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흙의 현장밀도,들밀도 실험

결과 Report #8In-situ Density TestA. Abstract현장에서 흙의 다짐정도를 알아보기 위해 흙의 단위체적중량을 측정하였다. 다짐도는 현장에서도로, 철도, 활주로, 노상, 노반, 흙구조물 등의 노선 및 성토 등의 다짐정도를 판정하고, 다짐시공의 설계 및 시공관리에 이용되는 등 흙의 공학적인 성질을 판단하는데 중요한 요소이다. 이 시험에 사용된 방법은 현장의 흙의 상태가 큰 돌이 없고 아주 습한 상태가 아니었으므로 모래치환법을사용하였다. 측정장소는 200동 뒤편의 컨테이너박스 옆의 흙이었다.현장 단위 체적 중량 측정기에 모래를 가득 채우고 평판에 뒤집어서 깔대기에 차는 모래의 중량을 구하여 측정기 보정값을 결정하고, 표준모래(주문진사)를 가득 채운 측정기의 중량을 구하여모래의 단위중량을 구했다. KSF 규정에 따라 현장에 저판을 깔고 구멍을 파서 채취된 시료의 중량을 구하고 그 일부를 가지고 함수비를 측정했다. 시험구멍에 대하여 측정기를 이용해 모래를넣고 그 중량차이와 모래의 밀도를 이용해 부피를 구하여 흙의 건조밀도를 구하고 구한 현장 밀도와 지난 실험에서 한 실험실에서 구한 밀도(최대 밀도) 값을 이용하여 상대 다짐도를 구하였다.이런 방법으로 흙의 습윤단위체적중량을 구하고 함수비를 측정하여 흙의 건조단위체적중량을 구한 결과 농공학관 뒤쪽의 흙의 함수비는 15.92%이고 습윤단위체적중량은 1.78, 건조단위체적중량은 1.54으로 상대다짐도가 82.57%인 흙이었다.B. Introductiona. objective이 시험은 흙의 단위체적중량을 현장에서 직접 구하기 위한 것이다. 현장에서 건조밀도를 측정하여 상대다짐도를 검사한다. 현장의 시험구멍에 모래나 물로 채워서 부피를 산출하는 과정이 핵심이다.b. background현장에서 다져진 흙의 다짐률을 구하기 위해서는 흙의 단위중량을 측정해야 한다. 흙의 단위체적 중량은 흙의 단위체적 정도의 중량을 말하며 흙입자에 포함되어 있는 물과의 양자를 고려할 경우를 습윤단위체적중량(습윤밀도), 흙입자저판을 지면에 밀착시킨 다음 저판구멍에 맞추어 흙을 15~20cm 깊이로 파내서 그 중량을 측정한다. 샌드 콘에 모래를 넣어서 중량을 측정한 다음 깔대기를 저판 구멍을 맞추고 조절밸브를 열어 구멍 속에 모래를 넣고 이 모래의 중량을 모래의 단위체적 중량으로 나누면 구멍의 체적을 구할 수 있다. 이 시험방법은 KSF 2311에 규정되어 있다.물치환법을 사용할 때는 베이스 플레이트의 구멍을 40~50cm정도로 크게 하고 흙을 파낸 후 구멍 속에 엷은 비닐막을 깔고 물을 성토면과 같게 넣어 들어간 물의 양을 구하면 바로 구멍의 체적을 알 수 있다. 현장단위중량 시험에서 지갈이 많이 있을 경우에는 자갈을 제거하고 흙만으로 표준다짐시험을 하여 최대 건조단위중량을 구할 때가 있다. 그 밖에 Nuclear Density Meter에 의한 현장다짐률의 측정방법이 최근에 사용되고 있다. 그밖에 코어절삭법, 고무막법, 대형밀도법, 방사선 밀도기에 의한 방법등이 있다.? 코어절삭법: 포장된 콘크리트판이나 역청혼합물을 원형으로 절삭 채취하여 실시하는 검사 혹은 시험? 고무막법: 고무풍선법이라고도 하며 다져진 흙의 단위중량을 구하기 위해서 파낸 시료의 체적을 현장에서 구하는 시험방법, 하부는 고무막으로 되어 있고 물로 채워져 있는 체적계를 시료를 파낸 구멍 위에 올려놓고 체적계내의 물에 압력을 가하여 물로 굴착부분을 채워서 굴착부분의 체적을 구하는 시험방법A. 단위 체적중량 측정기 및 시험용 모래의 검정1) 용기와 피크노미터톱과의 체적(V1)2) 시험용모래의 단위체적중량3) 깔대기를 채우는 데 필요한 시험용모래의 중량 W9B. 현장 단위체적중량1) 흙의 습윤단위체적중량2) 흙의 건조단위체적중량3) 시험구멍의 체적4) 상대다짐도5) 포화도포화도는 시험 등에 의하여 구한 현장에서의 건조단위체적중량을 사용하여 함수비, 흙입자의 비중으로부터 다음 식에 의하여 구해진다.6) 공기간극률공기간극률은 다음식에 의하여 구해진다.c. application이 시험은 현장에서 도로, 철도, 활주로, 노상구, 스트레이트 엣지, 솔, 온도계(최소눈금치 1。c)b. Test procedures used☞ 준비 과정1. 용기와 피크노미터톱과의 체적 검정① 측정기를 조립하고 그 중량을 측정한다.② 측정기를 거꾸로 세우고 밸브를 연다.③ 측정기의 밸브구멍입구까지 물을 넣는다.④ 밸브를 닫고 깔때기에 남은 물을 버린 후 물을 깨끗이 닦아낸다.⑤ 물을 채운 측정기의 중량을 측정한다.⑥ 측정기속의 물의 온도(T)를 측정한다.⑦ 용기와 피크노미터톱의 체적을 구한다.⑧ 3회의 측정이 끝나고 측정치의 차가 3ml이하인 것이 3개있으면 3개를 평균하여 피크노미터톱의 체적을 구한다.⑨ 측정치의 정리, 계산2. 시험용 모래의 단위 체적 중량 검정① 시험용 모래를 약 10kg 준비한다.② 측정기를 거꾸로 세우고 밸브를 닫는다.③ 시험용 모래를 깔때기의 상단까지 넣는다.④ 밸브를 열어서 모래를 용기와 피크노미터 및 피크노미터톱이 채워질 때까지 넣는다.⑤ 모래의 이동이 멈추면 밸브를 닫고 깔때기속에 남은 모래를 버린다.⑥ 모래로 채운 측정기의 중량을 측정한다.⑦ 측정기속에 들어 있는 모래의 중량을 구한다.⑧ 검정용 모래의 단위 체적 중량를 구한다.⑨ 3회이상의 측정치가 거의 동등한가를 판단하여 동등하다면 측정치를 정리,계산한다.3. 깔때기를 채우는데 필요한 모래의 중량의 검정 방법① 계속하여 검정하는 경우에는 검정으로 측정한 모래의 중량을 측정하고 새로 검정할 경우에는 깔때기를 채우는 데 충분한 양의 모래를 용기에 넣은 후 밸브를 닫고 측정기에 넣은 모래의 중량을 측정한다.② 수평한 두꺼운 유리판 위에 베이스 플레이트를 놓는다.③ 깔때기 입구를 아래로 하고 용기를 위로한 상태의 측정기를 베이스 플레이트위에 놓는다.④ 밸브를 열고 깔때기에 모래를 채운다.⑤ 모래의 이동이 멈추면 밸브를 닫는다.⑥ 용기에 남은 모래와 측정기의 중량을 측정한다.⑦ 깔때기를 채우는 데 필요한 시험용 모래의 중량을 구한다.⑧ 측정치의 정리, 계산☞ 시험 과정① 시험할 곳의 지표면을 스트레트 엣지등으로 평평하게 하고 측정기의 깔때기를 베이스플레이트에 대고 세운다.⑩ 밸브를 열고 용기속의 모래를 시험 구멍 및 깔때기에 채운다.⑪ 모래의 이동이 끝나면 밸브를 닫고 측정기와 남은 모래와의 중량을 측정한다.⑫ 측정후 시험용 모래를 회수한다.⑬ 시험 구멍 및 깔때기에 들어간 모래의 중량을 구한다.⑭ 시험 구멍을 채우는데 필요한 모래의 중량을 구한다.⑮ 측정치의 정리, 계산D. Results☞ 흙의 습윤단위체적중량☞ 흙의 건조단위체적중량☞ 상대다짐도☞ 함수비☞ 포화도 (비중 2.7)☞ 공기간극율(비중 2.7)E. Discussion☞ 시험결과 현장(200동 뒤쪽) 흙의 함수비는 15.92%, 흙의 습윤단위체적중량은 1.78, 건조단위체적중량은 1.54으로 나왔다. 대부분의 다짐에 대한 규정에서는 현장 다짐에 의한건조 단위 중량은 표준다짐시험이나 수정다짐 시험으로 실험실에서 구한 최대건조단위 중량의90~95%가 될 것을 요구한다. 상대다짐도는 지난 다짐시험의 결과, 최대건조밀도 1.865 g/cm3를이용하여 본 시험에서 구한 현장의 건조밀도와의 비로 구하였다. 그 결과 82.57%의 다짐률이 나왔다. 따라서 우리 조가 실험한 시료는 다짐이 보통이라고 말할 수 있다.☞ 상대 다짐도는 흙의 공학적인 성질을 판단하는데 중요한 요소이다. 다짐 흙의 성질을 살펴보면 토립자 간의 공극이 감소하고 부착력이 증가하여 역학적 강도 및 지지력이 커지며 압축성, 흡수성, 투수성이 감소한다. 대부분의 다짐에 관한 규정에서 어스 댐의 다짐률은 95%이상으로 정하고 있으며 CBR이나 도로에서는 94~95%로 정하고 있다. 그리고 보통 다짐률은 구조물의 종류와 규모에 따라 다르며 중요한 구조물일수록, 높이가 높을수록 다짐률을 크게 규정하고 있다. 따라서 만약 이곳이 도로나 어스 댐의 지반이었다면 이곳의 다짐은 불량한 것으로 지반을 다짐기계로 더 다질 필요가 있다고 판단된다.☞ 흙의 종류에 따른 단위체적중량 및 함수비는 다음 표와 같다. 만일 어느 시료의 함수비, 습윤밀도, 건조밀도를 알면 그 흙의 성질을 다음위해서는 현장에서 채취한 시료의 부피를 구하는 것이 필요한 데, 다음과 같은 방법들이 있다.1) 모래치환법 : 파낸 곳에 입자가 굵은 돌이 적은 경우 사용한다. 구멍에 #20 체를 통과한 표준모래를 넣어 채워진 모래의 중량을 재고 모래의 단위중량을 이용하여 부피를 구한다.2) 액체(물)치환법 : 파낸 곳에 입자가 굵은 돌이 많은 경우에, 물이 스며들지 않도록 비닐을 안에 깔고 물을 붓는다. 채워진 물을 메스실린더 등을 이용하여 부피를 구한다.3) 고무막법(Ballon Method) : 구멍을 채우는 고무막에 펌프된 물의 부피를 측정함으로써 계산이 필요없이 자체에 부착된 게이지를 통하여 직접 부피를 알 수 있다.4) 석고법(Gypsom Method) : 용해된(반죽된) 석고를 구멍에 넣어 완전히 굳힌 다음, 굳힌 석고를 수조에 넣어 수조물의 부피의 차이로부터 구한다.☞ 본 시험은 현장의 상태가 큰 돌이 없었고 시험용 모래로 지반의 간극수가 금세 침투할 만큼 습윤하지 않았기 때문에 모래 치환법(sand cone method)을 사용하였다.☞ 현장 흙의 비중을 지난 비중시험 결과인 2.7이라고 보면 흙의 포화도와 공기간극률은 구할 수 있다. 값을 구해보면 포화도는 57.06%이고 공기간극률은 18.45%임을 알 수 있다.☞ 일반적으로 함수비에 따른 습윤단위중량과 건조단위중량관계는 다음과 같다. 습윤단위중량(전체단위중량)과 건조단위중량은 함수비가 증가함에 따라 증가하다가 나중에 감소한다. 함수비 증가에 따라 흙의 습윤단위중량이 변하는 것은 다짐을 할 때, 물이 흙입자들 사이에서 윤활유처럼 작용하게 되어 흙입자들은 미끄러져 촘촘하게 되고 그 결과 단위중량이 커지나, 함수비가 일정시점보다 더 증가되면 흙입자로 채워졌던 공간이 물로 채워져 물이 흙의 부피를 차지하여 흙의 습윤단위중량이 감소하게 되는 것이다.☞ 시험용 모래는 한 번 사용한 후 회수할 때 지반의 흙과 섞이지 않도록 조심해야 한다. 그리고 회수한 모래는 원칙적으로 반복사용을 해서는 안 된다. 재사용할 때에는 잘 있다.

공학/기술| 2007.12.19| 10페이지| 3,000원| 조회(2,341)

모래치환법, 들밀도, 현장밀도, 단위체적중량, 상대다짐도

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흙의 다짐실험

결과 Reprot #7Standard Compaction TestA. Abstract이 시험은 인공적으로 흙을 압축시켜 밀도를 증가시키는 다짐(compaction)에 관한 시험이다. 도로, 철도, 하천제방, 흙댐과 같은 토공 구조물을 축조할 때에는 느슨한 상태의 흙에 압력을 가해서 흙 입자 상호간의 간격을 감소시켜 흙의 밀도를 크게 해야 한다. 이와 같이 인공적으로 흙을 압축시켜 밀도를 증가시키는 것을 다짐이라고 한다. 흙을 다지는 목적은 다짐을 함으로써 흙입자 상호간의 간격이 감소되어 흙의 밀도는 커지고 투수성은 작아져 흙입자의 결합력이 커지므로 강도가 커지고, 압축침하도 작아져 구조물의 역학적 안정을 도모하기 위해서이다.다짐시험을 통한 최적함수비와 최대 건조단위중량을 알아보면 함수비가 증가함에 따라 습윤단위중량과 건조단위중량은 증가하다가 어느 한 함수비에서 감소하여 정점을 가지게 된다. 토목 공사의 안정을 위해 흙의 최대건조밀도를 구해야 하는데 이때의 함수비를 최적 함수비라고 한다.#4 채를 통과한 시료에 대하여, 서서히 물을 단계적으로 가하면서 다짐몰드에 담고 25회의 다짐을 하였다. 다짐된 시료와 몰드에 대하여 그 중량을 재고 다짐된 시료와 몰드의 무게를 측정하고 시료 상부와 하부의 일부를 떼어 내어 함수비 측정을 하였다. 흙의 함수비를 점점 증가시키면서 흙의 단위중량을 재며, 단위중량이 증가하다가 떨어질 때의 최적함수비를 구한다. 이런 과정을 4번에 걸쳐 반복 실행하여 각각의 함수비에 대한 건조밀도를 구하고 이를 산술용지에 plot하여 시험결과 이 시료는 다짐에너지는 5.65622kg/cm2 일 때의 최적함수비가 12%이고 최대건조밀도가 1.865g/cm3이다. 현장 다짐의 기준은 시험을 통하여 구한 1.865 g/cm3의 90～95%의 값을 사용해야 한다.B. Introductiona. objective흙 시료에 함수비를 변화시켜서 동일한 부피와 에너지로 다져서 함수비-건조밀도 관계의 다짐곡선을 그려서 최대건조밀도, 최적함수비를 찾아서 시공 현장에 물로 채워지면 흙의 단위중량은 작아진다. 또한 흙은 조립토일수록 최적함수비는 적고 건조단위중량은 크며 세립토일수록 다짐곡선은 완만해진다. 다짐시험에 의하여 흙을 다질 때 함수비에 대응하는 건조단위중량의 변화를 알게 되며, 이로부터 그 흙의 최대건조단위중량 또는 최대건조밀도와 최적함수비를 구할 수 있다. 이러한 흙의 다짐에 관한 합리적인 근거를 토공 구조물의 시공에 적용한 것은 1933년에 Proctor가 흙댐의 시공에 관련하여 다짐시험의 의의와 다짐방법을 제안한 이후부터이다. 현재 우리나라에서는 1964년에 KSF 2312로 다짐시험 방법을 규정한 이후 1991년에 일부를 수정하여 사용하고 있다.이 시험방법은 KSF-2312에 규정되어 있다.(ASTM D 698-78, AASHTO T 99-90)JIS에 의하면 이 시험 방법은 다지는 일의 양의 대소에 따라 제1방법(2.5kg rammer사용)과 제2방법(4.5kg rammer 사용)으로 다시 그들을 mold의 치수,시료중의 흙입자의 허용최대입경 및 시료의 준비 방법에 따라 여러 가지로 분류된다.① 건조밀도를 다음과 같이 습윤밀도와 함수비를 이용해서 계산한다.w : 함수비: 습윤 밀도: 저판을 부친 몰드의 무게: 전체중량V : 몰드의 체적② 다짐곡선은 함수비를 횡축에 두고 각 함수비에 대한 건조밀도를 종축에 취하여 이들의 점을 곡선으로 연결시켜 함수비 건조밀도 곡선(다짐곡선)을 그린다. 한편 다짐곡선에는 다짐한 흙의 상태를 잘 알 수 있도록 다음 식에 의하여 포화도 일정곡선, 공기간극율 일정곡선을 명기해 두는 것이 좋다.: 물의 단위체적중량: 포화도 (%): 흙 입자의 비중: 공기간극율(%)③ 다짐 에너지는 추를 낙하시키는 방법으로 흙에 에너지를 가해 다짐을 하게 되는데, 단위체적당 흙에 가해지는 에너지를 다짐에너지라 한다. 다짐에너지는 다음과 같다.:다짐 층수:추의 무게:몰드의 용적:추의 낙하수:각층당 다짐 횟수④ 영공기간극곡선(zero-air void curve)만일 포화도가 100％라면이므로 영공기간극곡선 약 3kg의 시료를 준비한다.2) 준비한 시료의 함수량을 측정한다.3) 저판을 붙인 몰드의 무게(W1)을 잰다.4) 몰드에 칼라를 끼운다.5) 우선 다진후의 두께가 약 4.5cm가 될 정도의 흙을 몰드에 넣는다.6) 램머로 흙을 25회 다진다.7) 이 조작을 3회 계속하고 전 두께가 약 13cm가 되도록 한다.8) 다짐이 끝나면 칼라를 떼어 몰드 상부의 여분의 흙을 스트레트엣지로 주의 깊게 깍아낸다.9) 전체중량(W1)을 측정한다.10) 다진 흙을 시료 추출기 등으로 떼어낸다.11) 시료의 상부와 하부에서 떼어낸 흙으로 함수량을 측정한다.12-1) 최적함수비를 사이에 두고 6～8점의 함수비가 얻어지지 않으면,① 시료를 표준체를 통과할 때까지 잘게 파쇄한다.② 시료에 적당량의 물을 가하여 균일하게 될 때까지 잘 혼합한다.③ 4)번 시험부터 다시 한다.12-2) 최적함수비를 사이에 두고 6～8점의 함수비가 얻어지면,13) 측정치를 정리하고 계산한다.D. Results☞ 최대건조밀도☞ 최적함수비☞ 다짐에너지 E= 5.65622☞ 흙의 공극이 물로 포화되는 공기 공극률이 0이 되고 포화도가 100%가 되는 곡선을 영공기공극곡선이다. 포화도 90%, 80%일 때의 공기공극곡선은 위와 같다.☞ 다짐곡선상에서 포화도 100%(공극이 완전히 물로 포화된 경우)인 영공기간극곡선이 최적함수비일 경우의 다짐곡선상의 점과 만나지 않는다.E. Discussion☞ 시료에 물을 가하면서 함수비의 변화에 대한 건조밀도의 변화를 살폈다. 3번째 시료의 시험까지는 함수량의 증가에 따라 (몰드+시료)의 중량이 계속 증가함을 보였으나 4번째부터는 조금씩 중량이 감소하는 것을 볼 수 있었다.☞ 다짐 실험을 한 후 함수비와 건조 밀도 사이의 다짐곡선을 그려본 결과, 다짐 곡선 그래프를 보면 포화도의 값이 낮아질수록 건조밀도도 낮아진다는 것을 알 수 있고 함수비가 증가할수록 흙의 건조밀도가 증가하다가 흙의 건조 밀도가 최대값을 나타낸 후에 함수비가 계속 증가하면 흙의 건조 밀도가 감소하는 것을 볼한 최대건조밀도 1.865보다 크다. 이는 실제 실험 시 이론상 공기가 전혀 없는 경우가 아니라 최적함수비로 다졌어도 흙속에 공기가 남아 있기 때문이다.최적함수비일 때를 예로 들어 공기공극률을 구해보면 다음과 같다.(본 시험의 계산에 사용된 비중은(Gs) 지난 비중시험결과 값을 15°C를 기준으로 보정한 값을 사용하였다.)따라서 공극중에서 8.55%만큼의 공기가 있기 때문에 최적함수비가 이론치보다 낮을 수밖에 없다.☞ 다짐곡선에서 흙이 조립토 일수록 최적 함수비는 적고 건조단위중량은 크며 반대로 대체로 세립토일수록 다짐곡선이 완만하다. 우리조의 시료는 입도분포 실험에서 통일분류법으로 분류 결과 0.074mm를 기준으로 통과율이 50%보다 적으므로 조립토이고 그림처럼 입도분포가 고른 양호한 입도를 가졌다. 그러므로 일반적인 흙에 비하여 비교적 작은 최적 함수비를 얻을 수 있었다.☞ 이 시험의 오차에 대해 분석해보면 다음과 같다. 다짐용시료가 같은 종류의 흙입자라도 건조처리의 과정에 따라 건조밀도는 큰 차이를 보인다.① 건조로에서 건조시킨 시료는 자연상태에서 건조시킨 시료보다 건조밀도가 높다.② 다짐시험시 되풀이 사용되는 시료는 래머의 충격으로 토입자의 파손 등으로 건조밀도의 저하를 가져온다.③ 자갈의 혼입에 의한 밀도의 변화, 함수량의 조절, 현장 함수비 측정시 고열을 가하므로 생기는 오차(특히 유기질의 경우 큰 차이를 초래함)도 생각해야 한다.④ 특히 조립분 혼합토의 밀도수정에 대한 Walker, Holtz&Humphres의 방법이 있으나 완전한 해결책은 아니다.? Walker, Holtz의 방법1951년에 발표되었으며 자갈섞인 흙을 다짐하는 경우에 자갈 사이의 공극은 흙으로 충만시키고, 자갈에 공극 중의 흙만을 다짐했을 때와 같은 밀도를 유지한다고 가정하였다.① 흙 : 규정된체(#4)를 통과한 시료② 자갈 : 규정된체(#4)이상의 시료? Humphres의 방법1957년에 발표되었으며 워싱턴주의 30개 이상의 현장에서 실용성이 확실시 된것이나 복잡한 작도법에 게 된다.먼저 강도는 함수비가 증가함에 따라서 감소한다. 최적 함수비의 건조측과 습윤측에서 다짐을 받아서 같은 건조단위중량을 갖는다고 할지라도 최적 함수비의 건조 측에서 다짐을 받는 시료가 보다 강도가 크다.그리고 압축성은 낮은 압력하에서 최적함수비보다 습윤상태에서 다짐을 받는 흙은 최적 함수비보다 건조한 상태에서 다짐을 받는 경우보다 압축성이 크다. 반면에 높은 압력하에서는 최적함수비보다 건조측에서 다져진 시료는 다짐으로 인해 입자들은 가해진 하중에 직각이 되도록 배열되는 경향이 있어 점토입자들 사이의 공간이 감소되므로 다짐으로 인해 단지 점토 입자들 간의 공간만 감소하는 최적함수비의 습윤측에서 다져진 시료보다 압축성이 크다.투수계수는 함수비가 증가함에 따라서 감소하며, 거의 최적함수비에서 최소값을 나태낸다. 큰 공극을 만드는 점토입자의 불규칙한 배열 때문에 최적함수비 이상으로 함수비를 증가시키면 투수 계수는 다소 증가하게 된다.☞ 고함수비 점성토는 같은 흙이고 같은 다짐방법이라 할지라도 시험 전 시료의 건조정도에 따라 별개의 다짐곡선이 되어 버린다. 또한 자연함수비에서 함수비를 저하시키면서 다짐을 하는 것과 물을 가하면서 함수비를 증가시키는 다짐은 서로 상이한 곡선으로 나타나는데 이러한 이유는 점성토가 세립이고 입자에 따른 표면적이 매우 큼으로 물의 조그만 양에 따라 그 물리적 성질이 크게 변하기 때문으로 판단된다.☞ 임의의 함수비에 있어서 이론적인 최대 건조단위 중량은 공극 사이에 공기가 전혀 없을 때 즉, 함수비가 100%일 때 구할 수 있다. 이 포화도가 100%인 곡선을 영공기공극곡선( Zero Air Void Curve)라고 한다. 흙 입자의 비중과 물의 단위 중량을 결정한 후 함수비와의 관계를 그려보았다. 여기에서 영공기공극곡선과 다짐 곡선을 함께 그려보았는데 다짐곡선은 영공기곡선의 왼쪽 아래에 위치한다는 것을 알 수 있다. 최적함수비는 이론상 흙의 공극을 채우는 데 필요한 최소의 함수량이다. 이때 실제로 다져진 흙의 공극은 완전히 물로 채워지지.

공학/기술| 2007.12.19| 15페이지| 3,000원| 조회(491)

다짐, 최적함수비, OMC, 최대건조밀도, 다짐에너지

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흙의 입도분석, 비중계사용 실험

결과 Reprot #6Grain size Distribution:Hydrometer testA. Abstract흙을 분류하는 목적은 흙의 공학적 성질과 쓰임새를 알아보고자 하는 것이다. 이는 여러 성질이 다른 흙을 시험을 통하여 몇 가지의 무리로 나누어 흙의 입도분포나 소성지수와 같은 지수를 기준으로 분류를 한다.이번 실험은 먼저 시험한 체분석에 의해 더 이상 분류되지 않는 입경인 0.074mm, 즉 체 #200을 통과한 시료에 대하여 비중계를 이용하여 입도 분석을 하였다. 먼저 비중계의 눈금값을 보정해 주고 시료를 분산제와 증류수와 섞어서 충분히 교반시킨 후 현탁액이 시간에 따라 비중이 변하는데 이 시간에 따른 비중계의 값을 읽어 이를 Stoke's Law를 이용하여 유효깊이 당 토양입자의 직경을 구했다. 구해진 입경에 대한 흙의 중량백분율을 계산에 의하여 구하고 이를 입도분포곡선에 적당한 보정과 함께 plot하여 곡선을 만들었다. 따라서 이번 실험을 통해서 전 체까지 입경 가적 곡선을 연장하여 완성할 수 있다. 그리고 Stokes의 원리를 이용하여 흙의 입경 곡선을 구하였다. Stokes의 원리는 흙 입자의 속도와 흙 입자의 입경과의 관계를 나타낸 것이다. 이 실험에서 유효한 흙입자의 크기는 0.2mm~0.0002mm 범위이고, 콜로이드와 같은 미세한 입자는 측정 할 수 없다.이 값을 이용하여 각종 분류법(통일 분류법, AASHTO분류법, 삼각좌표에 의한 분류법)을 통해 시료의 성질을 파악해보고자 했다. 그 결과 이 시료는 균등계수 26.06와 곡률계수 1.8로 통일분류법의 기준에 의하면 균등계수가 6보다 크고 곡률계수가 1~3의 범위에 있으므로 입도분포가 양호한 흙이다. 통일 분류법에 의하면 입자가 비교적 균등하게 존재하고, 모래 및 모래질 흙(S)이고, 세립분이 거의 없으므로 SW로 볼 수 있었다. AASHTO분류법에 의하면 A-2-4에 해당하였고 삼각좌표상으로는 모래 혹은 양토질모래로 추측해볼 수 있었다.B. Introductiona. objectiv 레이저 등의 광학기술을 이용한 방법 등이 있다. 흙의 입경을 결정할 때에는 그 입경이 대략 0.074mm 이상이면 체 분석(sieve analysis)에 의하고 그 이하의 입경에 대해서는 비중계 분석에 의한다. 즉, 조립토와 세립토가 섞여 있을 때에는 체분석과 비중계분석을 병행하여 입경과 입도분포를 구해야 한다. 세립토의 함유량이 적은 경우에는 체분석을 쓰고, 반대인 경우는 비중계분석을 한다. 그 이유는 정전기적 인력등의 이유로 0.074mm이하의 체분석이 불가능하기 때문이다.토양은 일반적으로 유기물과 철산화물등이 뭉쳐져 있기 때문에, 입도분석시엔 먼저 토양을 화학적, 기계적인 방법 및 초음파를 이용해 흙알갱이를 분리하여야 한다. 또한 유기물을 제거하고 다음 철산화물과 물에 용해되는 소금을 제거하고 시료를 뭉치지 않도록 분리시켜야 한다.이번에 시험하게 될 비중계 분석의 원리는 구를 물에 떨어뜨렸을 때의 침강속도는 그 구의 직경의 제곱에 비례한다는 Stokes의 원리를 이용한 것이다.비중계 분석에서 비중계의 유효길이 L은 다음과 같이 된다.그 밖의 사용되는 식은 다음과 같다.☞ 모래 %(,)☞ 점토 %(,)☞ 실트 %☞ 현탁해 있는 입자의 최대 직경 Dη : 물의 점성계수(포아즈)L : Hydrometer의 유효깊이(㎝)Gs : 흙입자의 비중(입자밀도)Gr : T℃의 물의 비중t : 침강시간(분): 물의 단위 체적 중량(g/㎤)☞ 현탁하여 있는 흙이 백분율 p : 각 data에 대해서 깊이 L에서의 1㎖ 속에 현탁되어 있는 흙의 노건조상태의 백분율.비중계는 A형(ASTM, 152H), B형(AASHTO, 151H), C형(JIS)이 통용되고 있으며 시험후의 통과 백분율 p는 비중계에 따라 달리 계산한다. 입도분석의 방법으로 체가름 시험법과 HYDROMETER에 의한 방법외에 PIPET Method가 있다. 피펫에 의한 방법은 비중계에 의한 방법과 유사하다. 단지 피펫으로 직접 시료를 채취한는 것과 비중계를 이용하여 눈금으로 확인하는 차이다.이 시험방법은 KSF, 자, 메스 실린더(부피 500 cc 정도, 부피 1000cc 이상)- 흙탕물의 분산 및 면모화 방지처치용분산장치 및 전원, 비이커, 시료회수용 주수병, 분산제(규산 나트륨, 가성소다, 과산화 수소, 헥사메타인산 나트륨, 20～115g 이상)- 침강시험 과정초시계, 온도계, 온도계 고정용 clip, 스포이드, 항온수조(B×L×H=40×80×60cm)- 체분석 시험(KSF 2309) 용구 일체- 부수적인 자료 : 비중(Gs)과 액?소성(LL & PL) 시험결과 자료, 기타: 함수량 측정 용구b. Test procedures used(1) 비중계 번호를 적고 방안지에 구부길이(L2), 최대 눈금에서 1.00까지 3등분 정도의 눈 금을 표시해서 거리(L1)를 잰다.(2) 중형 비이커에 물을 담아 구부 부피(Vb)를 잰다.(3) 메스실린더 번호를 적고 버니어 캘리퍼스로 내경(D)를 잰다.(4) Oven-dried된 시료를 200번 체로 쳐서 남은 것은 버리고 통과한 시료를 취한다.(5) 조립토는 115g 정도 세립토는 65g 정도 취한다.(6) PI20이면, 분산제를 타고 뚜껑을 덮어서 건조기에 1시간 이상 방치 후 꺼내서 과정 (7)처럼 다시 15시간 이상 방치한다.(9) 과정 (7), (8) 이후 분산용기에 담는다.(10) 용기를 분산기에 셋팅해서 1분이상 교반한다.(11) 분산용기를 해체 해서 흙탕물을 실린더에 옮긴다. (부피는 1000cc)(12) 고무마개나 손바닥으로 메스실린더 입구를 막고 30회 이상 뒤집어서 골고루 섞이게 한다. 흙탕물이 새지 않도록 능숙하게 다루는 법을 미리 연습한다.(13) 바닥에 놓음과 동시에 초시계를 작동시키고 비중계를 띄운다.1,2,5,15,30,60,120,240,1440분 경과시마다 흙탕물 비중과 온도를 잰다. 때때로 비중계를 꺼내둔다.(14) 결과 값을 정리한다.▶ 비중계 정수의 결정방법(1) 비중계의 구부를 메스실린더 속의 물에 넣어 그 체적(VB)를 측정한다.(2) 대응하는 구부의 길이(L2)를 측정한다. (방안지 이용할 수 있다. 그 원인을 생각해보면 다음과 같다.현탁액의 보존이 완전 밀폐된 곳이 아니기 때문에 외부적인 환경에 의해서 약간에 오차가 발생할 수 있다. 실제로 시험중인 현탁액은 약간의 충격을 가해도 시험값에 많은 차이가 올 수 있는데, 24시간 방치함에 있어 충격이 가해졌을 수도 있다. 그리고 이 실험에서 사용된 흙 입자는 매우 작기 때문에 바람과 온도에 의해서 영향이 매우 크다.또한 오차의 주된 원인은 점토입자의 브라운 운동, 부유운동이 오랜 시간동안 끊임없이 일어났기 때문일 것이다. 입자들이 혼란스럽게 떠다니고 있어서 입자가 침강하는 속도를 계산하는 Stokes' law를 100% 만족하지는 않는다. 시료에 분산제를 넣고 현탁액을 만든 다음 5분간 막 흔들었다가 놓았을 때, 실트와 점토는 곧바로 침강을 하지 않고 브라운 운동을 하다가 1~5분 지났을 때 실트입자는 침강을 하기 시작하고 점토입자는 가라앉을 생각도 안하고 있다. 다시말해 실트와 점토는 곧바로 침강을 하지 않고 브라운 운동을 하다가 일정 시간 후 실트입자는 침강을 하기 시작하지만 점토입자는 가라앉지 않고 있다. 결과에서 보듯이 5분 경과 후의 직경과 통과중량백분율이 체가름시험 결과와 거의 일치함을 알 수 있다. 표를 보면 처음 측정시간 동안에는 비중값이 급격히 떨어지지만 시간이 지날수록 비중값이 서서히 떨어지고 있음을 알 수가 있다. 즉 어느 정도 시간까지는 실트성분의 입자가 침강을 했다고 볼 수 있고 그 이후부터는 점토에 가까운 실트와 실트질 점토가 침강을 했다고 말 할 수는 있으나 위 결과 그래프나 아래 표에서 보듯이 점토입자는 시험이 끝나는 마지막 시간 까지도 완전히 다 가라앉지 않은 듯하다. 이를 바꿔 말하면 1440분까지도 현탁액속의 흙입자는 안정된 상태로 가라앉는 것이 아니라 끊임없이 혼란스럽게 떠다니고 있거나 입자들간의 반발력이 크다고 볼 수 있다. 따라서 시험이 쓰인 흙이 점토성분이 많이 함유된 흙이라고 잠정 결론지을 수 있지만 각종 지수계산을 하면 또 흙의 성분비율이 달라지게 된 적은 장소에 놓는 것이 시험의 정확성을 더 높일 수 있고 계산도 간단히 할 수 있다.시험이 끝났음에도 아직 침전하지 않은 입자가 2.63%나 있음을 알 수 있는데, Hydrometer Test를 통해서 측정하지 못한 흙 입자의 입도는 입경이 매우 작은 콜로이드에 해당될 거라 생각된다. 콜로이드 입자들이 현탁액 속에서 계속 브라운 운동을 하고 있기 때문에 시험이 끝나고도 현탁액의 색깔이 투명해지지 않았을 것이다. 여건이 된다면 이런 흙의 입도도 분석하는 방법을 사용하여 입도분포곡선을 완전하게 완성시키는 기회가 있다면 흥미로울 것이다.? 지난 체분석 시험의 결과와 이번 비중계를 통한 시험의 결과를 종합해서 실험 흙의 성질을 알아보면 다음과 같다.☞ 입경에 의한 분류KSF 2301 기준에 의하면 자갈은 4.76mm 이상 모래는 0.074mm 이상이다. 이 흙의 자갈 성분은 4번체의 누가 잔류율에 해당하는 5.92%이다. 그리고 모래는 200번체의 누가 잔류율에서4번체의 누가 잔류율을 뺀 값인 82.5%이므로 모래가 많은 흙이라고 볼 수 있다. 그 나머지인200번체를 통과한 흙은 실트와 점토성분이 많은 흙이다. 여기서 이 시료의 공학적 성질을 유추해볼 수 있는데 모래의 공학적 성질과 유사 하다고 생각할 수 있다. 이 결과를 통해 처음 함수비 시험과 액성 및 소성 시험을 통하여 우리조의 시료에 모래 성분이 다량으로 함유되어 있을 것이라는판단을 이번 시험을 통하여 어느 정도 확인할 수 있었다.☞ 통일분류법에 의한 분류0.074mm를 기준으로 통과율이 50%보다 적으므로 조립토이다. 또 4.75mm체를 94.08%를 통과했으므로 모래 또는 모래질 흙으로 분류할 수 있다. 따라서 기호 S를 적용한다. 그리고 이전 시험에서 구한 소성지수가 2.28%이고 액성한계가 16.74%이므로 세립토 분류방법인 Casagrande의소성도(참고, 토질역학, 그림 4-8, p48)에 적용해 보면 본 시료의 세립분이 12%이하이고 입도분포가 비교적 좋으므로 W를 적용시킬 수 있겠다. 따라서 넘

공학/기술| 2007.12.19| 13페이지| 3,000원| 조회(1,044)

입도분석, 비중계, 입경분석, 균등계수, 곡률계수

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흙의 체분석, 입도분석 실험

결과 Reprot #5Grain size Distribution :Sieve AnalysisA. Abstract본 시험은 조립토의 판별분류 및 흙의 공학적 성질을 판단하는 기초자료로서 흙이 어떠한 입경으로 구성되어 있는지를 알아보는 것으로 흙의 입도 분포를 알아보고자 하는 실험이다. 최종적으로 이 흙이 어떤 흙의 종류에 해당하는지 판별한다.흙의 분류 목적은 성질이 다른 여러 가지 흙을 간단히 시험자료를 기초로 하여 몇 가지의 무리로 나누어 미리 그 흙의 공학적 성질을 알아보고자 하는 것이고 흙의 입도분포나 소성지수와 같은 지수를 기준으로 하는데 이 시험은 입경이 0.075mm이상까지의 체분석에 의한다. 참고로 0.075mm 이하의 입경에 대해서는 비중계 분석에 의한다.시험에 사용된 시료는 이전 시험에 사용되었던 200동 뒤편의 흙이다. 흙입자의 입경과 각 입경에 대한 중량분포를 알아보기 위해 굵은체(#4체, 4.75mm)로부터 가는체(#200체, 0.075mm)를 위로부터 포개어 놓고 시료를 넣어 흔든 다음 각 체를 통과한 흙의 무게를 계산하여 흙 전체의 무게로 나누어 잔류율 및 누적통과율을 구하여 입경에 대한 log값에 대하여 그래프에 Plot하여 입도분포곡선을 나타내었다. 그리고 통과량을 %로 나타내어 그중 10%와 30%, 60%에 해당하는 시료의 입경을 이용하여 시료의 유효입경과 균등계수, 곡률계수를 구하고 각종 분류법(통일 분류법, AASHTO분류법, 삼각좌표에 의한 분류법)을 통해 시료의 성질을 파악해보고자 했다.그 결과 이 흙은 입경에 의해서 분류하면 자갈성분은 5.92%이고, 모래 성분은 82.5%, 실트 및 점토 성분은 11.58%이다. 통일 분류법에 의하면 입자가 비교적 균등하게 존재하고, 모래 및 모래질 흙(S)이고, 세립분이 거의 없으므로 SW로 볼 수 있었다. AASHTO분류법에 의하면 A-2-4에 해당하였고 삼각좌표상으로는 모래 혹은 양토질모래로 추측해볼 수 있었다.B. Introductiona. objective이번 시험의 목적은 흙 그 분포가 대단히 광범위하다. 이와 같이 넓은 범위의 흙입자는 개략적으로 조립토와 세립토, 또는 사질토와 점성토로 분류한다. 입자가 굵은 자갈이나 모래는 조립토 또는 사질토로 분류하고, 입자가 잘고 점성을 가지고 있으면 세립토 또는 점성토로 분류한다.입도분석의 방법으로는 체가름 시험법과 PIPET Method, 그리고 HYDROMETER에 의한 방법이 있으며 그 밖에 레이저 등의 광학기술을 이용한 방법 등이 있다. 흙의 입경을 결정할 때에는 그 입경이 대략 0.074mm 이상이면 체 분석(sieve analysis)에 의하고 그 이하의 입경에 대해서는 비중계 분석에 의한다. 즉, 조립토와 세립토가 섞여 있을 때에는 체분석과 비중계분석을 병행하여 입경과 입도분포를 구해야 한다. 세립토의 함유량이 적은 경우에는 체분석을 쓰고, 반대인 경우는 비중계분석을 한다. 그 이유는 정전기적 인력등의 이유로 0.074mm이하의 체분석이 불가능하기 때문이다.체 분석은 굵은 체로부터 가는 체를 위로부터 포개어 놓고 흙을 넣어 흔든 다음 각 체를 통과한 흙의 무게를 계산하여 흙 전체의 무게로 나눈다. 이렇게 결정된 비율은 어느 체에 남아 있는 입경보다 더 가는 입경의 흙 전체에 대한 중량 백분율이 된다. 이 시험방법은 KSF 2309-95의 변형이다., 통과율 = 100 - 잔류율(%),위 식에서,,은 각각 통과 중량 10%, 30%, 60% 에 대응하는 입경이다. 균등계수와 곡률 계수는 입도 분포의 넓이와 형상을 수치적으로 나타낸 지수이며 이들 값에 의하여 입도 분포의 넓이와 형상을 수치적으로 나타낸 지수이며 이들 값에 의하여 입도 분포의 상태를 알 수 있다. 균등 계수는 입경가적곡선의 기울기를 나타내는 것으로 균등 계수가 거의 1일 때는과과의 범위가 좁아 입경가적곡선이 거의 직립임을 나타내며 균등 계수가 커짐에 따라 입도 분포가 넓은 것을 나타낸다. 일반적으로 균등계수가 4~5 이하의 흙은 입도 분포가 나쁘다고 말하고 10이상인 흙은 입도 분포가 좋다고 말할 수 있다. 곡률 야 한다. 또한 유기물을 제거하고 다음 철산화물과 물에 용해되는 소금을 제거하고 시료를 뭉치지 않도록 분리시켜야 한다.입경에 의한 흙의 분류방법은 아래 표와 같다.입경(mm)분류법100 10 1 0.01 0.001 0.0001MIT19312.0 0.05 0.002자 갈모 래실 트점 토AASHTO197076.2 0.074자 갈모 래실 트점 토ASTM19674.76자 갈모 래세 립 토KSF230119850.005자 갈모 래실 트점 토b. application흙의 분류 목적은 성질이 다른 여러 가지 흙을 간단한 시험자료를 기초로 하여 몇 가지의 무리로 나누어 미리 그 흙의 공학적 성질을 알아보고자 하는 것이다. 흙의 분류체계를 확립하기 위하여 예부터 많은 학자에 의하여 연구되어 왔으나 흙의 복잡성과 이것을 대상으로 하는 연구분야가 공학과 농학으로 사용목적에 따라 분류법을 달리하는 것이 편리하기 때문에 적절한 분류법이 아직도 확립되어 있지 않다. 우리가 이번 실험과 같은 과정으로 얻은 입도는 조립토의 판별분류 및 흙의 공학적 성질을 판단하는 데에 이용할 수 있다. 흙을 분류한 결과는 보조기층 및 기층 안정처리, 성토공, 필댐 등에서 흙을 주재료로 취급하는 경우에 많이 이용된다.C. Experiment Methodsa. equipments1) 건조시료10번체 잔류시료최대입경, mm50.838.125.419.19.524.75준비할양, g40*************050025010번체 통과시료(비중계분석용)조립토 115g, 세립토 65g2) 씻기 전용체 200번체(시료를 너고 씻어도 잘 터지지 않게 2중망으로 된 것)3) 표준 체 : 굵은 것부터 37.5, 25, 19, 9.5, 4.75(#4), 2(#10), 0.85(#20), 0.425(#40),0.25(#60), 0.15(#100), 0.075(#200)4) 체 진동기와 저울5) 기타(씽크대, 건조기, pan, 빻는 기구, 주수병, 운형자 등)b. Test procedures used1) Oven-dried 시료를 an누가잔류율(%)5.9222.7438.8456.4765.2979.0388.42100누가통과율(%)94.0877.2661.1643.5334.7120.9711.580☞ 총 시료의 무게는 695.58g이다. 입도분포곡선을 볼 때 10번, 20번, 40번 체의 입도 크기를 가진 흙이 많은 부분을 차지하고 있음을 알 수 있다. 즉, 시료의 대부분이 굵은 입자의 조립질 흙임을 알 수 있다. 그래프는 대체적으로 평탄한 곡선을 그리고 있으므로 입도분포는 대체로 양호하다고 할 수 있다.☞ 유효입경(Effective size), 균등계수(Coefficient of uniformity), 곡률계수(Coefficient of curvature) 는 200번체를 통과한 중량백분율이 11.58%이어서을 구할 수 없어 각 계수값들을 구할 수 없었다.E. Discussion☞ 흙의 입도분포는 입도 분포곡선에 의해 곡률계수, 균등계수를 사용하여 수치화할 수 있다. 균등계수가 크다는 것은 흙입자가 작은 것에서부터 큰 것까지 골고루 존재한다는 것으로 입도분포가 양호하다는 것이고, 작다는 것은 입경이 균등에 가깝다고 할 수 있다. 통일분류법에서는 균등계수가 4 또는 6보다 크고 곡률계수가 1~3의 범위에 있을 때 입도분포가 양호하다고 분류한다.☞ 흙입자의 크기 0.074mm를 기준으로 그 이상이면 체분석(sieve analysis)에 의하고, 이 이하의 입경에 대해서는 비중계분석으로 흙의 입경을 결정한다. 그런데 위의 입도분포곡선에서 볼 수있듯이 200번체를 통과한 중량백분율이 11.58%이었다. 이는 이 지역의 토량이 실트, 점토 등 작은 입경을 갖는 흙을 어느 정도 포함하고 있기 때문이다. 그래서 체가름 시험만으로는 통과중량백분율 10%에 대응하는 유효경을 구할 수 없다. 따라서 통과중량백분율이 10%와 30%가 되는 D10과 D30에 해당하는 흙의 입경을 구할 수가 없으므로 유효입경(Effective size), 균등계수(Coefficient of uniformity), 곡률계수(Coef번체를 통과한 흙은 실트와 점토성분이 많은 흙으로 이런 성질을 가지는 세립토는 11.58%만큼을 차지하고 있다. 여기서 이 시료의 공학적 성질을 유추해 볼 수 있는데 모래의 공학적 성질과 유사 하다고 생각할 수 있다. 이 결과를 통해 처음 함수비 시험과 액성 및 소성 시험을 통하여 우리조의 시료에 모래 성분이 다량으로 함유되어 있을 것이라는 판단을 이번 시험을 통하여 어느 정도 확인할 수 있었다.☞ 통일분류법에 의한 분류0.074mm를 기준으로 통과율이 11.58%로써 50%보다 적으므로 조립토이다. 또 4.75mm체를94.08%를 통과했으므로 모래 또는 모래질 흙으로 분류할 수 있다. 따라서 기호 S를 적용한다.그리고 이전 시험에서 구한 소성지수가 2.28%이고 액성한계가 16.74%이므로 세립토 분류방법인Casagrande의 소성도(참고, 토질역학, 그림 4-8, p48)에 적용해 보면 본 시료의 세립분이11.58%로 12%이하이고 입도분포가 비교적 좋으므로 W를 적용시킬 수 있겠다. 따라서 본 시료는 통일분류법상 ‘SW’ 즉 모래 또는 모래질 흙이 주성분이고 세립분 12%이하 함유된 입도분포가 비교적 좋은 흙이라고 분류할 수 있다.이는 공학적으로 보았을 때 다짐에 양호하고 최대건조단위중량이1.7~2.0이며 압축성과 팽창성이 거의 없고 투수성 및 배수성이 양호하며 동결작용 가능성이 없거나 극히 적다. 그리고 토공재료로의 특성은 매우 안정하며 도로의 노상재료로써 양호하며 도로의 기층재료서의 특성은 보통내지 불량이며 현장CBR은 20~40%정도 이다.☞ AASHTO분류법먼저 흙의 0.074mm 통과율이 35% 이하이면 입상토, 35% 이상이면 실트질 점토로 분류하고있다. 따라서 본 시료는 200번체 통과율이 11.58%이므로 입상토로 분류할 수 있다 그리고군지수는 0을 얻을 수 있다.(참조 : Appendix) 그리고 소성지수는 2.28%, 액성한계는16.74%이므로 AASHTO분류표를 통해 구해보면 A-2-4에 해당하며 주요 구성 재료는 실트질또는 점토질 모트의

공학/기술| 2007.12.19| 8페이지| 3,000원| 조회(1,525)

입도분석, 체분석, 입경분석, 균등계수, 곡률계수

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흙의 비중 실험

결과 Reprot #4Specific Gravity TestA. Abstract비중이란 시료의 공기중 중량과 그와 같은 체적의 증류수의 중량의 비이다. 이번 시험은 흙입자 자체에 대한 비중 즉, 진비중을 구하는 시험으로 흙입자에 해당하는 체적에 대한 물의 노건조토 중량의 비로 구한다.시료는 200동 뒤편 컨테이너박스 옆에서 채취한 흙을 노건조로에서 충분히 건조시켜 사용하였다. 시험 방법은 KSF 2308 ‘흙입자의 비중시험’에 의하여 실시하였다. 일단 빈 비중병의 중량을 잰 후, 시료를 비중병에 넣어 그 중량을 재고, 1/3가량 물을 넣어 약 10분정도 가열한 후 상온에서 30℃이하가 될 때까지 식힌다. 그 다음에 물을 가득 채우고 온도를 측정한 후 다시 중량을 측정한다. 그리고 나서 비중병을 비우고 실온의 증류수를 가득 채운 후 온도를 측정하고 다시 중량을 측정한다. 이 두 값을 비교하여 비중을 구할 수 있는데, 비중은 온도에 따라 약간의 값의 차이가 있으므로 기준이 되는 15℃에 해당하는 비중이 될 수 있도록 보정계수표를 통해 얻은 보정계수 k를 곱해주어 온도보정을 해야 한다.즉, 흙입자만큼의 증류수의 중량을 구하면 되는 것인데 그 결과 200동 뒤편의 시료의 흙입자의비중(T℃/15℃)는 2.70으로 일반적인 값인 2.60~2.90의 범위에 들었다. 이렇게 구하여진 비중은 함수비, 포화도, 공극비 등 흙의 기본 성분을 구하는데 기초 자료로 사용된다.B. Introductiona. objective이번 시험의 목적은 흙이나 모래처럼 작은 알갱이로 구성된 입자들의 순비중을 구해서 흙덩이 중의 고체부분의 무게, 부피, 공극비등의 산출하기 위한 것이다.b. background흙입자의 비중이란 흙덩어리의 골조를 이루고 있는 흙입자들의 평균적인 비중을 말한다. 다시 말해 시료의 공기 중 중량과 그와 같은 체적의 증류수 중량의 비이며, 흙입자만의 중량에 대한 것을 진비중() 또는 간단히 비중이라고 하고 다음과 같이 표시된다.(4℃) (: 흙입자의 단위 중량 )시험방법은수)그리고 다른 방법으로 수축실험 결과 얻어진 수축비을 사용하여도 근사적으로 비중을 알 수 있다.(R : 수축비 ws : 수축한계(%))온도 T℃에서의 물에 대한 온도 T℃의 흙입자의 비중의 계산은 다음 식으로 한다.Ws : 비중병에 넣은 건조된 시료의 중량(g)Wa : 온도 T℃에서 증류수를 채운 비중병의 환산중량(g)Wb : 노건조(또는 습윤)시료와 온도 T℃ 의 증류수로 채워진 비중병의 중량(g)T℃ : Wb를 측정할 때의 비중병 내용물의 온도(℃)c. application이렇게 구하여진 흙의 비중은 흙의 견고한 정도나 유기질토에 있어서의 유기물 함유량을 구하는 데에 이용되며 이를 위해서 흙입자의 비중시험을 하는 것이다. 그리고 흙의 중량의 구함으로서 흙의 안정에 영향을 주는 공극비와 포화도를 구하는데 필요하다. 또 흙의 비중으로 흙입자를 구성하고 있는 광물을 알 수 도 있다. 다시 말해 흙의 공학적 판단에 영향을 미친다.흙은 균질하지 않으므로 석영과 silicate류, 그리고 feldspar, granite, limestone, mica, kaolinite 등의 광물은 약 2.3에서 3.0의 비중을 가지고 hematite, goethite 등과 철성분이 포함된 광물의 경우엔 약 3.3이상의 비중을, 유기물 등은 약 1.4의 비중을 가진다. 따라서 흙의 비중은 이들 여러 광물들의 조합에 따라 각기 다르게 나타난다. 따라서 섬유질인 유기질토를 제하면 흙입자의 비중은 거의 모든 흙에서 2.60 ∼ 2.90의 범위에 있으며 일반적으로 2.65 또는 2.70이라 생각하면 좋다.C. Experiment Methodsa. equipments- 시료(10번 체에 통과한 노건조 시료 약 80g)- 가열기구(알콜램프, 삼발이, 석면입힌 철망, 알콜) 또는 Hot-plate- 데시게이터, 항온건조기, 증발접시, 전열기- 비중병(용량100cc정도, 뚜껑포함)3개 또는 베켈만 비중병(500cc정도)- 부속품(저울, 10번체, 증류수, 온도계)- 팬, 깔대기, 스포이드, 마른 온도에서 증류수를 채운 비중병의 중량을 계산한다.5) 측정값을 정리하고 계산한다.② 시료 상태에 따라 방법이 달라진다.1) 노건조 시료를 사용한 경우 : 시료를 110℃에서 일정한 중량이 될 때까지 적어도 12시간 동안 노건조 한 다음 데시케이터 속에서 실온까지 식혀서 잘 마른 비중병에 시료를 넣어 중량을 측정하고, 시료가 잠기는 정도로 증류수를 넣고 12시간 이상 방치한다.2) 공기건조 시료 또는 습윤시료를 사용할 경우 : 유리판 위 또는 유발에서 충분히 빻아서 비중병에 시료를 넣는다.③ 증류수를 가하여 그 전량이 매스플라스크이면 약 3/4, 게류샤크형 비중이면 약1/2 정도가 되도록 한다.④ 비중병 속의 기포가 나오지 않게 될 때까지 다음 중 어느 한 방법을 행한다.1) 10분 이상 조용히 끓인다.2) 비중병 내의 기압을 수은주로 100mmHg 이하로 내린다.⑤ 가열 또는 감압한 시료를 실온이 될 때까지 방치한 다음 비중병에 증류수를 채우고 외면(外面)을 씻고, 마른 헝겊으로 닦아낸다.⑥ 전중량(비중병과 시료와 증류수 중량의 합계)과 온도계에 의하여 내용물의 온도를 측정한다.⑦ 노건조 시료를 사용한 경우는 바로 측정값을 정리, 계산하고 공기건조 또는 습윤시료를 사용한 경우는 ⑧, ⑨ 과정을 계속한다.⑧ 내용물을 증발접시 등에 옮긴 뒤 시료를 110℃에서 일정 중량이 될 때까지 적어도 12시간 노건조시킨다.⑨ 데시케이터 속에서 실온까지 식혀서 건조중량을 측정하고, 측정값을 정리, 계산한다.1. 무게는 항상 뚜껑과 함께 잰다.2. 한국의 경우 비중의 표준온도는 15℃이다.3. 2개 이상을 시험하여 평균치를 비중으로 하되 2개의 비중차가 0.03이상이면 재시험한다.D. Results비중병1비중병2비중(Gs)2.7132.696각 시험에서 구한 비중의 값을 15℃ 물에 대한 흙입자의 비중으로 바꾸어 주었다. 두 번의 시험결과를 평균 낸 결과 15℃에서의 시료의 비중은 2.70이 나왔다.E. Discussion☞ 시험 1의 결과 비중값이 2.713이었고 시험 2는 다.☞ 이번 시험으로 구해진 비중값은 2.70으로 토양비중의 평균인 2.65에 근사한 값이다. 따라서 실험에 사용된 토양은 조암광물 중 휘석, 감람석, 각섬석이나 iron 광물(자철석, 적철석, 갈철광, 황철석 등), clay류 등의 비중이 큰 광물보다는 석영이나 방해석, 운모, 장석 등의 광물이 많이 함유되어 있다고 짐작할 수 있다. 육안으로도 확인할 수 있듯이 시험에 쓰인 흙은 황토색을 띤 실트에 가까운 흙이다. 또한 비중이 1.4밖에 안 되는 유기물의 함유량은 극히 소량이라고 예상해볼 수 있다. 이 점은 시료를 채취할 당시에도 시료의 색으로 인해 예상해볼 수 있었던 점이다.조 암 광 물2.60 ~ 2.80점 토 광 물2.80 ~ 2.90사 암1.40 ~ 2.60아래의 암석 종류별 비중과 본 시험의 결과 값을(2.70)을 비교하여 보았을 때 우리가 실험한 시료는대부분이 비교적 비중이 낮은 석영, 장석, 운모 등의 입자로 구성되었음을 짐작할 수 있다.암 석비중암 석비중암 석 명비중석 영2.65감 람 석3.3~4.4clay 류2.8~2.9장 석 류2.56~2.76방 해 석2.7휘 석3.3~3.5운 모 류2.7~3.2Limonite3.3~4.3magnetite4.7~5.3각 섬 석2.9~3.5황 철 석5.0~6.1☞ 본 시료는 수축한계 값을 알 수 없어서 수축비를 사용하여 근사적인 비중을 얻을 수 있는 방법을 사용하지 못했다. 수축비를 사용하여 구한 비중값과 이번 실험값을 비교하면 구하여진 비중값의 차이를 통해 비중을 구하는 각각의 실험의 정확도를 비교해볼 수 있었으리라 생각된다.☞ 일반적으로 비중이라고 하는 것은 진비중을 말하는 것이다. 진비중이란 흙입자만의 중량(Ws)에 대한 흙입자만의 부피(Vs)의 비를 뜻한다. 반면에 가비중(일반적으로 용적밀도로 나타낸다)은 공극의 존재를 고려하여 흙입자만의 중량(Ws)에 대한 전체부피(Vt)의 비를 뜻하는 것으로 전체부피(Vt)가 흙입자만의 중량(Vs)보다 클 수밖에 없으므로 진비중이 언제나 가비중보다 크게 나타난다.☞가지가 있다. 첫 번째는 본 시험과 같이 노건조로에 시료를 완전히 건조시킨 후에 비중병에 넣는 것과 두 번째인 습윤토를 비중병에 넣고 일련의 시험이끝난 후 나중에 시료를 건조시켜 그 중량을 구하는 그것이다. 본 시험에서 사용된 방법은 첫 번째 방법으로 적당량의 흙을 비중병에 넣어 사용하였다. 이때 시료를 특정량을 사용하지 않고 적당량을사용한 것은 시료를 비중병의 작은 구멍에 넣다 보면 주위로 세는 것과 바람에 날리는 것이 있기때문에 시료를 임의량 넣고 비중병 자체의 무게를 먼저 측정한 후 시료와 비중병의 무게에서 빼준 값을 사용한 것이다.☞ 실험과정 중 비중병에 시료와 물을 넣고 알콜램프로 약10분정도 끓이는 이유는 시료 속에 포함되어 있는 기포를 제거하기 위함이다. 이 과정에서 중간 중간 비중병을 흔들어주어 기포가 좀 더 잘 빠져나갈 수 있도록 하였다.☞ 본 시험에 사용된 비중병은 게류사크형 비중병으로 비중병의 부피를 일정하게 유지하기 위하여마개를 사용한다. 이때 마개의 선단에 기포가 들어가지 않도록 물의 양과 마개를 잘 투입시켜야 하는데 이 과정에서 오차가 있다면 몇 ℃ 차의 물의 비중을 이용하여 Wa(T℃에서의 증류수를 채운 비중병의 중량)를 구하는데 더 큰 오차가 생길 수 있다. 따라서 마개를 넣는 과정에 세심한 주의가 필요하다. 그리고 마개를 투입시킨 후에도 비중병 둘레를 따라 흘러 내리는 물은 잘 닦아서 오차를 줄여야 할 것이다.☞ 2번에 걸친 시험에서의 오차가 재시험을 해야 하는 비중시험의 오차인 0.03에 못 미치는 0.017이 나왔다. 주의를 그만큼 기울인 만큼 비교적 만족스러운 실험결과를 얻을 수 있었다. 미세하나마 생긴 오차의 원인을 분석해 보면 다음과 같다. 무게를 재기 위해 비중병의 뚜껑을 닫을 때 비중병과 뚜껑이 맞닿는 부분까지 물이 완전히 올라가지 못한 부분이 있겠다. 그리고 기포 제거를 위해 10분간 끓였는데 모래는 2~3시간, 흙에 따라서는 10시간 이상의 시간이 경과하지 않으면 측정값이 낮게 나오는 경우가 있으므로 10분으로는 .

공학/기술| 2007.12.19| 9페이지| 3,000원| 조회(1,203)

비중, 흙의 비중, KSF 2308, 순비중

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