석재는 주로 장식용 및 조각용으로 사용되며 따라서 우수한 물성도 골고루 지녀야 한다. 다양한 물성 중에서 공극계수가 석재의 유용성을 지배하므로 공극의 성질과 연관하여 석재의 품질구분 설정을 시도하였다. 이 연구에서는 화강암질암류 및 화강암질편마암의 심도별 시추코아 시료가 사용되었다. 공극률과 흡수율의 상관도에서 문경 화강암질편마암($Gn_1$)의 측정치 범위가 가장 넓은 분포상을 보이며, 포천화강암($Gr_2$), 문경화강암($Gr_1$)의 순으로 그 범위는 감소한다. 각 암체의 강도는 변질도에 따라 변화한다. 또한 압축강도와 인장강도와의 상관성에서도 측정치의 범위는 $Gn_1$, $Gr_2$ 그리고 $Gr_1$의 순으로 감소한다. 석재의 품질구분 설정에 있어 공극률이 대표적인 물성으로 채택되어 여러 물성에 대한 상대적인 평가가 이루어졌다. 공극률(n)-비중(G), 흡수율(Ab), 압축강도(${\sigma}_c$), 인장강도(${\sigma}_t$), 쇼아경도(Hs) 그리고 탄성계수($E_{t}$)와의 상관도에서 각 등급별 기준이 설정된다.
석재는 주로 장식용 및 조각용으로 사용되며 따라서 우수한 물성도 골고루 지녀야 한다. 다양한 물성 중에서 공극계수가 석재의 유용성을 지배하므로 공극의 성질과 연관하여 석재의 품질구분 설정을 시도하였다. 이 연구에서는 화강암질암류 및 화강암질편마암의 심도별 시추코아 시료가 사용되었다. 공극률과 흡수율의 상관도에서 문경 화강암질편마암($Gn_1$)의 측정치 범위가 가장 넓은 분포상을 보이며, 포천화강암($Gr_2$), 문경화강암($Gr_1$)의 순으로 그 범위는 감소한다. 각 암체의 강도는 변질도에 따라 변화한다. 또한 압축강도와 인장강도와의 상관성에서도 측정치의 범위는 $Gn_1$, $Gr_2$ 그리고 $Gr_1$의 순으로 감소한다. 석재의 품질구분 설정에 있어 공극률이 대표적인 물성으로 채택되어 여러 물성에 대한 상대적인 평가가 이루어졌다. 공극률(n)-비중(G), 흡수율(Ab), 압축강도(${\sigma}_c$), 인장강도(${\sigma}_t$), 쇼아경도(Hs) 그리고 탄성계수($E_{t}$)와의 상관도에서 각 등급별 기준이 설정된다.
Building stones are used mainly as a material for making decoration and sculpture, and consequently they must have predominant physical properties extensively. Among various physical properties, the coefficient of pore dominates the usefulness of building stones, so the plans were made for establish...
Building stones are used mainly as a material for making decoration and sculpture, and consequently they must have predominant physical properties extensively. Among various physical properties, the coefficient of pore dominates the usefulness of building stones, so the plans were made for establishing the quality classification of building stones with respect to the nature of pore. For this study, bore-hole core samples according to the depth of the biotite granites and the granitic gneiss were applicated. From the related chart between porosity and absorption ratio, Mungyeong granitic gneiss($Gn_1$) shows the widest phase of distribution in the range of measurement values, and the values decrease in the order of Pocheon granite($Gr_2$) and Mungyeong granite($Gr_1$) in the range. The strength of each rock mass varies with the degree of alteration. Also in correlation between compressive strength and tensile strength, the range of measurement values decrease in the order of $Gn_1$, $Gr_2$and $Gr_1$. Porosity is adopted as a representative physical property for establishing the quality classification of building stones, and then relative evaluation was made with regard to various physical properties. From the related chart between porosity(n)-specific gravity(G), absorption ratio(Ab), compressive strength(${\sigma}_{c}$), tensile strength(${\sigma}_{t}$), shore hardness(Hs) and Young's modulus($E_{t}$), standard of each grade is established.
Building stones are used mainly as a material for making decoration and sculpture, and consequently they must have predominant physical properties extensively. Among various physical properties, the coefficient of pore dominates the usefulness of building stones, so the plans were made for establishing the quality classification of building stones with respect to the nature of pore. For this study, bore-hole core samples according to the depth of the biotite granites and the granitic gneiss were applicated. From the related chart between porosity and absorption ratio, Mungyeong granitic gneiss($Gn_1$) shows the widest phase of distribution in the range of measurement values, and the values decrease in the order of Pocheon granite($Gr_2$) and Mungyeong granite($Gr_1$) in the range. The strength of each rock mass varies with the degree of alteration. Also in correlation between compressive strength and tensile strength, the range of measurement values decrease in the order of $Gn_1$, $Gr_2$and $Gr_1$. Porosity is adopted as a representative physical property for establishing the quality classification of building stones, and then relative evaluation was made with regard to various physical properties. From the related chart between porosity(n)-specific gravity(G), absorption ratio(Ab), compressive strength(${\sigma}_{c}$), tensile strength(${\sigma}_{t}$), shore hardness(Hs) and Young's modulus($E_{t}$), standard of each grade is established.
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문제 정의
석재의 품질평가는 다양하여 어느 한 요소만으로는 평가할 수가 없고 물리적 제성질을 모두 반영하여 실시하여야 하나, 이와 같은 평가는 현실적으로 용이치 않다. 전술한 바와 같이 암석의 공극계수가 그 석재의 품질도를 잘 반영하므로 본연구지역 암석의 공극성에 따른 물리적 제특성을 연구검토하였다. 또, 암석의 광물조성 등도 석재의 우수성 평가에 크게 좌우되기 때문에 현미경 관찰에 의한 광물 조성 및 파열성 등이 검토되었다.
제안 방법
3. 석재의 품질구분 기준설정을 위한 대표물성을 공극률로 하여 각 암종별 종합상관도를 작성하였다. 이 종합상관도를 이용하면 석재 품질구분에 유용할 것으로 판단된다.
각 물성 간의 상관성을 밝히고 암석별 특성을 비교하였다. 대수좌표를 이용해 흡수율을 X축에, 비중을 Y축에 취하여 도시하여 양자의 관계를 검토한 결과, 3개 암종에서 공히 흡수율이 증가할수록 비중은 감소하고 있다.
비중, 흡수율 및 공극률 시험은 한국산업규격(K&2518, 2519)에 따랐으며, 쇼아경도는 Type D의 쇼아경도계(Imai Seiki 사 제품)를 사용하여 동일시험편에 대하여 20회 이상 측정하였고, 접선 탄성계수는 일축압축강도의 50% 수준에서 구하였다. 또한 암종별, 암상별로 제작한 박편에 대하여 현미경 관찰을 실시하였다. 이들 각종 물성시험 및 현미경 관찰은 모두 한국지질자원연구원에서 시험, 실시되었다.
선택된 시료는 시추공별, 심도별로 암상(rock facies)에 따라 4단계로 분류하였다. 석재로 사용되는 신선한 암석은 A급(grade A), 흑운모 주변부가 다소 미약한 붉은 착색대를 보이며 신선한 암석에 비하여 변질정도가 증가하나 석재로 이용가능한 암석은 B급(grade B), 사장석이 변질되고 흑운모 주변부가 산화철로 착색되어 폐석으로 처리되는 암석은 C급 (grade C) 그리고 암석조직이 명료하지 않고 암석 코아가 손으로 쉽게 부러지는 암석은 D급(grade D)으로 하였다.
선택된 시료는 시추공별, 심도별로 암상(rock facies)에 따라 4단계로 분류하였다. 석재로 사용되는 신선한 암석은 A급(grade A), 흑운모 주변부가 다소 미약한 붉은 착색대를 보이며 신선한 암석에 비하여 변질정도가 증가하나 석재로 이용가능한 암석은 B급(grade B), 사장석이 변질되고 흑운모 주변부가 산화철로 착색되어 폐석으로 처리되는 암석은 C급 (grade C) 그리고 암석조직이 명료하지 않고 암석 코아가 손으로 쉽게 부러지는 암석은 D급(grade D)으로 하였다.
암종별 암상별 물성으로는 비중(G), 흡수율(Ab), 공극률(n), 압축강도(σc), 인장강도(σt), 쇼아경도(Hs) 및 탄성계수(Et)를 측정하였다(Table 2). 육안분류된 각 등급별 시료의 물성별 범위를 검토하고 암상구분에 유효한 계수를 파악하였다.
측정하였다(Table 2). 육안분류된 각 등급별 시료의 물성별 범위를 검토하고 암상구분에 유효한 계수를 파악하였다.
0)로 구분하고 있다. 이 암석분류에서는 비중 및 흡수율을 기준으로 하고 있으므로 본고에서는 연구대상 각 시료의 비중/흡수율(G/Ab)의 값을 구하고 암종별 암상별로 검토하였다. 비중/흡수율은 문경화강암이 1.
대상 데이터
본 연구에서는 국내 화강암질암류 석재의 주산지인 포천과 문경지역등 3개 현장에서 채취된 시추코아(한국지질자원연구원 시공)를 시험연구 대상으로 선택하였다. 이들 지역은경북 문경군가은읍 완장리(1987년 시공, 원경광업), 경기도 포천군 영중면 가양리(1988년 시공, 창수석재) 및 경북 문경군 동로면 석항리(1987년 시공, 주석재)이다.
4cm)의 비가 1:2가 되도록 원주형으로 제작하였고, 인장강도시험용으로는 1:1로 하였다. 시험편은 각 시추공별로 공히 압축강도 및 인장강도시험용이 17개로 총 102개가 시험에 이용되었다. 비중, 흡수율 및 공극률 시험은 한국산업규격(K&2518, 2519)에 따랐으며, 쇼아경도는 Type D의 쇼아경도계(Imai Seiki 사 제품)를 사용하여 동일시험편에 대하여 20회 이상 측정하였고, 접선 탄성계수는 일축압축강도의 50% 수준에서 구하였다.
시험방법
시험편은 채취된 시추코아로부터 압축강도시 험용으로는 길이 대 직경(5.4cm)의 비가 1:2가 되도록 원주형으로 제작하였고, 인장강도시험용으로는 1:1로 하였다. 시험편은 각 시추공별로 공히 압축강도 및 인장강도시험용이 17개로 총 102개가 시험에 이용되었다.
암석시료는 문경군 가은읍 완장리 일대에 분포하는 백악기 흑운모화강암(이하 문경화강암, Gr1), 포천군영중면 가양리 일대에 분포하는 주라기 대보화강암 (이하 포천화강암, Gr2) 그리고 문경군 동로면 석항리 일대에 분포하는 선캠브리아기 반상변정화강암질 편마암(이하 문경편마암, Gm1)의 시추코아이다. 문경 화강암은 시대미상의 각섬암 및 상내리층을 관입한 백악기 화성암체로, 담홍색의 조립질암으로 균질한 입상조직을 이룬다(이민성과 김상욱, 1968).
암석시료는 완장리(1호공), 가양리(7호공) 및 석항리(4호공) 지역의 시추코아를 대상으로 절리발달대, 석영맥 및 애플라이트질부는 가능한 한 피하여 심도별로 채취하였다. 선택된 시료는 시추공별, 심도별로 암상(rock facies)에 따라 4단계로 분류하였다.
이론/모형
시험편은 각 시추공별로 공히 압축강도 및 인장강도시험용이 17개로 총 102개가 시험에 이용되었다. 비중, 흡수율 및 공극률 시험은 한국산업규격(K&2518, 2519)에 따랐으며, 쇼아경도는 Type D의 쇼아경도계(Imai Seiki 사 제품)를 사용하여 동일시험편에 대하여 20회 이상 측정하였고, 접선 탄성계수는 일축압축강도의 50% 수준에서 구하였다. 또한 암종별, 암상별로 제작한 박편에 대하여 현미경 관찰을 실시하였다.
성능/효과
1. 공극률과 흡수율의 관계에서 석영의 함량이 점차 높아지는 반면 장석의 함량이 낮아지는 Gn1, Gr2, Gr1의 순으로 상관도에서 물성치의 변화폭이 감소한다.
2. 압축강도와 인장강도 및 기타 강도와의 관계에서도 Gn1, Gr2, Gr1의 순으로 물성치의 변화폭이 감소한다.
공극률을 X축에, 흡수율을 Y축에 취하고 양자의 관계를 양대수로서 도시해 검토한 결과, 3개 암종에서 공히 비례적인 함수관계를 유지해 Y=c+bX+aX2형의 최적관계식을 갖는데 그 상관계수는 0.99에 이른다. 연구 대상암의 특정한 시료로부터 흡수율이나 공극률중 하나의 물리량을 측정하면 상기 상관식을 이용하여 나머지 다른 값을 용이하게 구할 수 있을 것이다.
대수좌표를 이용해 흡수율을 X축에, 비중을 Y축에 취하여 도시하여 양자의 관계를 검토한 결과, 3개 암종에서 공히 흡수율이 증가할수록 비중은 감소하고 있다. 흡수율-비중 상관도에서 암종이 상이함에 따라 Gn1 > Gr2 > Gr1의 순으로 물성치의 변화폭과 구배가 감소함을 볼수가 있다(Fig.
종합상관도에서는 최적 상관식과 상관계수를 제시하였다. 상관식은 공극률(n)-일축압축강도(σc, 인장강도(σt), 쇼아경도(Hs) 및 탄성계수(Et)에서는 Y=aXb형으로 나타난다.
95)가 높다. 종합상관도에서도 Gn1, Gr2 그리고 Gr1의 순으로 물성의 변화폭이 감소한다. 이러한 유형의 종합상관도는 조직이 균일한 동일암체 내에서 점이적인 암상변화에 대한 상대평가 및 석재의 품질 구분기준 설정에 기여할 것으로 본다.
후속연구
99에 이른다. 연구 대상암의 특정한 시료로부터 흡수율이나 공극률중 하나의 물리량을 측정하면 상기 상관식을 이용하여 나머지 다른 값을 용이하게 구할 수 있을 것이다. Gn1 > Gr2 > Gr1의 순으로 물성치의 변화폭이 감소한다(Fig.
종합상관도에서도 Gn1, Gr2 그리고 Gr1의 순으로 물성의 변화폭이 감소한다. 이러한 유형의 종합상관도는 조직이 균일한 동일암체 내에서 점이적인 암상변화에 대한 상대평가 및 석재의 품질 구분기준 설정에 기여할 것으로 본다.
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