배합이 매번 달라지는 원인 — 골재 표면수 보정이 안 되고 있을 때

같은 레시피를 걸었는데 배치마다 상태가 다릅니다. 어제는 되직했고 오늘은 묽습니다. 계량기는 정상이고 재료도 같은 것을 씁니다. 이 경우 대개 변하고 있는 것은 배합이 아니라 골재가 머금고 있는 물의 양입니다.

골재는 물을 갖고 들어옵니다

야적장의 골재에는 표면에 물이 붙어 있습니다. 비가 온 뒤와 마른 날, 더미의 위쪽과 아래쪽, 같은 더미라도 파낸 위치에 따라 그 양이 다릅니다.

배합 설계는 골재가 표면건조 포화 상태라는 가정 위에 서 있습니다. 표면에 물이 없고 내부는 포화된 상태입니다. 실제 골재는 이 상태가 아니므로, 그 차이만큼 배합수를 빼거나 더해야 설계한 물비가 나옵니다.

보정이 없으면 어떻게 되는지는 계산으로 나옵니다. 잔골재의 표면수가 몇 퍼센트만 달라져도 배치 전체의 물 양이 눈에 띄게 움직입니다. 골재는 배합에서 질량 비중이 크기 때문에, 작은 함수율 차이가 큰 물 차이로 증폭됩니다.

영향이 물에서 끝나지 않는 점도 중요합니다. 골재를 질량으로 계량하면 표면수의 무게도 골재로 계량됩니다. 즉 물이 많이 붙은 골재를 쓰면 실제 골재는 설계보다 적게 들어갑니다. 물비가 올라가는 것과 골재량이 줄어드는 것이 동시에 일어나므로, 강도와 워커빌리티가 같은 방향으로 어긋납니다.

어디서 오차가 들어오는가

보정을 하고 있는데도 흔들린다면, 다음 중 하나입니다.

마지막 항목이 자동화된 공장에서 자주 나타납니다. 센서는 정확하고 계산도 맞는데, 반영이 한 배치 늦어 변화가 빠른 날에는 계속 어긋난 상태로 따라갑니다.

측정 방식마다 보는 것이 다릅니다

함수율을 재는 방법은 여러 가지이고, 각각 보는 범위가 다릅니다.

배출구에 붙은 센서는 지나가는 골재의 표층을 봅니다. 빠르고 연속적이지만, 센서 앞을 지나는 부분만 대표합니다. 시료를 떠서 건조해 재는 방법은 그 시료에 대해 정확하지만 시간이 걸리고 연속 측정이 안 됩니다.

실무에서 쓰는 조합은 연속 센서로 운전하고, 주기적으로 시료 측정으로 검증하는 것입니다. 검증 없이 센서만 믿으면 치우침이 쌓여도 알 수 없습니다. 주 1회라도 대조해 두면 센서가 언제부터 어긋났는지 알 수 있습니다.

센서의 설치 위치도 값을 바꿉니다. 배출 초기와 말기의 골재는 함수율이 다를 수 있고, 호퍼 벽면을 따라 흐르는 부분과 중심을 지나는 부분도 다릅니다. 설치할 때 한 번 확인해 두면 되는 항목인데, 설치 후 몇 년이 지나 유로가 바뀌었는데도 그대로인 경우가 있습니다. 정기 점검 항목에 센서 앞의 흐름 상태를 넣어 두면 이 문제는 사라집니다.

보관 방식이 변동 폭을 정합니다

보정은 변동을 따라가는 일입니다. 변동 자체가 작으면 보정 부담도 작아집니다.

지붕이 있는 저장과 노천 야적은 함수율 변동 폭이 다릅니다. 비가 온 직후 노천 더미는 상부와 하부의 차이가 커지고, 그 상태가 며칠 갑니다. 배수가 나쁘면 바닥 쪽에 물이 고여 더 심해집니다.

설비 투자가 어렵다면 운전으로 줄일 수 있는 부분이 있습니다. 비 온 직후 상부 골재를 바로 쓰지 않는 것, 더미를 여러 개로 나눠 번갈아 쓰며 배수 시간을 주는 것. 둘 다 비용이 들지 않고 변동 폭을 줄입니다.

겨울에는 다른 문제가 겹칩니다. 골재에 붙은 물이 얼면 센서가 읽는 값과 실제로 배합에 들어가는 물의 양이 달라집니다. 얼음이 녹으면서 물로 바뀌는 시점이 배합 중인지 이후인지에 따라 결과가 다릅니다. 언 골재 덩어리가 섞이면 그 자리만 물비가 달라져 강도가 고르지 않게 나옵니다.

굵은골재도 대상입니다

잔골재만 보정하는 공장이 많습니다. 잔골재의 표면수가 크기 때문인데, 굵은골재도 무시할 만큼은 아닙니다.

굵은골재는 표면적이 작아 함수율 자체는 낮지만 투입량이 많습니다. 낮은 함수율에 큰 질량을 곱하면 무시하기 어려운 물 양이 됩니다. 특히 비 온 뒤에는 굵은골재 쪽 변화가 더 클 수 있습니다.

흡수율이 큰 골재를 쓰는 경우는 더 복잡해집니다. 건조한 골재는 배합수를 빨아들여 초기 워커빌리티를 떨어뜨리고, 시간이 지나면서 다시 내놓기도 합니다. 이 경우 표면수만이 아니라 흡수 상태까지 고려해야 합니다.

재생골재나 부순 모래를 섞어 쓰는 경우도 변수가 늘어납니다. 재료마다 흡수 특성이 다르고, 혼합 비율이 바뀌면 같은 함수율 값이라도 실제로 배합에 들어가는 물이 달라집니다. 재료 구성을 바꿀 때는 보정 계수도 함께 다시 잡는다고 보는 편이 안전합니다.

증상으로 구분하기

배합이 흔들릴 때 원인이 함수율인지 다른 것인지 가르는 단서가 있습니다.

함수율 문제라면 비가 온 다음 날에 집중되고, 골재 로트를 바꾼 시점과는 무관합니다. 계량 문제라면 특정 재료에서만 일관되게 나타납니다. 혼화제 문제라면 제품이나 로트를 바꾼 시점과 겹칩니다.

이 대조가 가능하려면 기록이 필요합니다. 배치별 슬럼프, 그날의 날씨, 측정한 함수율, 재료 로트. 배칭 데이터에 대부분 남아 있고, 빠져 있는 것은 대개 날씨와 함수율 실측값입니다.

기록을 남길 때 한 가지 덧붙이면 값이 커집니다. 문제가 된 배치의 번호와 그때의 조치를 함께 적어 두는 것입니다. "슬럼프 낮아 물 추가"처럼 한 줄이면 됩니다. 나중에 강도 결과와 대조하면 어떤 조치가 어떤 결과로 이어졌는지 보이고, 그 자체가 다음 판단의 근거가 됩니다.

보정이 맞는지 확인하는 법

보정이 제대로 작동하는지는 결과로 확인합니다. 배치마다의 슬럼프 편차가 가장 빠른 지표입니다.

보정이 잘 되고 있으면 날씨와 무관하게 슬럼프가 좁은 범위에 모입니다. 보정이 안 되면 비 온 뒤에 확연히 흩어집니다. 이 분포를 한 달치만 그려 보면 상태가 바로 보입니다.

더 직접적인 방법은 실제 투입된 총 수량과 설계 수량을 대조하는 것입니다. 보정이 맞으면 골재가 갖고 온 물을 더한 총량이 설계값과 맞아야 합니다. 어긋나 있으면 어느 쪽으로 얼마나 치우쳤는지 숫자로 나옵니다.

보정을 잡고 나면 다음이 드러납니다

함수율 보정이 안정되면 배치 간 편차가 줄어듭니다. 그리고 그때 남는 편차가 무엇인지 비로소 보입니다.

대개 다음으로 올라오는 것은 골재의 입도 변동입니다. 산지나 로트가 바뀌면 입도 분포가 달라지고, 같은 물비에서도 워커빌리티가 달라집니다. 함수율 잡음에 가려 보이지 않던 것이 드러나는 것입니다.

그다음은 계량 정밀도와 혼합 시간입니다. 순서가 이렇게 되는 이유는 단순합니다. 가장 큰 잡음을 먼저 없애야 그 아래가 보입니다. 함수율을 잡지 않은 상태에서 입도나 계량을 조정하면, 조정의 효과가 잡음에 묻혀 판단이 서지 않습니다. 현재 보정 방식과 슬럼프 기록을 알려 주시면 어느 지점이 원인인지 정리해 드립니다 — 상담 문의. 혼화제 쪽 변동은 감수제와 슬럼프 로스에서 다룹니다.