철근 콘크리트 실험 - 배합설계

배합설계란 무엇일까요

배합설계란 콘크리트를 배합할 때 들어가는 재료들의 비율을 맞추어서 원하는 강도를 얻는 것입니다.

배합설계 이전에 실시한 체가름 실험, 잔골재,굵은 골재 함수비 실험은 배합설계를 위한 실험입니다.

저희 실험은 콘크리트 목표 강도를 35MPA로 잡았습니다.



1.사용할 장비의 성능을 정하고, 시공하려는 구조물의 중요도를 감안하여 할정계수를 결정한 후 설계기준강도를 적용하여 배합강도를 정한다.

2.다짐방법, 부재의 단면을 감안하여 Slump값을 결정

3.작업성과 내구성에서 공기량을 결정, 현재 모든 레미콘 회사는 4%이내의 공기량을 의무적으로 주입하여야 한다.

4.배합강도로서 물 시멘트비를 결정

5.Slump, 굵은골재의 최대치수에 따라 단위 수량 결정

6.잔골재율 결정

7.1㎥당 소요중량 결정

8.결정된 배합을 비벼서 시험 batcher를 만들어 단위수량 보정 및 압축강도 시험후, 배합강도를 얻을 수 있는
최소의 w/c 比를 결정


실험에 들어가기에 앞서 기본 전제조건입니다

1.콘크리트는 포클랜드 콘크리트를 기본으로 한다

2.골재는 표면건조상태이다

3.콘크리트 Slump는 표준으로 한다.



배합설계의 기본 계산식입니다.

1.기본계산

압축강도(Fck) = 35 MPA (목표수치)

배합강도(Fcr) = 35 + 8.5 = 43.5 MPA (목표수치에 따라 8.5값이 달라짐)

물시멘트비(W/C) = 21.07/(20.58+43.5) = 0.3288 = 32.88% (역시 배합강도에 따라 수치가 달라짐)

슬럼프값 = 10

공기량 = 3%

시멘트 비중 = 3.15

굵은골재의 최대치수 = 25mm

잔골재율(S/A) = 41%

단위 수량(W) = 175

단위 시멘트량 = 175*(100/32.88) = 532.2384

단위 골재량의 절대용적 = 1-((175/1000)+(532.2384/(3.15*1000))+(3%/100)) = 0.6557

단위 잔골재량 절대용적 = 단위 골재량의 절대용적 × 잔골재율

단위 잔골재량 = 단위 잔골재량의 절대용적 × 잔골재량의 비중

단위 굵은골재량의 절대용적 = 단위 골재량의 절대용적 - 단위 잔골재량의 절대용적

단위 굵은골재량 = 단위 굵은 골재량의 절대용적 × 굵은골재의 비중

위 식은 35MPA를 만들기 위한 배합설계식이며 슬럼프값,공기량,시멘트비중,잔골재율,단위수량이 주어진 상황입니다.

----------------------------------보정---------------------------------

이제 시공기준표에 맞추어 보정값을 계산합니다.

슬럼프 시험 2회 + 공기량 시험 3회 = 0.017671 + 0.021159 = 0.03883㎥

⇒ 결과 : 슬럼프 3cm , 공기량 3%

⇒ 슬럼프 3cm에 대해 보정 ; 단위수량만 보정하면 된다.

176.024 * ( 1+ ((10-3)/1) * 0.012 ) = 190.81


보정값

단위 시멘트량 = 190.81 / 0.3288 = 580.3224 kg/㎥

단위 골재량의 절대용적 = 1-{(190.81 / 1000) + (580.3224 / 3.14 * 1000 +3/100)} = 0.5945㎥

단위 잔골재량 절대용적 = 0.5950 × 0.33076 = 0.1968022 ㎥

단위 잔골재량 = 0.1968 × 1000 × 2.486 = 489.2448 kg/㎥

단위 굵은골재량의 절대용적 = 0.5950 - 0.1968 = 0.3982 ㎥

단위 굵은골재량 = 0.3982 × 1000 × 2.878 = 1146.0196 kg/㎥

--------------------최종결과-------------------

굵은골재의 최대치수 = 25mm

슬럼프 = 10cm

W/C = 32.88%

잔골재율 = 33.076%

물 = 190.81 kg/㎥

시멘트 = 580.3224 kg/㎥

잔골재 = 489.2448 kg/㎥

굵은골재 = 1146.0196 kg/㎥