[논문]국내 강모래의 다짐특성 분석

황성춘; 오병현

문제 정의

지중배전관로 시공시에 되메움재의 다짐도 관리는 도로의 파손 및 차량하중으로 인한 지중배전관로의 파손을 야기하는 직접적인 요인으로서 다짐도에 대한 품질관리의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않다. 따라서 본 연구에서는 지중배전관로 시공시 되메움재로 많이 사용되는 대표적인 국내 강모래를 대상으로 기본 물성시험 및 일련의 다짐시험을 실시하여, 국내 강모래의 특성을 규명함으로써 보다 효율적인 다짐도 관리를 위한 기본 자료를 제공하고자 한다.
본 연구에서는 보편적으로 되메우기 재료로 사용 되어지고 있는 강모래의 기본물성 및 다짐특성을 규 명하고자 그림 3과 같은 5개 지역에 분포하는 시료를 채취하여 시험을 하였다. 시험에 사용된 시료는 강원도 원주시 섬강, 경남 합천군 황강, 전북 남원시 섬진강, 충남 금산군 금강 및 충북 충주시 남한강의 교란시료를 이용하였다.

제안 방법

국내 5개 지역 강모래의 다짐에너지의 차이에 따른 다짐도 특성을 분석하고자 표 3과 같이 함수비 및 다짐에너지를 일정한 조건으로 변화시켜 시험을 실시하였다. 시험방법으로는 다짐 층수는 3층으로 고 정하였으며 , 넓은 범위의 다짐도 변화를 고려하기 위하여 다짐에너지를 0.
다짐도 특성분석을 위한 다짐시험에 있어서 몰드의 구속효과를 감소시키며 , 보다 현장상태에 가까운 다짐을 수행하기 위하여 사진 1과 같은 직경 40cm, 높이 20cm의 대형 몰드를 제작하여 사용하였으며, 몰드가 대형화됨에 따른 다짐에너지 효과를 고려하여 사진 2와 같은 무게 4kgf의 램머를 제작하여 사용하였다.
이와 같은 다짐 에너지를 설정하는 이유는 이 다짐도에서 도로의 침하나 관재의 파괴에 영향이 가장 작게 작용하는 것에 기인한다. 또한 함수비 변화에 따른 영향을 고려하기 위하여 각 시료에 대하여 3~13%의 범위로 변화시켜 시험을 수행하였다. 이상과 같은 조건으로 5개 지역 시료에 대하여 수행한 총 시험횟수는 228회이다.
국내 5개 지역 강모래의 다짐에너지의 차이에 따른 다짐도 특성을 분석하고자 표 3과 같이 함수비 및 다짐에너지를 일정한 조건으로 변화시켜 시험을 실시하였다. 시험방법으로는 다짐 층수는 3층으로 고 정하였으며 , 넓은 범위의 다짐도 변화를 고려하기 위하여 다짐에너지를 0.08~32.47 kgf - cm/cm³ 범위 즉, 모래의 다짐도가 75~ 100%가 되는 에너지로 변화시켜 적용하였다. 이와 같은 다짐 에너지를 설정하는 이유는 이 다짐도에서 도로의 침하나 관재의 파괴에 영향이 가장 작게 작용하는 것에 기인한다.

대상 데이터

본 연구에서는 보편적으로 되메우기 재료로 사용 되어지고 있는 강모래의 기본물성 및 다짐특성을 규 명하고자 그림 3과 같은 5개 지역에 분포하는 시료를 채취하여 시험을 하였다. 시험에 사용된 시료는 강원도 원주시 섬강, 경남 합천군 황강, 전북 남원시 섬진강, 충남 금산군 금강 및 충북 충주시 남한강의 교란시료를 이용하였다.

성능/효과

1) 5개 지역 강모래 시료의 비중은 2.63~2.67의 범위로 유사하게 나타났으며, 금강시료가 2.67로 가장 크게 나타났다. 유효입경은 금강시료가0.
2) 강모래 시료의 다짐특성을 규명하고자 다짐을 실시한 결과, 최대건조단위 중량은 섬강시료가 가장크게 나타났으며, 전반적으로 1.70~ 1.86gpcm³의 분포를 나타냈다. 최적함수비는 11.
3) 강모래의 다짐에너지에 따른 다짐도 특성을 분석 하고자 함수비 및 다짐에너지를 변화시켜 시험을 실시한 결과 함수비 변화에 따른 다짐도의 변화는 뚜렷한 경향을 나타내지 않았다. 다짐에너지 에 따른 다짐도의 변화경향을 분석한 결과 지역적 영향은 미소하며 , 본 연구에서 제안된 쌍곡선 함수식으로 일반화하여 근사하는 것이 가능했다.
국내 5개 지역 강모래의 입도분포 곡선은 그림 8 과 같다. 5개 지역 시료 모두 전반적인 입경이5.0mm~0.2mm범위의 좁은 구간에 분포하는 빈입도의 양상을 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 통 일분류법에 의한 분류기준에 따르면 섬진강 시료만 양입도인 SW로 분류되었으며, 그 이외의 시료는 모두 빈입도인 SP로 분류되었다.
5개지역 강모래의 다짐에너지 및 함수비 변화에 따른 다짐도의 변화 경향은 그림 12~16과 같다. 그리고 시험결과에 의하면 전체시료 모두가 동일 다짐 에너지에서 함수비 변화에 따른 다짐도의 변화량은 뚜렷한 경향을 나타내지 않으며, 다짐도의 변화량도 미소한 것으로 나타났다. 따라서, 적용된 전체 함수 비에 대하여 다짐에너지에 대한 다짐도의 관계를 도시한 결과 2차곡선의 경향과 잘 일치하는 것으로 나타났다.
3) 강모래의 다짐에너지에 따른 다짐도 특성을 분석 하고자 함수비 및 다짐에너지를 변화시켜 시험을 실시한 결과 함수비 변화에 따른 다짐도의 변화는 뚜렷한 경향을 나타내지 않았다. 다짐에너지 에 따른 다짐도의 변화경향을 분석한 결과 지역적 영향은 미소하며 , 본 연구에서 제안된 쌍곡선 함수식으로 일반화하여 근사하는 것이 가능했다.
그리고 시험결과에 의하면 전체시료 모두가 동일 다짐 에너지에서 함수비 변화에 따른 다짐도의 변화량은 뚜렷한 경향을 나타내지 않으며, 다짐도의 변화량도 미소한 것으로 나타났다. 따라서, 적용된 전체 함수 비에 대하여 다짐에너지에 대한 다짐도의 관계를 도시한 결과 2차곡선의 경향과 잘 일치하는 것으로 나타났다. 각 시료의 다짐에너지에 대한 다짐도의 관계를 2차곡선으로 나타낸 식은 표 4와 같다.
2mm범위의 좁은 구간에 분포하는 빈입도의 양상을 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 통 일분류법에 의한 분류기준에 따르면 섬진강 시료만 양입도인 SW로 분류되었으며, 그 이외의 시료는 모두 빈입도인 SP로 분류되었다.
국내 5개 지역 강모래의 기본물성 시험 결과는 표 2 및 그림 4~7과 같다. 시험결과 5개 지역의 비중은 2.63~2.67의 범위로 유사하게 나타났으며, 금강 시료가 2.67로 가장 크게 나타나는 것을 알 수 있었다. 유효입경은 금강시료가 0.
강모래 시료의 다짐특성을 규명하고자 다짐을 실시한 결과를 그림 9~11에 나타내었다. 시험결과에 따르면 최대건조단위 중량은 섬강시료가 가장 크며 ,전반적으로 1.70~ 1.86gf/cm³의 분포에 있을 것을 알 수 있다. 최적함수비는 11.
이상의 시험 결과 전체 5개 지역 시료의 다짐도-다짐 에너지 관계가 2차 함수식으로 잘 근사되었고 또한, 이 결과를 지반공학 분야에서 널리 적용되어지고 있는 쌍곡선 함수식을 적용하여 다짐에너지에 따른 다짐도 관계를 일반화하여 보았다.
86gpcm³의 분포를 나타냈다. 최적함수비는 11.30-13.80%의 범위로 나타났다.
86gf/cm³의 분포에 있을 것을 알 수 있다. 최적함수비는 11.30~13.80%의 범위로 나타났으며 , 섬진강 시료의 최적함수비가 가장 큰 것을 알 수 있었다. 이러한 최적함수비의 분포는 대 략 포화도 60~80%범위에 존재하는 하고 있으며, 황강시료만 최적함수비가 포화도 60% 이하구간에서 나타났다.

후속연구

4) 본 연구는 국내 5개 지역의 강모래만을 대상으로 하였으나, 향후 더 많은 지역의 시험결과를 축적 하여 더욱 신뢰성 높은 국내 강모래의 특성을 규명하여 야 할 것으로 사료된다.

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