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문제 정의
- 본 연구에서는 이러한 침투 시설을 제작하기에 적합한 투수 콘크리트를 개발하고자 한다. 이미 언급한 바와 같이 침투 트렌치 등과 같은 우수유출저감시설은 국내에서 도입 단계에 있어 KS 규격은 미비한 상태이다.
- 3 MPa 나타났다. 실험을 통해 얻어진 자료를 바탕으로 최적의 배합을 찾기 위하여 우수유출저감시설에 만족하는 시편의 배합비를 조사하였다. 조사된 배합비 중 허용투수계수 범위내에서 최대의 압축강도를 갖는 배합비를 선정하였다.
제안 방법
- 기초 실험 결과 결합재를 4(wt%) 이하로 배합할 경우 소정의 강도를 발휘할 수 없었으며 9(wt%) 이상 배합할 경우 시편 바닥에 결합재가 깔려 불투수층을 형성하는 것으로 나타났다. 따라서 본 실험에서는 결합재를 골재 중량의 5~8(wt%) 증가시키며 배합하였다.
- 불포화 폴리에스터수지는 성형성과 작업성이 우수하며 경화성이 뛰어나 골재와 골재의 결합력이 우수한 특징이 있다. 따라서 본 연구에서는 불포화 폴리에스터수지를 결합재로 이용하여 최적의 투수성과 강도를 확보한 결합재 및 사용재료의 배합비를 선정하였다. 선정된 배합비에 의해 제작한 투수 콘크리트 시편을 KS 규격과 비교하여 성능을 평가하였으며 우수유출저감시설에 대한 적 합성을 판단하였다.
- 현장에 적용된 사례가 미비하다. 따라서 본 연구에서는 실험 결과를 우수유출저감시설과 관련된 규정(안)을 적용하여 성능을 평가하여 현장 적용성을 분석하였다.
- 불포화 폴리에스터수지를 이용한 투수 콘크리트의 굵은 골재 최대 치수에 따른 영향을 구명하기 위하여 2종류 골재를 이용하여 24종류의 배합을 실시하였다. G10은 굵은골재 최대치수가 10 mm인 단입도 골재를 주재료로 사용하였다.
- 따라서 본 연구에서는 불포화 폴리에스터수지를 결합재로 이용하여 최적의 투수성과 강도를 확보한 결합재 및 사용재료의 배합비를 선정하였다. 선정된 배합비에 의해 제작한 투수 콘크리트 시편을 KS 규격과 비교하여 성능을 평가하였으며 우수유출저감시설에 대한 적 합성을 판단하였다.
- 이는 G5가 G10 보다 골재 표면적이 넓으므로적절한 배합을 위해 굵은골재 최대치수가 5 mm인 단 입도 골재와 불포화 폴리에스터수지를 골재 중량의 10(wt%) 와 ll(wt%)를 사용하였다. F/B의 비율은 각 결합재 비율에 대하여 0〜3까지 변화 시켰으며, 채움재는 G10과 마찬가지로 F/B에 의해 결정하였다.
- 투수 콘크리트 공시체는 편심재하 등 응력 집중 현상에 의한 파괴를 방지하기 위해 윗면과 아랫면을 결합재와 채움재를 얇게 입혀 하중이 공시체 전면에 받을 수 있도록 하였다.
- 투수 콘크리트 성능의 주요 인자인 투수성, 공극률, 압축강도를 실험을 통하여 분석하였으며 성능 평가를 위해 KS 규격과 비교하였다. 하지만 투수 콘크리트에 대한 정확한 KS 규정 이 충분하지 않은 실정 이며 .
대상 데이터
- 골재를 이용하여 24종류의 배합을 실시하였다. G10은 굵은골재 최대치수가 10 mm인 단입도 골재를 주재료로 사용하였다. 기초 실험 결과 결합재를 4(wt%) 이하로 배합할 경우 소정의 강도를 발휘할 수 없었으며 9(wt%) 이상 배합할 경우 시편 바닥에 결합재가 깔려 불투수층을 형성하는 것으로 나타났다.
- Table 1은 불포화 폴리에스터수지의 물리적 특성을 나타낸 것으로 국내 A사의 수지를 사용하였다.
- 준하여 실험을 실시하였다. Φ100 x 200mm 크기의 원주형 공시체를 용량 2,000kN의 만능재료시험기를 이용하여 실험하였다.
- 실험을 통해 얻어진 자료를 바탕으로 최적의 배합을 찾기 위하여 우수유출저감시설에 만족하는 시편의 배합비를 조사하였다. 조사된 배합비 중 허용투수계수 범위내에서 최대의 압축강도를 갖는 배합비를 선정하였다. 즉, 압축강도, 투수계수 및 공극률을 모두 고려할 때 가장 적합한 배합은 F/B가 2로써 결합재와 채움재를 각각 골재 중량비의 6wt%, 12wt% 사용하는 것으로 판단되어진다.
이론/모형
- 투수 콘크리트의 투수계수는 일반 콘크리트의 투수 계수보다 1010배 이상 높기 때문에 일반 콘크리트의 투수 계수시험기로는 측정이 불가능하여 KS F 2322 (흙의 투수 시험 방법)의 정수위 투수 시험법에 준하여 실시하였다";. Φ100 X 200 mm의 원주형 투수 콘크리트 공시체를 특수 제작한 투수시험기로 실험하였으며 투수계수(K)는 식 (1)에 의해 계산하였다.
- 압축강도 분석은 KS F 2405 (콘크리트 압축강도 시험 방법)에 준하여 실험을 실시하였다. Φ100 x 200mm 크기의 원주형 공시체를 용량 2,000kN의 만능재료시험기를 이용하여 실험하였다.
성능/효과
- 1) 불포화 폴리에스터수지를 이용한 투수 콘크리트는 작업성, 성형성, 경화성 등이 뛰어나 사용이 쉽다. 채움재로 사용된 탄산칼슘은 F/B의 비율의 적절한 조합에 따라 다양한 강도 증진 및 투수계수 조절 효과를 확인할 수 있었다.
- 2) 본 실험 결과 G10 배합의 경우 투수계수 9.9 X 10-2 ~4.9x 10-1 cm/sec, 압축강도 6.4〜 16.7 MPa정도로 평가되었으며, G5 배합의 경우는 투수계수 9.6x10' ~2.5 X 10-1 cm/sec, 압축강도 6.7〜 13.3 MPa를 갖는 것으로 평가되었다.
- 3) 우수유출저감시설로 활용될 수 있는 범위는 투수 콘크리트의 성능 및 시공성을 고려하여 결합재와 채움재를 골재중량비 6, 12(wt%) 사용하여 배합하는 것이 적당한 것으로 판단된다. 이때의 성능은 투수 계수는 약 3.
- G10은 굵은골재 최대치수가 10 mm인 단입도 골재를 주재료로 사용하였다. 기초 실험 결과 결합재를 4(wt%) 이하로 배합할 경우 소정의 강도를 발휘할 수 없었으며 9(wt%) 이상 배합할 경우 시편 바닥에 결합재가 깔려 불투수층을 형성하는 것으로 나타났다. 따라서 본 실험에서는 결합재를 골재 중량의 5~8(wt%) 증가시키며 배합하였다.
- 11은 압축강도와 투수계수의 관계를 나타낸 것으로 반비례 관계를 나타내었다. 실험 결과 G10의 투수계수와 압축강도는 각각 9.9 X 10-2〜 4.9x 10-1 cm/sec, 6.4〜 16.7 MPa로 나타났다. G5 의 투수계수와 압축강도는 각각 9.
- 실험 결과 결합재의 증가량과 투수계수는 반비례 관계에 있는 것을 알 수 있었으며, 결합재가 증가할수록 투수 계수의 감소율은 크게 증가하는 것으로 나타났다. Fig.
- 0 X W2 cm/sec 로 제안하고 있다. 실험 결과 모든 공시체가 이 기준을 만족하는 것으로 나타났다.
- 것이 적당한 것으로 판단된다. 이때의 성능은 투수 계수는 약 3.5 X 10-1cm/sec, 공극률은 약 34%, 압축강도는 11 MPa로 나타나, 우수유출저감시설의 최소 기준인 투수계수 3 X 10'1 cm/sec 이상, 공극률 15〜30% 를 만족하는 것으로 나타났다.
- 즉, 압축강도, 투수계수 및 공극률을 모두 고려할 때 가장 적합한 배합은 F/B가 2로써 결합재와 채움재를 각각 골재 중량비의 6wt%, 12wt% 사용하는 것으로 판단되어진다. 이러한 조건으로 만들어진 공시체의 성능은 투수 계수와 압축강도는 각각 3.5 X 101 cm/sec, 11.0 MPa, 이때의 공극률은 34%인 것으로 나타났으며, 우수유출저감시설의 최소 기준인 투수계수 3 X 10-1cm/sec 이상, 공극률 15〜30%를 만족하는 것으로 나타났다.
- 채움재로 사용된 탄산칼슘은 F/B의 비율의 적절한 조합에 따라 다양한 강도 증진 및 투수계수 조절 효과를 확인할 수 있었다.
후속연구
- 4) 본 연구에서 제작하고자하는 침투 트렌치 혹은 침투 트렌치에 대한 구체적인 KS 규격은 미비한 실정이었으며 이에 대한 규정이 필요로 하다고 사료된다. 본 연구에서는 지하에 설치되는 침투 트렌치를 고려하여 투수계수의 성능을 극대화하였으나 향후 활용목적의 다양화를 위하여 내구성을 향상시키는 방안도 모색되어져야 할 것으로 사료된다.
- 본 연구에서는 지하에 설치되는 침투 트렌치를 고려하여 투수계수의 성능을 극대화하였으나 향후 활용목적의 다양화를 위하여 내구성을 향상시키는 방안도 모색되어져야 할 것으로 사료된다.
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