입상재료를 이용한 도로의 시공은 주로 다짐을 이용한다. 다짐으로 인한 효과는 흙의 강도증진, 압축변형감소, 투수계수감소등이 있다. 현재 사용하는 다짐은 주로 프록터 다짐기를 이용한 표준 및 수정다짐방법을 이용한다. 프록터 다짐기는 주로 충격에너지를 이용하여 다짐효과를 구현하는데, 이는 현장의 다짐기기에 의한 다짐조건과 상이하며, 최대건조밀도를 맞추는데 상당한 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 선회다짐기를 이용한 흙의 다짐평가를 시행하였다. 본 연구의 목적은 현장다짐장비의 조사, 실내다짐방법의 다짐특성 평가, 현장다짐특성을 평가하여, 선회다짐기를 이용한 새로운 다짐평가방법을 제시하고자 한다.
입상재료를 이용한 도로의 시공은 주로 다짐을 이용한다. 다짐으로 인한 효과는 흙의 강도증진, 압축변형감소, 투수계수감소등이 있다. 현재 사용하는 다짐은 주로 프록터 다짐기를 이용한 표준 및 수정다짐방법을 이용한다. 프록터 다짐기는 주로 충격에너지를 이용하여 다짐효과를 구현하는데, 이는 현장의 다짐기기에 의한 다짐조건과 상이하며, 최대건조밀도를 맞추는데 상당한 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 선회다짐기를 이용한 흙의 다짐평가를 시행하였다. 본 연구의 목적은 현장다짐장비의 조사, 실내다짐방법의 다짐특성 평가, 현장다짐특성을 평가하여, 선회다짐기를 이용한 새로운 다짐평가방법을 제시하고자 한다.
Compacted soil are used in almost roadway construction with compaction of soil. The direct consequence of soil compaction is densification, which in turn results in higher strength, lower compressibility, and lower permeability. The standard and modified Proctor tests are the most common methods. Bo...
Compacted soil are used in almost roadway construction with compaction of soil. The direct consequence of soil compaction is densification, which in turn results in higher strength, lower compressibility, and lower permeability. The standard and modified Proctor tests are the most common methods. Both of these tests utilize impact compaction, although impact compaction shows no resemblance to any type of field compaction and is ineffective for granular soils. It has been dramatic advances in field compaction equipment. Therefore, the Proctor tests no longer represent the maximum achievable field density. The main objectives of this research are a survey of current field compaction equipment, laboratory investigation of compaction characteristics, and field study of compaction characteristics. The findings from the laboratory and compaction program were used to establish preliminary guidelines for suitable laboratory compaction procedures.
Compacted soil are used in almost roadway construction with compaction of soil. The direct consequence of soil compaction is densification, which in turn results in higher strength, lower compressibility, and lower permeability. The standard and modified Proctor tests are the most common methods. Both of these tests utilize impact compaction, although impact compaction shows no resemblance to any type of field compaction and is ineffective for granular soils. It has been dramatic advances in field compaction equipment. Therefore, the Proctor tests no longer represent the maximum achievable field density. The main objectives of this research are a survey of current field compaction equipment, laboratory investigation of compaction characteristics, and field study of compaction characteristics. The findings from the laboratory and compaction program were used to establish preliminary guidelines for suitable laboratory compaction procedures.
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문제 정의
본 연구는 현장의 다짐조건을 잘 모사할 수 있는 선회다짐기로 다짐한 노상토의 특성을 기존의 충격 다짐방법에 의한 다짐 특성치를 상호 비교하고 현장에서의 로울러 다짐과의 적용성을 지반 및 도로공학적인 관점에서 파악하고, 기존의 다짐방법 대신 선회다짐기를 이용할 수 있는 근거자료를 제시하는데 그 목적이 있다. 비교적 제한된 실험으로부터 다음과 같은 결론을 도출하였다.
, 2006). 이에 본 연구는 실내 Proctor 다짐 시료, 선회다짐기를 이용한 다짐시료 및 현장에서 블록 샘플링하여 채취한 시료를 이용하여 국내 대표적인 노상토인 화강풍화토의 다짐방법에 따른 지반 및 도로공학적 물성치를 평가하기위해 시행되었다. 현장의 다짐조건을 잘 모사하는 선회다짐기를 이용한 다짐방법의 적용성에 대한 기초 자료를 제시하고, 이를 바탕으로 국내의 노상토 다짐방법을 현장조건을 재현할 수 있는 선회다짐방법으로 개선하기 위해 이루어졌다.
현장의 다짐조건을 잘 모사하는 선회다짐기를 이용한 다짐방법의 적용성에 대한 기초 자료를 제시하고, 이를 바탕으로 국내의 노상토 다짐방법을 현장조건을 재현할 수 있는 선회다짐방법으로 개선하기 위해 이루어졌다. 특히, 선회다짐기를 이용한 다짐곡선을 좀더 세밀히 분석하여, 노상토의 다짐도 및 다짐특성 평가의 하나의 대안으로 활용할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
이에 본 연구는 실내 Proctor 다짐 시료, 선회다짐기를 이용한 다짐시료 및 현장에서 블록 샘플링하여 채취한 시료를 이용하여 국내 대표적인 노상토인 화강풍화토의 다짐방법에 따른 지반 및 도로공학적 물성치를 평가하기위해 시행되었다. 현장의 다짐조건을 잘 모사하는 선회다짐기를 이용한 다짐방법의 적용성에 대한 기초 자료를 제시하고, 이를 바탕으로 국내의 노상토 다짐방법을 현장조건을 재현할 수 있는 선회다짐방법으로 개선하기 위해 이루어졌다. 특히, 선회다짐기를 이용한 다짐곡선을 좀더 세밀히 분석하여, 노상토의 다짐도 및 다짐특성 평가의 하나의 대안으로 활용할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
제안 방법
선회다짐기의 다짐각도에 따른 다짐효과를 평가하기 위하여 다짐각을 1도, 1.25도, 1.5도를 이용하여 다짐을 수행하였다. 선회다짐각의 변화에 따른 SW노상토의 다짐밀도변화를 그림 5에 나타내었다.
선회다짐기의 다짐압력에 따른 다짐효과를 평가하기 위하여 20 kPa, 50 kPa, 100 kPa, 200 kPa, 400 kPa 및 600 kPa를 이용하여 다짐을 시행하였고, 선회다짐횟수에 따른 밀도변화를 평가하였다. 그림 4는 SM 및 SW 노상토의 선회다짐 압력과 선회다짐횟수에 따른 다짐밀도의 변화를 나타낸 것이다.
선회다짐기의 다짐특성을 평가하기 위해서 다짐하중과 선회다짐횟수를 적절히 조합하여, 현장에서 가져온 흐트러진 노상토를 이용하여 다짐을 수행하였다.
선회다짐기는 시편을 제작하기 위해 시료를 몰드 안에 넣고 한 번에 다짐을 수행하기 때문에 시료의 안쪽과 바깥쪽, 위쪽과 아래쪽의 다짐밀도가 다소 차이가 있는 것이 단점으로 지적되고 있다. 시편의 상부와 하부의 다짐밀도를 확인하기 위해 SM과 SW 노상토에 대하여 각각 1.25도의 다짐각에 400 kPa와 600 kPa의 다짐압력을 주어 100회 선회다짐을 실시한 시편의 상부와 하부의 습윤밀도와 함수비를 체크해 보았다. 표 7은 그 결과를 보여주고 있다.
마찰저항이 클수록 다짐에너지는 증가하고, 다짐이 어려워진다고 볼 수 있다. 이러한 다짐에너지 조건을 노상토의 다짐조건에 반영하기 위하여 다짐회수를 증가시켜 다짐에너지를 평가하였다.
프록터 A 및 D 다짐시험에서 결정된 최적함수비(OMC)를 이용하여 선회다짐을 시행하였다. 그림 11은 SW흙에 프록터 다짐결과를 적용하여 선회다짐시험을 수행한 결과를 보여주고 있다.
이론/모형
각 시료의 다짐특성, 즉 최대건조단위중량 및 최적함수비(OMC)를 평가하기 위하여 KS F 2312의 다짐시험방법을 적용하였다. 시험에 이용된 다짐방법은 Proctor A다짐과 D다짐을 적용하였다.
표 7은 각각의 노상토의 다짐곡선으로부터 선회다짐횟수에 따른 곡선의 기울기를 정리한 것이다. 그림 7은 선회다짐곡선의 기울기를 표시한 것이고, 추세선을 이용하여 전체를 대표하는 곡선의 방정식을 거듭제곱 형식을 이용하여 결정하였다. 결정된 추세선의 방정식은 신뢰도 96% 수준으로 상당히 높은 값을 나타내었다.
본 연구에 이용된 선회다짐기는 SHRP의 수퍼페이브 다짐 기준을 만족하는 장비로서, 국내에 도입되어 사용되고 있는 선회다짐기의 종류로 Servopac 선회다짐기를 이용하였다. 본 연구에 이용된 Servopac 선회다짐기 구성요소는 그림 2⒜에 나타내었고, 선회다짐시 작용하는 하중조건은 그림 2⒝에 나타내었다.
각 시료의 다짐특성, 즉 최대건조단위중량 및 최적함수비(OMC)를 평가하기 위하여 KS F 2312의 다짐시험방법을 적용하였다. 시험에 이용된 다짐방법은 Proctor A다짐과 D다짐을 적용하였다. 다짐시험 결과는 표 5에 나타내었다.
액성한계 및 소성한계는 KS F 2303 & 2304 규정에 따라 수행하였고, 결과 값을 나타내었다(박승목과 이관호, 2003).
흙의 분류는 위에서 구한 기본 물성치를 이용하여 KS F 2324 의 통일분류법을 이용하여 구하였다. 노상토의 입도분포곡선은 그림 3, 토질실험결과는 표 4에 나타난 것과 같다.
성능/효과
1) Proctor 다짐시험 결과, SM 노상토의 경우 A 다짐에 대한 최적함수비와 최대건조단위중량은 17.70%, 17.062이며 D 다짐에 대한 최적함수비와 최대건조단위중량은 15.20%, 18.430이다. SW 노상토의 경우 A다짐에 대한 최적함수비와 최대건조단위중량은 12.
2) 선회다짐기를 이용한 노상토의 다짐특성을 평가한 결과 선회다짐압력이 클수록, 선회다짐각이 커질수록, 시편의 직경이 작을수록 다짐효과가 크게 나타났다. 그리고 다짐조건이 같은 경우, 노상토의 종류에 따른 다짐효과는 SW 노상토의 다짐효과가 SM 노상토의 다짐효과보다 다소 크게 나타났다.
3) 선회다짐의 경우 초기다짐효과가 커서 다짐 초기에 선회횟수에 따른 밀도변화의 폭이 크게 나타났는데 SM 노상토가 SW 노상토에 비해 초기다짐효과가 더 큰 경향을 보였고 시편의 직경이 클수록 초기다짐효과가 더 큰 경향을 보였다.
4) 다짐압력이 클수록 초기 다짐에너지의 사용량이 커지고, 이로 인한 다짐효과가 커짐을 알 수 있다. 전체적으로약 20~30회 선회다짐회수 범위에 이르면, 구간별 다짐 에너지의 변화가 매우 작아지는 경향을 나타내며, 이는 다짐으로 인한 시편의 부피변화가 상대적으로 작음을 의미한다.
5) 다짐곡선으로부터 선회다짐횟수에 따른 곡선의 기울기는 선회다짐횟수가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 추세선을 이용하여 전체를 대표하는 곡선의 방정식을 거듭제곱 형식을 이용하여 결정하였고, 신뢰도는 96% 수준으로 상당히 높은 값을 나타내었다.
그림 7은 선회다짐곡선의 기울기를 표시한 것이고, 추세선을 이용하여 전체를 대표하는 곡선의 방정식을 거듭제곱 형식을 이용하여 결정하였다. 결정된 추세선의 방정식은 신뢰도 96% 수준으로 상당히 높은 값을 나타내었다. 그림 7에 나타난 것과 같이 선회다짐 곡선의 기울기는 동일한 흙에서 선회다짐압력과 다짐각의 변화를 고려할 때, 하나의 대표곡선으로 정의할 수 있다.
그리고 다짐압력이 600인 경우보다 400인 경우에 다짐밀도와 함수비의 상·하부의 차가 다소 큰 경향을 보였다.
2) 선회다짐기를 이용한 노상토의 다짐특성을 평가한 결과 선회다짐압력이 클수록, 선회다짐각이 커질수록, 시편의 직경이 작을수록 다짐효과가 크게 나타났다. 그리고 다짐조건이 같은 경우, 노상토의 종류에 따른 다짐효과는 SW 노상토의 다짐효과가 SM 노상토의 다짐효과보다 다소 크게 나타났다.
다짐압력이 커짐에 따라 1차다짐 구간의 선회다짐횟수가 작아지고, 2차 다짐구간이 커지는 경향을 나타내었다. 동일한 선회다짐압력 적용 시 선회다짐각이 커짐에 따라 1차 다짐구간이 작아지고, 2차 다짐구간이 커지는 효과를 나타내었다.
그림 4에서 알 수 있듯이 선회다짐기의 다짐압력이 클수록 다짐밀도는 커지는 경향을 나타내었다. 다짐조건이 같은 경우, 노상토의 종류에 따른 다짐효과는 SW 노상토의 다짐 효과가 SM 시료의 다짐효과보다 다소 크게 나타났다. 선회 다짐횟수가 약 100회 이상이 되면 다짐압력의 변화에 다소 무관하게 다짐밀도의 변화가 거의 없는 것으로 나타났다.
다짐압력이 커짐에 따라 1차다짐 구간의 선회다짐횟수가 작아지고, 2차 다짐구간이 커지는 경향을 나타내었다. 동일한 선회다짐압력 적용 시 선회다짐각이 커짐에 따라 1차 다짐구간이 작아지고, 2차 다짐구간이 커지는 효과를 나타내었다. 이는 현장다짐조건을 적용시 다짐장비가 커짐에 따라 1차다짐 효과가 커지고, 다짐장비가 작아짐에 따라 2차 다짐효과가 커짐을 의미한다.
표 7은 그 결과를 보여주고 있다. 상부와 하부에 대한 각각의 값들이 큰 차이를 보이진 않았지만 SM과 SW 노상토 모두에 대하여 대체로 시편의 하부의 다짐밀도가 상부에 비하여 약간 크게 나왔으며 함수비의 경우 상부가 하부에 비해 약간 크게 나왔다. 그리고 다짐압력이 600인 경우보다 400인 경우에 다짐밀도와 함수비의 상·하부의 차가 다소 큰 경향을 보였다.
다짐조건이 같은 경우, 노상토의 종류에 따른 다짐효과는 SW 노상토의 다짐 효과가 SM 시료의 다짐효과보다 다소 크게 나타났다. 선회 다짐횟수가 약 100회 이상이 되면 다짐압력의 변화에 다소 무관하게 다짐밀도의 변화가 거의 없는 것으로 나타났다. 이는, 작은 선회다짐횟수에 대부분의 다짐효과가 나타나기 때문이다.
다짐압력이 클수록 초기 다짐에너지의 사용량이 커지고, 이로 인한 다짐효과가 커짐을 알 수 있다. 전체적으로 약 20-30회 선회다짐회수 범위에 이르면, 구간별 다짐에너지의 변화가 매우 작아지는 경향을 나타내며, 이는 다짐으로 인한 시편의 부피변화가 상대적으로 작음을 의미한다. 그림 10은 누적된 다짐에너지를 시편의 부피로 나누어준 단위부피당 누적된 다짐에너지를 보여주고 있다.
다짐압력이 클수록 초기 다짐에너지의 사용량이 커지고, 이로 인한 다짐효과가 커짐을 알 수 있다. 전체적으로 약 20-30회 선회다짐회수 범위에 이르면, 구간별 다짐에너지의 변화가 매우 작아지는 경향을 나타내며, 이는 다짐으로 인한 시편의 부피변화가 상대적으로 작음을 의미한다. 그림 10은 누적된 다짐에너지를 시편의 부피로 나누어준 단위부피당 누적된 다짐에너지를 보여주고 있다.
5) 다짐곡선으로부터 선회다짐횟수에 따른 곡선의 기울기는 선회다짐횟수가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 추세선을 이용하여 전체를 대표하는 곡선의 방정식을 거듭제곱 형식을 이용하여 결정하였고, 신뢰도는 96% 수준으로 상당히 높은 값을 나타내었다.
후속연구
그리고 다짐압력이 600인 경우보다 400인 경우에 다짐밀도와 함수비의 상·하부의 차가 다소 큰 경향을 보였다. 이러한 선회다짐기의 단점은 향후에 개선되어야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
입상재료를 이용한 도로의 시공은 주로 무엇을 이용하나?
입상재료를 이용한 도로의 시공은 주로 다짐을 이용한다. 다짐으로 인한 효과는 흙의 강도증진, 압축변형감소, 투수계수감소등이 있다.
다짐으로 인한 효과는?
입상재료를 이용한 도로의 시공은 주로 다짐을 이용한다. 다짐으로 인한 효과는 흙의 강도증진, 압축변형감소, 투수계수감소등이 있다. 현재 사용하는 다짐은 주로 프록터 다짐기를 이용한 표준 및 수정다짐방법을 이용한다.
프록터 다짐기를 이용한 표준 및 수정다짐방법의 특징은?
현재 사용하는 다짐은 주로 프록터 다짐기를 이용한 표준 및 수정다짐방법을 이용한다. 프록터 다짐기는 주로 충격에너지를 이용하여 다짐효과를 구현하는데, 이는 현장의 다짐기기에 의한 다짐조건과 상이하며, 최대건조밀도를 맞추는데 상당한 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 선회다짐기를 이용한 흙의 다짐평가를 시행하였다.
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