cbr 시험

[좋은생각]

1-8.　노상토 지지력비(CBR) 시험방법                                 

1. 개    요   교란시료, 비교란 시료 및 현장의 흙에 대하여 관입법으로 노상토 지지력비를 결정하는 시험방법에 대하여 규정.

2. 관련용어

가. CBR : 관입시험시 어떤 관입량에서의 표준 하중강도에 대한 시험하중 강도의 백분율로써 통상 관입량 2.5㎜에서의 값

나. 수정 CBR : 기층 및 보조기층 재료나 성토재료의 품질기준을 나타내는 지표로서 규정된 다짐도에 상응하는 CBR

다. 교란시료 : 흙이 자연 퇴적 상태가 아닌 흩어진 상태로 채취된 시료.

라. 비(非)교란 시료 : 흙이 자연 퇴적 상태인 흩어지지 않은 상태로 채취된 시료.

3. 시험 방법의 종류

가. 교란 시료의 CBR 시험

나. 비교란 시료의 CBR 시험

다. 현장 CBR 시험

4. 시험 장치 및 기구

가. 교란 시료의 CBR 시험 장치 및 기구

  (1) CBR 시험기 : 재하장치, 하중계, 관입 피스톤 및 관입량 측정장치로 구성〈그림1, 그림2 참조〉

  (2) 재하장치 : 재하능력 50kN 이상, 관입속도는 1㎜/min의 일정 속도로 연속적으로 가할 수 있는 것.

   (3) 하중계 : 5～50kN의 능력을 가진 것으로 정밀도가 1/100 이상의 것.(프루빙링 또는 로드셀)

   (4) 관입 피스톤 : 길이 200㎜, 지름 50±0.12㎜의 강제 원주형의 것.

   (5) 관입량 측정장치 : 최소눈금 0.01㎜, 긴바늘의 1회전에 대한 스핀들의 움직임 1㎜, 측정범위 20㎜인 다이얼 게이지 2개와 그것을 관입 피스톤에 부착하는 다이얼 게이지 부착구로 이루어진다.(디지털 게이지 사용 가능)

  (6) 팽창량 측정장치 : 다이얼게이지 및 삼발이〈그림 3 참조〉

  (7) 공시체 제작 기구

    (가) 15cm 몰드, 칼라, 스페이서 디스크 및 4.5kg 래머 : KS F 2312(3.시험기구)에 따른다.

    (나) 유공밑판 : 지름 2㎜ 이하의 구멍을 갖는 것.

  (8) 기타 용구

    (가) 축붙이 유공판 : 지름 148±0.6㎜, 구멍지름 2㎜ 이하, 중량 5±0.04kg인 황동제〈그림 4 참조〉

   (나) 하중판 : 중량 1.25±0.01kg의 납제로 하고 4개를 준비〈그림 5 참조〉

    (다) 시료추출기, 혼합기구 및 곧은 날

    (라) 저울 : 저울은 칭량 20kg, 감량 1g인 것.

    (마) 체 : 체는 KS A 5101에 규정하는 표준망체 19㎜ 및 37.5㎜의 것.

    (바) 함수비 측정기구 : 함수비 측정기구는 KS F 2306에 규정된 것.으로 한다.

    (사) 수조 

    (아) 거름종이

                        <그림 1> CBR 시험기                   <그림 2> 관입 피스톤

<그림 3> 팽창량 측정장치

<그림 4> 축붙이 유공판                     

                                      <그림 5> 하중판 

<그림 6> 커터

  나. 비교란 시료의 CBR 시험장치 및 기구

    (1) CBR 시험기 : 시험기는 4. 가. (1)에 규정하는 것.

    (2) 팽창량 측정장치 :  4. 가. (6)에 규정하는 것

    (3) 공시체 제작 기구 :  4. 가. (7)에 규정하는 것 및 다음의 것을 준비한다.

      (가) 커터 : 안지름 150㎜, 높이 50㎜의 한쪽 날이 부착된 강제의 것〈그림 6 참조〉

      (나) 쟉키 및 반력 장치

    (4) 기타 용구 : 기타용구는 4. 가. (8)에 규정하는 것.

5. 시 료  교란시료의 CBR 시험에 이용되는 시료는 다음과 같이 준비한다.

가. KS F 2312(시료의 준비방법)에 따라 시료를 준비한다.

나. 시료의 양은 KS F 2312의 표 1 중 D의 규정일 경우 표준망체 19㎜를 통과한 것으로,

     E의 규정일 경우 표준망체 37.5㎜를 통과한 것으로 약 7kg씩 필요한 세트 수만큼 준비한다.

6. 공시체의 제작

가. 최적 함수비 및 최대 건조밀도의 결정

     공시체의 제작에 앞서 다음 조건하에서 다짐 시험을 하여 시료의 최적 함수비를 구한다.

   (1) 질량을 측정한 몰드에 유공 밑판 및 칼라를 결합하고, 밑면에 스페이서 디스크를 넣고, 그 위에 거름종이를 깐다.

   (2) 다짐방법은 KS F 2312의 표 1에 따라, 허용최대 입자 크기가 19㎜일 경우는 D의규정, 37.5㎜일 경우에는 E의 규정에 따른다.

   (3) 시험은 건조법, 비건조법의 어느 경우도 비반복법에 따라 한다. 다만, 반복법의 사용이 불가피할 경우에는 시험 책임자의 판단에 따른다.

　 (4) 최적 함수비 및 최대 건조밀도 KS F 2312에 따라 구한다.

나. 교란시료의 공시체 제작

   (1) 몰드와 유공 밑판의 질량 (g)을 단다.

   (2) 칼라와 유공밑판을 결합한 몰드에 스페이서 디스크를 넣고 그 위에 거름종이를 깐다.

   (3) 6. 가.의 다짐시험을 한 나머지 시료에 대하여 최적 함수비와의 차가 1% 이내가 되도록 물을 가하여 수분이 균일하게 되도록 잘 혼합하고, 함수량이 변하지 않도록 기밀 용기에 넣어둔다.

   (4) (3)에서 준비한 시료로 공시체를 제작하되, 수정 CBR을 구할 경우에는 1-9. 수정CBR의 결정방법에 따른다. 최대 건조밀도 이외의 건조밀도에서 공시체를 만드는 경우에는 그 뜻을 보고서에 기재한다. 또한, 다짐 전에 시료의 함수량을 조사하여 만일 최적 함수비와 1% 이상의 차가 있는 경우 또는 최적 함수비 이외의 소정의 함수량에서 다질 때에 소정의 함수량과 어느 정도 이상의 차가 있는 경우에는 다시 함수량을 조절하든가 또는 새로운 시료를 준비하고 나서 공시체를 만든다. 다짐이 끝나면 칼라를 떼어내고, 몰드 상부 여분의 흙을 곧은 날로 주의 깊게 깎아낸다. 굵은 입자재료를 제거했기 때문에 생긴 구멍은 미세입자 재료로 묻는다.

   (5) 몰드와 유공 밑판의 외부에 부착된 흙을 잘 털어내고 스페이서 디스크를 떼어낸다.

   (6) 거름종이를 유공밑판의 위에 깔고 공시체를 가만히 기울여 유공 밑판에 다시 고정하여 전체의 질량을 측정한다.

다. 비교란 시료의 공시체

   (1) 몰드와 유공 밑판의 질량 (g)을 단다.

   (2) 현장의 대표적인 곳에 커터를 부착한 몰드를 반력장치와 작키를 이용하여 주의깊게 밀어 넣어 자연 상태의 공시체를 채취한다.

  비고 몰드를 밀어 넣는 것이 불가능 할 경우 다음과 같은 방법으로 시료를 채취한다.

         1. 흙의 조직을 무르게 하지 않도록 주위를 파고 지름 약 15㎝의 원주형으로 깍으면서 몰드를 덮어서 채취한다.

         2. 충분한 크기의 흙덩어리를 채취하여 지름 약 15㎝ 높이 약 17㎝의 원주형으로 성형하여 이것에 몰드를 덮어도 좋다.

   (3) 실내시험에 앞서 스페이서 디스크, 기타 용구를 사용하여 시료를 몰드 끝에서 몇 ㎝ 밀어내고 몰드 가장자리 면에 맞추어서 곧은 날로 시료의 양 끝면을 성형하여 공시체를 제작한다.

   (4) 거름종이를 유공 밑판의 위에 깔고  공시체를 가만히 전도하여 유공 밑판을 몰드로 고정한다.

   (5) 몰드와 유공 밑판의 외부에 부착된 흙을 잘 떨어뜨리고 전체의 질량을 단다.

   (6) 깎아 떨어뜨린 시료를 이용하여 함수비 (%)을 구한다.

7. 시험 방법

	시료준비		․4분법 또는 시료분취기 ․함수비 : OMC±1%
	ꀻ
	몰드와 밑판의 질량 측정
	ꀻ
	시료를 몰드에 넣고 소정의 방법으로 다진다		․55, 25, 10회 또는 ․92, 42, 17회
	ꀻ
	칼라를 떼어내고 상부의 흙을 깍는다		․구멍은 잔입자로 메운다
	ꀻ
	외부에 묻은 흙을 떼어내고 질량 측정
	ꀻ
	흡수팽창 시험		․다이얼 게이지, 96시간
	ꀻ
	관입시험		․1㎜/min 속도 ․관입량 12.5㎜까지
	ꀻ
	함수비 측정		․
	ꀻ

가. 흡수팽창 시험

   (1) 공시체 윗면의 거름종이 위에 축붙이 유공밑판을 높고 그 위에 0.05kN의 하중을 가한다. 0.05kN 이외의 하중판을 올리는 경우에서 그 내용을 보고서에 기재한다.

　 (2) 위의 장치를 그림 7과 같이 물에 담그고 몰드 가장자리에 팽창량 측정용 삼발이와 다이얼 게이지를 정확하게 설치한다. 다이얼게이지의 최초 눈금을 기록하고 나서 96시간 물속에 장치하여 원칙적으로 1h, 2h, 4h, 8h, 24h, 48h, 72h 및 96h시간마다 다이얼게이지의 눈금을 기록한다.

   (3) 다이얼게이지의 최후 눈금을 기록하고 나서 삼발이와 다이얼 게이지를 제거하고, 물속에서 꺼내어 하중판을 올린 채 가만히 기울여서 고여 있는 물을 제거한다. 그 후, 약 15분간 정치하여 거름종이를 제거하고 질량 (g)을 단다.

.  

<그림 7>　흡수 팽창 시험

나. 관입시험

   (1) 관입 피스톤의 단면적을 구한다.

   (2) 공시체 위에 7. 가. (1)과 같은 중량의 하중판을 올린다.

   (3) 재하장치에 공시체 및 관입 피스톤을 그림 1과 같이 부착한다. 관입 피스톤을 정확히 공시체의 중앙에 설치하여 공시체와 밀착시키고, 이 때의 하중은 0.05kN 이하로 하고 이것을 시험의 제로하중으로 한다.

   (4) 재하장치 하중계의 눈금을 기록하거나 또는 제로에 맞춘다. 관입량을 측정하는 다이얼게이지를 몰드의 가장자리에 놓고 0에 맞춘다.

   (5) 관입 피스톤이 1㎜/min의 속도로 공시체에 관입 되도록 매끄럽게 하중을 걸어 관입량이 0.5㎜, 1.0㎜, 1.5㎜, 2.0㎜, 2.5㎜, 3.0㎜, 4.0㎜, 5.0㎜, 7.5㎜, 10.0㎜ 및 12.5㎜일 때, 각각에 대한 하중계의 눈금을 기록한다. 관입량이 12.5㎜가 되기 전에 하중계의 눈금이 최대치에 달했을 때는 그때의 하중강도와 관입량을 기록하여 둔다.

  (6) 최후의 관입량에서 하중계의 눈금을 기록고 하중을 제거한 후, 재하장치에서 공시체를 떼어낸다.

  (7) 시료 추출기를 사용하여 몰드에서 흙을 밀어내면서 공시체의 표면으로부터 0.5～3.0㎝ 범위에서 흙입자의 최대 입자지름이 약 5㎜인 경우는 200ｇ이상, 기타인 경우는 500ｇ이상의 시료를 채취하여 함수비 (%)를 구한다.

8. 계산

가. 공시체의 습윤밀도 및 건조밀도는 KS F 2312의 7(결과 계산)에 따른다,

나. 공시체의 팽창비는 다음 식에 의해 산출한다.

                 공시체의 팽창비 (%)  (%)

             여기서 : 공시체의 흡수 팽창 종료시의 팽창량(㎜)

                    : 공시체의 최초의 높이(125㎜)

     참고 흡수 팽창 시험 후 공시체의 건조 밀도와 평균 함수비는 다음 식으로 계산한다.

                  

                  

             또한

           여기서   : 흡수 팽창 시험 후의 공시체의 건조 밀도 (g/㎤)

                   : 흡수 팽창 시험 후의 공시체의 평균 함수비 (%)

                     : 흙의 건조 밀도 (KS F 2312의 7.(2)) (g/㎤)

                   : 흡수 팽창 시험 후의 습윤 밀도 (g/㎤)

                    : 몰드와 유공 밑판의 질량 (g)

                    : 흡수 팽창 시험 후의 공시체와 몰드 및 유공 밑판의 질량 (g)

                    : 몰드의 용량 (㎤) 15cm 몰드 V = 2209 ± 26㎤

다. 관입시험에서 읽은 값을 관입 피스톤의 단면적으로 나누어 하중강도 (MN/㎡)로 표시하고, 하중강도-관입량 곡선을 구한다. 하중 강도-관입량 곡선의 초기 부분에 그림  8의 곡선 2와 같은 변곡점이 생기는 경우, 변곡점 이후의 직선 부분은 연장하여 가로축과의 교점을 관입량의 수정 원점으로 한다.

      

<그림 9> 하중 강도 - 관입량 곡선

라. CBR은 관입량 2.5㎜, 5.0㎜ 각각에 있어서 하중 강도를 하중 강도-관입량 곡선으로부터 구한 후, 각 관입량에 따른 표준 하중 강도를 이용하여 다음 식에 의해 계산한다.

              지지력비 (%)

        여기에서  : 관입량에 따른 하중 강도 (MN/㎡)

                  : 관입량에 따른 표준 하중 강도 (MN/㎡)(표 1 참조)

  비고  관입시험 결과를 하중으로 하는 경우는 2.5㎜, 5.0㎜ 각각에 따른 하중을 이용하여 CBR을 다음 식에 따라 계산한다.

             

        여기에서 : 관입량에 따른 하중 (kN)

                 : 관입량에 따른 표준 하중 (kN)(표 1 참조)

                       <표 1> 표준 하중 강도 및 표준 하중의 값

관입량 (㎜)	표준 하중 강도 (MN/㎡)	표준 하중 (kN)
2..5 5.0	6.9 10.3	13.4 19.9

마. CBR은 일반 적으로 관입량 2.5㎜에서 값을 취한다. 또한 관입량 5.0㎜에서 CBR이 2.5㎜의 것보다 큰 경우에는 새로운 공시체로 재시험을 한다. 그러나 다시 동일한 결과를 얻었을 때는 5.0㎜일 때의 CBR을 취한다.

<그림 10> 현장 시험 장치

9. 현장의 CBR 시험

가. 시험 용구 

  (1) 재하물 : 트럭, 중장비등 기타 이동이 간편한 것으로 재하장치에 대하여 하중이 될 수 있는 것.

   (2) 재하장치 : 예상되는 하중 강도에 따라 5～50kN의 능력을 가진 것으로 정밀도가 1/100 이상인 하중계가 붙은 스크류 잭 또는 오일잭과 구면자리로 이루어지며, 피스톤의 관입 속도를 1㎜/min으로 조절할 수 있는 것.

  (3) 관입량 측정장치 : 다이얼 게이지 2개와 그것을 관입 피스톤에 붙이기 위한 부착기구 및 그림 10에 나타내는 가대로 이루어진다.

  (4) 관입 피스톤과 하중판 : 관입 피스톤과 하중판은 4.의 가.와 같은 것

  (5) 기  타 : 건조모래, 스쿠프, 손가래 등을 준비.

나. 시험 방법

   (1) 시험위치의 표면을 지름 약 30㎝의 수평한 면으로 다듬질한다. 평평하게 다듬질 할 수 없는 곳에는 건조모래를 얇게 깔아 고르고 평평한 면으로 다듬질한다.

   (2) 현장 시험장치를 그림 10과 같이 조립한다.

   (3) 하중판을 올린다.

   (4) 관입시험을 한다.

   (5) 관입시험 종료 후, 시험위치에서 표 2에 나타내는 양의 시료를 채취하여 함수량을 측정한다.

   (6) 시험위치 부근 흙의 밀도를 구한다.

다. CBR의 계산  8.라에 따른다.

표 2 함수비 측정용 시료의 양

흙 입자의 최대 지름 (mm)	시료의 필요량 (g)
약  5	약  200
약 20	약  500
약 40	약 1000

10. 보고사항

가. 교란 시료의 CBR 시험

  (1) 시료준비 방법 : 건조법 또는 비건조법

  (2) 함 수 비 : 시료의 준비에 있어 건조법을 사용한 경우는 건조 처리 전후의 함수비와 최적 함수비, 비건조법을 사용한 경우에는 자연 함수비 및 최적 함수비 (%)

  (3) 공시체의 조건 : 수침 또는 비수침

  (4) 팽창비 (%)

  (5) 흡수 팽창시험 후의 평균함수비 (%)와 건조밀도 (g/㎤)

  (6) 관입시험 후의 상부 함수비 (관입부)(%)

  (7) 공시체의 CBR(%)과 대응하는 관입량 (㎜)

  (8) 교란시료의 다짐곡선 및 제로 공기 간극곡선

  (9) 기타 특기할 만한 사항 : 시험시료 중 허용 최대입자 크기가 19㎜인 경우 19㎜이상, 19～4.75㎜, 4.75㎜ 이하 흙 입자의 중량 백분율과 허용 최대입자 크기가 37.5㎜인 경우 37.5㎜ 이상 흙 입자의 중량 백분율

나. 비교란 시료의 CBR 시험

  (1) 함수비 (%)

  (2) 공시체의 조건 : 수침 또는 비수침

  (3) 팽창비 (%)

  (4) 흡수 팽창시험 후의 평균 함수비(%)와 건조밀도(g/㎤)

  (5) 관입시험 후의 상부 함수비 (관입부)(%)

  (6) 수침 또는 비수침 공시체의 CBR(%)과 대응하는 관입량(㎜)

  (7) 비교란 시료의 건조밀도 (g/㎤)

다. 현장 CBR 시험

  (1) 함수비 (%)

  (2) 건조밀도 (g/㎤)

  (3) CBR(%)과 대응하는 관입량(㎜)

1-9. 수정 CBR의 결정방법                                            

1. 적용범위  각 다짐 횟수에 대한 CBR값을 통하여 현장 적용시 필요한 수정 CBR을 결정하기 위하여 적용.

2. 시험 기구 시험 기구는 [1-8 노상토 지지력비 시험방법]의 4.(시험기구)에서 정한 기구와 동일하다.

3. 시험 방법

가. 최적 함수비와 최대 건조밀도는 KS F 2312에 따라 결정한다.

나. 시료를 최적 함수비로 만들 때 밀폐 상자에 넣고 12시간 이상 방치한 후, 다음과 같이 공시체를 만든다.

  (1) 허용 최대 입자 크기가 19㎜일 경우 : 다짐 횟수를 5층 55회로 3개, 5층 25회로 3개, 5층 10회로 3개를 만들어 모두 9개의 공시체를 만든다.

  (2) 허용 최대 입자 크기가 37.5㎜일 경우 : 다짐 횟수를 3층 92회로 3개, 3층 42회로 3개, 3층 17회로 3개를 만들어 모두 9개의 공시체를 만든다

   비 고  공시체 제작시 책임 기술자의 판단에 따라 각 시료당 다짐 횟수별 공시체의 제작 숫자를 조정 할 수 있다.

다. [1-8 노상토 지지력비 시험방법]에 따라 흡수 팽창시험을 한다.

라. [1-8 노상토 지지력비 시험방법]에 따라 관입시험을하여 각 다짐 횟수별로 CBR값을 계산한다.

마. 그래프 용지에 세로 좌표에 건조 밀도, 왼쪽 가로 좌표에 함수량, 오른쪽 갈 좌표에 CBR 눈금을 정하여 다짐 곡선을 그리고 그 옆에는 CBR과 건조밀도로 CBR 곡선을 그린다.

바. 규정된 다짐도에 해당하는 수평선과 CBR-건조밀도 관계 곡선과 만나는 점의 CBR-축 값을 수정 CBR로 한다.

[하늘소]

좋은글 감사합니다.^*