개념 한 쪽
흙의 다짐시험은 다짐에너지와 함수비가 흙의 밀도와 구조에 미치는 영향을 이해하고 현장 다짐상태를 실내 최대값과 비교하는 절차를 다룬다. 대표적인 계산 문제는 래머의 질량·낙하높이·횟수·층수·몰드체적을 이용한 단위체적당 다짐에너지 산정과, 파낸 흙의 질량·체적·함수비를 이용한 현장 건조단위중량 및 상대다짐도 계산이 있다. 또한 다짐 에너지와 최적 함수비, 최대 건조단위중량의 관계를 개념적으로 묻는 문제가 자주 출제된다.
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출제기준 단원 「흙의 다짐시험」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 개념판단-에너지 | 1 | 다짐 에너지와 최적 함수비의 관계를 가름 |
| 개념판단-세립토영향 | 1 | 다짐 특성에서 세립토 영향과 단위중량 변화를 가름 |
| 계산문제 | 1 | 함수비 보정 후 현장 건조단위중량과 다짐도 계산 |
다짐에너지(E)는 래머의 질량과 낙하높이, 다짐횟수 및 층수 등을 곱한 값을 몰드의 체적으로 나누어 단위 체적당 가한 에너지로 정의된다. 공식은 (래머질량×낙하높이×층당다짐횟수×층수)÷몰드체적의 형태로 표현된다. 이 계산은 각 인자를 하나씩 곱하고 마지막에 체적으로 나누는 순서를 따르는 것이 핵심이다.
상대다짐도(또는 다짐도)는 현장에서 다져진 흙의 건조단위중량을 실험실에서 구한 최대 건조단위중량으로 나눈 백분율로 정의된다. 현장 건조단위중량은 먼저 습윤 단위중량을 구한 뒤 함수비(w)를 고려하여 γd = γ_bulk ÷ (1 + w)로 환산하여 산출한다. 그 다음 Dr = (γd_field ÷ γd_max) × 100으로 상대다짐도를 구한다.
다짐 에너지와 물의 영향은 정반대 경향을 보일 수 있다. 다짐 에너지가 증가하면 흙 입자들이 더 밀집되어 최대 건조단위중량이 증가하고, 이때 최적 함수비는 감소하는 경향을 보인다. 반대로 세립토 비율이 증가하면 공극률이 커져 최대건조단위중량은 감소하는 경향을 가진다.
현장 측정에서 함수비 보정은 필수 단계이므로 습윤 질량·체적과 주어진 함수비를 이용해 건조단위중량을 정확히 계산하는 절차를 잊지 말아야 한다. 함수비 보정이나 단위 환산을 누락하면 다짐도 계산에서 큰 오차가 발생한다.
실전에서 자주 하는 실수는 함수비 보정을 빼먹거나 다짐에너지 공식을 인자의 곱셈 순서 없이 틀리게 적용하는 것이다. 습윤질량÷(1+함수비)÷체적 순서로 건조단위중량을 구하고 최종적으로 최대값으로 나누어 퍼센트로 표현하는 절차를 습득해야 한다.
다음 흙의 다짐에 관한 것 중 틀린 것은?
정답 ④ · 문제는 다짐에너지 변화가 최적함수비에 미치는 영향을 묻고 있다. 다짐에너지가 증가하면 입자 간 조밀화가 잘 이루어져 최대건조밀도는 증가하고 그에 따라 최적함수비는 감소하는 것이 일반적이다.
다짐에너지 증가는 최적함수비를 감소시키므로, 증가한다는 설명은 틀렸다.
다음 흙의 다짐에 관한 설명으로 틀린 것은?
정답 ④ · 문항은 다짐의 정의와 다짐에너지 변화가 최적 함수비에 미치는 영향을 묻고 있다. 다짐은 외부에서 압력이나 충격을 가하여 흙의 단위부피당 질량을 증가시키는 작업이고 최대 건조밀도에서의 함수비를 최적 함수비라 한다.
다짐 에너지 증가는 최적 함수비를 낮추고 최대 건조밀도를 높이는 경향이 있으므로, 에너지 증가 시 최적 함수비 증가 설명은 틀렸다.
현장 도로 토공에서 모래치환법에 의한 흙의 밀도 시험을 하였다. 파낸 구멍의 체적이 V=1960cm3, 흙의 질량이 3390g이고, 이 흙의 함수비는 10%이었다. 실험실에서 구한 최대 건조 밀도 γdmax=1.65g/cm3일 때 다짐도는 얼마인가?
정답 ③ · 문제는 현장 모래치환법 결과와 함수비를 적용해 현장 건조밀도를 구한 뒤 실험실 최대 건조밀도로 나누어 다짐도를 구하는 방법을 묻는다. 먼저 현장 흙의 습윤질량 3390 g을 함수비 10%로 보정하여 건조질량을 구하면 3390/(1+0.10)=3081.8 g가 된다.
다짐도는 현장에서 시공된 건조 밀도를 실험실 최대 건조 밀도로 나눈 백분율로 계산한다.
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