콘크리트에 골재

포틀랜드 시멘트 협회

제조업체 찾기 : 혼화제

골재는 일반적으로 콘크리트 혼합물 내에서 불활성 충전제로 간주됩니다. 그러나 자세히 살펴보면 신선 콘크리트와 경화 콘크리트의 특성에서 골재가 중요한 역할과 영향을 미치는 것을 알 수 있습니다. 그라데이션, 최대 크기, 단위 중량 및 수분 함량의 변화는 모두 콘크리트 혼합물의 특성과 성능을 변경할 수 있습니다.

경제는 신중한 집계 선택의 또 다른 이유입니다. 최대 허용 집계 크기를 선택하여 비용을 절약 할 수 있습니다. 더 큰 거친 골재를 사용하면 일반적으로 가장 비용이 많이 드는 성분 인 시멘트 요구 사항을 줄여 콘크리트 혼합 비용을 낮 춥니 다. 시멘트 (내구성에 대한 합리적인 한계 이내)가 적 으면 물-시멘트 (w / c) 비율이 일정하게 유지되면 물이 줄어 듭니다. 수분 함량이 낮 으면 수축 및 제한된 부피 변화와 관련된 균열 가능성이 감소합니다.

다음은 콘크리트 골재를 선택하고 비율을 지정할 때 고려해야 할 가장 중요한 요소에 대한 개요입니다.

몇 야드의 콘크리트 계산기

일반적인 총 비율

사진 1-이 기존 콘크리트 혼합물에 대해 잘 등급 화 된 입자 크기 분포에 유의하십시오.

골재는 일반적인 콘크리트 혼합물의 60 ~ 80 %를 구성하므로 내구성이 좋도록 적절히 선택하고 최적의 효율성을 위해 블렌딩하며 일관된 콘크리트 강도, 작업 성, 마감성 및 내구성을 생성하기 위해 적절히 제어해야합니다 (사진 1). . 기존 콘크리트 혼합물의 성분은 일반적으로 다음 비율 범위에 속합니다.

상품에 들어가는 재료에 대해 자세히 알아보십시오. 콘크리트 믹스 .

품질 계산

콘크리트 생산자는 다음 규정을 준수하는 정기 골재 테스트 결과에 의해 검증 된 양질의 골재를 구입해야합니다. ASTM C 33, '콘크리트 골재에 대한 표준 사양.' 지역 골재의 우수한 성능 이력은 또한 재료가 서비스에서 얼마나 잘 수행되는지를 나타냅니다.

양질의 골재는 깨끗하고 단단하며 강하고 내구성이있는 입자가 있어야하며 흡수 된 유해 화학 물질, 점토 코팅 또는 시멘트의 수화에 영향을 미치거나 페이스트-골재 결합을 감소시킬 수있는 기타 오염 물질이 없어야합니다. 피해야 할 집계는 다음과 같습니다.

• 부서지기 쉬우거나 분할되기 쉬운 것.
• 상당한 양의 부드럽고 다공성 재료가있는 것.
• 특정 종류의 '처트'는 풍화에 대한 저항이 매우 낮고 팝 아웃 (popouts)이라고하는 표면 결함을 유발할 수 있기 때문입니다 (사진 2 및 3).

처트 입자 위에 팝 아웃이 발생한 콘크리트 평지 ​​표면. 구조적인 문제는 아니지만 팝 아웃은 미적 불만의 원인이 될 수있는 잔잔한 표면 결함이며, 과도한 경우 강화 슬래브의 피복 품질이 저하 될 수 있습니다. (사진 제공 : Portland Cement Association)

콘크리트 바닥에서 페인트를 벗기다

세로로 슬라이스 된 코어의 단면은 팝 아웃의 메커니즘을 나타냅니다. 일부 처트 입자는 고품질 응집체보다 흡수성이 더 높습니다. 포화 된 표면 근처에 위치하면 물을 흡수하고 얼면 골재의 일부와 함께 바로 위에있는 콘크리트를 팽창 및 파쇄 할 수 있습니다. (PCA의 사진 제공)

자연적으로 발생하는 물질로서 골재는 때때로 배송 된 제품에 풍화되거나 불안정한 입자를 포함합니다. 미세 골재와 조골재 모두에 허용되는 유해 물질의 백분율은 각각 ASTM C 33 표 1과 3에 나열되어 있습니다. 일부 프로젝트에는 더 엄격한 제한이 필요할 수 있습니다. 수정하기 어려운 콘크리트의 배치 후 문제를 방지하려면 재료 제출시 이러한 한계를 초과하지 않는지 확인하십시오.

순서

골재 가용성 및 프로젝트 요구 사항을 기반으로 최적화 된 그라데이션은 작업 성과 마감성이 우수한 경제적 인 콘크리트를 생성합니다. 거친 골재와 미세 골재 사이의 비율은 각 골재의 고유 한 특성, 배치 방법 및 원하는 마감에 따라 변경됩니다.

미세 골재와 거친 ​​골재 사이의 구분선은 3/8 인치 체입니다. 섬도 모듈러스 (FM)는 골재의 섬도 지수입니다. FM은 지정된 일련의 체 각각에 보유 된 질량 별 누적 백분율을 더하고 합계를 100으로 나누어 계산합니다 (표 1 참조). 미세 골재에 대한 FM은 2.3 ~ 3.1 범위 내에 있어야합니다. FM은 0.2 이상 변경되지 않아야합니다. 그렇지 않으면 믹스 조정이 필요할 수 있습니다. 지나치게 미세한 재료는 물 수요가 더 많고 일반적으로 끈적 거리는 혼합이 발생합니다. 지나치게 거친 재료는 배치, 통합 및 마무리가 더 어려운 거친 혼합을 생성합니다.

표 1-섬도 계수 (FM)는 백분율을 합하여 계산됩니다.
100 번과 4 번 체 사이를 100으로 나눈 값입니다.

미세 골재는 ASTM C 33, 섹션 6에 제공된 그라데이션 한계 내에 있어야합니다. 현지에서 사용 가능한 미세 골재에 결함이있는 경우 콘크리트는 공기 혼입, 추가 시멘트 또는 추가 시멘트질 재료 (SCM)를 추가하여 이점을 얻을 수 있습니다. 이러한 단점을 해결하십시오.

ASTM C 33의 표 2에는 광범위한 거친 집계 그라데이션 범위가 나열되어 있습니다. 이러한 넓은 그라데이션 밴드는 전국에서 사용됩니다. 프로젝트에 대해 그라데이션을 선택한 후 좁은 범위 내에서 그라데이션을 유지하면 배치 간 일관성이 향상됩니다. 이는 일반적으로 과도한 분리에 대응하기 위해 골재를 적절하게 비축하고 비축을 재 작업함으로써 수행됩니다 (사진 4).

혼합에 사용할 수있는 거친 골재의 최대 크기는 다음과 같은 '초과하지 않음'지침에 따라 부재의 크기, 모양 및 보강에 따라 다릅니다 (사진 5 및 6 참조).

• 철근 사이 또는 철근과 폼 사이의 명확한 간격의 3/4 (피복 거리)

• 슬래브 깊이의 1/3

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• 멤버의 가장 좁은 차원의 1/5

종종 골재는 제안 된 콘크리트 믹스에서 예상되는 비율에 따라 미세한 재료와 거친 재료의 결합 등급을 사용하여 분석됩니다 (사진 7). 이것은 콘크리트에서 블렌드가 어떻게 수행되는지에 대한 추정치를 제공합니다. 모든 지역에는 응집체 자체의 결함이 있지만 결합 된 응집체 등급이 표시되면 (유지 비율 대 체 크기) 이러한 결함을 더 쉽게 식별하고 해결할 수 있습니다. 그런 다음 대체 골재 소스 또는 추가 골재 혼합을 고려하여 최고의 작업 성, 펌핑 성, 수축 감소 및 경제성을 제공하는 '이상적인'그라데이션에 접근 할 수 있습니다 (그림 1).

혼합에서 모래를 제거하면 기존 콘크리트가 '투과성'콘크리트라고도하는 '미세'혼합으로 변환됩니다 (참조 : 투수 콘크리트 포장 ). 투수 성 콘크리트는 LEED 포인트를 획득합니다. 미국 그린 빌딩위원회 (USGBC) , 이는 유출 물이 지반으로 직접 스며 들어 지하 수면을 재충전 할 수 있기 때문입니다.

사진 4-입자 크기의 과도한 분리를 해결하기 위해 일괄 처리는 일반적으로 파일에 곧바로 작업하는 대신 원주 주변의 파일을 재 작업하여 크기를 다시 혼합합니다. (PCA의 사진 제공)

사진 5-철근과 피복 치수 사이의 명확한 거리를 통과하기 위해 권장되는 최대 골재 크기. (PCA의 사진 제공)

사진 6-배치 방법 및 슬래브 두께에 따른 최대 골재 크기. (PCA의 사진 제공)

사진 7-미세 골재에서 조골재까지의 크기 분포는 콘크리트 작업 성 및 성능에 중요한 역할을합니다. (PCA의 사진 제공)

그림 1-기존 콘크리트에 대한 최적의 결합 골재 등급. (PCA 제공)

노출 골재 콘크리트에 대한 특별 고려 사항

장식 배치 계약자 노출 골재 콘크리트 외관이 가장 중요한 경우, 가장 잘 보이는 최종 제품을 만들기 위해 골재 모양, 질감, 색상 및 전체적인 외관에 특별한주의를 기울여야합니다 (사진 8). 건축 콘크리트를 배치 할 때 모든 당사자가 선택한 재료에 만족하는지 확인하기 위해 시험 믹스를 테스트하고 모형을 배치해야합니다.

자갈과 쇄석은 일반적으로 양질의 콘크리트를 만드는 데 허용되지만 (사진 9) 일반적으로 노출 된 골재에는 자갈이 선호됩니다. 적절한 크기의 콘크리트 골재로 분쇄 된 재생 콘크리트의 사용도 성공적인 성능을 보여주었습니다. 재활용 콘크리트는 기존 골재보다 흡수율이 높고 비중이 낮습니다. 재활용 콘크리트 골재의 일부를 포함하는 우수한 품질의 내구성 콘크리트를 생산하려면 종종 시험 콘크리트 혼합물을 사용하고 필요에 따라 혼합을 조정하여 오래된 재활용 콘크리트의 특성을 면밀히 모니터링해야합니다.

노출 골재 콘크리트 포장.

자갈과 쇄석 모두 고품질 콘크리트를 생산합니다. 자갈은 쇄석에 비해 물 수요가 적습니다. 자갈은 보도 및 장식용 노출 골재 콘크리트에 선호됩니다. 깔린 돌은 일반적으로 더 높은 페이스트 응집 결합을 나타냅니다. 쇄석은 더 높은 페이스트-골재 결합이 더 높은 굴곡 강도를 생성하기 때문에 포장 혼합에서 선호됩니다 (PCA의 사진 제공).

수분 조절

그웬 스테파니와 블레이크 쉘튼의 관계

그림 2-골재 수분 함량은 콘크리트 작업성에 중요한 역할을합니다. 골재가 너무 건조하면 혼합물에서 물을 흡수 (훔칩니다). 골재가 너무 젖 으면 의도 한 혼합 물의 양에서 과도한 수분을 빼야합니다. (PCA의 사진 제공)

골재의 흡수 및 표면 수분은 특정 또는 목표 강도를 지속적으로 달성하는 콘크리트 생산에있어 단순하지만 매우 중요한 측면입니다. 물 대 시멘트 비율과 강도 사이의 근본적인 관계는 골재에 의한 수분 기여 또는 흡수를 수정하는 것으로 시작됩니다.

골재는 작고 딱딱한 스폰지와 다소 비슷합니다. 혼합 설계 계산은 응집체가 포화 표면 건조 (SSD) 조건에 있다고 가정하여 수행되며, 이는 흡수가 충족되고 혼합에서 물을 가져 오거나 추가하지 않음을 의미합니다. 흡수가 만족스럽지 않으면이 '스펀지'는 지정된 양의 혼합 수에서 물을 빼앗아 콘크리트의 슬럼프를 줄입니다. '스펀지'가 과도하게 젖은 경우 (흡수를 충족하는 양 이상), 추가 물은 일괄 혼합 물의 양에서 빼야합니다. 그렇지 않으면 목표 w / c 비율이 초과되고 강도가 감소합니다 (그림 2).

중요한 총체적해야 할 일과하지 말아야 할 일

하다 준수하는 집계 사용 ASTM C 33, '콘크리트 골재에 대한 표준 사양.' 골재는 건전하고 깨끗하고 단단하며 내구성이 있어야하며 시멘트 수화에 영향을 미치거나 페이스트-골재 결합을 방해 할 수있는 과도한 미세 입자 또는 오염 물질이 없어야합니다.

하지마 미세하고 거친 골재의 유해 물질 함량 제한을 초과합니다. 이러한 제한은 각각 ASTM C 33 표 1과 3에 나와 있습니다. 일부 사양에는 더 엄격한 제한이 필요할 수 있습니다.

하다 거칠고 미세한 응집체의 수분 함량을 정기적으로 모니터링하여 배치 간 일관성과 균일 성을 촉진합니다. 골재 용기의 수분 프로브는 제조업체의 권장 사항에 따라 보정해야합니다. 수분 프로브는 또한 표준 번 오프 수분 측정 ( ASTM C 566 ).

하다 재고가 제대로 관리되는지 확인하십시오. 분리를 줄이기 위해 수평 또는 완만하게 경 사진 층으로 제작해야하며 파일을 적절하게 작업 할 수 있도록 적절한 간격을 두어야합니다. 마당 공간이 제한되어 있고 비축 물을 분리하기 어려운 지역에서는 다양한 크기의 재료가 섞이고 교차 오염되는 것을 방지하기 위해 장벽을 사용해야합니다.

골재 및 콘크리트 믹스 설계에 대한 추가 정보는 다음을 참조하십시오.

콘크리트 혼합물의 설계 및 제어 , Portland Cement Association (5 장, 콘크리트 골재 참조).

미국 콘크리트 협회 (ACI)위원회 보고서 221R-96, 콘크리트에서 일반 중량 및 중량 골재 사용 가이드 , 섹션 4.5.

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