철근

정의

• 철로 만든 보통 막대 모양의 인장력을 맡는 건설재료로, 토목 공학, 건축공학 등에서 매우 중요하게 다루는 역학 구조체 중 하나이다. 보통 재료는 탄소강이며, 따로 쓰기 보다는 압축력을 받는 콘크리트와 합쳐 철근 콘크리트 구조물로 만들어진다. 철근콘크리트에 쓰이는 보강근으로 원형철근과 이형철근이 있는데 원형철근은 철근 표면에 마디가 없는 것을 말하며, 이형철근은 마디와 리브가 있다. 이형철근은 원형철근보다 콘크리트와의 부착력이 크며 콘크리트에 균열이 생길 때는 균열 폭이 작아지는 장점이 있어 일반적으로 주철근에는 원형철근을 쓰지 않고 이형철근을 쓴다.

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용어설명

• 물 또는 용액으로 반죽하였을 때 단단히 굳어져 교착제 또는 접착제의 구실을 할 수 있는 무기질 물질.

종류

포틀랜드 시멘트

• 포틀랜드 시멘트

석고나 석회도 광물을 접착시키는 작용을 가졌지만, 석고로 만든 미술품이 잘 깨어지는 것으로도 알 수 있듯이 도로나 교량을 만들기에는 너무 약한 결점이 있다. 강도가 높은 시멘트를 만드는 일이 시멘트를 공업적으로 이용하는 데 있어 가장 큰 문제점이 되며, 이를 위해 고대부터 석회에 화산재를 섞거나, 점토를 섞는 등의 여러 가지 연구가 행하여졌다. 1824년 영국의 애스프딘(J. Aspdin, 1779∼1855)은 혼합한 원료를 구움으로써 시멘트를 만드는 데 성공하였다. 지금은 시멘트라 하면 이 애스프딘이 만든 시멘트를 가리킬 정도로 일반화되었다. 이 시멘트는 영국의 포틀랜드섬에서 산출되는 천연석과 색깔이나 형태가 비슷한 데서 포틀랜드 시멘트라 불리게 되었는데, 정확하게는 이것도 시멘트 재료의 하나에 지나지 않는다.

• 조강 포틀랜드 시멘트

3CaO·SiO₂를 많이 넣은 것으로, 급한 공사에 알맞다. 그러나 너무 큰덩어리로 만들면 그 반응이 급격하기 때문에, 발열(發熱)이 크고 금이 가는 원인이 되는 수가 있다.

• 저열 포틀랜드 시멘트

강도는 약간 떨어지지만 앞의 것에 비해 경화속도가 늦고 발열이 적으므로, 댐(dam)과 같은 큰 블록을 만들어도 금이 갈 염려가 없다.

• 중용 포틀랜드 시멘트

조강과 저열 시멘트의 중간 성질의 것으로, 가장 많이 쓰이는 종류이다.

• 혼합 시멘트

포틀랜드 시멘트의 클링커를 분쇄할 때 다른 성분을 섞어 그 성질을 조정하는 경우가 있다. 이것이 혼합 시멘트이며, 제철용 고로(高爐)에서 나오는 슬래그(slag：鑛滓)를 섞으면 바닷물의 침식에 대해 강한 시멘트가 된다. 이 시멘트는 강도는 약간 떨어지나 가격이 싸다. 또 석회와 같이 가벼운 물질을 섞으면 가벼운 무게의 제품을 만들 수 있다. 포졸란, 플라이애쉬 등도 있다.

포틀랜드 시멘트 이외의 시멘트

석고나 석회도 광물을 접착시키는 작용을 가졌지만, 석고로 만든 미술품이 잘 깨어지는 것으로도 알 수 있듯이 도로나 교량을 만들기에는 너무 약한 결점이 있다. 강도가 높은 시멘트를 만드는 일이 시멘트를 공업적으로 이용하는 데 있어 가장 큰 문제점이 되며, 이를 위해 고대부터 석회에 화산재를 섞거나, 점토를 섞는 등의 여러 가지 연구가 행하여졌다. 1824년 영국의 애스프딘(J. Aspdin, 1779∼1855)은 혼합한 원료를 구움으로써 시멘트를 만드는 데 성공하였다. 지금은 시멘트라 하면 이 애스프딘이 만든 시멘트를 가리킬 정도로 일반화되었다. 이 시멘트는 영국의 포틀랜드섬에서 산출되는 천연석과 색깔이나 형태가 비슷한 데서 포틀랜드 시멘트라 불리게 되었는데, 정확하게는 이것도 시멘트 재료의 하나에 지나지 않는다.

• 알루미나 시멘트(alumina cement)

알루미나시멘트는 유럽에서 속경성 시멘트로서 개발되어 건축물에 많이 사용되었고 세계1, 2차 대전 때에는 진지구축 등 긴급공사용도로 널리 사용되었으나 장기적인 수화물의 전이현상으로 강도가 저하되는 결점이 있어 구조용으로는 사용되지 않고 알루미나 성분이 높아 고온에서도 경화체가 파괴되지 않는 특성을 이용하여 내화재료인 캐스타블 용도로 사용되며 긴급공사나 몰탈의 조강성을 위한 혼합용도로 사용된다.

알루미나 함량에 따라 40,50,70,80 등으로 분류되며 알루미나 함량이 높을수록 내화도가 높아 고급내화물의 용도로 사용된다.

• 마그네시아 시멘트(magnesia cement)

탄산 마그네슘을 가열하여 만든 것으로, 돌이나 모래 등을 접착시키는 시멘트작용 이외에도 톱밥을 접착시키는 등 목재에 대해서도 시멘트작용을 한다. 또 다른 시멘트와는 달리 표면에 광택을 낼 수도 있다.

• 슬레이트

슬레이트 시멘트에 대해 15∼20%의 중량비로 석면을 가하여 물로 반죽해서 굳힌 것을 석면 슬레이트라 부른다. 시멘트만으로 굳힌 것은 꺾임이나 잡아당기는 힘에 약하지만, 석면이 더해짐으로써 그 섬유의 힘으로 꺾임이나 인장력에 대한 강도가 높아진다. 주로 지붕이나 벽의 재료로 쓰인다.

• 기포 콘크리트

시멘트를 물로 반죽하여 굳힐 때, 거품을 생기게 하는 성분을 가하면 다공질(多孔質)의 가벼운 콘크리트가 만들어진다. 이것을 기포 콘크리트라 부르는데, 톱으로 자를 수도 있는 가공성(加工性)이 좋은 재료가 된다. 이 분야에서 새로운 건축재료가 많이 개발되고 있다.

• 블록과 기와

시멘트와 모래만을 물로 갠 것을 모르타르라 하는데, 이 모르타를 틀에 부어 굳힌 것으로 기와와 콘크리트 블록이 있다. 블록은 모르타르만으로 된 것 외에 속돌(輕石) 등을 섞어 만든 것도 있고, 단열성이 있는 것과 쌓기 편리하다는 이점이 있다.

관련규정

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• KS B 0802 금속 재료 인장 시험 방법
• KS B 0816 침투 탐상 시험 방법 및 침투 지시 모양의 분류
• KS B 0839 철근 콘크리트용 이형 봉강 가스 압접부의 초음파 탐상 시험 방법 및 판정 기준
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• KS M 6070 분체 도료
• KCS 14 20 11 :2022 철근공사

관련용어

클링커. 슬레이트