times150^2}{4}=17671\ \mathrm{mm^2}$ 이다.

압축응력: $\sigma=\dfrac{150{,}000\ \mathrm{N}}{17671\ \mathrm{mm^2}}=8.49\ \mathrm{MPa}$
변형률: $\varepsilon=\dfrac{\sigma}{E}=\dfrac{8.49}{25800}=3.29\times10^{-4}$

공시체 높이 300mm를 곱하면 $\Delta L=3.29\times10^{-4}\times300=0.099\ \mathrm{mm}$ 로 약 0.1mm가 된다. 하중을 N, 탄성계수를 MPa(N/mm²)로 단위를 맞춰 대입하는 것이 계산의 요령이다.

수산화칼슘이 대기 중 이산화탄소와 반응해 탄산칼슘으로 변하는 중성화(탄산화)가 일어나면 콘크리트의 pH가 낮아지지만, 실제로는 완전히 중성인 $\mathrm{pH}\,7$ 부근까지 내려가기보다 대략 8.5~10 정도까지만 낮아지는 것으로 알려져 있어, "pH가 7~7.5로 낮아진다"는 수치는 과도하게 낮게 제시된 설명이다.

페놀프탈레인 용액을 뿌렸을 때 중성화된 부분은 변색하지 않고 알칼리 부분만 붉은 보라색으로 변한다는 점, 중성화 속도가 시간의 제곱근에 비례한다는 점, 양질의 골재를 쓰고 물-시멘트비를 작게 하는 것이 중성화 방지에 도움이 된다는 점은 모두 옳은 설명이다.

굳지 않은 콘크리트가 시간이 지나면서 유동성을 서서히 잃고 고체 상태로 변화해 가는 과정을 응결이라 한다.

강화, 체적변화, 크리프는 각각 강도발현, 부피 변화, 지속하중에 의한 시간적 변형을 가리키는 용어로 굳지 않은 콘크리트가 굳어가는 과정 자체를 나타내는 용어는 아니다.

부순모래에 포함된 미분량(0.08mm체 통과량)은 시방서에서 7% 이하로 제한하고 있어, "3% 이하로 제한한다"는 설명은 실제 기준과 맞지 않는다.

부순모래와 자연산모래를 혼합한 것을 혼합모래라 부르는 정의, 부순모래 사용 시 입형판정실적시험을 실시하고 그 기준을 53% 이상으로 두는 것, 부순모래의 흡수율 기준을 3% 이하로 규정하는 것은 모두 옳은 설명이다.

콘크리트의 인장강도는 일반적으로 압축강도의 약 $\dfrac{1}{13}\sim\dfrac{1}{10}$ 수준으로 알려져 있으며, 이는 압축강도에 비해 인장강도가 훨씬 작은 콘크리트의 취성적 성질을 보여준다.

이 비율은 배합이나 재령에 따라 다소 달라질 수 있지만, 대체로 압축강도의 10분의 1 안팎이라는 것이 일반적으로 통용되는 범위이다.

블리딩 시험은 시험 중 실온을 (20±3)℃로 유지하도록 규정하고 있어, "실온 (25±2)℃로 한다"는 설명은 규정된 온도 조건과 다르다.

이 시험법이 굵은골재 최대치수 40mm 이하인 콘크리트를 대상으로 하는 점, 블리딩 용기의 안지름 250mm·안높이 285mm를 사용하는 점, 최초 60분간은 10분마다·이후에는 블리딩이 멈출 때까지 30분마다 물을 빨아내는 절차는 모두 이 시험법의 규정에 맞는 설명이다.

현장양생 공시체 강도 $23.5\,\mathrm{MPa}$을 표준양생 공시체 강도 $28\,\mathrm{MPa}$로 나누면 $\dfrac{23.5}{28} \times 100 \approx 83.9\%$로, 표준양생강도의 85%에 미달한다.

현장양생강도가 표준양생강도의 85% 이하로 나타나면 콘크리트가 충분히 보호·양생되지 못했을 가능성이 있다고 보고, 향후 양생과 보호 절차를 강구하는 조치를 취해야 한다.

모르타르봉 방법(KS F 2546)에 의한 골재의 알칼리 잠재반응 시험은 알칼리-실리카 반응(ASR)을 검출하기 위한 시험방법이며, 알칼리-탄산염 반응은 이 방법으로 적절히 검출되지 않아 별도의 시험이 필요하다.

모르타르봉의 길이 변화로 골재의 알칼리 반응성을 판정하는 원리, 시멘트·골재 배합비가 다른 2개 이상의 배치에서 각 2개씩 최소 4개의 공시체를 만드는 것, 질량비로 시멘트 1 : 물 0.475 : 절건 잔골재 2.25로 배합하는 것은 모두 이 시험방법에 대한 옳은 설명이다.

시험기 용적 6ℓ에 해당하는 골재량은 잔골재 약 4.5kg, 굵은골재 약 5.8kg이다.

골재 수정계수는 시험기 용적에 들어가는 만큼의 골재량으로 측정하므로, 1배치(30ℓ) 기준 골재량에 용적비 $\dfrac{6}{30}=0.2$ 를 곱한다.

잔골재: $22.47\times\dfrac{6}{30}=4.494\ \mathrm{kg}$
굵은골재: $29.19\times\dfrac{6}{30}=5.838\ \mathrm{kg}$

따라서 각각 4.5kg과 5.8kg을 준비해 수정계수를 측정한다. 배합표의 W/C 51%, S/a 43.9%, 각 재료 밀도는 배합을 설명하는 값일 뿐 이 계산에는 쓰이지 않는다.

품질관리(QC) 7가지 도구는 히스토그램, 특성요인도, 파레토도, 체크시트, 산점도, 층별, 관리도로 구성되며 회귀분석도는 포함되지 않는다.

회귀분석은 변수 간의 함수관계를 통계적으로 추정하는 별도의 분석기법으로, QC 7가지 도구의 범주에 속하지 않는다.

콘크리트의 반죽질기(컨시스턴시)를 측정하는 시험에는 슬럼프시험, 슬럼프플로우시험, 켈리볼 관입시험, 진동대에 의한 컨시스턴시 시험, 다짐계수시험, 리몰딩시험, 비비시험 등이 있다.

• 켈리볼 관입시험은 반죽질기를 측정하는 시험방법이다.
• 진동대에 의한 컨시스턴시 시험도 반죽질기 측정방법의 하나이다.
• 다짐 계수 시험 역시 반죽질기를 나타내는 시험방법이다.

반면 시료의 투과시험은 반죽질기(컨시스턴시) 측정과 관계가 없는 항목이다.

슬럼프콘에 시료를 채울 때 각 층의 다짐봉 삽입 깊이를 “약 50mm 정도”로 한정한 설명이 틀렸다.

슬럼프 시험에서는 콘크리트를 거의 같은 양의 3층으로 나누어 채우고, 각 층을 다짐봉으로 25회씩 다지되 다짐봉이 그 앞층에 거의 도달할 정도의 깊이까지 관입시켜야 한다.

슬럼프콘의 규격(밑면 안지름 200mm, 윗면 안지름 100mm, 높이 300mm, 두께 1.5mm 이상), 채우기 시작부터 콘 들어올리기 종료까지 3분 이내, 콘을 들어올리는 시간 2~3초 등 나머지 설명은 옳은 내용이다. (출제 당시 시험 기준)

콘크리트 압축강도는 압축강도(MPa) = 최대하중(N) / 공시체 단면적(mm²)으로 구한다. 원주형 공시체의 단면적은 $A = \pi r^2 = \pi \times 50^2 = 7,853.98 \text{ mm}^2$이고, 최대하중이 200kN = 200,000N이므로 압축강도 = 200,000 / 7,853.98 = 25.46 MPa ≈ 25.5 MPa이다.

변동계수는 표준편차를 평균값으로 나눈 백분율로 구하며, 이 조건에서는 약 3.8%가 된다.

$CV = \dfrac{s}{\bar{x}} \times 100 = \dfrac{1.5}{39.6} \times 100 \approx 3.8\%$

비비기는 정해둔 최소 비비기 시간만 지키면 되는 것이 아니라, 정해둔 비비기 시간의 3배 이상 계속하지 않아야 한다는 것이 표준시방서의 규정이므로, 단순히 “정해둔 비비기 시간 이상 계속하지 않아야 한다”는 설명은 틀렸다.

비비기 시간에 대한 시험을 하지 않은 경우 최소 비비기 시간은 가경식 믹서 1분 30초 이상, 강제식 믹서 1분 이상을 표준으로 하며, 연속믹서 사용 시 비비기 시작 직후 배출되는 콘크리트는 사용하지 않는다는 설명은 옳다. (출제 당시 기준)

재료 계량은 시방배합이 아니라 현장배합에 의해 실시해야 하므로, “시방배합에 의해 실시하는 것으로 한다”는 설명이 틀렸다.

시방배합은 골재의 함수상태, 입도 등을 현장 실측값으로 보정하여 현장배합으로 환산한 뒤 계량에 적용하는 것이 원칙이다.

골재의 유효흡수율을 흡수시험으로 구하고, 혼화제를 녹이거나 묽게 하는 데 사용한 물을 단위수량에 포함시키며, 각 재료를 1배치씩 질량으로 계량하되 물과 혼화제 용액은 용적계량도 허용하는 나머지 설명은 옳다.

불량률을 다루는 p 관리도는 계수값 관리도이므로 계량값 관리도에 포함되지 않는다.

계량값은 강도·슬럼프·길이처럼 연속적으로 측정되는 값이고, 계수값은 불량품 개수나 결점 수처럼 세어서 얻는 값이다. 다루는 데이터의 성질이 관리도 종류를 가른다.

• 평균과 범위를 함께 보는 $\bar{x}-R$ 관리도, 평균과 표준편차를 보는 $\bar{x}-\sigma$ 관리도, 측정치를 하나씩 그대로 찍는 x 관리도는 모두 연속량을 다루는 계량값 관리도이다.
• p(불량률), np(불량개수), c(결점수), u(단위당 결점수) 관리도는 개수를 세는 계수값 관리도이다.

콘크리트 압축강도·공기량처럼 측정치가 연속량인 품질관리에는 주로 $\bar{x}-R$ 관리도가 쓰인다.

넓이가 넓은 평판구조는 두께 0.8m 이상, 하단이 구속된 벽조는 두께 0.5m 이상일 때 매스 콘크리트로 다룬다.

매스 콘크리트는 시멘트 수화열에 의한 온도균열을 검토해야 하는 부재를 말하며, 부재가 두꺼울수록 내부 온도가 높아지고 내외부 온도차가 커져 균열 위험이 커진다.

같은 두께라도 하단이 구속된 벽조는 수축이 구속되어 균열이 훨씬 쉽게 생기므로 평판구조보다 얇은 0.5m부터 매스 콘크리트로 취급한다. 즉 구속이 심한 쪽의 기준 두께가 더 작다.

출제 당시 콘크리트표준시방서의 일반적인 표준값이며, 절대적인 한계가 아니라 온도균열 검토가 필요한 부재인지를 가리는 대략의 기준으로 쓰인다.

유동화 콘크리트의 잔골재율은 베이스 콘크리트가 아니라 유동화 후 콘크리트의 슬럼프에 적합하도록 정해야 하므로, “베이스 콘크리트의 슬럼프에 적합한 잔골재율로 결정해야 한다”는 설명이 틀렸다.

유동화제를 첨가하면 슬럼프가 크게 증가하는데, 증가되기 전인 베이스 콘크리트를 기준으로 잔골재율을 잡으면 유동화 후 잔골재가 부족해져 재료분리가 생기기 쉽다.

슬럼프 증가량을 100mm 이하로 하고 50~80mm를 표준으로 하는 점, 유동화 후 목표 공기량이 얻어지도록 베이스 콘크리트 단계에서 공기량을 다소 많게 확보하는 점, 베이스 콘크리트의 슬럼프를 유동화에 지장이 없는 범위로 두는 점은 옳은 설명이다. (출제 당시 기준)

숏크리트의 뿜어붙이기 성능평가 항목은 일반적으로 반발률, 분진농도, 초기강도 등이며, 숏크리트의 인장강도는 이 평가항목에 해당하지 않는다.

• 반발률은 뿜어붙인 재료 중 되튀어 나가는 비율로 시공 효율을 나타내는 평가항목이다.
• 분진농도는 작업 환경·안전 측면에서 관리하는 평가항목이다.
• 숏크리트의 초기강도는 시공 직후 지보 효과를 판단하는 핵심 평가항목이다.

서중콘크리트는 기온이 높아 동일한 슬럼프를 얻기 위한 단위수량이 오히려 증가하므로, “단위수량이 적어진다”는 설명이 틀렸다.

기온 상승으로 반죽 직후부터 슬럼프 손실이 빨라지기 때문에 워커빌리티를 유지하려면 더 많은 단위수량이 필요하다.

감수제·AE감수제·유동화제를 지연형으로 사용하는 점, 비빔온도가 높을수록 장기강도 증진이 작아지는 점, 이어치기 불량 시 불연속면이 발생하기 쉬운 점은 옳은 설명이다.

바닥틀(슬래브·보)의 시공이음은 원칙적으로 전단력이 작은 경간 중앙부 부근에 두어야 한다.

• 지점 부근은 전단력이 크게 작용하는 구간이므로 시공이음 위치로 부적절하다.
• 보가 작은 보와 교차하는 경우 교차지점에 그대로 시공이음을 두면 하중 전달 경로상 취약해지므로 부적절하다.
• 작은 보와 교차할 때는 교차지점에서 작은 보 폭의 약 2배 거리만큼 떨어진 위치에 두어야 하므로 “약 5배”는 틀린 수치이다.

방사선 차폐용 콘크리트에서도 워커빌리티 개선 등을 위해 화학혼화제 사용이 가능하므로, “화학혼화제는 사용하지 않는 것을 원칙으로 한다”는 설명이 틀렸다.

생물체 방호를 위해 X선·γ선·중성자선을 차폐할 목적으로 사용되는 점, 슬럼프를 가능한 한 작게(일반적으로 150mm 이하)하는 점, 물-결합재비를 50% 이하로 하는 점은 옳은 설명이다. (출제 당시 기준)

유동화 콘크리트를 만드는 방식은 공장첨가 공장유동화, 공장첨가 현장유동화, 현장첨가 현장유동화의 세 가지가 표준이며, 현장첨가 공장유동화 방식은 존재하지 않는다.

현장에서 유동화제를 첨가한 콘크리트를 다시 공장으로 옮겨 유동화하는 것은 시공 순서상 성립하지 않기 때문이다.

포장용 콘크리트에서 공기연행 콘크리트의 공기량 범위는 일반적으로 4~6%를 기준으로 하므로, “2~3%”라는 수치가 틀렸다.

설계기준 휨강도가 4.5MPa 이상, 단위수량 150kg/m³ 이하, 굵은골재 최대치수 40mm 이하라는 나머지 배합기준은 옳은 설명이다. (출제 당시 기준)

고강도 콘크리트는 굵은골재 최대치수가 작을수록 강도 발현에 유리하므로, “최대 치수가 클수록 강도면에서 유리하다”는 설명이 틀렸다.

굵은골재 입경이 작을수록 골재와 시멘트풀 사이의 부착면적이 커지고 골재 자체의 파괴 확률도 낮아져 강도 발현에 유리하다.

고성능 감수제 개발로 고강도 콘크리트 제조가 가능해진 점, 부배합 특성상 강제식 믹서가 유리한 점, 재료 투입 순서에 따라 강도 발현이 달라지는 점은 옳은 설명이다.

콘크리트 공장제품은 규격품을 반복 생산하더라도 품질관리를 위한 숙련공이 여전히 필요하므로, “숙련공을 필요로 하지 않는다”는 설명은 장점으로 볼 수 없다.

조립식 구조에 사용되어 공사기간이 단축되는 점, 현장에서 거푸집·동바리 준비가 필요 없는 점, 기후 상황에 크게 좌우되지 않고 시공할 수 있는 점은 공장제품의 실제 장점이다.

하절기 콘크리트는 기온이 높아 응결이 빨라지는 것이 문제이므로 응결촉진제가 아니라 응결지연제를 사용하는 것이 대책이며, “응결촉진제 사용”은 문제점 보완과 관계가 멀다.

저온의 혼합수를 사용하거나 골재를 냉각하여 콘크리트 온도를 낮추는 방법, 수화발열량이 적은 시멘트를 사용하는 방법은 하절기 콘크리트의 온도 상승·급속 응결 문제를 보완하는 실제 대책이다.

주입모르타르의 팽창률은 시험 시작 후 3시간에서의 값이 3~6%인 것을 표준으로 하므로, 이를 “1시간에서의 값”이라고 한 시점 서술이 틀렸다.

거푸집 속에 특정 입도의 굵은골재를 채운 후 그 간극에 모르타르를 주입해 만드는 콘크리트라는 정의, 유하시간을 16~20초 표준으로 관리하는 점, 블리딩률을 시험 시작 후 3시간값 3% 이하로 관리하는 점은 옳은 설명이다. (출제 당시 기준)

재진동은 콘크리트가 아직 유동성을 유지하고 있는 초결 이전에 실시해야 효과가 있으므로, “초결이 일어난 이후에 실시하여야 한다”는 설명이 틀렸다.

초결이 진행된 이후에 재진동을 가하면 이미 형성된 조직이 파괴되어 오히려 품질을 해칠 수 있다.

다짐은 내부진동기 사용을 원칙으로 하고 삽입간격을 0.5m 이하로 하며, 거푸집면에 접하는 콘크리트는 평탄한 표면이 얻어지도록 타설·다짐한다는 설명은 옳다.

수밀콘크리트의 물-결합재비는 50% 이하를 표준으로 하므로, “60% 이하”라는 수치가 틀렸다.

소요 품질이 얻어지는 범위 내에서 단위수량과 물-결합재비를 되도록 작게 하는 점, AE제 등을 사용해도 공기량을 4% 이하로 관리하는 점, 소요 슬럼프를 되도록 작게 하여 180mm를 넘지 않도록 하는 점은 옳은 설명이다. (출제 당시 기준)

동결융해작용을 받을 우려가 있는 해양 콘크리트는 굵은골재 최대치수가 25mm인 경우 공기량을 6% 정도로 확보해야 하므로, “3%”라는 수치는 너무 낮아 틀렸다.

동결융해 저항성을 확보하려면 경화 조직 안에 충분한 연행공기가 필요하며, 3% 수준의 공기량으로는 해양 환경에서 요구되는 내동해성을 얻을 수 없다.

고로시멘트·플라이애시시멘트·중용열포틀랜드시멘트를 사용하는 점, 감조부분에 시공이음이 생기지 않도록 하는 점, 물보라 지역에서 단위결합재량을 충분히(330kg/m³ 이상) 확보하는 점은 옳은 설명이다. (출제 당시 기준)

외기온도가 25℃ 이하일 때 일반 콘크리트의 허용 이어치기 시간간격 한도는 150분이다.

외기온도가 25℃를 넘는 고온 조건에서는 콘크리트의 응결이 빨라지므로 허용시간이 더 짧게(120분) 설정되며, 기온이 낮을수록 응결이 느려 이어치기가 가능한 시간 여유가 더 길게 주어진다. (출제 당시 기준)

시공이음은 원칙적으로 부재에 작용하는 압축력의 방향과 직각이 되도록 설치해야 하므로, “압축력이 작용하는 방향과 수평이 되도록 설치”한다는 설명이 틀렸다.

이어칠 콘크리트 표면의 레이턴스를 제거하는 점, 전단력이 큰 위치에서는 장부·홈이나 강재로 보강하는 점, 시공이음을 가능한 한 전단력이 작은 위치에 두는 점은 옳은 설명이다.

숏크리트에서 굵은골재의 최대치수가 커질수록 섬유뭉침(fiber-ball)현상이 증가한다.

굵은골재 입경이 커지면 강섬유가 골재 사이에 걸려 뭉치기 쉬워지므로, 섬유뭉침을 줄이려면 굵은골재 최대치수를 작게 관리하는 것이 유리하다.

벽 또는 기둥과 같이 높이가 높은 콘크리트를 연속 타설할 때 일반적인 쳐올라가는 속도는 30분에 1.0~1.5m를 표준으로 한다.

단면 크기, 배합, 다짐 방법에 따라 실제 타설속도는 현장 여건에 맞게 조절해야 하지만, 통상적인 기준값은 이 범위이다. (출제 당시 기준)

숏크리트에 사용하는 보강철망은 원칙적으로 용접철망(용접이 된 철망)을 사용해야 하므로, “용접이 되지 않은 철망을 사용”한다는 설명이 틀렸다.

시멘트는 KS L 5201에 적합한 보통포틀랜드시멘트를 표준으로 사용하는 점, 배합수는 상수도수를 사용해도 무방한 점, 골재는 알칼리골재반응에 무해한 것을 사용해야 하는 점은 옳은 설명이다.

건조 상태의 일반 철근콘크리트 구조에서 철근 부식 방지를 위한 콘크리트 내 수용성 염소이온의 시멘트 질량에 대한 최대 허용비율은 1.0%이다.

습윤 환경이지만 염화물에 직접 노출되지 않는 경우 0.30%, 습윤하며 염화물에 노출되는 경우 0.15%, 프리스트레스트 콘크리트의 경우 더 엄격한 값을 적용하는 등 노출 환경이 건조할수록 허용비율이 완화된다. (출제 당시 기준)

철근콘크리트의 열화요인 중 동해(凍害)는 물리적 요인에 해당하며, 화학적 요인에는 속하지 않는다.

알칼리골재반응, 중성화, 염해는 모두 콘크리트 내부에서 화학반응이 진행되어 열화를 일으키는 화학적 요인이다.

반면 동해는 콘크리트 내 수분의 동결·융해 반복에 따른 체적변화로 조직이 파괴되는 물리적 작용이다.

동결융해로 골재가 팽창·파괴되면서 그 자리의 콘크리트 표면이 원추형으로 뜯겨 나가는 손상은 팝아웃(pop-out)이다.

흡수율이 크고 내동해성이 낮은 골재가 표층 가까이에 있으면 골재 내부의 물이 얼면서 부피가 늘어 골재 자체가 깨지고, 그 위를 덮고 있던 얇은 모르타르층이 함께 떨어져 나가 지름 수 mm~수십 mm의 원뿔형 구멍이 남는다.

• 침식은 흐르는 물·모래·마모작용으로 표면이 닳아 없어지는 손상으로, 골재 자체의 동결팽창과는 원인이 다르다.
• 화학적 침식은 산·황산염 등이 시멘트 수화물을 분해해 조직이 물러지는 열화로, 국부적으로 튀어나가는 형태가 아니다.

따라서 대책은 흡수율이 낮고 안정성이 확보된 골재의 사용과 AE제에 의한 연행공기 확보이다.

사용하중 하에서 콘크리트에 휨인장응력의 작용을 허용하는 방식은 파셜 프리스트레싱(부분 프리스트레싱)이다.

풀 프리스트레싱은 사용하중 하에서 콘크리트 단면에 인장응력이 발생하지 않도록 설계하는 방식인 반면, 파셜 프리스트레싱은 일부 인장응력이나 미세한 균열 발생을 허용하면서 PS강재량을 줄여 경제성을 확보하는 방식이다.

인장철근의 순인장변형률이 약 0.0049로 변화구간에 있어 강도감소계수는 0.845이다.

단면도에서 폭 b=400mm, 인장철근이 하단에서 60mm 위치에 있어 유효깊이 d=540mm이다.
등가응력블록 깊이: $a=\dfrac{A_s f_y}{0.85 f_{ck} b}=\dfrac{6500\times300}{0.85\times35\times400}=163.9\ \mathrm{mm}$

f_ck=35MPa이므로 $\beta_1=0.85-0.007(35-28)\approx0.80$, 중립축 $c=\dfrac{163.9}{0.80}=204.8\ \mathrm{mm}$
순인장변형률: $\varepsilon_t=0.003\times\dfrac{540-204.8}{204.8}=0.00491$

항복변형률 $\varepsilon_y=\dfrac{300}{200{,}000}=0.0015$ 와 인장지배 한계 0.005 사이의 변화구간이므로 $\phi=0.65+0.2\times\dfrac{0.00491-0.0015}{0.005-0.0015}=0.845$ 가 되어 강도감소계수는 약 0.845이다(출제 당시 콘크리트구조기준의 강도감소계수 규정에 따른 계산).

콘크리트의 탄성변형(탄성수축)에 의한 손실은 프리스트레스 도입 순간에 발생하는 즉시손실이므로, 시간 경과에 따라 일어나는 손실의 원인에 해당하지 않는다.

콘크리트의 크리프, 건조수축, PS강재의 릴랙세이션은 프리스트레스 도입 이후 시간이 지나면서 서서히 진행되는 시간적 손실의 대표적 원인이다.

코어채취에 의한 시험으로는 중성화 깊이, 압축·인장강도, 염화물이온함유량 등 코어 시편 자체의 물성을 파악할 수 있지만, 구조물의 고유진동수는 코어시험으로 알 수 없다.

고유진동수는 구조물 전체의 강성·질량 분포에 따라 결정되는 동적 특성이므로, 별도의 진동시험(가진시험) 등 구조물 전체를 대상으로 한 시험을 통해서만 구할 수 있다.

강판보강공법은 접착제로 강판을 콘크리트 표면에 부착하는 공법으로, 접착제의 내구성·내피로성 확인이 어렵고, 기존 콘크리트에 열화가 진행 중이면 보수 후 시공해야 하므로 “보수 없이 시공할 수 있다”는 설명이 틀렸다.

강판을 사용해 모든 방향의 인장력에 대응할 수 있는 점, 강판 제작·조립이 쉬워 현장작업이 복잡하지 않은 점, 현장타설·프리캐스트 부재 모두에 적용 가능해 응용범위가 넓은 점은 강판보강공법의 실제 장점이다.

반복하중은 부재에 피로(fatigue)를 누적시켜 구조물의 수명에 직접 영향을 미치므로, “반복하중은 구조물의 수명과 무관하다”는 설명이 틀렸다.

구조물을 보수하면 수명을 연장할 수 있는 점, 피로현상과 열화현상이 수명에 영향을 미치는 점, 기본 내구수명에 도달하면 보수·보강이 필요한 점은 옳은 설명이다.

두 줄로 배치된 인장철근의 도심을 잡아 계산하면 공칭휨강도는 약 254kN·m이다.

단면도에서 b=300mm, h=500mm이고 하단에서 70mm 위치에 2-D29(1285mm²), 그보다 50mm 위(하단에서 120mm)에 2-D22(774mm²)가 있다.
철근 도심까지의 거리: $\dfrac{1285\times70+774\times120}{1285+774}=88.8\ \mathrm{mm}$ 이므로 유효깊이 d = 500 − 88.8 = 411.2mm, 전체 철근량 A_s = 2059mm²이다.

등가응력블록 깊이: $a=\dfrac{A_s f_y}{0.85 f_{ck} b}=\dfrac{2059\times350}{0.85\times24\times300}=117.8\ \mathrm{mm}$

공칭휨강도: $M_n=A_s f_y\left(d-\dfrac{a}{2}\right)=2059\times350\times(411.2-58.9)=2.54\times10^{8}\ \mathrm{N\cdot mm}$ 이므로 약 254kN·m이다. 두 줄 배근에서는 각 줄 위치가 아니라 철근군의 도심으로 d를 잡는 것이 핵심이다.

화학적 부식을 일으키는 물질 중 질산암모늄은 침식 정도가 극히 심한 물질로 분류된다.

암모늄염·질산염 계열의 화학물질은 시멘트 수화생성물과 반응성이 강해 콘크리트 조직을 급격히 열화시키는 반면, 과망간산칼륨이나 파라핀 계열의 물질은 상대적으로 침식성이 낮거나 무해한 편으로 분류된다.

표준갈고리가 있는 인장철근의 기본 정착길이는 $l_{hb} = \dfrac{0.24 \beta d_b f_y}{\sqrt{f_{ck}}}$로 구하며, 이 조건을 대입하면 약 498mm가 된다.

도막되지 않은 철근이므로 보정계수 $\beta=1.0$을 적용하고, $d_b=25.4\,\mathrm{mm}$, $f_y=400\,\mathrm{MPa}$, $f_{ck}=24\,\mathrm{MPa}$를 대입한다.

$l_{hb} = \dfrac{0.24 \times 1.0 \times 25.4 \times 400}{\sqrt{24}} = \dfrac{2438.4}{4.899} \approx 498\,\mathrm{mm}$

재하시험 결과 모든 응답이 허용규정을 만족하면 구조물의 안전성이 확인된 것이므로 그대로 사용할 수 있어야 하며, “허용규정을 만족해도 사용해서는 안 된다”는 설명은 논리적으로 틀렸다.

안전이 의문시되는 구조물에 대해 안전도·내하력 조사를 실시해야 하는 점, 강도부족 원인과 부재 특성을 알 수 있으면 해석적 평가가 가능한 점, 원인을 알 수 없거나 해석적 평가가 불가능한 경우 재하시험을 실시해야 하는 점은 옳은 설명이다.

단철근 직사각형보의 등가직사각형 응력블록의 길이는 136mm이다.

먼저 철근의 인장력을 구한 후 콘크리트의 압축력과 평형조건을 적용한다.
철근의 인장력 $T = A_s \times f_y = 4053.6 \times 300 = 1,216,080 \text{ N}$이다.
등가직사각형 응력블록에서 콘크리트의 압축력은 $C = 0.85 \times f_{ck} \times b \times a = 0.85 \times 21 \times 500 \times a = 8,925a \text{ N}$이다.

평형조건 $T = C$에서 $1,216,080 = 8,925a$이므로
$a = \frac{1,216,080}{8,925} = 136.3 \text{ mm}$이다.

이 벽체는 D19 이형철근을 사용하며 호칭지름이 16mm를 초과하므로 D16 이하 철근에 적용되는 특례 규정을 적용받지 못하고 일반 이형철근 기준을 따른다.

벽체의 최소 수평철근비는 D16 이하이면서 $f_y \geq 400\mathrm{MPa}$인 경우 0.0020을 적용하지만, 그 외의 이형철근(D16 초과 포함)에는 0.0025를 적용한다.

따라서 이 벽체의 전체 단면적에 대한 최소 수평철근비는 $0.0025$이다.

균열주입공법은 발생한 균열 사이로 에폭시 등을 채워 넣어 방수성·내구성을 회복시키는 보수(補修) 공법으로, 구조물의 내력을 증가시키는 보강공법과는 목적이 다르다.

• 두께 증설공법은 단면을 키워 강성과 내력을 보강한다.
• FRP 접착공법은 섬유보강플라스틱을 부착해 인장·휨 내력을 보강한다.
• 프리스트레스 도입공법은 긴장재로 압축력을 도입해 부재 내력을 보강한다.

나선철근 단주의 설계 축하중 강도는 약 3091kN이다.

단면도에서 기둥 지름 D=450mm, 축방향 철근은 D25 6본이므로
전체 단면적 $A_g=\dfrac{\pi\times450^2}{4}=159{,}043\ \mathrm{mm^2}$, 철근량 $A_{st}=6\times506.7=3040\ \mathrm{mm^2}$

나선철근 기둥은 강도감소계수 0.70, 최대축하중 계수 0.85를 적용한다.
$\phi P_n=0.70\times0.85\left[0.85 f_{ck}(A_g-A_{st})+f_y A_{st}\right]$

대입하면 $0.85\times30\times156{,}003=3{,}978{,}000\ \mathrm{N}$, $400\times3040=1{,}216{,}000\ \mathrm{N}$ 이고, 합 5,194,000N에 0.70×0.85를 곱하면 약 3,091,000N, 즉 3091kN이 된다(출제 당시 콘크리트구조기준 기준. 띠철근 기둥이면 0.65와 0.80을 써야 하므로 계수를 혼동하지 않도록 주의한다).

공칭전단강도는 콘크리트가 부담하는 전단강도와 스터럽이 부담하는 전단강도의 합으로 구하며, 계산 결과 Vn=559kN이 된다.

콘크리트 부담분은 $V_c = \dfrac{1}{6}\sqrt{f_{ck}}\,b_w d = \dfrac{1}{6}\sqrt{30}\times300\times500 \approx 136.9\mathrm{kN}$이다.

스터럽 부담분은 2가닥(U형) 단면적 $A_v=2\times126.7=253.4\mathrm{mm^2}$를 적용해 $V_s=\dfrac{A_v f_y d}{s}=\dfrac{253.4\times400\times500}{120}\approx422.3\mathrm{kN}$이다.

따라서 $V_n=V_c+V_s\approx136.9+422.3=559.2\mathrm{kN}$이다.

자연전위법은 철근과 콘크리트 표면 사이의 전위차(mV)를 반값전지(하프셀) 전극으로 측정하여 부식 가능성을 판정하는 방법이며, 전기저항을 이용한 방법과는 원리가 다르다.

피복콘크리트의 전기저항을 4점 전극법으로 측정해 부식속도 관련 정보를 얻는 방법은 전기저항법 계열에 해당하므로, 이를 자연전위법의 설명으로 서술한 부분이 틀렸다.