개념 한 쪽
골재의 내구성은 기상 작용을 견디는 성질로, 안정성 시험과 공극률·함수량 계산으로 확인한다. 안정성 시험은 황산나트륨 포화용액을 쓰고 시료의 체 통과 여부를 구분한다. 공극률과 절대건조 질량은 단위를 맞춘 뒤 정해진 식으로 구한다.
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출제기준 단원 「골재의 내구성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 공극률 계산 | 1 | 단위용적질량과 절건밀도로 공극률을 구분한다 |
| 안정성 시험 용액 판단 | 1 | 황산나트륨 포화용액 사용 여부를 가린다 |
| 절대건조 질량 계산 | 1 | 함수량을 이용해 건조 질량을 역산한다 |
골재의 내구성은 바람, 비, 눈 같은 기상 작용에 골재가 얼마나 잘 견디는지를 나타내는 성질이다. 이를 확인하는 대표적인 시험이 골재의 안정성 시험이며, 황산나트륨 포화용액을 사용하여 골재의 팽창과 수축을 반복시켜 손실률을 측정한다.
안정성 시험에서는 시료의 크기 기준을 구분한다. 잔골재는 10mm체를 통과한 시료를 사용하고, 굵은골재는 10mm체에 남는 시료를 사용한다. 따라서 굵은골재만 시험 대상으로 한정하는 설명은 틀린다.
황산나트륨 포화용액을 사용한 반복 시험에서는 골재에 용액이 남아 있는지 조사한다. 이때 염화바륨 용액을 사용하고, 그 농도는 5~10%로 본다. 염화바륨은 황산 이온과 반응하여 흰색 침전물을 만들므로 잔류 유무를 확인하는 데 쓰인다.
공극률은 골재 입자 사이의 빈 공간 비율이다. 단위용적질량을 절건밀도로 나눈 값을 1에서 빼고 백분율로 바꾸어 구한다. 절건밀도의 단위가 g/cm³이면 1g/cm³를 1000kg/m³로 환산하여 단위를 맞춘다.
함수량은 건조 질량에 대한 수분 질량의 비율이다. 습윤상태 질량을 1에 함수량을 더한 값으로 나누면 절대건조 질량을 구한다. 굵은골재의 밀도 및 흡수율 시험에서 밀도 정밀도는 0.01g/cm³, 흡수율 정밀도는 0.03%로 구분한다.
공극률 문제에서는 단위용적질량 1,700kg/m³와 절건밀도 2.65g/cm³를 2,650kg/m³로 맞춘 뒤 1 - (1,700 ÷ 2,650)을 계산하여 35.85%를 얻는다. 단위용적질량 1,680kg/m³와 절건밀도 0.00265g/mm³를 2,650kg/m³로 맞추면 1 - (1,680 ÷ 2,650)을 계산하여 약 36.6%를 얻는다. 함수량 3.68%인 습윤상태 골재 1000g의 절대건조 질량은 1000 ÷ 1.0368로 계산하여 약 964.51g이다. 함수량 퍼센트를 습윤질량에서 바로 빼는 방식은 건조 질량 기준이라는 정의와 어긋난다.
골재 실험 결과 골재의 단위용적질량이 1,700kg/m³, 골재의 절건 밀도가 2.65g/cm3일 때 이 골재의 공극률은?
정답 ① · 골재의 단위용적질량과 절건밀도가 주어졌을 때 공극률을 계산하는 문제이다. 공극률은 1에서 단위용적질량을 절건밀도로 나눈 값을 뺀 후 100을 곱하여 구한다.
공극률은 '1 - (단위용적질량 / 절건밀도)' 공식으로 계산하며, 단위를 통일하여 백분율로 변환해야 한다.
다음 중 골재의 안정성 시험을 위해 사용하는 용액은?
정답 ② · 골재의 안정성 시험에 사용되는 용액을 묻는 문제이다. 골재의 안정성 시험은 황산나트륨 또는 황산마그네슘의 포화용액에 골재를 침지하고 건조하는 과정을 반복하여, 결정수 생성에 따른 팽창 압력으로 인한 골재의 붕괴·손실량을 측정하는 방법으로 수행한다.
골재의 동결융해에 대한 안정성 시험은 황산나트륨 포화용액을 사용하여 반복 침출하는 방법으로 진행한다.
습윤상태 골재 1000g의 함수량이 3.68%이었을 때 이골재의 절대건조 질량(g)은?
정답 ③ · 습윤상태 골재의 함수량이 주어졌을 때 절대건조 질량을 구하는 계산 문제이다. 함수량은 절대건조 질량에 대한 수분 질량의 비율로 정의되므로 습윤질량 = 건조질량 × (1 + w)의 관계가 성립한다.
함수량(w)은 건조 질량 대비 수분 질량의 비율이므로, 습윤 질량 = 건조 질량 × (1 + w) 공식을 이용해 건조 질량을 역산해야 한다.
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