This study investigated the engineering properties of waste tire powder-bottom ash added composite soil, which was developed to recycle dredged soil, bottom ash, and waste tire powder. Test specimens were prepared using 5 different percentages of waste tire powder content(0%, 25%, 50%, 75%, and 100%...
This study investigated the engineering properties of waste tire powder-bottom ash added composite soil, which was developed to recycle dredged soil, bottom ash, and waste tire powder. Test specimens were prepared using 5 different percentages of waste tire powder content(0%, 25%, 50%, 75%, and 100% by weight of the dry dredged soil), three different percentages of bottom ash content (0%, 50%, and 100% by weight of the dry dredged soil), and three different particle sizes of waste tire powder (0.1~2 mm, 0.9~5 mm, and 2~10 mm). Several series of unconfined compression tests, direct shear tests, and flow tests were conducted. The experimental results indicated that the waste tire powder content, particle size of waste tire powder, and bottom ash content influenced the strength and stress-strain behavior of the composite soil. The flow value increased with an increase in water content, but decreased with an increase in waste tire powder content.
This study investigated the engineering properties of waste tire powder-bottom ash added composite soil, which was developed to recycle dredged soil, bottom ash, and waste tire powder. Test specimens were prepared using 5 different percentages of waste tire powder content(0%, 25%, 50%, 75%, and 100% by weight of the dry dredged soil), three different percentages of bottom ash content (0%, 50%, and 100% by weight of the dry dredged soil), and three different particle sizes of waste tire powder (0.1~2 mm, 0.9~5 mm, and 2~10 mm). Several series of unconfined compression tests, direct shear tests, and flow tests were conducted. The experimental results indicated that the waste tire powder content, particle size of waste tire powder, and bottom ash content influenced the strength and stress-strain behavior of the composite soil. The flow value increased with an increase in water content, but decreased with an increase in waste tire powder content.
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문제 정의
본 연구에서는 준설토, 저회 및 폐타이어 분말을 재활용하여 경량성이 확보된 유동성 복합지반재료를 개발하는데 목적이 있다. 이를 위해 폐타이어 분말을 이용하여 경량성을 확보할 뿐만 아니라, 강도보강을 위해 저회를 혼합한 폐타이어-저회 혼합경량토를 개발하였다.
폐타이어-저회 혼합경량토를 대상으로 혼합되는 재료의 함량과 특성에 따른 공학적 특성을 분석하기 위해 유동성 시험, 일축압축시험 및 직접전단시험을 수행하였다. 다양한 실험결과를 바탕으로 저회 함량과 폐타이어 분말 입경에 따른 폐타이어-저회 혼합경량토의 물리적․역학적 특성을 파악하였다.
따라서 본 연구에서는 별도의 처리 없이는 지반재료로서 부적합한 흙인 준설토, 역학적ㆍ화학적 특성이 비회 보다 떨어지는 저회, 경제성장과 함께 매년 발생되는 폐타이어를 각각 이용하여 유동성을 갖춘 복합지반재료를 개발하였다. 이를 통해 실질적인 산업폐기물의 재활용률을 높이고, 현장에 쉽게 활용할 수 있는 시공성과 경제성을 가진 지반재료를 개발하고자 하였다.
따라서 본 연구에서는 별도의 처리 없이는 지반재료로서 부적합한 흙인 준설토, 역학적ㆍ화학적 특성이 비회 보다 떨어지는 저회, 경제성장과 함께 매년 발생되는 폐타이어를 각각 이용하여 유동성을 갖춘 복합지반재료를 개발하였다. 이를 통해 실질적인 산업폐기물의 재활용률을 높이고, 현장에 쉽게 활용할 수 있는 시공성과 경제성을 가진 지반재료를 개발하고자 하였다.
또한 본 연구에서는 폐타이어 입경에 따른 전단특성을 파악하기 위해 순수한 폐타이어 분말을 대상으로 직접전단시험을 수행하였다. 전단공시체의 크기는 100mm × 100mm × 60mm로서 직육면체이다.
본 논문에서는 준설토, 저회 및 폐타이어 분말과 같은 산업폐기물을 재활용하기 위하여 폐타이어-저회 혼합경량토를 제작하였다. 실내시험을 수행하여 저회 함량, 폐타이어 분말의 입경 및 함량에 따른 역학적 특성을 파악하였다.
제안 방법
본 연구에서는 준설토, 저회 및 폐타이어 분말을 재활용하여 경량성이 확보된 유동성 복합지반재료를 개발하는데 목적이 있다. 이를 위해 폐타이어 분말을 이용하여 경량성을 확보할 뿐만 아니라, 강도보강을 위해 저회를 혼합한 폐타이어-저회 혼합경량토를 개발하였다. 폐타이어-저회 혼합경량토를 대상으로 혼합되는 재료의 함량과 특성에 따른 공학적 특성을 분석하기 위해 유동성 시험, 일축압축시험 및 직접전단시험을 수행하였다.
이를 위해 폐타이어 분말을 이용하여 경량성을 확보할 뿐만 아니라, 강도보강을 위해 저회를 혼합한 폐타이어-저회 혼합경량토를 개발하였다. 폐타이어-저회 혼합경량토를 대상으로 혼합되는 재료의 함량과 특성에 따른 공학적 특성을 분석하기 위해 유동성 시험, 일축압축시험 및 직접전단시험을 수행하였다. 다양한 실험결과를 바탕으로 저회 함량과 폐타이어 분말 입경에 따른 폐타이어-저회 혼합경량토의 물리적․역학적 특성을 파악하였다.
본 연구에 앞서 수행된 예비시험 결과를 바탕으로 함수비(140%)와 시멘트 함량(20%)은 일정하다. 저회 함량에 따른 폐타이어-저회 혼합경량토의 역학적 특성을 파악하기 위해 저회 함량을 건조 준설토 중량 대비 0%, 50%, 100%로 변화시켜 공시체를 제작하였다. 또한 폐타이어 분말 입경에 따른 강도특성을 파악하기 위해 입경이 서로 다른 폐타이어 분말 A, B, C에 대하여 혼합 함량을 건조 준설토 중량 대비 0%, 25%, 50%, 75%, 100%로 각각 변화시켰다.
저회 함량에 따른 폐타이어-저회 혼합경량토의 역학적 특성을 파악하기 위해 저회 함량을 건조 준설토 중량 대비 0%, 50%, 100%로 변화시켜 공시체를 제작하였다. 또한 폐타이어 분말 입경에 따른 강도특성을 파악하기 위해 입경이 서로 다른 폐타이어 분말 A, B, C에 대하여 혼합 함량을 건조 준설토 중량 대비 0%, 25%, 50%, 75%, 100%로 각각 변화시켰다. 이때의 기준 저회 함량은 100%이다.
폐타이어 분말 입경(A, B, C)과 저회 함량(BAi 0%, 50%, 100%)을 변화시켜 제작된 공시체를 28일간 양생시킨 후 강도 및 응력-변형 거동 특성을 파악하기 위해 일축압축강도 시험(KS F2314)을 수행하였다. 일축압축용 공시체 크기는 직경 72mm, 높이 148mm이며, 일축압축시험시 축변형률은 1%/min로 제어하였다.
폐타이어-저회 혼합경량토의 유동특성을 파악하기 위해 유동성 시험을 수행하였다. 유동성 시험은 JHS A 313(몰드: 직경 8cm, 높이 8cm)과 ASTM D 6103(몰드: 직경 7.
폐타이어-저회 혼합경량토의 유동특성을 파악하기 위해 유동성 시험을 수행하였다. 유동성 시험은 JHS A 313(몰드: 직경 8cm, 높이 8cm)과 ASTM D 6103(몰드: 직경 7.5cm, 높이 15cm)의 두 시험방법을 적용하여 유동성 시험을 실시하였으며, 시험방법에 따른 흐름값의 차이를 살펴보았다. 일반적인 흐름값의 최적범위는 20 ± 5cm이다.
전단공시체의 크기는 100mm × 100mm × 60mm로서 직육면체이다. 전단시 적용된 수직응력은 30kPa, 60kPa, 90kPa, 120kPa이며, 전단변형률은 1.0%/min으로 제어하였다.
8은 폐타이어 분말 함량과 저회 함량에 따른 할선탄성계수를 나타내고 있다. 할선탄성계수는 초기점과 일축압축강도의 1/2인 점을 연결한 직선의 기울기를 이용하여 산정하였다. 폐타이어 분말 함량이 증가함에 따라 할선탄성계수는 감소하는 경향을 나타내고 있다.
폐타이어 분말 입경에 따른 폐타이어-저회 혼합경량토의 일축압축강도를 살펴보기 위해 3종류(A, B, C)의 입경을 가진 폐타이어 분말을 혼합한 폐타이어-저회 혼합경량토를 제작하여 일축압축시험을 수행하였다. Fig.
이러한 폐타이어 분말 입경에 따른 억물림 작용을 평가하기 위해 순수한 폐타이어 분말에 대하여 직접전단강도 시험을 수행하였다. Fig.
본 논문에서는 준설토, 저회 및 폐타이어 분말과 같은 산업폐기물을 재활용하기 위하여 폐타이어-저회 혼합경량토를 제작하였다. 실내시험을 수행하여 저회 함량, 폐타이어 분말의 입경 및 함량에 따른 역학적 특성을 파악하였다. 실험결과로부터 얻은 결론은 다음과 같다.
대상 데이터
본 연구에서 사용된 준설토는 부산신항 배후부지에서 채취된 시료로서 No. 200체 통과율이 81.2%로 점토성분에 실트가 함유된 실트질 점토로 확인되었다.
또한 XRF(X-ray fluorescence)와 XRD(X-ray diffractogram)을 통하여 나타난 저회의 화학적 성분은 실리카(SiO2)와 알루미나(Al2O3) 성분이 많이 함유된 것으로 확인되었으며, 주요결정상은 Quartz(SiO2)와 Mullite(Al2O3ㆍ2SiO2)로 나타났다. 폐타이어 분말은 C사에서 제조된 타이어 분말로서 입경에 따라 폐타이어 분말을 A, B, C로 구분하였다. 폐타이어 분말 A, B, C의 입경 범위는 각각 0.
폐타이어 분말 입경(A, B, C)과 저회 함량(BAi 0%, 50%, 100%)을 변화시켜 제작된 공시체를 28일간 양생시킨 후 강도 및 응력-변형 거동 특성을 파악하기 위해 일축압축강도 시험(KS F2314)을 수행하였다. 일축압축용 공시체 크기는 직경 72mm, 높이 148mm이며, 일축압축시험시 축변형률은 1%/min로 제어하였다.
이론/모형
김윤태와 강효섭(2008)는 폐타이어 혼합경량토에서 폐타이어 분말 함량이 증가할수록 흐름값은 감소하며, 함수비가 증가함에 따라 흐름값은 증가하는 결과를 보고하였다. 본 연구에서는 시험방법에 따른 흐름값의 차이를 분석하기 위해 ASTM D 6103 방법과 JHS A 313 방법을 이용하였다. Fig.
성능/효과
또한 XRF(X-ray fluorescence)와 XRD(X-ray diffractogram)을 통하여 나타난 저회의 화학적 성분은 실리카(SiO2)와 알루미나(Al2O3) 성분이 많이 함유된 것으로 확인되었으며, 주요결정상은 Quartz(SiO2)와 Mullite(Al2O3ㆍ2SiO2)로 나타났다.
4는 저회 함량이 각각 0%와 100%인 폐타이어-저회 혼합경량토의 폐타이어 분말 함량에 따른 단위중량의 변화를 나타내고 있다. 동일한 폐타이어 분말 함량에서 저회의 혼합 유무에 따라 약 1kN/m3의 단위중량 차이를 보이며, 폐타이어 분말 함량이 0%에서 100%로 증가함에 따라 단위중량은 약 20% 감소한다.
저회 함량이 0%인 경우 폐타이어-저회 혼합경량토의 최대강도시 축변형률은 약 1~5%이며, 저회 함량이 100%인 경우 최대강도시 축변형률은 약 2~3%이다. 전체적으로 저회가 혼합되지 않은 폐타이어 혼합경량토의 최대강도시 축변형률이 높게 나타났다. 이와 같이 폐타이어-저회 혼합경량토의 강도와 응력-변형 특성은 저회와 폐타이어 분말 함량에 따라 영향을 받고 있음을 알 수 있다.
폐타이어 분말 입경이 큰 경우 즉, WT(C)에서 전단강도와 마찰각이 크게 나타났다. 이와 같은 결과를 종합해 볼 때 폐타이어 분말 입경이 커짐에 따라 재료 간의 억물림 작용이 크게 발생되어 강도증진에 영향을 주고 있음을 알 수 있다.
본 연구에서는 시험방법에 따른 흐름값의 차이를 분석하기 위해 ASTM D 6103 방법과 JHS A 313 방법을 이용하였다. Fig. 11과 같이 전체적으로 ASTM D 6103 방법에 의한 흐름값이 JHS A 313 방법에 의한 흐름값 보다 약 20% 크게 나타났다. 따라서 시험방법에 따라 흐름값이 차이남을 알 수 있다.
폐타이어 분말 입경이 커짐에 따라 동일한 배합비에서 더 큰 강도를 가진다. 또한 순수한 폐타이어에 대한 직접전단시험 결과 폐타이어 분말의 입경이 클수록 전단강도와 마찰각이 크게 나타났다. 폐타이어 분말의 입경이 커짐에 따라 재료간의 억물림 작용이 크게 발생되어 강도증진에 영향을 주는 것으로 나타났다.
또한 순수한 폐타이어에 대한 직접전단시험 결과 폐타이어 분말의 입경이 클수록 전단강도와 마찰각이 크게 나타났다. 폐타이어 분말의 입경이 커짐에 따라 재료간의 억물림 작용이 크게 발생되어 강도증진에 영향을 주는 것으로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
화력발전소에서 부산물로 발생되는 석탄회는 무엇으로 구성되는가?
이로 인해 준설토의 처리비용 역시 증가하고 있다. 화력발전소에서 부산물로 발생되는 석탄회는 비회와 저회로 구성되어 있다. 전력사용량의 증가로 인해 석탄회 발생량은 매년 증가하고 있으며, 2010년경에는 약 600만톤에 이를 것으로 예상되고 있다(산업자원부, 2002).
비회는 무엇으로 널리 재활용되는가?
전력사용량의 증가로 인해 석탄회 발생량은 매년 증가하고 있으며, 2010년경에는 약 600만톤에 이를 것으로 예상되고 있다(산업자원부, 2002). 비회는 시멘트 원료나 콘크리트 혼화재로서 널리 재활용되고 있다. 하지만 전체 석탄회량의 약 15%에서 20%를 차지하는 저회는 재활용 비율이 낮아 회사장(Ash pond)에 단순 폐기되고 있는 실정이어서 전체 저회 양은 전국적으로 수백만 톤에 이른다.
폐타이어 분말 함량에서 분말 입경이 작을수록 단위중량이 작은 값을 가지는 경향을 보이는 이유는?
또한 동일한 폐타이어 분말 함량에서 분말 입경이 작을수록 단위중량이 작은 값을 가진다. 이러한 경향은 폐타이어 분말의 입자가 작을수록 비표면적이 커지므로 단위중량당 폐타이어 분말의 부피가 증가하기 때문에 나타난 결과이다.
코오롱건설 (2001). 폐타이어 고무분말 특성분석 및 국내.외 시장조사를 통한 마케팅 전략 수립, 코오롱건설주식회사.
American Society for Testing and Materials (ASTM). Test Method for Flow Consistency of Controlled Low Strength Material (CLSM), ASTM D 6103.
Foose, G., Benson, C. and Bosscher, P. (1996). "Sand Reinforced with Shredded Waste Tires", Journal of Geotechnical Engineering, Vol 122, No 9, pp 760-767.
Ghazavi, M. and Sakhi, M.A. (2005a). "Influence of Optimized Tire Shreds on Shear Strength Parameters of Sand", International Journal of Geomechnics, Vol 5, No 1, pp 58-65.
Ghazavi, M. and Sakhi, M.A. (2005b). "Optimization of Aspect Ratio of Waste Tire Shreds in Sand-Shred Mixtures Using CBR Tests", Geotechnical Testing Journal, Vol 28, No 6, pp 564-569.
Jaturapitakkul, C. and Cheerarot, R. (2003). "Development of Bottom Ash as Pozzolanic Material", Journal of Materials in Civil Engineering, Vol 15, No 1, pp 48-53.
Lee, H.J., Salgado, R., Bernal, A. and Lovell, W.C. (1999). "Shredded Tires and Rubber-Sand as Lightweight Backfill", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol 125, No 2, pp 132-141.
Japan Highway Public Corporation (1992). Mortar Flow Test, Japan Highway Public Corporation Test Method, JHS A 313-1992.
Lok, M.H. and Yu, H.J. (2006). "Laboratory Study on the Mechanical Behavior of Tire Chip-Sand Mixture", Pavement Mechanics and Performance (GSP 154), ASCE, pp 157-164.
Masad, E., Taha, R., Ho, C. and Papagiannakis, T. (1996). "Engineering Properties of Tire/Soil Mixtures as a Lightweight Fill Material", Geotechnical Testing Journal, Vol 19, No 3, pp 297-304.
Tsuchida, T. and Egashira, K. (2004). The Lightweight Treated Soil Method, New Geomaterials for Soft Ground Engineering in Coastal Areas, A.A. Balkema Publisher, London.
Wu, J.Y. and Tsai, M. (2009). "Feasibility Study of a Soil- Based Rubberized CLSM", Waste Management, Vol 29, No 2, pp 636-642.
Youwai, S. and Bergado, D.T. (2003). "Strength and Deformation Characteristics of Shredded Rubber Tire？Sand Mixtures", Canadian Geotechnical Journal, Vol 40, No 2, pp 254-264.
Zornberg, J.G., Cabral, A.R. and Viratjandr, C. (2004). "Behavior of Tire Shred-Sand Mixtures", Canadian Geotechnical Journal, Vol 41, No 2, pp 227-241.
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