토목공학에서 잔골재는 콘크리트, 아스팔트, 모르타르 등 다양한 건설재료의 재료로 사용됩니다. 잔골재의 밀도는 콘크리트의 강도, 내구성, 수밀성 등에 영향을 미치는 중요한 성질 중 하나입니다. 따라서, 잔골재를 사용하기 전에 그 밀도를 정확하게 측정하는 것이 중요합니다. 잔골재 밀도 시험은 잔골재의 표면건조포화상태에서의 밀도를 측정하는 시험입니다. 표면건조포화상태란, 잔골재의 표면이 건조된 상태에서 잔골재 내부의 공극이 물로 가득 찬 상태를 말합니다.
잔골재 밀도 시험 목적 및 적용범위
잔골재의 일반적인 성질을 판단하고, 콘크리트의 배합설계에서 잔골재의 절대용적을 알기 위함이다.
잔골재 밀도 시험 기구
- 저울 칭량 1kg 이상, 감도 0.1g 이상이며, 시료 질량의 0.1% 이내를 읽을 수 있는 것이어야 한다.
- 플라스크
- 비흡수성의 플라스크 또는 다른 적절한 용기는 잔골재를 쉽게 집어넣을 수 있고, 그 용량을 ±0.1% 이내에서 측정할 수 있는 것으로 한다. 또한, 검정된 용량을 나타내는 눈금까지의 용적은 시료를 넣는 데 필요한 용적의 1.5배 이상 3배 미만으로 한다. 일반적으로 플라스크는 검정된 것으로써 용량이 20℃에서 500㎖이며 0.15㎖의 눈금이 있는 플라스크로 하는 경우가 많다.
- 원뿔형 몰드:윗지름 40±3mm, 아래지름 90±3mm, 높이 75±3mm, 두께 4mm 이상이어야 한다. 원뿔형 몰드는 다짐봉을 가지고 표면건조포화상태를 시험한다.
- 다짐봉:질량 340±15g, 지름 23±3mm인 평평하고 원형인 다짐면을 가진 것이어야 한다.
- 건조로:건조로는 배기구가 있는 것으로, 105±5℃의 균일한 온도를 유지할 수 있는 적당한 크기이어야 한다.
- 시료 분취기, 수조, 건습기, 팬 또는 적당한 시료용기
잔골재 밀도 시험 시료의 준비
- 4분법이나 시료분 취기에 의하여 약 1,000g의 잔골재를 준비한다.
- 약 1,000g의 잔골재를 적당한 Pan이나 그릇에 넣어 1055 온도에서 항량이 될 때까지 건조한다.
- 물 속에 넣어서 244시간 침수시킨다.
- 그 후 물속에서 들어내어 시료를 평평한 용기에 펴서 따뜻한 공기 속에서 서서히 건조한다. 자주 시료를 들추어서 건조가 균일하게 되도록 해야 한다. 잔골재의 물기가 거의 없을 때까지 작업을 계 속한다. (표면건조상태) , 단 Dryer를 멀리 떨어져서 사용해도 좋다.
- 잔골재를 원추형 몰드에 다지는 일이 없이 서서히 여분이 있을 정도로 넣은 후, 표면을 다짐대의 무 게만으로 25회 다지고 나서 몰드를 수직으로 빼 올린다.
- 표면수가 있으면 잔골재의 원추형태가 흘러내리지 않고 그 상태를 유지할 것이다. 원추형의 모래가 약간의 충격에 흘러내릴 때까지 계속해서 잔골재를 들추어서 말려야 한다. 만약 최초의 시험에서 원 추형의 모래가 저절로 흘러내린다면 표면건조포화상태의 한도를 넘어서 건조된 것을 의미한다. 이 경우 물을 분무기로 시료에 다시 가하고 섞은 후 30분간 데시케이터에 넣은 후 시험을 한다.
- 원추형의 모래가 약간의 충격에 흘러내린다는 것은 잔골재가 표면건조포화 상태에 달하였다는 것을 의미한다.
잔골재 밀도 시험 방법
- 준비한 시료를 플라스크에 바로 넣고 물을 90%까지 채운 다음, 플라스크를 평평한 면에 굴려서 교란시켜 기포를 모두 없애야 한다.
- 이때 물의 온도를 측정하고 다음에 플라스크를 항온조에 약 1시간 동안 담가 20의 온도로 조정한 후 플라스크, 시료, 물의 질량을 0.1g까지 측정한다.
- 위의 시험 후 금속제 용기 안으로 플라스크 속에 있는 시료를 모두 옮기고, 플라스크 속에 물을 검정 용량까지 다시 채워 그 질량을 측정한다. 이때 물의 온도를 측정하여야 하는데 첫 번째와 두 번째 물의 온도 차이가 1을 초과해서는 안된다.
- 위에서와 같이 플라스크에서 꺼낸 시료로부터 상부의 물을 천천히 따라 버리고, 금속제 용기를 시료와 함께 일정한 온도가 될 때까지 약 24시간 동안에서 건조한다. 또한 데시케이터 내에서 실온까지 냉각하여, 그 질량을 0.1g까지 측정한다.
잔골재 밀도 시험 이론
① 골재의 성질 콘크리트 표준시방서에 의하면 잔골재는 깨끗하고, 강하고, 내구적이고, 알맞은 입도를 가지며, 먼지, 흙, 유기불순물, 염분등의 유해물을 함유해서는 안된다고 규정하고 있으며, 한편 굵은 골재는 깨끗하고, 강하고, 내구적이고, 알맞은 입도를 가지며, 얇은 석편, 유기불순물, 염화물 등의 유해물을 함유해서는 안되며, 특히 내화성을 요하는 경우에는 내화적인 굵은 골재를 사용해야 한다고 규정하고 있다. 일반적으로 골재로써 필요한 성질은 다음과 같다.
- 깨끗하고 유해물의 유해량을 포함하지 않을 것.
- 물리적으로 안정하고 내구성이 클 것.
- 화학적으로 안정할 것.
- 견경, 강고 할 것.
- 모양이 입방체 또는 구에 가깝고 시멘트 풀과의 부착력이 큰 표면조직을 가질 것.
- 크고 작은 알맹이의 혼합의 정도 즉 입도가 적당할 것.
- 소요의 중량을 가질 것.
- 특히 내화적인 콘크리트를 제조할 때는 그에 적합한 성질을 지닐 것.
- 닮음(마모)에 대한 저항이 클 것.
골재의 모양
골재의 모양은 모난 편이 입자상호 간의 엉킴이 좋기 때문에 강도가 높은 콘크리트를 얻을 수 있다고 생각하는 것은 큰 오해다. 골재의 공극을 감소시키고 다짐을 용이하게 하며 밀도가 높은 콘크리트를 얻을 목적으로 생각하면 모진 모양의 골재보다 둥글둥글한 모양의 골재편이 좋다. 특히 편평하고 세 장 한 모양의 골재는 더욱 나쁘다. 세장하고 편평하고 모난 것이 많은 굵은 골재를 사용할 때는 부스러지기 쉽고 불안정하며, 공극률이 크게 되고 골재사이의 마찰이 증가하여 콘크리트의 워커빌리티를 나쁘게 하기 때문에 모르터의 양이 증가하게 되며 따라서 용수를 증가하게 되므로 비경제적이며 작업이 곤란하다.
골재의 비중
골재의 비중은 다음 3가지가 있으나, 표면건조포화상태의 골재 입자의 비중을 기준으로 한다. 골재의 비중은 그 암석의 종류에 의하여 약간 다르지만 대체로 잔골재는 2.50~2.65 , 굵은 골재는 2.55~2.70 정도이다.
(1) 진(眞) 비중 : 공극을 포함하지 않은 석질만의 비중, 골재를 미분쇄하여 구한다.
(2) 겉보기 비중
- 절대건조상태의 비중 : 절대건조상태의 골재의 중량을 겉보기 용적 (공극을 포함한 골재 낱알의 전용적)으로 나눈 것
- 표면건조포화상태의 비중 : 표면건조포화상태의 골재의 중량을 겉보기 용적으로 나눈 것.
일반적으로 비중이 큰 것은 민율이 적으며 또 흡수율도 적다. 따라서 동결에 의한 손실도 적으며, 내구성도 크고, 그 조직도 치밀하므로 강도도 크다. 이와 같은 관계로부터 골재의 비중에 의하여 다른 일반적 성질의 개념을 얻을 수가 있다. 그 비중이 2.60 이하의 것은 일반적으로 사석류이므로 주의하여야 한다.
골재의 단위 용적중량
골재의 단위용적중량은 1㎥의 골재의 중량(kg)을 말하며, 콘크리트의 제조, 배합의 결정, 현장에 있어서 골재 계량 등에 필요하다. 이것은 골재의 입도에 의하여 매우 다르지만 동일 골재에 있어서도 골재의 표면수량, 측정내용의 모양과 크기 및 계량할 때의 투입방법 등에 의하여 현저히 달라진다. 골재의 표면수의 영향은 그 입자가 적을수록 현저히 나타난다. 골재중에서도 굵은 골재는 영향을 적게 받으나 잔골재는 특히 가는 모래일수록 표면수의 영향을 많이 받는다. 그 이유는 물의 부착력이 입자의 낙착을 방해하여 겉보기 용적을 증가함에 기인하는 것이다. 이 현상을 모래의 부풀기라고 한다.
골재의 입도
골재의 입도라 함은 골재의 대소립의 혼합의 정도를 말하며, 콘크리트를 경제적으로 만들기 위하여서는 이 골재입도가 적당하여야 한다. 1의 콘크리트에 사용되는 시멘트량이 일정한 경우 골재의 입도는 워커빌리티, 물-시멘트중량비 (강도, 내구성) 및 밀도에 직접영향을 미치게 하며 물-시멘트 비가 일정한 경우에는 직접 시멘트 사용량, 워커빌리티에 영향을 미치게 되므로 입도는 소요성질의 콘크리트를 경제적으로 만드는데 더욱 중요한 요소의 하나이다. 골재의 입도를 결정하려면 체가름을 하여야 한다. 체가름의 표준방법은 KS F 2502에 규정되어 있다. 체가름에 사용되는 체는 각국마다 다르다. 잔골재의 입도의 범위를 표시하자면
(1) 콘크리트, 포장콘크리트 잔골재의 입도의 표준
| 체의 호칭 (mm) |
체를 통과한 것의 중량 백분율(%)
|
| 10 | 100 |
| 5 (No.4) | 95~100 |
| 2.5 (No.8) | 80~100 |
| 1.2 (No.16) | 50~85 |
| 0.6 (No.30) | 25~60 |
| 0.3 (No.50) | 10~30 |
| 0.15 (No.100) | 2~10 |
(2) 댐콘크리트 잔골재의 입도의 표준
| 체의 호칭 (mm) |
체를 통과한 것의 중량 백분율(%)
|
| 10 ~ 5 (No.4) | 0 ~ 8 |
| 5 ~ 2.5 (No.8) | 5 ~ 20 |
| 2.5 ~ 1.2 (No.16) | 10 ~ 25 |
| 1.2 ~ 0.6 (No.30) | 10 ~ 30 |
| 0.6 ~ 0.3 (No.50) | 15 ~ 30 |
| 0.3 ~ 0.15 (No.100) | 12 ~ 20 |
| 0.15 이하 | 2 ~ 15 |
골재의 함수량
- 로건조상태 혹은 절대건조상태 : 건조로 내에서 일정중량이 될 때까지 110을 초과하지 않는 온도로 완전히 건조된 상태를 말한다.
- 공기 중 건조상태 : 표면은 건조하고 골재의 내부에는 포화하는데 필요한 수량보다 적은 양의 물을 포함한 상태, 즉 , 물을 가하면 얼마간 흡수하는 상태를 말한다. 굵은 골재는 공기 중 건조상태가 많다.
- 표면건조포화상태 : 콘크리트 중의 물이 골재에 의하여 증가도 감소도 되지 않은 이상적인 상태를 말하는데, 잔골재에서는 오랫동안 습윤상태로 있던 골재가 자유로이 유동할 수 있을 만큼 건조되었을 때를 말한다. 굵은 골재에서는 충분히 오랫동안 습윤상태에 있는 골재의 표면수를 닦아 내었을 때 그 골재는 표면건조포화상태에 있다고 말한다. 즉, 잔골재, 굵은 골재를 막론하고 내부는 물로서 포화되고 표면이 건조된 상태를 표면건조포화상태라고 말한다.
- 습윤상태 : 골재의 표면에 여분의 물을 포함하고 있는 상태를 말한다.
골재의 분류
콘크리트용 골재는 입경, 생산지, 중량 등에 의해 다음과 같이 분류된다.
입경에 의한 분류
(1) 잔골재
잔골재란 표준체에 규정된 10mm체를 전부 통과하고 4.76mm체를 거의 다 통과하며 0.074mm체에 거의 남는 골재를 말하며 일반적으로 입경 5mm 이하의 것을 말한다. 한편, 건설교통부 건축공사 표준시방서에서는 10mm체를 전부 통과하고 5mm체를 중량 비로 85％이상 통과하는 골재로 정의하고 있지만 이것은 현장에서 잔골재가 완전하게 체가름되지 못하고 간혹 5mm 이상의 것도 포함되는 경우가 많기 때문에 15％정도의 여유분을 설정한 것이다.
(2) 굵은 골재
굵은 골재란 입경 5mm 이상의 골재를 말하지만, 상기의 시방서에는 중량비로 5mm 체에 85％이상 남는 것을 말한다.
생산지에 의한 분류
- 천연골재: 생산지에 관계없이 자연작용에 의해 만들어진 골재로써 강모래, 강자갈, 바다모래(해사), 바다 자갈, 육상모래, 육상자갈, 산모래, 산자갈등이 있다.
- 인공골재(부순 돌 및 부순 모래): 암석을 파쇄하여 인공적으로 만들어진 골재
- 인공경량골재 혈암, 점토, 석탄재등을 주원료로 하여 인공적으로 제조한 것으로서, 골재의 내부에 공극이 많아서 일반적으로 굵은 골재의 경우에는 절대건조상태의 비중이 2.0 미만, 잔골재는 1.6 미만인 가벼운 골재
중량에 의한 분류 (골재표준비중 : 2.60)
(1) 보통골재 : 2.50-2.65
보통의 토목, 건축구조물에 이용되는 일반적인 골재
(2) 경량골재 : 2.50 이하
(제주도자갈) 콘크리트의 중량을 감소시킬 목적으로 상용되는 중량이 가벼운 골재
(3) 중량골재 : 2.70 이상
방사선 차폐효과를 높이기 위한 자철골재와 같이 중량이 무거운 골재
골재의 작용
(1) 골재는 시멘트 콘크리트의 약 70％, 아스팔트콘크리트의 약 90％ 전후의 용적비를 점유하고 콘크리트의 품질을 좌우하는 필수적인 건설 기초 자재
- KS F 2526의 구성비 시멘트 14％, 모래 34.4％, 자갈 44.1％, 물 7.5％
- 기층용 기준 BB2 아스팔트 15％, 모래 14％, 자갈 48％, 석분 23％
(2) 골재는 레미콘에 72.6％, 건축기초에 9.1％, 아스콘에 2.9％, 일반콘크리트에 15.4％가 소비되고, 건설투자액의 5.4％를 차지하여 수급 불안시 건설공사의 수행 및 물가에 미치는 영향은 큼
(3) 골재는 가장 경제적으로 구조물을 구축하게 할 뿐만 아니라 물리적, 화학적 작용에 대하여 구조물을 안정적으로 유지시키는 작용을 함.
(4) 값비싼 결합제인 시멘트, 역청제에 값이 싼 골재를 혼합 사용하여 경제적으로 구조물을 축조
(5) 결합제가 온도 변화등에 의하여 부피 또는 성질변화가 많을 경우 골재의 안정적 성질로 구조물의 변형을 방지 (안정성)
(6) 기타 구조물의 산화, 변형, 침식장용에 저항하여 구조물의 내구성을 연장 (내구성)
골재의 석질
(1) 모암과 풍화정도에 좌우된다
- 양질의 모암 : 화강암, 안산암, 현무암, 경사암, 치밀한 석회석등
- 불야의 모양 : 풍화, 부식된 사암, 연암, 응회암, 회암, 비중이 가벼운 경암등
- 연석 및 사석(연하고 풍화된 골재)의 포함한계 : 5％
- 풍화된 골재가 포함되기 쉬운 장소 : 지류와 본류 합류지점, 하천의 하구부근
골재의 저장과 취급
(1) 골재의 저장과 취급 시 주의 사항은 시방서에 다음과 같다
- 각종 골재는 별도로 저장해야 하며 먼지나 잡물이 섞이지 않도록 함.
- 최대치수가 65mm 이상인 굵은 골재는 적당한 체(Sieve)로 쳐서 대소 2종으로 분리시켜 저장하는 것이 좋다.
- 골재의 표면수가 일정하도록 저장해야 하며, 이를 위해 적당한 배수시설이 필요하고, 저장 설비는 골재시험이 가능하도록 되어 있어야 함.
- 굵은 골재를 취급 시는 크고 작은 입자가 분리되지 않도록 함.
- 골재는 빙설의 혼입이나 동결을 막기 위해 적당한 시설을 갖추어 저장해야 함.
- 골재는 여름에 일광의 직사를 피하기 위해 적당한 시설을 갖추어 저장해야 함.
골재 채취원의 선정과 조사
(1) 예비조사
- 골재종류, 수요처 및 운반거리 조사
- 골재원의 지형, 지표상태, 수목상태 조사
- 골재원 면적, 두께, 표토의 두께 조사
- 시료채취 및 규격별 함유물 분석조사
- 골재원 부근 하천상태, 하천표고(평수위, 홍수위) 조사
- 채취원 이외의 부근 면적과 지형 조사
- 골재원까지의 반출로 상황 조사
- 골재원 및 부근 소유권과 다른 수익상황 조사
일단 골재원을 선정하고 설비투자를 실시한 뒤에는 보다 좋은 골재원이 있어도 경제적, 공기등 여러 조건에 의하여 변경이 어려우므로 철저한 예비조사가 필요함.
(2) 정밀조사
예비조사의 결과에 의하여 유망한 골재원이 된 장소에 재차 시험용 시굴 (BORING)등에 의하여 시료를 채취하여 측정량, 질, 입도, 화학성분등 정밀조사를 하여 가장 경제적인 채취원을 선정함.
(3) 골재채취원의 선정
예비조사와 정밀조사의 결과에 의거 골재의 품질확인 및 채취계획, 운반계획 등을 세워 경제적으로 여러 가지 점을 비교한 뒤 채취적부를 결정하여 골재 채취원을 선정함.
골재의 입도와 조립률
(1) 입 도 - 골재의 입도란 크고 작은 골재입자의 혼합된 정도를 말하며 이를 알기 위해서 KS의 골재 체가름 시험 방법에 의한 체가름을 실시하여함.
- 입도가 좋은 골재를 사용한 콘크리트는 공극이 작아져 강도가 증가하나 입도가 나쁜 골재를 사용하면 워커빌리트가 나빠지고 재료분리의 증가 및 강도가 저하하며 비경제적인 콘크리트 가 됨.
(2) 입도곡선
- 입도곡선이란 골재의 체가름 시험결과를 곡선으로 나타낸 것으로 종축은 체를 통과하는 시료의 통과 량 혹은 잔류량의 중량 백분율, 횡축은 체눈의 크기를 표시한 것임.
- 골재의 입도곡선으로 점선의 부분을 표준입도곡석이라 하고 잔골재나 굵은 골재가 표준입도곡선 내에 들어가야 하며 이것은 골재의 크고 작은 알맹이가 이상적으로 섞이는 것을 의미함
- 잔골재(모래)의 입도가 고르지 못하면 굵은 모래와 잔모래를 서로 혼합하여 표준입도 곡선 내에 들도록 하는데 이를 브렌딩이라 하며 이에 사용되는 잔모래를 브렌딩 모래라고 함. (3) 조립률 (F.M) - 조립률이 골재의 입도를 표시하는 계수로서 10개의 표준체 (No.100, No.50, No.30, No.16, No.8, No.4 10mm, 19mm, 40mm, 80mm)를 이용하여 체가름 시험을 실시했을 때 각체에 남는 량의 누가 중량백분율의 합을 100으로 나눈 값 - 조립률은 경제적인 콘크리트의 배합과 입도의 균등성을 판단하기 위하여 사용하며 콘크리트용 골재의 조립률은 잔골재에서 2.3-3.1, 굵은 골재에서 6.0-8.0 정도가 적당함.
골재의 불순물과 안정성
(1) 불순물
골재의 불순물이란 먼지, 점토덩어리, 실트, 움모질, 니 탄질, 부식토등의 유기물 및 화학염류등으로서 골재에 해로운 유해물이 많이 포함되면 골재의 부착력과 시멘트의 수화작용이 나빠지고 콘크리트의 반죽에 필요한 수량이 많아지며 강도, 재구성, 안정성 등을 해치고 콘크리트가 응결할 때 수화작용에 필요치 않은 물과 함께 표면에 떠올라 물의 층을 형성하는 레이탄스(laitance)가 생기므로 골재를 사용할 때는 깨끗하게 보이는 골재라도 물로 씻어 사용하는 것이 좋다. 그러나 깨끗하고 미세한 적당량의 시리카(Silica)는 콘크리트의 워커빌리트를 좋게 하며 강도를 증진시킨다.
잔골재의 유해물 함유량의 한도 (중량백분율)
*) 시료는 KS F 2511에 의한 골재 씻기 시험(0.008체 통과량)을 한 후에 체에 남는 것을 사용한다.
**) 부순 모래 및 고로슬래그 잔골재의 경우, 0.008체를 통과하는 재료가 점토나 조개껍질이 아닌 돌가루인 경우에는 그 최대치를 각각 5％와 7％로 하여도 좋다.
***) 고로슬래그 잔골재에는 적용하지 않는다.
굵은 골재의 유해물 함유량의 한도 (중량백분율)
*) 교통이 심한 슬래브 또는 표면의 경도가 특히 요구되는 경우에 적용한다.
**) 부순돌의 경우, 0.008체를 통과량 (씻기 시험에서 없어지는 것)이 돌가루인 경우에는 최대치를 1.5％로 해도 좋다. 다만, 고로슬래그 굵은 골재의 경우에는 최대치를 5.0％로 하여도 좋다.
***) 고로슬래그 굵은 골재에는 적용하지 않는다.
(2) 안정성
- 골재의 안정성이란 풍우나 한서에 대한 내구성을 증가시키기 위하여 골재의 안정을 판단하는 것으로 KS에 따른 황산나트륨 또는 황산마그네슘용액에 대한 침식을 시험하여 기준치 이하이어야 함.
- 황산나트륨에 의한 경우 조작을 5번 반복했을 때 잔골재의 최대손실중량 백분율은 10％, 굵은 골 재는 12％이내이며, 황산마그네슘으로 했을 경우 잔골재는 15％, 굵은 골재는 18％ 이내이어야 함.
(3) 알칼리 골재반응
- 알칼리 골재반응이란 시멘트 속의 알칼리성분의 골재의 시리카(Silica) 광물질과 화합하면 팽창하여 콘크리트에 균열과 휨 붕괴가 유발되는 경우를 말함.
- 콘크리트표면이나 내부에 켈(gel) 상태의 물질 또는 백색의 침전물을 생기도록 하므로 이를 줄이기 위 해서는 시멘트 중의 알칼리량을 0.6％ 이하로 줄이는 것이 최선이며 수재, 가용백토 등과 같은 양질의 포졸란을 사용하면 어느 정도 반응을 억제할 수 있다.
- 알칼리 골재반응을 일으키는 골재로써는 백석, 규산질고토질, 석회암, 응회암, 혈암 등을 들 수 있을 나이들 골재가 반드시 반응을 일으킨다고는 볼 수 없음. ⑭ 미세립자 함유량 한도(％) (1) 0.008체를 통과하는 전체량을 말함.
- 잔골재 강사 : 3.0-5.0％
- 쇄사 : 5.0-7.0％
- 굵은 골재 자연자갈 : 1％
- 쇄석자갈 : 1.5％
미세립자 한도 초과 시 단점 사용수량의 증가로 콘크리트의 내구성 및 강도가 저하되고 미세립자의 표면 집결로 건조 수축 시 균열발생, 골재입자와 시멘트풀과의 부착방해로 부착력 저하
골재의 마모한계
- 보통콘크리트용(자갈, 쇄석자갈) : 50％ 이하
- 포장콘크리트용(자갈, 쇄석자갈) : 35％ 이하
- 댐 콘크리트용(자갈, 쇄석자갈) : 40％ 이하
계산방법
잔골재의 표면건조포화상태의 밀도
절대건조상태의 밀도는 각각 다음 식에 의해 산출한다. 여기서 말하는 비중은 표면건조포화상태의 비중이고, 표면건조포화상태의 골재용적으로 골재의 절건중량을 나눈 값을 절대건조비중이라 한다.
표면건조포화상태의 비중
ds : 표면건조포화상태의 밀도(g/㎤)
m : 표면건조포화상태의 시료의 질량 500g
C : 시료와 물로 검정된 용량을 나타낸 눈금까지 채운 플라스크의 질량(g)
B : 검정된 용량을 나타낸 눈금까지 물을 채운 플라스크의 질량(g)
Pw: 실험온도에서의 물의 밀도 (g/㎤)
절대건조상태의 밀도
Dd : 절대건조상태의 밀도 (g/㎤)
A : 절대건조상태의 시료의 질량(g)
시험결과
| 항목 | 값 |
| 표면 건조 포화 상태 시료의 질량(M) | 500g |
| 검정된 용량을 나타낸 눈금까지 물을 채운 플라스크의 질량(B) | 667g |
| 시료와 물로 검정된 용량을 나타낸 눈금까지 채운 플라스크의 질량(C) | 974.6g |
| 시험 온도에서 물의 온도(T) | 1℃ |
- 사용한 계산 식
- 계산 값
일반적으로 잔골재의 비중은 2.50~2.65이다. 이번실험의 잔골재 비중은 2.599로 위 기준안에 들어가는 값이 나왔다. 비중이 높다는 것은 무엇을 의미할까? 비중이 높다는 말은 밀도가 크다는 말로 바꿀 수 있으며 이는 즉, 입자와 입자사이가 촘촘하여 빈틈이 적다는 얘기가 되고 이는 콘크리트의 사용수량이 줄어들어 콘크리트의 강도가 커진다. 또한 시멘트 양이 줄어들어 경제적인 콘크리트를 만들 수 있으며 건조 수축이 작고 수밀성과 마모에 대한 저항이 큰 콘크리트를 제작할 수 있다는 말이다. 골재의 빈틈이 적으면 콘크리트는 사용 수량이 줄어들어 콘크리트의 강도가 커진다. 시멘트 양이 줄어들어 경제적인 콘크리트를 만들 수 있다. 건조, 수축이 작아지고, 마모저항과 수밀성이 큰 콘크리트를 만들 수 있다.
마무리 고찰
건설재료실험을 하면서 시멘트 및 콘크리트의 특성뿐만 아니라 성질에 대해서도 많은 지식을 얻었으며, 건설재료 수업에서 이론으로만 배웠던 부분에 대하여 실험을 통해서 공부하면서 이론을 이해하는 데 있어 많은 도움을 받았다. 잔골재 밀도 시험은 간단한 시험이었다. 실험 전에 조교님께서 이론적인 부분을 설명해 주셨고 또한 실험자체가 쉬웠기 때문에 어려움은 별로 없었다. 또한 실험결과에 대한 계산도 간단하였다.
계산결과 필자는 2.599g/cm이 나왔다. 원래 잔골재의 밀도가 보통 2.50에서 2.65g/cm이기 때문에 결과적으로는 성공적인 시험이었다고 봐도 괜찮을 것 같다. 시험결과는 잔골재의 밀도 범위에 들어왔으며 위의 이론에서 언급한 골재 중량에 의한 분류를 보게 되면 보통골재에 들어가는 범위이다. 시험 값 자체는 성공적으로 나왔지만 그래도 시험 중에 어떤 오차가 있었는지 생각해 보았다.
첫 번째로는 표면건조 포화상태의 골재로 만드는 방법에서 발생하는 오차가 주원인이라 할 수 있다. 실험을 하는데 표면건조 포화상태의 골재를 사용하여야 하는데 표면수가 완전히 제거되었는지 알 수가 없다. 한마디로, 골재 내부의 수분 포함 상황을 알 수도 없으며, 골재 표면의 표면수의 제거 상태도 정확히 판단할 수 없었다.
두 번째로는 시료의 무게에 때문에 발생한 오차이다. 원래 시료의 무게는 500g으로 맞춰 실험을 해야 하지만 우리 조가 실험을 진행할 당시 많은 실수로 인해 시료를 흘리는 등 정확히 500g이라고 할 수 없었고 이 부분에서 오차가 발생하였다.
세 번째로는 기포를 제거하는 데 있어서 제대로 제거하지 못했을 수 있다. 기포의 유무는 밀도 값의 차이를 유발하기 때문에 제대로 제거해야 하지만 그러지 못했다면 오차를 발생시킬 수 있다.
마지막으로는 사람의 부주의로 인한 오차가 있을 수 있다. 모든 실험이 마찬가지겠지만 사람이 직접 실험을 하다 보면 오차가 발생할 수밖에 없다. 첫 번째로는 골재를 플라스크에 넣을 때와 같은 상황에서 모든 골재를 다 옮기지를 못했다. 아무래도 사람이 손으로 골재를 옮기다 보니 골재의 유실이 발생했을 것이다. 두 번째로는 플라스크의 눈금을 읽을 때의 오차이다. 플라스크의 눈금을 읽는 것은 사람마다 시각의 오차가 있기 때문에 정확하지가 않다. 이렇게 부주의로 인한 오차는 조금만 더 세심하고 주의를 기울여서 최대한 줄일 수 있도록 노력해야 하는 오차라고 생각한다.
이렇게 잔골재 밀도 시험으로 건설재료실험을 마쳤고 보고서도 마무리 지었다. 잔골재 밀도 시험은 간단한 시험이었기 때문에 부담 없이 할 수 있었던 것 같다. 2학년 때부터 전공에 관련된 부분을 이론적으로만 배웠지 직접 해보거나 실습할 기회가 없었었다. 그래서 너무 책상에 앉아서만 하는 식의 공부가 진행되었었는데 3학년 1학기 때 토질역학실험을 시작하면서 또 지금 2학기에 들어서 건설재료실험을 하면서 이론적인 부분뿐만 아니라 직접 실습을 하면서 경험을 해보는 공부를 하고 있는 것 같다. 전에는 느끼지 못했던 것이 이론적으로만 배우고서 이해를 하는 것과 직접해 보는 것의 차이다. 굳이 해보지 않아도 알고있으니깐 이라는 생각이 있었는데 확실히 알고 있어도 직접 눈으로 보고 해보는 것과는 다르다는 것을 알게 되었다.
이론만으로만 배우는 부분에 있어서의 지식습득의 한계에 있어서 실습이라는 것은 좋다고 생각한다. 이렇게 실습해 보고 실험값을 구하고 직접 결과를 내면서 경험한 것은 나중에 현장에서도 많은 도움이 될 것이라고 생각이 된다.
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