골재 – 입도와 조립률 계산, 표면수 보정과 바다모래 염분 한도까지

업데이트 2026년 10월 15일읽는 시간 약 4분

야적장에 쌓인 굵은골재 자갈과 잔골재 모래 더미 — AI로 만든 예시 이미지

골재는 하천, 바다, 산지의 암석을 캐거나 부숴 얻는 모래와 자갈로, 시멘트·물과 섞여 콘크리트와 모르타르의 대부분을 이루는 기초 재료다. 알갱이 크기로는 5mm 체를 대부분 통과하는 잔골재(모래)와 5mm 체에 대부분 남는 굵은골재(자갈)로, 무게로는 보통골재와 경량골재로, 얻는 방식으로는 천연골재와 부순 골재 같은 인공골재로 나눈다. 콘크리트와 아스팔트 포장 모두 부피의 대부분을 골재가 채우므로, 골재의 입도와 청결 상태가 곧 완성품의 품질과 값을 좌우한다. 콘크리트용 골재의 품질 기준은 KS F 2527(콘크리트용 골재)이 정한다.

크기를 섞어 빈틈을 줄이는 원리

굵은 자갈만 쌓으면 알갱이 사이에 큰 공간이 남는다. 그 공간을 전부 시멘트 페이스트로 채우면 시멘트가 많이 들고, 시멘트가 많을수록 수화열과 건조수축이 커져 균열이 잘 생긴다. 중간 크기와 잔 알갱이가 차례로 틈을 메우면 같은 부피를 채우는 데 드는 페이스트가 줄어든다. 입도, 곧 크기별 분포를 따지는 목적이 여기 있다. 특정 크기가 빠진 골재는 틈이 커져 페이스트를 더 요구하고, 펌프로 압송하는 동안 재료가 분리되기 쉽다. 굵은골재 최대치수를 키우면 페이스트가 줄지만, 철근 간격보다 크면 철근 사이를 빠져나가지 못해 곰보가 생긴다.

체가름 결과로 조립률 계산하기

입도를 숫자 하나로 요약한 것이 조립률(FM)이다. 80, 40, 20, 10, 5, 2.5, 1.2, 0.6, 0.3, 0.15mm 체에 남은 양의 누적 백분율을 모두 더해 100으로 나눈다. 값이 클수록 굵은 쪽에 치우친 골재다. 잔골재 시료 500g을 체가름한 예로 계산해 본다.

체 크기	남은 양(g)	잔류율(%)	누적 잔류율(%)
10mm	0	0	0
5mm	20	4	4
2.5mm	60	12	16
1.2mm	90	18	34
0.6mm	110	22	56
0.3mm	120	24	80
0.15mm	75	15	95
받침 접시	25	5	—

10mm보다 큰 체에는 남은 것이 없으므로 누적 잔류율은 모두 0이다. 조립률은 (0+4+16+34+56+80+95)÷100 = 2.85가 된다. 콘크리트용 잔골재는 보통 조립률 2.3~3.1 범위에서 쓰는데, 2.85면 이 범위에서 약간 굵은 쪽 모래다. 반입되는 모래의 조립률이 배합 설계 때 값과 달라지면 같은 물량으로도 슬럼프와 작업성이 바뀌므로, 반입 로트마다 체가름을 해서 배합을 조정한다.

젖은 모래를 넣을 때 물을 얼마나 줄이나

배합표의 골재량은 알갱이 속은 물로 차 있고 표면에는 물기가 없는 표면건조포화상태를 기준으로 적는다. 현장 모래는 대개 이보다 젖어 있어 표면에 붙은 물(표면수)을 콘크리트에 함께 가지고 들어온다. 단위수량 175kg, 단위시멘트량 350kg, 잔골재 800kg인 배합에서 모래의 표면수율이 4%라고 하자.

계량할 모래: 800kg×1.04 = 832kg (표면수를 포함해 달아야 표면건조포화상태 기준 800kg이 들어간다)
모래가 가져오는 물: 832−800 = 32kg
따로 넣을 물: 175−32 = 143kg

이 보정을 빼먹고 물 175kg을 그대로 넣으면 실제 단위수량은 207kg이 되고, 물-시멘트비는 175÷350 = 0.50에서 207÷350 ≈ 0.59로 올라간다. 강도와 내구성이 눈에 띄게 떨어지는 차이다. 비 온 다음 날 야적장 모래의 표면수율이 전날과 달라지는 것은 흔한 일이어서, 배치플랜트는 반입 골재의 함수율을 수시로 측정해 가수량을 바꾼다.

바다모래와 염분 한도

바다모래를 충분히 씻지 않고 쓰면 모래에 남은 염화물이 콘크리트 속 철근의 보호막을 깨뜨려 녹을 부른다. 녹이 부피를 키워 표면 콘크리트를 밀어내면 준공 몇 년 만에도 균열과 박리가 나타난다. KS F 2527은 잔골재의 염분 함량을 NaCl 환산 0.04% 이하로 제한하고, 이를 넘으면 발주자 승인을 받도록 한다. 세척 설비를 거친 바다모래인지, 반입 때 염분 시험 성적이 첨부됐는지가 먼저 확인할 서류다.

입형과 미립분이 바꾸는 성질

입도가 같아도 알갱이 모양과 표면이 다르면 성질이 달라진다. 모서리가 날카롭고 거친 부순 골재는 알갱이끼리 마찰이 커서 같은 슬럼프를 얻는 데 물이 더 들지만, 시멘트 페이스트와 잘 맞물린다. 둥글고 매끈한 강자갈은 잘 흐르는 대신 분리되기 쉽다. 부순 골재에 섞인 돌가루는 어느 정도까지는 빈틈을 메우지만, 점토 성분의 미분이 많으면 물을 빨아들여 슬럼프가 급히 떨어지고 마른 뒤 미세 균열을 남긴다.