재령(시간)에 따른 콘크리트 강도 변화

이번 시간에는 재령(시간)에 따른 콘크리트 강도 및 탄성계수의 변화에 대해 알아보도록 하겠습니다.

1. 개요

콘크리트의 강도와 탄성계수는 시간(재령)이 지남에 따라 변화하며, 이러한 변화는 설계 및 구조해석 시 중요한 요소가 됩니다. 일반적으로 재령이 증가함에 따라 강도와 탄성계수가 증가하지만, 증가율은 시간에 따라 달라집니다. 본 글에서는 재령에 따른 압축강도, 인장강도 및 탄성계수의 변화를 정리하고, 국내 설계기준(KDS 및 KS 규정)을 살펴보도록 하겠습니다.

 

2. 재령에 따른 압축강도 변화

2.1 일반적인 변화 경향

• 콘크리트의 압축강도는 초기 재령에서 급격히 증가한 후 점차 완만하게 증가함.
• 일반적으로 28일 강도를 기준으로 평가하며, 이후에도 강도 증가는 지속됨.
• 보통 90일 이후에는 증가율이 크게 둔화되며, 1년 이후에는 거의 변화가 없음.
• 시멘트의 종류, 혼화재료, 양생 조건 등에 따라 강도 발현 특성이 달라질 수 있음.

 

2.2 국내 설계기준(KDS 14 20 10, KS F 2405)

• KDS 14 20 10(구 KCI 설계기준)에서는 콘크리트의 압축강도 증가를 반영하는 계수(fcm(t)/fcm(28))를 제시하고 있음.
• 일반적인 보통 포틀랜드 시멘트 사용 시, 다음과 같은 강도 발현 계수가 적용됨.

재령(days)	강도발현계수 (fcm(t)/fcm(28))
3	0.40
7	0.65
28	1.00
90	1.16
180	1.20
365	1.25

• KS F 2405에서는 압축강도 시험 방법을 규정하고 있으며, 재령별 시험 강도를 측정하여 평가하도록 하고 있음.

 

3. 재령에 따른 인장강도 변화

3.1 일반적인 변화 경향

• 콘크리트의 인장강도는 압축강도와 유사하게 증가하지만, 증가율은 상대적으로 낮음.
• 일반적으로 28일 이후에는 압축강도 증가보다 더 낮은 비율로 인장강도가 증가함.
• 인장강도는 압축강도의 약 10~15% 수준으로 평가됨.

 

3.2 국내 설계기준(KDS 14 20 10)

• KDS에서는 인장강도를 다음과 같이 추정할 수 있도록 제시함.

       fctm = 0.30 × fcm^(2/3) (MPa)

      여기서, fcm은 콘크리트의 평균압축강도(MPa)임.

 

• 또한, 인장강도 증가 계수는 압축강도 증가 계수보다 낮은 값을 가지며, 다음과 같이 평가할 수 있음.

재령(days)	인장강도발현계수 (ft(t)/ft(28))
3	0.30
7	0.55
28	1.00
90	1.10
180	1.12
365	1.15

 

4. 재령에 따른 탄성계수 변화

4.1 일반적인 변화 경향

• 콘크리트의 탄성계수는 압축강도와 마찬가지로 재령이 증가함에 따라 증가하지만, 증가율은 압축강도 증가율보다 낮음.
• 초기 재령에서는 급격히 증가하며, 28일 이후에는 증가 속도가 둔화됨.
• 1년 이후에는 거의 일정한 값을 유지함.

 

4.2 국내 설계기준(KDS 14 20 10)

• KDS에서는 탄성계수를 다음과 같이 산정하도록 제시함.

       Ec = 8,500 ×  fcm^(1/3)  (MPa)

      여기서, fcm는 콘크리트의 평균압축강도(MPa)임.

 

• 탄성계수 증가 계수는 다음과 같이 평가됨.

재령(days)	탄성계수 증가계수 (Ec(t)/Ec(28))
3	0.50
7	0.75
28	1.00
90	1.08
180	1.10
365	1.12

 

5. 결론

• 콘크리트의 압축강도는 재령 28일까지 급격히 증가하며, 이후 완만한 증가를 보이고 1년 이후에는 거의 일정한 값을 유지함.
• 인장강도는 압축강도와 유사한 경향을 보이지만 증가율이 다소 낮으며, 압축강도의 약 10~15% 수준임.
• 탄성계수 역시 압축강도와 유사한 경향을 보이지만 증가율이 더 낮으며, 1년 이후에는 거의 일정한 값을 유지함.
• 국내 설계기준(KDS 14 20 10 및 KS F 2405)에서는 재령에 따른 강도 및 탄성계수 증가를 고려할 수 있도록 명확한 기준을 제시하고 있음.

이러한 재령별 특성을 고려하여 설계 및 해석 시 적절한 보정 계수를 적용하는 것이 중요합니다. 오늘 이 시간에는 재령에 따른 콘크리트 압축강도, 인장강도 및 탄성계수의 변화에 대해 알아 보았습니다.

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