건설재료시험기능사 필기시험 3회 핵심요약노트 및 실전테스트

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📝 건설재료시험기능사 필기시험 3회 핵심 요약노트







아래에 정리되어 있는 핵심포인트를 먼저 공부하신 후에

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1. 목재 및 석재의 기본 성질


목재의 강도와 함수율

  • 함수율과 압축강도의 관계: 목재의 함수율이 섬유포화점 이하일 경우, 함수율이 증가하면 압축강도는 감소합니다. 즉, 함수율과 강도는 반비례합니다.


석재의 일반적 성질

  • 강도: 석재의 압축강도가 인장강도, 휨강도, 전단강도에 비하여 매우 큽니다. (인장강도가 크다는 설명은 틀림)

  • 내화성: 화강암은 내화성이 낮습니다.

  • 흡수율과 강도: 흡수율이 클수록 강도는 작아지고 동해를 받기 쉽습니다.

  • 비중과 강도: 비중이 클수록 압축강도가 큽니다.



2. 강재 및 역청재료


강의 열처리

  • 담금질 (Quenching): 강을 오스테나이트 영역까지 가열한 후 급랭하여 마텐자이트(Martensite) 조직을 얻는 열처리입니다. 이 과정을 통해 강의 경도와 강도가 현저하게 증가합니다.


역청재료의 종류 및 성질

  • 역청재료의 종류

    • 천연 아스팔트: 레이크 아스팔트, 록 아스팔트, 아스팔타이트 등

    • 석유 아스팔트: 스트레이트 아스팔트, 블론 아스팔트, 컷백 아스팔트, 유화 아스팔트, 개질 아스팔트

  • 신도 (Ductility): 직류 아스팔트의 신도(연성)가 블론 아스팔트보다 큽니다.

  • 감온성: 감온성이 높은 재료는 저온에서 취약하고 고온에서 연약합니다.

  • 침입도: 플라스틱한 역청재의 반죽 질기를 물리적으로 표시하는 방법 중 하나입니다.



3. 시멘트 및 혼화재료


시멘트의 특성

  • 조기강도: 알루미나 시멘트가 보통 포틀랜드 시멘트의 28일 강도를 24시간 만에 발현하여 조기강도가 가장 큽니다.

  • 분말도: 시멘트 입자의 가는 정도를 측정하는 시험이며, 단위는 **cm²/g (제곱센티미터/그램)**입니다.

    • 분말도가 클 때의 특징: 풍화하기 쉽고, 수화열이 많아 응결이 빠르며, 초기 강도가 크고, 건조수축이 커집니다.

  • 응결시간: 온도, 분말도, 수량에 영향을 받습니다. 온도가 높거나 분말도가 크면 응결이 빨라지고, 수량이 많으면 늦어집니다.


시멘트 및 콘크리트 시험

  • 물-시멘트비 (W/C) 계산: 물-시멘트비 = (필요한 물의 양 (kg)) / (시멘트 무게 (kg))

    • 예시) W/C = 0.60, 시멘트 40 kg일 때 필요한 물의 양은 40 kg * 0.60 = 24 kg입니다.

  • 시험체 양생온도: 시멘트 모르타르의 압축강도/인장강도 시험체 양생온도는 20 ± 2 도 C입니다.

  • 시멘트 안정성 시험: 오토클레이브 팽창시험 (Autoclave Expansion Test)을 통해 시멘트의 안정성을 확인합니다.


혼화재료의 역할

  • 팽창재: 콘크리트가 굳는 도중에 부피를 늘어나게 하여 건조수축에 의한 균열을 막아 줍니다.

  • AE제 (공기연행제) 사용 효과:

    • 워커빌리티 증진, 동결융해 저항성 증가, 단위수량 감소.

    • 단점: 강도와 철근과의 부착강도는 감소하는 경향이 있습니다.



4. 콘크리트 및 골재 시험


굳지 않은 콘크리트

  • 공기량:

    • AE제 사용량 증가 => 공기량 증가

    • 시멘트 분말도 높을수록 => 공기량 감소

    • 콘크리트 온도가 낮을수록 => 공기량 증가

  • 건조수축 영향: 콘크리트의 건조수축은 단위수량에 가장 큰 영향을 받습니다.

  • 블리딩 종료 시간: 보통 20ºC에서 믹싱 후 2시간에서 4시간 사이에 거의 끝납니다.

  • 공기량 측정기: 워싱턴형 공기량측정기는 보일(Boyle)의 법칙을 응용하여 압력 감소를 이용해 공기량을 측정합니다.

  • 컨시스턴시 측정: 포장용 콘크리트처럼 된 반죽에는 진동대에 의한 컨시스턴시 시험이 적합합니다.


골재의 성질 및 시험

  • 비중 및 흡수율: 일반적인 잔골재의 비중은 2.50 ~ 2.65 정도이며, 흡수율은 1 ~ 6 % 정도입니다.

    • 일반적인 골재의 비중은 표면건조포화상태 비중을 의미합니다.

  • 함수상태: 표면건조포화상태는 골재 입자의 표면수는 없지만, 내부의 빈틈은 물로 포화된 상태입니다.

  • 공극률 계산: 

      • 실적률(%) = (단위용적질량 (ton/m³)) / (골재의 밀도 (ton/m³)) * 100 

      • 공극률(%) = 100 - 실적률(%)

    • 예시) 밀도 2.70, 단위용적질량 1.95일 때, 

    • 실적률 = (1.95/2.70) * 100 ≈ 72.2%, 

    • 공극률 = 100 - 72.2 = 27.8%입니다.

  • 잔입자: 골재에 포함된 잔입자란 골재를 물로 씻어서 0.08 mm 체를 통과하는 입자입니다.

  • 마모시험: 굵은 골재의 마모 저항을 측정하는 가장 중요한 시험기는 로스앤젤레스 시험기입니다.


콘크리트 강도 시험

  • 압축강도 시험: 공시체의 양생이 끝난 직후 습윤 상태에서 시험해야 합니다.

  • 휨강도 시험 (보 제작): 각 층당 다짐 횟수는 몰드의 단면적 * (1/1000 mm²) 비율로 계산하여 정합니다.



5. 흙의 성질 및 역학


흙의 성질 및 분류

  • 소성지수 (PI): 소성지수 = 액성한계 - 소성한계

    • 예시) 42.8 - 32.2 = 10.6

  • 군지수 (Group Index): 0.075 mm 체 통과율, 액성한계, 소성지수가 필요합니다. 유동지수(Flow Index)는 필요하지 않습니다.

  • 수축한계의 이용: 흙의 동상성(Frost Heave) 판정 등에 사용됩니다.

  • 공학적 분류:

    • 조립토: 0.075 mm 체 통과량이 50% 이하

    • 세립토: 0.075 mm 체 통과량이 50% 이상


흙의 입도 분포 및 동상

  • 입경가적곡선: 반대수 용지(세로축 산술, 가로축 대수)를 사용하며, 흙의 입경이 균등한 흙은 입도가 불량한 흙입니다.

  • 균등계수 (Uniformity Coefficient, Cu): Cu = D60 / D10

    • 예시) D60 = 0.16 mm, D10 = 0.095 mm일 때, Cu = 0.16 / 0.095 ≈ 1.68입니다.

  • 동상에 취약한 흙: 실트질 흙은 모관 현상 및 투수성이 비교적 커서 동상(Frost Heave)이 잘 일어납니다.

  • 동상 방지 대책: 지하수면을 낮추거나, 동결심도 상부의 흙을 비동결성 흙(조립토)으로 치환하거나, 화학 약품을 넣어 동결 온도를 낮춥니다. 실트질 흙을 넣는 것은 동상을 차단하는 방법이 아닙니다.


지반 조사 및 전단

  • 표준관입시험 (SPT): 63.5 kg 해머를 75 cm 높이에서 자유 낙하시켜 30 cm 관입에 필요한 낙하 횟수(N값)를 측정합니다. 이 시험으로는 흐트러지지 않은 시료(불교란 시료)를 채취할 수 없습니다.

  • 전단 시험법:

    • 현장 시험: 베인 시험 (Vane Test)

    • 장기 안정성 검토: 압밀 배수 시험 (Consolidated Drained Test)

  • 예민비 = (자연시료의 일축압축강도) / (흐트러진 시료의 일축압축강도)

    • 예시) 1.25 kg/cm² / 0.25 kg/cm² = 5.0


흙의 다짐 및 지지력

  • 다짐도(%) = (현장 건조단위무게) / (최대 건조단위무게) * 100

    • 예시) (1.552 / 1.682) * 100 ≈ 92.27%

  • 모래치환법: 파낸 구멍의 부피를 알기 위하여 모래(표준사)를 사용합니다.

  • 가요성 포장 두께 결정: 주로 지지력비 (CBR, California Bearing Ratio) 값을 사용합니다.


기타 재료역학

  • 크리프 (Creep): 재료가 일정한 하중 아래 시간의 경과에 따라 변형량이 증가하는 현상입니다.



6. 역청 재료 시험


침입도 시험 (Penetration Test)

  • 침입도 정의: 표준 침이 5초 동안 100 g 추의 낙하로 관입하는 깊이를 0.1 mm 단위로 나타낸 값입니다.

  • 단위 변환: 1 침입도 = 0.1 mm

    • 예시) 관입 깊이 20 mm => 침입도 = 20 / 0.1 = 200


연화점 시험 (Softening Point Test, 환구법)

  • 시험 시간: 시료를 환에 넣고 4시간 이내에 시험을 끝내야 합니다. (10시간 아님)

  • 연화점 정의: 시료가 연화되어 규정 거리인 25 mm까지 내려갈 때의 온도입니다.


신도 시험 (Ductility Test)

  • 기준: 아스팔트의 **연성 (Ductility)**을 평가하는 기준이 됩니다. (전성 아님)

  • 단위: cm로 나타냅니다.







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