개념 한 쪽
석재는 생성 과정과 성질에 따라 다양한 유형으로 구분되며, 구조적 용도에 따라 적절한 선택과 시험이 필요하다. 화성암의 분류는 규산(SiO2) 함량을 기준으로 하며, 석재의 물리적 성질로는 비중, 흡수율, 압축강도 등이 핵심이다. 절리 형태와 가공 형태는 현장 적용과 가공성에 영향을 주므로 구분하여 이해해야 한다.
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출제기준 단원 「각종 석재」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 화성암 분류 기준 판별 | 1 | 규산 함량에 근거하여 화성암의 대분류를 판정하기 |
| 석재 시험 항목 구별 | 1 | 석재의 규정 시험 항목과 골재 항목을 구분하기 |
| 흡수율과 강도 관계 판정 | 1 | 흡수율 증감이 석재의 강도·내구성에 미치는 영향을 설명하기 |
화성암은 마그마가 식어 굳어져 형성되는 암석으로, 분류 기준은 규산 함량이다. 규산 함량이 66% 이상이면 산성암, 52~66% 사이이면 중성암, 52% 미만이면 염기성암으로 나눈다. 구성 광물(석영, 장석 등)은 분류의 간접적 지표이므로 규산 함량이 근본 기준임을 구별해야 한다.
석재의 흡수율과 비중은 기공률과 밀접하게 연결된다. 흡수율이 크면 내부 기공이 많다는 뜻이며, 이는 밀도와 압축강도의 저하 및 내구성 감소로 이어진다. 반대로 비중이 크고 흡수율이 작은 석재는 밀도가 높아 강도와 내구성이 양호하다.
화성암에서 나타나는 절리 형태 중 기둥 모양으로 수직으로 갈라진 것은 주상절리이다. 냉각 수축으로 육각형 같은 다각형 기둥 형태가 발달하는 것이 특징이며, 구상절리·판상절리 등 다른 절리와 구별된다. 현장 식별 시 '기둥 모양'이라는 외관 특성에 주목하면 주상절리로 판정할 수 있다.
석재의 가공 형태도 규정상 중요하다. 예컨대 면이 거의 사각형이고 네 면을 깨서 만든 면에 수직으로 잰 한쪽 길이가 그 면의 가장 짧은 변 길이보다 1.5배 이상인 경우를 견치석으로 정의한다. 이러한 치수 규정은 석재의 사용 위치와 가공 방법을 결정하는 기준이 된다.
석재 시험 항목에는 압축강도, 비중·흡수율, 탄성파 속도 등이 포함된다. 마모시험은 주로 골재의 내마모성 평가에 해당하므로 구조물용 석재의 규정 시험 항목에는 포함되지 않는다. 석재는 압축에는 강하나 인장·휨에는 약하므로 인장·휨을 주로 받는 부재에는 사용하지 않는 것이 원칙이다.
휨강도 계산 문제가 자주 등장하므로 공식을 숙지해야 한다. 직사각형 단면에서 3점 굽힘 시험의 휨강도 공식은 σ = PL / (b h² / 6)이다. 예시 문제에서 하중 P=1000 N, 지간 L=250 mm, 폭 b=50 mm, 높이 h=300 mm를 대입하면 σ = (1000×250) / (50×300²/6) = 250000 / 750000 ≈ 0.33 N/mm² = 0.33 MPa가 산출된다. 출제 자료에서는 동일 계산 과정을 제시하면서도 보기에 제시된 정답이 3 MPa로 처리된 사례가 있으므로 문제의 조건과 단위 해석을 꼼꼼히 확인해야 한다.
화성암은 산성암, 중성암, 염기성암으로 분류가 되는데, 이때 분류 기준이 되는 것은 무엇인가?
정답 ① · 문제는 화성암을 산성, 중성, 염기성으로 분류하는 기준을 묻고 있다. 화성암 분류의 기본 기준은 암석 내 규산(SiO2) 함유량으로, 규산 함량이 높으면 산성암, 중간이면 중성암, 낮으면 염기성암으로 나눈다.
화성암은 규산(SiO2)의 함유량에 따라 산성, 중성, 염기성으로 분류된다.
건설공사 품질시험기준에서 규정하고 있는 석재의 시험종목이 아닌 것은?
정답 ② · 일반적인 건설공사 품질시험 기준에 따른 석재의 시험 종목은 압축강도 시험, 비중 및 흡수율 시험, 그리고 탄성파 속도 시험 등입니다. 마모 시험은 주로 도로 포장용이나 콘크리트용 굵은골재의 품질을 평가하기 위한 로스앤젤레스(Los Angeles) 시험 등의 항목에 속하며, 구조물용 석재의 필수 규정 품질시험 항목으로는 분류되지 않습니다.
석재의 주요 시험은 압축강도, 비중·흡수율, 탄성파속도이며 마모시험은 골재 시험에 해당합니다.
석재의 흡수율 및 비중에 관한 설명으로 틀린 것은?
정답 ④ · 문항은 석재의 흡수율과 비중에 관한 설명 중 틀린 것을 묻고 있다. 흡수율이 크면 내부 기공률이 커져 밀도가 낮아지고 압축강도와 내구성은 감소하므로 ‘흡수율이 클수록 강도와 내구성이 커진다’는 표현은 잘못되었다.
석재는 흡수율이 클수록 내부 기공이 많아 밀도가 낮아지고, 이는 강도 저하와 내구성 감소를 유발하므로 틀린 설명이다.
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