KR20220128815A - 액성한계 오차 저감용 홈파기날 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날은, 액성한계 측정기를 이용한 액성한계시험에 사용되는 홈파기날로서, 원반 형상의 본체, 상기 본체의 양측면에 돌출 마련되는 날개부, 상기 본체에서 상기 날개부의 수직방향으로 돌출 마련되는 돌출날, 및 상기 본체에서 상기 돌출날의 반대방향으로 마련되는 주걱부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날은 돌출날에 의해 황동접시의 흙 시료의 높이를 일정하게 채울 수 있고, 홈파기날 양측면에 날개부가 구비되어 있어 황동접시에 담긴 흙 시료를 경사각이 일정하도록 파내는 동시에 흙 시료의 정중앙을 양분할 수 있어 실험자의 숙련도와 상관없이 일정한 결과값을 도출하고 오차를 저감시킬 수 있는 장점을 가진다.

Description

액성한계 오차 저감용 홈파기날{Tools for reducing liquid limit error}

본 발명은 액성한계 오차 저감용 홈파기날에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 액성한계시험시 필요한 돌출날과 게이지, 소성한계시험시 필요한 3mm봉을 하나의 도구로 결합하고, 날개부를 구비하여 황동접시에 담긴 시료에 정확하게 홈을 팔 수 있어 실험자의 숙련도와 상관없이 일정한 결과값을 도출하고, 오차를 저감시킬 수 있는 액성한계 오차 저감용 홈파기날에 관한 것이다.

액성한계는 일반적으로 토양 결지성의 형태가 점성의 액체로부터 소성으로 이행하는 전이점에서의 토양수분함량이다. 액성한계는 실험적으로 서로 다른 수분함량의 토양시료를 준비한 후 특수한 실험장치를 이용해 구한다. 일반적으로 흙의 자연 함수비가 액성 한계에 가까우거나 그 이상이면 굴착 공사에서 주의할 필요가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 액성한계시험에 활용되는 평면형 홈파기날(a)과 곡선형 홈파기날(b)을 나타낸 도면이고, 도 2는 액성한계시험에 활용되는 측정기를 나타낸 도면이다.

한편 흙의 연경도인 액성한계를 측정하기 위한 실험장치로서 KSF2303이 규정한 카사그란데(Casagrande) 방식의 액성한계 측정기(1)가 있는데, 카사그란데 액성한계 측정기(1)는 도 2에 도시한 바와 같이 측정기의 바닥을 형성하는 경질 고무대(30)와, 측정대(40), 크랭크(41), 및 흙 시료가 담기는 황동접시(50)로 구성된다.

또한 도 1을 참고하여, 흙의 액성한계시험을 위한 도구로 홈파기날(10, 20)을 사용할 수 있는데 도 1의 (a)는 평면형 홈파기날이고, (b)는 곡선형 홈파기날을 도시하고 있다. 이와 같은 홈파기날(10, 20)은 액성한계 측정기(1)의 황동접시(50)에 담긴 흙 시료의 중앙을 양분하는 도구로서 활용된다.

이와 같이 구성되는 액성한계 측정대(1)를 이용한 액성한계시험은 상기 황동접시(50)에 특정 함수비를 가지도록 반죽한 흙 시료를 담고 도 1에 도시한 바와 같은 홈파기날(10, 20)을 이용하여 상기 황동접시(50)에 담긴 시료의 중앙을 양분하고 상기 황동접시(50)를 상기 경질 고무대(30)에 타격시켜 양분된 흙이 다시 합쳐지는 시점의 타격횟수를 구하는 방식으로 이루어진다.

자세한 액성한계시험은 다음과 같다. 먼저 액성한계 측정기(1)의 상기 황동접시(50)를 상기 측정대(40)에 장착하고 황동접시(50)의 하부면과 상기 경질 고무대(30)와의 간격이 정확히 1cm가 되도록 조절한다. 이때 상기 홈파기날(10, 20)의 일측에 마련된 1cm의 게이지를 이용하여 간격을 조절할 수 있다.

다음으로, 425㎛체 통과시료 약 100g을 유리관 또는 증발 접시에 담아 증류수를 살수하면서 잘 혼합한다. 이후 반죽된 시료를 습한 포로 덮어 약 30분간 방치한다.

다음으로, 상기 황동접시(50)의 중앙에 시료 두께가 약 1cm가 될 정도로 스페츌라 또는 주걱으로 반죽한 시료를 도포한다. 다음으로, 상기 홈파기날(10, 20)을 이용하여 도포한 시료의 정중앙을 양분한다. 그리고 상기 측정대(40)의 크랭크를 회전시켜 상기 황동접시(50)가 상기 경질 고무대(30)에 2회/s의 속도로 타격하도록 조작한다.

이후, 상기 황동접시(50)의 타격에 의해 양분된 흙이 길이 방향으로 약 15mm 정도 합쳐질 때의 타격 횟수를 기록하고 흙이 합쳐진 부분의 시료를 채취하여 함수비를 구한다.

이와 같은 액성한계시험은 간단하게 수행할 수 있다는 장점이 있지만 실험자의 숙련도에 의해 그 결과 값의 차이가 크게 발생하는 단점이 있으며, 실험자에 의해 결과값이 달라지는 주요 원인은 크게 다음과 같다.

첫째로, 규정에 의하여 황동접시(50)의 흙 시료의 높이(1cm)를 일정하게 채우는 것이 실험자에 따라 오차가 크다. 둘째로, 홈파기날(10, 20)을 이용하여 황동접시(50)의 흙 시료를 양분할 때 황동접시(50)의 정가운데를 지나야 하며 또한 흙 시요에 홈을 팔 때 홈파기날(10, 20)의 각도를 일정하게 유지하여 갈라진 면의 경사각을 좌우로 동일하게 해야하나 실험자에 따라 오차가 크다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 돌출날에 의해 흙 시료를 일정하게 채울 수 있고, 본체의 양측면에 날개부를 구비하여 황동접시에 담긴 흙 시료를 경사각이 일정하도록 파내는 동시에 흙 시요의 정중앙의 양분이 가능하여 실험자의 숙련도와 상관없이 일정한 결과값을 도출하고 오차를 저감시킬 수 있는 액성한계 오차 저감용 홈파기날을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 홈파기날의 날개부 일측에 소성한계시험에서 필요한 3mm봉을 대체할 수 있는 측정홈을 구비하여 액성한계시험과 소성한계시험에 동시에 활용이 가능한 액성한계 오차 저감용 홈파기날을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날은 액성한계 측정기를 이용한 액성한계시험에 사용되는 홈파기날로서, 원반 형상의 본체, 상기 본체의 양측면에 돌출 마련되는 날개부, 상기 본체에서 상기 날개부의 수직방향으로 돌출 마련되는 돌출날, 및 상기 본체에서 상기 돌출날의 반대방향으로 마련되는 주걱부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 날개부는 상기 본체의 일측면에 마련되어 상기 액성한계 측정기의 황동접시와 경질 고무대 간 이격거리를 조절하는 게이지를 포함하는 제1날개부와, 상기 본체의 제1날개부와 대향하는 방향에 마련되어 소성한계 측정시 시료의 두께를 측정하는 측정홈을 포함하는 제2날개부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체는 상기 황동접시 내면의 반경과 동일한 크기로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날은 돌출날에 의해 황동접시의 흙 시료의 높이를 일정하게 채울 수 있고, 본체의 양측면에 날개부가 구비되어 있어 황동접시에 담긴 흙 시료를 경사각이 일정하도록 파내는 동시에 흙 시료의 정중앙을 양분할 수 있어 실험자의 숙련도와 상관없이 일정한 결과값을 도출하고 오차를 저감시킬 수 있는 장점을 가진다.

또한, 본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날은 날개부 일측에 소성한계시험에서 필요한 3mm봉을 대체할 수 있는 측정홈이 마련되어 있어 액성한계시험 뿐 아니라 소성한계시험에도 동시에 활용이 가능한 장점을 가진다.

도 1은 종래기술에 따른 액성한계시험에 활용되는 평면형 홈파기날(a)과 곡선형 홈파기날(b)을 나타낸 도면,
도 2는 액성한계시험에 활용되는 측정기를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날을 액성한계 측정기에 적용한 것을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날을 이용한 홈파기를 나타낸 도면, 및
도 6은 본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날을 소성한계시험에 활용하는 것을 나타낸 도면이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날을 나타낸 도면이며, 도 3의 (a)는 본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날을 상부에서 바라본 모습이고, (b)는 하부에서 바라본 모습이며, (c)는 전면에서 바라본 모습이다.

도 3을 참고하여 본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날(100)은 원반 형상의 본체(101)와, 상기 본체(101)의 양측면에 돌출 마련되는 날개부(120, 130)와, 상기 본체(101)에서 상기 날개부(120, 130)의 수직방향으로 돌출 마련되는 돌출날(110), 및 상기 본체(101)에서 상기 돌출날(110)의 반대방향에 마련되는 주걱부(140)를 포함하여 구성된다.

상기 본체(101)는 두께 2mm 정도의 원반 형상을 형성하며 본체(101)의 전면, 후면, 및 양측면에는 액성한계시험, 및 소성한계시험에서 측정 및 시료를 조작하는 기능을 수행하는 도구들을 포함할 수 있으며, 상기 본체(101)는 시험도구로서 시험 도중 휘어지거나 파손되지 않도록 경질의 스틸재질 또는 액성한계 측정기(1)의 황동접시(50)와 동일한 황동재질로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 일예로써 상기 본체(101)의 재질을 스틸재질로 형성하도록 구성하였으며, 후술하는 날개부(120, 130), 및 돌출날(110) 또한 본체(101)와 일체로 스틸재질로 구성하였다.

또한, 상기 본체(101)는 액성한계시험에서 상기 액성한계 측정기(1)의 황동접시(50)에 담긴 시료를 조작하는 도구로서, 시료의 관리가 용이하도록 상기 본체(101)의 반경은 상기 황동접시(50) 내면의 반경과 동일하거나 약간 작게 형성하는 것이 바람직하다.

상기 돌출부(110)는 상기 본체(101)의 전면 즉, 후술하는 날개부(120, 130)와 수직방향으로 돌출되는 홈파기날로, 종래의 평면형 홈파기날(10)과 같이 상기 황동접시(50)에 담긴 흙 시료의 중앙부를 긁어내어 흙 시료를 양분하는 역할을 한다.

이때 상기 돌출날(110)는 액성한계시험에서 규정하고 있는 황동접시(50)에 담긴 흙 시료의 높이를 1cm로 일정하게 유지할 수 있도록 상기 본체(101)로부터 돌출되는 길이를 1cm로 형성하여 실험자가 액성한계시험시 황동접시(50)에 채우는 흙의 깊이를 측정하도록 하여 흙 시료의 높이 차이에 의한 오차를 감소시키도록 하는 것이 바람직하다.

상기 날개부(120, 130)는 상기 본체(101)의 양측면에 각각 돌출되는 부재로 상기 본체(101)의 일측면에 마련되어 상기 액성한계 측정기(1)의 황동접시(50)와 경질 고무대(30) 간 이격거리를 조절하는 게이지(121)가 마련되는 제1날개부(120)와, 상기 제1날개부(120)와 반대방향에 마련되어 소성한계 측정시 흙 시료의 두께를 측정할 수 있는 측정홈(131)이 마련되는 제2날개부(130)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 날개부(120, 130)는 상기 황동접시(50)와 동일한 반경으로 형성되는 본체(101)로부터 양측으로 돌출되어 형성되기 때문에 황동접시(50)에 담긴 흙 시료를 상기 돌출날(110)을 통해 양분시 양측의 날개부(120, 130)가 황동접시(50)의 가장자리와 맞닿은 상태로 이동할 수 있어 흙 시료의 홈을 일정하게 파낼 수 있으며 자세한 동작은 후술하도록 한다.

상기 주걱부(140)는 상기 본체(101)의 후면 즉, 상기 날개부(120, 130), 및 돌출날(110)이 형성되지 않은 면에 마련되는 것으로, 상기 본체(101), 및 황동접시(50)의 내면과 동일한 반경으로 형성되어 액성한계시험을 마치고 시료를 제거할 때 활용할 수 있다. 이때 상기 주걱부(140)는 황동접시(50)에 담긴 시료를 원활하게 제거할 수 있도록 일정한 각도를 형성하는 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날(100)을 이용한 액성한계시험 및 소성한계시험을 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날(100)을 액성한계 측정기(1)에 적용한 것을 나타낸 도면, 도 5는 본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날(100)을 이용한 홈파기를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날(100)을 소성한계시험에 활용하는 것을 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날(100)은 상기 액성한계 측정기(1)의 황동접시(50)와 경질 고무대(30) 간 이격 거리를 조절하는데 활용할 수 있다. 도 4를 참고하여, 본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날(100)을 상기 액성한계 측정기(1)의 황동접시(50)와 경질 고무대(30) 사이에서 수평이되도록 개재한다. 이때 상기 제1날개부(120)의 상기 게이지(121)를 상기 황동접시(50)의 하부면에 접하도록 한다. 상기 게이지(121)는 액성한계시험이 규정하고 있는 황동접시(50)와 경질 고무대(30) 간 거리인 1cm를 만족하도록 상기 본체(101)의 두께를 고려하여 형성하는 것이 바람직하다.

이후, 액성한계시험에서 상기 황동접시(50)에 반죽한 흙 시료(51)를 담고 홈파기날을 이용하여 상기 흙 시료(51)를 양분하게 되는데 종래의 평면형 홈파기날(10), 및 곡선형 홈파기날(20)의 경우에는 실험자가 직접 흙 시료(51)의 중앙부를 대략 측정하여 양분하여 실험자의 숙련도에 따라 오차율이 크게 발생하게 된다.

도 5를 참고하여 본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날(100)은 원반형상의 상기 본체(101)가 상기 황동접시(50)와 동일한 반경으로 형성되고, 상기 본체(101)의 양측면으로 날개부(120, 130)가 돌출 형성되어 상기 흙 시료(51)의 양분 작업시 양측 날개부(120, 130)를 상기 황동접시(50)의 측면에 접하도록 한 상태에서 상기 흙 시료(51)를 긁어내어 상기 흙 시료(51)의 정중앙을 정확히 양분할 수 있고, 양분된 흙의 경사각도 동일하게 유지할 수 있는 장점이 있다.

한편, 액성한계시험과 더불어 흙의 압축, 투수, 강도 등 흙의 역학적 성질을 추정할 때 사용되는 시험으로 소성한계시험이 있다. 소성한계시험은 파괴 없이 변형 시킬 수 있는 최소의 함수비로, 흙의 소성상태와 반고체 상태의 경계를 나타내는 함수비를 말하고 흙덩어리를 손으로 밀어 직경 3mm의 국수모양으로 만들어 부슬부슬해 질 때의 함수비로 정의하고 있다.

종래의 소성한계시험에서는 규정에 따라 흙의 두께가 3mm가 될 때까지 손으로 밀어 측정을 해야하며 흙의 두께를 측정하기 위해 별도의 측정도구가 필요했다.

도 6을 참고하여, 본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날(100)은 상기 제2날개부(130)의 말단에 소성한계시험을 위한 흙덩어리(200)의 두께를 측정하기 위한 측정홈(131)이 마련되어 있어 상기 흙덩어리(200)를 손으로 밀면서 흙덩어리(200)의 두께를 측정할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날(100)은 황동접시(50)와 경질 고무대(30) 간 이격거리를 조절하는 게이지와 흙 시료(51)를 양분하는 돌출날(110)을 상기 황동접시(50)와 동일한 반경을 가지는 원반 형상의 본체(101)에 적용하고, 상기 원반 형상의 양측면에 날개부(120, 130)를 마련하여 흙 시료(51)의 양분시 일정한 경사각을 가지며 정중앙을 정확하게 양분할 수 있는 장점을 가진다.

또한, 본 발명에 따른 액성한계 오차 저감용 홈파기날(100)은 액성한계시험 뿐 아니라 소성한계시험에서 흙덩어리(200)의 두께를 측정하는데 필요한 3mm봉을 통합하여 흙의 함수비 측정 시험의 필요한 장비 및 도구를 최소화할 수 있는 장점이 얻어진다.

100 : 홈파기날 110 : 돌출날
120 : 제1날개부 130 : 제2날개부
140 : 주걱부

Claims (3)

1. 액성한계 측정기를 이용한 액성한계시험에 사용되는 홈파기날로서,
   원반 형상의 본체;
   상기 본체의 양측면에 돌출 마련되는 날개부;
   상기 본체에서 상기 날개부의 수직방향으로 돌출 마련되는 돌출날; 및
   상기 본체에서 상기 돌출날의 반대방향으로 마련되는 주걱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액성한계 오차 저감용 홈파기날.
2. 제1항에 있어서,
   상기 날개부는 상기 본체의 일측면에 마련되어 상기 액성한계 측정기의 황동접시와 경질 고무대 간 이격거리를 조절하는 게이지를 포함하는 제1날개부와,
   상기 본체의 제1날개부와 대향하는 방향에 마련되어 소성한계 측정시 시료의 두께를 측정하는 측정홈을 포함하는 제2날개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액성한계 오차 저감용 홈파기날.
3. 제2항에 있어서,
   상기 본체는 상기 황동접시 내면의 반경과 동일한 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 액성한계 오차 저감용 홈파기날.
   

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