콘크리트 압축강도 시험, 공시체는 언제 몇 개 만드나
콘크리트는 트럭에서 쏟아지는 날에는 강도를 알 수 없습니다. 갓 부은 벽이 약속한 힘을 낼지는 몇 주가 지나야 드러나고, 그때는 이미 그 위로 다음 공정이 올라가 있습니다. 구조물을 깨 볼 수는 없으니 같은 콘크리트를 작은 원기둥으로 떠 두었다가 정해진 날 눌러 봅니다. 이 원기둥이 공시체이고, 눌러서 버티는 힘을 재는 일이 압축강도 시험입니다.
이 글은 공시체를 언제 몇 개 만들고, 왜 두 갈래로 보관하며, 성적서의 값을 어떻게 읽는지를 차례로 풀어 봅니다. 기준은 콘크리트공사 표준시방서 중 일반콘크리트 편(KCS 14 20 10)의 2024년 12월 개정본을 따랐습니다. 실제 횟수와 판정 방법은 그 현장의 공사시방서와 품질시험계획서를 먼저 따릅니다.
- 시험 숫자 하나는 공시체 한 개가 아니라 3개의 평균이며, 이것을 1회 시험값이라고 부릅니다
- 표준양생 공시체는 하루 1회, 규모에 따라 120㎥마다 1회, 배합이 바뀔 때마다 만듭니다
- 표준양생은 납품된 콘크리트를, 현장양생은 구조물에 부은 콘크리트를 보는 것이라 따로 만듭니다
- 판정은 연속 3회 평균과 1회 시험값 두 조건을 함께 봅니다
압축강도 시험은 무엇을 확인하나
압축강도는 콘크리트 원기둥을 위아래로 눌러 부서질 때까지 받은 가장 큰 하중을 단면적으로 나눈 값이고, 단위로는 MPa를 씁니다. 표준시방서는 콘크리트 강도를 일반적으로 표준양생한 공시체의 재령 28일 시험값으로 봅니다. 재령은 부은 뒤 지난 날수를 말합니다. 시험 방법은 KS F 2405에, 공시체 만드는 방법은 KS F 2403에 정해져 있습니다.
한 번 시험하는 데 왜 세 개나 필요할까요. 공시체 한 개의 값에는 콘크리트 자체의 품질 말고도 채우고 다진 솜씨, 윗면 상태, 시험기에 놓인 자세 같은 흔들림이 함께 들어갑니다. 그래서 표준시방서는 공시체 3개 값의 평균을 «1회 시험값»으로 정해 두었습니다. 성적서의 숫자를 읽을 때 이 낱말 하나만 분명히 해도 뒤에 나오는 판정이 한결 쉬워집니다.
또 하나 헷갈리는 것이 비교 대상입니다. 도면에 적힌 강도와 납품서에 적힌 강도가 다른 경우가 흔한데, 이름이 다른 만큼 하는 일도 다릅니다. 품질기준강도에 기온에 따른 보정값을 더해 주문하는 것이 호칭강도이므로, 두 숫자가 다르다고 곧 잘못된 주문은 아닙니다.
| 강도 이름 | 정하는 방법 | 주로 쓰이는 곳 |
|---|---|---|
| 설계기준압축강도 | 구조계산에서 정함 | 구조 설계, 도면 |
| 내구성기준압축강도 | 내구성 설계를 반영해 정함 | 품질기준강도를 정할 때 비교 |
| 품질기준강도 | 위 두 강도 중 큰 값 | 현장양생 공시체 판정, 코어 판정 |
| 호칭강도 | 품질기준강도에 기온보정강도를 더해 주문 | 레미콘 주문, 표준양생 공시체 판정 |
| 배합강도 | 생산자가 호칭강도보다 크게 잡음 | 배합 설계 |
※ KCS 14 20 10의 용어와 배합강도 조항을 풀어 정리했습니다. 현장 배치플랜트로 생산하는 경우에는 호칭강도 대신 품질기준강도를 기준으로 삼는 조항이 따로 있습니다.
공시체는 언제 몇 개 만드나
표준시방서(KCS 14 20 10 표 3.5-3)가 적은 시험의 시기와 횟수는 세 가지입니다. 하루 1회, 구조물의 중요도와 공사 규모에 따라 120㎥마다 1회, 그리고 배합이 변경될 때마다입니다. 시험 1회에 공시체가 3개 들어가므로, 판정용으로 만들 개수는 시험 횟수에 3을 곱하면 나옵니다. 재령 28일 판정용만 세어 보면 아래와 같습니다.
| 하루 타설 조건(예) | 시험 횟수 | 표준양생 공시체 |
|---|---|---|
| 60㎥, 배합 1종 | 1회 | 3개 |
| 200㎥, 배합 1종, 120㎥ 기준 적용 | 2회 | 6개 |
| 배합 2종을 100㎥씩 | 2회(배합별 1회) | 6개 |
※ 타설량은 셈을 보여 주기 위해 정한 예입니다. 120㎥로 나누고 남은 양을 한 회로 칠지는 표에 따로 적혀 있지 않으니 품질시험계획서에서 미리 정합니다.
레미콘을 사다 쓰는 현장도 이 표를 봅니다. 같은 시방서(1.7.2)는 받아들이기 검사를 KS F 4009에 따르도록 하면서, 압축강도 검사의 시기와 횟수만큼은 표 3.5-3을 따르도록 적어 두었습니다. 건설공사 품질관리 업무지침에도 시험 빈도를 정한 별표가 있으니, 어떤 기준으로 셀지는 착공 전 품질시험계획서를 세울 때 발주처와 맞춰 둡니다. 나중에 세는 법을 두고 이견이 생기면 이미 굳어 버린 콘크리트를 되돌릴 방법이 없습니다.
시료를 받는 자리도 정해진 절차의 일부입니다. 표준시방서는 시험체가 구조물에 쓰이는 콘크리트를 대표할 수 있어야 한다고 적고 있고, 슬럼프와 공기량은 공시체를 채취할 때도 함께 재도록 합니다. 묽기와 공기량을 같은 시점에 남겨 두면 강도가 낮게 나왔을 때 그 차의 상태를 되짚는 실마리가 됩니다.
공시체 값을 흔드는 것들
시료 채취는 KS F 2401, 공시체 제작은 KS F 2403을 따릅니다. 몰드 치수와 다짐 횟수 같은 세부 값은 규격서와 시험기관 안내를 그대로 따르면 되고, 이해해 둘 것은 왜 그 절차를 지키느냐입니다. 공시체 값은 콘크리트의 품질과 공시체를 다룬 방식이 합쳐진 결과라서, 절차가 흐트러지면 멀쩡한 콘크리트도 낮은 숫자를 받습니다.
가장 흔한 원인은 다짐입니다. 덜 다진 공시체는 속에 공기 자리가 남아 단면이 줄어든 것과 같아지고, 눌렀을 때 일찍 부서집니다. 다음은 굳는 동안의 충격과 수분입니다. 갓 만든 공시체를 트럭 짐칸에 싣고 다니거나 차가 오가는 길가에 두면 굳기 시작한 조직이 흔들리고, 햇볕과 바람에 그대로 두면 표면부터 말라 강도가 덜 오릅니다. 얼리면 더 큰 문제입니다.
표준양생의 조건은 시방서 용어 정의에 분명히 적혀 있습니다. 공시체를 (20 ± 2)℃로 유지하면서 물속이나 상대습도 95% 이상의 습윤 상태에 두는 것입니다. 사무실 구석이나 컨테이너 바닥에 물통 하나 놓아 둔다고 이 조건이 저절로 채워지지는 않습니다. 수조 온도를 어떻게 지키고 기록할지, 시험기관에 언제 넘길지를 타설 전에 정해 두는 편이 안전합니다.
표준양생과 현장양생, 왜 따로 만드나
같은 차에서 받은 콘크리트라도 어디에 두느냐에 따라 답하는 질문이 달라집니다. 일정한 온도와 습도에 둔 표준양생 공시체는 납품된 콘크리트 자체가 호칭강도를 내는가를 봅니다. 구조물 옆에서 같은 조건을 겪은 현장양생 공시체는 현장에 부은 콘크리트의 보호와 양생이 적절했는가를 봅니다. 강우 시 콘크리트 타설 가이드라인(2024년 12월)도 생산자는 표준양생 공시체 강도로 호칭강도에 책임을 지고, 시공자는 알맞은 호칭강도를 골라 구조물의 품질기준강도에 책임을 진다고 나누어 적고 있습니다.
이 구분이 무거워진 것은 2024년 12월 30일 개정(국토교통부고시 제2024-879호) 때입니다. 건설사고 조사에서 콘크리트 강도 부족이 주요 원인 중 하나로 지적되자 현장양생 공시체의 제작 시기와 횟수, 평가기준이 마련됐고, 구조물 중의 콘크리트 품질도 이 공시체로 검사하도록 적혔습니다.
| 구분 | 표준양생 공시체 | 현장양생 공시체 |
|---|---|---|
| 보는 것 | 납품된 콘크리트의 강도 | 구조물에 부은 콘크리트의 보호와 양생 |
| 두는 곳 | (20 ± 2)℃, 물속 또는 상대습도 95% 이상 | 구조체와 같은 조건(KCI-CT118) |
| 시기와 횟수 | 1회/일, 규모에 따라 120㎥마다 1회, 배합 변경 때마다 | 1회/일, 1회/층, 1회/타설구획, 배합 변경 또는 현장양생 조건이 다를 때마다 1회 |
| 판정 기준값 | 호칭강도 | 품질기준강도 |
| 근거 | KCS 14 20 10 표 3.5-3 | KCS 14 20 10 표 3.5-7 |
※ 고시 전에 시작한 공사는 발주자 판단에 따라 종전 기준을 쓸 수 있으니, 적용 개정본을 먼저 확인합니다.
표 3.5-7의 주석도 챙깁니다. 층은 타설층을 기준으로 세고, 타설구획별 공시체는 그 구획 타설량의 2/3 시점에 만들며, 두 회사의 레미콘을 섞어 타설하면 공급업체별로 1회씩 시험합니다. 현장양생 공시체는 거푸집과 동바리를 언제 뗄지, 겨울철 보온을 언제 끝낼지 판단할 때도 쓰입니다. 거푸집 떼는 강도는 콘크리트 양생, 기온별 며칠 두고 거푸집은 언제 떼나 편에 정리해 두었습니다.
28일 값을 읽는 법, 합격 판정과 미달 순서
재령 28일 성적서가 나오면 조건 두 개를 함께 봅니다. 평균을 보는 ①은 콘크리트가 전체적으로 약속한 강도를 내는지를, 한 회 값을 보는 ②는 유난히 낮은 회차가 끼어 있지 않은지를 가려냅니다. 어느 한쪽만 통과해서는 합격이 아닙니다. 호칭강도로 배합을 정한 경우의 기준은 다음과 같습니다.
| 호칭강도 | ① 연속 3회 시험값의 평균 | ② 1회 시험값 |
|---|---|---|
| 35 MPa 이하 | 호칭강도 이상 | 호칭강도 − 3.5 MPa 이상 |
| 35 MPa 초과 | 호칭강도 이상 | 호칭강도의 90% 이상 |
※ KCS 14 20 10 표 3.5-3. 현장양생 공시체는 표 3.5-7에 따라 같은 틀에서 호칭강도 자리에 품질기준강도를 넣어 봅니다. 현장 배치플랜트 생산은 평균값이 품질기준강도 이상인지를 봅니다.
호칭강도 21 MPa로 계산해 보겠습니다. ②의 하한은 17.5 MPa입니다. 세 회 값이 22.4, 19.5, 20.6 MPa라면 모두 하한을 넘지만 평균이 20.83 MPa라 ①에서 걸립니다. 반대로 23.0, 17.0, 23.5 MPa라면 평균은 21.17 MPa로 ①을 넘어도 17.0 MPa인 회차가 ②에 미달합니다. 호칭강도 40 MPa라면 ②의 하한은 36 MPa가 됩니다. 연속 3회 평균을 보려면 회차가 빠짐없이 이어져야 하므로, 시험 번호를 타설 순서대로 관리합니다.
기준에 못 미쳤다고 바로 깨어 내지는 않습니다. 표준시방서(3.5.5.7)는 구조물의 내력을 검토하면서 다음 순서로 살피도록 적고 있습니다. 먼저 시료와 시험기기, 시험 방법이 적절했는지 따져 부적절한 것을 빼고 평가합니다. 그래도 강도가 부족하면 관리재령을 늘릴 수 있는지 검토하고, 그것도 어려우면 비파괴 시험을 합니다. 여기서도 불합격이면 문제 부위에서 코어를 뽑아 KS F 2422로 시험하는데, 평균이 품질기준강도의 85%를 초과하고 각각의 값이 75%를 초과하면 적합으로 봅니다. 그 뒤로 부분적인 결함은 보강하거나 다시 시공하고, 전체적인 결함은 재하시험으로 넘어갑니다.
- 1회 시험값은 공시체 3개의 평균이고, 개수는 시험 횟수에 3을 곱해 셉니다
- 표준양생은 하루 1회, 규모에 따라 120㎥마다 1회, 배합 변경 때마다 시험합니다
- 현장양생은 일, 층, 타설구획, 배합, 양생 조건을 기준으로 따로 만듭니다
- 표준양생은 호칭강도와, 현장양생과 코어는 품질기준강도와 비교합니다
- 모든 값은 일반 기준이며 현장에서는 공사시방서와 품질시험계획서를 먼저 따릅니다
자주 묻는 질문
Q. 7일 강도가 좋게 나오면 28일 시험은 안 해도 되나요?
안 됩니다. 표 3.5-3의 판정 항목은 재령 28일 공시체입니다. 표준시방서는 품질관리를 일반적으로 조기 재령의 압축강도로 한다고 적고 있지만, 이는 일찍 이상을 알아채기 위한 것이지 28일 판정을 대신하는 것이 아닙니다. 강도가 오르는 속도는 시멘트 종류와 배합, 온도에 따라 다르므로, 7일 값을 28일 값으로 바꾸어 보려면 그 배합의 자료가 있어야 합니다.
Q. 공시체 3개 중 한 개만 낮게 나왔습니다. 불합격인가요?
판정에 넣는 값은 3개의 평균이므로 한 개의 값이 곧바로 불합격을 뜻하지는 않습니다. 다만 한 개만 유난히 낮으면 그 공시체의 제작 상태와 파괴 모양, 시험 기록부터 확인합니다. 빼고 평가할지는 앞서 본 것처럼 근거를 갖춰 책임기술자와 함께 정합니다.
Q. 타설량이 아주 적은 날도 공시체를 만들어야 하나요?
표 3.5-3과 표 3.5-7에는 타설량이 적으면 빼 준다는 예외가 적혀 있지 않습니다. 작은 구조물이라도 강도를 확인해야 하는 부위라면 시험 계획에 넣습니다. 소량 타설이 드문드문 이어지면 연속 3회 평균을 보기까지 오래 걸리므로, 어떻게 묶어 판정할지를 감독자와 미리 정해 둡니다.
Q. 현장양생 공시체는 어디에 두어야 하나요?
타설한 구조물이 겪는 온도와 습도를 함께 겪는 곳에 둡니다. 방법은 한국콘크리트학회 규격 KCI-CT118을 따르고, 금속 캔이나 필름으로 밀봉하는 현장봉함양생, 타설한 콘크리트 옆 수조에 두는 현장수중양생 같은 방식이 시방서 용어에 실려 있습니다. 안전이나 분실 때문에 구조물 곁에 두기 어려우면 책임기술자와 협의해 가장 가까운 조건을 찾습니다.
공시체는 작은 원기둥이지만, 그날 부은 콘크리트를 대신해 28일 뒤에 판정을 받는 대표입니다. 시험 횟수를 타설 전에 세어 두고, 두 갈래 공시체를 구분해 보관하고, 나온 값을 두 조건으로 읽는 것까지가 한 흐름입니다. 기준을 찾는 요령이 궁금하다면 토목공사 표준시방서, 어디를 먼저 보나 편도 함께 읽어 보시기 바랍니다.
콘크리트 포장과 아스콘 포장의 양생과 개방 시점 차이는 홈페이지 블로그 글에 담았습니다.