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[국내논문] 재활용 PET 재료를 이용한 골재의 동상저감 효과 분석 및 경제성 평가
Analysis of Frozen Reduction Effect and Economic Evaluation of Recycled PET-Soil 원문보기

한국토목섬유학회 논문집 = Journal of the Korean Geosynthetics Society, v.13 no.4, 2014년, pp.153 - 159  

신은철 (Dept. of Civil and Environmental Engineering, Incheon National University) ,  신희수 (Dept. of Civil and Environmental Engineering, Incheon National University) ,  김기성 (Dept. of Civil and Environmental Engineering, Incheon National University)

초록
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우리나라는 계절적 특성상 겨울철 지반동결과 봄철 해빙이 반복적으로 나타나 지반의 부등침하가 발생하고 이로 인해 철도나 도로, 상수관등의 구조물이 손상되거나 피해를 입는다. 이러한 현상을 방지하기 위해자갈 또는 잡석 등을 동상저감재로 이용하고 있다. 이 연구에서는 폐 PET를 가공하여 인공골재를 제작하고 이에 대한 공학적 특성 시험과 동상팽창실험을 통해 동상저감 대체 재료로 활용 가능여부를 판별하였다. 또한 동상저감 대체 재료로 폐 PET를 가공한 인공골재를 사용할 경우와 기존 재료를 사용할 경우의 경제성 비교를 통해 현장적용의 적절성에 대한 평가를 수행 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

During the winter and spring seasons in Korea, structures such as buried water supply pipelines, roads, railways are frequently damaged due to frost heaving and thawing. Until now, the method of substituting the frost susceptible soil with the gravel or rubbles those are non-frost susceptible materi...

주제어

#Frost heave   #PET aggregate   #Recycled PET   #Frost reduction effect  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 실내동상실험과 대형 냉동 챔버를 이용한 동상 민감성 실험을 분석한 결과 PET골재를 사용하면 기존 재료에 비해 동상이 적게 발생하나 동상 저감에 대한 효과가 있다고 하더라도 PET골재를 실제 현장에서 적용할 때에 재료비가 크다면 그 적용성은 매우 떨어진다고 할 수 있다. 따라서 본 절에서는 동상채움재로써 기존에 상수관 채움재로 사용하는 모래, 동상채움재로써 폐타이어칩 효과에 대하여 수행된 기존의 연구 자료를 바탕으로 PET골재를 상수도관 1m를 매설하는데에 드는 비용을 비교하여 경제성 평가를 수행하고자한다. 폐타이어칩의 경우 “철도 시설물 동상저감방안 효과분석에 대한 연구”를 바탕으로 토사에 대한 무게비 20%에 대하여 경제성 평가를 할 때 비교할 수 있는 자료로 활용하였다(Han, 2012).
  • 최근 건설현장에서 사용되는 모래, 골재 등의 재료비가 상승하고 재료를 재취하기 위한 자연훼손이 심각해짐에 따라 재활용 재료를 이용하는 연구와 시공사례가 증가하고 있다. 따라서 폐 PET를 가공하여 토립자와 부착시킨 인공 골재(이하 PET골재)를 동상방지 재료로 활용하고자 연구를 수행하였다. 플라스틱은 석유, 천연가스, 석탄으로부터 분자량이 작은 단량체(monomer)를 만들고 이를 고분자화한 유기화합물을 통칭하여 말한다.

가설 설정

  • 수분공급시스템은 지하수위가 높아 동상에 취약한 지역의 현장상태로 가정하여 개방형 시스템을 사용하였다. 개방형 시스템은 공시체가 동결하는 동안 인위적으로 바닥층의 하부에서 상부로 압력을 통하여 지속적인 물의 공급을 받는다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
겨울철 동결과 봄철 해빙의 반복적 발생이 어떠한 문제를 일으키나? 특히 부등한 상태의 지하수위가 존재하면 모세관 상승에 의해 수분이 흙의 표면을 따라 상승하게 되어 영하의 온도에 영향을 받는 상부로 유입되면 지표면의 동결을 일으킨다. 겨울철 동결과 봄철 해빙의 반복적 발생은 지반의 침하를 발생시키고 이로 인해 사회 중요 시설물인 도로, 철도 및 지중 매설관에 대한 피해가 발생하고 있다. 이러한 피해를 방지하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 동상방지 재료도 개발되고 있다.
일반적인 흙의 성질은? 일반적인 흙의 성질은 영하의 온도와 충분한 수분의 공급이 지속되면 간극수의 동결로 인한 체적 팽창이 일어나게 된다. 특히 부등한 상태의 지하수위가 존재하면 모세관 상승에 의해 수분이 흙의 표면을 따라 상승하게 되어 영하의 온도에 영향을 받는 상부로 유입되면 지표면의 동결을 일으킨다.
PET골재를 혼합한 토사를 사용했을 때 다른 흙에 비해 동상 팽창이 적게 발생한다는 근거는? PET골재 혼합토의 경우 다른 흙에 비하여 큰 간극을 갖고 있으므로 모세관현상을 일으키지 않고 간극수를 적게 갖고 있기 때문에 다른 지반에 비하여 동상 팽창량이 적게 발생한 것으로 판단된다. 따라서 PET골재를 혼합한 토사를 사용하면 다른 흙에 비하여 동상 팽창이 적게 발생할 것으로 판단된다.
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참고문헌 (8)

  1. Croney, D. and Jacobs, J. (1967), The Frost Susceptibility of Soils and Road Materials, TRRL Report, LR 90, Crowthorne, pp.68-72. 

  2. Han, C. Y. (2012), The study on reduction Effect of Frostheaving in Railway Facilities, Master's degree Thesis, Seoul National University of Science and Technology, pp.57-58. 

  3. KECO (2012), "Current state of recycling waste". 

  4. Kim, Y. C. and Kang, B. H. (1998), "The Control of the Ground Heave by Using the Scrap Tire", Journal of Korean Geotechnical Society, Vol.14, No.1, pp.49-58. 

  5. Kim, Y. W. (2010), A study on characteristic of Pyrolysis gasification of thermoplastic resin, Master's degree Thesis, Jeon Ju University, pp.5-6. 

  6. Ministry of Environment (2013), "National Wastes Generated and Treatment Status", p.56. 

  7. Ministry of Land, Infrastructure, and Transport (2014), "2014 Construction standard yardstick", pp.103-117. 

  8. Shin, E. C., Kim, B. S. and Kim, G. S. (2013), "Frost Heaving Sensitivity of Recycled PET bottles Mixed soil Through Laboratory Freezing Test", Conference of Korea Geosynthetice society, Vol.2013, No.11, pp.121-124. 

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