[공학] 토질역학 및 실습 - 소성한계 실험

1. 시 험 목 적

소성한계 는 흙의 소성상태와 반고체 상태의 경계를 나타내는 함수비를 말하고 KS F 2304에서는 『흙덩어리를 손으로 밀어 직경 3mm의 국수모양으로 만들어 부슬부슬해질 때의 함수비』라고 정의되어 있다. 시험에서는 직경 3mm가 되게 국수모양으로 만든 다음에 손바닥으로 힘을 가하지 않고 살살 문지르면 체온에 의하여 물이 마르면서 함수비가 감소되고, 일정함수비(소성한계)에 도달되면 부스러진다. 이때의 함수비를 측정하면 곧 소성한계가 된다. 그러나 직경 3mm를 정확히 유지하기 어렵고 손바닥에 힘이 가해져서 시험장비가 개발되어서 사용되고 있다. 소성한계는 소성도를 이용한 세립토의 분류와 흙의 공학적 성질 판정에 이용된다.

2. 시 험 기 구

(1) 유리판(반죽용)

(2) 주걱, 스페추라(Spatula)

(3) 분무기(증류수 담은 상태)

(4) 시료용기

(5) 건조기

모델(Model)
HS-134
유리판(Plastic Limit Plate)
유리판 150×150mm
유 발 (Mixing Dish)
자기 제품
스페추라 (Spatula)
스테인레스제
함수비캔 (…(생략)

(6) 저울(balance)

(7) 면헝겊

(8) 시료 캔

3. 시 험 방 법

(1) No.40체 통과시료 약 15g을 유리판 위에 놓고 증류수를 가하여 고르게 혼합한 후에 덩어리가 될 때까지 잘 뭉친다.

(2) 잘 뭉쳐진 흙덩어리를 유리 위에 놓고, 손바닥으로 밀어 균일하게 지름 3㎜ 정도의 국수모양으로 만든다. 국수모양으로 뭉쳐지지 않으면 시험을 중단하고 NP(비소성)라고 기록한다. 3㎜크기를 일일이 측정하기가 번거로우므로 미리 3㎜ 봉을 놓고 비교하면서 만든다. 시료가 3㎜ 되기 전에 부스러지면 함수비가 소성한계보다 작은 상태이므로 물을 추가하여 함수비를 증가시켜 재시험한다. 흙의 반죽이 너무 유연하면 공기 건조시킨 후에 다시 잘 반죽해서 시험한다.

(3) 국수모양의 흙을 손바닥으로 힘을 가하지 않고 문지른다.

(4) 부슬부슬하게 부스러지기 시작하면 부스러진 흙을 모아서 즉시 무게를 측정하여 함수비를 구한다. 이 함수비가 소성한계 ωp 이다.

(5) 흙을 다시 반죽하여 이상의 시험을 적어0도 3회 이상 실시하여야 한다. 소성한계를 구할 수 없거나 소성한계가 액성한계와 같다든지 또는 소성한계가 액성한계보다 크게 구해지는 경우는 비소성(NP)으로 표시한다.

(6) 시험결과를 정리한다.

(7) 보고서를 작성한다.

4. 결과산출방법

(1) 시험에서 구한 함수비중에서 너무 크거나 작은 값은 버리고 나머지 값을 평균하여 소성한계를 결정한다.

(2) 소성한계 (PL) 은 다음과 같이 계산한다.

(3) 소성한계 wp 와 액성한계 wL 로부터 소성지수 Ip를 구한다.

5. 시 험 결 과

16.87

(1) 따라서 본 시험의 소성한계는 37.01%이다.

(2) 소성한계와 액성한계(액성한계시험참고)로부터 소