본질적으로, 체 분석을 계산하는 것은 일련의 쌓인 체 위에 남아 있는 재료의 원료 중량을 표준화된 형식으로 변환하는 과정입니다. 여기에는 각 체에 의해 보유된 총 샘플의 백분율과 가장 중요하게는 각 체를 통과하는 누적 백분율을 계산하는 것이 포함됩니다.
체 분석 계산의 핵심 목적은 원료 질량 측정을 입자 크기 분포 곡선으로 변환하는 것입니다. 이 곡선은 "통과율(Percent Passing)"로 표현되며, 토양 및 골재와 같은 입상 재료의 특성을 이해하고 지정하기 위한 보편적인 언어입니다.
목표: 원료 중량에서 배합 곡선까지
체 분석 또는 배합 시험은 주어진 샘플 내에서 서로 다른 입자 크기의 비율을 결정합니다. 계산은 신중한 측정과 기계적 분류로 시작되는 프로세스의 마지막 단계입니다.
체 스택 및 초기 데이터
계산을 시작하기 전에 재료를 위에서 아래로 구멍 크기가 점차 작아지는 일련의 체를 통해 흔듭니다.
기록해야 할 필수 데이터는 건조 샘플의 총 초기 질량과 가장 작은 입자를 걸러내는 맨 아래의 단단한 팬을 포함하여 각 개별 체에 남아 있는 재료의 질량입니다.
측정값 확인
첫 번째 중요한 확인은 모든 체와 팬에 남아 있는 질량을 합산하는 것입니다. 이 합계는 초기 샘플 질량과 매우 근접해야 합니다. 몇 퍼센트 이상의 차이는 절차상의 오류나 샘플 손실을 나타낼 수 있습니다.
단계별 계산 프로세스
목표는 궁극적으로 각 체 크기별 누적 통과 백분율을 보여주는 표를 채우는 것입니다. 스택의 각 체에 대해 위에서부터(가장 큰 구멍) 다음 네 단계를 따릅니다.
1단계: 잔류 질량 계산
이것은 가장 직접적인 측정값입니다. 흔들기가 완료된 후 각 체에 남아 있는 재료의 무게입니다.
예를 들어, #4 체의 재료 포함 무게가 550g이고 빈(용기) 무게가 400g인 경우 잔류 질량은 150g입니다.
2단계: 잔류 백분율 계산
이는 각 체의 개별 질량을 전체 샘플의 백분율로 변환합니다.
공식은 다음과 같습니다: (% 잔류) = (체에 남은 질량 / 총 초기 샘플 질량) * 100
총 샘플 질량이 2000g인 예시를 사용하면: (150g / 2000g) * 100 = 7.5%. 이는 #4 체가 전체 재료의 7.5%를 보유했음을 의미합니다.
3단계: 누적 잔류 백분율 계산
이것은 누적 합계입니다. 주어진 체에 대해 현재 체의 잔류 백분율에 그 위의 모든 체에 남아 있는 백분율의 합계를 더합니다.
가장 위쪽 체의 누적 잔류 백분율은 단순히 자체 잔류 백분율입니다. 아래쪽의 각 체에 대해 개별 백분율을 바로 위 체의 누적 값에 더합니다.
4단계: 누적 통과 백분율 계산
이것이 최종적이고 가장 중요한 값입니다. 이는 전체 샘플 중 현재 체 크기보다 작은 입자가 몇 퍼센트인지를 알려줍니다.
공식은 간단합니다: (% 통과) = 100% - (누적 % 잔류)
만약 #4 체의 누적 잔류 백분율이 7.5%라면, 누적 통과 백분율은 100% - 7.5% = 92.5%입니다. 이 결과는 샘플의 92.5%가 #4 체를 통과할 만큼 작은 입자로 구성되어 있음을 의미합니다.
상충 관계 및 함정 이해하기
정확한 계산은 정확한 물리적 테스트에 전적으로 달려 있습니다. 오해의 소지가 있는 결과는 종종 수학적 오류가 아닌 절차상의 오류에서 비롯됩니다.
과부하의 위험
체에 너무 많은 재료를 쌓는 것은 흔한 실수입니다. 이는 메쉬를 "막아" 더 작은 입자가 통과할 기회를 막고 더 굵은 체에 남아 있는 무게를 인위적으로 증가시킵니다.
불충분한 흔들림
부적절한 흔들림 시간이나 에너지는 입자가 적절하게 분류되지 않았음을 의미합니다. 이는 종종 상부 체에 과도한 재료가 남아 있고 하부 체에는 충분하지 않아 전체 분포가 왜곡되는 결과를 낳습니다.
이송 중 샘플 손실
무게 측정 및 이송 중 재료, 특히 미세한 먼지를 잃으면 결과에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 이것이 최종 총 중량과 초기 중량을 비교하는 것이 중요한 품질 관리 확인인 이유입니다.
귀하의 프로젝트에 적용하는 방법
최종 "통과율" 값은 배합 곡선을 그리고 의도된 엔지니어링 목적을 위해 재료를 분류하는 데 사용됩니다.
- 콘크리트 또는 아스팔트 품질 관리에 중점을 두는 경우: 계산된 "통과율" 값을 프로젝트 표준(예: ASTM C33)에 정의된 지정된 상한 및 하한과 비교하게 됩니다.
- 건설을 위한 토양 분류에 중점을 두는 경우: 주요 계산은 #4 및 #200 체를 통과하는 백분율이며, 이 값들은 USCS와 같은 시스템에 따라 토양이 주로 자갈, 모래 또는 미립자인지 여부를 결정합니다.
- 필터 또는 배수와 같은 고급 지반 공학 설계에 중점을 두는 경우: 전체 배합 곡선을 사용하여 균일 계수(Cu) 및 곡률 계수(Cc)를 계산하는 데 사용되는 D10, D30 및 D60과 같은 주요 지표를 결정하여 재료 성능을 평가합니다.
이러한 계산을 올바르게 수행함으로써 단순한 골재 샘플을 예측 가능하고 신뢰할 수 있는 엔지니어링 재료로 변환할 수 있습니다.
요약표:
| 계산 단계 | 공식 | 목적 |
|---|---|---|
| 잔류 질량 | 체 무게 - 용기 무게 | 각 체의 재료 무게 확인 |
| % 잔류 | (잔류 질량 / 총 샘플 질량) * 100 | 총 샘플의 백분율로 변환 |
| 누적 % 잔류 | 현재 체 및 모든 더 굵은 체에 대한 % 잔류 합계 | 잔류 재료의 누적 합계 |
| % 통과 | 100% - 누적 % 잔류 | 주요 결과: 체 크기보다 작은 입자의 백분율 |
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