액성한계 시험 방법, 목적 - 애터버그의 한계

액성한계 시험

 

1.시험의 개요

세립토는 함수비의 변화에 따라 고체 상태로부터 반고체 상태, 소성 상태 ,액체 상태로 변화하는데 이때 소성 상태와 액체 상태의 경계가 되는 함수비를 액성한계(liquid limit),라고 정의한다.액성한계는 입자의 치수는 물론 흙의 화학성분과 광물성분 입자에 흡착되어 있는 이온 등에 따라 그 값을 달리한다.액성한계의 값과 동일한 함수비를 가지고 있는 흙은 어떤 흙이든 최소값의 전단강도를 가진다. 따라서 자연함수비가 액성한계를 넘어서면 그 흙의 전단강도는 거의 무시할 수 있다.

2.시험의 목적

액성한계는 흙을 공학적으로 분류하는 데 널리 이용되며, 때로는 세립토의 종류를 판별하는 데 쓰여진다.이 값들이 설계에 직접 이용되는 경우는 드물지만 , 설계에 쓰여지는 중요한 계수를 이 값들과 관련시켜 만들어낸 경험공식은 더러 있다.경험이 많은 기술자는 액성한계와 소성지수의 값만 알아도 그 흙의 공학적 성질을 대략 추정할 수 있으므로 이값들을 실험실에서 정확히 결정하는 것은 대단히 중요한 일이다.

3. 시험에서 결정하는 공학적 의미

액성한계는 애터버그한계중 액체상태와 소성상태의 경계가 되는 함수비로 KS F 2303 규정에는 ” 1cm 높이의 황동접시를 1초간 2회의 비율로 25회 떨어뜨렸을 때 양분된 부분의 흙이 양측으로부터 흘러내려 1.5cm 의 길이로 합쳐졌을 때의 함수비”라고 규정하고 있다. 이 값은 세립토의 분류와 공학적 성질을 판단하는데 이용된다.

 

4.시험방법및절차

• 일반적인 시험절차
  1. 황동접시와 고무대 사이를 정확히 1cm로 조절한다.
  2.  No.40 체를 통과한 공기 중에서 말린 시료를 약 100 g정도 준비한다.
  3. 시료를 유리판 위에 놓고 증류수를 가하여 잘 반죽한다.
  4. 반죽한 흙을 황동 접시에 담아 최대 두께가 약 1cm되도록 잘 고른다.
  5. 접시의 대칭축을 따라 홈파기 날을 수직으로 세워 홈을 파서 접시 속의 흙을 양쪽으로 가른다.
  6. 액성한계측정기의 손잡이를 1초 동안에 2회의 속도로 회전시켜 흙을 담은 접시를 판에 떨어뜨린다.
  7. 홈의 밑부분에 있는 흙이 약 1.5 cm정도 합류할 때의 낙하회수를 구한다.
  8. 양쪽 흙이 합쳐진 부분에서 흙을 따내서 함수비를 구한다.
  9. 낙하회수 10～25회의 것 2개 , 25～35회의 것 2개가 얻어지도록 시료에 증류수를 가하여 (1)～(8) 의 조작을 반복한다.
   

액성한계 시험

애트버그한계

 

1. 정의

• 조립토의 공학적 성질은 상대밀도와 입도분포에 지배를 받으며, 세립토의 경우에는 먼저 함유한 점토광물의 종류와 흡착 양이온의 종류에 따라 달라지며 같은 흙에서도 함수량에 따라 공학적 성질이 달라진다.
• 특히, 함수량에 따라 단단한 고체 상태에서 부드러운 액체 상태까지 변화하는데 그 상태의 정도를 연경도(軟硬度 ; consistency)라 일컫는다.
• 연경도를 잘 표현 한 것이 애터버그 한계(Atterberg Limits)이다.

2. 특징

• 점성토는 일반적으로 물을 포함하고 있으며, 함수량의 변화에 따라 흙의 강도와 체적이 변한다.
• 건조한 흙에 물을 가하면 흙의 상태가 변하고 수축한계, 소성한계, 액성한계는 각 변화추이의 한계를 일정한 시험방법으로 정한 것으로, 이들의 변화하는 한계를 Consistency 한계 또는 Atterberg한계라 한다.

 

※흙의 연경도

• 수축한계(shrinkage limit : SL): 함수량을 감소해도 흙의 부피가 감소하지 않고 함수량이 어느 양 이상으로 늘어나면 흙의 부피가 증대하게 되는 한계의 함수비
• 소성한계(plastic limit : PL): 파괴없이 변형시킬 수 있는 최소의 함수비로 압축, 투수, 강도 등 흙의 역학적 성질을 추정할 때 사용
• 액성한계(liquid limit : LL): 외력에 전단저항력이 제로가 되는 최소의 함수비
• 소성지수(plasticity index : PI): ①PI = LL - PL, ②소성상태에 있을 수 있는 물의 범위로 소성상태가 클수록 물을 많이 함유
• 물의 함유: 고체상태<반고체상태<소성상태<액체상태
• -고체와 반고체사이(수축한계)
• -반고체와 소성상태사이(소성한계)
• -소성상태와 액체상태사이(액성한계)