[건축시공학] 콘크리트 재료-골재

 

 

 

콘크리트용 골재

 

1. 콘크리트용 골재의 개요와 중요성

콘크리트는 시멘트, 물, 골재로 구성되며, 이 중 골재는 전체 부피의 약 70~80%를 차지하는 핵심 재료다. 골재는 단순한 충전재가 아니라, 콘크리트의 강도, 내구성, 작업성, 건조 수축, 수밀성 등 다양한 물성에 영향을 미친다. 골재는 그 크기에 따라 굵은 골재와 잔골재로 구분되며, 이들의 적절한 배합과 품질 관리는 구조물의 장기적 성능에 직결된다. 예를 들어, 부적합한 입도나 불순물이 혼입된 골재는 균열 발생이나 강도 저하, 장기적인 열화 등의 문제를 야기할 수 있다. 따라서 골재는 채취지, 입형, 입도, 화학적 성분 등을 종합적으로 검토하여 구조물의 성능 목표와 환경 조건에 맞게 선정해야 하며, 국가규격(KS F 2526 등)에 따른 품질 검사를 통해 기준을 충족해야 한다.

 

2. 잔골재의 종류와 품질 기준

잔골재는 일반적으로 5mm 이하의 입경을 가진 모래를 의미하며, 천연 모래와 인공 모래로 구분된다. 천연모래는 하천, 해변, 채석장에서 채취되며 입형이 비교적 균일하고 유동성이 우수하여 콘크리트의 작업성과 마감 품질을 향상시킨다. 인공모래는 암석을 파쇄해 만든 것으로 입자가 각지고 표면이 거칠어 시멘트풀과의 부착력은 좋지만, 수분 요구량이 높아 적절한 배합 조정이 필요하다. 잔골재는 입도 조정, 유기불순물 함량, 염분 함량, 흙의 혼입률, 슬럿지 함량 등 품질 기준을 충족해야 하며, 특히 해사(海砂)의 경우 염분이 포함되어 있어 철근 부식의 원인이 되므로 반드시 세척을 통해 염분을 제거해야 한다. KS F 2526에서는 잔골재 내 염화물 함량을 **0.04% 이하(질량비 기준)**로 제한하고 있으며, 이를 초과할 경우 콘크리트의 내구성이 크게 저하된다.

 

3. 굵은 골재의 특성 및 적정 입도

굵은 골재는 자갈, 쇄석 등 5mm 이상의 입경을 가진 골재로서, 콘크리트의 강도 및 내구성을 결정짓는 중요한 요소다. 이들은 일반적으로 10~25mm 범위의 입경으로 사용되며, 부재의 치수, 철근 간격, 타설 방식에 따라 적정 최대 치수가 정해진다. 골재는 입도 분포가 균일하고, 입자가 각지고 표면이 거칠수록 시멘트풀과의 결합력이 증가해 고강도 콘크리트 제작에 유리하다. 그러나 유동성 측면에서는 둥근 자갈이 우세하여, 구조물의 성격에 따라 선택이 달라진다. 또한, 굵은 골재는 비중, 흡수율, 입형, 마모 저항성 등 물리적 특성에 따라 콘크리트 성능에 영향을 미치므로, 이들 항목에 대한 정기적인 품질 시험이 요구된다. 특히 고강도 및 고유동 콘크리트에서는 골재의 조립률 및 표면 상태가 시멘트풀과의 계면 결합 특성을 좌우하는 핵심 요소로 작용한다.

 

4. 골재의 화학적 성질, 염분 기준 및 방청대책

콘크리트용 골재는 물리적 특성 외에도 화학적 안정성이 확보되어야 하며, 주요 항목으로는 유기불순물, 황산염, 반응성 규산염, 염분(염화물) 함량 등이 있다. 이 중 염분 함유는 철근 콘크리트 구조물의 내구성에 가장 치명적인 영향을 줄 수 있는 요소다. 골재 내 염분은 철근과의 부식을 유발하며, 이는 구조물의 수명 단축과 유지관리 비용 상승으로 이어진다. KS F 2527(굵은 골재의 품질 기준)과 KS F 2526(잔골재의 품질 기준)에 따르면, 콘크리트용 골재 내 염화물(Cl⁻) 함량은 질량비로 0.04% 이하로 제한되며, 이를 초과할 경우 사용이 금지된다. 특히 해사나 해안 근처에서 채취된 골재는 염분 함량이 높기 때문에 반드시 세척 과정을 거쳐야 하며, 염분 시험 결과서를 통해 품질을 확인해야 한다.

 

염분 함유 골재가 불가피하게 사용될 경우에는 방청대책이 필수적으로 수립되어야 한다. 대표적인 방청대책으로는 염분 제거 세척, 방청제 혼입, 피복 두께 증가, 고성능 콘크리트 적용, 철근 방청 처리(에폭시 코팅 철근 등), 방수 설계 등이 있다. 또한, 알칼리-실리카 반응(ASR)과 같이 골재 내 반응성 실리카가 콘크리트 내부 팽창을 유발하는 경우도 있으므로, 고로슬래그, 플라이애시와 같은 포졸란계 혼화재를 병행 사용하는 것이 효과적이다. 이러한 품질 관리는 구조물의 초기 설계 단계에서부터 철저히 고려되어야 하며, 장기적인 내구성 확보를 위한 핵심 전략이 된다.

 

5. 재활용 골재와 친환경 건설의 방향성

 

지속 가능한 건설을 위한 노력으로 최근 **재활용 골재(Recycled Aggregate)**의 활용이 증가하고 있다. 폐콘크리트에서 파쇄·선별 과정을 거쳐 생산된 재활용 골재는 천연 자원 소비를 줄이고, 폐기물 처리 문제를 완화할 수 있는 친환경적인 대안으로 각광받고 있다. 그러나 재활용 골재는 천연 골재에 비해 물리적·화학적 성능이 낮은 경우가 많아, 구조용 콘크리트보다는 비구조용 부재나 보조 콘크리트에 제한적으로 사용된다. 흡수율이 높고, 표면에 오래된 시멘트 페이스트가 남아 있어 시멘트풀과의 결합력에 영향을 줄 수 있기 때문이다. 이를 개선하기 위해 고품질 재활용 골재 생산을 위한 전처리 및 세척 기술이 발전하고 있으며, KS F 2573 등에서는 재활용 골재의 품질 기준과 적용 범위를 명확히 제시하고 있다. 장기적으로는 산업 부산물인 제철슬래그, 폐유리, 플라스틱 등의 자원을 활용한 인공골재 기술도 확대되고 있어, 자원순환형 사회 실현과 건설산업의 환경적 책임을 동시에 달성하는 방향으로 나아가고 있다.