건설재료시험기능사 필기시험 5회핵심 요약노트
1. 골재 및 기본 성질
1.1. 골재의 물리적 성질
조립률 (Fineness Modulus, FM)
혼합 골재의 조립률은 각 골재의 조립률을무게비로 가중 평균하여 산정합니다.
공식 : 혼합 골재의 조립률 = [Σ (각 골재의 조립률 x 무게비)] / (총 무게비)
실적률 (Bulk Volume Ratio)
실적률이큰골재를 사용하면 시멘트 페이스트 양이 적어져 경제적이며, 콘크리트 밀도가 증가합니다.
단위 시멘트량이 줄어들기 때문에균열 발생 위험이 감소하고 콘크리트의수밀성이 증가합니다.
흡수율 (Absorption Rate)
흡수율은 골재 내부의 공극이 흡수하는 물의 양을 절대 건조 질량에 대한 백분율로 나타냅니다.
공식 : 흡수율(%) = [(표면건조질량 - 절대건조질량) / 절대건조질량] x 100
1.2. 골재 시험
체가름시험:골재의입도(크고 작은 알이 섞인 정도)를 파악하기 위한 시험입니다.
로스앤젤레스 닳음(마모)시험:골재의 마모 저항성을 측정하며, E, F, G급 골재의 경우 매분 30~33회의 속도로1,000회회전시키는 것이 일반적입니다.
2. 시멘트 및 콘크리트
2.1. 시멘트 성질 및 시험
시멘트의 비중 시험
비중을 측정하는 가장 타당한 이유는콘크리트 배합 설계 시 시멘트가 차지하는 절대 부피를 계산하기 위해서입니다.
르샤틀리에 비중병을 사용하여 측정합니다.
공식: 시멘트 비중 = 시료의 무게 / (광유 눈금차)
비표면적:시멘트의분말도를 나타내며, 시멘트 1g이 가지고 있는 전체 입자의 총 표면적 (제곱센티미터/그램)입니다.
시멘트 모르타르 시험체의 양생 온도:압축 및 인장 강도 시험을 위한 모르타르 시험체의 양생 온도는20 ± 2°C가 적절합니다.
2.2. 콘크리트의 성질
워커빌리티 (Workability)
반죽 질기 여하에 따른작업의 난이도 및 재료의 분리에 저항하는 정도를 나타내는 굳지 않은 콘크리트의 성질입니다.
AE 공기량
AE 공기량은4 ~ 7%범위일 때 워커빌리티와 내구성이 가장 좋습니다.
공기량 측정법에는공기실 압력법, 용적법, 무게법이 있습니다.
크리프 (Creep)
크리프는 재령이짧을수록, 물-시멘트비가클수록, 작용하는 응력이클수록크게 일어납니다.
부재의 치수가 작을수록크리프는 크게 일어납니다.
시멘트 종류
중용열 포틀랜드 시멘트:수화열이 적고, 건조수축이 작으며 장기강도가 커서댐, 지하구조물, 서중 콘크리트공사에 사용됩니다.
2.3. 혼화제 (Admixtures)
계면활성작용 혼화제:AE제, 감수제, 유동제 등은 계면활성작용을 통해워커빌리티와동결융해에 대한 내구성을 개선시킵니다.
발포제:시멘트가 응결할 때 화학적 반응으로수소 가스를 발생시켜 콘크리트 속에 아주 작은 기포를 생기게 합니다.
염화칼슘 (CaCl2, 경화 촉진제)
철근의부식을 촉진하고 황산염에 대한 저항성을 작게 만듭니다.
건습에 의한 팽창, 수축과 건조에 의한수분의 감소가 크다(흡습성이 강함).
2.4. 콘크리트 시험
슬럼프시험
콘크리트가 내려앉은 길이는5mm 단위로 측정합니다.
콘크리트는 슬럼프 콘 부피의1/3까지 채워 넣는 것을 첫 층으로 합니다.
압축강도 공시체
공시체는 지름의2배높이를 가진 원기둥형으로 합니다.
몰드를 떼는 시기는 콘크리트 채우기가 끝난 후16시간 이상, 3일 이내로 합니다.
휨강도 공시체
콘크리트를 몰드에 2층으로 나누어 채우고, 각 층은 적어도 1,000 mm2에 1회의 비율로 다짐을 합니다.
길모어 침 시험:시멘트의응결 시간측정에 사용됩니다. (워커빌리티 시험 아님)
블리딩 시험:처음 60분 동안은10분 간격으로 블리딩 물을 피펫으로 빨아냅니다.
3. 아스팔트 및 강재
3.1. 아스팔트
천연 아스팔트:레이크 아스팔트, 록 아스팔트, 아스팔타이트 등이 있습니다.스트레이트 아스팔트는 원유를 증류하여 얻는석유 아스팔트입니다.
컷백 아스팔트:석유 아스팔트에 휘발성 용제를 가하여 유동성을 좋게 만든 액상의 아스팔트입니다.
침입도시험 (Penetration Test)
아스팔트의굳기 (컨시스턴시)정도를 결정합니다.
관입 깊이를1/10 mm단위로 나타낸 것을 침입도 1로 규정합니다.
연화점시험 (Softening Point Test)
환구법을 사용하며, 시료가 연화되어 규정 거리25 mm까지 내려갈 때의 온도를 연화점이라 합니다.
아스팔트 혼합물 배합 설계 시 불필요한 시험:응결시간 측정은 시멘트 모르타르 시험입니다.
3.2. 강재 및 일반 역학적 성질
인장강도 (Tensile Strength)
공식 : 인장강도 = 최대 하중 / 단면적
인장시험 결과로비례한도, 파단연신율, 극한강도등을 구할 수 있습니다.
열처리 (Heat Treatment)
담금질:오스테나이트 영역까지 가열 후 급랭하여마텐자이트조직을 얻어 경도와 강도를 증가시킵니다.
재료의 역학적 성질
전성 (Malleability):압축력에 의해 얇게 펴지는 성질.
연성 (Ductility):파괴되지 않고 가늘고 길게 늘어나는 성질.
목재의 강도 순서:섬유에 평행한인장강도가 가장 크며, 일반적으로 인장강도 > 휨강도 > 압축강도 > 전단강도 순입니다.
4. 흙 및 지반 공학
4.1. 흙의 기본 성질
액성지수 (LI) 및 애터버그 한계
액성한계 (LL):유동곡선에서 타격 횟수25회에 해당하는 함수비입니다.
소성한계 (PL):흙을 지름 약 3 mm 국수 모양으로 늘여 부서질 때의 함수비입니다.
액성지수공식 : 액성지수 (LI) = (자연 함수비 - 소성한계) / (액성한계 - 소성한계)
수축한계 시험:노건조 시료의 체적을 구하기 위해수은을 사용하는 시험입니다.
입도 계수
유효입경 (D10):입경가적곡선에서 가적 통과율 **10%**에 해당하는 입경입니다.
균등계수 (Cu)공식 : 균등계수 (Cu) = D60 / D10
곡률계수 (Cg)공식 : 곡률계수 (Cg) = (D30 x D30) / (D10 x D60)
간극비 (e)와 간극률 (n)
간극비 공식 : 간극비 (e) = 간극률 (n) / (1 - 간극률 (n))
수중 단위무게 (γsub)
공식 : 수중 단위무게 (γsub) = [(흙의 비중 (Gs) - 1) / (1 + 간극비 (e))] x 물의 단위중량 (γw)
4.2. 흙의 시험 및 분류
투수계수 시험
변수위 투수시험:투수계수가낮은미세한 모래나 실트질 흙에 적합합니다.
정수위 투수시험:투수계수가높은조립토에 적합합니다.
다짐시험
다짐곡선을 통해최대 건조밀도와최적 함수비를 구합니다.
다짐에너지는 래머의 무게, 높이, 다짐 횟수, 층수에비례하고 몰드의 부피에반비례합니다.
압밀시험:시험 결과를 통해간극비-하중 곡선을 얻을 수 있습니다.
CBR 시험:아스팔트 포장 등의도로 포장 두께및 재료 설계를 위한 지지력 시험입니다.
통일 분류법:Pt는이탄으로, 유기질이 매우 많은 흙을 나타냅니다.
5. 지반 및 기초
옹벽의 안정 조건:전도에 대한 안정, 기초 지반의 지지력에 대한 안정, 활동에 대한 안정, 전체 안정 등을 검토하며,벽체 강도에 대한 안정은 주된 안정 조건이 아닙니다.
평판재하시험:
지지력계수공식 : 지지력계수 = 하중강도 / 침하량
기초의 종류:전면 기초는 얕은 기초에 속하며, 말뚝 기초, 케이슨 기초, 피어 기초 등은 깊은 기초입니다.
6. 기타 건설 재료
암석:
퇴적암:역암, 사암, 혈암, 점판암,응회암, 석회암 등
화성암:안산암등 (퇴적암에 속하지 않음)