15년 3회차

콘크리트의 수밀성을 기준으로 물-결합재비를 정할 경우 그 값은 50% 이하로 하는 것이 표준이며, 40% 이하라는 서술은 기준과 다르다.

압축강도와 물-결합재비의 관계를 재령 28일 공시체 시험으로 정하는 것, 제빙화학제가 사용되는 콘크리트에서 물-결합재비를 45% 이하로 하는 것, 탄산화 저항성을 고려해 물-결합재비를 55% 이하로 하는 것은 각각의 기준과 일치한다.

물-결합재비와 슬럼프가 같은 조건에서 고성능 공기연행감수제를 사용한 콘크리트는 일반적인 공기연행감수제를 사용한 콘크리트에 비해 잔골재율을 1~2% 정도 크게 하는 것이 좋다고 규정되어 있다.

고성능 공기연행감수제는 단위수량을 크게 줄여 주는데, 그만큼 시멘트풀의 양이 줄어 점성이 부족해지기 쉽다. 이를 보완해 재료분리를 막고 워커빌리티를 확보하기 위해 잔골재를 오히려 조금 더 넣는 것이다.

따라서 잔골재율을 작게 하는 것이 좋다고 서술한 선택지는 실제 기준과 방향이 반대이므로 틀린 설명이다. 나머지 선택지들은 잔골재율 결정 원칙(단위수량이 최소가 되도록 시험으로 결정, 조립률이 ±0.20 이상 변하면 배합 수정, 유동화 후 워커빌리티 고려)에 부합하는 옳은 설명이다.

시멘트 클링커 화합물 중 C₃A는 조기 수화가 빠르고 발열이 크며 건조수축을 크게 만드는 경향이 있어, 건조수축을 줄이려면 C₃A 함량을 오히려 적게 해야 한다.

따라서 건조수축 저감을 위해 C₂S와 C₃A가 많은 시멘트를 사용해야 한다는 설명은 틀린 내용이다.

C₃S는 조기강도 발현에 가장 크게 기여하고 수화열이 크며 C₂S는 그보다 수화열이 작다는 설명, 화학저항성 향상을 위해 C₂S와 C₄AF가 많은(상대적으로 C₃A가 적은) 시멘트를 사용해야 한다는 설명은 모두 옳다.

플라이애시 등 혼화재를 사용하면 초기 수화속도는 느려지지만 포졸란 반응으로 장기재령 강도가 오히려 향상되므로, 장기 소요강도 확보가 어렵다는 설명은 옳지 않다.

고강도콘크리트는 단위수량을 줄이기 위해 고성능 감수제를 사용하고, 동결융해 대책이 필요한 경우가 아니면 AE제 사용을 원칙적으로 배제하며, 단위시멘트량도 소요 워커빌리티와 강도가 확보되는 범위에서 가능한 한 적게 한다는 나머지 설명은 모두 고강도콘크리트 배합의 일반 원칙에 부합한다.

입도가 좋은 골재를 사용하면 골재 사이의 공극이 줄어 재료분리 저항성과 작업성이 좋아지고, 소요 워커빌리티를 얻는 데 필요한 단위수량과 단위시멘트량이 줄어들며, 밀실한 콘크리트를 얻을 수 있다.

단위수량과 단위시멘트량이 감소하면 수축의 주된 원인인 시멘트풀의 양이 줄어 건조수축도 함께 작아지는 것이 일반적이므로, 건조수축이 커진다는 설명은 좋은 입도 골재의 특징과 반대되는 내용이다.

두 잔골재를 섞어 중간 조립률을 맞출 때, 각 골재의 혼합비는 상대 골재의 조립률과 목표값 사이의 차이에 비례하도록 정해진다.

$A : B = (3.65-2.85) : (2.85-1.65) = 0.80 : 1.20 = 2 : 3$

검산하면 $\dfrac{1.65\times2 + 3.65\times3}{5} = \dfrac{3.30+10.95}{5} = 2.85$로 목표 조립률과 일치하므로, 잔골재 A와 B를 2 : 3으로 혼합하면 된다.

KS L ISO 679에 따른 시멘트 강도시험용 모르타르는 시멘트, 표준사, 물을 1 : 3 : 0.5의 질량비로 배합하도록 정해져 있다.

시멘트를 450g 사용하는 경우 표준사는 그 3배인 $450 \times 3 = 1350\ \mathrm{g}$이 필요하다.

이때 물은 $450 \times 0.5 = 225\ \mathrm{g}$이 함께 사용된다.

르샤틀리에 비중병을 이용한 비중시험에서 비중은 시료 질량을 치환된 액체 부피로 나눈 값으로 구한다.

치환된 광유의 부피는 $18.5 - 0.7 = 17.8\ \mathrm{mL}$이고, 시료 질량은 40g이므로 비중은 $\dfrac{40}{17.8} \approx 2.25$이다.

강봉에 가해진 인장력은 변형률과 탄성계수로 응력을 구한 뒤 단면적을 곱해 계산한다.

변형률은 $\varepsilon = \dfrac{2.34\times10^{-1}}{300} = 7.8\times10^{-4}$이고, 응력은 $\sigma = E\varepsilon = 2.0\times10^{5}\times7.8\times10^{-4} = 156\ \mathrm{N/mm^2}$이다.

단면적은 $A = \dfrac{\pi}{4}\times20^2 \approx 314.2\ \mathrm{mm^2}$이므로, 인장력은 $P = \sigma A \approx 156\times314.2 \approx 49{,}000\ \mathrm{N} = 49\ \mathrm{kN}$이다.

습식법은 원료를 물과 함께 분쇄·혼합하여 슬러리 상태로 만든 뒤 소성하는 방식으로, 분쇄기에 10% 정도의 소량만 가하는 것이 아니라 슬러리가 될 만큼 상당히 많은 양의 물을 첨가한다.

물을 많이 사용하는 만큼 슬러리의 수분을 증발시키는 데 열이 소모되어 열량손실이 크다는 단점이 있고, 물을 매개로 분쇄하므로 원료의 미분말화가 쉬우며 건식법에 비해 먼지 발생이 적다는 특징이 있다.

따라서 물 첨가량을 약 10% 정도로 서술한 설명이 습식법의 실제 특징과 맞지 않는다.

시방배합을 현장배합으로 보정할 때 고려하는 대표적인 항목은 골재의 함수 상태, 굵은골재 중 5mm체를 통과하는 양(및 잔골재 중 5mm체에 남는 양), 혼화제를 희석시킨 희석수량이다.

이들은 현장 골재의 실제 상태나 혼화제 사용 방식이 시방배합의 전제와 달라, 단위수량과 단위골재량을 실제에 맞게 고쳐 주기 위한 항목이다.

반면 혼화재의 사용량은 배합설계 단계에서 이미 결정되어 시방배합과 현장배합에서 동일하게 유지되는 값이므로, 현장배합 보정 시 고려 항목에 해당하지 않는다.

배합강도는 압축강도 시험을 30회 이상 시행해 얻은 표준편차를 보정 없이 그대로 사용하며, 설계기준강도의 크기에 따라 적용하는 식이 다르다.

거더(설계기준강도 50MPa, 35MPa 초과)는 다음 두 식 중 큰 값을 취한다. $f_{cr} = f_{ck} + 1.34s = 50 + 1.34\times5 = 56.7\ \mathrm{MPa}$, $f_{cr} = 0.9f_{ck} + 2.33s = 45 + 11.65 = 56.65\ \mathrm{MPa}$

바닥판(설계기준강도 30MPa, 35MPa 이하)은 다음 두 식 중 큰 값을 취한다. $f_{cr} = f_{ck} + 1.34s = 30 + 6.7 = 36.7\ \mathrm{MPa}$, $f_{cr} = (f_{ck}-3.5) + 2.33s = 26.5 + 11.65 = 38.15\ \mathrm{MPa}$

각 부재 모두 큰 값을 취하고 계산값 이상이 되도록 정리하면 거더는 57MPa, 바닥판은 39MPa이 된다.

단위 굵은골재량은 굵은골재의 절대용적에 표건밀도를 곱해 구한다.

잔골재율이 42%이므로 굵은골재가 차지하는 비율은 $1-0.42=0.58$이고, 굵은골재의 절대용적은 $698 \times 0.58 = 404.84\ \mathrm{L} = 0.40484\ \mathrm{m^3}$이다.

표건밀도 $0.00265\ \mathrm{g/mm^3}$는 $2650\ \mathrm{kg/m^3}$과 같으므로, 단위 굵은골재량은 $0.40484 \times 2650 \approx 1072.8\ \mathrm{kg}$이다.

굵은골재 최대치수는 거푸집 양 측면 사이 최소거리의 1/5, 개별·다발철근이나 긴장재·덕트 사이 최소 순간격의 3/4를 초과하지 않아야 하며, 단면이 큰 구조물에서는 40mm를 표준으로 한다.

슬래브에 대한 기준은 1/4이 아니라 슬래브 두께의 1/3을 초과하지 않아야 한다는 것이므로, 1/4로 서술한 설명이 실제 기준과 다르다.

KS 기준상 콘크리트용 순환 굵은골재의 물리적 품질기준은 흡수율 3% 이하, 절건밀도 2.5g/cm³ 이상, 마모감량 40% 이하, 입자모양 판정 실적률 55% 이상이다.

제시된 선택지는 밀도 기준을 2.0g/cm³ 이상으로 서술하고 있어 실제 기준값보다 낮게 잡은 것이므로 틀린 설명이다.

KS F 2564에서 콘크리트용 강섬유의 인장강도는 평균 700MPa 이상, 각각의 강섬유는 650MPa 이상이 되도록 규정한다.

따라서 평균 인장강도를 800MPa 이상으로 서술한 선택지는 실제 기준값보다 높게 잡은 것이므로 틀린 설명이다.

인장강도 시험을 강섬유 5t마다 10개 이상의 시료를 무작위로 추출해 실시하는 것, 표면에 유해한 녹이 있어서는 안 된다는 것은 모두 규격에 부합하는 옳은 설명이다.

KS L 5110에서는 동일 시험자가 동일 재료에 대하여 2회 측정한 결과의 차이가 ±0.03 이내여야 한다고 규정한다.

따라서 이를 ±0.01 이내로 서술한 선택지는 규격이 정한 허용 범위보다 지나치게 좁게 잡은 것이므로 틀린 설명이다.

온도 23±2℃에서 밀도 약 0.73 이상인 완전히 탈수된 등유나 나프타를 사용하는 것, 표준 르샤틀리에 플라스크를 사용하는 것, 달리 규정이 없으면 시료를 접수한 상태 그대로 시험하는 것은 모두 옳은 설명이다.

표에서 질량비 90% 이상을 통과시키는 체 중 가장 작은 치수가 25mm(통과율 98%)이므로 굵은골재 최대치수는 G_max=25mm이다. 30mm 체는 100% 통과하지만 가장 작은 체가 아니고, 20mm 체는 73%만 통과해 90%에 미치지 못한다.

조립률은 표준체(75·40·20·10·5·2.5·1.2·0.6·0.3·0.15mm)에 각각 남는 누적 잔류율의 합을 100으로 나눈 값이다. 표에 있는 30mm·25mm·15mm는 표준체가 아니므로 계산에서 뺀다.

누적 잔류율은 20mm 27%, 10mm 70%, 5mm 95%, 2.5mm 98%, 1.2mm 100%이고 0.6·0.3·0.15mm는 모두 100%, 75mm·40mm는 0%이다.
합계 = 27+70+95+98+100+100+100+100 = 690
F.M. = 690 ÷ 100 = 6.90

따라서 이 굵은골재는 최대치수 25mm, 조립률 6.90으로 정리된다.

실리카 퓸은 입자가 매우 미세해 시멘트 입자 사이 공극을 채우는 마이크로필러 효과를 내는 동시에, 비정질 실리카 성분이 수산화칼슘과 반응하는 포졸란 반응을 일으켜 강도 증진에 크게 기여한다.

두 효과가 함께 작용해 치밀한 조직을 만들기 때문에 고강도콘크리트용 혼화재료로 널리 사용된다.

고로 슬래그, 플라이애시, 규조토도 포졸란 반응을 하는 혼화재이지만 마이크로필러 효과의 크기와 강도 증진 효과 면에서 실리카 퓸에 미치지 못한다.

표면수율은 습윤상태 골재가 지닌 표면수량을 표면건조포화상태(표건) 질량으로 나누어 구한다.

건조로에서 건조시킨 절건질량이 527g이고 흡수율이 2.6%이므로 표건질량은 $527 \times 1.026 \approx 540.7\ \mathrm{g}$이다.

표면수량은 $550-540.7 \approx 9.3\ \mathrm{g}$이므로, 표면수율은 $\dfrac{9.3}{540.7}\times100 \approx 1.7\%$이다.

시멘트 분말도가 증가하면 입자가 미세해져 물을 붙잡는 능력이 커지고 수화 반응도 빨라지므로, 블리딩은 오히려 줄어드는 방향으로 작용한다.

반면 단위수량이 많을수록, 콘크리트 공기량이 적을수록, 콘크리트 온도가 낮아 응결이 늦어질수록 블리딩은 증가하는 경향을 보인다.

KS F 2414 블리딩 시험은 시험하는 동안 실온 20±3℃를 유지하도록 규정하므로, 23±2℃로 서술한 선택지는 규정된 온도 조건과 다르다.

용기를 채운 뒤 표면을 가장자리에서 3±0.3cm 낮게 고르는 것, 60분 동안 10분 간격으로 표면에 스며나온 물을 빨아내는 것, 물을 빨아내기 쉽도록 2분 전에 블록을 괴어 용기를 기울였다가 수평으로 되돌리는 것은 모두 시험 절차에 부합하는 옳은 설명이다.

쪼갬인장강도는 원주형 공시체에 재하한 하중으로부터 $f_{sp} = \dfrac{2P}{\pi L D}$ 식으로 구한다.

지름 $D=100\ \mathrm{mm}$, 길이 $L=200\ \mathrm{mm}$, 파괴하중 $P=85000\ \mathrm{N}$을 대입하면 $f_{sp} = \dfrac{2\times85000}{\pi\times200\times100} \approx 2.7\ \mathrm{MPa}$이다.

염소이온량은 적정 시험 소비량에서 바탕 적정 소비량을 뺀 순 소비량으로 구한 뒤 단위용적질량을 곱해 산정하며, 그 값은 약 3.37kg/㎥이다.

순 소비량 = 10.2 − 1.4 = 8.8mL
염소이온 질량 = 0.05N × 0.0088L × 35.45g/eq ≒ 0.0156g

시료 10.5g에 대한 함유율 = 0.0156 ÷ 10.5 = 0.001486(= 0.149%)
콘크리트 1㎥당 = 0.001486 × 2263kg/㎥ ≒ 3.37kg/㎥(염소 원자량을 35.45로 두면 3.36, 35.5로 두면 3.37로 반올림 자리에서만 갈린다)

바탕 적정값 1.4mL를 빼지 않으면 3.9kg/㎥ 부근이 나와 어느 보기와도 맞지 않는다. 바탕값 보정이 이 계산의 핵심이다.

집단을 구성하는 많은 데이터를 어떤 특징에 따라 몇 개의 부분집단으로 나누어 산포의 원인을 파악하는 품질관리 기법을 층별이라 한다.

히스토그램은 데이터의 분포 형태를 보는 도구, 특성요인도는 원인과 결과의 관계를 나뭇가지 형태로 정리하는 도구, 파레토도는 항목별 빈도를 크기순으로 나열해 중점 관리 대상을 찾는 도구로 각각 목적이 다르다.

시멘트의 1회 계량값은 배치 크기에 맞춘 이론값과 비교해 허용 계량오차(±1%) 이내인지로 판정한다.

이론상 필요한 시멘트량은 $350\times3=1050\ \mathrm{kg}$이고, 실제 계량값 1031kg과의 오차는 $\dfrac{1031-1050}{1050}\times100 \approx -1.81\%$이다.

이는 시멘트에 대한 허용 계량오차 한계인 -1%를 초과하므로 불합격으로 판정한다.

단위골재량이 많아진다는 것은 상대적으로 시멘트풀(페이스트)의 비율이 줄어든다는 뜻이므로, 수축의 주된 원인인 페이스트 양이 감소해 건조수축은 오히려 작아진다.

반대로 단위시멘트량과 단위수량이 많아지거나 시멘트 비표면적(분말도)이 커지면 페이스트 비율과 수화 반응성이 높아져 건조수축이 커지는 경향을 보인다.

연속믹서를 사용할 경우 최초 배출 콘크리트를 사용할 수 있다는 설명이 틀린 이유는 연속믹서 사용 여부와 관계없이 비비기 시작 후 최초 배출 콘크리트는 사용하지 않는 것이 원칙이기 때문이다. 초기 배출물은 믹서 내벽의 잔존 물질, 이전 배치의 콘크리트 등이 섞여 있어 품질이 균일하지 않으므로 연속믹서라도 예외가 없다.

• 믹서 내부를 모르타르로 부착시키는 것은 믹서 내부에 이전 배치의 콘크리트가 남지 않도록 모르타르 코팅을 미리 하는 정상적인 준비 절차이다.
• 물을 먼저 넣고 마지막에 마무리하는 것은 표준 투입 순서로 맞다.
• '정해둔 비비기 시간의 3배 이상 계속하지 않아야 한다'는 과도한 비비기를 방지하는 정상적인 규정이다.

원주형 공시체의 높이(H)와 지름(D)의 비인 H/D가 표준비율(2.0)보다 커지면 가압판의 구속 효과가 시험체 중앙까지 미치지 못해 압축강도는 오히려 작게 측정된다.

양생온도가 높을수록(4~40℃ 범위 내) 재령 28일 강도가 커지는 것, 하중재하속도가 빠를수록 강도가 크게 나타나는 것, 물-시멘트비가 일정할 때 공기량이 늘면 강도가 줄어드는 것은 모두 압축강도에 관한 일반적인 특성과 일치한다.

압력법(공기실 압력법) 공기량 측정기의 용적 기준은 물을 붓고 시험하는 경우(주수법) 적어도 5L, 물을 붓지 않고 시험하는 경우(무주수법) 7L 정도 이상이다.

선택지는 이 두 값을 서로 바꾸어(물을 붓는 경우 7L, 붓지 않는 경우 5L) 서술하고 있어 실제 기준과 반대이므로 틀린 설명이다.

이 시험법이 보일의 법칙을 원리로 한다는 것, 최대치수 40mm 이하 보통 골재를 사용한 콘크리트에 적용한다는 것, 슬럼프 8cm 이상에서는 다짐봉을 쓰고 진동기를 사용하지 않는다는 나머지 설명은 옳다.

KS F 2424 길이변화 시험방법 중 공시체 양 끝단에 매입한 기준점(스터드) 사이의 거리를 게이지로 측정해 공시체 중심축 방향의 길이 변화를 구하는 방법이 다이얼 게이지 방법이다.

콘택트 게이지 방법은 공시체 표면에 부착한 게이지 플러그 사이 거리를 표면에서 측정하는 방식으로, 중심축이 아닌 표면의 길이 변화를 다룬다는 점에서 차이가 있다.

굳지 않은 콘크리트 중의 전 염소이온량은 원칙적으로 0.30kg/m³ 이하로 관리하도록 정해져 있어, 0.9kg/m³ 이하로 서술한 선택지는 실제 기준과 다르다.

염화물 함유량을 염소이온의 총량으로 표시하는 것, 재령 28일이 지난 굳은 프리스트레스트 콘크리트의 최대 수용성 염소이온량을 시멘트 질량 대비 0.06%로 제한하는 것, 상수도물을 혼합수로 쓸 때 염소이온량이 불분명하면 0.04kg/m³로 가정하는 것은 모두 기준에 부합하는 설명이다.

AE제로 연행된 미세기포는 볼베어링 효과를 내어 워커빌리티를 높이고 단위수량을 줄일 수 있게 하며, 이 기포들이 동결융해에 의한 팽창압을 흡수해 동결융해 저항성을 크게 높인다.

또한 연행공기 자체가 미세한 잔골재처럼 작용해 같은 워커빌리티를 얻는 데 필요한 잔골재율을 오히려 낮출 수 있으므로, 잔골재율이 증가한다는 설명은 AE콘크리트의 특성과 반대된다.

혼화재를 녹이거나 혼화제를 묽게 하는 데 사용한 물은 실제로 콘크리트 배합에 들어가는 수분이므로 단위수량에 반드시 포함시켜야 한다.

이를 단위수량에 포함시키지 않아야 한다고 서술한 선택지는 실제 계량 원칙과 반대되는 설명이다.

계량은 현장배합을 기준으로 한다는 것, 각 재료는 1배치씩 질량으로 계량하되 물과 혼화제 용액은 용적 계량이 허용된다는 것, 유효흡수율은 실용상 15~30분 흡수율로 보아도 좋다는 나머지 설명은 재료 계량 원칙에 부합한다.

포대시멘트는 쌓아 올린 무게로 아래쪽이 고결될 우려가 있어 통상 13포대 이하로 쌓아야 하며, 특히 저장기간이 길어질 우려가 있는 경우에는 7포대 이하로 낮게 쌓아야 한다.

따라서 15포대 이하로 쌓아 올린다는 서술은 기준보다 많은 수량이므로 틀린 설명이다.

방습 구조의 사일로·창고에 품종별로 구분해 저장하는 것, 마룻바닥과 지면 사이에 0.3m 정도 거리를 두는 것, 온도가 너무 높으면 50℃ 정도 이하로 낮춰 사용하는 것은 시멘트 저장에 관한 옳은 설명이다.

압축강도·슬럼프·공기량처럼 연속적인 값으로 측정되는 계량치의 평균과 산포를 동시에 관리하는 데 쓰이는 것은 $\bar{x}-R$ 관리도이다.

$\bar{x}$ 부분이 시료군 평균의 변동, 즉 중심 위치를 잡아내고 R 부분이 시료군 내 범위의 변동, 즉 산포를 잡아내므로 콘크리트 품질의 평균 수준과 흩어짐을 한 그림에서 감시할 수 있다.

• 특성요인도는 결과에 영향을 주는 원인을 생선뼈 모양으로 정리한 원인 분석 도구로, 시간에 따른 공정 관리 상태를 보여주지 못한다.
• 파레토도는 부적합 항목을 발생 빈도순으로 늘어놓아 중점 관리 대상을 고르는 그림이다.
• 히스토그램은 데이터의 분포 형태만 나타낼 뿐 관리한계선이나 시간적 변화를 담지 않는다.

잔골재에 적당량의 미립분이 섞여 있으면 혼합물의 점성을 높여 재료분리를 억제하는 데 오히려 도움이 되므로, 미립분이 없는 잔골재를 사용해야 한다는 설명은 재료분리 방지 원칙과 맞지 않는다.

AE제 등을 써서 단위수량이 적은 된비빔 콘크리트로 하되 시멘트량이 너무 적지 않게 하는 것, 수밀성이 높고 견고한 거푸집을 사용하는 것, 높은 곳에서의 자유낙하나 장거리 흘러내림·횡방향 속도가 가해진 타설을 피하는 것은 모두 재료분리를 막기 위한 옳은 주의사항이다.

소성수축균열은 아직 굳지 않은 콘크리트 표면에서 바람이나 높은 기온으로 인해 표면수의 증발 속도가 블리딩 발생 속도보다 빠를 때 표면이 급격히 건조되면서 발생한다.

철근 등 매설물에 의해 침하가 국부적으로 방해받는 경우는 침하균열, 굳지 않은 상태에서 하중을 가한 경우는 하중에 의한 균열, 외부 구속조건이 큰 경우는 건조수축·온도균열과 관련된 요인이므로 소성수축균열의 발생 조건과는 구분된다.

레디믹스트 콘크리트의 슬럼프 허용오차는 슬럼프 값이 클수록 커지는데, 슬럼프 80mm의 허용오차는 ±25mm로 정해져 있어, ±20mm로 서술한 선택지는 실제 기준과 다르다.

슬럼프 25mm는 ±10mm, 슬럼프플로 500mm는 ±75mm, 슬럼프플로 600mm는 ±100mm라는 나머지 설명은 실제 허용오차 기준에 부합한다.

포장 콘크리트는 운반 중 워커빌리티 저하와 응결 진행이 품질에 직결되므로, 비빈 후부터 치기가 끝날 때까지의 시간을 1시간 이내로 제한하고 애지데이터가 붙은 트럭으로 운반하는 경우에도 1.5시간을 넘기지 않도록 한다(출제 당시 기준).

따라서 1.5시간·2시간으로 제시한 설명은 규정보다 긴 값이어서 틀렸다. 시간이 길어지면 포설 후 다짐과 표면 마무리가 제때 이루어지지 않아 소요 휨강도와 평탄성을 확보하기 어렵다.

인력포설 구간의 강재 거푸집 규격(두께 6mm 이상, 길이 3m 이하, 깊이는 포장두께 이상), 설계기준 휨강도 4.5MPa 이상, 경화되기 시작한 콘크리트의 되비빔 금지와 믹서 내에서 오래 경과한 콘크리트의 사용 금지는 모두 옳은 설명이다.

고유동 콘크리트의 자기 충전성 등급은 철근 간격 등 배근 조건에 따라 1등급~3등급의 3단계로 구분하며, 5단계로 나누지 않는다.

1등급은 배근이 조밀한 구조물, 2등급은 일반적인 철근콘크리트 구조물, 3등급은 단면이 크고 철근량이 적은 구조물에 적용하는 기준이다.

슬럼프 플로 600mm 이상의 유동성, 폐쇄공간에서의 공기빼기 구멍 설치, 액압으로 보는 측압 산정은 고유동 콘크리트의 실제 시공 기준과 부합한다.

시공이음면의 거푸집은 새 콘크리트 타설 전 이음면 처리(쇠솔 다듬질 등)를 할 수 있도록 되도록 빨리 제거하는 것이 원칙이며, 콘크리트가 충분히 굳도록 늦게 제거하는 것이 아니다.

거푸집을 늦게 떼어내면 이음면을 거칠게 하고 레이턴스를 제거하는 처리 시기를 놓쳐 신·구 콘크리트의 부착이 나빠질 수 있다.

이음부를 진동기로 충분히 다지는 것, 새 콘크리트 타설 후 적당한 시기에 재진동 다지기를 하는 것, 이음면을 거칠게 한 뒤 수분을 흡수시키고 시멘트 페이스트를 발라 잇는 방법은 모두 적절한 시공 방법이다.

넓은 장소에서 콘크리트를 타설할 때는 콘크리트 공급원(운반로)에서 먼 곳부터 시작하여 가까운 쪽으로 타설해 나가야 하며, 그 반대로 하면 이미 타설한 콘크리트 위로 운반 장비가 지나가게 되어 품질이 나빠진다.

외기온도가 25℃ 이상일 때 비비기부터 타설 완료까지 1.5시간을 넘지 않아야 한다는 시간 제한, 하층 콘크리트가 굳기 전에 상층을 타설해야 한다는 원칙, 타설이 지연될 경우 지연제·유동화제 사용을 사전에 검토한다는 내용은 모두 옳은 설명이다.

고강도 콘크리트는 굵은 골재의 최대 치수를 작게(대체로 25mm 이하) 사용하는 것이 원칙이며, 최대 치수를 40mm 이상으로 크게 하는 것은 오히려 강도 발현에 불리하다.

골재 치수가 커지면 골재와 시멘트풀 계면의 부착 결함이나 골재 자체의 강도가 콘크리트 전체 강도를 지배하게 되어 고강도화에 불리해지기 때문이다.

강제식 팬 믹서 사용이 바람직하다는 점, 공기연행제를 사용하지 않는 것을 원칙으로 한다는 점, 워커빌리티 확보를 위해 잔골재율을 가능한 작게 한다는 점은 고강도 콘크리트의 일반적인 원칙과 일치한다.

재진동 다지기는 콘크리트가 아직 유동성을 유지하고 있는 응결(초결) 이전 시점에 실시해야 효과가 있으며, 초결이 일어난 뒤에 실시하면 오히려 콘크리트 조직을 손상시킨다.

초결 후 재진동을 하면 이미 형성되기 시작한 골격 구조가 깨지면서 강도·내구성이 저하될 수 있다.

내부진동기를 하층 콘크리트 속으로 0.1m 정도 찔러 넣는 것, 페이스트가 표면에 약간 떠오를 때까지 다지는 것, 삽입 간격을 0.5m 이하로 하는 것은 모두 올바른 사용법이다.

프리플레이스트 콘크리트용 잔골재의 조립률은 1.4~2.2 범위로 하는 것이 표준이며, 2.3~3.1과 같이 굵은 잔골재를 쓰지 않는다.

주입 모르타르가 골재 사이 공극을 원활히 채우려면 잔골재가 가늘고 세립분이 적당히 포함되어야 하기 때문이다.

굵은 골재의 최소 치수 15mm 이상, 최대 치수는 부재단면 최소 치수의 1/4 이하·철근 순간격의 2/3 이하, 최대 치수가 최소 치수의 2~4배 정도라는 조건은 모두 올바른 설명이다.

해수 중(수중부)에 있는 해양 콘크리트의 물-결합재비 최대값은 50%로 정해져 있다(출제 당시 기준).

해양 환경은 노출 위치에 따라 기준이 달라지는데, 물보라 구역이나 해상 대기 중처럼 건습이 반복되는 구역은 45%로 더 엄격한 기준이 적용되고, 상시 물에 잠겨 있는 수중부는 상대적으로 완화된 50% 기준이 적용된다.

팽창콘크리트에서 압축강도를 근거로 물-결합재비를 정한 경우, 각각의 압축강도 시험값이 설계기준강도의 85% 이하가 될 확률은 표준시방서에 정해진 값 이하가 되도록 관리해야 하며, 보기에 제시된 3%는 그 규정값과 다르다.

팽창률은 일반적으로 재령 7일에 대한 시험값을 기준으로 하고, 화학적 프리스트레스용 콘크리트는 200×10^-6 이상 700×10^-6 이하, 수축보상용 콘크리트는 150×10^-6 이상 250×10^-6 이하의 팽창률을 만족해야 한다는 설명은 모두 옳다.

수축보상용은 건조수축으로 생기는 인장응력을 상쇄할 정도의 팽창만 필요한 반면, 화학적 프리스트레스용은 철근의 구속으로 압축응력을 도입해야 하므로 요구 팽창률이 더 크게 설정된다.

균열유발이음이 계획된 위치에서 확실히 균열을 유도하려면 단면 결손율을 20% 이상으로 확보해야 하며, 10% 이하로는 원하는 위치에 균열을 집중시키기 어렵다.

단면 결손이 충분하지 않으면 인장응력이 이음부에 충분히 집중되지 않아 임의의 위치에서 균열이 발생할 수 있다.

이음 간격을 부재높이의 1~2배로 하는 것, 수밀구조물에 지수판을 설치하는 것, 정해진 장소에 균열을 집중시킬 목적으로 설치한다는 설명은 모두 옳다.

수밀콘크리트에서 콜드 조인트를 막기 위한 연속타설(이어치기) 허용 시간간격은 외기온이 25℃를 넘는 경우 1.5시간, 25℃ 이하인 경우 2시간을 표준으로 한다(출제 당시 기준).

따라서 25℃를 넘었을 때 1시간을 넘어서는 안 된다는 서술은 규정된 기준과 다른 값이어서 틀렸다.

콜드 조인트가 발생하지 않도록 연속적으로 타설한다는 점, 연직시공이음에 지수판 사용을 원칙으로 한다는 점, AE제나 고성능 AE감수제를 사용하더라도 공기량을 4% 이하로 제한한다는 점은 수밀콘크리트의 올바른 시공 원칙이다.

한중콘크리트의 물-결합재비는 원칙적으로 60% 이하로 해야 하며, 50% 이하라는 값은 실제 기준보다 과도하게 낮다(출제 당시 기준).

낮은 온도에서는 수화 반응이 늦어져 초기 강도 발현이 느려지므로, 물-결합재비를 지나치게 제한하기보다 적절한 범위 안에서 AE콘크리트를 사용해 내동해성을 확보하는 것이 핵심이다.

하루 평균기온이 4℃ 이하로 예상될 때 한중콘크리트로 시공하는 기준, AE콘크리트 사용을 원칙으로 하는 점, 시멘트는 직접 가열하지 않고 물이나 골재만 가열한다는 내용은 모두 옳은 설명이다.

서중콘크리트는 지연형 감수제 등으로 응결을 늦추는 대책을 세운 경우에도 비빈 후 타설까지의 시간을 1.5시간 이내로 관리하는 것이 원칙이며, 2시간까지 늘려도 된다는 것은 틀린 설명이다.

더운 날씨에서는 수분 증발과 응결 속도가 빨라 운반·대기 시간이 길어질수록 워커빌리티 저하와 콜드 조인트 위험이 커지기 때문이다.

기온 10℃ 상승마다 단위수량이 2~5% 증가하는 경향이 있어 단위 시멘트량 증가를 검토해야 한다는 점, 타설 시 콘크리트 온도를 35℃ 이하로 관리한다는 점, 하루 평균기온이 25℃를 초과할 것으로 예상되면 서중콘크리트로 시공한다는 기준은 모두 옳은 설명이다.

거푸집 회전율은 생산 설비의 가동 효율을 나타내는 지표로, 제품 자체의 품질을 확인하는 검사 항목이 아니다.

공장제품용 콘크리트의 품질검사는 양생온도 관리, 탈형할 때의 강도, 프리스트레스를 도입할 때의 강도와 같이 제품의 강도·양생 이력을 확인하는 항목을 중심으로 이루어진다.

바닥틀의 시공이음은 전단력이 작은 슬래브 또는 보의 경간 중앙부 부근에 두는 것이 원칙이며, 전단력이 큰 경간 단부에 두어서는 안 된다.

경간 단부는 지점 부근으로 전단력이 크게 작용하는 구간이라, 이곳에 시공이음을 두면 이음면에서 전단 저항력이 약해질 위험이 있다.

작은 보와 교차하는 보의 이음을 작은 보 폭의 약 2배 거리만큼 떨어뜨려 설치하는 것, 아치의 이음을 아치축에 직각방향으로 설치하는 것, 기둥·벽의 이음을 바닥틀과의 경계 부근에 설치하는 것은 모두 올바른 설명이다.

고압증기양생(오토클레이브 양생)을 한 콘크리트는 표준 온도로 양생한 콘크리트에 비해 건조수축이 오히려 줄어드는 경향이 있으며, 수축률이 증가한다는 설명은 틀렸다.

고온·고압 조건에서 시멘트 수화물의 결정 구조가 안정화되면서 이후 건조에 따른 수축 변형이 작아지기 때문이다.

황산염에 대한 저항성이 향상되는 점, 유리석회가 없어 백태현상이 줄어드는 점, 철근 부착강도가 보통양생 대비 약 1/2 수준으로 낮아지는 점은 고압증기양생 콘크리트의 알려진 특징과 일치한다.

숏크리트의 뿜어붙이기 성능은 초기강도, 반발률, 분진농도와 같이 시공성·작업환경에 직결되는 항목을 기준으로 설정하며, 장기강도는 재료(배합) 설계 단계에서 검토하는 항목으로 뿜어붙이기 성능 자체와는 직접 관계가 없다.

초기강도와 반발률은 시공 직후의 부착·손실을 좌우하고, 분진농도는 작업 환경·안전과 관련된 성능 지표이기 때문이다.

적당한 공기연행량은 콘크리트 내부에 미세 기포를 형성해 동결 시 얼음의 팽창압을 흡수함으로써 동결융해 저항성을 높이는 요인이며, 열화를 일으키는 요인이 아니다.

반대로 다공성이 높거나 흡수성이 큰 골재를 사용하거나 수분 포화도가 높은 콘크리트는 내부 수분이 얼면서 팽창압이 커져 동결융해 손상이 촉진된다.

1방향 슬래브의 수축 및 온도 철근량은 설계기준항복강도가 400MPa를 넘는 경우 $\rho_{min}=0.0020\times\dfrac{400}{f_y}$로 산정한다.

$\rho_{min}=0.0020\times\dfrac{400}{500}=0.0016$

$A_{s,min}=\rho_{min}\times A_g=0.0016\times2{,}000{,}000\,\mathrm{mm^2}=3{,}200\,\mathrm{mm^2}$로, 이것이 수축 및 온도 철근량의 최소값이다.

인장철근 변형률이 0.0041로 항복변형률 0.002와 0.005 사이의 변화구간에 놓이므로 강도감소계수는 약 0.79이다.

그림의 단면은 폭 b=300mm, 인장철근 도심까지의 유효깊이 d=500mm이다.
$a=\dfrac{A_s f_y}{0.85 f_{ck} b}=\dfrac{3200\times400}{0.85\times28\times300}=179.3\,\mathrm{mm}$

$f_{ck}=28\,\mathrm{MPa}$이므로 $\beta_1=0.85$, 중립축 깊이는
$c=\dfrac{a}{\beta_1}=\dfrac{179.3}{0.85}=210.9\,\mathrm{mm}$

$\varepsilon_t=0.003\times\dfrac{d-c}{c}=0.003\times\dfrac{500-210.9}{210.9}=0.00411$
$\phi=0.65+(\varepsilon_t-\varepsilon_y)\dfrac{0.20}{0.005-\varepsilon_y}=0.65+(0.00411-0.002)\times\dfrac{0.20}{0.003}\approx0.79$
여기서 $\varepsilon_y=400/200000=0.002$이며, 출제 당시 기준의 띠철근 부재 값을 적용한 것이다.

처짐을 계산하지 않는 단순지지보의 최소 두께는 $h_{min}=\dfrac{l}{16}$을 기본으로 하되, 철근의 설계기준항복강도가 400MPa가 아닌 경우 $\left(0.43+\dfrac{f_y}{700}\right)$의 보정계수를 곱한다.

$h_{min}=\dfrac{16{,}000\,\mathrm{mm}}{16}\times\left(0.43+\dfrac{350}{700}\right)=1{,}000\,\mathrm{mm}\times0.93$

계산하면 $h_{min}=930\,\mathrm{mm}$로, 이것이 처짐을 계산하지 않아도 되는 최소 두께가 된다.

4변으로 지지된 슬래브는 장경간 L을 단경간 S로 나눈 값이 2 이상일 때 1방향 슬래브로 보고 설계할 수 있다.

변장비가 2를 넘으면 하중이 거의 전부 단경간 방향으로 전달되어 장경간 방향 분담이 무시할 만큼 작아진다. 그래서 단경간 방향에만 주철근을 배치하고 장경간 방향에는 수축·온도철근을 두면 된다.

• 장경간과 단경간의 비가 1이면 두 방향 분담이 같은 정사각형 슬래브로, 전형적인 2방향 슬래브다.
• 단경간을 장경간으로 나눈 값은 정의상 항상 1 이하이므로 그 값이 2 이하 또는 1 이하라는 조건은 모든 슬래브에서 성립해 판별 기준이 되지 못한다.

콘크리트 보수에 사용하는 재료는 기존 콘크리트와 탄성계수 등 물성이 비슷한 재료를 선택하는 것이 바람직하며, 탄성계수가 2~3배 높은 재료를 쓰는 것은 오히려 응력 집중이나 접합부 손상을 유발할 수 있어 원칙에 맞지 않는다.

보수재와 기존 콘크리트의 강성 차이가 크면 하중이 가해질 때 변형 거동이 달라져 계면에서 균열이나 박리가 발생하기 쉽다.

보수의 목적이 열화·손상 부위의 단면이나 표면 상태 회복에 있다는 점, 요구 수준을 시설물의 현 상태 이상으로 한다는 점, 열화원인을 우선 제거하고 어려운 경우 방지대책을 마련한다는 점은 모두 옳은 설명이다.

상면 두께증설공법은 증설할 수 있는 두께에 한계가 있으며, 무제한으로 두께를 늘려 큰 내하력을 얻을 수 있는 것은 아니다.

상판 자중 증가, 기존 구조부재와의 하중 분담, 시공 장비·공정상의 제약 등이 있어 두께 증설량은 실제로 일정 범위 내로 제한된다.

일반 포장용 기계로 시공이 가능해 공기가 짧다는 점, 상판 위 작업이라 비계가 불필요하다는 점, 유효두께 증가로 휨·전단·비틀림에 대한 보강효과를 얻는다는 점은 모두 옳은 설명이다.

단면 증설 공법으로 보강한 구조물이 실제로 목표한 내하력·강성을 확보했는지 확인하는 가장 적합한 방법은 재하시험이다.

재하시험은 실제 하중을 가해 처짐·변형률 등 구조물의 응답을 직접 계측하므로, 보강 후의 실질적인 구조 성능을 정량적으로 평가할 수 있다.

누수진단·기포조사·육안조사는 표면 상태나 결함 유무를 파악하는 데는 유용하지만, 보강된 부재가 실제로 하중을 얼마나 더 견디는지를 직접 확인해 주지는 못한다.

초기동해는 일반적으로 콘크리트를 타설한 후 시멘트 수화가 충분히 진행되지 않아 압축강도가 약 5MPa에 이르기 전에 동결이 일어나 발생하는 것으로 알려져 있으며, 10MPa라는 값은 실제 기준보다 크다(출제 당시 기준).

초기 재령의 콘크리트는 내부 수분이 아직 많고 강도도 낮아, 그 상태에서 동결되면 조직이 팽창압을 견디지 못하고 손상된다.

표면 모르타르나 페이스트가 떨어져 나가는 스케일링 현상, 기포간격계수를 기준으로 AE제를 사용해 동결융해 저항성을 확보하는 방법, 내동해성이 낮은 골재로 인한 팝아웃 현상에 대한 설명은 모두 옳다.

인장 이형철근의 기본정착길이는 $l_{db}=\dfrac{0.6\,d_b\,f_y}{\sqrt{f_{ck}}}$로 산정한다.

$l_{db}=\dfrac{0.6\times31.8\,\mathrm{mm}\times320\,\mathrm{MPa}}{\sqrt{28\,\mathrm{MPa}}}=\dfrac{6{,}105.6}{5.292}$

계산하면 $l_{db}\approx1{,}154\,\mathrm{mm}$로, 이것이 D32 철근의 기본정착길이이다.

균열폭을 줄이려면 철근 배근 위치에서 피복두께를 표준 범위 내로 적절히 유지해야 하며, 피복두께를 크게 할수록 오히려 콘크리트 표면에 나타나는 균열폭이 커지는 경향이 있다.

철근에서 콘크리트 표면까지의 거리가 멀어질수록 균열이 표면까지 벌어지는 폭이 커지기 때문에, 피복두께를 무작정 키우는 것은 균열폭 제어에 불리하다.

같은 철근량이면 굵은 철근보다 가는 철근을 여러 개 분산 배치하는 것, 철근 응력이 커지지 않도록 충분히 배근하는 것, 인장구역에 철근을 골고루 배치하는 것은 모두 균열폭 저감에 유효한 방법이다.

압축지배단면인 띠철근 단주의 공칭축강도는 $P_n=0.80\left[0.85f_{ck}(A_g-A_{st})+f_yA_{st}\right]$이고, 띠철근 기둥의 강도감소계수는 $\phi=0.65$를 적용한다.

$A_g-A_{st}=500\times500-4{,}500=245{,}500\,\mathrm{mm^2}$
$0.85\times27\times245{,}500\approx5{,}634{,}225\,\mathrm{N}$, $f_yA_{st}=400\times4{,}500=1{,}800{,}000\,\mathrm{N}$

$\phi P_n=0.65\times0.80\times(5{,}634{,}225+1{,}800{,}000)\,\mathrm{N}\approx3{,}866\,\mathrm{kN}$으로, 이것이 설계축하중강도이다.

등가 직사각형 응력블록의 깊이 계수 $\beta_1$은 $f_{ck}\le28\,\mathrm{MPa}$에서 $0.85$이고, $f_{ck}$가 커질수록 $1\,\mathrm{MPa}$당 $0.007$씩 줄어들며 최소값 0.65까지만 적용한다(출제 당시 기준).

이 감소 규칙을 그대로 적용하면 $0.85-0.007\times(60-28)=0.626$이 되지만, 이는 하한값 $0.65$보다 작으므로 최종적으로 $\beta_1=0.65$를 쓴다.

T형보의 유효폭을 정할 때 인접 보와의 관계는 양쪽 슬래브의 중심간 거리, 즉 복부폭에 좌우 내측(순)거리의 1/2씩을 더한 값으로 반영한다. 내측 거리의 1/4만 더하는 조건은 규정에 없다.

내측 거리를 1/4로 줄여 적용하면 실제 기준보다 유효폭을 과소하게 산정하게 되어 슬래브가 플랜지로서 부담하는 압축 영역을 제대로 반영하지 못한다.

양쪽으로 각각 내민 플랜지 두께의 8배씩에 복부폭을 더한 값, 보 경간의 1/4, 양쪽 슬래브의 중심간 거리 중 가장 작은 값을 유효폭으로 택하는 것이 T형보 유효폭 산정의 올바른 원칙이다.

매스콘크리트로 시공하는 벽체 구조물에서 계획된 위치에 균열을 확실히 유도하려면, 수축이음의 단면 감소율을 35% 이상으로 확보해야 한다(출제 당시 기준).

단면 감소가 충분하지 않으면 이음부에 인장응력이 충분히 집중되지 않아 원하는 위치가 아닌 다른 곳에서 균열이 발생할 수 있다.

정적처짐측정은 계측기를 이용해 구조물의 변형을 수치로 측정하는 계측조사에 해당하며, 눈으로 직접 확인하는 외관조사 항목이 아니다.

균열의 발생위치와 규모 파악, 철근 노출조사, 구조물 전체의 침하 등 변형 상황 관찰은 육안으로 직접 수행하는 외관조사에 해당한다.

최소 전단철근은 콘크리트 표준시방서의 규정에 따라 A_v,min = 0.35 × b × s / f_y로 계산된다. 여기서 b는 단면 폭, s는 철근 간격, f_y는 철근의 항복강도이다. 주어진 값을 대입하면: A_v,min = (0.35 × 300 × 200) / 300 = 21,000 / 300 = 70mm²이다. 이는 규정상 최소 전단철근 기준을 만족하는 값으로, 실제 계산된 필요 전단철근이 이보다 작을 경우 이 최솟값을 적용해야 한다.

중성화는 탄산가스가 콘크리트 내부로 침투해 진행되므로 상대습도가 낮고 건조한 환경일수록 빨라진다. 옥내는 옥외보다 건조하여 오히려 중성화가 빠르게 진행되며, 옥내가 더 늦다는 설명은 틀렸다.

반대로 옥외는 강우 등으로 습윤한 상태가 자주 유지되어 콘크리트 공극이 물로 채워지므로 탄산가스의 침투가 상대적으로 억제된다.

밀도가 작은 골재를 쓴 콘크리트, 경량골재 콘크리트가 보통골재 콘크리트보다 중성화가 빠른 경향, 조강 포틀랜드 시멘트가 보통 포틀랜드 시멘트보다 중성화가 느린 경향은 모두 올바른 설명이다.

이 보에 작용하는 계수하중은 하중계수를 적용해 $w_u = 1.2 \times 20 + 1.6 \times 30 = 72\ \mathrm{kN/m}$이다.

지점 반력(최대 계수전단력)은 $V_{u,지점} = \dfrac{w_u L}{2} = \dfrac{72 \times 6}{2} = 216\ \mathrm{kN}$이다.

위험단면은 지점 전면에서 유효깊이 $d=500\,\mathrm{mm}=0.5\,\mathrm{m}$ 떨어진 위치이므로, 그 지점의 계수전단력은 $V_u = 216 - 72 \times 0.5 = 180\ \mathrm{kN}$이 된다.

전단철근을 전혀 두지 않을 때 허용되는 계수전단력은 설계전단강도의 절반, 즉 $V_u\le\dfrac{1}{2}\phi V_c$이며 약 35.8kN이다.

그림의 단면은 폭 $b_w=500\,\mathrm{mm}$, 전체 높이 300mm, 유효깊이 $d=250\,\mathrm{mm}$이다.
$V_c=\dfrac{1}{6}\sqrt{f_{ck}}\,b_w d=\dfrac{1}{6}\sqrt{21}\times500\times250=95.5\times10^{3}\,\mathrm{N}=95.5\,\mathrm{kN}$

$\phi V_c=0.75\times95.5=71.6\,\mathrm{kN}$
$V_u\le\dfrac{1}{2}\times71.6=35.8\,\mathrm{kN}$

강도감소계수를 빼먹으면 95.5kN, 1/2을 빼먹으면 71.6kN이 나온다. φ와 1/2을 모두 적용해야 하는 점이 이 문항의 핵심이다.