① 다져진 흙의 습윤밀도 γt는
여기서
V
:
k 몰드의 부피(cm3)
W1
:
몰드와 밑판의 무게(g)
W2
:
몰드 및 밑판과 시험체의 무게(g)
② 다져진 흙의 건조밀도 γd는
여기서
w
:
시료의 함수비 (%)
③ 횡축에 함수비(%),종축에 흙의 건조밀도(g/㎤)를 잡고 함수비
- 건조밀도 곡선을 그린다.
④ 함수비 - 건조밀도곡선의 최고점에 있는 함수비 및 건조밀도를 구하여 각각 그의 시험방법에 의한 최적함수비( : Optimum moisture content),최대건조 밀도(γdmax)라 한다.
⑤ 건조밀도를 산술 방안지의 종축에, 이에 대한 함수비를 횡축으로 하여 곡선을 연결한다. 이것을 다짐곡선이라고 부른다. 함수비 - 건조밀도 곡선에 제로공 기공극 곡선을 다음식에 의해 구하여 병기한다.
여기서
γdsat
:
영공기간극 상태에서의 건조밀도
γw
:
물의 단위 체적 중량(g/cm)2
GS
:
흙입자의 비중
여기서
Ec
:
다짐 에너지(kgcm/cm3)
Dγ
:
상대밀도
WR, HR, NB, L
:
각각 사용래머의 무게(kg), 낙하고(cm), 층당 낙하횟수 및 다짐 층수
γ, γd,γdsat
:
각각 습윤밀도, 건조밀도, 완전포화 건조밀도
γw
:
물의 단위중량
W, V, w
:
각 공시체의 습윤토 무게, 몰드의 부피, 함수비
(소수점으로 표기한 것)
Gs
:
비중
3. 실험 기구
◎ 기구 및 재료
1] 다짐몰드(mold)
2] 램머(Rammer) : 직경 5㎝인 원형단면을 가진 금속제 램머로 무게 2.5㎏, 4.5kg의 두 가지가 있으며 전자는 낙하고가 30㎝이고 후 자는 낙하고가 45㎝이어야 한다.
3] 저울 : 용량 10kg이상, 감도 10g인 것과 용량 100g이상, 감도 0.1g이상인 2가지가 필요하다.
4] 건조로, 체(No.4), 곧은 날, 시료 팬, 분무기, 함수량 측정기구(시료용 캔)
4. 실험방법
◎ 시험방법 및 순서(100mm의 몰드, 3층, 25회)
시료의 준비 : 시료의 준비 방법에는 채취한 젖은 흙을 건조시키는 방법과 건조 시키지 않는 방법이 있으며, 전자를 건조법, 후자를 비건조법 이 라고 한다. 건조법에 의할 경우 채취한 흙이 젖었을 때에는 허용 최대 입경에 따른 체를 통과할 수 있을 때까지 공기 건조시킨다.
속히 건조시키기 위하여 건조로를 사용하는 경우에는 건조 온도 를 50℃ 이상으로 해서는 안된다. 자연 함수량이 많은 점토성 등 에서 시료의 건조처리가 다짐시험 결과에 영향을 미칠 수 가 있 다. 이러한 경우에는 비건조법을 적용하여 시험을 시작할 때까지 흙의 함수량이 감소하지 않도록 한다.
또한, 흙이 매우 젖어있어 흙의 허용 최대 입경에 따른 체를 통 과시킬 수가 없을 경우에는 이를 생략하고, 특히 눈에 뜨이는 굵 은 입자를 손으로 골라내도 좋다. 건조법, 비건조법 어느 경우에 도 준비한 시료의 함수량을 시험 시작하기 전에 측정하여 두면 안 된다.
시험 순서
1] 미리 건조시킨 시료를 No.4 체로 걸러 시료 5kg을 준비한다.
2] 준비된 시료에 물 300㎖를 넣고 혼합한다. 혼합 시에는 골고루 섞이도록 뭉 쳐진 것이 없도록 한다. (물은 분무기로 뿌리며 골고루 섞이도록 한다.)
3] 준비된 몰드와 저판의 무게를 잰다.
4] 칼라와 몰드를 조립하고 섞은 시료를 넣는다.(다진 후의 높이가 약4.5㎝이
되도록, 그리고 미리 몰드의 안쪽에 추출이 용이하도록 그리스를 발라 놓는 다.)
5] 램머로 타격을 25회 한다.(흙이 골고루 다져지도록 몰드의 안쪽을 따라 다지 고 중앙부분도 다진다. 즉 모든 부분에서 다짐의 에너지가 동일하도록)
6] 이와 동일한 방법으로 3층을 다지고 마지막 층을 다질 때에는 칼라를 붙여 흙 을 넣어 다지되 다진 후에는 흙의 표면이 몰드의 가장자리 위로 약간 올라와 야 한다. 각 층의 다짐 후 두께가 4.5㎝정도로 일정해야 한다. 전체두께는 13 ㎝정도가 되게 한다. 다짐중간이 분리되지 않도록 다짐한 흙의 표면을 긁어 놓는다. 램머의 끝에 흙이 묻으면 반드시 털어 낸다.
7] 다짐이 끝나면 칼라를 빼고 곧은 날로 몰드의 가장자리를 깨끗이 깎는다. 칼 라를 분리할 때에 몰드 내에서 흙이 묻어 나오지 않도록 주의해야 한다.
8] 몰드 주위의 흙을 깨끗이 털어 내고 무게(저판 + 몰드 + 습윤 시료)를 잰다.
9] 몰드에서 다져진 시료를 추출하고 시료의 상-중-하에서 흙을 약 50g정도 채 취하여 건조시킨 후 함수비를 구한다.
10] 사용한 시료를 곱게 부수어 다시 섞고 여기에 나머지 시료를 추가하여 위의 실험을 반복한다.(단 이때부터는 물을 200㎖씩 넣으며 반복한다.)
11] 무게가 가장 클 때가 최적 함수비이므로 이때를 전후로 3～4회 정도로 총 6～8회의 실험을 반복한다.
5. 결과
1)결과값
흙의 다짐시험
KSF2312
과 업 명 : 6조 토질역학실험
시 료 번 호 :
시 험 년 도 일 :
다짐방법
A
몰드무게
4370g
다짐층수
3
몰드직경
10cm
층별다짐횟수
25
몰드체적
997.03cm³
램머무게
2.5
비 중
2.65
시험
횟수
몰드+습윤 시료무게
(g)
습윤시료 무게
(g)
습윤단위 중량
(g/cm³)
건조단위 중량
(g/cm³)
용기
무게
함 수 비 측 정
용기+습윤무게(g)
용기+건조 시료 무게(g)
함수비(%)
1
6300
1930
1.93
1.71
20.41
66.20
61.2
12.3
2
6480
2110
2.12
1.84
20.31
92.97
83.47
15.04
3
6390
2050
2.06
1.73
19.52
98.07
85.57
18.9
최적함수비
Wopt(%)
15.2
최대건조단위중량 max(g/cm³)
1.84
참고 : [gf/cm3], 영공기곡선 = [gf/cm3]
확인
3)다짐곡선
6. 고찰
이번 다짐 시험을 통해서 최적함수비와 최대 건조 단위 중량과의 상관관계를 알수 있었다. 흙의 다짐에 대한 학습을 통해서 흙의 종류에 따른 다짐시험의 데이터와 다짐 에너지에 의한 영향등을 학습하였다.
7. 참고문헌
(1) 이인모, “토질역학의 원리”, 도서출판 새론, 2009
(2) 류만용.이재환.전찬기.김윤성.박우진, “토목재료학”, 구미서관, 2007