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흙의 분석
소형 황토주택의 공법 비교
소형주택이라 해서 특별히 다른 공법이 있는 것은 아니지만 ‘보조건물로 지을 것인지, 소규모 펜션으로 지을 것인지, 저렴한 비용의 상업적 공간으로 지을 것인지’ 용도에 따라 적절한 공법을 선택해야 초기 투자비용을 최소화할 수 있다.
가장 손쉽게 접근할 수 있는 공법으로는 벽돌조적식이다. 그러나 대개의 조적조 건물들은 디자인과 마감이 다른 공법에 비해 단순한 편이다. 설계와 디자인이 좀 더 다양해지려면 벽돌의 강도를 높이면서 단열도 잘되는 자재를 개발할 필요가 있다.
흙은 각기 생성과정이나 풍화작용들을 통해 다양한 성질을 가지고 있다. 이를 분류하는 방법은 매우 세분화 되어있고 기준 또한 다양하다. 여기에서는 흙건축의 관점에서 필요한 성질들로 한정하여 설명하고자 한다.
흙건축에 필요한 흙의 기본적인 실험들은 다음과 같다.
1. 입도분석
흙의 기본적인 성질을 결정짓는 가장 중요한 요소로서 거름채법과 침전법으로 점토성분까지 성분비를 측정할 수 있다.
거름채법 : 규격화된 거름채(채간격 10㎝부터 0.08㎜까지)를 이용하여 전체량에 체에 걸리는 량을 측정하여 성분비를 분류한다.
침전법: 0.08㎜이하의 성분들은 시간에 따른 침전속도의 차이를 이용하여 성분비를 측정한다. 이 방법으로 0.002㎜(2㎛)까지의 입자들을 분류할 수 있다. 그이하의 입자들은 이 방법으로는 미세입자들 사이에 발생하는 소용돌이 현상과 솜털모양으로 엉켜서 침전하는 현상 때문에 측정이 불가능하다.
2.함수률
흙 속의 간극 속에 포함되어 있는 물의 용적비를 백분율로 표시한 것으로 흙의 강도결정과 점착성 등 흙의 물리적 성질을 결정하는데 중요한 역할을 한다.
함수률W(%)= 물의 질량mw ×100/전체질량md
3. 아터버그한계
흙은 함수비에 따라 액체상태, 소성상태, 반고체상태, 고체상태의 네 가지의 상태로 존재할 수가 있다. 즉 흙이 완전히 건조하면 고체상태로 존재하나 함수비가 증가함에 따라 반고체 소성, 액체상태로 변화한다. 이렇게 고체에서 반고체상태로 되는 순간의 함수비를 수축한계, 반고체에서 소성상태로 변하는 순간의 함수비를 소성한계, 소성상 태에서 액체상태로 변하는 순간의 함수비를 액성한계라 하고 이를 통틀어 아터버그한계라 한다.
아터버그한계는 흙의 특성을 대략적으로 판단하는데 있어서 좋은 지침이 된다.
4.압축성 실험(Essai Proctor Standard)
흙이 최대의 압축강도를 내기 위해서는 단위면적을 차지하고 있는 흙 입자들에 물이 완전히 코팅되어 입자간의 이온작용에 의한 전기력이 최대가 되고 입자들간의 결합이 가장 조밀하게 될 때이다. 이를 위한 함수률을 이상함수률이라고 하는데 이를 측정하기 위해 Procdor라는 실험방법이 있다. 흙의 강도를 결정짓는 가장 중요한 요소이다.
압축성 실험 모습
5. 점착성
점토광물은 단위 당 표면적이 상당히 크고 각각의 점토광물 마다 다르기 때문에 물에 대한 점착성의 반응도 각각 다르게 나타난다. 이 또한 흙의 강도를 결정하는데 중요한 역할을 하는 요소로 응집력실험이 있다.
6.팽창과 수축
물에 대한 흙의 팽창 수축은 흙의 고유한 성질로서 실트와 점토광물의 함유량에 의해 결정된다. 일정한 크기의 틀 속에 흙을 최대한 다져 넣어 완전건조 후 수축량을 측정하면 된다.
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