에터버그 실험 예비 보고서

4. 이론
점토광물들이 세립토에 존재할 때, 어느 정도의 함수비를 유지하면 부서지지 않고 재성형할 수 있다. 이러한 점착성은 점토입자 주위에 있는 흡착수 때문이다. 1900년대 초에 스웨덴 과학자 atterberg가 함수비변화에 따른 세립토의 연경도를 설명할 수 있는 방법을 개발하였다. 점성토는 함수비 w 에 따라 그 형상 및 성질이 달라진다. 즉, 함수비가 클 때는 액체 상태가 되며 함수비가 작아지면 고체상태가 된다. 이렇게 함수비에 따라 형상이 달라지는 것은 흙입자를 둘러싸고 있는 물 즉, 흡착수에 의한 전기적인 힘 때문이다. 함수비가 작을 때에는 흙입자 간의 결합력이 강하지만 함수비가 커지면 흡착수로 둘러싸인 흙입자들이 서로 분리되어 흙입자간의 거리가 멀어져서 결합력이 약화되고, 함수비가 아주 커지면 흙 입자간의 결합력이 소멸하여 흙입자는 액체왿� 같이 자유로이 유동하게 된다. 이왿� 같이 점성토의 형상은 함수비에 따라 고체, 반고체, 소성체, 유동체로 변화한다. 여기에서 흙의 형상은 다음과 같이 4가지로 판별 된다.
- 고체 : 부피가 변하지 않으며 외력에 의하지 않고는 변형이 있어나지 않는다.
- 반고체 : 함수비의 변화에 따라 부피는 약간 변화하나 소성성이 없다.
- 소성체 : 외력에 의하여 소성변형하며 함수비 변화에 따라 부피가 변한다.
- 유동체 : 자중에 의하여 변형되는 액체상태이다.
- 액성 한계 wL : 유동체왿� 소성체의 경계함수비
- 소성 한계 wp : 소성체왿� 반고체의 경계함수비
- 수축 한계 ws : 반고체왿� 고체의 경계함수비
점성토의 형상은 함수비에 따라 달라지며 이러한 현상을 발견한 에터버그의 이름을 따서 형상의 경계가 되는 함수비를 에터버그 한계라 한다. 즉 이 계수들은 모두 에터버그 한계이다.
수축한계 ws는 점성토가 물을 흡수할 때에 처음에는 부피가 변하지 않다가 일정한 함숩에 도달되어 부피가 팽창하기 시작할 때의 함수비로 정의한다.
수축한계는 부피가 일정한 용기에 시료를 채운 후에 공기건조하여 더 이상 부피가 감소되지 않을 때의 함수비를 측정하면 된다.
소성한계는 흙이 직경 3mm를 기준으로 뭉쳐질 수 있는 최소의 함수비로 정의한다.
액성한계는 경사 60°, 높이 1cm의 인공사면을 조성하여 측정한다. 즉, 인공사면을 낙하고 1cm로 낙하시키면 사면내의 물이 인공사면 선단으로 몰려서 사면선단의 함수비가 증가하고 낙하 횟수가 많을수록 함수비가 점점 더 커져서 함수비가 일정한 값에 도달되면 인공사면이 유동하게 된다.
에터버그한계는 흙의 소성성을 나타내는 값으로 흙을 분류하고 공학적 특성을 판정하는데 필요하다 에터버그한계를 이용하는 공학적인 판정기준으로 다음과 같은 것들이 제시되어 있다.
- 소성지수 (PI) : 자연상태에서 흙이 소성상태로 존재할 수 있는 함수비 범위
- 액성지수 (LI): 흙이 액성상태에서 어느 정도 근접한가를 나타내는 척도이며 자연상태의 점토질
흙에 대한 상대적인 연경도를 나타낸다 자연상태의 함수비 w에서 소성한계 wp의 차이를 소성지수로
나누어 구한다.