실험 보고서를 위한 체 분석 결과를 계산하려면, 각 체에 남아 있는 재료의 원시 무게를 체계적으로 일련의 백분율로 변환해야 합니다. 이 과정에는 각 체에 남은 질량을 찾고, 이를 총 시료 질량에 대한 백분율로 계산한 다음, 각 스크린을 통과하는 재료의 누적 백분율을 결정하는 것이 포함됩니다.
체 분석 계산의 핵심 작업은 원시 질량 측정을 표준화된 형식인 누적 통과 백분율(cumulative percent passing)로 변환하는 것입니다. 이 값은 분석의 최종 목표인 입자 크기 분포 곡선을 작성하는 데 필수적입니다.
기초: 정확한 데이터 수집
계산을 시작하기 전에 실험실에서 정확한 측정을 확보해야 합니다. 결과의 품질은 이 초기 데이터의 품질에 전적으로 달려 있습니다.
1단계: 초기 무게 결정
시료 재료를 추가하기 전에 개별 체와 하단 팬의 무게를 측정해야 합니다. 이것이 용기 무게(tare weight)입니다.
이 빈 무게를 정확하게 기록하는 것은 후속 계산에 매우 중요합니다.
2단계: 시료를 체질하고 최종 무게 기록
지정된 시간 동안 시료를 체질한 후, 각 체를 다시 무게 측정해야 하며, 이때는 남은 재료가 안에 들어 있습니다. 이것이 총 무게(gross weight)입니다.
또한 상단 체에 넣기 전에 사용한 건조 시료의 총 초기 무게도 알아야 합니다.
계산 과정: 질량에서 백분율로
원시 데이터가 수집되면 계산을 진행할 수 있습니다. 이 과정은 일반적으로 각 단계를 위한 열이 있는 데이터 테이블로 정리됩니다.
1단계: 남은 질량 계산
각 체에 대해 총 무게(체 + 시료)에서 용기 무게(빈 체)를 뺍니다. 이렇게 하면 해당 특정 체에 남아 있는 재료의 순수 질량이 나옵니다.
남은 질량 = 총 무게 - 용기 무게
하단 팬에 모인 질량도 이와 같은 방식으로 계산해야 합니다.
2단계: 남은 백분율 계산
다음으로, 각 체에 남은 질량을 총 초기 시료 질량으로 나눕니다. 결과에 100을 곱하여 백분율을 얻습니다.
남은 % = (남은 질량 / 총 시료 질량) x 100
이는 총 시료의 어떤 부분이 각 개별 체에 의해 걸러졌는지를 보여줍니다.
3단계: 누적 남은 백분율 계산
이것은 누적 합계입니다. 가장 큰 체(맨 위)에 남은 백분율에서 시작합니다. 그런 다음, 각 후속 체에 대해 해당 체의 남은 백분율을 그 위의 체들의 누적 합계에 더합니다.
누적 남은 % (체 X) = 남은 % (체 X) + 누적 남은 % (위쪽 체)
최종 누적 남은 백분율(팬 포함)은 100%에 매우 가까워야 합니다.
4단계: 통과 백분율(% Finer) 계산
이것은 최종 보고서와 그래프에 가장 중요한 값입니다. 이는 누적 남은 백분율의 역수입니다.
통과 % = 100 - 누적 남은 %
이 값은 전체 시료 중 해당 특정 체의 구멍 크기보다 작은 재료가 몇 퍼센트인지 알려줍니다. 팬에 대한 통과 %는 0이어야 합니다. 왜냐하면 팬을 통과할 수 있는 재료는 없기 때문입니다.
일반적인 함정과 검증
완벽한 분석은 드뭅니다. 잠재적인 오차 원인을 이해하는 것이 신뢰할 수 있는 보고서를 작성하는 데 중요합니다.
시료 손실 문제
체질 과정에서 소량의 재료(예: 먼지)가 손실되는 것은 일반적입니다.
이를 확인하기 위해 모든 체와 팬에 남아 있는 개별 질량을 합산합니다. 이 최종 총 무게를 초기 시료 무게와 비교합니다. 0.5%를 초과하는 차이는 테스트 절차나 데이터 수집에 문제가 있음을 나타낼 수 있습니다.
계산 검증
팬을 제외한 마지막 체의 누적 남은 백분율에 팬 자체에 남은 백분율을 더한 값은 100%와 같거나 (사소한 시료 손실을 고려하여) 매우 가까워야 합니다.
이 수치들이 일치하지 않으면, 찾아내서 수정해야 할 계산 오류가 있는 것입니다.
보고서를 위한 결과 제시
마지막 단계는 결과를 명확하게 제시하는 것입니다. 목표는 입자 크기 분포를 즉시 이해할 수 있도록 하는 것입니다.
- 공식 실험 보고서에 중점을 두는 경우: 계산을 명확한 표로 제시하고 "% 통과" 열을 사용하여 반로그 입자 크기 분포 곡선을 그립니다.
- 재료 규정 준수에 중점을 두는 경우: 프로젝트 표준에서 지정한 한두 가지 중요한 체 크기에 대해서만 "% 통과"를 보고하면 될 수 있습니다.
- 빠른 품질 확인에 중점을 두는 경우: "% 남은" 열을 간단히 검토하면 재료의 대부분이 어느 크기에 분포되어 있는지 빠르게 알 수 있습니다.
궁극적으로 이러한 계산은 골재 더미를 재료의 특성을 정의하는 정확한 데이터로 변환합니다.
요약표:
| 계산 단계 | 공식 | 목적 |
|---|---|---|
| 남은 질량 | 총 무게 - 용기 무게 | 각 체에 남은 순수 재료 찾기 |
| 남은 % | (남은 질량 / 총 질량) x 100 | 각 체에 걸러진 비율 표시 |
| 누적 남은 % | 남은 %의 누적 합계 | 체까지 걸러진 재료 추적 |
| 통과 % (핵심 값) | 100 - 누적 남은 % | 체 크기보다 미세한 재료 결정 |
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