골재의 체가름 시험 방법

Method of test for sieve analysis aggregates

KS F 2502

C & M 컨설턴트 대표 안용덕

1. 적용범위

1) 이 규격은 콘크리트에 사용하는 골재의 체가름 시험에 대하여 규정한다.

) 구조용 경량 골재를 포함한다.

2) 여기에서 사용하는 체의 치수는 KS F 2523에 규정한 호칭 치수에 따른다.

2. 시험목적

1) 본 실험은 골재의 입도상태를 조사하기 위하여 행한다.

2) 골재의 입도는 콘크리트의 워커빌리티(Workability)에 미치는 영향이 크다. 또한, 골재의 입도가 적당하면, 공극율이 축소되어 단위용적중량이 크고, 시멘트가 절약되며, 강도가 커지고, 수밀성, 내구성, 내마모성 등을 지닌 경제적인 콘크리트를 얻을 수 있다.

3) 골재의 입도는 체 통과율, 잔류율 등으로 표시하지만 체 통과율에 따라 골재 크기를 알 수 있다.

4) 골재의 입도, 입경(粒徑)을 조사하므로 콘크리트에 사용 골재로서 적당한가를 판단할 수 있으며, 콘크리트 배합설계를 할 때 자료로 이용할 수 있다. 건축공사 표준시방서에 표시된 표준배합표는 골재의 크기별로 건축공사용 콘크리트의 배합을 표시한다.

3. 시험용 기구

1) 저울

① 시료 무게의 0.1% 이상의 정밀도를 가진 것으로 한다.

② 시료의 무게는 골재의 크기에 따라 다르므로 1개의 저울로 측정하는 것은 곤란하다.

2) 체

① 체의 종류

㉠ 망체와 판체

- 망체의 망은 황동 또는 청동의 철사를 직각으로 짠 것이다.[그림.1(a)]

- 판체는 황동, 청동 등의 금속판에 수직으로 원공을 뚫은 것이다.[그림.1(b)]

그림 . 망체와 판체

㉡ 잔골재 및 굵은골재용 체의 종류는 다음 [표.1]과 같다.

- 잔골재용 : No.100, No.50, No.30, No.16, No.8(2.5□), No.4(5□)

- 굵은골재용 : 10□, 15□, 20□, 25□, 30□, 40□, 50□, 65□, 75□, 100□

② 체의 형틀은 원형이고 안지름은 200□, 상면부터 체면까지의 깊이는 60□이다.

표 . KS A 5101에 규정하는 표준망체

잔골재용			굵은골재용
KS의 부름명	부름치수	기준치수	KS의 부름명	부름치수	기준치수
No.100	0.15□	150□	10□체	10□	9.5□
			15□체	15□	16□
No. 50	0.30□	300□
			20□체	20□	19□
			25□체	25□	26.5□
No. 30	0.60□	600□
			30□체	30□	31.5□
No. 16	1.2□	1.18□	40□체	40□	37.5□
			50□체	50□	53□
No. 8	2.5□	2.36□
			65□체	65□	63□
			75□체	75□	75□
No. 4	5□	4.75□
			100□체	100□	106□

3) 체 진동기(Sieve shaker) : 상하 및 수평운동을 하여 체 진동을 할 수 있는 것으로 전동식 과 수동식이 있다.

4) 건조기 : 105℃±5℃의 온도를 유지할 수 있는 것

5) 기타 : 시료 분취기(Sample splitter), 삽(Shovel)

4. 시  료

1) 시료는 대표적인 것을 채취하여 4분법 또는 시료 분취기로 거의 정해진 양이 될 때까지 축분한다. 그 양은 건조 후에 원칙적으로 [표.2]와 같은 양을 표준으로 한다. 다만 구조용 경량 골재에서는 원칙적으로 [표.2] 무게의 1/2로 한다.

2) 위의 시료를 105℃±5℃ 온도에서 일정 무게가 될 때까지 건조한다.

3) 5000g 또는 그 이상 시료에 대하여는 지름 40□ 또는 그 이상의 체를 사용하는 것이 좋다.

표 . 체 분석시험에 사용되는 시료의 양

골재의 종류	구 분	시료의 양
잔골재	1.2□ 체를 중량비로 95% 이상 통과하는 것	100g
	1.2□ 체에 중량비로 5% 이상 잔류하는 것	500g
굵은골재	최대치수 10□정도	1□
	최대치수 15□정도	2.5□
	최대치수 20□정도	5□
	최대치수 25□정도	10□
	최대치수 40□정도	15□
	최대치수 50□정도	20□
	최대치수 60□정도	25□
	최대치수 80□정도	30□

5. 시험방법

1) 표준체는 건축공사 표준시방서에 표시된 표준입도를 고려하여 아래와 같이 사용하며, 체눈이 가는 것을 밑에 놓는다.

- 잔골재용 : [No.100, No.50, No.30, No.16, No.8(2.5□), No.4(5□)]를 1조

- 굵은골재용 : [2.5□, 5□, 10□, 15□, 20□, 25□, 40□, 50□]를 1조로 사용한다.

2) 체가름은 체에 상하 운동 및 수평 운동을 주고 시료를 흔들어 시료가 끊임없이 체면을 균등하게 운동하도록 하며, 1분 동안에 각 체에 걸리는 시료량의 1% 이상이 그 체를 통과하지 않게 될 때까지 작업을 한다. 기계를 사용하여 체가름한 경우는 다시 손으로 체가름하여 1분 동안의 각 체 통과량이 위의 값보다 작아진 것을 확인하여야 한다.

3) 체가름이 끝난 후 각체에 남는 시료의 무게를 0.1%까지 정확히 측정한다.

① 체눈에 끼인 입자는 분쇄되지 않도록 주의하면서 다시 빼고 체에 걸린 시료로 간주한다.

② 체눈에 남아 있는 중량을 재고 거기에 다른 체눈에 남아 있는 것을 가하여 중량을 잰다. 그 후 이렇게 해서 각 중량의 차에서 각 체에 남아 있는 중량을 계산하는 것이 적당하다.

4) 주의사항

① 시료의 무게는 건조시 감량된다는 것을 고려하여 완전 건조한 상태에서 시험한다.

② 체가름 중에 분쇄될 가능성이 있다고 판단되는 골재는 기계로 체가름하여야 한다.

③ 체가름할 때 어떤 경우든지 시료편을 손으로 눌러서 통과시켜서는 안 된다.

④ 체가름시 1분간의 통과율이 그 체에 남아있는 시료무게의 1%이하가 될 때까지 규정하고 있지만 실제는 곤란하므로 통과율이 없을 때까지 체가름한다.

⑤ 어떤 경우라도 체가름 작업이 끝났을 때에 체면적 1□당 0.6g이하 시료가 남아서는 안 된다.

⑥ 시험은 2회 이상으로 하고 그 평균치를 취한다.

⑦ 잔골재에 있어서는 No.200 체를 통과하는 량은 KS F 2511(골재씻기 시험방법)에 의하여 정한다.

6. 결과의 계산

1) 체가름 계량 결과는 시료 전체 무게에 대한 백분율로 소수점 이하 첫째 자리까지 계산한다.

) □KS A 0021□는 2002년 9월20일 폐지.

2) 결과 표시는 다음과 같이 한다.

① 각 체를 통과하는 시료의 전중량에 대한 백분율(%) : 통과율

② 각 체에 잔류하는 시료의 전중량에 대한 백분율(%) : 각체잔류율

③ 용도에 따라 규정된 한 벌의 잔류하는 시료의 중량 백분율(%) : 누가잔류율

④ 최대치수 및 조립률(F.M)을 구한다.

㉠ 조립률은 건축공사 표준시방서에 의해 40, 20, 10□ 및 No.4, No.8, No.16, No.30, No.50, No.100 체에 남는 골재의 전 골재에 대한 중량백분율의 누계 합계를 100으로 나눈 값.

[eqn: F.M = { 누가잔류율(%) ~합계} over { 100 }]

㉡ 잔골재, 굵은골재의 조립률이 각각 Ms, Mg인 골재를 중량비 m:n의 비율로 혼합한 경우 조립율(Ma)은 다음과 같이 산출한다.

[eqn: M sub a & = { m } over { m + n } M sub s + { n } over { m + n } M sub g # #& = r M sub s + LEFT ( 1- r RIGHT ) M sub g]   여기서, [eqn: r = { m } over { m + n }]

㉢ 골재 입자가 큰 것이 많을수록 조립율이 크다.

⑤ 결과를 도시하려면 [그림.2]와 같이 횡축에 체치수(체번호), 종축에 통과율(잔류율)을 점으로 찍어 나타낸다.

그림 . 굵은골재의 체가름 시험결과의 예

7. 참고자료

1) 체의 [NO] 의미는 1inch의 1변을 몇 등분하는가를 나타낸 것이다.

예) No.4 체는 1inch의 눈금을 4등분(면적은 1inch2를 16등분)하는 체로 2.54÷4=0.635□이나 망지름을 제하면 체눈금크기는 4.76□이다.

2) 채취시료의 분할 : 4분법과 시료분취기에 의한 법

① 4분법

- 건조한 시료를 철판 등의 위에 놓고 충분히 혼합한 후 쇼벨로 원추형을 만들고 일정한 두께 의 원으로 편다. 이 원형시료를 직교하는 두 지름으로 사분하여 사분한 시료 중 마주보는 대각방향의 것 2개만을 시료로 채취한다.

- 단, 남아 있는 시료가 시험에 필요한 양의 2배 이상 될 경우에는 다시 분취한다.

② 시료분취기에 의한 법

- 시료분취기는 잔골재용과 굵은골재용이 있으며 분취기의 밑은 서로 엇갈리는 두 개의 구멍으로 되어 있어 골재가 두 방향으로 분리되어 떨어진다.

- 이런 시료분취기에 넣어서 이등분된 시료중 한쪽에 대해서만 시험을 한다.

- 단, 이등분된 시료가 시험에 필요한 양보다 많을 경우에는 다시 시료분취기에 넣어서 필요한 양이 될 때까지 분할한다.

3) 굵은골재 와 잔골재(건축공사 표준시방서)

① 굵은골재 : 체 규격 5mm체에서 중량비로 85% 이상 남는 골재

② 잔골재 : 체 규격 5mm체에서 중량비로 85% 이상 통과하는 골재

4) 건축공사 표준시방서에 의한 잔골재 표준입도는 [표.3], 굵은골재 표준입도는 [표.4]와 같다.

표 . 잔골재의 표준입도

구 분	체통과중량 백분율(%)
체의 치수(□)	10	5	2.5	1.2	0.6	0.3	0.15
잔골재	100	95~100	80~100	50~85	25~60	10~30	2~10
* 부순모래 또는 고로슬래그 잔골재를 혼합하여 사용하는 경우, 혼합한 잔골재의 체를 통과하는 중량 백분율은 2∼15%로 한다.

표 . 굵은골재의 표준입도

구 분		체통과중량 백분율(%)
체의 치수(□)		50	40	25	20	15	10	5	2.5
굵은골재의 최대치수	40□ 이하	100	95~100	-	35~70	-	10~30	0~5	-
	25□ 이하		100	95~100	-	25~60	-	0~10	0~5
	20□ 이하			100	90~100	-	20~55	0~10	0~5

5) 굵은골재의 최대치수는 중량으로 90% 이상 통과하는 체눈의 공칭치수를 말한다. 다시 말해서, 골재의 중량을 90%이상 통과시키는 체 중에서 가장 작은 체의 크기를 말한다. 건설공사에 사용되고 있는 골재 크기의 표시방법은 [표.5]에 나타나 있다.

표 . 골재의 표시방법

골재의 크기		통과중량 백분율
굵은골재	40□ 이하	40□체에 90% 이상 25□체에 90%미만
	25□ 이하	25□체에 90% 이상 20□체에 90%미만
	20□ 이하	20□체에 90% 이상 15□체에 90%미만
	15□ 이하	15□체에 90% 이상 10□체에 90%미만
잔골재	5□ 이하	5□체에 90% 이상 2.5□체에 90%미만
	2.5□ 이하	2.5□체에 90% 이상 1.2□체에 90%미만
	1.2□ 이하	1.2□체에 90% 이상 0.6□체에 90%미만

6) 건축공사 표준시방서에서는 굵은골재의 최대치수를 아래 [표.6], [표7]과 같이 규정하고 있다.

표 . 공사에 따른 굵은골재의 최대치수

철근콘크리트의 경우
구조물의 종류	굵은골재의 최대치수(□)
큰교각, 큰기초 등	80~100
교각, 두꺼운벽, 기초, 큰아치 등	50~80
두꺼운 슬래브	40~50
무근콘크리트의 경우
일반의 경우	25
단면이 큰 경우	40

표 . 부재의 종류에 따른 굵은골재의 최대치수

사 용 부 재	굵은골재의 최대치수(□)
	자갈	부순돌, 고로슬래그 부순돌
기둥, 보, 슬래브, 벽	20, 25	20, 25
기초	20, 25, 40	20, 25, 40

[예] 골재의 체가름 시험의 예

표 . 골재의 체가름 시험의 예

체번호	굵 은 골 재				잔 골 재
	각체에 남는 양의 누계		각체에 남는 양		각체에 남는 양의 누계		각체에 남는 양
	g	%	g	%	g	%	g	%
50□	250	2	250	2
40□	750	5	500	3
30□	1500	10	750	5
25□	3500	23	2000	13
20□	6000	40	2500	17
15□	9000	60	3000	20
10□	13000	87	4000	27
No.4	15000	100	2000	13	25	5	25	5
No.8	15000	100	0	0	75	15	50	10
No.16					145	29	70	14
No.30					245	49	100	20
No.50					445	89	200	40
No.100					500	100	55	11
접 시					500	100	0	0
합 계				100				100

※ 진한 색의 체에 한하여 조립율을 계산한다.

1) 굵은골재의 조립율(F.M)

[eqn: 굵은골재의~조립율(F.M) = { 5+40+87+600 } over 100 = 7.32]

2) 체가름 곡선[그림.3]

그림 . 체가름 곡선

잔골재의 체가름 시험
시 험 일	2003년 월 일 요일 날씨
시험일의 상태	실 온(℃)														습 도(%)
시 료	채취장소									채취날짜											채 취 자
체크기(No)	각 체에 남는 량의 누계											각 체에 남는량											통 과 량
	(g)					(%)						(g)						(%)					(%)
No.4
No.8
No.16
No.30
No.50
No.100
팬(접시)
계
조 립 율
체가름곡석
통 과 량 (%)		100																	0			남 는 량 (%)
		80																	20
		60																	40
		40																	60
		20																	80
		0																	100
			No.100				No.50		No.30			No.16		No.8			No.4
체 번 호
고 찰
실 험 자	소 속														성 명						(인)
확 인	2003년 월 일														성 명						(인)

굵은골재의 체가름 시험
시 험 일		2003년 월 일 요일 날씨
시험일의 상태		실 온(℃)																습 도(%)
시 료		채취장소										채취날짜											채 취 자
체크기(□)		각 체에 남는 량의 누계												각 체에 남는량													통 과 량
		(g)						(%)						(g)							(%)						(%)
50
40
25
20
15
10
No.4
No.8
팬(접시)
계
최대치수(□)														조 립 율
체가름곡석
통 과 량 (%)	100																								0			남 는 량 (%)
	80																								20
	60																								40
	40																								60
	20																								80
	0																								100
			No.8		No.4				10		15				20		25			40				50
체 크 기(□)
고 찰
실 험 자		소 속																성 명					(인)
확 인		2003년 월 일																성 명					(인)

8. 참고문헌

1) 정일영,한천구,정상진, □건축재료실험□, 형설출판사, 1999. 8.

2) 김무한, □구조재료실험□, 문운당, 2000. 1.

3) 김무한,신현식,김문한, □건축재료학□, 문운당, 2000. 1.

4) 한국산업규격, □시험용 체(KS F 5101)□, 1999. 11.

5) 한국산업규격, □골재의 체가름 시험 방법(KS F 2502)□, 1997. 4.

6) 한국산업규격, □골재에 관한 용어의 정의(KS F 2523)□, 2002. 7.

7) 한국건설정보시스템 http://www.cn.co.kr

8) 한국산업규격 http://standard.ksa.or.kr