개념 한 쪽
골재의 흡수율과 비중은 골재 내부 공극과 부피를 이해하는 기본 지표가 된다. 흡수율은 표면건조포화 상태와 노건조 상태의 질량 차이로 구하고, 표면건조포화비중은 건조질량과 부피에 해당하는 물의 질량으로 구한다. 조립률이 다른 잔골재를 섞을 때는 각 조립률에 혼합비를 곱한 가중평균으로 목표 조립률을 맞춘다.
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출제기준 단원 「골재 밀도 및 흡수율 시험」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 혼합 잔골재의 목표 조립률 비율 판단 | 1 | 두 잔골재의 조립률과 목표값으로 혼합비를 가린다 |
| 굵은골재 흡수율 계산 | 1 | 표면건조포화 질량과 노건조 질량으로 흡수율을 구한다 |
| 표면건조포화상태 비중 계산 | 1 | 건조질량과 표면건조포화 질량 및 수중질량으로 비중을 구한다 |
골재 흡수율은 골재 내부 공극에 물이 얼마나 채워지는지를 나타내는 값이 된다. 표면건조포화 상태의 질량에서 노건조 상태의 질량을 뺀 값을 노건조 상태의 질량으로 나눈 뒤 100을 곱해 구한다. 노건조 상태는 골재 내부 공극이 비어 있는 상태를 뜻하고, 표면건조포화 상태는 내부 공극은 물로 차 있으나 표면은 마른 상태를 뜻한다. 흡수율 계산에서 분모는 항상 노건조 질량이 된다.
표면건조포화상태 비중은 건조질량을 골재 부피에 해당하는 물의 질량으로 나누어 구한다. 분모는 표면건조포화 상태의 대기중 질량에서 수중질량을 뺀 값이 된다. 이 분모는 골재가 밀어낸 물의 질량, 즉 골재 부피에 해당하는 물의 질량을 뜻한다. 따라서 건조질량을 이 물의 질량으로 나누면 표면건조포화상태 비중이 된다.
조립률이 다른 잔골재를 섞을 때 혼합 골재의 조립률은 가중평균으로 구한다. 각 골재의 조립률에 혼합비를 곱한 값을 합한 뒤 전체 혼합비로 나누는 방식이 된다. 목표 조립률이 두 골재의 조립률 사이에 있으면 각 골재의 비율을 미지수로 두고 가중평균식을 세운다. 이 식을 풀어 목표 조립률에 맞는 혼합비를 찾는다.
잔골재와 굵은골재는 5mm 체를 통과하는지 여부로 구분한다. 잔골재의 조립률 기호는 FM으로 표기하고, 잔골재의 적정 조립률 범위는 2.3~3.1로 본다. 흡수율과 비중 시험에서는 분모와 분자에 어떤 상태의 질량을 놓는지가 계산의 핵심이 된다.
흡수율 계산은 표면건조포화 질량 475gf와 노건조 질량 430gf를 (475-430)÷430×100에 넣어 약 10.5%를 얻는다. 다른 예로 표면건조포화 질량 500gf와 절건 질량 480gf를 (500-480)÷480×100에 넣으면 약 4.2%가 된다.
표면건조포화상태 비중 계산은 건조질량 265gf, 표면건조포화 질량 365gf, 수중질량 240gf를 265÷(365-240)에 넣어 2.12를 얻는다. 분모 365-240은 골재가 밀어낸 물의 질량인 125gf가 된다.
잔골재 A의 조립율(FM)은 3.26이고 잔골재 B의 조립율 (FM)은 2.44이다. 이 골재의 조립율이 적당하지 않아 조립율이 2.8이 되는 잔골재 C를 만들고자 할 때 잔골재 A와 B의 혼합비는?
정답 ② · 혼합골재의 조립율(FM)을 계산하는 문제입니다. 목표 조립율 2.8을 만들기 위한 A와 B의 비율을 x:(1-x)라고 하면, 3.26x + 2.44(1-x) = 2.8 의 방정식을 세울 수 있습니다.
혼합 골재의 조립율(FM)은 각 골재의 조립율과 혼합 비율의 가중 평균으로 계산되며, 목표 FM을 만족하는 비율을 찾으면 된다.
굵은골재를 흡수율 시험하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 시료의 노건조 무게가 430gf이었고, 이 시료의 표면건조 포화상태의 무게가 475gf일때 흡수율은?
정답 ① · 문항은 굵은골재의 흡수율을 계산하는 문제이다. 흡수율은 (표면건조포화중량−노건조중량)÷노건조중량×100으로 계산하므로 (475−430)÷430×100≈10.465%로 반올림하면 약 10.5%이다.
흡수율은 '(표면건조포화무게-노건조무게)÷노건조무게×100' 공식으로 계산한다.
건조시료의 대기중 무게가 265gf, 표면건조 포화상태시료의 대기중 무게가 365gf, 시료의 수중무게가 240gf 이라면 이 굵은 골재의 표면건조 포화상태의 비중은?
정답 ① · 문항은 주어진 무게들로 표면건조 포화상태 비중을 계산하도록 요구한다. 표면건조 포화비중 Gsb는 건조중량을 표면건조포화중량과 수중중량의 차(골재 부피에 해당하는 물의 무게)로 나눈 값으로 계산하므로 Gsb = 265 / (365 − 240) = 265 / 125 = 2.12가 된다.
표면건조포화비중은 건조중량÷(표면건조포화중량-수중중량) 공식으로 계산하며, 단위 부피의 질량을 구하는 개념이다.
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