골재의 표건상태와 흡수율

골재의 흡수율은 골재의 강도와 밀접한 관계가 있습니다. 골재는 강도를 직접 측정하기가 어렵기 때문에 밀도와 흡수율을 이용해서 간접적으로 이용하는데, 여기서는 흡수율을 어떻게 측정하는지 살펴보겠습니다.

 

골재의 절건상태와 표건상태

골재는 내부에 공극이 있기 때문에 일반적인 환경에서 보관하면 어느 정도의 수분을 항상 포함하고 있습니다. 그렇지만 어느 정도나 수분을 포함하고 있는지는 대기 중의 습도나 환경에 따라 달라지기 때문에 어떻게 보관하는지에 따라 달라지게 됩니다. 이처럼 일반적인 대기환경에서 골재를 보관하는 상태는 기건상태는 표준적인 상태라고 할 수 없고 내부에 포함된 수분도 항상 달라지게 됩니다.

골재의 함수 상태

만일 골재 내부의 빈틈에 포함되어 있는 물을 잘 말려서 완전히 제거한다면 절건상태로 만들 수 있습니다(위 그림에서 맨 왼쪽). 절건상태는 절대 건조 상태를 말하는데 보통 건조로와 같은 장비를 이용해서 105±5℃로 온도를 유지한 다음 질량의 변화가 없을 때까지 건조시키는 방식으로 만들어냅니다.

이 절건상태의 골재를 공기 중에 보관하면 상대 습도나 보관환경에 따라 골재 내부에 어느 정도 수분이 들어가게 됩니다. 앞에서도 말했지만 기건상태에서는 내부에 어느 정도나 수분이 포함되어 있는지 정확하게 파악하기가 쉽지 않습니다. 현재상태의 중량을 잰 다음 절건상태로 만들어 절건상태의 중량으로 뺀 다면 증발한 수분의 양을 잴 수가 있겠죠?

그런데 골재는 내부 빈틈이 어느 정도인가에 따라 수분을 빨아들이는 능력이 달라지게 됩니다. 이렇게 골재 표면은 건조하고 골재 내부의 공극이 완전히 물로 차 있는 상태를 표건상태 또는 표면 건조 포화 상태라고 합니다. 굵은 골재를 물 속에 24시간 이상 담가둔 후 꺼내서 표면의 물기를 제거하고 부드러운 천으로 눈에 보이는 수막을 닦아서 만들 수 있습니다. 물론 잔골재는 천으로 닦기가 어렵기 때문에 다른 방법을 사용해야 합니다.

 

잔골재의 표건상태는 플로운 콘(Flow cone)을 사용합니다. 만일 잔골재를 24시간 이상 물에 담궜다가 꺼낸다면 골재 표면에도 물이 흡착되어 있기 때문에 잔골재 입자가 서로 달라붙게 됩니다. 바닷가에서 모래성을 쌓을 수 있는 것과 같겠죠? 만일 위 그림처럼 생긴 플로운 콘에 잔골재를 넣은 다음 플로운 콘을 들어올린다면 모양이 거의 흐트러지지 않고 거의 그대로 유지될 수 있을 것입니다(그림 가운데 습윤상태). 그런데 조금씩 수분이 말라서 잔골재 표면에 있는 표면수가 증발한다면 플로운 콘을 들어올렸을 때 형태를 그대로 유지하기 못하고 허물어지게 됩니다. 이처럼 형상이 흐트러지기 시작할 때를 표건상태(그림 오른쪽)라고 할 수 있습니다.

어쨌든 이렇게 표면 건조 포화 상태로 골재를 만들어 중량을 재고, 건조로에서 절대 건조 상태로 만들어 중량을 잰 다음 이 값을 빼면,  골재가 내부에 가득 담아낼 수 있는 흡수량를 구할 수 있습니다. 이 흡수량을 절대 건조 상태의 중량을 나누면 흡수율이 됩니다. 

즉 흡수율은 표면 건조 포화 상태의 골재에 함율되어 있는 전체 수량을 절대 건조 상태의 골재 질량으로 나누어 백분율로 표시한 값을 말합니다. 

 

만일 절대 건조 상태의 골재 중량이 100g이고, 기건상태에서의 중량이 102g, 표건상태의 중량이 105g이었다면 이 골재의 흡수율은 얼마일까요?

표건상태의 중량에서 절대건조상태의 중량을 빼면 5g 입니다.

이 값을 절대 건조 상태의 중량으로 나누면 (5 ÷ 100) × 100(%) = 5%가 됩니다.

따라서 이 골재의 흡수율은 5%입니다. 

골재의 흡수율은 3.0% 이하가 되어야만 합니다.