골재의 밀도 시험(흡수율)

 

골재의 강도는 암석 고유의 성질인 암질에 영향을 받게 되는데, 일반적으로 절대건조밀도가 2.5g/㎤ 이상, 흡수율이 3.0% 이하인 골재는 사용하지 않도록 규정하고 있습니다. 골재의 강도를 직접 측정하는 것은 어렵기 때문에 간접적인 방법으로 밀도를 측정해서 품질을 따져보는 것입니다. 밀도가 낮으면 골재 내부에 공극이 많고, 그만큼 물을 많이 흡수하기 때문에 일정한 기준을 만족하도록 밀도와 흡수율 기준을 정하고 있는 것입니다.

 

그렇다면 골재의 밀도는 어떻게 측정할 수 있을까요?

 

본문의 내용은 유튜브로 보실 수도 있습니다.

■ 유튜브로 내용 듣기

 

굵은 골재의 밀도 시험

밀도는 어떤 재료의 질량를 용적으로 나눈 값입니다. 비중이라는 용어도 쓰는데, 엄밀히 말하면 비중(Specific gravity)은 재료의 중량을 동일 체적 4℃일 때의 물의 중량으로 나눈 값을 말하며, 단위가 없습니다. 즉 동일한 체적의 물의 중량과의 상대적인 값이라고 할 수 있습니다.

 

골재의 절건 비중은 골재의 절대 건조 상태 질량을 골재의 절대 용적으로 나눈 값으로 계산할 수 있습니다. 일단 질량은 저울로 쉽게 측정할 수 있습니다. 그런데 불규칙하게 생긴 굵은 골재의 용적을 측정하기가 쉽지 않습니다.

 

굵은 골재

 

따라서 용적을 다른 방법으로 측정해야 하는데, 용적을 측정하는 방법으로 부력을 이용할 수 있습니다. 부력은 물과 같은 유체에 어떤 물체가 담겼있을 때 유체가 그 물체를 밀어내는 힘을 말합니다. 물속에 물체가 들어가면 그만큼 물이 밀려나게 되고 밀려난 물은 원래 위치로 돌아오려는 힘이 작용합니다. 

 

 

농구공을 물속에 밀어 넣는다고 하면, 물속에 잠기는 부분의 커질수록 손에 느껴지는 압력도 커질 것입니다. 즉 밀려난 물의 양이 많을수록 부력이 커지게 됩니다. 부력은 대략 물속에 잠긴 부분의 체적에 비례합니다. 따라서 골재를 물 속에 넣은 상태로 골재의 중량을 측정하면(수중 중량), 물 속에 잠긴 골재의 부피만큼 공기 중에서 측정한 중량보다 줄어들게 됩니다. 

 

굵은 골재의 비중 시험

 

위 사진과 같은 실험 장비를 이용하면 철망망태의 무게를 달고, 굵은 골재를 철망망태에 넣은 후 수중 중량을 계량하면 수중중량을 측정할 수 있습니다. 따라서 골재의 용적은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

 

골재의 용적 = 표면 건조 포화 상태의 중량 - 수중 중량

 

굵은 골재나 잔골재의 표면 건조 포화 상태를 만드는 방법을 다음 글을 참조하시면 됩니다.

 

■ 골재의 표건상태와 흡수율

 

따라서 굵은 골재의 표면 건조 포화 상태의 비중은 표면 건조 포화 상태의 중량을 잰 후 골재의 용적으로 나누어주면 됩니다. 절대 건조 상태의 비중은 절대 건조 상태의 중량을 골재의 용적으로 나누어서 구합니다.

 

잔골재의 밀도 시험

잔골재의 밀도도 골재의 절대 건조 상태 질량을 골재의 절대 용적으로 나눈 값으로 계산할 수 있습니다. 그런데 굵은 골재처럼 철망 망태를 이용해서 수중 중량을 재는 것이 어렵습니다. 입자가 가늘기 때문이죠. 그래서 다른 방법을 사용해야만 합니다.

 

일단 처음부터 잔골재 500g을 계량하고 시작합니다. 질량은 500g으로 측정했기 때문에 용적만 계산하면 됩니다. 이 용적을 계산하기 위해 플라스크를 이용합니다.

 

 

위 그림처럼 일단 표면 건조 상태의 잔골재 500g을 정확히 계량하여 플라스크에 넣고 23±2℃의 물을 500㎖까지 채웁니다. 이 상태를 C의 상태라고 지칭하겠습니다. C의 상태의 무게를 잰 다음 모래의 무게인 500을 뺀다면 전체 무게(플라스크 + 모래 500g + 빈 공간에 채워진 물) 중 플라스크와 모래를 빼고 빈 공간에 채워진 물의 무게만 남게 됩니다(C-500). 

 

플라스크에 모래를 전혀 넣지 않고 물만 500㎖ 눈금까지 채운 다면 B의 상태가 되는데(위 그림 오른쪽),  B 상태의 무게에서 (C-500)값을 뺀다면, 즉 B-(C-500)가 모래의 부피에 해당됩니다. 수식만 보면 개념이 어렵기 때문에 위 그림을 보고 이해해야 수월하게 이해할 수 있습니다.

 

따라서 잔골재의 용적은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

 

잔골재의 용적 = B - ( C - 500 )

 

잔골재의 표면 건조 포화 상태의 비중은 500 ÷ 잔골재의 용적으로 계산할 수 있습니다. 500값은 잔골재의 표면 건조 포화 상태의 중량이니까요?

 

골재 시험관련 기록지는 다음 파일을 참고하시기 바랍니다.

골재시험기록지.pdf

0.12MB

 

골재에 대한 내용들입니다.

■ 골재의 품질 일반

■ 골재의 표건상태와 흡수율

 

■ 골재의 입도(체가름 시험)

■ 골재의 조립률(입도)

■ 굵은 골재의 최대 치수

■ 골재의 입형(모양)과 단위용적질량

■ 순환골재의 품질기준

 

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