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문제 정의
- 농촌 비닐하우스 등에서 발생하는 폐비닐을 건설골재로 재활용할 수 있는지 알아 보기 위해서 기본실험을 실시한 결과 다음과 같은 사실을 알 수 있었다.
- 이러한 여러 가지 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 농촌에서 발생하는 폐비닐을 흙이 묻은 채 그대로 녹여 자갈이나 모래 크기로 절단한 후 새로운 개념의 골재로 사용하는 방법을 개발함으로써 폐기물도 처리하고, 골재난에도 대처하고자 하였다.
제안 방법
- 1m×1.2m×1.5m 크기의 토조를 4등분하여 바닥에서부터 노상층(20cm), 동상방지층(20cm), 보조기층(20cm), 아스팔트층(20cm)을 차례대로 시공한 후 각 깊이별로 온도센서(thermocouple)를 설치하였다. 이때 실제 도로와 같이 찬기운이 상부에서만 일차원적으로 침투하도록 하기 위하여 두께 5cm의 스티로품을 측면과 바닥면에 설치하였다.
- 이 모형도로는 2개구간으로 나누어 한 곳에는 폐비닐 골재를 다른 한 곳에는 자갈을 포설하였다. 각 층에는 온도센서(thermocouple)를 설치하였고 지표상부로부터 10cm 위치한 곳에 온도센서를 설치하여 포장체 내부와 대기 온도를 1시간 간격으로 측정하였다.
- 그 후 건조로에 집어넣은 후 건조무게를 측정하여 폐비닐에 포함된 수분량을 측정하였다. 건조된 폐비닐을 깨끗이 씻은 후 다시 건조시켜 폐비닐에 포함된 흙의 양을 측정하였다. 그 결과 수집된 폐비닐은 순수한 폐비닐 50%, 흙 30%, 물 19%, 기타 1%로 이루어져 있음을 알 수 있었다.
- 공시체 제작시 우선 폐비닐과 흙 시료를 노건조시킨 후, 직경 15cm, 높이 18cm되는 몰드에 각 조건별로 혼합된 시료를 채워 넣고 다짐하여 제작하였다. 공시체의 밀도와 함수비는 폐비닐 골재에 종류에 따른 특성을 분석하기 위하여 다짐시험에서 도출된 최대건조단위중량의 90%를 기준으로 하여 폐비닐 골재의 혼합비별 건조단위중량을 일정하게 하여 제작하였다.
- 공시체 제작은 폐비닐 골재를 제작했을 때와 같이 폐비닐에 노건조시킨 화강풍화토를 중량비로 10, 20, 30%로 혼합하여 약 200℃ 온도로 용융시켰다. 그 후 용융된 폐비닐을 직경 35mm, 두께 5.
- 공시체 제작시 우선 폐비닐과 흙 시료를 노건조시킨 후, 직경 15cm, 높이 18cm되는 몰드에 각 조건별로 혼합된 시료를 채워 넣고 다짐하여 제작하였다. 공시체의 밀도와 함수비는 폐비닐 골재에 종류에 따른 특성을 분석하기 위하여 다짐시험에서 도출된 최대건조단위중량의 90%를 기준으로 하여 폐비닐 골재의 혼합비별 건조단위중량을 일정하게 하여 제작하였다.
- 폐비닐 골재를 물로 깨끗이 씻은 다음 80±5℃의 온도에서 항량(恒量)이 될 때까지 건조시켰다. 그 다음 건조된 폐비닐 골재를 No.12, No.8, No.4, No.3½, 10, 20, 25, 40, 50, 60 및 80mm체로 체가름을 한 후 각 체에 남은 폐비닐 골재의 무게를 측정하였다.
- 폐비닐에 포함된 이물질을 분석하기 위하여 먼저 수집된 폐비닐을 4분법으로 나눈 후 무게를 측정하였다. 그 후 건조로에 집어넣은 후 건조무게를 측정하여 폐비닐에 포함된 수분량을 측정하였다. 건조된 폐비닐을 깨끗이 씻은 후 다시 건조시켜 폐비닐에 포함된 흙의 양을 측정하였다.
- 동상시험용 공시체는 부동수분량 시험과 같은 조건으로 직경 10cm, 높이 15cm의 몰드에 각 조건별로 다짐을 하여 제작하였다. 그 후 공시체를 황동제 몰드에 넣고 동상시험기에 설치한 다음, 공시체 주위에 모래를 채워 찬 공기가 1차원적으로 상부에서만 침투하게 하였다.
- 폐비닐 골재의 입도분포 결과를 LA 마모시험의 시료등급과 비교해 보면 A급에 해당함을 알 수가 있다. 따라서, 크기가 10～15mm, 15～20mm, 20～25mm, 25～40mm인 폐비닐 골재를 각각 1250g을 측정(시료 전체의 무게 5000g)하여 철구 12개와 함께 LA 마모시험기에 넣고 500회 회전시켜 마모율을 측정하였다.
- 현장모형도로는 길이 240cm×폭 120cm×깊이 100cm로 구성되었다. 먼저 굴착기를 이용하여 깊이 100cm까지 지반을 굴착한 후, 바닥에서부터 노상층(20cm), 동상방지층(20cm), 보조기층(20cm), 아스팔트층(20cm)을 차례로 시공하였다. 이 모형도로는 2개구간으로 나누어 한 곳에는 폐비닐 골재를 다른 한 곳에는 자갈을 포설하였다.
- 먼저 폐비닐을 약 50cm정도의 크기로 자른 후, 흙의 함유량에 따라 폐비닐 골재의 성질이 어떻게 달라지는지 알아 보기 위하여 세척을 통하여 이 물질을 깨끗이 제거한 다음 폐비닐 조각과 흙을 몇몇 비율로 혼합하였다. 다음에 가래떡 제조시설과 같이 생긴 장치에 폐비닐 조각을 집어 넣고 약 150～175℃의 온도로 녹였다.
- 폐비닐 골재를 완전히 씻어 이물질을 제거한 후 80℃의 온도로 건조시키고 1～3시간동안 실내온도로 냉각시킨 다음, 24시간 동안 실내온도의 물에 침수시켰다. 물 속에서 시료를 꺼내어 눈에 보이는 수막이 없어질 때까지 폐비닐 골재를 일일이 닦았다. 표면건조 포화상태 동안 폐비닐 골재의 구멍에서 물이 증발되는 것을 막은 후 표면건조 포화상태의 무게를 측정하였다.
- 본 시험에서 사용한 직접전단시험기는 동아시험기에서 제작한 대형 전단시험기로 전단상자, 수직하중 재하장치, 전단하중 재하장치, 조절장치로 크게 4가지 부분으로 구성되어 있다. 전단상자 내부의 크기는 30cm×30cm×30cm, 최대 전단 변위는 6cm이다.
- 여기서, 사용한 폐비닐 골재는 흙을 혼합하지 않은 순수한 폐비닐 골재(STD)이다. 본 시험에서는 시료 전량을 최적함수비가 얻어지는 함수비까지 건조하고 다질 때 물을 가하여 필요한 함수비로 조정하는 건조법을 사용하였다. 또한 한번의 다짐시험이 끝난 후에는 다짐 램머에 의한 시료의 입자의 손상을 고려하여 새로운 시료를 사용하는 비반복법을 이용하였다.
- 본 시험은 화학시험연구원에 분석/의뢰하였는데, 시험방법은 폐비닐 시료 100g과 미네랄성분을 제거시킨 증류수 (0.1N HCl 용액을 가하여 pH 5.8～6.3으로 조정) 1000㎖를 2000㎖ 삼각플라스크에 넣고 상온, 상압에서 진탕기의 회전수를 200rpm, 진폭을 4～5㎝로 하여 6시간 연속 진탕한 다음, 1.0㎛의 유리섬유 여지로 여과하고 여과액을 추출하여 분석하는 방법이었다.
- 본 연구에서 제작한 폐비닐 골재의 동상방지효과를 규명 하기 위하여 실내에 모형도로를 제작하여 대형 냉동 챔버 속에 집어넣고 온도분포를 측정하였다.
- 본 연구에서 제작한 폐비닐 골재의 전단 특성을 알아보기 위하여 각 폐비닐 골재를 최대건조밀도의 90%로 전단 상자에 다져 넣은 후 ASTM D 3080-90 규정에 따라 직접전단시험을 수행하였다.
- 본 연구에서는 Kemtherm QTM-D3(신속 열전도율계)을 이용하여 폐비닐 골재의 열전도율을 측정하였다. 열전도를 측정하는 방법 중 열선법에 의한 방법은 가열선을 2장의 시료편으로 잡고서 측정하므로 측정도를 높이기 위해서는 시료표면을 가열선에 밀착시켜야 한다는 문제점을 가지고 있으나, QTM식 Probe는 이미 열전도율을 알고 있는 물질의 표면에 가열선과 열전대가 배치된 상태로 시료면과 잘 밀착되게끔 만들어졌다.
- 또한, 수직응력은 지렛대원리를 이용한 사하중으로 작용된다. 수직응력을 0.5kg/cm2 , 1.0kg/cm2 , 1.5kg/cm2 , 2.0kg/cm2로 하고, 전단시 전단속도를 1mm/min로 하여 전단시험을 수행하였다.
- 시험방법은 TDR probe와 온도측정용 센서를 공시체 속에 삽입한 후 냉동챔버 속에 넣고, TDR probe 연결선과 온도측정용 센서를 냉동챔버 외부로 연결하여 시료 내부의 온도와 부동수분을 측정하였다. 공시체의 온도는 -0.
- 영국 TRRL(Transportation and Road Research Laboratory)의 동상성 판정기준을 적용하여 공기의 온도를 -17℃로 하였고, 공급되는 물의 온도는 4℃를 기준으로 하였으며 동상지속시간은 96시간을 기준으로 하였다. 즉, 영국의 TRRL에서는 공기온도 -17℃, 물의 온도 4℃ 상태에서 48시간 동안 흙 시료에 대한 동상시험을 실시하였을때 동상량이 18mm이상이면 그 흙은 동상성 흙이고, 18mm미만이면 비동상성 흙으로 판정하고 있다.
- 5m 크기의 토조를 4등분하여 바닥에서부터 노상층(20cm), 동상방지층(20cm), 보조기층(20cm), 아스팔트층(20cm)을 차례대로 시공한 후 각 깊이별로 온도센서(thermocouple)를 설치하였다. 이때 실제 도로와 같이 찬기운이 상부에서만 일차원적으로 침투하도록 하기 위하여 두께 5cm의 스티로품을 측면과 바닥면에 설치하였다. 동상방지층에 본 연구에서 제작한 폐비닐 골재 S10, S20, S30과 일반적으로 실제 도로에서 사용하고 있는 자갈을 각각 포설하였다.
- 이것을 공기 중에서 천천히 냉각하여 시료에 균열이 생기는 것을 방지하였다. 이러한 방법으로 초음파시험용 폐비닐 골재 시료를 혼합비별로 각각 4개씩 제작하였다. 이렇게 제작된 시료를 홀더에 설치하고 상온에서 폐비닐 골재의 초음파 속도를 측정하였다.
- 이때 폐비닐 골재와 자갈을 최대건 조단위중량의 90%로 다져 넣었다. 이렇게 제작된 모형도로를 내부 크기가 1.8m×2.4m×1.8m인 대형 냉동 챔버에 집어넣고 온도를 -10℃로 설정하여 1시간별로 각각의 온도를 측정하였다.
- 이러한 방법으로 초음파시험용 폐비닐 골재 시료를 혼합비별로 각각 4개씩 제작하였다. 이렇게 제작된 시료를 홀더에 설치하고 상온에서 폐비닐 골재의 초음파 속도를 측정하였다.
- 폐비닐 골재를 실제 도로에 포설했을 때 폐비닐 골재 중에 함유되어 있는 화학성분이나 유기물이 지반오염이나 지하수 오염을 시킬 가능성이 있는지 알아 보기 위하여 용출 시험(leaching test)을 실시하였다.
- 폐비닐 골재와 기타 건설재료의 열전도율을 분석하여 폐비닐 골재의 단열효과를 규명하기 위하여 열전도시험을 수행하였다.
- 폐비닐 골재의 동상방지효과를 규명하기 위하여 한국건설기술연구원내에 모형도로를 조성하고 도로단면에 깊이 별로 온도센서를 설치하여 동절기의 도로내부온도 분포변화를 측정하였다.
- 본 연구에서는 한국자원재생공사에서 수집한 멀칭용 폐비닐(HDPE)을 이용하여 폐비닐 골재를 제작하였다. 폐비닐에 포함된 이물질을 분석하기 위하여 먼저 수집된 폐비닐을 4분법으로 나눈 후 무게를 측정하였다. 그 후 건조로에 집어넣은 후 건조무게를 측정하여 폐비닐에 포함된 수분량을 측정하였다.
- 물 속에서 시료를 꺼내어 눈에 보이는 수막이 없어질 때까지 폐비닐 골재를 일일이 닦았다. 표면건조 포화상태 동안 폐비닐 골재의 구멍에서 물이 증발되는 것을 막은 후 표면건조 포화상태의 무게를 측정하였다. 그 후 표면건조 포화상태의 폐비닐 골재를 철망태에 넣어 밀도 0.
- 화강풍화토에 폐비닐 골재를 중량비가 각각 0, 4, 7, 10, 15%가 되도록 혼합하여 KS F 2312 규정에 따라 다짐시험을 수행하였다. 여기서, 사용한 폐비닐 골재는 흙을 혼합하지 않은 순수한 폐비닐 골재(STD)이다.
대상 데이터
- 농촌 비닐하우스에서 수집한 폐비닐에는 흙이 묻어있는데, 흙이 중량비로 얼마만큼 묻어있느냐에 따라서 폐비닐 골재의 성질이 달라질 것으로 판단되어 본 연구에서는 비닐하우스에서 채취한 비닐을 물로 씻은 후 경기도 파주시 통일동산에서 채취한 화강풍화토를 중량비로 혼합하였다. 시험에 사용한 화강풍화토의 물리적 성질은 표 1과 같다.
- 이때 실제 도로와 같이 찬기운이 상부에서만 일차원적으로 침투하도록 하기 위하여 두께 5cm의 스티로품을 측면과 바닥면에 설치하였다. 동상방지층에 본 연구에서 제작한 폐비닐 골재 S10, S20, S30과 일반적으로 실제 도로에서 사용하고 있는 자갈을 각각 포설하였다. 이때 폐비닐 골재와 자갈을 최대건 조단위중량의 90%로 다져 넣었다.
- 본 시험에서 사용된 측정장비는 일본 초음파공업(주)에서 생산된 제품으로 초음파 발생장치인 Sing Around Unit은 액체가 담긴 box에 측정할 시료를 넣는 AC-M2형 cell, 수신 파형을 모니터 하는 oscilloscope, 초음파의 주기를 읽을 수 있는 time counter로 구성되어 있다. 이 장비는 -50℃～80℃까지 사용이 가능하며 발신 주파수는 2MHz를 표준으로 한다.
- 본 연구에서는 한국자원재생공사에서 수집한 멀칭용 폐비닐(HDPE)을 이용하여 폐비닐 골재를 제작하였다. 폐비닐에 포함된 이물질을 분석하기 위하여 먼저 수집된 폐비닐을 4분법으로 나눈 후 무게를 측정하였다.
- 화강풍화토에 폐비닐 골재를 중량비가 각각 0, 4, 7, 10, 15%가 되도록 혼합하여 KS F 2312 규정에 따라 다짐시험을 수행하였다. 여기서, 사용한 폐비닐 골재는 흙을 혼합하지 않은 순수한 폐비닐 골재(STD)이다. 본 시험에서는 시료 전량을 최적함수비가 얻어지는 함수비까지 건조하고 다질 때 물을 가하여 필요한 함수비로 조정하는 건조법을 사용하였다.
- 4로 통일 분류법상 SM에 해당함을 알 수 있다. 폐비닐 골재 제작시 사용한 화강풍화토는 No. 40체를 통과한 작은 입자의 흙을 사용하였으며, 기타 시험에 사용한 흙은 No. 4체를 통과한 흙을 사용하였다.
- 다음에 가래떡 제조시설과 같이 생긴 장치에 폐비닐 조각을 집어 넣고 약 150～175℃의 온도로 녹였다. 폐비닐 용융물 출구에서 가래떡 모양으로 나오는 폐비닐을 2～3cm 길이로 잘라 폐비닐 골재를 제조하였다. 폐비닐 골재의 모습과 종류별 혼합비를 그림 1 및 표 2에 나타내었다.
- 현장모형도로는 길이 240cm×폭 120cm×깊이 100cm로 구성되었다. 먼저 굴착기를 이용하여 깊이 100cm까지 지반을 굴착한 후, 바닥에서부터 노상층(20cm), 동상방지층(20cm), 보조기층(20cm), 아스팔트층(20cm)을 차례로 시공하였다.
이론/모형
- 본 시험에서는 시료 전량을 최적함수비가 얻어지는 함수비까지 건조하고 다질 때 물을 가하여 필요한 함수비로 조정하는 건조법을 사용하였다. 또한 한번의 다짐시험이 끝난 후에는 다짐 램머에 의한 시료의 입자의 손상을 고려하여 새로운 시료를 사용하는 비반복법을 이용하였다.
- 본 연구에서 제조한 폐비닐 골재의 비중을 알아보기 위하여 KS F 2503에 따라 비중 시험을 수행하였다. 폐비닐 골재를 완전히 씻어 이물질을 제거한 후 80℃의 온도로 건조시키고 1～3시간동안 실내온도로 냉각시킨 다음, 24시간 동안 실내온도의 물에 침수시켰다.
- 폐비닐 골재의 마모에 대한 단단함 정도를 분석하기 위하여 KS F 2508 규정에 따라 LA 마모시험을 수행하였다. 폐비닐 골재의 입도분포 결과를 LA 마모시험의 시료등급과 비교해 보면 A급에 해당함을 알 수가 있다.
- 폐비닐 골재의 입도분포를 알기 위하여 KS F 2502 규정에 따라 체분석 시험을 수행하였다. 폐비닐 골재를 물로 깨끗이 씻은 다음 80±5℃의 온도에서 항량(恒量)이 될 때까지 건조시켰다.
성능/효과
- 1. 농촌에서 수거한 흙이 묻은 폐비닐에 대한 용출시험 결과 지반을 오염시킬 수 있는 중금속이나 유기물 성분이 기준치보다 적거나 검출되지 않아 폐비닐 골재를 자갈대신 사용하여도 지반환경적으로 무난함을 알 수 있었다.
- 2. 폐비닐 골재의 비중은 1.1～1.4로서 흙이나 자갈보다 가볍고, 내부마찰각도 흙보다 월등히 크기 때문에 폐비닐 골재를 옹벽이나 축대의 뒷채움재로 사용할 경우 토압을 경감시킬 수 있을 것으로 판단되었다.
- 3. 폐비닐 골재에 대한 LA마모시험결과 마모율이 2% 이하로서 포장콘크리트 시방서 상에 규정되어 있는 “도로포장용 자갈이나 쇄석의 마모율 35% 이하여야 한다.”는 조건을 충분히 만족하였다.
- 4. 폐비닐 골재 제조시 폐비닐에 혼합하는 화강토의 함량이 증가할수록 초음파속도가 증가하여 폐비닐 골재가 더욱 단단해짐을 알 수 있었다. 그러나 화강토의 함유량이 증가할수록 열전도율도 증가하여 단열효과 측면에서는 화강토를 많이 섞는 것이 불리하였다.
- 5. 본 연구에서 제조한 어떠한 폐비닐골재든 화강토와 혼합하면 화강토의 부동수분이 감소하여 결국 동상현상을 감소시키는 효과가 있는 것으로 나타났다.
- 6. TRRL 개방형 동상실험 결과 동상을 일으키는 화강토에 어떠한 폐비닐 골재든 중량비로 15%만 혼합하여도 48시간 경과후의 동상량이 18mm미만으로 나타나 비 동상성 흙으로 변하는 것을 알 수 있었다.
- 7. 대형 Freezing Chamber내에 축소 모형도로를 만들고 폐비닐 골재와 자갈을 각각 동상방지층에 포설하였을때 시간경과에 따른 온도변화를 측정한 결과 폐비닐골재 포설 동상방지층의 온도가 자갈포설 동상방지층의 온도보다 더 많은 시간이 경과한 후 낮아짐을 알 수 있었다. 즉 단열효과가 더 높게 나타났다.
- 8. 2년 연속 겨울철에 실시한 야외 축소도로모형실험 결과 폐비닐 골재를 동상방지층에 포설할 경우 자갈을 동상방지층에 포설할 때에 비해 온도가 높게 나타났다. 따라서 폐비닐 골재를 도로 동상방지층에 포설할 경우 자갈보다 단열효과가 높아 동상방지층의 두께를 줄일 수 있을 것으로 판단되었다.
- 건조된 폐비닐을 깨끗이 씻은 후 다시 건조시켜 폐비닐에 포함된 흙의 양을 측정하였다. 그 결과 수집된 폐비닐은 순수한 폐비닐 50%, 흙 30%, 물 19%, 기타 1%로 이루어져 있음을 알 수 있었다.
- 본 연구에서 제작한 폐비닐 골재의 직접전단시험결과를 표 6에 나타내었다. 그 결과, 폐비닐 골재에 혼합되는 흙의 양이 증가할수록 내부마찰각이 증가하지만, EPS를 혼합한 폐비닐 골재의 내부마찰각은 표준폐비닐시료(STD)와 거의 같은 값을 보이고 있다. 이와 같이 첨가되는 흙의 함량이 증가함에 따라 전단강도가 증가하는 것은 용융된 폐비닐 속에서 흙이 시멘트처럼 두 물질을 강하게 결합시키기 때문으로 풀이된다.
- 화강풍화토에 폐비닐 골재를 혼합한 혼합토의 다짐시험 결과를 그림 3에 나타내었다. 그 결과, 폐비닐 골재의 혼합율이 증가할수록 최대건조단위중량값이 감소하였으나, 최적함수비는 변화가 거의 없었다. 폐비닐 골재의 혼합율이 증가할수록 최대건조단위중량이 감소하는 것은 비중이 큰 흙 대신에 비중이 작은 폐비닐 골재로 치환되기 때문이며, 최적함수비가 변화하지 않는 것은 함수비가 흙의 다짐 특성에는 영향을 미치나 폐비닐 골재의 다짐특성에는 영향을 미치지 않기 때문이다.
- LA 마모시험의 결과를 표 5에 나타내었다. 그 결과를 보면 폐비닐 골재 마모율은 2% 이내임을 알 수가 있었다. 도로포장용 자갈의 마모율이 35%이하이고, 댐 콘크리트용 자갈의 마모율이 40%이하임을 감안할 때 폐비닐 골재의 마모율은 상당히 작은 것을 알 수 있다.
- 그 결과를 보면 폐비닐 골재가 많이 포함된 혼합토일수록 부동수분이 감소하고 있으며, 동결온도(T)와 부동수분량(Wu) 사이에는 정도 높은 상관관계가 있음을 알 수 있다. 이처럼 폐비닐 골재가 많이 포함된 혼합토일수록 부동수분이 감소하는 이유는 흡착수를 가지는 화강풍화토 대신에 흡착수가 없는 폐비닐 골재로 치환되었기 때문이다.
- 그 결과를 보면 폐비닐 골재의 혼합율이 증가할수록 동상량이 감소하고 있으며, 같은 혼합비에서는 S10보다는 S20이 S20보다는 S30을 포함한 혼합토의 경우가 동상량이 크게 나타나고 있다. 여기서, 특이할만한 것은 화강풍화토에 모든 폐비닐 골재를 15%만 혼합하여도 모두 TRRL 기준에서 정하고 있는 비동상 시료로 나타나고 있다는 것이다.
- 그 결과를 보면, 동결시간이 지속됨에 따라 모형도로의 내부온도가 급격히 감소되다가 동결지속시간이 약 80시간 이후에는 완만하게 변화하고 있다. 특히, 아스팔트층의 온도변화가 다른 층에 비하여 급격히 변화하고 있는데 이것은 아스팔트층의 열전도율이 다른 층에 비하여 크기 때문이라고 판단된다.
- 92% 나타났다. 그러나, 폐기물 공정 시험법에 규제물질로 정하고 있는 Pb, As, Hg, Cr, CN, Cd, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 유기인은 전혀 검출되지 않는 것으로 나타났으며, 구리, 기름성분은 검출되었으나 허용기준보다 아주 낮게 나타났다.
- 그러나 화강토의 함유량이 증가할수록 열전도율도 증가하여 단열효과 측면에서는 화강토를 많이 섞는 것이 불리하였다. 단지 폐비닐에 화강토를 섞을 때 EPS조각을 중량비로 1%만 혼합하여도 열전도율이 감소하고, 내부마찰각은 폐비닐만으로 만든 골재와 비슷한 결과를 나타내어 도로동상방지층 재료로 사용하기에 유리하다는 사실을 알 수 있었다.
- 그 결과를 보면 폐비닐 골재 마모율은 2% 이내임을 알 수가 있었다. 도로포장용 자갈의 마모율이 35%이하이고, 댐 콘크리트용 자갈의 마모율이 40%이하임을 감안할 때 폐비닐 골재의 마모율은 상당히 작은 것을 알 수 있다.
- 2년 연속 겨울철에 실시한 야외 축소도로모형실험 결과 폐비닐 골재를 동상방지층에 포설할 경우 자갈을 동상방지층에 포설할 때에 비해 온도가 높게 나타났다. 따라서 폐비닐 골재를 도로 동상방지층에 포설할 경우 자갈보다 단열효과가 높아 동상방지층의 두께를 줄일 수 있을 것으로 판단되었다.
- 그림 2에서 보는 바와 같이 각 폐비닐 골재의 입도분포가 거의 유사하며, 폐비닐 골재의 입경이 대부분 15～25mm사이에 분포하고 있음을 알 수 있었다. 또한, 각 폐비닐 골재의 균등계수(Cu)는 약 1.4이고 곡률계수(Cc)는 약 1.0, 평균 입경(D50)은 약 20mm임을 알 수 있었다.
- 67로 일반적인 화강풍화토의 범주에 속함을 알 수 있었다. 또한, 입도 분석 결과 균등계수가 34.5이며, 곡률계수가 3.4로 통일 분류법상 SM에 해당함을 알 수 있다. 폐비닐 골재 제작시 사용한 화강풍화토는 No.
- 여기서, 특이할만한 것은 화강풍화토에 모든 폐비닐 골재를 15%만 혼합하여도 모두 TRRL 기준에서 정하고 있는 비동상 시료로 나타나고 있다는 것이다. 또한, 폐비닐 골재 S30을 혼합한 혼합토가 각 혼합비별로 가장 동상량이 크게 나타나지만, 폐비닐 골재 S30에 1%의 EPS만을 혼합하여도 동상량이 상당히 감소된 것을 알 수 있다.
- 특히, 순수한 폐비닐 골재(STD)보다 흙 30%을 혼합한 폐비닐 골재(S30)의 열전도율이 2배정도 증가되었다. 반면, 폐비닐 골재에 EPS를 첨가할 경우 EPS를 첨가하지 않은 폐비닐 골재보다 열전도율이 감소함을 알 수 있다. 특히, S30과 SE31의 열전도율을 비교하면 열전도율이 2배정도 감소함을 알 수가 있다.
- 시험 결과, 폐비닐에 혼합된 화강풍화토의 함량이 증가할수록 초음파속도가 증가하였다. 일반적으로 어느 재료의 초음파속도는 그 재료의 강도와 비례하므로 화강토를 혼합한 폐비닐골재에서 화강토의 함량이 증가함에 따라 강도도 증가하였음을 판단할 수 있다.
- 그림 7을 보면 알 수 있듯이 폐비닐 골재에 혼합되는 흙의 양이 증가할수록 열전도율이 증가함을 알 수 있다. 특히, 순수한 폐비닐 골재(STD)보다 흙 30%을 혼합한 폐비닐 골재(S30)의 열전도율이 2배정도 증가되었다. 반면, 폐비닐 골재에 EPS를 첨가할 경우 EPS를 첨가하지 않은 폐비닐 골재보다 열전도율이 감소함을 알 수 있다.
- 표 1에서 보는 바와 같이 통일동산의 화강풍화토는 비소성(non plastic)으로 나타났으며, 비중은 2.67로 일반적인 화강풍화토의 범주에 속함을 알 수 있었다. 또한, 입도 분석 결과 균등계수가 34.
- 폐비닐에 대한 용출시험 결과와 지정폐기물의 유해물질 함유기준을 표 3에 나타내었다. 표 3의 용출시험 결과를 보면 구리가 0.10ppm으로 나타났고 환경부장관이 정하여 고시하는 물질 중의 하나인 기름성분이 0.92% 나타났다. 그러나, 폐기물 공정 시험법에 규제물질로 정하고 있는 Pb, As, Hg, Cr, CN, Cd, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 유기인은 전혀 검출되지 않는 것으로 나타났으며, 구리, 기름성분은 검출되었으나 허용기준보다 아주 낮게 나타났다.
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