석재의 비중 및 흡수율시험(KSF2518)과 압축강도 시험방법

건설공사 품질관리 석재 품질시험

암석의 분류

1. 화성암

  마그마가 응고하여 생긴 암석으로 강도가 크다.

    - 심성암 : 지하 깊은 곳에서 서서히 냉각된 것으로 대표적인 예로 화강암과 섬록암이 있다.

    - 화산암 : 마그마가 지표에 분출되어 급격히 냉각된 것으로 현무암, 안산암, 유문암이 대표적이다.

    - 반심성암 : 심성암과 화산암의 중간에서 생성된 것으로 석영반암, 휘록암 등이 있다.

 

 2. 퇴적암

   지표면의 암석이 물, 바람, 빙하 등에 의해 깎이고, 침전퇴적한 암석으로 층리 현상이 있다.

    - 수성암 : 물에 의해 퇴적하여 생성된 것으로 사암, 점판암, 석회암, 응회암 등이 있다.

    - 풍성암 : 육상에서 바람의 작용으로 추적하여 생성된 것

    - 퇴적물 : 자갈, 모래, 진흙, 석회질물질, 화산재

    - 변성암 : 화성암, 퇴적암 등이 지각의 변동이나 지열작용으로 지각의 내부에서 암석과 광물 조성이 변화된 암석

 

 3. 석재의 분류

  - 암석의 순환구조 : 화성암, 퇴적암, 변성암은 주위 환경의 변화에 따라 끊임없이 다른 암석으로 변해간다.

 

석재의 특징

 1. 석재의 장점

  - 압축강도가 크고, 단단하다

  - 불연성으로 불에 타지 않는다.

  - 내구성, 내마모성이 우수하여 변형이 적다

  - 내화학성이 우수하다

  - 외관이 아름다운 특징이 있다.

 2. 석재의 단점

  - 인장강도가 낮아 장대재(긴 자재)를 얻기 어렵다.

  - 단단하여 가공성이 좋지 않다.

  - 열에 닿으면 화강암 등은 균열이 발생한다.

  - 석회암과 대리석은 분해가 일어나 강도가 소멸된다.

 3. 선팽창계수

  - 온도에 의한 석재의 선팽창 계수는 광물의 성분과 결정에 따라 상이하다.

  - 온도변화를 받을 때 내부에 불특정한 응력이 생겨 붕괴의 원인이 된다.

 4. 내화성

  - 일반적으로 500도까지는 거의 파괴되지 않는다.

  - 500도 이상의 과한 열이 발생하면 열의 불균일 분포로 광물의 팽창계수 차이에 의해 변색, 균열이 발생한다.

  - 일정 온도(화강암의 경우 700도)를 넘으면 붕괴된다.

  - 안산암, 사암 등은 화열에 변색될 뿐 900 ~ 1200도까지 견딘다

  - 화강암은 500~550도를 넘어서면 석영분이 팽창하여 균열이 진행되고 변색하며, 강도가 심각하게 저하된다.

  - 대리석과 사문암도 화강암과 같이 내화성에 약하다.

석재의 비중 및 흡수율시험 ( KS F 2518 )

  1. 석재의 흡수율 시험

    - 공시체를 건조기에 105도의 온도로 24시간 이상 건조한다.

    - 건조 후 30분 동안 식힌 후 0.1그램의 정밀도로 무게를 측정한다.

    - 공시체를 20도의 물속에 48시간 동안 침수시킨다.

    - 공시체를 물 속에서 꺼내어 표면을 젖은 헝겊으로 닦아내고 무게를 측정한다.

 

        흡수율 : (침수 후 표면건조 포화상태 무게 - 건조공시체의 무게) / 건조공시체의 무게

 

 2. 석재의 밀도 시험

    - 흡수율 시험에 사용하였던 공시체를 20도의 물속에서 0.1그램의 정밀도로 무게를 측정한다

 

          밀도 = 건조공시체의 무게 / 침수 후 표면건조 포화상태 무게 - 공시체의 물속 무게

 

 3. 석재의 초음파속도 시험 순서

   - 공시체의 길이를 0.1mm까지 정확하게 측정한다.

   - 발진자와 수진자를 접촉시켜 0점을 읽음

   - 발진자와 수진자의 사이에 공시체를 끼운다

   - 진동자와 공시체와의 접착압은 0.5kgf/cm2 이하로 한다

   - 투과시간은 적어도 0.1us까지 읽는다.

   - 발진자와 수진자 위치를 정-역 두가지 방향으로 차이가 5% 이상일시 재측정한다.

 

     탄성파속도(V) = 공시체길이 / 탄성파투과시간

 

 4. 석재의 압축강도 시험

   - 석재의 강도 중에서 가장 큰것이 압축강도이다.

   - 인장, 휨 및 전단강도는 압축강도에 비해 매우 작다.

   - 석재를 구조용으로 사용할 때는 압축력을 받는 부재에 사용해야 좋다.

   - 석재의 압축강도는 중량이 크고 결합상태가 좋을수록 크다.

   - 석재의 압축강도는 공극률이 작으며 구성입자가 작을수록 크다.

   - 압축강도 시험은 5cm이상의 입방체를 사용한다.

 

     공시체의 압축강도(MPa) = 공시체의 파괴하중(N) / 공시체의 하중지지면(mm2)

     - 1MPa 단위로 구한다.

 5. 일축압축시험

   - 원주나 각주모양의 공시체에 축방향에만 압축력을 가하여 시험한다.

   - 강도를 구하는것 이외에 변형률을 함께 측정하여 프와송비 등의 역학적 성질의 측정도 실시한다.

 

 6. 일축압축시험 시험방법

   - 공시체의 길이비를 2정도로 정한다.

   - 공시체의 치수는 0.05mm까지 측정한다.

   - 공시체를 가압판의 중앙에 놓고, 주심선을 일치시킨다.

   - 하중을 가하여 파괴할 때까지의 시간은 1분에서 15분까지로 한다.

   - 파괴하중은 유효숫자 3자리까지 구한다.

 

 7. 침수붕괴도 시험

   - 수침에 의한 암석의 형태 변화로 그 암석의 결합 정도를 간편하게 구하고자 하는 시험

   - 형태변화를 3가지로 구분한다.(변화없음, 흡수팽창, 붕괴)

   - 점토 함유분이 높은 암질 등에서 변화가 현저히 발생한다.

 

 8. 침수붕괴도 시험방법

   - 공시체로서 3cm정도의 암괴를 60도에서 24시간 건조한다.

   - 실온까지 냉각하여 비커 등의 용기에 담는다.

   - 공시체가 완전히 잠기도록 용기에 물을 넣는다.

   - 형태변화를 1, 2, 4, 24시간 단위로 관찰기록한다.

   - 유의사항 : 이 시험은 간편하게 암석의 강도를 알기 위한 것으로 공시체의 취급방법이나 보존상태, 건조온도 등에 따라 붕괴 정도에 변화가 생긴다.