요 지 국내에서 일반적으로 지반보강 및 차수 등에 많이 쓰여지고 있는 물유리계 지반주입재는 겔타임을 자유롭게 조절할 수 있으며, 용액으로 되어 있기 때문에 지반주입시 침투성이 우수한 장점은 있으나 분말도가 약 2600cm2/g인 재료를 사용하여 투수계수가 10-4cm/sec 이하에서는 주입시공이 난해한 문제점이 있다. 이를 위해 개발된 마이크로시멘트는 건식 또는 습식으로 제조되는 데, 건식제조는 일반적인 시멘트 회사에서 제조되고 완전 ...
요 지 국내에서 일반적으로 지반보강 및 차수 등에 많이 쓰여지고 있는 물유리계 지반주입재는 겔타임을 자유롭게 조절할 수 있으며, 용액으로 되어 있기 때문에 지반주입시 침투성이 우수한 장점은 있으나 분말도가 약 2600cm2/g인 재료를 사용하여 투수계수가 10-4cm/sec 이하에서는 주입시공이 난해한 문제점이 있다. 이를 위해 개발된 마이크로시멘트는 건식 또는 습식으로 제조되는 데, 건식제조는 일반적인 시멘트 회사에서 제조되고 완전 미립화가 어려우며 입자 형상도 판상 또는 장축형으로서 불규칙하여 침투성에 문제가 있고, 습식제조는 초미립분산기 즉, 습식시멘트밀크 제조시스템에 의해 주입목적에 적합한 입경·농도를 임의로 조정할 수 있으나 제조속도가 주입시공속도에 비해 느릴 경우는 분산기 수량를 늘리는 등 품질관리에 유의해야 하는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 기존의 미립자 시멘트 생산방식에 비해 발전된 다단분급기를 개발하였다. 개발된 다단분급기는 기존의 아이언볼을 적용하는 볼밀 대신 내마모성이 우수한 직경 30mm, 20mm, 10mm의 하이크롬볼을 적용하고, 특수 회전체에 의한 강력한 분산기구와 루우버에 의한 반복분급에 의해 미세한 분급이 얻어지는 슈퍼미크론 분급기를 채택하였으며, 개발된 다단분급기는 레이저 입도 분석기를 활용하여 다단분급기에 의해 생산된 제품의 입도를 측정하는 방법으로 다단분급기를 최적화 하여 입경이 2.8~5.21µm의 초미립 시멘트 생산체제를 완성하였다. 또한, 본 연구에서는 개발된 다단분급기에 의해 생산된 친환경적인 급결성 시멘트계 재료인 NDS와 기존의 생산방식에 의해 제조된 SGR재료에 대한 지반개량 효과를 규명하고 실내 및 현장 주입시험을 실시하여 현장적용성을 검토하였다. 이를 위하여 재령별로 삼축투수시험 및 일축압축강도 측정, SEM촬영, XRD분석, 주입성능 시험 등을 실시하여 그 상관 관계를 규명하였다. 일축압축시험 결과, 재령 7일까지는 친환경성 무기질계 지반안정주입재인 NDS 순결, 급결, 완결, SGR급결, 완결 순으로 조기강도를 발현하는 것으로 나타났고, 그 이후로 NDS는 재료의 종류에 따라 큰 강도변화를 보이지 않았으며, 재령 28일을 기준으로 NDS가 SGR에 비해 강도가 약 1.5배 크게 증대되는 것으로 나타났다. 재령별 SEM촬영 결과에서 재령경과에 따라 시멘트겔이 시멘트입자 사이의 공극을 채우고 결정화 되면서 입자가 성장하며 연결되는 것을 관찰할 수 있었으며 이와 관련하여 XRD분석 결과, 지반개량에 큰 역할을 하는 에트링자이트의 형성밀도가 커지고 삼축투수시험 결과 상당한 차수효과가 발휘되는 것을 확인할 수 있었다. 주입성능 평가를 위한 실내모형토조 시험결과, 사질토지반에서 주입재의 거동은 주입압이 증가함에 따라 주입범위가 증대하는 것을 확인할 수 있었으며, 수치해석 결과와 모형주입시험의 결과가 비교적 일치하는 경향을 나타내어 지반주입 모사를 효과적으로 수행한 것으로 판단되었다. 현장시험결과 세립분을 10~20% 정도 함유한 대상지반의 경우 예비주입을 통하여 p-q 챠트의 분석후 완결주입재와 급결주입재를 적절한 비율로 적정 주입압력으로 실시하여야 효과적인 침투주입을 실시할 수 있으며, 시험시공 및 확인시험 결과에 의하면 할렬과 침투에 의한 복합적 주입 형태로 주입효과를 극대화 할 수 있음을 알 수 있었다. 이상과 같이 실내시험 및 현장시험 결과, 다단분급기에 의해 생산된 NDS재료는 기존 주입재료에 비해 지반개량 및 차수효과가 우수함이 입증되었고, 세립분을 포함한 지반에 대한 현장 주입성능 평가에서 침투주입성능이 탁월함을 알 수 있었다. 또한, 본 연구에서 수치해석 프로그램인 ADINA를 활용한 지반개량재의 침투 모사는 국내 처음으로 수행되어 졌으며, 실내모형시험 결과와 큰 차이가 없게 나타나 그 정확성이 입증되었다. 이는 향후 지반주입 설계 및 시공 분야에서 지반개량재의 거동 및 구근형성과 관련된 연구에 큰 역할을 할 것으로 기대된다.
요 지 국내에서 일반적으로 지반보강 및 차수 등에 많이 쓰여지고 있는 물유리계 지반주입재는 겔타임을 자유롭게 조절할 수 있으며, 용액으로 되어 있기 때문에 지반주입시 침투성이 우수한 장점은 있으나 분말도가 약 2600cm2/g인 재료를 사용하여 투수계수가 10-4cm/sec 이하에서는 주입시공이 난해한 문제점이 있다. 이를 위해 개발된 마이크로시멘트는 건식 또는 습식으로 제조되는 데, 건식제조는 일반적인 시멘트 회사에서 제조되고 완전 미립화가 어려우며 입자 형상도 판상 또는 장축형으로서 불규칙하여 침투성에 문제가 있고, 습식제조는 초미립분산기 즉, 습식시멘트밀크 제조시스템에 의해 주입목적에 적합한 입경·농도를 임의로 조정할 수 있으나 제조속도가 주입시공속도에 비해 느릴 경우는 분산기 수량를 늘리는 등 품질관리에 유의해야 하는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 기존의 미립자 시멘트 생산방식에 비해 발전된 다단분급기를 개발하였다. 개발된 다단분급기는 기존의 아이언볼을 적용하는 볼밀 대신 내마모성이 우수한 직경 30mm, 20mm, 10mm의 하이크롬볼을 적용하고, 특수 회전체에 의한 강력한 분산기구와 루우버에 의한 반복분급에 의해 미세한 분급이 얻어지는 슈퍼미크론 분급기를 채택하였으며, 개발된 다단분급기는 레이저 입도 분석기를 활용하여 다단분급기에 의해 생산된 제품의 입도를 측정하는 방법으로 다단분급기를 최적화 하여 입경이 2.8~5.21µm의 초미립 시멘트 생산체제를 완성하였다. 또한, 본 연구에서는 개발된 다단분급기에 의해 생산된 친환경적인 급결성 시멘트계 재료인 NDS와 기존의 생산방식에 의해 제조된 SGR재료에 대한 지반개량 효과를 규명하고 실내 및 현장 주입시험을 실시하여 현장적용성을 검토하였다. 이를 위하여 재령별로 삼축투수시험 및 일축압축강도 측정, SEM촬영, XRD분석, 주입성능 시험 등을 실시하여 그 상관 관계를 규명하였다. 일축압축시험 결과, 재령 7일까지는 친환경성 무기질계 지반안정주입재인 NDS 순결, 급결, 완결, SGR급결, 완결 순으로 조기강도를 발현하는 것으로 나타났고, 그 이후로 NDS는 재료의 종류에 따라 큰 강도변화를 보이지 않았으며, 재령 28일을 기준으로 NDS가 SGR에 비해 강도가 약 1.5배 크게 증대되는 것으로 나타났다. 재령별 SEM촬영 결과에서 재령경과에 따라 시멘트겔이 시멘트입자 사이의 공극을 채우고 결정화 되면서 입자가 성장하며 연결되는 것을 관찰할 수 있었으며 이와 관련하여 XRD분석 결과, 지반개량에 큰 역할을 하는 에트링자이트의 형성밀도가 커지고 삼축투수시험 결과 상당한 차수효과가 발휘되는 것을 확인할 수 있었다. 주입성능 평가를 위한 실내모형토조 시험결과, 사질토지반에서 주입재의 거동은 주입압이 증가함에 따라 주입범위가 증대하는 것을 확인할 수 있었으며, 수치해석 결과와 모형주입시험의 결과가 비교적 일치하는 경향을 나타내어 지반주입 모사를 효과적으로 수행한 것으로 판단되었다. 현장시험결과 세립분을 10~20% 정도 함유한 대상지반의 경우 예비주입을 통하여 p-q 챠트의 분석후 완결주입재와 급결주입재를 적절한 비율로 적정 주입압력으로 실시하여야 효과적인 침투주입을 실시할 수 있으며, 시험시공 및 확인시험 결과에 의하면 할렬과 침투에 의한 복합적 주입 형태로 주입효과를 극대화 할 수 있음을 알 수 있었다. 이상과 같이 실내시험 및 현장시험 결과, 다단분급기에 의해 생산된 NDS재료는 기존 주입재료에 비해 지반개량 및 차수효과가 우수함이 입증되었고, 세립분을 포함한 지반에 대한 현장 주입성능 평가에서 침투주입성능이 탁월함을 알 수 있었다. 또한, 본 연구에서 수치해석 프로그램인 ADINA를 활용한 지반개량재의 침투 모사는 국내 처음으로 수행되어 졌으며, 실내모형시험 결과와 큰 차이가 없게 나타나 그 정확성이 입증되었다. 이는 향후 지반주입 설계 및 시공 분야에서 지반개량재의 거동 및 구근형성과 관련된 연구에 큰 역할을 할 것으로 기대된다.
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