Bulking 현상

정의

Bulking 현상은 모래에 물이 더해질 때 체적이 증가하는 현상이다.

입자 사이에 물막이 생기고, 그 표면장력이 입자를 서로 밀어내기 때문이다.

그래서 젖은 모래를 퍼 담으면 마른 모래보다 부피가 커진다.

구조와 원리

모래에 소량의 물이 더해지면 입자 표면에 얇은 수막이 생긴다.

수막의 표면장력이 입자를 서로 밀어내 입자 간 접촉이 줄어든다.

접촉이 줄어든 만큼 골격이 느슨해져 겉보기 체적이 증가한다.

물이 더 많아져 수막이 합쳐지면 입자가 다시 가까워져 체적이 줄어든다.

체적 증가율은 건조 상태 체적 대비 함수 상태 체적의 증가 비율이다.

계산 예시

건조 모래 1,000L 를 체적 기준으로 계량하는 가상의 예를 본다.

이 모래의 함수비는 6%이고, 부풀음으로 체적이 25% 증가했다고 가정한다.

공식 V = V₀(1+α)에 대입하면 체적은 1,250L가 된다.

그런데 1,000L 를 체적으로 계량하면 실제 모래 질량은 건조 상태보다 약 20% 적어진다.

따라서 이런 모래는 질량 기준으로 계량하는 것이 필요하다.

비교와 혼동

세립 모래는 입경이 작아 표면적이 넓고 수막이 쉽게 형성된다.

그래서 세립 모래일수록 체적 증가가 크고, 조립 모래는 체적 변화가 작다.

가장 흔한 실수는 Bulking을 건조밀도 증가 현상으로 혼동하는 것이다.

Bulking은 다짐과 반대 방향의 개념이므로 구별해서 답해야 한다.

시공 대책

Bulking 대책의 핵심은 함수비 관리와 계량 방식의 선택이다.

함수비는 계량 전에 측정하고 5% 미만으로 관리하는 것이 권장된다.

부풀음이 우려되는 모래는 질량 기준으로 계량하는 것이 원칙이다.

야적 중 함수비가 변하면 체적 기준 계량값을 재산정해야 한다.

직접 풀기

이제 방금 배운 내용을 직접 확인해 보자.

같은 조건에서 세립 모래와 조립 모래를 비교한다고 가정한다.

체적 증가가 더 큰 쪽이 어느 모래인지 고른다.