함수비를 크게 변화시키지 않고 공극 내의 공기를 배출시켜 토립자간의 결합을 치밀하게 함으로써 단위 중량을 증가시키는 과정을 흙의 다짐(Compaction)이라고 한다.
O 다짐 목적 및 효과
다짐의 목적은 흙의 강도를 증가시키고 공극비를 감소시켜 흙의 압축성을 낮게 하여 투수계수를 감소시키는데 있다. 이러한 다짐을 통해 흙의 전단강도 증가, 침하량 감소, 투수성 저하 등의 효과를 기대할 수 있다
① 흙의 단위 중량의 증가
② 지반의 압축성, 투수성 감소, 물의 흡수력 감소
③ 전단강도, 부착력, 단위 중량의 증가
④ 다짐 완료 후의 침하나 파괴의 방지
⑤ 지반의 지지력 증가
⑥ 동상, 팽창, 건조, 수축 등의 감소
O 다짐 곡선
1) 다짐곡선의 개념 : 각 다짐곡선의 최적 함수비를 중심으로 함수비가 감소되는 쪽을 건조축, 증가하는 쪽을 습윤축이라 함
① 가로축은 함수비(%)를, 세로축은 건조밀도(Rd)를 나타낸다.
② 최대 건조 밀도(Wopt) : 다짐 곡선의 정점을 나타내는 밀도
③ 최적 함수비(OMD, Wopt) : 최대건조밀도일 때의 함수비
2) 다짐 곡선의 특징
| 다짐곡선이 좌측으로 갈수록 (다짐 곡선이 상향일때) |
다짐 곡선이 우측으로 갈수록 (다짐 곡선이 하향일때) |
| ① 조립토(모래질) 이다. | ①세립토(점토질) 이다. |
| ② 양입도(입도 배합이 양호)이다. | ② 빈입도이다. |
| ③ 다짐 에너지(다짐량)가 커진다. | ③ 다짐 에너지가 작아진다. |
| ④ 최적함수비(OMC)가 작아진다. | ④ 최적함수비(OMC)가 커진다. |
| ⑤ 최대건조밀도 (Rdmax)가 커진다. | ⑤ 최대건조밀도 (Rdmax)가 작아진다. |
| ⑥ 다짐곡선의 기울기가 급하다. | ⑥ 다짐곡선의 기울기가 완만하다. |
※ 참고사항
㉠ 동일한 다짐 에너지에서 건조측이 습윤측보다 전단 강도가 크다.
㉡ 최적함수비(OMC)보다 약간 습윤측에서 최소 투수계수가 나오며, 최적함수비(OMC)보다 약간 건조 측에서 최대 전단강도가 나온다.
㉢ 건조측에서 다지면 팽창성이 크고, 최적함수비에서 다지면 팽창성이 최소이다.
㉣ 흙의 구조: 건조측에서 다지면 면모구조가 되고, 습윤측에서 다지면 이산구조가 된다.
3) 다짐도 : 최대 건조 밀도에 대한 시공시 현장 밀도의 비
① 다짐도는 다짐 재료의 선정 또는 분류에 이용되며, 보통 90~95% 이상의 상대 다짐이 요구된다.
(어스 댐 : 95% 이상, CBR이나 도로 : 90% 이상)
② 다짐 흙의 성질은 토립자 간의 공극이 감소하고 부착력이 증가하여 역학적 강도 및 지지력이
커지며 압축성, 흡수성, 투수성이 감소한다.
O 함수비 변화에 따른 흙의 성상
C. A Hogentogler는 흙의 다짐 곡선에 대해 함수비의 변화에 따른 다짐 밀도의 추이를 직선의 곡선점에 대해 『수화 → 윤활 → 팽창 → 포화』의 4단계로 구별함
1) 수화단계(hydration) : 반고체상의 영역으로 함수량의 절대량이 부족하여 흙 입자 간의 접착이 일어나지 않고 큰 공극으로 인해 건조 밀도가 가장 작은 단계
2) 윤활단계(lubrication) : 탄성체적 영역으로 물의 일부가 자유수가 되어 흙 입자 사이에 윤활 역할을 하게 됨. 이 단계의 최대 함수비 부근에서 최대 건조 밀도가 나타나 다짐 효과가 가장 높음
3) 팽창단계(swelling) : 소성적 영역으로 증가분의 물이 윤활 역할뿐만 아니라 다져진 순간에 잔류 공기를 압축하게 되며 이로 인해 흙이 압축되었다가 팽창하게 됨
4) 포화단계(saturation) : 반점성 유체적 영역으로 팽창단계부터 증가된 수분은 흙 입자와 치환되어 실제적으로 포화된 결과가 됨
O 현장 단위중량 측정 및 함수비 측정 방법
다짐이 완료된 후에 특정 부분에서 채취한 시료의 무게와 부피를 토대로 현장 밀도를 측정하여 시험 결과와 비교, 다짐도를 평가한다.
1) 모래치환법(들밀도 시험) : 자갈이 많은 흙
① 시험 목적 : 현장에서 흙 입자의 건조 단위 중량을 계산
② 표준사의 사용 : No.10체를 통과하고 No.200체에 남은 모래를 사용하여 시험 구멍의 체적을 구하기 위하여 사용
2) 고무막법(물 치환법, 기름 치환법)
시험공을 파고 구멍에 표준사 대신 눈금이 있는 용기에 부착된 물이 가득찬 고무막을 빈구멍에 넣어서 체적을 결정하여 건조 단위 중량을 구함
3) 절삭법(Core cutter에 의한 방법) : 자갈이 없는 흙
얇은 관을 막은 후 흙을 파내어 그 흙의 중량과 함수비를 측정하여 건조 단위 중량을 결정함
4) r선 산란형 밀도계에 의한 방법
최근 대규모 공사의 다짐 건조 단위 중량을 결정하는데 사용되며, 밀도계를 천공된 시험공의
지표면에 작동하여 흙의 습윤 단위 중량과 단위 체적당의 수분 중량을 측정하여 두 값의 차로
부터 건조 단위 중량을 결정함.
2023.08.08 - [강박사의 관련법령집] - 굴착공사 표준안전 작업지침[시행 2023.7.1]
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