철근콘크리트 공학------목록보기 참조

경화된 콘크리트의 75% 이상은 골재가 차지하므로 골재은 강도에 많은 영향을 미친다. 그러므로 골재는 적절한 강도와 내구성을 지녀야한다. 골재에 실트(silt, 미사), 유기물, 기름 등이 묻어있으면 시멘트가 수화반응을 일으키는 것을 방해하거나 시멘트풀과 골재 사이의 부착력을 줄이게 되므로, 깨끗하지 않으면 사용 전에 씻어주어야 한다. 골재를 사용하기 전에 수분함수율을 측정해야한다. 만일 골재가 젖어있다면, 즉 골재 내의 공극이 물로 채워져 있고 표면에도 수막이 형성되어 있다면 전체적인 물의 양이 물-시멘트비를 계산할 때에 고려되어야 한다. 완전히 노건조(oven-dry)된 골재는 물을 많이 흡수할 것이므로 물-시멘트비를 정할 때 공극에 의한 흡수율을 고려하여, 물-시멘트비를 유지해야 한다. 설계기준에서 사용하는 시방배합은 골재의 표면건조포수상태(saturated surface dry, SSD)를 기준으로 한다. 표면건조포수상태는 골재의 내부는 물로 차있고, 표면은 마른 상태를 말한다. 골재가 이런 상태에 있으면, 현장배합 때 물을 추가하거나 뺄 필요가 없다. 모래는 일반적으로 젖어있으므로 잉여수분을 고려해서 강도나 내구성에 나쁜 영향을 미치지 않게 해야한다. 골재의 함수상태[Concrete, Mindess] 견고하고 내구성이 강한 콘크리트를 제작하려면 그 주재료인 골재도 그러해야 한다. 안정성(soundness)이란 일반적으로 재료가 주위환경의 영향으로 부피가 변한다 하더라도 (예를 들어, 건습작용의 반복이나 동결융해작용 등), 역학적인 특성을 그대로 유지할 수 있는 능력을 의미한다. 골재가 몇몇 조건을 만족해야 (화학적인 성질도 포함하여) 콘크리트가 내구성을 지니게 된다. 즉, 예정된 수명동안 성능저하의 문제가 생기지 않는다. 내구성 문제는 골재 만 관계되는 것이 아니고 다른 재료들도 포함되므로, 나중에 좀 더 자세히 다룬다. 잔골재(모래)와 굵은 골재(자갈)의 조밀하게 들어있으면 콘크리트의 강도는 더 세어진다. 그러므로 골재의 역학적, 화학적 조건뿐만 아니라 골재의 입도(size gradation)도 중요하다. 입도분포는 체분석(sieve analysis, 체가름)을 통해서 얻어진다. 방법은 사용될 골재를 표준 체를 이용해서 거르는데, 눈이 큰 쪽을 위에 두고 일렬로 통과시켜서 각 체에 남은 양을 그래프로 표시한다. 그것이 그림 2.6이다. 체의 구멍크기를 2배로 늘려가면서 같은 간격으로 수평축에 표시하면 그림처럼 반로그(semilogarithm) 곡선을 보인다. 표준체는 크기가 75, 40, 20, 10, 5, 2.5, 1.2, 0.6, 0.3, 0.15mm인 10개의 체로 구성되어 있다. 일반적으로 5mm채가 굵은골재와 잔골재를 구분하는 기준으로 쓰인다. 체의 호칭 치수 (mm) 체를 통과한 것의 중량 백분율 (%) 10 100 5 95-100 2.5 80-100 1.2 50-85 0.6 25-60 0.3 10-30 0.15 2-10 골재가 완전한 구이면 골재입자의 최대 다짐 정도는 단순히 기하학적으로 풀 수 있는 문제이다. 반지름이인 골재가 이상적인 형태로 쌓여져 있다면, 다음 단계로 반지름 인 골재를 사용하면 공극을 계속적으로 채워갈 수 있다. 실제는 골재가 완전한 구형도 아니고 크기도 다양하다. 또한 공극을 채우고 부착을 위해서 골재를 덮어씌워야 하는 시멘트의 양은 적게 하는 것이 바람직하다. 이런 이유로 해서 콘크리트구조 설계기준에서는 다음과 같은 입도곡선을 추천하고 있다. 골재의 입도 곡선 공극이 생기는 것을 피하기 위해서 골재크기의 상한선은 부재의 최소치수와 철근의 간격을 기준으로 결정한다.  골재의 입자가 클 때는 시멘트 풀의 양이 줄어들고, 자갈이 시멘트보다 가격이 싸기 때문에 전체적인 비용이 줄어드는 결과가 된다.  그러나 굵은 골재는 부착을 나쁘게 하므로 콘크리트의 강도에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다.  굵은 골재는 시멘트 풀의 부피변화에 대한 저항력이 크므로, 집중응력이 더 생기고 골재와 시멘트 풀의 경계면에 균열이 생기면서 콘크리트를 약하게 만들 수 있다.  반면 굵은 골재가 많은 경우엔 적정 작업성(workability)를 얻기 위한 물의 양을 줄일 수 있어 콘크리트의 강도를 증가시킬 수 있다.  따라서 골재 최대 직경이 강도에 미치는 영향은 그리 크지 않다.  이것은 골재가 보통강도 콘크리트에서의 시멘트 풀보다는 일반적으로 훨씬 강하기 때문이다.  반대로 잔골재의 양이 매우 많으면 골재의 표면적이 증가되어, 같은 작업성을 얻기 위해서는 더 많은 시멘트 풀의 양이 요구된다.  이러한 이유로 설계기준은 잔골재의 양을 어느 정도 제한하고 있다.  골재의 조립률(fineness modulus; F.M.)은 설계에 반영되는 변수이다.  조립률은 표준체가름 시험에서 체에 남겨진 골재의 양을 누적치로 표시한 것이다.  골재가 미세하게 되면 조립율은 작아진다.  잔골재가 어느 정도 들어가야 표면마감이 매끈하게 된다.  잔골재에서는 이 값이 2.3 ~ 3.1 정도되는 것이 좋다. 골재의 입도(grading)에서 어떤 특정 크기의 골재가 빠지면 불연속 입도(gap grading)가 되는데, 이 경우 같은 작업성을 얻는데 필요한 잔골재 및 시멘트의 양이 줄어들게 된다.  골재 입자의 모양 및 표면상태는 필요한 시멘트 풀의 양, 또한 콘크리트의 강도에 영향을 미친다.  이상적인 입자는 구형(spherical shape)이고, 매끈한 표면을 가지는 것으로 일반 천연자갈과 같은 것이다.  쇄석골재(crushed aggregate)는 모양에 각이 지고, 표면적 대 부피비가 크며 거친데, 경우에 따라서는 장점이 될 때도 있다. 천연골재를 사용하여 만든 콘크리트는 일반적으로 무게가 2.3~2.4 t/m3정도이다.  여기에다 철근의 무게를 감안하여 철근콘크리트의 단위중량은 2.5t/m3로 보는 것이 일반적이다.  기본적으로 무게와 강도는 골재와 콘크리트의 공극률에 반비례해서 감소한다.  핵융합반응 장비의 방사능을 차단해야 하는 기능이 필요한 경우는 밀도가 높은 재료를 사용해야 하는데, 납(lead)이 좋기는 하나 비싸므로 중량콘크리트를 사용할 수 있다.  이때는 철광석, 티타늄 광석 등이 사용된다.