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가설 설정
- 1) 시멘트의 수화반응이 토양 중 유기질에 의하여 방해됨.
제안 방법
- 또한 DCM공법으로 시공된 구간의 지반개량여부를 판단하기 위해 지반의 전기적 물성차이에 의한 전위차를 측정한 뒤 지층을 영상화하는 전기비저항탐사를 실시하였다.
- 고화재의 현장 적용 후 소요강도를 확인하기 위하여 일축압축강도 시험용 공시체를 제작하였으며, 강도는 재령 7일, 28일로 하여 공인시험기관에 일축압축강도 시험을 의뢰하였다. 또한, 시험시공 후 재령 40일에 개량체 형성 확인을 위한 보링을 실시하였다.
- 따라서, 시멘트 사용으로 인한 환경부하 및 환경오염을 저감시키는 동시에 지반재료의 사용목적에 따른 요구 성능에 부합하고 가격 경제성을 가진 친환경 지반재료인 CMD SOIL의 성능 및 현장적용성 등을 확인하였다.
- 또한 CMD SOIL의 환경안정성을 평가하기 위하여 포틀랜드시멘트와 함께 폐기물공정시험법에 의한 중금속 함량 분석을 공인시험기관에 의뢰한 결과 CMD SOIL은 모든 항목이 검출되지 않았으며(표 2), KS I 3217의 ‘70 어류에 의한 급성 독시험’ 시험법에 근거하여 어독성 평가 수조를 제작하고, 시험법 중 사용 수조의 오염도 측정을 제외하고 공시어의 폐사를 관찰하는 간이 실험을 실시하였다.
- 또한 DCM공법으로 시공된 구간의 지반개량여부를 판단하기 위해 지반의 전기적 물성차이에 의한 전위차를 측정한 뒤 지층을 영상화하는 전기비저항탐사를 실시하였다.
- 고화재의 현장 적용 후 소요강도를 확인하기 위하여 일축압축강도 시험용 공시체를 제작하였으며, 강도는 재령 7일, 28일로 하여 공인시험기관에 일축압축강도 시험을 의뢰하였다. 또한, 시험시공 후 재령 40일에 개량체 형성 확인을 위한 보링을 실시하였다.
- 본 시공현장은 지내력이 충분하지 않아 심층고화 시공장비의 주행 및 시공이 불가능한 상태로, 잡석다짐 또는 표층고화를 실시하여 소요 지내력의 확보가 필요하였다. 잡석다짐의 경우 현장지반의 조건에서는, 잡석의 자중과 다짐층의 인장력보다 지반이 무르기 때문에 시공장비의 주행 및 작업으로 집중하중이 발생되면 계속적인 침하 발생이 예상되었다.
- 전기비저항 탐사에서는 탐사의 목적과 규모 및 현장여건에 따라 가장 적합한 전극배열법을 선택하여야 한다. 본 탐사에서는 과업목적상 높은 분해능이 요구되며, 잡음의 영향을 줄이기 위해서 강력한 전류원이 필요하여 적정한 가탐심도가 되도록 전극간격을 2.0m(연장 48m)로 측정하였다. 전극채널, N(전개계수)는 각각 25개, 8개로 탐사를 수행하였다.
- 서울 마곡지구 H건설 신축현장 연약지반을 고화재로 개량하기위해 원지반과 고화재첨가에 따른 개량토의 일축압축시험을 수행하였다. 현장토와 고화재를 중량비 10%로 섞어 일주일간 고화시킨 후 3개의 시료를 가지고 평균값을 측정하였다.
- 시공관리를 통한 DCM 시공후에는 설계시 결정된 품질확보 여부를 파악하기 위해 확인조사를 통해 채취된 DCM 개량체 코어로 개량체의 연속성을 조사하고, 일축압축강도시험으로 설계시 설정한 강도와 비교하였다.
- 시방서 기준 실내배합실험을 실시하여 시공시 기준이 되는 배합비를 선정하였다. 선정 기준에 의해 시공시 고화재 400, 물 320의 중량비로 자동믹서 플랜트에서 자동계근 장치에 의해 자동 배합되었다.
- 0m(연장 48m)로 측정하였다. 전극채널, N(전개계수)는 각각 25개, 8개로 탐사를 수행하였다.
- 지반은 도로교와 달리 강성체가 아닌 소성체이므로 유효접지면적을 고려할 수 없으므로, 장비의 접지압은 타이어 접지면적을 이용하여 산정하였다. 접지압 산정결과 항타장비인 DH608, DH658, DH758은 철판 사용시(접지압 13.0, 14.8, 17.6) 25톤 덤프 트럭(공차시 18.8)으로 대체하여 시험시공 결과를 검증할 수 있을 것으로 판단하여 개량지반의 장비 주행성을 평가하였다.(단, 모두 3축 조건임.
- 지반은 도로교와 달리 강성체가 아닌 소성체이므로 유효접지면적을 고려할 수 없으므로, 장비의 접지압은 타이어 접지면적을 이용하여 산정하였다. 접지압 산정결과 항타장비인 DH608, DH658, DH758은 철판 사용시(접지압 13.
- 서울 마곡지구 H건설 신축현장 연약지반을 고화재로 개량하기위해 원지반과 고화재첨가에 따른 개량토의 일축압축시험을 수행하였다. 현장토와 고화재를 중량비 10%로 섞어 일주일간 고화시킨 후 3개의 시료를 가지고 평균값을 측정하였다.
대상 데이터
- 시방서 기준 실내배합실험을 실시하여 시공시 기준이 되는 배합비를 선정하였다. 선정 기준에 의해 시공시 고화재 400, 물 320의 중량비로 자동믹서 플랜트에서 자동계근 장치에 의해 자동 배합되었다.
- 적용 현장은 경남 거제시 연초면 한내리의 S사 공장 A구역으로 바다에 접해있는 연약지반으로서 해수의 유통이 발생되어 지하수위가 유동적이며 지하수위가 높고 고함수상태를 유지하고 있다.
이론/모형
- 해석은 Res2dINV VER 3.54의 프로그램을 이용하여 반복적 비선형 최소자승법(Least-squares Inversion)을 사용하였다. 흙 및 암석의 전기비저항은 다음과 같이 Archie의 실험식으로 나타낼 수 있다.
성능/효과
- 3) 시멘트의 성능을 개선하기 위한 성분조정(벤토나이트 사용 등)으로 경제성 감소.
- 5) 이토의 처리 시 폐기물처리 방법 및 폐기물의 성상 분류가 모호.
- DCM 시공구간 중 일별로 2개소씩 4개소를 대상으로 확인보링을 실시하여 개량체의 형성과 일축압축강도를 확인한 결과, 시공심도 6.0m 에서도 경화된 연약 지반 개량체를 확인할 수 있었다.
- 개량토의 환경안정성을 평가하기 위하여 폐기물공정시험법으로 지반개량체의 샘플을 채취하여 공인기관에 시험 분석을 의뢰한 결과 모든 검사항목에서 기준치를 만족하였다.(표 7)
- 2MPa의 약 7배를 상회하는 결과를 나타내었다. 덤프트럭을 이용한 장비주행성 시험결과 또한 25톤 덤프트럭 공차 뿐만 아니라 15톤 덤프트럭 만차(접지압 약 52.2tf/m2)의 경우에도 주행성도 매우 양호하게 나타났다. 따라서 고화층의 지지력은 충분히 발휘된 것으로 분석되었다.
- 본 고화재의 적용결과 아래의 그림과 같이 고화재의 우수한 탈수 성능과 조기강도 발현 특성으로 중장비의 주행이 불가능한 초연약 지반을 표층고화하여 재령 1일 만에 중장비의 주행이 가능하였다.
- 시멘트 사용으로 인한 환경부하 및 환경오염을 저감 시키는 동시에 지반재료의 사용목적에 따른 요구 성능에 부합하는 연약지반 개량용 경화재인 CMD SOIL의 성능 및 현장적용 결과 확인할 수 있는 장점은 토사와의 반응성이 우수하여 응결지연 현상이 없어 현장적용성 및 시공성이 우수하며, 유해 중금속인 Cr6+ 등의 용출이 없어 친환경적인 점 등으로 파악되었다.
- 75(재령 28일)이다. 시험결과 일축압축강도는 표 6과 같이 재령 7일에 1.03, 재령 28일에 2.44로 확인되었다.
- 실험 결과, 비교 평가를 위해 보통 포틀랜드 시멘트를 투입한 수조의 공시어가 시험 실시 120시간 경과 후 모두 폐사한 것과 달리, CMD SOIL을 투입한 수조의 공시어는 450 시간 경과 후에도 변화가 보이지 않아, CMD SOIL이 보통 포틀랜드 시멘트 보다 환경에 미치는 유해성은 미미할 것으로 판단되었다.
- 연속기초 지지력 산정방법인 Meyerhof & Hanna (1978) 식을 이용한 개량 심도 산정결과 DH608에 대한 개량심도는 0.7m이며, DH758에 대해서는 0.9m의 개량이 필요할 것으로 나타났다.
- 적용 공법 시방서 중 표층처리 공법 및 심층혼합공법(DCM공법) 모두 결합재로서는 보통 포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 시멘트 KS 규격품 또는 그 이상의 결합재를 사용하도록 되어 있어, KS규준에 의거하여 지반고화재의 성능 실험을 실시한 결과, 아래의 표와 같이 모든 시험 항목에서 보통 포틀랜드 시멘트 및 고로슬래그 시멘트의 성능규준을 만족하고 있음을 확인할 수 있었다.
- 현장개량토의 샘플을 채취하여 성형한 공시체의 압축강도를 측정한 결과 7일 강도는 1.4MPa으로 현장 목표압축강도인 0.2MPa의 약 7배를 상회하는 결과를 나타내었다. 덤프트럭을 이용한 장비주행성 시험결과 또한 25톤 덤프트럭 공차 뿐만 아니라 15톤 덤프트럭 만차(접지압 약 52.
후속연구
- 또한 지반이 유기물을 많이 함유하고 있어서 수화반응 시 Cl-와 유기물에 영향을 받는 보통 포틀랜트 시멘트의 사용이 지양되었다. 따라서 해수의 저항성이 크고, 신속한 탈수반응을 통하여 경화체를 형성할 수 있는 본 개발 고화재의 사용이 요구되었다.
- 또한, 본 기술의 개발로 인하여 기존 시멘트 및 생석회의 일부 대체를 위해 기존의 재료를 수득되는 상태 에서 단순 혼합 및 가공하는 수준에서 벗어나, 각각의 특성을 가진 원료를 공정처리를 통해 가공하고 최적비율로 조합하여 고기능성 소재로 개발하는 단계로 진보해 나갈 것이다. 즉, 순환자원을 복합적으로 사용하고 단순한 물리적 치환이 아닌 화학적 결합을 유도하였기 때문에 저가의 분말형 고화재의 제조가 가능하며, 초연약 지반을 조기에 처리하여 후속 공정작업의 지연을 방지함으로서 지반 조성공사의 경우에 부지 이용 시기를 앞당길 수 있다.
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