[논문]시료크기 및 인장속도에 따른 지오그리드의 광폭인장강도 평가

조삼덕; 이광우; 오세용

시료크기 및 인장속도에 따른 지오그리드의 광폭인장강도 평가
Wide-Width Tensile Strength Properties of Geogrids according to Specimen Length and Testing Speed 원문보기

한국토목섬유학회 논문집 = Journal of the Korean Geosynthetics Society, v.6 no.2, 2007년, pp.21 - 26

조삼덕 (한국건설기술연구원 지반연구부) , 이광우 (한국건설기술연구원 지반연구부) , 오세용 (한국의류시험연구원 시험연구부)

초록
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지오그리드의 인장강도 특성은 시험온도, 시료길이, 변위측정방법, 인장속도 및 시험장치 등에 영향을 받는다. 지오그리드의 인장강도시험법은 ASTM 06637 및 ISO 10319에 규정되어 있다. 그러나 이 두 시험법은 인장속도 및 시료길이에서 다소간의 차이를 가진다. 본 연구에서는 국내에서 많이 사용되고 있는 세 가지 종류의 지오그리드를 대상으로 일련의 광폭인장강도시험을 수행하여 시료길이 및 인장속도가 지오그리드의 광폭인장강도에 미치는 영향을 평가하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The tensile properties of geogrid are affected by such factors as temperature, specimen length, gauge length, testing speed and measuring equipment. The tensile strength of geogrids can be determined by ASTM 06637 and ISO 10319. The main differences between two testing methods are testing speed and specimen length. This paper presents the results of the wide-width tensile tests for three geogrids according to different specimen length and tension speed.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 국내에서 많이 사용되고 있는 3개사에서 제작된 3종류의 지오그리드를 대상으로 ASTM 6637(2001) 및 ISO 10319(1993) 규정에 따른 광폭인장강도시험을 수행하고, 이들 시험법에서 제시한 시료의 길이와 인장속도를 다양하게 변화시킨 경우에 대한 광폭인장강도시험을 수행하여, 시료의 길이 및 인장속도가 지오그리드의 광폭인장강도 특성에 미치는 영향을 고찰하였다.
본 연구에서는 국내에서 많이 사용되고 있는 세 종류의 지오그리드를 대상으로 시편의 길이와 인장속도를 다양하게 변화시킨 경우에 대한 광폭인장강도시험을 수행하여, 시편의 길이 및 인장속도가 지오그리드의 광폭인장강특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 연구결과 얻은 결론은 다음과 같다.

제안 방법

국내에서는 생산된 세 가지 종류의 지오그리드를 대상으로 일련의 광폭인장강도시험을 수행하여 시료 길이와 인장속도가 광폭인장강도특성에 미치는 영향을 평가하였다. 본 광폭인장강도시험에 사용한 세 종류 지오그리드시료의 제조방법은 각각 아래와 같다.
본 연구에서는 표 2에 나타낸 각각의 실험조건에 대하여 7회 이상씩의 광폭인장강도시험을 수행하였으며, 실험결과가 큰 차이를 보이는 경우를 제외하고 유사한 경향을 보이는 5회의 실험결과를 분석하였다.
최대 측정용량이 265kN인 인장시험기(United SFM-60)를 사용하여 광폭인장강도시험을 수행하였다. 본 인장시험기에는 시험시료의 변형량 측정을 위해 Laser - Extensometer 장치가 장착되어 있다.
한편, 본 연구에서 수행한 광폭인장강도시험의 종류 및 내용은 표 2에 나타내었다. 표 2에서 알 수 있는 바와 같이 국내에서 일반적으로 많이 사용하고 있는 대표적인 세 종류의 지오그리드를 대상으로, 시료길이(클램프 사이의 시료 파지길이)가 30cm 및 60cm인 경우에 대하여 각각 인장속도를 5%/min, 10%/min, 20%/min 및 30%/min로 조절하면서 일련의 광폭인장강도시험을 수행하였다.
본 인장시험기에는 시험시료의 변형량 측정을 위해 Laser - Extensometer 장치가 장착되어 있다. 한편, 지오그리드 시료는 비교적 강도가 큰 재료이므로 본 시험에서는 어느 정도의 미끄러짐을 허용하면서 안정된 시료장착이 이루어지는 롤 타입의 클램프를 사용하였으며, 지오그리드 시료가 클램프 내에서 손상되는 것을 방지하기 위하여 고강도 섬유재를 충전재로 삽입하였다. 그림 1은 광폭인장강도 시험 모습을 촬영한 사진이다.

성능/효과

1. 인장속도를 5%/min, 10%/min, 20%/min 및 30%/min로 조절하면서 광폭인장강도시험을 수행한 결과, 인장속도가 빠를수록 광폭인장강도가 크게 측정됨을 알 수 있었다. 즉, 5%/min속도로 인장한 경우에 비해 30%/min속도로 인장한 경우 광폭인장강도를 3%～23% 크게 측정하는 것으로 나타났다.
2. 시료길이 보다 인장속도가 지오그리드의 인장강도 특성에 더 크게 영향을 미친다. 또한 지오그리드의 재질 및 제조 방법에 따라 광폭인장강도 시험조건이 지오그리드 인장강도특성에 미치는 영향정도가 달라지게 되며, 폴리에틸렌(polyethylene)으로 제조된 지오그리드가 폴리에스터(polyester)로 제조된 지오그리드에 비해 인장속도의 영향을 더 크게 받는다.
4. 현재 국내에서는 지오그리드의 광폭인장강도 시험에 대한 KS 규격이 ISO 10319 규격에 준하여 제정되어있으며, 대부분의 KS 규격이 ISO 규격에 맞도록 정비되고 있는 실정이므로, 발주처의 특별한 요구가 없는 경우에는 ISO 10319규격에 따라 지오그리드의 광폭인장강도를 평가하는 것이 바람직하다.
인장속도에 따른 광폭인장강도를 나타낸 그림 3을 살펴보면, 세 종류의 지오그리드 모두 인장속도가 빠를수록 광폭인장강도가 대체로 크게 측정되는 경향을 보이고 있으며, 5%/min속도로 인장한 경우에 비해 30%/min속도로 인장한 경우 광폭인장강도를 3%～23% 크게 측정하는 것으로 나타났다. 5%/min속도로 인장한 경우에 대한 30%/min속도로 인장한 경우의 인장강도 증가율은 A, B 및 C 지오그리드 각각 대략 3%, 5~6% 및 14~24%인 것으로 평가되어, C 지오그리드가 시험시 인장속도의 영향을 가장 크게 받음을 알 수 있다.
결론적으로, 본 연구에 사용한 세 가지 종류의 지오그리드의 경우, 시료길이 보다 인장속도가 인장강도 특성에 더 크게 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한 지오그리드의 재질 및 제조 방법에 따라 광폭인장강도 시험조건이 지오그리드 인장강도특성에 미치는 영향정도가 달라지게 되며, 폴리에틸렌(polyethylene)으로 제조된 지오그리드가 폴리에스터(polyester)로 제조된 지오그리드에 비해 인장속도의 영향을 더 크게 받게됨을 알 수 있었다.
그림 2에 나타낸 세 종류의 지오그리드에 대하여 시료 길이를 30cm 및 60cm로 변화시키면서 수행한 광폭인장강도시험 결과를 살펴보면, A 및 B 지오그리드의 경우는 시료길이가 30cm 및 60cm인 경우에 대한 실험결과가 대체적으로 유사하게 나타났다. 따라서 이 두 종류의 지오그리드는 시료길이에 대한 인장속도의 비가 동일한 경우, 시료길이의 변화가 광폭인장강도의 크기에 미치는 영향이 미소함을 알 수 있다.
두 시험법의 차이는 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 ASTM 6637의 경우 클램프 사이의 최소 거리를 최소 30cm로 하고 시료가 파단될 때까지 분당 시료길이(클램프 사이의 시료길이)의 10±3% 속도로 인장을 가하도록 규정하고 있는 반면에, ISO 10319에서는 클램프 사이의 시료길이와 분당 인장속도를 각각 최소 10cm와 20±5%로 규정하고 있다는 점이다.
그림 2에 나타낸 세 종류의 지오그리드에 대하여 시료 길이를 30cm 및 60cm로 변화시키면서 수행한 광폭인장강도시험 결과를 살펴보면, A 및 B 지오그리드의 경우는 시료길이가 30cm 및 60cm인 경우에 대한 실험결과가 대체적으로 유사하게 나타났다. 따라서 이 두 종류의 지오그리드는 시료길이에 대한 인장속도의 비가 동일한 경우, 시료길이의 변화가 광폭인장강도의 크기에 미치는 영향이 미소함을 알 수 있다. 반면에 C 지오그리드의 경우에는 시료길이 60cm인 경우가 30cm인 경우에 비해 광폭인장강도를 대략 1~9 % 크게 평가하는 것으로 나타났다.
결론적으로, 본 연구에 사용한 세 가지 종류의 지오그리드의 경우, 시료길이 보다 인장속도가 인장강도 특성에 더 크게 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한 지오그리드의 재질 및 제조 방법에 따라 광폭인장강도 시험조건이 지오그리드 인장강도특성에 미치는 영향정도가 달라지게 되며, 폴리에틸렌(polyethylene)으로 제조된 지오그리드가 폴리에스터(polyester)로 제조된 지오그리드에 비해 인장속도의 영향을 더 크게 받게됨을 알 수 있었다. 즉, 지오그리드의 재질 및 제조방법에 따라 상당히 클 수 있음을 알 수 있었다.
인장속도에 따른 광폭인장강도를 나타낸 그림 3을 살펴보면, 세 종류의 지오그리드 모두 인장속도가 빠를수록 광폭인장강도가 대체로 크게 측정되는 경향을 보이고 있으며, 5%/min속도로 인장한 경우에 비해 30%/min속도로 인장한 경우 광폭인장강도를 3%～23% 크게 측정하는 것으로 나타났다. 5%/min속도로 인장한 경우에 대한 30%/min속도로 인장한 경우의 인장강도 증가율은 A, B 및 C 지오그리드 각각 대략 3%, 5~6% 및 14~24%인 것으로 평가되어, C 지오그리드가 시험시 인장속도의 영향을 가장 크게 받음을 알 수 있다.
인장속도를 5%/min, 10%/min, 20%/min 및 30%/min로 조절하면서 광폭인장강도시험을 수행한 결과, 인장속도가 빠를수록 광폭인장강도가 크게 측정됨을 알 수 있었다. 즉, 5%/min속도로 인장한 경우에 비해 30%/min속도로 인장한 경우 광폭인장강도를 3%～23% 크게 측정하는 것으로 나타났다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	토목섬유는 언제 개발되어 적용되기 시작했는가?	1960년대 초에 개발되어 적용되기 시작한 고분자 합성 섬유 제품인 토목섬유(geosynthetics)는 우수한 내구성과 시공성, 경제성 등의 장점으로 토목분야에서 폭넓게 활용되고 있다. 1970년대까지는 직포(woven geotextile) 및 부직포(nonwoven geotextile)가 각종 토목구조물에 보강재로서 주로 사용되었으나, 이러한 토목섬유 제품은 인장강도, 인장탄성계수, 크리프 등의 측면에서 다소의 제약이 있어, 최근에는 1979년 영국에서 개발된 지오그리드(geogrids)가 우수한 강도특성과 현장 적용성으로 인해 연약지반 보강, 성토사면 보강, 보강토 옹벽 등 다양한 토목현장에서 보강재로서 폭넓게 활용되고 있다.
	토목섬유는 어떤 장점이 있는가?	1960년대 초에 개발되어 적용되기 시작한 고분자 합성 섬유 제품인 토목섬유(geosynthetics)는 우수한 내구성과 시공성, 경제성 등의 장점으로 토목분야에서 폭넓게 활용되고 있다. 1970년대까지는 직포(woven geotextile) 및 부직포(nonwoven geotextile)가 각종 토목구조물에 보강재로서 주로 사용되었으나, 이러한 토목섬유 제품은 인장강도, 인장탄성계수, 크리프 등의 측면에서 다소의 제약이 있어, 최근에는 1979년 영국에서 개발된 지오그리드(geogrids)가 우수한 강도특성과 현장 적용성으로 인해 연약지반 보강, 성토사면 보강, 보강토 옹벽 등 다양한 토목현장에서 보강재로서 폭넓게 활용되고 있다.

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