습윤상태의 중량이 100gf인 모래를 절대 노건조 시킨 결과 90gf 이 되었다. 함수율(전함수율)은 얼마인가?
- 11.1%
- 12.8%
- 19.2%
- 21.6%
정답과 해설 보기
정답 ① · 함수율은 절건중량에 대한 물의 무게 비율로 백분율로 나타냅니다. 식은 (습윤중량 - 절건중량) / 절건중량 × 100 입니다.
함수율은 절건중량 대비 수분 중량 비율이므로 (100-90)/90×100=11.1%이다.
개념 한 쪽
건설재료시험기능사 밀도시험 — 흙의 질량·부피 측정과 관련 도구
밀도시험은 흙이 얼마나 빽빽하게 채워져 있는지를 파악하기 위한 시험으로, 질량과 부피를 정확히 측정하는 것이 핵심이다. 비중·포화단위무게·함수율 등 여러 물리량을 계산하는 출제 경향이 있으므로 시험 목적에 맞는 기구와 공식을 구분하여 다루어야 한다. 또한 입도시험 등 다른 시험과의 구분을 통해 오답을 제거할 필요가 있다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「밀도시험」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 함수율 계산 | 1 | 습윤중량·절건중량으로 함수율을 계산하는 능력 확인 |
| 표준온도·기구 구분 | 1 | 비중 측정 표준온도와 시험 기구의 적절성 구분 |
| 개념적 정의·기준치 암기 | 1 | 소성한계의 정의와 표준 굵기 숫자 식별 |
뜻
밀도시험의 기본 목적은 흙의 질량과 부피를 정확히 알아 흙의 단위중량이나 비중을 구하는 것이라고 정의한다. 이를 위해 피크노미터는 부피 측정에, 데시케이터는 시료 건조 및 보관에, 온도계는 물의 밀도 보정을 위해 사용한다고 정리한다. 반대로 체진동기나 다이얼게이지처럼 입도나 변형 측정용 기구는 밀도시험의 기구가 아니므로 구분하여야 한다.
흙의 비중 측정 시 온도의 기준을 구분한다. 물리적으로 물의 최대 밀도는 4℃에서 나타나지만, 비중 시험의 표준 실험 온도는 15℃로 규정되어 있음을 기억한다. 물리 상수와 시험 표준 조건을 혼동하면 오답이 유발되므로, 시험 문제에서는 '시험 표준 온도 = 15℃'라는 규칙을 적용한다.
흙의 상태를 나타내는 여러 물리량도 밀도시험과 연계하여 다룬다. 함수율은 절건중량을 분모로 하여 습윤중량과의 차이를 백분율로 나타내는 값이며, 포화단위무게는 흙의 비중과 간극비를 이용한 식 γsat = (Gs + e)/(1 + e) × γw로 계산한다. 이러한 공식은 상황에 따라 포화 상태인지의 여부를 먼저 확인한 뒤 적용해야 한다.
밀도시험 관련 문제는 시험 목적(질량·부피 측정)과 기구의 용도(입도·변형 측정 등)를 올바르게 매칭하는 능력을 평가하는 경향이 있다. 따라서 각 기구의 기능과 대표 공식들을 상황에 맞게 선택하여 문제를 해결해야 한다.
예제
1) 포화단위무게 계산 예시 주어진 값: Gs = 2.60, e = 0.9, γw = 1 g/cm3이다. 포화단위무게 식 γsat = (Gs + e)/(1 + e) × γw에 대입하면 분자는 2.60 + 0.9 = 3.50, 분모는 1 + 0.9 = 1.9이므로 γsat = 3.50/1.9 × 1 ≈ 1.842 g/cm3가 된다. 이 계산은 포화 상태 공식을 그대로 대입하여 산출하는 문제 유형에 해당한다.
2) 함수율 계산 예시 습윤중량이 100 gf이고 절건중량이 90 gf일 때 함수율은 (100 - 90) ÷ 90 × 100 = 11.11%가 된다. 함수율 계산에서는 분모가 항상 절건중량인지 확인하는 것이 핵심이다.
3) 기구 구분 예시 문제에서 밀도시험에 사용되지 않는 기구를 묻는다면 체진동기나 다이얼게이지를 선택한다. 체진동기는 입도(체분석용), 다이얼게이지는 변형·침하 측정용으로 밀도·비중 측정 목적과는 무관하므로 오답 소거 기준이 된다.
대표 기출 3문항
흙의 비중 측정을 할 때 표준 온도는 몇도로 하는가?
- 0℃
- 4℃
- 10℃
- 15℃
정답과 해설 보기
정답 ④ · 건설재료 및 토질 시험에서 표준 온도는 보통 15℃를 기준으로 합니다. 흙의 비중 측정 시 물의 밀도가 1g/cm³에 가장 가까운 온도가 4℃이지만, 시험의 실내 표준 상태를 나타내는 온도는 일반적으로 15℃로 규정되어 있습니다.
흙의 비중 측정 시 물의 밀도 기준 온도는 4℃이나 시험실 표준 온도는 15℃로 규정한다.
소성한계란 흙을 국수모양으로 밀어 지름이 약 얼마 굵기에서 부스러질 때의 함수비를 말하는가?
- 3㎜
- 5㎜
- 7㎜
- 10㎜
정답과 해설 보기
정답 ① · 소성한계(PL)는 흙을 반고체 상태에서 고체 상태로 만드는 함수비를 말합니다. 시험 방법은 흙을 지름 약 3mm의 국수 모양으로 말아서 부스러질 때의 함수비를 측정하는 것이 규정되어 있습니다.
소성한계는 흙을 국수 모양으로 말았을 때 지름이 약 3mm가 되어 부스러질 때의 함수비를 의미하며, 반고체에서 고체 상태로 변하는 경계점이다.
자주 묻는 물음
- 밀도시험에서 반드시 사용하는 기구는 무엇인가?
- 비중이나 단위중량 계산을 위해 피크노미터로 부피를 측정하고 데시케이터로 시료를 건조·보관하며 온도계로 물의 온도를 확인하는 것이 필요하다.
- 비중 측정 시 표준 온도는 몇 도인가?
- 시험의 표준 온도는 15℃로 규정되어 있으며, 물의 최대 밀도 온도인 4℃와는 구분해야 한다.
- 포화단위무게를 구할 때 사용하는 공식은 무엇인가?
- 포화단위무게는 γsat = (Gs + e)/(1 + e) × γw 공식을 사용하며, 주어진 비중과 간극비를 대입하여 계산한다.
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