지침 한국도로공사_설계실무자료집_2009년_5-10_시멘트 콘크리트 배합강도 적용방안
2024.02.29 10:32
5-10 시멘트 콘크리트 배합강도 적용방안
건설계획처-2107
(2008. 7. 17)
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목 적 |
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▣ 시멘트 콘크리트 배합설계시 배합강도 적용실태 및 강도 관리 통계자료의 조사 분석을 통해 ▣ 고속도로 현장에 배치플랜트(B/P)를 설치하여 생산하는 경우 실질적인 배합강도 적용방법을 도출함으로써 일관된 품질관리 도모 |
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추진현황 |
▣ 추진경위
￮ ~‘ 02. 7 까지 : 변동계수에 의한 증가계수(α)로 배합강도 결정
※ 일반콘크리트(α) : 1.12, 포장콘크리트(α) : 1.15
￮ ‘02. 7~ ’05. 12 : 『‘99년 콘크리트 시방서』에 따라 표준편차에 의한 배합강도 결정
․3회 시험평균값 fck 이하일 확률 5%이하와 1회 시험 결과 0.85fck이하일 확률 0.13%이하를 만족하는 값 중 큰 값을 배합강도로 결정
※ 표준편차를 모르는 경우
☞ 도공 통계자료를 근거로 종별 표준편차 적용
￮ ‘05. 12 ~ 현재 : 『‘03년 콘크리트 시방서』 개정에 따라 배합강도 결정방법 강화
․3회 연속시험 평균값 fck 이하일 확률이 1%이하와 각 시험값이 fck - 3.5MPa 이하일 확률이 1%이하를 만족하는 값 중 큰 값을 배합강도로 결정
※ 표준편차를 모르는 경우
☞ 보정계수 또는 보정강도 적용 (도공 실적 미반영)
▣ 주요 내용
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구 분 |
표준편차를 아는 경우 |
표준편차를 모르는 경우 |
비고 |
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’02. 7 이 전 |
☞ fcr = α × fck α = 1.12 (일반), 1.15 (포장) |
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‘02. 7 이 후 |
표준편차를 모르는 경우 도공 통계자료를 근거로 종별 표준편차 적용
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(도연시 15404-418, ‘02.7.26) |
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fck 이하일 확률 : 5%이하 ☞ fcr ≥ fck + 1.64S
0.85fck이하일 확률: 0.13%이하 ☞ fcr ≥ 0.85fck + 3S ⇒ 두 개의 값중에 큰 값을 적용 |
[고강도(40Mpa), 1, 2, 3종, 빈배합 등] ☞ S = 0.07 fck (α=1.115)
[고강도(45Mpa), 포장 콘크리트] ☞ S = 0.09 fck (α=1.148) |
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‘05. 12 이 후 |
표준편차를 모르는 경우 보정계수 및 보정강도 적용 |
(도기원 연구개발실-4155, ‘05.12.26) |
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일반 |
fck 이하일 확률: 1%이하 ☞ fcr ≥ fck + 1.34S
fck-3.5MPa 이하일 확률: 1%이하 ☞ fcr≥(fck - 3.5) + 2.33S ⇒ 두 개의 값중에 큰 값을 적용 ※ 30회 이상 연속된 시험결과 로부터 표준편차 결정 |
: 보정계수 적용 (S = α×S')
: fck에 따라 보정강도(7～10MPa) 적용
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포장 |
배합강도 결정 ☞ fbr = 1.11 × fbk (α : 1.11, 변동계수 : 12%) |
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(fcr : 배합강도, fck : 설계기준강도, α : 증가계수, S : 표준편차, V(%) : 변동계수)
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적용 실태 및 분석 |
▣ 배합강도 적용실태
￮ 일반 콘크리트의 경우 표준시방서에 의거 배합강도는 실제 사용한 콘크리트의 30회 이상의 시험실적의 표준편차로부터 결정하도록 규정되어 있으나
- 대부분의 현장에서 시험실적 미비로 인해 보정강도(7～10MPa)로 배합강도 적용
※ 15회 미만일 경우 배합강도 산정식 분석
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fck(MPa) |
fcr(MPa) |
표준편차(환산) |
증가계수(환산) |
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21 미만 21 이상 35 이하 35 초과 |
fcr = fck + 7 fcr = fck + 8.5 fcr = fck + 10 |
(7+3.5)/2.33= 4.5 (8.5+3.5)/2.33=5.2 (10+3.5)/2.33=5.8 |
α=1.333초과 (1+7/21) α=1.243～1.405 (1+8.5/21~35) α=1.286미만 (1+10/35) |
표준편차 산출 예) (fck-3.5)+2.33S=fck+7, S=(7+3.5)/2.33 = 4.5
￮ 린콘크리트 및 숏크리트 경우 현장마다 상이한 배합강도 기준 적용
- 콘크리트 표준시방서 개정에 따른 적용여부 미검토
▣ 강도관리 분석결과
￮ 보정강도에 의한 배합강도 적용에 따른 비경제적 배합설계 시행
- 현장변동요인보다 큰 표준편차 적용
- 부배합으로 수화열 증가로 내구성 저하 우려
￮ 실제 강도 분석결과 설계기준 강도보다 다소 크게 관리되고 있음
※ 공사중노선 최근 1년간 종별 압축강도(표본수 : N=49,608개) 및 표준편차 분석
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구 분 |
고강도 |
1종 |
2종 |
3종 |
5종 |
린 |
숏크리트 |
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40 |
27 |
24 |
21 |
15 |
5 |
20 |
4.5 |
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일반 |
중분대 |
방호벽 |
인력 |
펌프 |
다이크 |
강섬유 미첨가 |
강섬유 첨가 |
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표본수 |
8543 |
2696 |
18878 |
546 |
450 |
3635 |
2085 |
355 |
411 |
866 |
1807 |
9336 |
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평균강도 |
46.6 |
31.6 |
28.2 |
30.9 |
28.9 |
24.8 |
24.4 |
25.5 |
18.3 |
7.2 |
24.9 |
5.8 |
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s |
평균 |
1.7 |
1.2 |
1.3 |
1.6 |
1.3 |
1.3 |
1.2 |
1.5 |
1.3 |
0.4 |
1.32 |
0.4 |
|
max |
4.8 |
2.8 |
3.0 |
3.0 |
3.6 |
3.1 |
3.6 |
4.8 |
2.6 |
0.9 |
2.6 |
1.0 |
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종별(구조물) 강도평균 : 설계기준강도 대비 116%～129%
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배합강도 적용 방안 |
▣ 일반 콘크리트 배합강도
￮ 고속도로 압축강도 분석 결과에 따라 일반콘크리트의 경우 일반 표준편차를 배합설계시 적용
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fck(MPa) |
분석결과(Smax) |
일반 표준편차(S) |
비고 (ACI:공사현장기준) |
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21 미만 21 이상 35 이하 35 초과 |
2.6 2.8~3.8 4.8 |
2.6 3.8 4.8 |
매우우수 우수 양호 보통 불량 |
2.8 이하 2.8～3.5 3.5～4.2 4.2～4.9 4.9 이상 |
￮ 표준편차를 이용한 일반콘크리트 배합강도
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강도(MPa) |
45 |
40 |
30 |
27 |
24 |
21 |
15 |
비고 |
|
|
일반 |
수중 |
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표준편차 |
4.8 |
3.8 |
2.6 |
fcr ≥ fck + 1.34S fcr≥(fck - 3.5) + 2.33S 중 큰값 |
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배합강도 |
52.7 |
47.7 |
35.4 |
32.4 |
29.4 |
35.4(0.8) |
26.4 |
18.5 |
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39.6(0.7) |
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- 수중콘크리트의 경우 기중콘크리트의 설계기준강도를 대상으로 수중/기중 강도비를 고려한 호칭강도 결정 후 위 일반 표준편차를 적용하여 배합강도 결정
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․수중 불분리성 콘크리트 혼화제 사용 경우 : 0.8 ․수중 불분리성 콘크리트혼화제 미사용 경우 : 0.7 ․벤토나이트 안정액 적용시 : 0.7 |
▣ 포장콘크리트 및 숏크리트 배합강도
￮ 관련기준 및 강도 분석 결과에 따른 증가계수 도출 적용
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구 분 |
적 용 기 준 |
배합강도(MPa) |
비 고 |
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포장 콘크리트 (fbk28=4.5) |
․변동계수(V) : 12% 적용 ☞ 증가계수(α) : 1.11 |
fbr28=5.0 |
기 시행된 지침(‘05.도교연) 적용 |
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빈배합 콘크리트 (fck7=5) |
․변동계수(V) : 16% 적용 ☞ 증가계수(α) : 1.15 |
fcr7=5.8 |
건식 빈배합의 변동성을 감안 적용 |
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숏크리트 |
일 반 (fck=20) |
․표준편차(S) : 2.6적용 |
fcr=23.5 |
숏크리트 강도분석 결과 적용 섬유보강 숏크리트 확률조건은 콘크리트 시방서(18장) 적용 |
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섬유보강 (fbk=4.5) |
․변동계수(V) : 14% 적용 ☞ 증가계수(α) : 1.30 |
fbr=5.8 |
||
▣ 배합강도 적정성 확인
￮ 실제 생산된 콘크리트의 30회 이상의 시험실적의 표준편차가 있는 경우 당해 표준편차를 적용하여 배합강도 결정 가능
￮ 그 외의 경우 본 적용방안의 배합강도를 적용하여 배합설계 실시
￮ 배합설계 후 실제 생산된 30회 이상의 연속적인 강도 시험으로부터 얻어진 표준편차(변동계수) 결과의 확인 실시
- 콘크리트 시방서에서 정한 강도 발현 확률에 미달 될 경우
⇒ 30회 이상의 시험 실적 표준편차(변동계수) 적용
※ 콘크리트 종별 시방서의 확률내용은 [붙임 #2] 참조
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향후 추진계획 |
▣ 배합설계 기 시행한 경우
￮ 표준편차 및 강도 미달 발현 확률 필히 확인 후 필요시 조정
▣ 배합설계 미 시행한 경우 : 본방침 적용
붙 임 : 1. 표준편차(s)를 이용한 배합강도 계산 흐름도
2. 배합강도 결정 방법(요약)
[붙 임 #1]
표준편차(s)를 이용한 배합강도 계산 흐름도
[붙 임 #2]
배합강도 결정 방법(요약)
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구 분 |
고강도 |
(fck=30) |
1종 (fck=27) |
2종 (fck=24) |
3종 (fck=21) |
5종 (fck=15) |
포장 (fbk28=4.5) |
린 (fck7=5) |
숏크리트 |
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(fck=45) |
(fck=40) |
일반 |
수중 |
20 (fck=20) |
4.5 (fbk=4.5) |
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조 건 |
￮ 콘크리트 표준시방서(‘03) - 3회 연속시험 평균값이 fck 이하일 확률 : 1%이하 - 각 시험값이 fck-3.5MPa 이하일 확률 : 1%이하 |
￮ 도로포장 설계․시공 지침(‘91) - 휨강도의 시험치가 0.8fbk,fck 이하일 확률 : 1/30이하 - 휨강도의 시험치가 fbk,fck 이하일 확률 : 1/5이하 |
￮ 콘크리트 표준시방서(‘03) - 3회 연속시험 평균값이 fck 이하일 확률 : 1%이하 - 각 시험값이 fck-3.5MPa 이하일 확률 : 1%이하 |
￮ 콘크리트 표준시방서(18장) (‘03) - 설계시 고려된 휨강도 값이 미달할 확률 : 5%이하 |
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방 식 |
표준편차를 이용한 배합강도 산정 |
변동계수에 따른 증가계수 산정 (fbr,fcr ≥ α × fbk,fck) |
표준편차를 이용한 배합강도 산정 |
변동계수에 따른 증가계수 산정 (fcr ≥ α × fck) |
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조건식 |
fcr ≥ fck + 1.34S fcr≥(fck - 3.5) + 2.33S ⇒ 두 개의 값 중에 큰 값을 적용 |
α = 0.8/(1 - 1.83V) α = 1/(1 - 0.84V) ⇒ 두 개의 값 중에 큰 값을 적용 |
fcr ≥ fck + 1.34S fcr≥(fck - 3.5) + 2.33S ⇒ 두 개의 값 중에 큰 값을 적용 |
α = 1/(1 - 1.65V) |
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fcr,fbr (배합강도) |
52.7 |
47.7 |
35.4 |
32.4 |
29.4 |
35.4 |
26.4 |
18.5 |
5.0 |
5.8 |
23.5 |
5.8 |
|
S (표준편차) |
4.8 |
3.8 |
2.6 |
|
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2.6 |
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α (증가계수) |
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1.11 |
1.15 |
|
1.30 |
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V (변동계수) |
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12 |
16 |
|
14 |
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산출근거 |
수중콘크리트의 수중/기중 압축강도비는 0..8 가정 |
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