콘크리트에 사용되는 골재에 대하여 건축재료학적 관점에서 서술해본다.
골재의개요
골재는 모르터 또는 콘크리트를 만들 때 시멘트, 물 등과 함께 혼합하는 불활성의 재료로서, 모래 .자갈, 부순모래.부산자갈, 바다모래, 고로슬래그잔골재.굵은골재, 기타 이와 유사한 재료를 통틀어 말한다. 골재는 콘크리트 용적의 70~80%를 차지하며, 그들의 품질은 콘크리트의 성능과 품질에 커다란 영향을 미친다. 골재는 모암의 종류에 따라 화성암, 수성암, 변성암으로 나누며, 양질의 골재용으로서는 현무암, 안산암, 경질사암, 석회암, 화강암 등이 있다.
과거에는 경질이며 입형이 좋은 하천골재의 채취가 비교적 용이하였기 때문에 양질인 골재를 사용하여 콘크리트를 제조할 수 있었으나, 최근에는 건축공사에 사용되는 콘크리트용 골재의 수요가 매년 증가하고 있으며, 특히 대도시 인접지역에 있어서의 골재수요는 급격히 증대하고 있는 반면, 양질인 하천골재의 생산부족으로 인한 골재의 수요와 공급이 원활하게 이루어지지 못하는 실정에 있다.
따라서, 금후의 대책으로서는 미개발 자원의 개척, 하천 골재의 합리적인 이용, 산모래.산자갈 혹은, 육상모래,자갈의 이용, 쇄석 및 경석의 이용, 잔골재용으로 바다모래의 이용, 인공골재의 연구와 생산, 재생골재의 적극적인 활용들을 열거할 수 있으며, 금후의 중요한 과제로 남아 있다.
골재에요구되는 성질
- 굳고 단단하여야 하며, 시멘트 페이스트의 강도보다 더 강할 것
-.물리적으로 화학적으로 안정성을 갖출것
- 콘크리트의 유동성을 확보할 수 있도록 구형에 가까운 입형과 적절한 입도일것
- 콘크리트의 품질에 나쁜 영향을 미치는 유해한 물질을 함유하지 않을 것.
골재의 품질은 암석학적 조성에 의해 지배되지만, 요구되는 성질을 만족시키는 각종 골재의 품질에 대해서는 한국산업규겨(KS), 대한건축학회의 건축공사표준시방서 및 한국콘크리트학회의 콘크리트표준시방서에서 각각 규정하고 있다.
골재의 종류
골재는 입자의 크기, 성인, 용도, 중량에 따라 분류한다.
골재의 비중,단위 용적 중량, 실적률
골재는 콘크리트 속에서 차지하는 용적이 크기 때문에 콘크리트의 단위 용적중량은 골재의 비중에 지배받는다.
골재의 비중은, 일반적으로 골재 입자들 사이의 공극도 포함시킨 겉보기 비중으로 표시하며, 다공질일수록 비중이 작아지는 경향이 있다. 또한 보통 골재의 비중은 그들을 형성하고 있는 암석의 종류와 그 양의 많고 적음에 따라 여러 다른 값을 갖게 된다. 비중이 작을수록, 풍화가 진행된 것이거나, 연약한 입자 알들을 많이 포함하고있는 것이되므로 강도는 작아지며, 안전성도 떨어지기 때문에, 비중은 골재입자의 석질, 골재의 품질을 나타내는 지표가 된다.
골재의 비중은 함수상태와의 관계로부터 절건비중과 표건비중으로 표시한다.절건 비중은 절건상태의 골재중량을 표건상태의 체적으로 나눈값이고, 표건비중은 표견상태의 골재 중량을 그의 체적으로 나눈값이다. 표건상태는 콘크리트 배합시 아직 굳지 않은 콘크리트 속에있는 골재의 함수상태를 상정한 것이기 때문에, 골재의 내부는 충분히 흡수되어 있고, 표면의 표면수 만을 제거시킨 상태이다.
골재의 단위용적중량은 골재 입자들 사이의 공극을 포함시킨 전체용적(겉보기용적)에 대한 골재의 중량을 말한다.단위용적중량을 절건비중으로 나눈 값을 실적률이라고 한다.
골재의 단위용적중량은 골재의 입도, 입형, 비중, 다짐방법, 함수율 및 계량방법 등에 따라 달라진다. 입도, 입형이 동일하다면 단위용적중량은 비중에 거의 비례한다. 특히, 함수율의 영향은 모래의 경우 크게 나타난다. 모래에 표면수가 붙어 있으면, 골재입자들의 밀착이 방해되어 틈새가 많아져 함수율이 6~10%사이에서 단위용적중량의 값은 최소로 되며, 절건상태의 값보다 20~30%나 감소하여 겉보기상 용적의 팽창현상을 나타낸다. 이것을 벌킹현상이라고하며, 함수율이 20% 정도까지 증가하면, 다시 절건상태의 단위용정중량의 값고 같아진다. 따라서, 잔골재를 용적으로 계량할 때 주의가 필요하다.