개념 한 쪽
흙의 다짐특성은 현장에서 측정한 건조단위중량과 실내시험으로 얻은 최대건조단위중량 사이의 관계로 다짐도를 정의하는 개념이다. 다짐시험의 에너지 변화는 최대건조단위중량과 최적함수비에 영향을 준다. 모래치환법은 현장 부피를 표준모래의 질량과 단위중량으로 계산해 건조밀도를 구하는 대표적 현장 측정법이다.
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출제기준 단원 「흙의 다짐특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 다짐도 역산 계산 | 1 | 현장 데이터로 최대건조단위중량을 역산하여 구하기 |
| 함수비 보정 다짐도 계산 | 1 | 파낸 무게와 부피로 현장 건조단위중량 및 다짐도 계산 |
| 다짐 불량 원인 판별 | 1 | 다짐 실패의 원인과 결과를 구분하여 고르기 |
다짐도는 현장 건조단위중량을 실내에서 구한 최대건조단위중량으로 나눈 비율로 정의한다. 즉, 다짐도 D = γd_field / γd_max으로 표현하며 백분율로 나타낸다. 현장 건조단위중량은 현장에서 파낸 흙의 건조 무게를 파낸 부피로 나누어 구하고, 함수비가 있는 경우 습윤무게를 (1+함수비)로 나누어 건조무게로 보정해야 한다.
모래치환법에서는 구멍의 부피를 표준모래의 무게와 표준모래의 단위중량으로 나누어 구한다. 파낸 흙의 습윤중량에서 함수비를 보정해 건조중량을 얻고, 이를 구멍 부피로 나누어 현장 건조단위중량을 산정한다. 이후 목표 다짐도가 주어지면 최대건조단위중량을 역으로 구할 수 있다.
실내다짐시험에서 다짐에너지가 증가하면 최대건조단위중량은 증가하고 최적함수비는 감소한다. 몰드 내 함수비는 실험 조건으로 주어지는 값이며, 다짐에너지의 크기와 직접적으로 결정되는 값이 아니다. 따라서 다짐시험 문제에서 에너지 변화와 최적함수비·최대건조단위중량의 관계를 정확히 이해해야 한다.
다짐 관련 계산 유형은 두 가지 흐름으로 자주 출제된다. 하나는 현장 데이터로부터 다짐도를 직접 계산하는 흐름(현장 건조단위 ÷ 실내 최대건조단위), 다른 하나는 주어진 목표 다짐도에 맞추어 실내 최대건조단위나 현장 단위중량을 역으로 구하는 흐름이다. 계산 시 함수비 보정과 표준모래로 구한 부피 계산을 순서대로 적용해야 오류를 피한다.
대표 계산 예시는 다음 절차로 수행한다. 예시 자료: 파낸 흙 무게 1536g, 함수비 15% (0.15), 표준모래 무게 1411g, 표준모래 단위중량 1.70g/cm³, 목표 다짐도 95%이다.
1) 파낸 흙의 건조무게 = 1536 ÷ (1 + 0.15) = 1536 ÷ 1.15 ≈ 1335.65g이다. 2) 구멍 부피 V = 표준모래 무게 ÷ 표준모래 단위중량 = 1411 ÷ 1.70 ≈ 830cm³이다. 3) 현장 건조단위중량 γd_field = 건조무게 ÷ 부피 = 1335.65 ÷ 830 ≈ 1.609g/cm³이다. 4) 목표 다짐도 D = 0.95 이므로 최대건조단위중량 γd_max = γd_field ÷ 0.95 ≈ 1.609 ÷ 0.95 ≈ 1.69g/cm³이다.
이와 같은 역산 유형은 함수비 보정과 표준모래로 얻은 부피 계산을 빠뜨리지 않는 것이 핵심이다.
흙을 다졌을 때 소요건조단위 중량을 얻을 수 없었다면 그 원인으로 볼수 없는 것은?
정답 ④ · 다짐 시 건조단위중량을 얻지 못하는 원인은 주로 다짐 에너지 부족(1번), 함수비 조절 실패(2번), 입도 불량(3번) 등 현장적 요인입니다. 반면 상대밀도(Relative Density)는 주로 자갈이나 모래 등 무른 흙의 다짐 정도를 나타내는 지표이거나, 현재 흙의 다짐 상태(밀도)를 나타내는 결과값입니다.
상대밀도는 다짐 결과값이지 원인이 아니므로, 다짐 불량 원인으로 보기 어렵다.
충분히 다진 현장에서 모래 치환법에 의해 현장밀도 실험을 한 결과 구멍에서 파낸 흙의 무게가 1530g, 함수비가 14%이었고 구멍에 채워진 단위중량이 1.70g/㎝3인 표준모래의 무게가 1400g이었다. 이 현장이 95% 다짐도가 된 상태가 되려면 이 흙의 실내실험실에서 구한 γdmax은 다음중 어느 것인가?
정답 ① · 현건조밀도(γd_field)를 먼저 구합니다. 구멍의 부피 V = 모래무게/모래단위중량 = 1400g / 1.7g/cm³ ≈ 823.53cm³입니다.
현장건조밀도를 구한 후 다짐도 95%를 만족하는 최대건조밀도를 역산하면 1.72g/㎝3가 된다.
충분히 다진 현장에서 모래 치환법에 의한 현장밀도 실험을 한 결과 구멍에서 파낸 흙의 무게 1536g, 함수비가 15%이었고 구멍에 채워진 단위중량이 1.70g/cm인 표준 모래의 무게1411g이었다. 이 현장이 95% 다짐도가 된 상태가 되려면 이 흙의 실내 실험실에서 구한 최대 건조단이 중량(γdmax)은 얼마 인가?
정답 ① · 현장 건조밀도(γd_field)는 젖은 밀도를 (1+함수비)로 나누어 구합니다. 젖은밀도는 구멍의 부피(Vsand=1411/1.70=830cm³)에 대한 흙의 무게로 계산하거나, 직접 식을 세워 (1536/1.15) / (1411/1.70) ≈ 1.604 g/cm³입니다.
현장 건조밀도를 구한 후 목표 다짐도(95%)로 나누어 최대 건조단위를 역산하면 정답이 된다.
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