건설재료시험기능사 필기시험 1회 핵심요약노트 및 실전테스트

📝 건설재료시험기능사 필기시험 1회 핵심 요약노트

아래에 정리되어 있는 핵심포인트를 먼저 공부하신 후에

본 글 최하단에

실전테스트를 하시면 됩니다.

1. 재료의 일반적 성질 (목재, 석재, 아스팔트)

1.1 목재의 성질 및 대책

함수율과 변형: 목재의 함수량은 수축, 팽창 등 변형에 가장 큰 영향을 미칩니다.
팽창 및 수축 감소 대책:
- 고온 처리된 목재를 사용합니다.
- 사용 전에 충분히 건조하여 함수율이 균일한 것을 사용합니다.
- 변형 영향을 최소화하도록 배치합니다.
- 주의: 가능한 곧은결(무늬결이 아닌) 목재를 사용해야 팽창/수축 변형이 줄어듭니다.
열전도율: 목재는 금속, 석재, 콘크리트에 비해 열전도율과 열팽창률이 작아 단열성이 우수합니다.
강도: 무게에 비해 강도와 탄성이 큽니다.

1.2 석재의 성질 및 분류

압축강도 순위: 석재의 압축강도는 화강암이 가장 큽니다. (화강암 > 대리석 > 안산암 > 사암 > 응회암 > 부석 순으로 이해)
비중 및 강도: 석재는 비중이 클수록 조직이 치밀해져 흡수율이 작아지고 압축강도는 커집니다.
골재 안정성 시험: 골재의 기상 작용(추위, 더위 등)에 대한 내구성을 판별하는 시험입니다.

1.3 아스팔트 및 폭약

레이크 아스팔트: 유분이 지표의 낮은 곳에 괴어 생긴 것으로, 불순물이 섞여 있는 천연 아스팔트입니다.
흑색화약의 특징: 값이 저렴하고 취급이 간편하며 폭파력은 강력하지 않습니다. 물에 매우 취약하여 물속에서는 폭발하지 못합니다.
침입도 시험 조건: 아스팔트의 침입도는 25ºC에서 100g의 하중을 5초 동안 가하는 것을 표준으로 측정합니다.
연화점 시험: 환구법을 사용할 때, 시료가 강구와 함께 시료대에서 25mm 떨어진 밑단에 닿는 순간의 온도를 연화점으로 합니다.

2. 콘크리트 및 혼화재료

2.1 시멘트 및 혼합 시멘트

혼합 시멘트: 고로 슬래그 시멘트, 플라이 애시 시멘트, 포틀랜드 포졸란 시멘트 등이 있습니다.
특수 시멘트: 알루미나 시멘트는 특수 시멘트에 속하며, 조기강도가 가장 큰 시멘트입니다. (알루미나 시멘트 > 조강 포틀랜드 시멘트 순)
C3A (알루민산 3석회): C₃A가 많을수록 응결이 빨라지고 수축이 커집니다.
분말도: 분말도가 높으면 수화 작용이 빠르고, 조기강도가 크며, 건조 수축 및 균열이 발생하기 쉽습니다.

2.2 골재의 성질 및 시험

골재 밀도: 골재 밀도가 클수록 조직이 치밀하여 강도가 높고 공극률이 작아 내구성이 커집니다.
잔골재 체가름 시료량: 1.2mm 체에 무게비 5% 이상 남는 시료를 사용하는 경우, 최소 건조 질량은 500g입니다.
잔입자 시험: 골재의 잔입자는 0.08mm 체를 통과하는 것을 측정합니다.

2.3 혼화재료 및 워커빌리티

건조 수축 영향: 콘크리트의 건조 수축에 가장 큰 영향을 주는 것은 단위수량입니다. (건조 수축은 단위수량에 거의 비례)
워커빌리티 개선: AE제, 감수제, 시멘트 분산제 등은 워커빌리티를 개선합니다. 응결경화촉진제는 조기 강도 증대가 주 목적으로 워커빌리티 개선과는 관련이 적습니다.
기포제: 콘크리트 속에 많은 거품을 일으켜 부재의 경량화나 단열성을 목적으로 사용합니다.
혼화재 저장: 혼화재는 습기를 흡수하면 성능이 저하되므로 항상 방습 상태로 보관합니다.

2.4 굳지 않은 콘크리트 시험 및 계산

비비기 시간: 가경식 믹서는 1분 30초 이상, 강제 혼합식 믹서는 1분 이상을 표준으로 합니다.
흐름 시험 (Flow Test): 콘크리트에 상하 운동을 주어 변형 저항을 측정하며, 시험 후 **콘크리트의 분리 (Segregation)**가 일어날 수 있는 단점이 있습니다.
레이턴스 (Laitance): 굳지 않은 콘크리트 표면에 떠올라서 가라앉은 미세한 백색의 침전물 (블리딩 현상으로 발생).
블리딩 시험 다짐: 콘크리트를 용기에 3층으로 나누어 넣고, 각 층을 다짐대로 25회씩 고르게 다집니다.
압축 강도 표준편차: 배합 강도 결정 시 압축 강도의 표준편차는 30회 이상의 시험 실적으로 결정하는 것을 원칙으로 합니다.
잔골재율 계산: 잔골재율 (S/a)은 단위 골재 부피 중 잔골재 부피가 차지하는 비율입니다.
잔골재율 = (단위 잔골재량의 절대 부피 / 단위 골재량의 절대 부피) x 100%
잔골재율 계산 예시: 잔골재량 700kg/m³, 굵은 골재량 1300kg/m³ 이 경우, 잔골재 절대 부피 비율은 질량 비율과 같으므로 다음과 같이 계산됩니다.
잔골재율 = (700 / (700 + 1300)) x 100% = 35%

3. 흙의 성질 및 시험

3.1 흙의 삼상 관계 및 분류

흙의 삼상: 흙 입자 (고체), 물 (액체), 공기 (기체) 세 가지 성분으로 구성됩니다. 간극은 물과 공기의 합을 의미합니다.
흙의 공학적 분류 (조립토/세립토):
- 조립토: 0.075mm 체 통과량이 50% 이하인 흙
- 세립토: 0.075mm 체 통과량이 50% 초과인 흙
통일 분류법 기호:
- 입도 분포가 양호한 모래: SW (Well-graded Sand)
- 입도 분포가 나쁜 모래: SP (Poor-graded Sand)
- 압축성이 낮은 점토: CL (Low-compressibility Clay)
함수비 계산: 흙의 삼상 관계식 **(간극비 x 포화도) = (함수비 x 비중)**을 이용합니다.
함수비 계산 예시: 비중 2.5, 간극비 0.5, 포화도 0.5
함수비 = (0.5 x 0.5) / 2.5 = 0.1 **함수비는 10%**입니다.

3.2 흙의 한계 및 시험 조건

액성/소성 한계 시료: 0.425mm 체를 통과한 흙을 사용합니다.
소성 한계: 흙을 지름 3mm의 원통 모양으로 늘여 토막토막 끊어지려고 할 때의 함수비입니다.
비소성 (Non Plastic, NP): 점성이 없는 사질토나, 소성 한계(PL)가 액성 한계(LL)보다 크거나 같은 경우를 말합니다.
함수비 시험 온도: 시료는 110 +/- 5도C에서 일정 질량이 될 때까지 노건조합니다.
밀도/비중 시험 (피크노미터): 일반적인 흙은 10분 이상 끓여야 공기가 완전히 제거됩니다.
수축 한계 시험: 수은을 사용하여 노건조 시료의 체적을 측정합니다.

3.3 다짐 및 지지력

다짐 효과: 흙의 전단 강도 및 단위 중량 증가, 지지력 증가, 압축성 감소, 투수성 및 흡수성 감소.
동상 방지 대책:
- 배수구를 설치하여 지하 수위를 저하시킵니다.
- 동결 심도 상부 흙을 동결에 어려운 조립토로 치환합니다.
- 모관수 상승 방지를 위해 지하 수위 위에 조립의 차단층을 설치합니다.
- 주의: 세립토층은 모관수를 차단하지 못하고 오히려 모관수 상승을 유발할 수 있습니다.
포장 두께 결정 시험: 도로 또는 활주로의 포장 두께를 결정하는 데는 CBR 시험 (California Bearing Ratio Test)이 사용됩니다.
말뚝의 종류: 상부 하중을 연약 지반을 통해 견고한 지층(암반)으로 전달하는 말뚝은 선단 지지 말뚝입니다.

3.4 전단 강도 및 유선망

예민비 (Sensitivity, St): 흙의 교란에 대한 민감도를 나타내는 지수입니다. 일축 압축 시험을 통해 구합니다.
예민비 (St) = (흐트러지지 않은 시료의 일축 압축 강도) / (흐트러진 시료의 일축 압축 강도)
예민비 계산 예시: 2.0/0.4 = 5.0
점토 지반 전단 강도: 연약한 점토 지반의 비배수 전단 강도를 현장에서 구하는 시험은 현장 베인 시험입니다.
압밀 시험 결과: 선행 압밀 하중, 부피 변화 계수, 투수 계수 등을 구할 수 있습니다. 곡률 계수는 입도 분포 곡선에서 구하는 값으로 압밀 시험으로는 알 수 없습니다.
투수 계수 영향 요소: 입경, 물의 점성 계수, 간극비, 형상 계수 등이 영향을 미치며, 흙의 비중은 직접적인 영향을 미치지 않습니다.
유선망의 특징:
- 인접한 2개의 유선 사이를 흐르는 침투 수량은 서로 같습니다.
- 인접한 2개의 등수두선 사이의 손실 수두는 서로 같습니다.
- 유선과 등수두선은 서로 직교합니다.
- 침투 속도 및 동수 경사는 유선망의 요소 길이에 반비례합니다.

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