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기술사 답안 노트 ① — 콘크리트 재료 용어 6제

답안 작성법에서 용어 문제의 네 칸 틀을 제안했습니다 — 정의 → 식·기준값 → 그림 또는 표 → 실무 유의사항.

이 시리즈는 그 틀을 실제 주제에 적용한 노트입니다. 각 항목이 답안지 한 페이지 분량이고, 깊은 내용은 본문 글 링크로 연결됩니다. 1편은 콘크리트 재료입니다.

1. 설계기준강도와 배합강도

정의 — 설계기준압축강도 fck는 구조 계산의 기준이 되는 재령 28일 압축강도. 배합강도 fcr은 현장 강도의 변동성을 고려해 배합 설계의 목표로 삼는 강도로, fck보다 높게 정한다.

식·기준

fcr = fck + 여유값(표준편차 s의 함수)
   → 품질관리가 나쁠수록(s 클수록) fcr 상승

호칭강도 = 품질기준강도 + 기온보정값 (레미콘 주문 강도)

표

구분 누가 쓰는 값인가
fck 구조기술자 (단면 계산)
fcr 배합 설계자 (목표 평균)
호칭강도 레미콘 발주 (기온 보정 포함)

유의사항 — 발주서의 강도와 도면의 fck가 다른 것이 정상이며, 이를 착오로 정정하는 것이 오히려 사고다. 합격 판정은 표준양생 공시체, 탈형·시공 판정은 현장양생 공시체로 하는 구분도 답안 단골.

→ 상세: fck 24MPa란? · 압축강도 시험

2. 크리프

정의 — 지속하중 아래에서 시간이 지남에 따라 변형이 증가하는 현상. 응력 변화 없이 변형만 진행된다.

식·기준

크리프 변형률 εc = φ(t) × 탄성변형률       φ: 크리프계수 (통상 1.6~2.5)

영향 인자: 재하 시 재령(어릴수록 큼), 응력 수준, 부재 크기,
          상대습도(건조할수록 큼), W/C

그림

 변형
  │        ┌──── 크리프 (지속하중 유지)
  │   ┌────┘
  │   │← 탄성변형 (재하 순간)
  └───┴────────────────── 시간

유의사항 — 크리프는 세 얼굴로 시험에 나온다. ① 처짐: 장기처짐이 즉시처짐의 2배까지 추가(압축철근이 절반으로 억제) ② PSC: 긴장력 손실의 최대 항목 ③ 구조계 변경: 단순보를 연속화하면 크리프가 구속 모멘트를 만든다(FCM 장기 처짐). “조기 재하·조기 탈형의 크리프는 회복되지 않는다”가 결론 문장으로 유효.

→ 상세: 처짐과 사용성 · PSC 긴장력 손실 · PSC 거더교

3. 건조수축

정의 — 콘크리트 내부 수분이 증발하면서 부피가 줄어드는 현상. 하중과 무관하게 발생하며, 구속되면 인장응력이 되어 균열을 유발한다.

식·기준

자유수축 변형률 εsh ≈ 2~4 × 10⁻⁴
완전 구속 시 인장응력 σ = Ec·εsh (크리프 완화 고려해도 인장강도 초과)

영향 인자: 단위수량(지배적), 부재 크기(체적/표면적), 습도, 골재량

표

구속 상태 결과
자유 (정정) 수축할 뿐, 응력 없음
구속 (부정정·선타설부 위) 인장응력 → 관통균열

유의사항 — “수축 자체가 아니라 구속된 수축이 문제”가 답안의 척추. 대책은 3계열로 정리 — 수축 저감(단위수량↓·양생), 구속 완화(지연 타설대·분할 타설), 균열 관리(수축철근·유발줄눈). 온도수축과 짝으로 출제되면 [매스콘크리트]의 내부·외부 구속 구분을 붙일 것.

→ 상세: 매스콘크리트 수화열 · 온도하중 · 균열폭 기준

4. 혼화재 (고로슬래그·플라이애시)

정의 — 시멘트 일부를 치환하는 분말 재료. 잠재수경성(슬래그)·포졸란 반응(플라이애시)으로 장기 강도와 조직 치밀화에 기여한다.

표 — 양면을 함께 쓰는 것이 고득점

항목 유리 불리
수화열 발열 저감 → 매스에 유리 초기 강도 발현 지연
염해 확산계수 1/2~1/10 —
탄산화 장기 조직 치밀 알칼리 비축(Ca(OH)₂) 감소 → 진행 빠를 수 있음
AAR 알칼리 희석 — 실용적 예방책 —
시공 — 양생 민감, 존치기간 연장

유의사항 — “혼화재는 만능인가”류 논술의 정답 구조는 환경별 갈림이다: 염해·매스에는 명확히 유리, 탄산화 단독 환경에서는 조건부, 어느 쪽이든 초기 양생이 전제 조건. 존치기간표에서 혼합시멘트가 더 긴 것과 연결하면 완성.

→ 상세: 염해 · 탄산화 · 거푸집 존치기간

5. 알칼리골재반응 (AAR)

정의 — 시멘트의 알칼리와 골재 중 반응성 실리카가 반응해 흡수·팽창성 겔을 생성, 콘크리트를 내부에서 균열시키는 열화 현상.

식·기준

성립 3조건 (하나만 끊어도 예방)
  ① 반응성 골재  ② 충분한 알칼리  ③ 수분 (RH 약 80%↑)

증상: 거북등(망상) 균열, 겔 삼출, 이상 팽창 / 잠복기 수년~수십 년

유의사항 — 답안 포인트는 “발병 후 치료 불가 → 대책은 전적으로 예방”의 단정. 예방 3책: 골재 반응성 시험(화학법·모르타르바법), 총 알칼리량 제한, 혼화재 치환. 진행 구조물의 현실적 상한은 수분 차단. 균열 형상 감별(하중 균열=직각, 부식=철근 방향, AAR=망상)을 그림으로 그리면 확실한 차별화.

→ 상세: 동해·화학침식·AAR · 부식 진단과 보수

6. 전단마찰

정의 — 균열면 또는 이음면을 가로지르는 철근의 인장이 면을 조여, 마찰로 전단력을 전달한다고 보는 설계 개념. 시공이음·코벨·전단키 등 “면”의 전단 검토에 쓴다.

식·기준

Vn = μ · Avf · fy   (상한: 0.2fck·Ac 등과 비교해 작은 값)

μ: 일체 타설 1.4λ / 굳은 면+거친 처리 1.0λ / 미처리 0.6λ

그림

   → V        철근이 면을 조임
  ━━━╱━━━     ╱ = 거친 이음면
     ╱↕ Avf·fy (조임력) × μ = 마찰 저항

유의사항 — “표면 처리 하나로 μ가 0.6→1.0 (1.67배)“가 답안의 숫자 한 방. 전제는 이음면 청소·밀착(레이턴스 제거)이며, 계산 이전의 시공 조건임을 명시. 시공이음 위치(전단력 최소 구간)와 세트로 출제가 잦다.

→ 상세: 시공이음 위치 선정

이 노트를 쓰는 법

1. 각 항목을 가리고 네 칸을 스스로 재구성해 본다 (쓰기 연습)
2. 막힌 칸만 본문 글로 돌아가 채운다
3. 숫자(1.67배, 2배, 13°C…)는 답안의 무기 — 별도로 모아둔다

읽기만 하면 시험장에서 손이 안 나옵니다. 답안 작성법의 결론과 같습니다 — 읽는 것과 쓰는 것은 다른 능력입니다.

다음 편은 철근·상세 용어 6제입니다.