토목재료 실험

[문양짜기]

제 2 장 토목재료실험

1. 재료선정 시험.

가. 시멘트 비중 시험 (KSL 5110)

(1) 목적 :
(가) 시멘트의 풍화정도를 알기 위함.
(나) 시멘트의 사용 적부
(다) 콘크리트 배합설계 시 비중 필요.

(2) 장치 :
(가) 비중병. (류샤델리 비중병)
(나) 광유. (비중 약 0.83인 완전히 탈수된 등유나 나프타)
(다) 저울. (칭량 200g 이상, 감도 0.1g)
(라) 철사 및 마른걸레

(3) 시험방법 및 순서

(가) 풍화된 시멘트입자를 가늘게 부순 후 No. 20 표준체로 쳐서 잡물과 덩어리를 제거한다.
(나) 정확히 시멘트 64g(A)을 칭량한다.
(다) 류샤델리 비중병의 눈금 0∼1㎖ 사이에 광유를 채운다.
(라) 비중병 내 목부분에 묻은 광유를 철사와 마른걸레로 닦아낸다.
(마) 수조내에 비중병을 넣고 실온과의 온도차가 0.2。C 이내로 되었을 때 눈 금 (B)를 읽는다.
(바) 시멘트가 비중병의 목부분에 묻지 않도록 조심스레 넣는다.
(사) 시멘트가 전부 들어가면 가볍게 흔들어 비중병 안 공기를 전부 제거한다.
(아) 비중병을 다시 수조내에 넣고 실온과의 온도차가 0.2。C 이내로 되었을 때 광유표면이 가르키는 눈금(C)을 읽는다.
(자) 위 결과로 부터 시멘트비중 를 계산한다.
(차) 2회 이상 시험을 수행하였을 때 0.01 이내로 일치해야 한다.

* 일반적인 시멘트의 비중은 3.10 ∼ 3.15 사이의 값이다.


나. 골재의 체가름 시험 (KSF 2502)

가. 목적 :
(1) 골재의 입도 판정(체가름곡선 작성) 및 조립률 계산,
(2) 골재의 사용적부 판정.

나. 장치 :
(1) 체진동기
(2) 표준체
(3) 시료분취기
(4) 저울(시료중량의 0.1% 이상의 정도를 갖을 것)
(5) 건조기
(6) 삽

다. 시험방법 및 순서

(1) 4분법 또는 시료분취기로 채취된 시료를 105±5。C의 건조로에서 항량이 될 때까지 건조시킨다.
(2) 골재 최대치수에 따라 표준량 계량한다.
(3) 표준체의 가는체가 하단에 오도록 체진동기에 건다.
(4) 1분간 각 체의 잔류량의 1%이상이 그 체를 통과하지 않을 때 까지 진동시킨다.
(5) 각 각의 체에 남은 시료의 중량을 측정한다.

라. 조립률 계산 및 및 체가름곡선(입도가경곡선)의 작성

(1) 각 각의 체에 남은 중량을 전중량에 대한 %로 표시한다.
(2) 각 체에 남는 중량을 계산하고 전중량에 대한 %로 표시한다.
(3) 각 체를 통과하는 중량의 백분률(%)을 적는다.
(4) 각 체에 통과 백분률(%)로 체가름곡선을 작성한다.
(5) 정해진 체에 남는 량의 백분률로 조립률을 계산한다.


다. 잔골재의 비중 및 흡수량(율) 시험 (KSF 2504)

가. 목적 :
(1) 일반적 성질을 판단하고, 절대용적을 알기 위함.
(2) 콘크리트 배합설계 시 비중 필요.
나. 장치 :
(1) 플라스크
(2) 원추형몰드 및 다짐막대
(3) 저울. (칭량1kg 이상, 감도 0.1g)
(4) 시료분취기
(5) 건조기
(6) 수조


다. 시험방법 및 순서
(1) 시료(세골재)에서 약 1kg을 4분법으로 채취하여 105±5。C의 건조로에서 정중량이 될 때까지 건조시킨다
(2) 다시 24시간 침수한 시료를 물기가 거의 없을 때까지 말린다.
(3) 시료를 원추형 몰드에 다지는 일없이 넣은 후 다짐막대를 25회 자유낙하시킨다.
(4) 표면수가 있으면 수직으로 빼어 올려도 원추형을 그대로 유지하므로 서서히 조금 씩 말려서 무너지는 상태를 만든다.
(5) 이 상태를 표면건조포화상태라 하며 신속히 500g을 칭량한다.
(6) 시료를 플라스크에 넣고, 눈금의 90%까지 물을 채운 후 편편한 면에 굴려 기포를 없앤다.
(7) 23±1.7。C의 항온수조에 한시간 동안 넣어둔 후 눈금까지 물을 채워 전중량을 0.1g까지 측정한다.
(8) 플라스크속의 모래와 물을 시료팬에 부어 105±5。C의 건조로에서 24시간 건조한 후 무게를 단다.
(9) 비중(겉보기, 표면건조포화상태, 진) 및 흡수량을 계산한다.

식 삽입

A : 대기중 노건조 시료의 무게(g)
B : 물을 채은 플라스크의 무게(g)
C : 시료와 물을 검정눈금까지 채운 플라스크의 무게



라. 굵은골재의 비중 및 흡수량(율) 시험 (KSF 2503)

가. 목적 :
(1) 일반적 성질을 판단하고, 절대용적을 알기 위함.
(2) 콘크리트 배합설계 시 비중 필요.
(3) 흡수량은 배합설계 시 사용수량을 조절하기 위함.

나. 장치 :
(1) 철망태
(2) 수조
(3) 저울. (칭량5kg, 감도 0.5g)
(4) 시료분취기
(5) 건조기
(6) 데시게이터

다. 시험방법 및 순서

(1) 시료를 충분히 씻어 105±5。C의 건조로에서 정중량이 될 때 까지 건조시킨 후 다시 물속에서 24시간 완전히 침수시킨다.
(2) 대표적인 시료를 흡수성이 큰 마대로 표면건조포화상태가 되도록 표면을 닦아낸다.
(3) 골재최대치수에 따른 규정된 양의 시료를 0.5g까지 단다.
(4) 철망태를 물속에 넣고 저울이 평형이 되도록 0점 조정을 한다. (또는 이때의 눈금을 읽는다)
(5) 시료를 철망태 속에 넣고 수중중량을 단다. (또는 철망태의 수중중량을 공제하여 골재만의 수중중량을 계산한다)
(6) 물속에서 끄집어낸 시료를 105±5。C 온도에서 정중량이 될 때 까지 건조시킨 후 실온까지 식혀 중량을 단다.
(7) 비중(겉보기, 표면건조포화상태, 진) 및 흡수량을 계산한다.
(8) 2회의 시험을 행하여 그 측정값의 차가 비중시험의 경우는 0.02, 흡수량의 경우는 0.05% 이하여야 한다.


식 삽입

A : 대기중 노건조 시료의 무게(g)
B : 물을 채은 플라스크의 무게(g)
C : 시료와 물을 검정눈금까지 채운 플라스크의 무게



2. 굳지 않은 콘크리트의 시험법.

가. 슬럼프 시험 (KSF 2402)

(1) 목적 :
(가) 콘크리트의 워커빌리티를 측정하는 방법이다.
(나) 굳지않은 콘크리트의 반죽질기를 판단하기 위함.

(2) 장치 :
(가) 슬럼프 콘. (나) 다짐봉 및 흙손.
(다) 소형삽 및 평판. (라) 측정기구.


나. 공기량 시험 (KSF 2421)


3. 굳은 콘크리트의 시험법.


가. 압축강도시험 (KSF 2405)
콘크리트 압축강도 시험은 KSF 2405 방법에 의하며, 원주형 공시체를 수직으로 놓고 하중을 가한 후 P/A 로 계산한다.


나. 인장강도 시험 (KSF 2423)

콘크리트 인장강도시험은 간접 인장시험인 KSF 2423 방법에 의하며, 원주형 공 시체를 수평으로 눕혀 하중을 가한 후 2P/?DL로 계산한다.

다. 휨 시험 (KSF 2408)

콘크리트 휨시험은 KSF 2408 방법에 의하며, 45cm 지간에 3등분점 (4점) 재하시험에 의하고 다음 식에 의하여 휨강도를 계산한다.
(1) 공시체가 지간 3등분점 내부에서 파괴될 때 ?
(2) 공시체의 중앙 3등분점 밖에서 파괴되고, 하중 작용점으로 부터 파괴단면 까지의 거리가 지간의 5% 이내일 ?때
(3) 공시체의 중앙 3등분점 밖에서 파괴되고, 하중 작용점으로 부터 파괴단면 까지의 거리가 지간의 5% 이상일 때는 무효로 한다.

4. 콘크리트 관련 기타 시험법.

* 시멘트의 분말도 시험 (KSL 5106) (KSL 5112)

* 시멘트의 응결 시험 (KSL 5103) (KSL 5108)

* 시멘트의 오토클레이브 팽창도 시험 (KSL 5107)

* 시멘트 모르타르의 압축강도 시험 (KSL 5105)

* 시멘트 모르타르의 인장강도 시험 (KSL 5104)

* 포틀랜드 시멘트의 수화열 시험 (KSL 5121)

* 골재의 단위중량 시험. (KSF 2505)

* 로스안젤스 시험기에 의한 굵은골재의 마모시험. (KSF 2508)

* 잔골재의 표면수율 측정방법. (KSF 2509)

* 콘크리트용 골재의 빈틈 시험. (KSF 2506)

* 골재의 안정성 시험. (KSF 2507)

* 콘크리트의 블리이딩 시험(KSF 2414)

* 콘크리트용 모래에 포함되어 있는 유기불순물 시험. (KSF 2510)

* 골재에 포함되어 있는 점토덩어리량 시험. (KSF 2512)

* 해사중의 염화물함유량 시험. (KSF 2515)



5. 콘크리트 배합설계의 방법

[1] 기성배합표를 이용하는 방법
[2] 계산에 의하는 방법
[3] 시적배합에 의하는 방법.

* 콘크리트 배합설계의 분류

가. 중량배합 : 모든 재료를 중량에 의해 계량하는 방법이다.

나. 용적배합 : 모든재료를 부피의 량에 의해 계량하는 방법이다. 시멘트, 잔골재, 굵은골재를 용적으로 1 : 2 : 3과 같이 표시한다.

다. 복식배합 : 잔골재와 굵은골재는 용적으로, 시멘트는 중량으로 계량하는 방법으로 유럽에서 사용하고 있다.

1. 배합설계의 제 요소.

가. 증가계수와 변동계수의 상관표.
나. 압축강도를 기준으로 한 콘크리트의 W/C.
다. 내동성을 기준으로 한 AE콘크리트의 최대 W/C.
라 내구성을 기준으로 한 AE콘크리트의 최대 W/C.
마. 굵은골재의 최대치수.
바. 슬럼프값의 표준값.
사. 콘크리트의 단위굵은절대용적, 잔골재율 및 단위수량의 표준값.
아. 상기조건과 다를 경우의 보정. (골재율(s/a)과 물(W)의 보정).

2. 배합설계 .

가. 배합설계 순서

(1) 물-시멘트비, 굵은골재의 최대치수, 슬럼프값, AE 공기량을 결정.
(2) 잔골재율, 단위 수량, 단위 시멘트량을 구한다.
(3) 단위 잔골재량을 구한다.
(4) 단위 굵은골재량을 구한다
(5) 단위 혼화제량을 구한다.
(6) 시험배치에 필요한 재료량을 구한다.
(7) 시험배합을 수행한다.
(8) 시적배합에 의한 각 재료량을 구한다.

나. 계산에 의한 방법.

(1) 단위골재량의 절대용적(m3)
=
(2) 단위잔골재량의 절재용적 = (단위골재량의 절대용적) × s/a
(3) 단위잔골재량 = (단위골재량의 절대용적) × gs × 1,000
(4) 단위굵은골재량의 절재용적
= (단위골재량의 절대용적) - (단위잔골재량의 절대용적)
(5) 단위굵은골재량 = (단위굵은골재량의 절대용적) × gg × 1,000

다. 시적배합.

(1) 실험실에서 모래를 적당히 건조시켜 표면건조포화상태를 만든다.
(2) 단위배치량을 계산하고, 계량하여 콘크리트 혼합기로 비빈다.
(3) 슬럼프치와 공기량을 측정하여 보정표에 의해 보정한다.
(4) 수 차례 반복하여 비벼 소정의 슬럼프치와 공기량을 얻는다.
(5) 얻어진 콘크리트로 압축강도 공시체를 제작한다.
(6) ± 5%의 값으로 (2)∼(5)의 방법을 수행한다.
(7) 28일 동안 공시체를 표준양생 시킨 후 압축강도를 측정한다.
(8) 물-시멘트비와 압축강도의와의 관계에서 실험식을 얻는다.
(9) 소정의 배합강도에 대한 결과를 얻고 각 단위배치량을 얻는다.

6. 배합설계의 실제.

* 신학기 신입생 증원 계획과 교육환경 개선을 위해 교사를 증축하려고 한다.
다음 조건에 따라 콘크리트 배합설계를 수행하라.
굵은 골재의 최대치수 = 40mm
시멘트의 비중 = 3.15
잔골재 비중 = 2.60 잔골재 조립률 = 2.75
굵은 골재의 비중 = 2.65 굵은골재 조립률 = 7.60
AE제는 양질의 AE제로서 표준사용량은 시멘트 무게의 0.03%를 사용한다.