재령 28일 강도가 설계기준강도로 쓰이는 이유

 

재령28일 강도를 콘크리트 강도로 사용하는 이유

 

콘크리트의 강도

 

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콘크리트의 강도는 보통 압축강도를 말합니다. 실제 콘크리트의 강도는 압축강도, 전단강도, 굽힘강도, 철근 부착강도, 피로강도 등이 있지만 철근콘크리트 RC 구조물에서 콘크리트의 주요한 역할은 압축강도를 담당하므로 다른 강도에 비해 중요한 요소가 됩니다. 

 

콘크리트의 압축강도는 다른 시험들에 비해 간단한 편이며 경화한 콘크리트의 성질을 개략 추정할 수 있는 수단입니다. 압축강도 시험은 시험용 공시체 중 재령 7일, 28일, 91일을 표준으로 하며 이 재령 28일의 강도가 철근콘크리트 구조물의 설계기준강도에 이용됩니다. 

 

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콘크리트 재령 28일 강도

 

콘크리트의 압축강도를 시험하기 위한 공시체는 20℃ 정도의 온도에서 습윤상태를 유지해 양생한 표준양생으로 28일이 지난 것을 사용합니다. 재령 28일의 공시체를 이용하는 것은 모든 국가에도 동일하지만 공시체의 모양은 나라마다 조금 다릅니다. 보통 두 가지 형태의 공시체를 사용하는데 하나는 지름 15cm, 높이 30cm 크기의 원주형 공시체와 한 변이 15cm 또는 20cm의 정육면체 공시체를 사용합니다. 우리나라 및 미국은 압축강도 시험용 공시체로 원주형을 사용하고, 영국, 프랑스, 독일 등 유럽에서는 정육면체를 사용합니다.

원주형 및 정육면체 공시체 압축력 시험

 

 

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같은 콘크리트를 사용하더라도 원주형과 정육면체의 공시체는 강도 측정에서 다른 결과치를 보입니다. 정육면체 공시체가 원주형보다 약 20% 정도 압축강도가 크게 나옵니다. 이 때문에 정육면체 공시체의 경우 원주형 공시체와 같은 값이 나오도록 보정계수를 이용해 압축강도를 보정합니다.

시험체의 모양	시험체의 크기	원주형 시험체 Ø15x30cm의 압축강도를 구하기위한 보정계수
		변동범위	평균값
원주형	Ø15x30cm	-	1.0
	Ø10x20cm	0.94~1.00	0.97
정육면체	15x15x15cm	0.07~0.90	0.80
	20x20x20cm	0.75~0.09	0.83

 

콘크리트의 강도는 시멘트의 수화반응속도에 따라 차이가 있지만 재령에 따라 지속적으로 증가하게 됩니다. 재령 7~14일까지 급격한 강도 증가를 보이고 수분이 있으면 재령 6~12개월까지 점진적으로 강도가 증가되나 재령 91일 이후의 강도증진은 크지 않습니다. 시멘트의 종류, 분말도, 양생조건 등에 따라 초기 강도와 강도발현이 달라지지만 보통 28일 정도가 되면 같은 강도를 보이게 됩니다. 

콘크리트 재령에 따른 압축강도변화 그래프

이와 같은 콘크리트의 강도발현 추이를 보아 구조물의 콘크리트 강도 또한 표준양생 공시체를 시험해 나온 압축강도와 크게 다르지 않아 구조물 설계에서 재령 28일의 압축 강도를 설계기준강도로 사용하며, 이후 점차적으로 증가하는 강도는 실제 구조물에서는 수분공급이 제한적이므로 재령 28일 압축강도를 크게 상회한다고 볼 수 없어 단순히 안전율에 포함되는 것으로 봅니다. 이 때문에 재령 28일 강도가 콘크리트 품질의 중요한 지표가 되는 이유입니다.

 

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재령 28일 압축강도를 사용하지 않는 경우

 

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예외적으로 콘크리트의 사용 목적과 양생 환경에 따라 재령 일수가 다른 기준을 사용하거나 휨강도를 사용하기도 합니다. 포장콘크리트의 경우에는 압축보다는 휨을 받게 되므로 재령 28일 휨강도를 설계기준으로 하며, 콘크리트 공장 제품은 증기양생을 하는 경우가 많아 재령 14일 이후 강도증진이 크지 않아 재령 14일의 압축강도를 기준으로 하게 됩니다.

콘크리트 댐

댐 콘크리트의 경우에는 매스가 커 양생기간이 길고 콘크리트 구조체가 만들어지고 많은 시간이 지나서 외력을 받게 되므로 일반적인 콘크리트 구조물보다 기준이 되는 재령 기간이 긴 재령 91일의 압축강도를 설계기준으로 하게 됩니다.

 

이상으로 재령 28일 강도가 설계기준강도로 쓰이는 이유에 대해 알아보았습니다.