토목기사 현장다짐 및 품질관리 — 모래치환법과 다짐도

현장 건조단위중량은 함수비 보정부터 한다. 파낸 흙의 무게 W에는 물이 포함되어 있으므로 먼저 (1+함수비)로 나누어 건조질량을 구하고, 이를 구멍의 체적 V로 나눈다. γd = W/[V(1+w)]이다. 구멍 체적 1,650cm³에서 2,850g을 파냈고 함수비가 15%라면 γd = 2,850/(1,650×1.15) ≈ 1.50g/cm³이고, 최대건조밀도 1.60g/cm³와 비교하면 다짐도는 약 93.9%다. 구멍 1,960cm³에서 3,390g, 함수비 10%라면 γd ≈ 1.57g/cm³이므로 최대건조밀도 1.65g/cm³에 대한 다짐도는 약 95.3%다.

현장 밀도는 모래치환법(들밀도시험)이나 코어커터법으로 잰다. 모래치환법은 시험할 지반에 구멍을 파고 파낸 흙의 무게를 잰 뒤, 단위중량을 아는 표준모래로 구멍을 채워 체적을 구하는 방법이다. 코어커터법은 얇은 벽의 원통을 지반에 박아 시료를 채취하는 방법이다. 어느 방법이든 함수비를 함께 재어 건조단위중량으로 환산하는 절차가 빠지면 안 된다.

품질 판정은 다짐도로 한다. 다짐도는 현장 건조단위중량을 최대건조단위중량으로 나눈 백분율이며, 상대다짐도라고도 한다. R.C = (γd,현장/γd,최대)×100이다. 예를 들어 함수비 11.2%, 체적 1,800cm³에서 3,950g을 파냈다면 γd ≈ 1.973g/cm³이고, 최대건조단위중량 2.05g/cm³에 대한 다짐도는 약 96.3%다. 현장에서는 보통 다짐도가 기준값 이상인지로 합격 여부를 정한다.

다짐의 성질도 함께 나온다. 다짐에너지는 추의 무게×낙하높이×층수×층당 타격수를 몰드 체적으로 나눈 단위부피당 일이다. 점성토를 최적함수비보다 습윤한 쪽에서 다지면 입자 사이 수분막이 두꺼워져 입자가 흩어진 이산구조가 되고, 건조한 쪽에서 다지면 입자가 서로 맞물린 면모구조가 된다. 습윤측 다짐에서는 간극이 줄어 투수계수가 감소하므로, 습윤측에서 투수계수가 커진다고 적은 선지가 오답이다. 사질성분이 많을수록 최적함수비는 낮아지고 최대건조단위중량은 커져 다짐곡선이 왼쪽 위로 이동한다.

상대밀도와 두께 변화도 계산한다. 상대밀도 Dr = (emax − e)/(emax − emin)이고, 다짐 전후 간극비를 각각 구하면 같은 입자 체적에서 두께가 (1+e)에 비례하므로 두께 감소량을 구할 수 있다. 영공기간극곡선은 공기가 전혀 없는 이론적 포화 상태의 선으로 실제 다짐곡선보다 항상 위에 있다.