소일시멘트는 자연 상태의 흙을 주원료로 시멘트, 혼합수를 배합하여 일반포장용 콘크리트에 준하는 강도를 발휘하는 특수콘크리트로서 최근 도로포장뿐만 아니라 연악지반 개량 동 여러 분야에 활용되고 있다. 본 연구에서는 화강토 및 붕적토에 고화제를 첨가하여 일축압축강도의 특성 및 시간의존 거동을 규명하고자 하였다 연구 결과 일축압축강도는 시멘트 함량의 증가와 양생기간의 증가에 따라 뚜렷한 강도 증가를 타나내었으며 미 세립분이 많을 수 록 강도가 감소하였으며 X-선 회절 분석 결과 소일시멘트에서 반응생성물인 Vermiculite가 발견되었다 동적반복재하크리프 시험 결과 히스테리시스 곡선으로부터 재료의 동적특성인 복합전단컴플라이언스, 복합전단계수, 위상각을 구하였으며 재료의 동적특성으로부터 크리프 거동의 예측이 가능 하였다
소일시멘트는 자연 상태의 흙을 주원료로 시멘트, 혼합수를 배합하여 일반포장용 콘크리트에 준하는 강도를 발휘하는 특수콘크리트로서 최근 도로포장뿐만 아니라 연악지반 개량 동 여러 분야에 활용되고 있다. 본 연구에서는 화강토 및 붕적토에 고화제를 첨가하여 일축압축강도의 특성 및 시간의존 거동을 규명하고자 하였다 연구 결과 일축압축강도는 시멘트 함량의 증가와 양생기간의 증가에 따라 뚜렷한 강도 증가를 타나내었으며 미 세립분이 많을 수 록 강도가 감소하였으며 X-선 회절 분석 결과 소일시멘트에서 반응생성물인 Vermiculite가 발견되었다 동적반복재하크리프 시험 결과 히스테리시스 곡선으로부터 재료의 동적특성인 복합전단컴플라이언스, 복합전단계수, 위상각을 구하였으며 재료의 동적특성으로부터 크리프 거동의 예측이 가능 하였다
As a special concrete, which is a mixture of soil, cement and water, has strength like regular concrete for pavement, soil cement has been used in various field such as pavement and soft soil improvement. The objective of this study was to investigate the characteristic of unconfined compressive str...
As a special concrete, which is a mixture of soil, cement and water, has strength like regular concrete for pavement, soil cement has been used in various field such as pavement and soft soil improvement. The objective of this study was to investigate the characteristic of unconfined compressive strength and time dependent behavior of soil cement that is made from decomposed granite soil or coluvial and inorganic solidification liquid. The results showed that the unconfined compressive strength appears to increase as the amount of cement and curing time increase In addition, the strength seems to decrease with increase of the potion of fine particles(No 200 sieve). The result of XRD indicated that there is Vermiculite, the product of reaction, in the soil cement. The dynamic properties of material, such as shear complex compliance, shear complex modulus, and phase angle could be calculated from the hysteresis loop obtained from the Haversine Creep Tests. Finally, creep behavior was able to be predicted from these dynamic properties.
As a special concrete, which is a mixture of soil, cement and water, has strength like regular concrete for pavement, soil cement has been used in various field such as pavement and soft soil improvement. The objective of this study was to investigate the characteristic of unconfined compressive strength and time dependent behavior of soil cement that is made from decomposed granite soil or coluvial and inorganic solidification liquid. The results showed that the unconfined compressive strength appears to increase as the amount of cement and curing time increase In addition, the strength seems to decrease with increase of the potion of fine particles(No 200 sieve). The result of XRD indicated that there is Vermiculite, the product of reaction, in the soil cement. The dynamic properties of material, such as shear complex compliance, shear complex modulus, and phase angle could be calculated from the hysteresis loop obtained from the Haversine Creep Tests. Finally, creep behavior was able to be predicted from these dynamic properties.
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문제 정의
따라서, 본 연구에서는 화강토 및 봉적토에 고화제를 첨가하여 소일시멘트 공시체를 만든 후 입자의 변화 과정을 확인하기 위해 양생기간에 따라 전자 현미경 분석(SEM)을 실시하고 X선 회절 분석을 통한 화학성분을 분석하였으며 재령별 일축압축강도의 경시 변화와 정현파의 동적하중을 재하 하여 각각의 주파수(0 01Hz, 0 05Hz, 0 2Hz) 에 따른 재료의 동적특성 및 시간의존거동을 규명하고자 하였다
제안 방법
소일시벤트는 배합비율에 따라 강도가 좌우 되므로 본 연구에서는 세립분이 다른 2가지의 시료에 대해 Table 2와 같은 배합비로 공시체를 제작하여 일축압축강도 및 동적반복재하크리프 시험을 실시하였다. 물/시멘트비를 일정하게 한 후 화강토에 대해 전체 배합량에 대한 시멘트함량이 4.
8. 10%가 되도록 3가지의 배합조건을 만들었으며 붕적토에 대해서도 각각 3가지의 배합으로 총 6가지에 대해 시험을 실시하였다. 이는 시벤트 함량과 세립분이 강도에 미치는 영향을 파악하기 위함이다.
이는 시벤트 함량과 세립분이 강도에 미치는 영향을 파악하기 위함이다. 공시체 제작은 PVC mold (직경 51.5mm, 높이 103mm)의 저판에 아크릴을 본드로 부착하여 고착시키고 배합시료를 교반한 후 몰드에 넣고 균질한 공시체를 제작하기 위하여 유압잭을 이용하여 시편마다 동일한 정적하중을 재하 하였다. PVC mold 내에서 성형된 공시체는 1일이 경과한 후 추출하여 양생시켰으며 Photo 1은 성형된 공시체를 나타낸다.
일축압축강도시험은 양생 시작 후 재령 3일, 7일, 14일, 28일의 시편에 대해 강도시험을 실시하였으며 1회 압축강도 시혐의 공시체는 5개조를 실시하여 파괴 강도의 ±5% 이상인 결과 값은 제외하고 나머지 결과를 평균하여 사용하였다 동적반복재하 크리프 시험에서 공시체는 상·하판 사이의 마찰에 의한 구속을 없애기 위해 상판 및 저판에 실리콘 그리스를 얇게 바른 후 settmg하였다 시료를 포함하여 상·하판을 둘러싸고 있는 고무막은 방수 및 공기의 차단을 위하여 2개의 O-Ring으로 밀봉하였으며 여기에 사용된 고무막은 그 탄성이 공시체에 미치는 영향을 고려하여 0 3mm 두께의 Membrane을 사용하였다 크리프 시험은 A배합 시료에 대해 적용응력 600kPa하에서 측압은 가하지 않고 일축으로 동적크리프시험을 실시하였으며 주파수는 0 01Hz, 0 05Hz, 0 2Hz를 적용하였다
대상 데이터
사용된 흙은 광주광역시 신창지구 택지 조성공사 현장과 광주 제 2순환 도로 현장에서 채취하여 자연 건조 시킨 후 사용하였다 시료의 물리적 성질을 파악하기 위해 시료의 비중(K8 F 2308). 체가름(KS F 2309), 입도(KS F 2302), 정척 액생한계시힘을 수행하였으며 흙의 기본물성은 Table 1과 같다 또한 업도분포곡선은 Fig.
사용된 흙은 광주광역시 신창지구 택지 조성공사 현장과 광주 제 2순환 도로 현장에서 채취하여 자연 건조 시킨 후 사용하였다 시료의 물리적 성질을 파악하기 위해 시료의 비중(K8 F 2308). 체가름(KS F 2309), 입도(KS F 2302), 정척 액생한계시힘을 수행하였으며 흙의 기본물성은 Table 1과 같다 또한 업도분포곡선은 Fig. 3과 같으며 세립분 함량이 화강토는 11 7%,붕적토는 33 9%이며 두 시료 모두 통일분류법에 의해 8M에 해당된다 고화제는 국내에서 개발된 G사의 용액을 첨가제로 사용하였으며 주성분은 MgSO4, Mg2O4 ,K2SO4, NH4CL등을 첨가한 분말형 형태이다 시벤트는 일반적으로 많이 사용되고 있는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였다
이론/모형
일축압축강도 시험은 100ton 용량의 일축압축시험기를 사용하여 KSF2405 규정에 따라 실시하였으며 시간의존 거동을 알아보기 위한 동적반복재하크리프시험은 Chan(1990)이 개발한 지동화 진동 삼축압축시험기를 사용하였다.(Photo 2 참조)
성능/효과
각 시료에 대한 일축압축강도시험 결과는 Table 4와 같으며 이를 알기 쉽게 도시하면 Fig 4와 같디 그림에서 알 수 있듯이 양생 14일 까지는 뚜렷한 강도의 증가를 보이고 있으며 이후로 양생 28일 까지는 약간의 증가를 나타내고 있다 양생 28일 강도에 비해 양생 3일의 강도는 화강토 사용 시 33%-38%수준이며 붕적토는 46%-52%수준으로 양생에 따른 일축압축강도의 증가는 기존의 김병일 등(2003)의 연구와 비슷한 추세를 보이며 주사전자현미경 사진에서도 이러한 강도증가에 대한 사실을 잘 뒷받침해주고 있다
7은 원시료(화강토)와 재령 7일의 소일시멘트에 대하여 XRD 분석을 실시하여 반응생성물을 확인하였다. 분석 결과 화강토는 주 구성광물인 석영, 사장석, 흑운모 등이 주로 검출되었으며 소일시멘트의 반응생성물로는 Vermiculite가 발견되었다.
이는 전형적으로 흑운모의 변질작용에 의해 생성된 것으로 수화 반응에 의한 화학반응이 일어나면서 원 시료의 광물이 변화된 것이며 시멘트의 첨가량이 증가할수록 반응생성물이 증가함을 알 수 있었다
Fig 9는 시멘트 함량이 8%인 시료에 대해 세립분 함량에 따른 강도의 변화를 도시한 것아다 그림에서 알 수 있듯이 세립분 함량이 33. 9%인 붕적토에 비해 세립분이 11 7%인 화강토에서 강도 증가가 더 뚜렷하였으며 재령 28일의 경우 화강토에 비해 세립분이 많은 붕적토의 일축압축강도는 약 87%수준으로 세립분이 증가함에 따라 강도가 감소히는 경향을 보였다.
1) 일축압축강도시험 결과 재령에 따른 압축강도의 증가는 재령 14일 까지 뚜렷한 강도증가를 보인 후에 재령 28일까지 완만한 증가추세를 나타냈다 양생 28일 강도에 비해 양생 3일의 일축압축강도는 화강토 사용 시 33%~38%, 붕적토는 46%~52%수준으로 양생일수와 시멘트 함량이 증가할수록 강도는 증가하였으며 미 세립분이 많이 포함될 수 록 압축강도는 감소하는 경향을 보였다
2) 주사전자현미경(SEM)분석 결과 양생일수가 증가함에 따라 수화반응을 일으켜 간극이 채워지는 과정을 확인 할 수 있었다. X선 회절분석결과 수화 이전의 화강토에서 관찰되지 않았던 반응생성물인 Vermiculite가 소일시멘트에서 발견되었으며 시멘트 함량이 증가할 수 록 반응생성물도 증가한 것으로 나타났다
2) 주사전자현미경(SEM)분석 결과 양생일수가 증가함에 따라 수화반응을 일으켜 간극이 채워지는 과정을 확인 할 수 있었다. X선 회절분석결과 수화 이전의 화강토에서 관찰되지 않았던 반응생성물인 Vermiculite가 소일시멘트에서 발견되었으며 시멘트 함량이 증가할 수 록 반응생성물도 증가한 것으로 나타났다
4) 응력 변형률 이력곡선에서 복합전단계수와 위상각을 구하였으며 주파수가 증가함에 따라 최대변형률은 감소하였고 위상각 6는 13 1°(0 01Hz) 에서 10 1°(0.2Hz)로 감소하는 경향을 보였다 또한, 복합전단계수의 크기 G *(w)는 증가한 반면 복합전단컴플라이언스 크기 J *(w)는 감소하였다
5) 재료의 동적특생으로부터 크리프 컴플라이언스 #의 지수함수를 예측할 수 있었으며 실측값과 비교함으로서 제하시험을 하지 않아도 소성 변형률의 예측이 가능하였다
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
기존 콘크리트 포장의 장단점은?
현대에 들어서 자동차의 보급률이 확대되어 교통량이 급속도로 증가함에 따라 고속도로, 국도 및 지방도로는 물론 자전거 전용도로, 주차장, 광장 및 체육시설 등 포장 보급률이 크게 증가하고 있는 실정이다 그러나 기존의 콘크리트 포장이 강도 변에서는 우수하나 균열 또는 파괴 시 보수, 보강이 어렵고 미관상으로도 좋지 않은 단점 때문에 미국과 캐나다 퉁지에서 대단위 도로포장용 재료로 소일시멘트를 사용하고 있다 (HRB, 1961)
소일시멘트란?
소일시멘트는 자연 상태의 흙을 주원료로 시멘트, 혼합수를 배합하여 일반포장용 콘크리트에 준하는 강도를 발휘하는 특수콘크리트로서 최근 도로포장뿐만 아니라 연악지반 개량 동 여러 분야에 활용되고 있다. 본 연구에서는 화강토 및 붕적토에 고화제를 첨가하여 일축압축강도의 특성 및 시간의존 거동을 규명하고자 하였다 연구 결과 일축압축강도는 시멘트 함량의 증가와 양생기간의 증가에 따라 뚜렷한 강도 증가를 타나내었으며 미 세립분이 많을 수 록 강도가 감소하였으며 X-선 회절 분석 결과 소일시멘트에서 반응생성물인 Vermiculite가 발견되었다 동적반복재하크리프 시험 결과 히스테리시스 곡선으로부터 재료의 동적특성인 복합전단컴플라이언스, 복합전단계수, 위상각을 구하였으며 재료의 동적특성으로부터 크리프 거동의 예측이 가능 하였다
흙에 시멘트를 첨가할 경우 양상 4주 후에 나타나는 변화는?
6(d)은 양생 4주 후의 시료에 대한 촬영결과이다. 수화반응생생물이 발생되었으며 동시에 접토 입자동의 미세입자 둘레의 시멘트입자는 수화반응을 일으켜 간극이 채워지도록 생장해 나간다 이는 토립자가 외력에 의해 쉽게 이동하는 것을 막아 토립자가 부동으로 자리를 잡도록 한 것이며 이러한 결과는 시멘트 혼합량이 많을 수 록 증가되는 것을 알 수 있다.(Handy, 1958)
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