건설재료시험기능사 필기시험 9회 핵심요약노트 및 실전테스트

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📝 건설재료시험기능사 필기시험 9회 핵심 요약노트







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1. 폭약 및 건설 재료 일반


A. 폭약의 종류 및 특징

  • 교질 다이너마이트 (Gelatin Dynamite): 나이트로셀룰로스에 나이트로글리세린을 콜로이드화하여 만든 가소성의 폭약입니다.

  • 흑색 화약: 폭발력이 다른 화약보다 약하며, 대리석이나 화강암 같은 큰 석재의 채취(채석)에 주로 사용됩니다. 수분에 약합니다.


B. 수지의 분류 (열에 따른 변화)

  • 열가소성 수지 (Thermoplastic Resin): 열을 가하면 녹고 식히면 다시 굳는 수지입니다. (예: 폴리염화비닐(PVC) 수지, 폴리에틸렌(PE) 수지, 폴리프로필렌(PP) 수지).

  • 열경화성 수지 (Thermosetting Resin): 열을 가하면 굳어 다시 녹지 않는 수지입니다. (예: 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지).


C. 목재의 특성

  • 기건비중: 공기 중의 습도와 평형을 이룰 때까지 건조한 상태에서의 비중을 말합니다.

  • 목재의 단점: 재질과 강도가 균일하지 않고, 크기에 제한이 있습니다.

  • 합판의 특징: 섬유 방향에 따라 강도 차이가 작고, 수축 및 팽창에 의한 변형이 적습니다.


D. 석재의 특성

  • 석재는 비중이 클수록 조직이 치밀해져 흡수율이 작고, 압축강도가 커집니다.



2. 시멘트 및 콘크리트


A. 시멘트의 종류 및 특징

  • 알루미나 시멘트: 조기강도가 매우 커서 긴급공사나 추운 겨울철 공사에 적합하나, 발열량이 커서 매스콘크리트에는 부적합하며, 화학작용에 대한 저항성이 작아 풍화되기 쉽습니다.

  • 중용열 포틀랜드 시멘트: 댐과 같은 큰 토목구조물에 주로 사용하며, 발열량이 적고 조기강도는 작으나 장기강도가 큽니다.

  • 풍화된 시멘트의 변화: 비중이 작아지고, 응결이 늦어지며, 조기강도가 현저히 작아집니다. 또한 강열 감량이 커집니다.


B. 배합 설계 공식

  • 물-시멘트비 (W/C) 계산:

    • W/C = 단위수량 / 단위 시멘트량

    • (텍스트 설명: 물-시멘트비는 단위수량을 단위 시멘트량으로 나눈 값입니다.)

  • 계산 예: 단위수량 128 kg/m³, 단위 시멘트량 320 kg/m³ 일 때,

    • W/C = 128 / 320 = 0.4 = 40%


C. 콘크리트 혼화재료

  • 혼화재 (사용량을 배합 계산에 고려): 플라이 애시, 고로 슬래그, 팽창재 등.

  • 혼화제 (사용량을 배합 계산에 고려하지 않음): 고성능 감수제, 기포제(AE제), 지연제, 촉진제 등.

  • 지연제 (Retarder): 서중콘크리트 시공이나 운반거리가 멀 때, 콜드조인트 방지 등에 사용됩니다.

  • 경화촉진제 (염화칼슘): 응결이 빠르고 조기강도가 증진되지만, 철근의 부식을 촉진하고 건습에 의한 팽창, 수축이 커집니다. 황산염에 대한 저항성도 작아집니다.


D. 콘크리트 및 모르타르 시험

  • 모르타르 압축강도 시험: 시멘트와 표준모래의 비율은 중량비로 1 : 3 입니다. (시멘트 510 g 사용 시 표준모래는 510 * 3 = 1,530 g 사용)

  • 시멘트 분말도 시험: 블레인시험, 체가름 시험법.

  • 시멘트 비중시험 정밀도: 동일 시험자가 2회 측정 시 +- 0.03 이내여야 합니다.

  • 캐핑 (Capping): 콘크리트 압축강도 시험 시 시험체의 가압면을 매끄럽게 처리하는 작업 (홈 0.05 mm 이상 방지).

  • 콘크리트 공장 제품의 장점: 품질 확인 가능, 공사 기간 단축, 기후조건에 영향을 받지 않습니다.



3. 골재 및 아스팔트


A. 골재의 함수 상태 및 특성

  • 유효 흡수량: 공기 중 건조상태에서 표면건조포화상태가 될 때까지 흡수되는 물의 양.

  • 조립률 (Fineness Modulus, FM):

    • 콘크리트용 잔골재의 적정 입도 범위: 2.3 ~ 3.1

    • 적용 표준체 규격 (10개): 0.15 mm, 0.3 mm, 0.6 mm, 1.2 mm, 2.5 mm, 5 mm, 10 mm, 20 mm, 40 mm, 75 mm

  • 잔입자 시험 (KS F 2511): 골재를 물로 씻어서 0.08 mm 체를 통과하는 잔입자의 양을 측정합니다.

  • 유기불순물 시험 용액: 타닌산 용액, 알코올 용액, 수산화나트륨 용액.


B. 굳지 않은 콘크리트 시험

  • 슬럼프 시험:

    • 슬럼프콘 높이: 30 cm (300 mm).

    • 슬럼프콘 들어 올리는 시간: 2 ~ 5초.

    • 콘크리트 채우기 시작부터 시험 종료까지 총 시간: 3분.

  • 반죽 질기 시험 (Workability): 슬럼프 시험, 리몰딩 시험, 켈리볼 관입 시험. (길모어 침 시험은 시멘트 응결 시간 측정에 사용).

  • 블리딩 시험 (KS F 2414): 굵은 골재의 최대치수가 40 mm 이하인 경우에 적용합니다.


C. 아스팔트 시험

  • 침입도 시험: 아스팔트의 굳기 정도(경도)를 측정합니다.

  • 신도시험: 아스팔트의 늘어나는 정도인 연성(Ductility)을 측정합니다. (직류 아스팔트의 신도가 블론 아스팔트보다 큽니다).

  • 연소점 (Fire Point): 인화점 측정 후 가열을 계속하여 시료가 적어도 5초 동안 연소를 계속한 최저 온도입니다.



4. 흙의 역학 및 시험


A. 흙의 성질 및 기초 역학

  • 함수비 (w) 계산:

    • w (%) = ((젖은 흙의 중량 - 노건조 후의 중량) / 노건조 후의 중량) * 100

    • (함수비는 젖은 흙 중량과 노건조 후 중량의 차이를 노건조 후 중량으로 나눈 후 100을 곱한 값입니다.)

  • 계산 예: (50 g - 40 g) / 40 g * 100 = 25%

  • 최적함수비 (OMC): 다짐곡선에서 최대 건조단위무게가 얻어지는 함수비.

  • 유효응력 (Sigma-prime) 계산:

    • 유효응력 (Sigma-prime) = 전체 응력 (Sigma) - 간극수압 (u)

    • (유효응력은 전체 응력에서 간극수압을 뺀 값입니다.)

  • 수평응력 (Sigma-h) 계산:

    • 수평응력 (Sigma-h) = 연직응력 (Sigma-v) * 토압계수 (K0)

    • (수평응력은 연직응력에 토압계수를 곱한 값입니다.)

  • 기초의 종류:

    • 얕은 기초: 푸팅 기초(독립, 복합, 연속 기초).

    • 깊은 기초: 말뚝 기초, 피어 기초, 케이슨 기초.

    • 전면 기초 (매트 기초): 지반이 약하거나 구조물의 무게가 무거울 때 가장 적합합니다.


B. 흙의 밀도 및 다짐 시험

  • 흙의 비중시험: 피크노미터에 증류수와 시료를 채운 후, 흙 입자 속 기포 제거를 위해 일반적인 흙은 10분 이상 끓입니다.

  • 함수비 시험 기구: 저울, 항온건조로, 데시케이터. (피크노미터는 비중시험에 사용).

  • 다짐 에너지: 래머의 중량, 낙하 높이, 낙하 횟수에 비례하며, 시료의 부피에 반비례합니다.

  • 다짐시험 허용 최대 입경: A, C, D 다짐은 19 mm 이하, B, E 다짐은 37.5 mm 이하.

  • 모래치환법 (현장 단위무게): 시험 구멍의 부피를 구하기 위해 사용됩니다. 시험 시 측정기에 모래를 넣을 때 진동을 주면 안 됩니다.


C. 흙의 애터버그 한계 시험

  • 소성한계 (Plastic Limit, PL): 흙을 지름 3 mm의 줄 모양으로 늘여 토막토막 끊어지려고 할 때의 함수비.

  • 액성한계 (Liquid Limit, LL):

    • 낙하 횟수 25회에 해당하는 함수비.

    • 시험 전 시료 준비 시 물과 반죽 후 수분 증발을 막아 10시간 이상 방치합니다.

    • 시험 결과를 반대수 용지에 작성하면 유동곡선이 나타납니다.

  • 수축한계 (Shrinkage Limit): 건조 시료의 부피 측정을 위해 수은을 사용합니다.

  • 액성한계/소성한계 시료: 자연 함수비 상태의 흙을 사용하여 0.425 mm 체를 통과한 흙을 사용합니다.

  • 소성지수 (Plasticity Index, PI) 계산:

    • PI = 액성한계 (LL) - 소성한계 (PL)

    • (소성지수는 액성한계에서 소성한계를 뺀 값입니다.)

  • 활성도 (Activity): 소성지수를 2 마이크로미터 이하의 점토 함유율로 나눈 비. 흙의 팽창성을 판단하는 기준입니다.


D. 사면 및 동상 대책

  • 사면 파괴 원인: 전단 응력이 흙의 전단 저항력보다 커지거나, 간극수압 증가, 함수량 증가에 따른 점토 연약화 등. 전단 저항력의 증가는 파괴의 원인이 아닙니다.

  • 흙의 동상 방지 대책: 배수구를 설치하여 지하수위를 낮추고, 동결 심도 상부의 흙을 비동결성 흙으로 치환합니다.







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