토공 다짐도 판정방법

왜 배우는가: 토공의 다짐도는 성토·노상·뒷채움의 침하와 지지력을 좌우하므로 시공 품질을 판정하는 기본 지표이다. 현장 밀도시험과 다짐관리 방법을 비교하는 문제가 반복해서 출제되므로 원리와 방법의 차이를 함께 익혀야 한다.

출제 이력: 제136회 4교시 2번, 제114회 2교시 1번, 제110회 2교시 3번, 제95회 1교시 10번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄 정의: 토공 다짐도는 현장 흙의 건조단위중량을 실내 다짐시험의 최대건조단위중량으로 나눈 백분율이며, 현장밀도시험으로 구한 값을 기준과 비교해 판정한다.

핵심 키워드: 다짐도, 최대건조단위중량, 최적함수비, 현장밀도시험, 모래치환법, 코어절삭법, 평판재하시험, 시험성토.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 흙을 얼마나 단단하게 다졌는지를 숫자로 나타낸 것이다. 흙은 다지면 공극의 공기가 빠져 입자 사이가 가까워지고 건조단위중량이 커진다. 다짐 에너지를 더해도 흙이 가질 수 있는 밀도에는 한계가 있고, 그 한계는 함수비에 따라 달라진다.

정식 정의는 다음과 같다. 다짐도(Relative Compaction)는 현장 다짐 후 흙의 건조단위중량 \gamma_d 와 실내 다짐시험으로 얻은 최대건조단위중량 \gamma_{d,max} 의 비를 백분율로 나타낸 값이다.

$R_c = \frac{\gamma_d}{\gamma_{d,max}} \times 100\,(\%)$

여기서 R_c 는 다짐도(%), \gamma_d 는 현장 건조단위중량(kN/㎥), \gamma_{d,max} 는 최대건조단위중량(kN/㎥)이다. 답안에는 γd ÷ γd,max × 100% 를 핵심 공식으로 쓴다.

최대건조단위중량은 KS F 2312 다짐시험에서 함수비를 바꿔 가며 얻은 건조단위중량-함수비 곡선의 정점 값이다. 다짐곡선은 일반적으로 위로 볼록한 곡선이며, 이 정점에 대응하는 함수비가 최적함수비이다. 최적함수비는 현장 시공 함수비 범위를 정하는 기준이 된다. 건조측과 습윤측 중 어느 쪽에서 다질지도 최적함수비를 기준으로 결정한다.

현장밀도시험은 현장에서 시험 구멍을 파고 파낸 흙의 무게와 구멍의 체적을 재서 습윤·건조 단위중량을 직접 구하는 시험이다. 측정 방식에는 모래치환법, 코어절삭법, 고무막법, 방사선 동위원소법(RI)이 있다. 일반적으로 모래치환법으로 밀도를 구하며, 시험 위치는 층마다 구간 면적과 두께에 따라 정해 대표성을 확보한다.

요구 다짐도는 시방서에 따라 노체와 노상 등 부위별로 다르며, 시방서가 정한 값 이상이어야 한다. 다짐도 판정은 이 요구값과 측정된 다짐도를 비교하는 절차이다.

3. 등장 배경과 필요성

성토, 노상, 뒷채움 흙은 다짐이 부족하면 시공 후 침하가 생긴다. 다짐은 흙의 강도를 높이고, 예상하지 못한 구조물의 침하량을 줄이며, 투수성을 낮추기 위해 시행한다. 설계는 다져진 흙의 강도와 압축성을 가정하므로, 시공 결과가 그 가정을 만족하는지 판정해야 한다.

실내 다짐시험 값만으로는 현장 흙의 실제 상태를 알 수 없다. 현장 흙의 입도, 함수비, 다짐장비 성능이 실내 조건과 다르기 때문이다. 그래서 현장 밀도를 직접 재서 실내 기준과 비교하는 것이 판정의 출발점이 된다. 현장 밀도를 실내 최대건조단위중량과 비교하는 것이 다짐 판정의 출발점이다.

판정 방법은 두 방향으로 발전했다. 하나는 밀도를 직접 측정하는 방법이고, 다른 하나는 다짐 과정을 관리하는 방법이다. 다짐 과정 관리에는 포설 두께, 롤러 통과 횟수, 함수비 관리가 포함된다. 이 조건은 시험성토를 통해 현장별로 미리 확정한다. 시험성토는 다짐작업에 앞서 성토재료에 맞는 다짐 방법과 두께를 검토하는 절차이다.