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제안 방법
- 본 연구에서 사용한 SILRES BS OH 100의 경우 상온에서 졸-겔 반응이 완료되는데 2주가 소요된다고 알려져있으므로", 에틸 실리케이트 강화제의 암석에 대한 적용실험은 반응 전 암석의 물리적 특성과 2주간의 반응 후 암석의 물리적 특성을 비교하였다.
- SILRES BS OH 100의 졸-겔 반응에서 나타나는 변화를 살펴보기 위하여 시차열중량(DTA/TGA) 분석을 하였으며 그 결과는 아래의 Fig. 4에 나타내었다. 이때의 온도는 30도까지 승온한 후 계속 유지하였으며 시간의 경과에 따른 에틸 실리케이트의 중량 변화를 조사하였다.
- 강화제의 반응 전과 후 셰일계 암석시편의 총물 흡수량, 모세관 물흡수계수, 공극율, 그리고 마모 강도를 측정하여 비교함으로써 에틸 실리케이트계 강화 제의 암석 강화 효과를 조사하였다., 각각의 시험 방법은 다음과 같다.
- 그리고 강화제가 암석 내부의 흡착수와 공기 중수분과 반응하여 고체화되는 졸-겔 반응을 확인하기 위하여 SILRES BS OH 100 강화제만을 상온의 대기중에서 28일 동안 반응시킨 후 미세구조를 관찰하였다. 반응이 완료된 후에 X-선 회절 분석기(XRD, Philips, PW3710, Holland, Cu K-alpha)를 이용하여 생성된 겔의 결정상을 확인하였으며, step size 0.
- 모세관 물흡수계수는 암석 내 수분의 이동을 관찰하기 위한 측정방법으로서 무게를 잰 시료를 증류수에 담구어특정 시간 간격 동안에 증가되는 무게를 측정하였다. 모세관 물흡수계수3는 표면적으로 흡수된 모세관 물흡수량 (W, kg/nf)과 시간의 제곱근ftS)에 관한 아래의 식에서 계산된다.
- 그리고 강화제가 암석 내부의 흡착수와 공기 중수분과 반응하여 고체화되는 졸-겔 반응을 확인하기 위하여 SILRES BS OH 100 강화제만을 상온의 대기중에서 28일 동안 반응시킨 후 미세구조를 관찰하였다. 반응이 완료된 후에 X-선 회절 분석기(XRD, Philips, PW3710, Holland, Cu K-alpha)를 이용하여 생성된 겔의 결정상을 확인하였으며, step size 0.04, 40kV, 그리고 30mA의 분석조건에서 20는 10°~80°이었다.
- 암석 시료의 마모 강도 측정은 60Mesh 연마지를 lm 길이로 track을 만들고 그 위에 암석시료를 놓고 일정한 힘을 주어 통과시키는 시험으로, 시료는 2kg의 무게를 주어 제작된 트랙 위를 30번을 통과시키는데 매 5회 통과 시 마다 무게를 측정하여 마모에 의해 손실된 양을 측정한다. 시편으로부터 떨어져 나간 물질의 양으로부터, 또 사포의 표면에 묻어난 정도에 따라서 강화처리된 깊이와 정도를 가늠할 수 있다.
- 암석에 대한 적용 실험 전에 대기 중에서 SILRES BS OH 100 강화제의 졸-겔 반응과정에서 일어나는 변화를 살펴보기 위하여 액상의 강화제를 대기 분위기에서 30℃ 항온으로 유지되는 시차열중량분석기 (DTA/TGA, SDT 2960, TA instruments, USA)에서 36시간 동안 유지하면서 강화제의 무게 변화와 상전이에 따른 반응열을 측정하였다. 그리고 강화제가 암석 내부의 흡착수와 공기 중수분과 반응하여 고체화되는 졸-겔 반응을 확인하기 위하여 SILRES BS OH 100 강화제만을 상온의 대기중에서 28일 동안 반응시킨 후 미세구조를 관찰하였다.
- 4에 나타내었다. 이때의 온도는 30도까지 승온한 후 계속 유지하였으며 시간의 경과에 따른 에틸 실리케이트의 중량 변화를 조사하였다.
- 이와 같이 물리적' 특성의 변화를 관찰하는 것과 더불어, 주사전자현미경(SEM/EDX, ABT-32, Topcon, Japan)을 이용하여 SILRES BS OH 100강화제 처리 전과 후의 미세구조와 성분의 변화를 조사하였다.
- 이와 같이 약해진 셰일계 암석의 SILRES BS OH 100 강화제에 의한 암석의 강화 효과를 조사하기 위하여 강화제의 처리전과 처리 후 암석시편의 물리적 특성을 측정하여 비교하였다. 이와 더불어 SILRES BS OH 100강화제의 석재강화 메커니즘을 연구하기 위하여 강화 제 자체의 졸-겔 반응을 조사하였고, 강화제의 반응이 완료된 암석 시편의 미세구조와 성분을 관찰하였다.
- 처리전과 처리 후 암석시편의 물리적 특성을 측정하여 비교하였다. 이와 더불어 SILRES BS OH 100강화제의 석재강화 메커니즘을 연구하기 위하여 강화 제 자체의 졸-겔 반응을 조사하였고, 강화제의 반응이 완료된 암석 시편의 미세구조와 성분을 관찰하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 특히 약해진 암석을 강화시키는데 사용되고 있는 에틸 실리케이트계 강화제인 SILRES BS OH 100의 석재 강화 메커니즘을 연구하기 위하여 1999년 7월 대전-통영간 고속도로 고성IC 공사현장에서 발견되어 2002년 6월에 해체 발굴한 후, 수장고에 보관 중인 공룡 발자국 화석지의 암석을 시료로 선택하였다.'13 시료로 사용한 암석은 퇴적암의 특징인 층리가 매우 발달되어 있는 셰일이며, 오랜 시간 지하에 묻혀 있던 것이 도로 공사로 인하여 두꺼운 암반이 제거되고 지상으로 노출되었기 때문에 압력의 감소에 기인하는 균열의 발달이나빅리현상, 그리고 대기 중의 수분과의 반응 등에 의한 물리적 변형 현상이 진행되고 있는 상태이다.
이론/모형
- 총물흡수율은 암석이 물을 함유할 수 있는 양으로, DIN 52103법에 의하여 측정하였다. 대기압 하에서 시료의 무게를 잰 후 24시간 동안 증류수 속에 시료가 완전히 잠기게 하고, 무게가 일정해지면 증가된 무게를 측정하여 다음의 식에 따라 계산하였다.
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