1. 실험 제목 : 플라이애쉬 및 고로슬래그 미분말의 밀도 실험 ( KS L 5405, KS F 2563 )2. 실험 목적1) 고강도콘크리트는 부배합, 즉 단위시멘트량이 많기 때문에 시멘트 대체 재료인 플라이 애쉬, 고로슬래그 미분말 등을 쓰기도 하고, 높은 강도를 내기위해 실리카흄 등을 시멘 트 대신 대체 재료로 쓴다.2) 플라이애쉬 등 혼화재는 제조공정상 품질의 균일성 확보가 어려운 점이 있으므로 이들 혼화재를 사용할 때는 실험배합을 거쳐 품질을 확인해야 한다.3. 실험용 기계기구 및 재료1) 플라이애쉬, 고로슬래그 미분말, 실리카흄2) 르샤틀리에(Le Chatelier) 비중병3) 저울 : 칭량 200g, 감량 0.2g4) 철사 및 마른헝겊5) 광유 : 온도 23±2℃에서 밀도가 약 0.73 이상인 완전 탈수한 등유 또는 나프타6) 항온수조 : 20±2℃의 일정한 온도유지 가능한 것7) 기타 : 온도계, 스푼 등4. 실험 방법1) 비중병에 눈금 0~1ml사이의 눈금선까지 광유를 넣고, 비중병의 가는 목 부분에 묻은 광 유를 마른헝겊으로 닦아낸다.2) 비중병을 실온으로 일정하게 되어있는 항온수조 속에 담그고 광유의 온도차가 0.2℃ 이 내로 되었을 때 광유 표면의 눈금을 읽어 기록한다. (최저면을 읽는다.)3) 일정량의 플라이애쉬/고로슬래그 미분말/실리카흄의 무게(고로슬래그 미분말 : 55g / 플 라이애쉬, 실리카흄 : 45g)는 소수점 아래 첫째자리까지 측정한다.4) 광유와 동일한 온도에서 플라이애쉬/고로슬래그 미분말/실리카흄이 비중병의 목 부분에 묻지 않도록 조금씩 조심하여 비중병에 넣는다.5) 플라이애쉬/고로슬래그 미분말/실리카흄을 전부 넣은 다음 비중병의 마개를 막고 기울 이거나 경사지게 돌려서 플라이애쉬/고로슬래그 미분말/실리카흄 내부의 공기를 전부 제거한다.6) 비중병을 다시 항온수조에 넣고, 처음 읽을 때와 같은 온도가 되었을 때, 광유 표면의 눈금을 읽어 기록하고, 수조의 온도를 읽어 기록한다. ( 광유의 온도가 1℃ 변화하면 용 적이 0.2ml 변화되고, 밀도는 약 0.02차가 생긴다. )7) 밀도는 다음 식에 의하여 구하고, 소수점 아래 셋째자리를 반올림 하여 둘째 자리까지 기록한다.8) 위와 같은 방법으로 두 번이상의 실험을 실시하고, 이때 측정값의 차이가 ±0.03% 이내 로 되면 그 평균값을 취하여 실험을 끝마친다.5. 주의 사항1) 고로슬래그 미분말의 비표면적이 크기 때문에 동반하는 공기의 양이 많아지고 시멘트의 경우보다도 공기가 빠져 나오기 어렵기 때문에 공기를 충분히 빼내도록 주의하여야 한다. 비중병에 시료를 투입시킨 경우는 비중병의 내벽에 시료가 부착되거나 광유가 튀는 경우가 있기 때문에 될 수 있는 한 소량씩 떨어뜨려 넣는 것이 좋다.2) 비중병의 내벽에 시료가 부착된 경우는 고무판 위에 비중병을 상하로 가볍게 여러 번 떨어뜨리거나 또는 가는 바늘 등을 이용하여 제거하여 떨어뜨리는 것도 좋다.3) 동반한 공기를 축출하는 것은 나무못을 이용하여 비중병이 고무판 위에 경사되도록 하 고 광유면을 될 수 있는 한 동요되지 않도록 하여 비중병을 회전시키면 기포가 빠져 나 온다. 기포가 보이지 않으면 일단 가만히 놓아 둔다. 충분히 공기를 축출하려면 이 조작 을 몇 회 반복 조작하는 것이 좋다.플라이애쉬1번 실험2번 실험광유의 눈금0.8ml0.9ml시료의 무게45g45g광유+시료의 눈금22.2ml22.3ml플라이애쉬의 비중측정값의 차이0 < 0.03 → 양호오차 ( 기준 2.20g/cm3 )6. 실험 결과고로슬래그 미분말1번 실험2번 실험광유의 눈금0.7ml0.9ml시료의 무게55g55g광유+시료의 눈금20.0ml20.6ml고로슬래그의 비중측정값의 차이→ 양호 X오차 ( 기준 2.80g/cm3 )실리카흄1번 실험2번 실험광유의 눈금0.5ml0.9ml시료의 무게45g45g광유+시료의 눈금21.9ml22.3ml실리카흄의 비중측정값의 차이0 < 0.03 → 양호오차 ( 기준 2.10g/cm3 )※ 오차(%) =실험값 - 이론값× 100이론값7. 실험결과에 대한 분석 및 결론1) 실험 결과 분석우리가 이번 실험에서 사용한 세 혼화재는 플라이애쉬와 고로슬래그 미분말 그리고 실 리카흄이다. 이 세 혼화재의 밀도를 시멘트 밀도 측정 실험과 같은 방식으로 측정하였 다. 다만 시멘트보다 밀도가 작기 때문에 플라이애쉬와 실리카흄은 45g, 고로슬래그 미 분말은 약 55g으로 측정 실험을 하였다. 플라이애쉬의 이론 밀도값은 2.200(g/cm3)이고, 고로슬래그 미분말의 밀도 이론값은 2.800(g/cm3)이다.① 플라이애쉬/고로슬래그 미분말/실리카흄의 저장기간시멘트의 밀도실험에서와 마찬가지로 플라이애쉬/고로슬래그 미분말/실리카흄도 저장 기간에 커짐에 따라 밀도가 감소하므로 이론값과 실제값에서의 차이가 있음을 알 수 있다.2) 오차의 원인① 비중병에 시멘트를 넣을 때 액면 윗부분의 비중병 내부에 플라이애쉬/고로슬래그 미분 말/실리카흄이 묻는 현상 발생② 플라이애쉬/고로슬래그 미분말/실리카흄를 플라스크 안에 넣을 때 광유가 들어있는 플 라스크를 손으로 잡아 손의 열이 광유의 온도를 높아지게 하여 비중에 영향③ 광유의 온도차가 1도 변하면 용적이 약 0.02cc 변화되고 비중이 약 0.02의 차가 생긴 다. 하지만 플라이애쉬/고로슬래그 미분말/실리카흄을 넣은 전후의 플라스크속의 광유 의 온도차를 고려하지 않는다.④ 플라이애쉬/고로슬래그 미분말/실리카흄의 무게를 잰 후 시멘트 이동과정에서 바람에 의한 무게의 변화⑤ 플라이애쉬/고로슬래그 미분말/실리카흄을 플라스크 안에 넣는 과정에서 깔때기에 묻 게 되는 플라이애쉬/고로슬래그 미분말/실리카흄 양으로 인한 차이⑥ 휘발성 물질인 광유의 휘발여부3) 결론- 혼화재란 콘크리트에서 시멘트의 대체 물질로 사용되거나 충진재 등으로 사용되며 그 양이 많기 때문에 그 자체의 용적이 콘크리트나 모르타르의 배합 설계시의 물-결합재 비, 치환률 등의 변수로 용적계산에 포함된다. 혼화재의 종류에는 화산회, 규산, 백토, 규조토 등의 천연 혼화재와 플라이애쉬, 혈암 기소점토, 고로슬래그, 실리카흄 등의 인 공 혼화재가 있다.- 이번 실험에서는 혼화재인 플라이애쉬와 고로슬래그 미분말 그리고 실리카흄의 밀도 측 정 실험을 했다. 이 시료들은 재료비 절감과 또는 높은 강도를 내기 위해서 시멘트와 혼합해서 쓰거나 시멘트를 대체해서 사용한다. 그러나 이러한 혼화재들은 제조공정상 품질의 균일성 확보가 어려운 점이 있다. 따라서 시료의 밀도는 실제 배합설계에 사용 되었을 때 콘크리트의 강도에 영향을 끼치기 때문에 이러한 실험을 통해서 품질을 확인 한다.8. 참고 사항1) 플라이애쉬플라이애쉬는 60년대 이후 주요한 콘크리트용 혼화재로써 오랜 시간에 걸쳐 모르타르 또는 콘크리트에 사용되어 왔다. 최근 대용량 석탄 화력 발전소의 증설이 계속되고, 석 탄회의 발생은 급속히 증대되고 있어 자원화, 부산물 이용 등의 관점으로부터 플라이애 쉬의 유효한 이용 촉진의 필요성이 증가하고 있다. 이것에 대하여 분말도가 높고, 미연 탄소분이 적은 플라이애쉬가 콘크리트 혼화재로 보다 우수한 성능을 갖는다는 평가를 얻어 고도의 분급기에 의한 고분말도 제품이 상품화 되고 있다. 또한 동래의 KS 규격품 외의 혼화재로써의 이용연구가 행해지는 등 혼화재로써의 유효 이용 촉진이 가속화 되고 있고, 혼화재로써의 플라이애쉬 사용 촉진과 고품질 콘크리트화 및 특수용도 콘크리트에 적용하기 위한 고품질의 플라이애쉬를 규격화 하고 있다. KS에 규정된 콘크리트용 플라 이애쉬의 종류와 품질은 다음과 같다.
1. 실험 제목 : 시멘트의 밀도 실험 ( KS L 5110, ASTM C127 )2. 실험 목적1) 시멘트의 밀도는 소성 불충분, 혼합물의 첨가, 화학성분 등에 의해서 변화되므로 이를 고려하여 시멘트의 풍화 정도를 알 수 있으며, 미지의 시멘트의 종류를 어느 정도 추정 할 수 있다.2) 배합설계에서 시멘트가 차지하는 용적을 계산하기 때문에 그 밀도를 알아 둘 필요가 있 다.3. 실험용 기계기구 및 재료1) 포틀랜드 시멘트2) 르샤틀리에(Le Chatelier) 비중병3) 저울 : 칭량 200g, 감량 0.2g4) 철사 및 마른헝겊5) 광유 : 온도 23±2℃에서 밀도가 약 0.73 이상인 완전 탈수한 등유 또는 나프타6) 항온수조 : 20±2℃의 일정한 온도유지 가능한 것7) 기타 : 온도계, 스푼 등4. 실험 방법1) 비중병에 눈금 0~1ml사이의 눈금선까지 광유를 넣고, 비중병의 가는 목 부분에 묻은 광 유를 마른헝겊으로 닦아낸다.2) 비중병을 실온으로 일정하게 되어있는 항온수조 속에 담그고 광유의 온도차가 0.2℃ 이 내로 되었을 때 광유 표면의 눈금을 읽어 기록한다. (최저면을 읽는다)3) 일정량의 시멘트의 무게(보통 포틀랜드 시멘트는 약 64g)는 소수점 아래 첫째자리까지 측정한다.4) 광유와 동일한 온도에서 시멘트가 비중병의 목 부분에 묻지 않도록 조금씩 조심하여 비 중병에 넣는다.5) 시멘트를 전부 넣은 다음 비중병의 마개를 막고 기울이거나 경사지게 돌려서 시멘트 내 부의 공기를 전부 제거한다.6) 비중병을 다시 항온수조에 넣고, 처음 읽을 때와 같은 온도가 되었을 때, 광유 표면의 눈금을 읽어 기록하고, 수조의 온도를 읽어 기록한다. (광유의 온도가 1℃ 변화하면 용 적이 0.2ml 변화되고, 밀도는 약 0.02차가 생긴다)7) 밀도는 다음 식에 의하여 구하고, 소수점 아래 셋째자리를 반올림 하여 둘째 자리까지 기록한다.8) 위와 같은 방법으로 두 번이상의 실험을 실시하고, 이때 측정값의 차이가 ±0.03% 이내 로 되면 그 평균값을 취하여 실험을 끝마친다.5. 주의 사항1) 비중병의 시멘트를 넣는 과정에서 막혔을 때는 병 밑바닥을 가볍게 두드리거나 경사지 게 하여 시멘트가 가라앉도록 한다.2) 비중병은 실험을 끝마친 후 반드시 광유를 사용하여 청소하고, 깨끗이 되지 않을 때는 건조한 가는 모래와 광유를 사용하여 닦아낸다. (이때 물을 사용해서는 안 된다)3) 광유는 인화성, 휘발성 물질이므로 화기에 주의한다.6. 실험 결과1번 실험2번 실험광유의 눈금0.7ml0.2ml시료의 무게64g64g광유+시료의 눈금21.6ml21.0ml시멘트의 비중측정값의 차이→ 양호오차 ( 기준 3.15g/cm3 )※ 오차(%) =실험값 - 이론값× 100이론값7. 실험결과에 대한 분석 및 결론1) 실험 결과 분석실험 결과값은 한국 산업규격(3.05g/cm3 이상)에는 해당이 되지만 평균값(3.15g/cm3) 과는 차이가 있는 것을 알 수가 있다. 오차는 1번 실험의 경우 -2.79%, 2번 실험의 경 우 -2.32%로 나오게 된다.① 시멘트의 풍화시멘트의 풍화란 쉽게 말하면 분말상태가 아니라 딱딱하게 굳어버리는 것인데 시멘트 분말이 공기 중의 수분을 흡수하여 약간의 수화작용으로 탄산석회를 생성하여 굳어지 는 것이다.※ 풍화된 시멘트의 특징- 강도의 발현이 저하된다. (초기강도, 압축강도가 현저히 작아진다)- 강열감량이 증가한다.- 내구성이 작아진다.- 응결이 지연된다.- 비중이 작아진다.위의 특징 중 시멘트가 풍화함에 따라 시멘트의 비중이 작아지므로 시멘트의 밀도가 작게 나오게 된다는 것을 알 수 있다.② 시멘트의 저장기간참고 사항의 4번째에서 시멘트의 저장기간이 길어지면 밀도값이 점점 작아지게 되는 것을 알 수 있다. 이로부터 시멘트를 오래 보관하는 것을 지양하거나 보관을 위해서는 공기 중의 수분을 확실히 차단하여 보관하도록 하여야 한다.2) 오차의 원인① 비중병에 시멘트를 넣을 때 액면 윗부분의 비중병 내부에 시멘트가 묻는 현상 발생② 시멘트를 플라스크 안에 넣을 때 광유가 들어있는 플라스크를 손으로 잡아 손의 열 이 광유의 온도를 높아지게 하여 비중에 영향③ 광유의 온도차가 1도 변하면 용적이 약 0.02cc 변화되고 비중이 약 0.02의 차가 생긴 다. 하지만 시멘트를 넣은 전후의 플라스크속의 광유의 온도차를 고려하지 않는다.④ 시멘트의 무게를 잰 후 시멘트 이동과정에서 바람에 의한 무게의 변화⑤ 시멘트를 플라스크 안에 넣는 과정에서 깔때기에 묻게 되는 시멘트양으로 인한 차이⑥ 휘발성 물질인 광유의 휘발여부3) 결론- 시멘트란 넓은 뜻으로는 물질과 물질을 접착하는 물질을 말하고 있으나, 일반적으로는 토목·건축용의 무기질의 결합경화제를 의미한다. 그 중에서도 오늘날 흔히 시멘트로 불 리는 것은 포틀랜드 시멘트다. 포틀랜드 시멘트의 주성분은 석회·실리카·알루미나·산화철 등이다. 이 시멘트는 이것들을 함유한 원료를 적당한 비율로 충분히 혼합하여, 그 일부 가 용융·소성된 클링커에 적당량의 석고를 가하여 분말로 만든 것이다.- 이번 실험은 시멘트의 밀도를 알아보는 실험이었다. 밀도란 물질의 질량을 부피로 나눈 값으로 물질마다 고유한 값을 지닌다. 단위는 g/ml, g/cm3 등을 주로 사용한다. 밀도가 크다는 것은 같은 부피에 대해 질량이 더 크다는 것을 의미하므로 여러 물질이 섞여있 을 때, 밀도가 큰 물질일수록 아래쪽에 위치하게 된다. 시멘트의 밀도는 불순물이 혼입 되거나 저장 중에 수분과 탄산가스를 흡수하여 풍화하면 그 수치가 낮아지게 되며 이에 따라 콘크리트의 강도가 낮아지게 된다. 적절한 콘크리트의 강도를 얻기 위해서 시멘트 의 밀도 측정 실험을 실시하였다.- 따라서 시멘트의 밀도(비중)을 측정함으로써 시멘트의 풍화정도를 파악하여 시멘트의 강 도 발현의 저하, 강열감량의 증가, 내구성의 저하, 응결의 지연 등을 파악할 수 있다. 배 합 설계시 중요한 요소로 작용하게 된다.
1. 실험 제목 : 굵은골재 및 잔골재의 체가름 시험 ( KS F 2502, ASTM C136 )2. 실험 목적1) 골재의 입도, 조립률, 굵은 골재의 최대치수 등을 알기 위하여 실시한다.2) 골재로서의 적부, 각종 골재의 적당한 비율의 결정, 콘크리트의 배합설계, 골재의 품질관 리 등에 필요하다.3. 실험용 기계기구 및 재료1) 골재 : 굵은 골재, 잔골재2) 저울3) 표준망체4) 체진동기5) 건조기6) 삽, 시료팬4. 시료1) 4분법 또는 시료분취기에 의해서 채취돈 대표적 시료를 100~110도의 온도로써 24 시간, 항량이 될 때까지 건조한다. 건조된 시료는 실온까지 냉각시킨다.2) 건조된 시료로써 다음 양을 표준으로 한다. (단, 구조용 경량골재에서는 원칙적으로 다음 질량의 1/2로 한다.)? 잔골재용1.2mm체를 95%이상(질량비) 이상 통과한 것.100g1.2mm체에 5%이상 남는 것........500g? 굵은 골재용낱알의 최대치수 10mm 정도의 것...............2,000g낱알의 최대치수 13mm 정도의 것...............2,600g낱알의 최대치수 15mm 정도의 것...............3,000g낱알의 최대치수 20mm 정도의 것...............4,000g낱알의 최대치수 25mm 정도의 것...............5,000g낱알의 최대치수 30mm 정도의 것...............6,000g낱6,000g낱알의 최대치수 100mm 정도의 것...........20,000g5. 실험 방법1) 시료는 용도에 따라 규정된 1벌의 체로써 하되 체 눈이 가는 것을 밑에 놓는다.2) 채를 체진동기에 걸어 놓은 다음 시료를 맨 위 체에 조심하여 붓는다.3) 체진동기로서 1분간 각 체를 통과하는 것이 전 시료질량의 0.1% 이하가 되었는가를 확인 한다. 이때 체 눈에 낀 시료를 손으로 눌러서 통과시켜서는 안 되며 이따금 수직방향의 진 동이나 충격을 주는 것이 좋다.4) 각 체에 남은 시료의 질량을 저울로 측정한다. 1cm당 0.6g 이상의 시료가 체에 남아서는 안 된다. ( 안지름이 20cm인 표준체의 넓이는 314cm이므로 체가름이 끝났을 때 남는 양이 188g이어야 한다. 단, 188g 이상일 때는 그 체보다 큰 눈을 가진 체를 사용하여 조 절한다. )5) 각 체에 잔류하는 시료의 질량을 전 질량에 대한 백분율로 표시한다. 질량 백분율의 표시 는 이와 가장 가까운 정수로 한다.6) 최대치수 및 조립률을 구한다. 굵은 골재의 최대치수는 질량으로 90% 이상 통과시킨 체 중에서 체 눈의 크기가 가장 작은 체 눈의 호칭 값이다. 조립률은 80, 40, 20, 10,5, 2.5, 1.2, 0.6 , 0.3,0.15 mm체의 10개를 따로 사용하여 체에 남는 양의 누계값(%) 을 100으로 나눈 값이다. 골재립이 큰 것이 많으면 조립률의 수치도 크다.7) 결과를 도시하려면 횡축에 체 눈의 크기를, 종축에 각 체에 남는 시료의 질량 값을 점으로 찍는다.8) 시험은 2회 이상으로 하고 그 평균값을 취한다.6. 주의 사항1) 측정 결과의 질량 백분율의 표시는 소수점 이하의 첫째자리까지 계산하여 이와 가장 가 까운 정수로 끝맺음한다. 0.08mm 체를 통과하는 재료를 포함한 전 시료의 양을 기준으 로 하여 계산한다.2) 기계로 체가름을 하였을 때는 다시 손으로 체가름을 하고 1분간 각체에 남는 시료가 1% 이하가 되420.0750.60.02599.9830.017pan0.40.0171000합계2417.4100※조립률은 10개의 체(80, 40, 20, 10, 5, 2.5, 1.2, 0.6, 0.3, 0.15mm)를 통과한 누적잔류량(%)을 100으로 나눈 값이다. 위 실험에서 해당 치수에 맞는 체를 구하지 못한 것도 있으므로 최대한 근사한 치수의 체의 누적잔류량(%)으로 조립률을 판단하였다.※ 최대치수 = 4.75mm(질량으로 적어도 90%이상이 통과하는 체중에서의 최소치수를 나타낸다.)2) 굵은골재체(inch)굵은골재잔류량(g)잔류량(%)누적잔류량(%)통과율(%)3/4(19.05mm)49.90.3330.33399.6671/2(12.7mm)5832.438.91139.24460.7563/8(9.525mm)4548.830.34869.59230.408바닥4557.930.4061000합계14989100※굵은골재 조립률은 굵은골재 누적잔류량(%)을 합한 값에 잔골재채 6개에 해당하는 것을 포함하여 계산한다. ( 5mm부터 잔골재채의 것으로 판단 )※ 최대치수 = 19.05mm(질량으로 적어도 90%이상이 통과하는 체중에서의 최소치수를 나타낸다.)8. 실험결과에 대한 분석 및 결론1) 조립률① 잔골재- 일반적인 좋은 잔골재의 조립률은 2.3~3.1사이의 값을 가진다. 하지만 실험 결과 우리 가 시료로 사용한 잔골재의 경우 조립률이 3.748로 위 범위를 벗어난다고 할 수 있다. 잔골재의 입도는 앞서 참고사항에서 보았듯이 워커빌리티, 반죽질기, 피니셔빌리티 등 에 영향을 미치므로 실험에 사용된 잔골재는 좋지 않은 영향을 미치므로 사용하지 않 도록 해야 한다.- 조립률이 예상치보다 크게 나온 이유는 우선 골재의 크기가 고르지 못해서 이다. 골재 립이 큰 것이 많으면 조립률의 수치도 큰데, 이번에 실험한 시료의 경우, 특히 잔골재 실험에 쓰인 시료의 경우 골재립이 큰 것의 비율이 높았기에 이런 결과가 나온 것 같 다. 그리고 잔골재의 경우 골재립이 작은 미세입자의 경우 바람 등에 의한 손oefficient of gradation) Cc === 0.629( 1 < Cc < 3 : 일양(smooth) )위 입도분포곡선 그래프를 통해 각 계수들을 구해본 결과 입도분포가 좋은 흙이 아니라는 것을 알 수가 있다. 여기서 입도분포가 좋지 않은 흙이란 입자의 종류가 골고루 섞여 있지 않은 흙, 즉 균등한 흙을 의미한다.② 굵은골재- 유효입경(effective size) D10- 평균입경 D50 = 12.5mm- 균등계수(uniformity coefficient) Cu = D60/D10- 곡률계수(coefficient of gradation) Cc =( 1 < Cc < 3 : 일양(smooth) )굵은골재의 경우 잔골재의 경우와 달리 입도분포곡선에서 유효입경에 관한 자료를 알 수 가 없으므로 다른 계수들을 구할 수 없다. 따라서 입도의 좋고 나쁨을 정확히 판단하기가 힘든 것을 알 수가 있다.3) 오차의 원인실험을 통해 오차율을 구할 방법은 따로 없는 시험이지만 차이가 날 수 있는 원인에 대해 서 고찰해보았다.① 굵은골재나 잔골재가 체에 끼여 안 빠지는 경우큰 골재는 일일이 손으로 빼낼 수 있었지만 아주 적거나 체의 구석부분에 끼인 것은 빼 내기 힘든 점이 많았다.② 잔골재의 날림현상바람과 이동에 의한 날림현상으로 잔골재의 입도에 어느정도 영향을 주었으리라 생각한 다.4) 결론- 골재는 콘크리트에서 많은 비율을 차지하므로 미치는 영향도 크기 때문에 골재의 입도분 포를 확인하고 효율적인 크기의 골재를 선택하는 것이 중요하다. 우리는 이 실험을 통해 골재의 조립률과 입도분포곡선을 구하는 방법을 알게 되었고 이러한 자료를 통하여 골재 의 좋고 나쁨을 판단하는 것도 터득하게 되었다.9. 참고사항1) 굵은 골재와 잔골재가 혼합되어 있을 경우에는 5mm 체로 쳐서 잔류하는 것을 굵은 골 재로 정용하여 각각 최대입경에 따라 필요한 양을 채취하여 체가름 시험을 실시한다.2) 체가름 실측입도곡선을 볼 때는 굵은 골재는 체에 남은 누계질량의 %값을 보고, 잔골재 는 체를 통과이 크고 시멘트 페이스트가 절약되고, 밀 도가 놓은 콘크리트를 얻게 되어 경제적이다.7) 잔골재의 입도가 변화되면 콘크리트의 워커빌리티, 반죽질기 및 피니셔빌리티에 영향을 미치며 일반적으로 슬럼프, 물-시멘트 비, 잔골재율이 같은 겨우 단위수량, 단위 시멘트 량은 잔골재의 조립률에 반비례한다.8) 잔골재의 조립률이 0.2 변화하면 슬럼프가 1.5~3cm 변화한다. 일반적으로 경량골재의 경우 조립률이 0.15 이상 변화한 경우 배합을 변화하지 않으면 그 골재를 사용해서는 안 된다.9) 굵은 골재의 입도영향을 적고 최대치수가 일정하면 그 입도가 상당히 한쪽에 치우쳐 있 어도 잔골재율의 조정에 따라 단위수량을 증가하지 않고, 소요품질의 콘크리트를 만들 수 있다.10) 일반적으로 잔골재의 조립률은 2.3~3.1, 굵은골재의 조립률은 6~8 정도가 좋다.11) 체의 [NO] 의미는 1inch의 1변을 몇 등분하는가를 나타낸 것이다.예) No.4 체는 1inch의 눈금을 4등분(면적은 1inch2를 16등분)하는 체로 2.54÷4=0.635 ㎜이나 망 지름을 제하면 체 눈금크기는 4.76㎜이다.- 채취시료의 분할 : 4분법과 시료분취기에 의한 법12) 4분법- 건조한 시료를 철판 등의 위에 놓고 충분히 혼합한 후 쇼벨로 원추형을 만들고 일정한 두께 의 원으로 편다. 이 원형시료를 직교하는 두 지름으로 사분하여 사분한 시료 중 마주보는 대각방향의 것 2개만을 시료로 채취한다.- 단, 남아 있는 시료가 시험에 필요한 양의 2배 이상 될 경우에는 다시 분취한다.13) 시료분취기에 의한 법- 시료분취기는 잔골재용과 굵은골재용이 있으며 분취기의 밑은 서로 엇갈리는 두 개의 구멍으로 되어 있어 골재가 두 방향으로 분리되어 떨어진다.- 이런 시료분취기에 넣어서 이등분된 시료중 한쪽에 대해서만 시험을 한다.- 단, 이등분된 시료가 시험에 필요한 양보다 많을 경우에는 다시 시료분취기에 넣어서 필요한 양이 될 때까지 분할한다.14) 굵은골재와 잔골재(건축공사 표준시방서)① 굵은골재 : 체
1. 실험 제목 : 잔골재의 밀도 및 흡수율 시험 ( KS F 2504, ASTM C128 )2. 실험 목적1) 잔골재의 일반적인 성질을 판단하고 또 콘크리트의 배합설계에 있어서의 잔골재의 절대 용적(absolute volume)을 알기 위해서 행한다.2) 잔골재의 흡수율 시험은 잔골재 알의 공극을 알 수 있고, 또 콘크리트의 배합설계 계산 에서 사용수량을 조절하기 위해서 행한다.3. 실험용 기계기구 및 재료1) 잔골재 : 4분법이나 시료분취기에 의한 약 1.000g의 시료를 준비한다.2) 저울 : 칭량 1kg 이상, 강도 0.1g 이상으로 시료질량의 0.1% 이내의 정밀도로 칭량 가 능한 것3) 플라스크 : 시험시료를 용이하게 집어넣을 수 있고 용기의 용적은 시험에 소요되는 부 분보다 최소 1.5배 이상 커야 하며 3배 미만으로 한다. 500g의 시료에 대하 여 20℃에서 500ml의 플라스크가 적당하고 0.15ml의 눈금이 있어야 한다.4) 원뿔형 몰드(conical mold) : 윗지름 40±3mm, 아랫지름 90±3mm, 높이 75±3mm, 최 소 두께 4mm 이상의 원뿔형 몰드5) 다짐봉(tamper) : 질량 340±15g, 지름 23±3mm인 평평하고 원형인 다짐면을 가진 것6) 시료분취기(sample spliter)7) 건조기 : 105±5℃의 온도 유지 가능한 것8) 데시케이터(desiccator)9) 수조, 시료 팬(pan), 마른헝겊, 드라이어(dryer), 증류수, 분무기, 비커 등 기타4. 실험 방법1) 준비된 잔골재 시료에서 약 1kg을 시료분취기나 4분법으로 채취하여 적당한 그릇에 넣어 105±5℃의 온도에서 항량이 될 때까지 건조시킨 후 24±4시간 동안 침수시킨다.2) 시료를 평평한 용기에 넓게 펴서 따뜻한 공기를 쬐면서 자주 시료를 헤쳐 균일하게 건 조시킨다.3) 잔골재 표면의 물기가 거의 없어져 갈 때까지 계속한다.4) 잔골재를 평평한 면 위에 놓은 원뿔형 몰드에 다지는 일이 없이 서서히 채운 뒤 표면 을 다짐봉으로 가볍게 25회 다지고 나서 몰드를 수직으로 빼 올린다. 이때 잔골재 표 면에 표면수가 있으면 잔골재의 원뿔이 흘러내리지 않고 그 상태를 유지한다.5) 잔골재의 원뿔이 흘러내릴 때까지 계속하여 잔골재를 조금씩 건조시키는 작업을 반복 한다. 이때 잔골재의 원뿔이 처음으로 흘러내릴 때의 상태를 표면건조 포화상태로 한 다.6) 표면건조 포화상태의 잔골재 시료 500g을 정확히 저울에 단다.7) 플라스크를 0.1g 정밀도로 칭량하고 앞의 시료를 유실되지 않도록 플라스크 속에 조심 하여 곧바로 넣는다.8) 20±5℃의 물을 용기용량 90% 눈금까지 채운다.9) 플라스크를 책상 또는 평평한 면에 굴려서 기포를 없앤다. 이때 기포의 제거상태에 따 라 밀도가 달라지므로 충분히 흔들어서 기포를 없앤다.10) 플라스크를 항온수조에 담가 20±5℃로 조정한 후 플라스크에 500ml까지 눈금에 맞춰 물을 정확히 채운 후 플라스크, 시료 및 물의 질량을 0.1g 정밀도로 칭량한다.11) 플라스크에서 잔골재를 꺼내 항량이 될 때까지 105±5℃의 건조기에서 건조시킨 후 데 시케이터에서 실온으로 냉각시켜 시료의 건조 질량을 측정한다.12) 빈 플라스크에 20±5℃의 물을 검정눈금까지 채운 후 질량을 측정한다.13) 잔골재의 밀도 및 흡수율은 다음 식에 따라 계산한다.절대건조 상태의 밀도 =표면건조 포화상태의 밀도 =흡수율(질량비, %) =여기서, A : 건조기에서 건조시킨 시료의 공기 중에서의 질량 (g)B : 물을 넣은 플라스크의 질량 (g) 또는 용적(ml)C : 시료와 물을 검정용량까지 채운 플라스크의 질량 (g): 시험온도에서의 물의 밀도 (g/cm)14) 위의 시험은 2회로 하며, 측정값은 밀도시험일 경우는 그 차가 0.02, 흡수율시험일 경 우는 0.05% 이하이어야 한다.5. 주의 사항1) 표건 상태의 시료를 원뿔형 몰드에 넣고 다질 때 시료 표면을 다짐봉만의 질량으로 25 회 가볍게 다진다.2) 시료를 플라스크에 넣기 전에 미리 물을 조금 넣어두면 플라스크가 깨질 염려가 없다.3) 굵은 골재의 경우와 마찬가지로 흡수율 및 밀도 값을 보토의 습윤 상태 골재를 사용하 는 콘크리트 배합설계를 기준으로 이용할 때는 잔골재를 항량이 될 때까지 건조시킬 필 요가 없다.4) 원뿔형 몰드시험은 반드시 골재에 약간의 표면수가 있을 경우에 한다. 만약 최초의 시 험에서 원뿔의 시료가 흘러내린다면 이것은 잔골재가 표면건조 포화상태의 한도를 넘어 서 건조된 것을 의미하므로 이때는 분무기로 시료에 물을 뿌리고 골재를 완전히 섞은 후 약 30분간 밀폐함에 넣은 후 새로 표면건조 포화상태의 시료조제를 시작한다.6. 실험 결과1번 실험건조시킨 후의 골재 중량 A(g)물을 넣은 플라스크의 질량 B(g)시료와 물을 검정용량까지 채운 플라스크의 질량 C(G)()실험값4701016.21312.611번 실험절대건조 상태의 밀도(,)표면건조 포화상태 밀도(,)흡수율 (Q, %)실험값2.3082.4566.3832번 실험건조시킨 후의 골재 중량 A(g)물을 넣은 플라스크의 질량 B(g)시료와 물을 검정용량까지 채운 플라스크의 질량 C(G)()실험값4901020.61316.912번 실험절대건조 상태의 밀도(,)표면건조 포화상태 밀도(,)흡수율 (Q, %)실험값2.4052.4552.0417. 실험결과에 대한 분석 및 결론1) 실험 결과 분석실험에서 밀도는 각각의 상태에 대하여 2.308, 2.405의 값을 얻을 수 있었다. 이 는 보통 잔골재의 평균 밀도인 2.50~2.65사이에 위치하지는 않지만 어느 정도 근접했다고 볼 수 있다. 또한 흡수율은 보통 3% 이상 되는 골재들은 콘크리트의 강도 나 내구성에 나쁜 영향을 끼치게 된다. 실험값은 6.383, 2.041%로써 첫 번째 실험 시료 는 적합하지 않지만 두 번째 실험 시료는 적합한 재료적 성질을 가지고 있는 것을 알 수 있었다.① 밀도와 흡수율의 관계밀도와 흡수율은 일정한 관계를 가지고 있는데 이러한 관계는 아래의 표와 그래프를 통해 확인할 수 있다.밀도(g/cm3)흡수율(%)2.50 이하3.5 이하2.50~2.651.5~3.52.65 이상1.5 이하- 위의 표와 그래프를 보면 실험값에서 나온 밀도와 흡수율의 관계에서 밀도에 대한 흡 수율의 값이 첫 번째 실험은 맞는 결과값이 나왔고 두 번째 실험은 조금 낮게 나온 것 을 알 수가 있다. 실험상 오차의 원인으로 해석을 하면 잔골재를 건조시키는 과정에서 수작업 즉, 드라이기와 신문지를 이용하면서 말리는 과정에서 수분제거를 완전히 하지 못 했기에 생겼다고 할 수 있다.2) 오차 원인① 원뿔형 몰드에 다짐봉으로 다짐을 실시할 때 수작업으로 인한 오차발생② 잔골재의 원뿔이 처음으로 흘러내릴 때를 표면건조 포화상태로 보는 것에서 발생하는오차③ 흘러내릴 때의 타이밍을 잡아내는 데 발생하는 오차④ 드라이기와 신문지를 이용하여 말리는 과정에서 완전한 수분제거를 하지 못한 데에서 오는 오차3) 결론- 이번 실험을 통하여 잔골재의 절대건조상태, 표면건조 포화상태에서의 밀도와 흡수율을 얻을 수 있었고, 이를 통해 잔골재의 일반적인 성질을 판단하고, 콘크리트 배합설계에 있어서 잔골재의 절대용적을 구할 수 있었다. 또한 흡수율 시험을 통해 잔골재 알의 공 극을 알 수 있고, 배합설계에서 사용수량을 조절하기 위한 지표로 활용할 수 있다.8. 참고 사항1) 잔골재의 밀도라는 것은 표면건조 포화상태에 있어서의 골재알의 밀도를 말하며, 밀도 가 큰 것은 일반적으로 강도가 크고 흡수율은 적으며 동결에 대한 내구성이 크다.2) 골재의 채취장소 및 풍화의 정도에 따라 밀도, 흡수율에 변화가 생긴다.3) 골재의 표면건조 포화상태라는 것은 골재의 표면수는 없고 골재알 속의 공ㅌ극이 물로 가득 차있는 상태를 말한다.