체가름 시험(Sieve Analysis Test)

 골재는 콘크리트를 만드는 데 있어서 매우 중요하다. 저번 포스팅 <골재, 콘크리트의 뼈대가 되는 재료>를 통해 골재에 대하여 알아보았다. 골재에 대한 세부적인 내용이 워낙 많고 용어 또한 많기에 이 글을 보기 전에 아래의 링크를 통해 골재에 대하여 한번 읽는 것을 추천한다. 아무튼 오늘은 체가름 시험에 대해 알아보자.

골재, 콘크리트의 뼈대가 되는 재료

 

 체가름 시험이란 체를 이용하여 입자를 입도 별로 분급하여 그 입도 분포를 측정하는 방법이다. 골재에서의 입도는 콘크리트의 워커빌리티(workability)에 큰 영향을 줄 뿐 아니라 강도 성상에도 적지 않은 영향을 미친다. 따라서 시험의 목적은 적당한 배합설계를 통하여 올바른 콘크리트 생성이라 할 수 있다. 시험을 마무리하고 최종적으로 구하게 되는 값은 골재의 조립률(Fineness Modulus)이다. 주로 콘크리트 배치 플랜트나 레미콘 공장에서  현장 배합을 산출하기 위해 매일 시험을 하도록 되어있으며 특히 잔골재의 경우 시험이 불가피하다.

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시험 기구 및 장치

• 건조시료 100g(잔골재 1.18mm체를 질량비 95% 이상 통과하는 것)
• 건조시료 100g(잔골재 1.18mm체를 질량비 5% 이상 남는 것)
• 저울(시료 무게의 0.1% 이상의 정밀도를 가진 것)
• 잔골재용 표준체(No.100, 50, 30, 16, 8, 4 / 10mm)
• 굵은골재용 표준체(No.16, 8, 4 / 10mm, 19mm, 40mm, 80mm)
• 체 진동기(상하 수평운동을 하여 체를 진동시키기 위함)

시료준비

  - 시험에 앞서 시료준비를 해야 한다. 시료를 4분법 또는 사료 및 분취기로 채취한 후 고루 펴준다. 이것을 4등분하고 대각선 쪽의 두 영역을 합쳐서 다시 고루 펴준다. 또다시 4등분을 한 후 위 과정을 여러 번 반복한다. 목적은 골재들이 고루 섞일 수 있도록 하기 위함이다.

 

시험 과정

1. 체를 체눈이 가는 것을 아래로 하여 체 진동기에 걸어준다.
2. 시료를 체의 가장 위에 넣고 조심스럽게 체 뚜껑을 닫는다.
3. 체 가름은 체에 상하수평운동을 주고 시료를 잘 흔들어 시료가 끊임없이 체면을 균등하게 운동하도록 한다.
4. 1분 동안에 각 체에 남는 시료의 양 중에서 1% 이상 그 체를 통과하지 않을 때까지 체가름 작업을 한다. 기계로 한 경우 손으로 체가름하여 통과량이 위의 값보다 작은 것을 확인해야 한다.
5. 체 진동기에서 체를 들어내어 시료의 무게를 측정한다.
6. 시험은 오차를 고려하여 2회 이상하고 그 평균값을 취한다.

 위의 순서대로 시험이 끝나면 결과값을 낸다. 결과의 계산은 각 체에 남은 시료의 무게를 전체 무게에 대한 무게 비(%)로 나타낸다. 소수점이면 반올림하여 정수로 한다. 그 후 골재의 최대치수와 조립률을 구한다.

 

체가름 시험기

 시험 시 주의사항에 대해 알아보자. 크게 네 가지로 볼 수 있는데 첫 번째는 위에서 언급했듯이 시료는 4분법을 이용하여 필요한 양만큼 채취하여야 한다. 4분법을 통하여 골재들이 골고루 섞일 수 있도록 하는 것이 중요하고, 과다하게 채취하여 시험 과정을 복잡하게 하지 않아야 한다. 두 번째는 체가름 시험 과정에서 분쇄될 가능성이 있다고 판단되는 골재는 기계로 체가름을 해야 한다. 분쇄 가능성이 있는 골재를 손으로 체가름하여 분쇄가 발생되면 체눈이 더 미세한 망을 통과하기에 실험 정확도를 떨어뜨린다. 세 번째로는 체가름 시험 중 체 눈에 끼인 인자는 분쇄되지 않도록 주위하면서 다시 빼고 체에 걸린 시료로 간주한다. 이는 두 번째 유의사항과 같은 맥락이다. 마지막으로 체가름 계량 결과는 시료 전체 무게에 대한 백분율로 소수점 이하 첫째 자리까지 계산하여 정수로 끝맺음 한다. 이때 반올림을 사용한다.

 

 

골재 입도 분포 곡선

 - 체가름 시험이 끝나면 조립률을 지표로 하는 골재의 입도 곡선을 작성한다. 통과율은 누적된 값으로 나타내며, x축은 체의 크기, y축은 통과중량 백분율이다. 체의 크기는 원점에서 멀어질수록 작은 값으로 나타낸다. 그래프에서 실선은 실험대상 골재이고, 점선은 기준골재이다. 실험값이 기준 곡선과 근접할수록 건설재료로서 적합한 골재라고 할 수 있다. 골재가 클수록 그래프의 오른쪽으로, 큰 입자가 많을수록 아래로 볼록한 그래프를 나타낸다.

골재 입도 분포 곡선