[건설재료시험기사 필기] 16년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

변동계수는 $C_v=\dfrac{s}{\bar{x}}\times 100$이고 네 조 모두 평균이 20.0MPa로 같으므로, 편차가 가장 큰 조가 변동계수도 가장 크다. 편차제곱합은 각각 1.38, 5.28, 3.50, 3.62이며 2번 조는 $s=\sqrt{5.28/3}=1.33$으로 $C_v=6.6\%$가 되어 가장 크다.

블리딩이 크면 상승한 물이 굵은 골재와 철근 아래에 고여 공극(수막)을 만들므로 철근과의 부착력은 오히려 감소한다. 강도와 수밀성이 작아진다는 앞부분은 옳지만 부착을 증가시킨다는 서술이 틀렸다.

굵은 골재의 절대부피는 $800\times(1-0.40)=480\,\mathrm{L}$이다. 여기에 표건밀도를 곱하면 단위 굵은 골재량은 $480\times 2.65=1272\,\mathrm{kg}$이다.

섬유보강콘크리트는 섬유를 고르게 분산시켜야 하므로 비비기에 강제식 믹서를 쓰는 것이 원칙이다. 가경식 믹서는 섬유가 뭉치는 파이버 볼이 생겨 분산이 나빠진다.

팽창콘크리트의 팽창률은 재령 7일에 대한 시험치를 기준으로 한다. 수축보상용 $(150\sim250)\times10^{-6}$, 화학적 프리스트레스용 $(200\sim700)\times10^{-6}$, 공장제품용 $(200\sim1000)\times10^{-6}$은 모두 옳은 표준값이다.

비비기부터 치기가 끝날 때까지의 시간은 외기온도가 25℃를 넘으면 1.5시간, 25℃ 이하이면 2시간을 넘어서는 안 된다.

긴장재는 소정의 인장력이 주어지도록 긴장하되, 인장력을 설계값 이상으로 주었다가 다시 설계값으로 낮추는 방법으로 시공해서는 안 된다(부득이한 경우에도 항복응력의 95% 이하로 제한한다). 프리스트레싱 시 콘크리트 압축강도가 최대 압축응력의 1.7배 이상이어야 한다는 4번은 옳은 규정이다.

비비기 시간의 표준은 강제식 믹서 1분 이상, 가경식 믹서 1분 30초 이상이다.

굳지 않은 콘크리트의 응결시간은 체로 친 모르타르에 침을 박아 관입저항을 재는 프록터 관입시험장치로 측정한다. 길모아 침과 비카트 침은 시멘트 페이스트의 응결시험용이고, 구관입시험은 반죽질기(워커빌리티) 측정용이다.

콘크리트 속 전자파의 속도는 비유전율의 제곱근에 반비례한다. 즉 $V=\dfrac{C}{\sqrt{\epsilon_r}}$이며, 비유전율이 클수록 전파속도가 느려진다.

온도균열지수는 임의 재령에서의 콘크리트 인장강도를 수화열에 의한 온도응력으로 나눈 값$\left(I_{cr}=\dfrac{f_{sp}(t)}{f_t(t)}\right)$이다. 압축강도와의 비로 구한다는 서술이 틀렸다.

22회 시험이므로 보정계수를 직선보간하면 $1.08-\dfrac{2}{5}\times(1.08-1.03)=1.06$, 표준편차는 $5\times1.06=5.3\,\mathrm{MPa}$이다. $f_{ck}=40\,\mathrm{MPa}$로 35MPa를 초과하므로 $f_{ck}+1.34s=47.10$과 $0.9f_{ck}+2.33s=48.35$ 중 큰 값인 48.35MPa가 배합강도다.

자연전위법·분극저항법·전기저항법은 철근의 전기화학적 부식 상태를 직접 조사하는 비파괴시험이다. 전위차 적정법은 콘크리트 속 염화물량을 정량하는 화학분석법으로 부식 여부를 직접 판정하는 방법이 아니다.

가열한 물에 시멘트를 먼저 넣으면 급결이 생기므로, 가열한 물과 골재를 먼저 투입해 믹서 안 재료온도를 40℃ 이하로 낮춘 뒤 시멘트를 넣어야 한다. 시멘트는 어떤 경우에도 직접 가열할 수 없다는 2번은 옳다.

굵은 골재 최대치수 40mm인 보통 노출 조건에서 공기연행 콘크리트의 공기량은 4.5%를 표준으로 한다. 공기량의 허용오차는 골재 치수와 관계없이 ±1.5%이다.

플라이애시 같은 실리카질 혼화재는 포졸란 반응으로 수산화칼슘을 소비해 콘크리트의 알칼리성을 떨어뜨리므로 중성화를 오히려 촉진한다. 따라서 중성화 대책으로는 적절하지 않다.

계량의 허용오차는 혼화제 ±3%, 혼화재 ±2%, 물 -2~+1%, 시멘트 -1~+2%로 규정되어 있다. 따라서 보기 중 허용오차가 가장 큰 재료는 혼화제다.

콘크리트의 탄산화(중성화) 저항성을 고려해 물-결합재비를 정할 경우 55% 이하로 한다. 제빙화학제 사용 시 45% 이하, 수밀성 기준 50% 이하는 옳은 값이다.

내부진동기의 삽입간격은 0.5m 이하로 해야 한다. 하층 콘크리트에 0.1m 정도 찔러 넣는 것, 시멘트 페이스트가 표면에 약간 떠오를 때까지 진동시키는 것은 옳은 방법이다.

일평균기온 15℃ 이상일 때 습윤양생 기간의 표준은 조강 포틀랜드 시멘트 3일, 보통 포틀랜드 시멘트 5일, 고로슬래그·플라이애시 시멘트 7일이다.

시간당 작업량은 $Q=\dfrac{3600\,q\,K\,f\,E}{C_m}$이고 토량환산계수는 $f=\dfrac{1}{L}=0.8$이다. $Q=\dfrac{3600\times0.8\times1.0\times0.8\times0.6}{30}=46.08\,\mathrm{m^3/h}$이므로 1일 8시간이면 368.64 m³/day이다.

스윙 컷은 물이 고인 수직갱에서 아래쪽 반을 먼저 발파해 물을 한쪽으로 몰아낸 뒤 나머지를 발파하는 심빼기 공법이다. V컷·피라미드컷·번컷은 물이 없는 조건에서 쓰는 심빼기 공법이다.

PERT는 낙관·정상·비관의 3점 시간추정으로 공기를 구하는 확률적 모델이며, 경험이 없는 신규 사업에 적용하고 결합점(event) 중심으로 일정을 계산한다. 1점 추정·활동 중심·경험 있는 사업은 CPM의 특징이다.

콘솔리데이션 그라우팅은 하류 쪽에만 하는 것이 아니라 댐 기초 전반(특히 상류부와 취약부)을 얕게 보강하는 것이다. 커튼 그라우팅은 기초 상류 쪽에 차수를 목적으로 더 깊게 실시한다.

JSP 공법은 이중관 선단의 노즐에서 초고압 경화재를 에어제트와 함께 분사해 지반을 절삭·교반하면서 고결시키는 고압분사 주입공법이다. LW·SGR은 저압의 약액주입공법, SCW는 오거로 원지반을 교반하는 주열식 지중연속벽 공법이다.

스크레이퍼는 굴착·적재·운반·사토·정지를 한 대로 연속 수행하는 대표적 토공기계다. 불도저는 굴착과 단거리 압토, 드래그라인·백호우는 굴착과 적재 위주의 기계다.

필형 댐은 월류에 매우 취약해 여수로를 댐 본체에 설치할 수 없고 본체 밖에 따로 두어야 한다. 그래서 여수로가 반드시 필요하며, 기초암반에 걸리는 단위체적당 힘은 콘크리트 댐보다 작아 기초 제약은 오히려 적다.

쉴드공법은 소음·진동이 적고 주야·심도에 관계없이 굴진할 수 있지만, 지질과 지하수 조건에 맞는 쉴드 형식(토압식·이수식 등)을 선정해야 하므로 지질·지하수위에 관계없이 시공할 수 있는 것은 아니다.

직립식 방파제는 연직벽이 파를 반사시켜 단면이 작고 재료가 적게 들며 파고가 높아도 안정하지만, 하중이 그대로 지반에 전달되므로 지반이 양호하고 수심이 얕은 곳에 축조한다. 경사식은 재료가 많이 들고 연약지반에 쓴다.

습식 숏크리트는 물을 미리 섞은 혼합물을 압송하므로 분진이 적고 품질관리가 쉬우며 대규모 터널에 적합하지만, 관 내 폐색 때문에 압송거리가 짧다. 장거리 압송은 건식공법의 장점이다.

수평층 쌓기법 중 두꺼운 층 쌓기로, 한 층을 90~120cm 두께로 쌓은 뒤 일정 기간 방치해 자연침하시키고 다음 층을 올린다. 하천제방·도로·철도 축제처럼 침하가 문제되는 성토에 쓰인다.

말뚝재하시험은 실제 말뚝에 하중을 걸어 지지력과 침하량을 직접 측정하므로 가장 정확하다. 동역학적·정역학적 공식이나 허용지지력 표는 모두 간접 추정법이다.

흐트러진 상태의 운반토량은 $500\times1.20=600\,\mathrm{m^3}$이다. 1일 운반량은 $5\times5\times2=50\,\mathrm{m^3}$이므로 소요 일수는 $600\div50$, 즉 12일이다.

표층은 포장의 최상부층으로 교통에 의한 마모·박리에 저항하고 표면수 침투를 막으며 기층보다 작은 골재를 쓴다. 노상 바로 위에 놓이는 인공층은 보조기층이다.

FCM(캔틸레버공법)은 교각을 중심으로 좌우 균형을 맞추며 세그먼트를 이어 붙여 내밀어 나가는 공법이다. 교량 외부 제작장에서 일정 길이만큼 미리 만든 뒤 연결하는 것은 프리캐스트 세그먼트(PSM)·ILM 계열의 설명이다.

골재 입자가 결합력을 잃고 표층에서부터 아래로 떨어져 나가는 손상은 라벨링(Ravelling)이다. 표층에 잔골재가 부족하거나 아스팔트층의 현장밀도가 낮아 다짐이 불충분할 때 주로 생긴다.

다져진 성토량을 흐트러진 상태의 운반토량으로 바꾸려면 $\dfrac{L}{C}$를 곱한다. $35000\times\dfrac{1.25}{0.9}=48611\,\mathrm{m^3}$이다.

점보드릴은 대차 위 붐에 여러 대의 착암기를 달아 천공하는 장비로, 붐이 상하좌우로 자유롭게 조정되어 막장 전면을 한 번에 천공할 수 있다. 좌우 조정이 불가능하다는 서술이 틀렸다.

네트워크 공정표는 개시 결합점과 종료 결합점이 각각 하나여야 한다(단일 개시·종료의 원칙). 두 개 이상으로 구성되어야 한다는 서술이 틀렸다.

SMA(Stone Mastic Asphalt)는 굵은 골재의 비율을 높여 골재끼리 맞물리게 한 혼합물로 소성변형(러팅) 저항성이 크다. SBS·SBR은 아스팔트에 넣는 고분자 개질재의 이름이다.

제철소 용광로에서 나온 용융 슬래그를 찬공기나 냉수로 급랭시킨 뒤 미분쇄한 혼화재가 고로슬래그 미분말이다. 플라이애시는 화력발전소의 연소 부산물, 실리카흄은 실리콘 제조 시 발생하는 부산물이다.

목재 세포 사이를 붙여 세포를 결합시키는 접착제 역할을 하는 성분은 리그닌이다. 셀룰로오스는 세포벽의 골격을 이루는 주성분이고, 탄닌·수지는 추출물에 해당하는 부성분이다.

안산암은 마그마가 지표 부근에서 굳어 만들어진 화성암(화산암)이다. 사암·혈암(셰일)·석회암은 모두 퇴적암이다.

부순 잔골재의 미분말량이 많아지면 반응 표면적이 늘어 응결의 초결·종결 시간은 오히려 짧아진다. 입자가 모나고 표면이 거칠어 같은 슬럼프를 얻는 데 단위수량이 더 들고, 미분말은 건조수축을 키우며 공기량을 떨어뜨린다.

안정성 시험용 잔골재 시료는 10mm 체를 통과한 것으로 준비한다. 5mm 체는 굵은 골재 시료(체에 남는 것)를 가르는 기준이며, 황산나트륨 포화용액으로 기상작용에 대한 내구성을 평가한다는 나머지 설명은 옳다.

아스팔트 신도시험의 표준 시험온도는 25±0.5℃, 인장속도는 5±0.25cm/min이다. 4℃와 1cm/min은 저온에서 시험할 때만 적용하는 조건이다.

중용열 포틀랜드 시멘트는 C₃S와 C₃A를 줄여 수화열이 낮고 건조수축이 작아 댐·큰 기초 같은 매스 구조물에 쓰인다. 조기강도는 낮지만 장기강도와 내침식성·내구성이 크다.

면이 원칙적으로 거의 사각형이고 뒷길이(면에 직각으로 잰 길이)가 면의 최소변의 1.5배 이상인 석재는 견치석으로, 옹벽·비탈면 돌쌓기에 쓴다. 판석은 두께가 얇고 넓은 돌, 각석은 폭보다 길이가 긴 각기둥 모양의 돌이다.

라텍스는 고무 입자를 물에 분산시킨 폴리머 혼화제로 방수성·접착성·내구성 개선이 목적이며 응결시간에는 영향을 주지 않는다. 염화칼슘은 촉진제, 인산염과 당류는 지연제로 응결시간을 바꾼다.

포졸란은 시멘트 수화로 생긴 수산화칼슘과 서서히 반응하므로 조기강도는 작고 장기강도가 크다. 반응이 느린 만큼 발열량이 적고, 생성물이 공극을 메워 수밀성과 화학적 저항성이 커진다.

구조용 경량 골재의 최소 건조질량은 보통 중량 골재의 1/2로 한다. 밀도가 작아 같은 질량이라도 부피가 크기 때문이며, 나머지 세 가지는 규정 그대로다.

콘크리트용 강섬유의 평균 인장강도는 700MPa 이상이어야 한다(개개 값은 650MPa 이상). 5t마다 10개 이상 무작위 시료 채취, 16℃ 이상에서 90° 구부렸을 때 부러지지 않을 것은 옳은 규정이다.

아스팔트에 고무를 넣으면 온도 변화에 따른 침입도 변화가 줄어 감온성이 작아진다. 감온성이 작아야 여름철 흘러내림과 겨울철 취성 파괴가 줄어들므로, 감온성이 크다는 것은 장점이 될 수 없다.

공기건조법(자연건조법)은 목재를 옥외에 쌓아 대기 중에서 서서히 말리는 자연건조다. 끓임법(자비법)·열기건조법·증기건조법은 인위적으로 열이나 수증기를 가하는 인공건조법이다.

공극률은 $V = \left(1 - \dfrac{w}{\rho}\right) \times 100$으로 구한다. 여기서 단위용적질량 w=1500 kg/m³=1.5 g/cm³, 밀도 ρ=2.60 g/cm³를 대입하면 $V = \left(1 - \dfrac{1.5}{2.60}\right) \times 100 = 42.3\%$가 된다. 조립률은 공극률 계산과 무관한 값이다.

시멘트의 강도는 페이스트가 아니라 시멘트 모르타르(시멘트와 표준사를 배합한) 공시체의 강도로 측정한다. 분말도를 비표면적(cm²/g)으로 표시하는 것, 응결과 풍화의 정의는 모두 옳다.

저장 중 조금이라도 굳은 시멘트는 사용해서는 안 된다. 방습 구조의 창고에 13포대 이하로 쌓고, 온도 50℃ 이하의 시멘트는 그대로 써도 콘크리트 품질에 지장이 없다.

침입도 지수는 $PI=\dfrac{30}{1+50A}-10$으로 구하며, 여기서 $A=\dfrac{\log 800-\log P_{25}}{\text{연화점}-25}$이다. PI가 클수록 감온성이 작아 온도 변화에 안정한 아스팔트다.

평로강·전기로강·도가니강(그리고 전로강)은 제강로의 종류, 즉 제조방법에 따른 분류다. 합금강은 니켈·크롬 등 합금원소를 넣은 강으로 화학성분에 따른 분류다.

질화납(아지화연)은 수중에서도 폭발하고 발화점이 높지만 구리와 반응해 예민한 화합물을 만들기 때문에 뇌관 관체를 알루미늄으로 만든다. 뇌홍(뇌산수은)은 구리 관체를 쓰고, 칼릿은 기폭약이 아니라 폭약이다.

인장균열 깊이는 $z_c=\dfrac{2c}{\gamma}\tan\left(45^\circ+\dfrac{\phi}{2}\right)$이다. $z_c=\dfrac{2\times1.4}{1.85}\times\tan 60^\circ=1.514\times1.732=2.62\,\mathrm{m}$이다.

최적함수비에서도 흙 속에는 공기가 남아 있어 포화도는 100%가 되지 않는다(대체로 80% 내외). 다짐에너지가 커지면 최대건조단위중량은 커지고 최적함수비는 작아지며, 투수성을 낮추려면 습윤측에서 다진다는 나머지는 옳다.

표준관입시험의 N값은 사질토에 적합하고, 연약한 점성토에서는 값이 너무 작게 나와 지반특성을 제대로 반영하지 못한다. 연약점토는 현장베인시험이나 정적콘관입시험(CPT)으로 비배수 전단강도를 구한다.

점토층 중앙(깊이 4.5m)의 유효응력은
$P_0=1\times1.7+2\times(1.8-1)+1.5\times(1.9-1)=4.65\,\mathrm{t/m^2}$이다.
정규압밀점토이므로
$S=\dfrac{C_c H}{1+e_0}\log\dfrac{P_0+\Delta P}{P_0}=\dfrac{0.35\times300}{1+0.8}\log\dfrac{9.65}{4.65}=18.5\,\mathrm{cm}$,
압밀도는
$U=\dfrac{5}{18.5}\times100=27\%$이다.

페이퍼 드레인의 등치환산원 지름은 $D=\alpha\dfrac{2(A+B)}{\pi}$로 구한다. $D=0.75\times\dfrac{2\times(10+0.3)}{\pi}=\dfrac{15.45}{3.14}=4.9\approx5.0\,\mathrm{cm}$이다.

한 변이 d인 정육면체 안에 구가 하나 들어가는 단순입방(정육면체) 배열이므로, 간극비는 $e=\dfrac{V_v}{V_s}=\dfrac{d^3-\dfrac{\pi d^3}{6}}{\dfrac{\pi d^3}{6}}=\dfrac{6}{\pi}-1=0.91$이다.

Mohr 응력원의 반지름은 두 주응력 차의 절반인 $\dfrac{\sigma_1-\sigma_3}{2}$이고 중심은 $\dfrac{\sigma_1+\sigma_3}{2}$이다. 차 자체를 반지름으로 그린 원이라는 서술이 틀렸다.

(A)는 A점을 공통 모서리로 하는 $a\times b$ 직사각형 4개로 나눌 수 있고, (B)는 B점을 모서리로 하는 같은 크기 직사각형 1개다. 하중과 깊이가 같으므로 중첩원리에 따라 $\sigma_A=4\sigma_B$가 된다.

허용지지력은 $R_a=\dfrac{89}{2}=44.5\,\mathrm{t}$이다. 필요한 말뚝 수는 $\dfrac{200}{44.5}=4.49$이므로 올림하여 5개가 필요하다.

Casagrande 소성도에서 A선 위쪽은 점토(C), A선 아래쪽은 실트(M)·유기질토(O)로 분류된다. 설명이 서로 뒤바뀌어 있다.

Dunham 공식은 입자가 둥글고 입도분포가 불량하면 $\phi=\sqrt{12N}+15$를 쓴다. $\phi=\sqrt{12\times25}+15=17.3+15=32.3^\circ$이다.

유입측 수면이 기준면(유출측 수면)보다 4m 높고, 수두손실은 흙 시료 구간에서만 생긴다. C점은 시료의 상류측이므로 전수두는 유입 수면과 같은 4m이고, 위치수두가 기준면 아래 $-3\,\mathrm{m}$이므로 압력수두는 $4-(-3)=7\,\mathrm{m}$이다.

이방성 지반의 등가투수계수는 $k=\sqrt{k_h k_v}=\sqrt{0.12\times0.03}=0.06\,\mathrm{cm/s}=51.84\,\mathrm{m/day}$이다. 유선망의 유로수 5, 등수두면 수 12를 대입하면 $Q=kH\dfrac{N_f}{N_d}=51.84\times50\times\dfrac{5}{12}=1080\,\mathrm{m^3/day/m}$이다.

점토층이 모래층 사이에 끼어 있어 양면배수이므로 배수거리는 $H=200\,\mathrm{cm}$이고, 압밀도 50%의 시간계수는 $T_v=0.197$이다. $t=\dfrac{T_v H^2}{C_v}=\dfrac{0.197\times200^2}{2\times10^{-4}}=3.94\times10^{7}\,\mathrm{s}$이므로 약 456일이다.

다짐에너지는 $E=\dfrac{W_R\,H\,N_B\,N_L}{V}$이다. $E=\dfrac{2.5\times30\times25\times3}{1000}=5.63\,\mathrm{kg\cdot cm/cm^3}$이다.

지하수위가 지표 아래 2m이므로 A점(깊이 5m)의 유효응력은 $\sigma'=2\times1.8+3\times(2.0-1.0)=6.6\,\mathrm{t/m^2}$이다. 전단강도는 $\tau=c'+\sigma'\tan\phi'=1.0+6.6\times\tan20^\circ=3.4\,\mathrm{t/m^2}$이다.

마찰원법, Bishop의 방법, Fellenius의 방법은 모두 원호활동면을 가정한 사면안정 해석법이다. Terzaghi의 이론은 압밀·지지력 해석과 관련된 것으로 사면안정해석 방법이 아니다.

연약점토에 말뚝을 박으면 주변 지반이 교란되고 과잉간극수압이 생겨 일시적으로 강도가 떨어진다. 20여 일이 지나면 간극수압이 소산되고 틱소트로피로 강도가 회복되므로, 그 뒤에 재하시험을 해야 실제 지지력을 얻을 수 있다.

수직응력은 $\sigma=\dfrac{\sigma_1+\sigma_3}{2}+\dfrac{\sigma_1-\sigma_3}{2}\cos 2\theta$인데, 주응력면과 45°를 이루면 $\cos 90^\circ=0$이 되어 둘째 항이 사라진다. 따라서 $\sigma=\dfrac{10+4}{2}=7\,\mathrm{t/m^2}$이다.

Hazen 공식에서 $9\times10^{-2}=100\times D_{10}^{2}$이므로 $D_{10}=0.03\,\mathrm{cm}$이고, 간극비는 $e=\dfrac{n}{1-n}=\dfrac{0.5}{0.5}=1.0$이다. 모관상승고는 $h_c=\dfrac{C}{e\,D_{10}}=\dfrac{0.3}{1.0\times0.03}=10\,\mathrm{cm}$이다.