시멘트 그라우트가 지반의 차수목적으로 사용될 경우 유동성, 입경 및 블리딩이 중요한 역할을 한다. 이들의 성질을 결정하는 가장 중요한 요소 중의 하나는 그라우트의 물시멘트비이며, 지반침투성능을 개선하기 위해서 보통포틀랜드 시멘트 외에 평균입경이 작은 마이크로 시멘트를 사용하고 있다. 또한, 주입효과는 지반조건뿐만 아니라 배합비 및 시멘트의 입경에 따라 좌우된다. 주입에 의한 침투효과를 평가하는 방법으로서는 실제 지반에서 시험 주입하는 것이 가장 확실한 방법이지만 이와 같은 시험주입은 많은 경비와 시간을 필요로 한다. 때문에 주입의 적합여부나 침투효과를 대략적으로 파악하기 위한 간단하고 실용적인 시험방법이 필요하게 된다. 우리나라의 경우 아직 실내에서 그라우트 주입을 재현할 수 있는 기준 및 장비가 전혀 없는 실정이다. 본 연구에서는 실내에서 여러 가지 그라우트의 주입을 일정하게 재현할 수 있는 가압침투주입장치를 개발하였으며 공시체 제작의 표준을 마련하였다. 가압침투주입시힘을 실시하여 자료를 분석한 결과 침투성능은 물시멘트비가 증가할수록 선형적으로 증가하였으며 재료의 평균입경이 작을수록 침투성능이 개선되었다. 또한 마이크로 시멘트인 마이셈 8000과 초미분말 시멘트인 콜로이드 슈퍼 시멘트의 침투성능을 비교한 결과 평균입경이 상대적으로 작은 콜로이드 슈퍼 시멘트가 침투성능이 좋은 것으로 나타났다.
시멘트 그라우트가 지반의 차수목적으로 사용될 경우 유동성, 입경 및 블리딩이 중요한 역할을 한다. 이들의 성질을 결정하는 가장 중요한 요소 중의 하나는 그라우트의 물시멘트비이며, 지반침투성능을 개선하기 위해서 보통포틀랜드 시멘트 외에 평균입경이 작은 마이크로 시멘트를 사용하고 있다. 또한, 주입효과는 지반조건뿐만 아니라 배합비 및 시멘트의 입경에 따라 좌우된다. 주입에 의한 침투효과를 평가하는 방법으로서는 실제 지반에서 시험 주입하는 것이 가장 확실한 방법이지만 이와 같은 시험주입은 많은 경비와 시간을 필요로 한다. 때문에 주입의 적합여부나 침투효과를 대략적으로 파악하기 위한 간단하고 실용적인 시험방법이 필요하게 된다. 우리나라의 경우 아직 실내에서 그라우트 주입을 재현할 수 있는 기준 및 장비가 전혀 없는 실정이다. 본 연구에서는 실내에서 여러 가지 그라우트의 주입을 일정하게 재현할 수 있는 가압침투주입장치를 개발하였으며 공시체 제작의 표준을 마련하였다. 가압침투주입시힘을 실시하여 자료를 분석한 결과 침투성능은 물시멘트비가 증가할수록 선형적으로 증가하였으며 재료의 평균입경이 작을수록 침투성능이 개선되었다. 또한 마이크로 시멘트인 마이셈 8000과 초미분말 시멘트인 콜로이드 슈퍼 시멘트의 침투성능을 비교한 결과 평균입경이 상대적으로 작은 콜로이드 슈퍼 시멘트가 침투성능이 좋은 것으로 나타났다.
When cement grout is used for waterproofing of grounds, important roles are played by fluidity, particle size and bleeding. The most important element which determines their characteristics is the water/cement ratio of grout. Moreover in order to improve the efficiency of soil permeation, micro ceme...
When cement grout is used for waterproofing of grounds, important roles are played by fluidity, particle size and bleeding. The most important element which determines their characteristics is the water/cement ratio of grout. Moreover in order to improve the efficiency of soil permeation, micro cement with a smaller average diameter is used in addition to ordinary portland cement. Besides the mixing ratio and cement diameter, the condition of ground is also of fundamental importance in the efficiency of permeation. In order to evaluate grout in terms of permeation ability into ground, we need a field test of grounting, which is cost and time consuming. In this paper we present a laboratory test method in which the suitability and efficiency of grouts are simply and more practically tested. In Korea neither a test standard nor devices are available to simulate grouting in a laboratory. We devised a grout injection equipment in which grouting was reproduced in the same condition with different materials, and suggested a standard for the production of specimens. Our tests revealed that the efficiency of injection increases with the water/cement ratio. We also found that more efficiently injected is the grout with the order of decreasing size; MS8000, micro cement, and ultra fine cements, and colloidal super cement.
When cement grout is used for waterproofing of grounds, important roles are played by fluidity, particle size and bleeding. The most important element which determines their characteristics is the water/cement ratio of grout. Moreover in order to improve the efficiency of soil permeation, micro cement with a smaller average diameter is used in addition to ordinary portland cement. Besides the mixing ratio and cement diameter, the condition of ground is also of fundamental importance in the efficiency of permeation. In order to evaluate grout in terms of permeation ability into ground, we need a field test of grounting, which is cost and time consuming. In this paper we present a laboratory test method in which the suitability and efficiency of grouts are simply and more practically tested. In Korea neither a test standard nor devices are available to simulate grouting in a laboratory. We devised a grout injection equipment in which grouting was reproduced in the same condition with different materials, and suggested a standard for the production of specimens. Our tests revealed that the efficiency of injection increases with the water/cement ratio. We also found that more efficiently injected is the grout with the order of decreasing size; MS8000, micro cement, and ultra fine cements, and colloidal super cement.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 실내에서 시멘트 그라우트를 간단하고 쉽게 주입할 수 있을 뿐만 아니라 침투 결과를 직접 확인할 수 있는 가압침투주입시험 장치를 자체 개발하였고 시멘트의 종류와 그 배합조건 등에 적합한 시료 모형의 표준적인 제작방법을 마련하였으며, 그라우트의 재료와 물시멘트비를 변화시켜 가압침투시험을 실시하고 그라우트의 물리적 특성에 따른 침투성능을 파악하고자 하였다.
제안 방법
0 kg/cm? 으로 결정하였다. 그라우트의 주입량은 실린더 및 공시체의규격을 고려하여 최대 600 ml 정도로 하였으며 측정 시간은 최대 10분으로 규정하였다. 그라우트의 주입량은 압력용기의 액면변화와 그라우트 주입을 개시한 뒤 그라우트가 밀어낸 물의 유출량으로 구하였다.
그라우트의 주입량은 실린더 및 공시체의규격을 고려하여 최대 600 ml 정도로 하였으며 측정 시간은 최대 10분으로 규정하였다. 그라우트의 주입량은 압력용기의 액면변화와 그라우트 주입을 개시한 뒤 그라우트가 밀어낸 물의 유출량으로 구하였다. 또한 공 시체의 시료가 균질하지 않을 경우 침투가 국부적으로 발생할 수 있으므로 주입시 몰드내 침투 길이를 측정하고 침투모양을 세밀히 관찰하였다.
따라서 국내에서 생산하고 있는 단위중량 1.53~ 1.60 g/㎤의 주문진 표준사를 사용하여 시료를 제작한 후 가압침투시험을 실시하였다. 시험결과 Fig.
그라우트의 주입량은 압력용기의 액면변화와 그라우트 주입을 개시한 뒤 그라우트가 밀어낸 물의 유출량으로 구하였다. 또한 공 시체의 시료가 균질하지 않을 경우 침투가 국부적으로 발생할 수 있으므로 주입시 몰드내 침투 길이를 측정하고 침투모양을 세밀히 관찰하였다.
실내에서 사용하고 있는 믹서의 용량에 알맞게 배합량을 조정하였으며, 회전속도를 일정하게 유지하여 매회 동일한 배합이 이루어지도록 하였다. 몰드 안의 다져진 시료에 그라우트가 침투할 때 침투량을 정확히 측정하기 위해서 그라우트 주입 전에 3개의 공시체를 제작하고 시료의 간극을 물로 채웠으며, 시료의 투수 계수를 측정하여 공시체가 표준규격을 만족하는지 검증하였다. 이때 물 및 그라우트 주입압력에 대한 규정이 필요하다.
있다. 실내에서 사용하고 있는 믹서의 용량에 알맞게 배합량을 조정하였으며, 회전속도를 일정하게 유지하여 매회 동일한 배합이 이루어지도록 하였다. 몰드 안의 다져진 시료에 그라우트가 침투할 때 침투량을 정확히 측정하기 위해서 그라우트 주입 전에 3개의 공시체를 제작하고 시료의 간극을 물로 채웠으며, 시료의 투수 계수를 측정하여 공시체가 표준규격을 만족하는지 검증하였다.
현장에서 수행하는 시멘트 그라우트 주입을 실내에서 간편하고 쉽게 주입할 수 있는 압력조절장치와 침투주입 장치를 개발하고 공시체 제작의 표준을 마련하였으며, 보통 포틀랜드 시멘트, MS6000, MS8000 및콜로이달 슈퍼를 가지고 물시멘트비에 따른 침투주입시험을 실시한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
맞는 제품이 개발되어 사용되고 있다. 국내에서 사용하고 있은 마이크로 시멘트인 MS8000과 일본의 초미 분말 시멘트인 콜로이달 슈퍼를 가지고 가압침투주입시험을 실시하였으며, Table. 1과 Fig.
5회 이상 시험을 반복하여 수행한 결과 표준사로는 시멘트 그라우트 시험을 수행할 수 없을 뿐만 아니라 표준사와 유사한 정도의 입도 또는 투수계수를 가진 지반에서는 시멘트 그라우트의 주입이 곤란하다는 사실을 알 수 있었다. 시험의 용이성과 편리성을 위해 주문진 표준사 대신 규사 6호를 사용하였다. 표준사와 비교할 때 전반적으로 침투성능이 개선되었으나 부배합에서는 침투가 잘 이루어 지지 않았다.
배합비가 가장 많이 사용되었다. 이러한 근거를 바탕으로 본 가압침투시험에서는 5:1에서 1:1까지의 물시멘트비를 선정하였으며 그라우트는 보통 포틀랜드 시멘트, 마이셈 (MS)6000, 마이셈 (MS)8000 및 콜로이달슈퍼 등 4 종류의 시멘트를 사용하였다.
이론/모형
공시체를 원래 지반의 상태 그대로 성형하는데 상당한 어려움이 따른다. 국내에는 아직 시멘트 그라우트의 침투주입 시험 장치에 대한 기준이 없어 일본의 토질공학회 기준(Japanese standards F 831, 1990)을 참고하여 Fig. 1의 개념도와 같이 자체 제작하여 사용하였다. Fig.
성능/효과
2. 규사 6호의 단위중량이 일정 기준에 미달할 경우 가압침투 과정에서 시료의 분리가 발생하였고 일정 기준을 넘었을 경우에는 주입이 전혀 이루어지 않아 반복시험을 통하여 다양한 물시멘트비에서 침투주입이 가능한 단위중량을 구한 결과 1.52 g/ciW 가 최적으로 나타나 이를 공시체 제작의 표준으로 하였으며 공시체의 투수계수는 2.0x10』cm/sec 를 기준으로 약 +5%의 오차범위를 유지하였다.
3. 시멘트의 종류별로 5가지 배합조건을 선정하였고 예상대로 물시멘트비가 증가할 수로 침투성능이 현저히 증가하였으며, 시멘트별 침투성능은 보통포틀랜드시멘트, 마이셈 6000, 마이셈 8000 및 콜로이달 슈퍼 순으로 증가되었으나, 마이크로 시멘트에 비하여 보통 포틀랜드 시멘트의 침투성능은 현저히 떨어졌다. 포틀랜드 시멘트의 경우 부배합에서 전혀 주입이 되지 않아 지반의 간극 및 투수계수 작은 지반에서는 마이크로 계통의 시멘트를 사용하는 것이 효과적인 것으로 판단된다.
4. 부배합 조건에서 마이크로 시멘트와 초미분말 시멘트의 침투성능을 비교한 결과 비표면적이 상대적으로 큰 초미분말시멘트의 침투성능이 우수한 것으로 나타났으나, 빈배합으로 갈수록 두 제품의 침투성에 차이가 거의 없었으며 오히려 초미분말 시멘트보다 마이크로 시멘트의 침투속도가 빠르게 나타났다. 이는 그라우트의 점성이 임계점에 가까이 도달하여 유동성에 차이가 거의 없을 뿐만 아니라 현재 사용하고 있는 일반적인 믹서로는 배합과정에서 발생할 수 있는 초미 분말 시멘트의 응집현상을 방지하기 어렵기 때문인 것으로 판단된다.
통과하여 유출되는 현상이 발생하였다. 5회 이상 시험을 반복하여 수행한 결과 표준사로는 시멘트 그라우트 시험을 수행할 수 없을 뿐만 아니라 표준사와 유사한 정도의 입도 또는 투수계수를 가진 지반에서는 시멘트 그라우트의 주입이 곤란하다는 사실을 알 수 있었다. 시험의 용이성과 편리성을 위해 주문진 표준사 대신 규사 6호를 사용하였다.
물시멘트비 2:1부터는 600 ml 통과시간이 점차 감소하기 시작하여 물시멘트비 5:1에서는 21초 이내로 그게 단축되었고 주입량이 크게 증가하였으며 부배합으로 갈수록 주입량과 침투속도에 차이가 거의 없는 것으로 나타났다. Fig.
부 배합에서 보통 포틀랜드 시멘트와는 상당한 차이가 발생하였으나, 빈배합으로 갈수록 MS6000 및 MS8000과는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
5 k以cm2 을 주입압력으로 실시한 결과이다. 시험결과 시멘트의 분말도를 나타내는 비표면적이 크고 및 평균 입경이 작은 콜로이달 슈퍼가 상대적으로 침투성능이 우수한 것으로 나타났다.
때문에 시료를 채취하여 실제 지반의 상태에 가까워지도록 다지는 것이 중요하다. 실내 주입시험에서 가능한 한 높은 침투성능을 발휘하기 위해 시멘트의 종류와 그 배합조건 등을 선정할 경우 공시체의 제작을 용이하게 하여 시험 결과의 재현성을 좋게 할 필요가 있으며, 이를 위해서는 표준사를 사용하는 것이 효과적일 것으로 판단하였다.
콜로이달 슈퍼의 비표면적이 11, 300 cm7g 임을 감안하면 MS8000보다 침투속도가 빠를 것으로 예상되나, 빈배합의 경우 MS6000 및 MS8000보다 약간 적은 침투량을 보였으며 빈배합에서는 거의 동일한 효과를 나타내었다.
참고문헌 (12)
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