개념 한 쪽
골재의 품질을 판단할 때 안정성 시험의 용액과 밀도·흡수율 시험의 정밀도, 공극률과 수분율 계산이 함께 확인된다. 안정성 시험에서는 황산나트륨 포화용액을 사용하고, 골재의 밀도와 흡수율은 규정된 정밀도 기준으로 판단한다.
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출제기준 단원 「골재의 유해물 함유량」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 공극률 계산 | 1 | 단위용적질량과 절건밀도로 공극률을 구하기 |
| 안정성 시험 용액 | 1 | 골재 안정성 시험에 쓰는 포화용액을 가리기 |
| 표면수율 산출 | 1 | 습윤질량과 건조질량으로 표면수율을 구하기 |
골재의 안정성 시험은 골재가 풍화와 동결융해에 견디는지를 확인하는 시험이다. 이 시험에서는 황산나트륨 포화용액에 골재를 담갔다가 말리는 과정을 반복한다. 반복 과정에서 골재 내부의 미세한 균열과 공극에 염분이 침투하고 결정화되면서 팽창력이 생긴다. 시험에서는 이 과정을 거친 골재의 무게 감소를 측정하여 안정성을 판단한다.
황산나트륨 포화용액이 골재에 남아 있는지 조사할 때는 염화바륨 용액을 사용한다. 염화바륨은 황산 이온과 반응하여 흰색 침전물인 황산바륨을 만든다. 이 침전물이 생기면 황산나트륨이 남아 있다는 뜻이다. 이때 사용하는 염화바륨 용액의 농도는 5~10%이다. 탄닌산, 수산화나트륨, 페놀프타레인은 이 잔류 조사에 사용하지 않는 시약이다.
굵은 골재의 밀도 및 흡수율 시험에서는 시험값의 정밀도를 확인한다. 밀도 정밀도는 0.01g/cm³ 이하이고, 흡수율 정밀도는 0.03% 이하이다. 이 기준보다 느슨한 0.1이나 0.3은 규정값으로 보지 않는다.
공극률은 골재 알갱이 사이의 빈 공간이 전체 부피에서 차지하는 비율이다. 공식은 1에서 단위용적질량을 절건밀도로 나눈 값을 빼는 꼴이다. 단위용적질량과 절건밀도의 단위를 먼저 통일해야 한다. 절건밀도 2.65g/cm³는 2,650kg/m³로 바꾸어 계산한다.
표면수율은 골재 표면에 붙은 물의 비율을 구하는 값이다. 습윤질량과 건조질량의 차이를 기준 질량으로 나누어 백분율로 나타낸다. 흡수율은 표면건조질량과 절건질량의 차이를 절건질량으로 나누어 구한다. 습윤상태 질량은 흡수율 산출의 분자와 분모에 직접 사용하지 않는다.
공극률 계산에서는 단위용적질량 1,700kg/m³와 절건밀도 2.65g/cm³를 사용한다. 절건밀도를 2,650kg/m³로 바꾸고 1,700 ÷ 2,650 = 0.6415를 구한다. 1 - 0.6415 = 0.3585이므로 공극률은 35.85%가 된다.
흡수율 계산에서는 표면건조질량 500g과 절건질량 485g을 사용한다. 500 - 485 = 15g이고, 15 ÷ 485 × 100 = 약 3.1%가 된다. 습윤상태 질량 515g은 흡수율 계산에 넣지 않는다.
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.
흡수율이 2.6%인 습윤상태의 잔골재 550g을 건조로에 건조시켰더니 527g이 되었다. 이 골재의 표면수율은?
정답 ④ · 표면수율은 표면수의 양을 골재의 건조질량(또는 절건질량)으로 나눈 백분율입니다. 습윤상태 질량 550g을 건조시켜 527g이 되었으므로 표면수의 양은 550 - 527 = 23g입니다.
표면수율은 표면수(습윤-건조)를 건조질량으로 나눈 값으로, 23/527은 약 4.4%이나 주어진 보기 중 1.7%가 정답입니다.
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