골재의 일반적 성질
골재의 밀도는 일반적으로 골재의 입자들 사이에 공극도 포함시키는 겉보기 밀도, 공극을 포함하지 않은 진밀도, 골재의 표면수는 없고 골재 알 속의 빈틈이 물로 차있는 상태에서 골재알의 밀도를 나타내는 표건밀 도 및 골재 내부의 빈틈에 포함되어 있는 물이 전부 제거된 상태의 골재 알의 밀도를 나타내는 절전밀도가 있다. 일반적으로 밀도라 함은 표면건조포화상태의 밀도를 말하고, 내부의 미세한 균열과 표면의 공극을 포함할 경우는 겉보기 밀도가 사용된다. 따라서 골재는 함수상태에 따라 밀도가 변하게 된다.
밀도의 계산
각각의 밀도를 구하는 방법은 KS 규격에 서술되어 있다.
여기서, 굵은골재의 경우 A: 절건무게, B: 표건무게, C: 수중무게, P: 시험온도에서의 물의 밀도를 나타낸다. 잔골재의 경우는 A: 절건 무게, m: 표건무게, B: 검정된 용량을 나타낸 눈금까지 물을 채운 플 라스크의 질량, C: 시료와 물로 검정된 용량을 나타낸 눈금까지 채운 플 라스크의 질량을 나타내고, 잔골재 및 굵은 골재 공히 P는 시험온도에 서의 물의 밀도를 나타낸 것이다.
잔골재 및 굵은 골재의 밀도시험은 KSF23) 잔골재의 표건상태 만드는 법
굵은 골재의 표건상태는 표면의 수분을 닦음으로써 만들 수 있지만, 잔 골재의 경우는 미세한 가루분이 천 등에 부착되어 만들기가 어렵다. 그래 서 플로 콘을 사용하여 정하도록 하고 있다. 잔골재가 젖어 있을 때는 즐로콘을 떼어내도 형이 흐트러지지 않지만 건조해지면 쉽게 흐트러져 버린다. 이때 형상이 흐트러지기 시작할 때의 함수상태를 표건상태로 한다.
흡수율, 표면수율 계산
아래의 식은 잔골재 및 굵은골재의 흡수율을 및 잔골재의 표면수율을 구하는 공식을 나타낸 것이다.
• 잔골재 흡수율(%)=m-Ax100 A
A: 건조 후 시료의 중량, m: 표면건조 포화상태의 시료의 질량
• 굵은골재 흡수율(%)= B-A ×100 A
A: 건조 후 시료의 중량, B: 시료의 질량
• 잔골재의 표면수율
중량법
용적법 Vs=V2-V₁
대 Wc+Ws-W
Vs: 시료에 의해서 치환된 수량
Wc: 용기의 표기된 부분까지 넣은 물의 질량
Ws: 시료의 질량
IF: 용기 시료 및 물의 질량
V₂: 시료와 물의 용적
V₁: 프라스코에 시료를 넣을 때 재료가 덮이도록 넣은 충분한 물의 질량
단, 흡수율을 계산할 때에는 절건상태를 분모로 하여 계산하며, 그 백 분율은 무게의 백분율로 계산하고 있음에 주의를 기울일 필요가 있다.
흡수율의 이용 및 제관계
콘크리트의 배합설계 시에 골재의 상태는 표면건조포화상태를 기준으로 한다. 특히, 경량골재는 흡수율이 크면 품질이 불량해지는 문제가 있다. 특히 인공경량골재는 펌프압송 시 골재에 수분이 압입 하여 슬럼프 로스가 생기므로 24시간 이상 충분히 침수시켜 프리웨팅을 행할 필요가 있다.
단위용적질량
골재의 단위용적질량은 기건상태의 골재를 용기에 채웠을 때 1m에 해당하는 질량을 말하는데, 이는 골재의 밀도, 입형 및 입도분포, 표면수 량 및 측정용기의 모양과 크기 그리고 계량 시 투입방법에 따라 차이가 나타난다. 또한, 단위용적질량의 또 다른 활용으로 KS F 2527(콘크리트 용부순골재) 부순 굵은 골재의 경우 20~10mm와 10~5mm의 입자를 3 : 2의 비율로 섞었을 때 실적률이 55% 이상이 되도록 품질을 규정하고 있고, 부순모래의 경우 2,5~1.2mm 입자만의 실적률이 53% 이상이 되도록 규정하고 있는데, 이를 입형판정 실적률이라고 한다(골재의 모양을 평가하는 방법임).
잔골재의 경우, 흡수상태에 따라 부피가 증가하는 벌킹(bulking) 현상 이 있어 함수상태에 따라 부피의 차이가 발생한다. 즉, 그림 3-34와 같이 단위용적질량은 함수율이 약 8% 전후일 때, 또한 세립의 가는 모래일수록 가장 적게 되고, 완전히 물에 잠길 때에는 절건상태와 유사하게 단 위용적 질량이 증가한다.
단위용적질량의 계산
단위용적질량(kg/cm³)의 계산식은 아래의 식을 이용하여 구한다.
용기중의 시료질량(kg) x 함수량 측정을 위한 시료의 건조 후의 질량 용기의 용적(m³) 함수량측정을 위한 시료의 건조 전 질량 함수량을 측정하지 않을 때의 단위용적질량은 아래의 식을 이용하여 구한다.
마치며
지금까지 골재의 제성질중에서 조립률, 표준입도, 크기, 최대치수, 입형, 시험방법, 실적률, 표면성상에 대해서 자세히 알아보았습니다.