소일 시멘트 혼합토의 역학적 성질을 파악할 수 있는 인자로서는 일축압축강도로 기존 연구사례에서 제시되었다. 본 연구에서는 저소성실트를 이용한 시멘트 혼합토의 일축압축강도 시험을 통해 실트함수비, 재령일, 시멘트 함유율에 대한 역학적 변화를 분석하였으며, Abrams가 제안한 B계수에 대한 변화를 기존연구사례와 비교 분석 및 시멘트 혼합토의 일축압축강도 예측식도 제안하였다. 상수 B계수값은 토질의 특성 및 재령일 등에 따라 변화였으며, B계수 변화의 적정성 여부를 일축압축강도로 분석한 결과 변수형태의 고려가 적정한 것으로 나타났다. Abrams 방정식을 적용하고 재령일, 시멘트 함유율과 재령일을 고려한 저소성실트 혼합토의 일축압축강도 예측식을 제안하였다.
소일 시멘트 혼합토의 역학적 성질을 파악할 수 있는 인자로서는 일축압축강도로 기존 연구사례에서 제시되었다. 본 연구에서는 저소성실트를 이용한 시멘트 혼합토의 일축압축강도 시험을 통해 실트함수비, 재령일, 시멘트 함유율에 대한 역학적 변화를 분석하였으며, Abrams가 제안한 B계수에 대한 변화를 기존연구사례와 비교 분석 및 시멘트 혼합토의 일축압축강도 예측식도 제안하였다. 상수 B계수값은 토질의 특성 및 재령일 등에 따라 변화였으며, B계수 변화의 적정성 여부를 일축압축강도로 분석한 결과 변수형태의 고려가 적정한 것으로 나타났다. Abrams 방정식을 적용하고 재령일, 시멘트 함유율과 재령일을 고려한 저소성실트 혼합토의 일축압축강도 예측식을 제안하였다.
For analysis of mechanics properties of soil cement, unconfined compressive strength has been proposed by existing case studies. In this study, mechanical changes with water content of silt, curing time and cement content were analyzed through unconfined compressive strength test. In addition, the c...
For analysis of mechanics properties of soil cement, unconfined compressive strength has been proposed by existing case studies. In this study, mechanical changes with water content of silt, curing time and cement content were analyzed through unconfined compressive strength test. In addition, the changes for B factor by Abrams were compared with existing case studies after the prediction equations could be proposed about the unconfined compressive strength of admixed cement soil. Especially, the B constant factor was changed with soil characteristics and curing time. For analysis results of appropriateness status and unconfined compressive strength, consideration of variable form was titrated. The prediction equations at low plasticity silt admixed using the uniaxial compressive strength with applying Abrams's equation and considering cement content, curing time is proposed.
For analysis of mechanics properties of soil cement, unconfined compressive strength has been proposed by existing case studies. In this study, mechanical changes with water content of silt, curing time and cement content were analyzed through unconfined compressive strength test. In addition, the changes for B factor by Abrams were compared with existing case studies after the prediction equations could be proposed about the unconfined compressive strength of admixed cement soil. Especially, the B constant factor was changed with soil characteristics and curing time. For analysis results of appropriateness status and unconfined compressive strength, consideration of variable form was titrated. The prediction equations at low plasticity silt admixed using the uniaxial compressive strength with applying Abrams's equation and considering cement content, curing time is proposed.
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가설 설정
재령기간에 미치는 영향을 분석하기 위하여 3∼28일로 설정하였으며, 혼합토가 물로 완전히 포화된 것으로 가정하여 습윤양생 방법으로 시료를 조성하였다.
제안 방법
A계수값은 흙의 종류와 재령일에 따라 크게 변화하나 B계수값은 조건과 관계없이 일정한 값으로 고려할 것을 제안하였다. B계수값을 1.
B계수값의 영향을 파악하기 위하여 B계수값을 고려하여 일축압축강도를 비교･분석하였다. 금회 연구에서 구한 B계수값에 대한 일축압축강도(qu(ref))와 B=1.
공시체 제작 후 바로 해체 시 자립이 불가능하고, 물리적, 역학적 특성 등에 영향을 미치므로 제작 1일 이후에 몰드를 탈형한 후 현장과 같은 조건을 모사하기 위해 20±2 ℃인 해수 안에서 3∼28일 동안 습윤양생을 수행하였으며, 이 공시체를 이용하여 양생 후 일축압축강도 변화를 측정하였다.
B계수값의 영향을 파악하기 위하여 B계수값을 고려하여 일축압축강도를 비교･분석하였다. 금회 연구에서 구한 B계수값에 대한 일축압축강도(qu(ref))와 B=1.15, B=1.25, B=1.30, B=1.35의 고정값으로 구한 일축압축강도(qu(B))를 비교하였다. Fig.
이 결과를 토대로 Abrams가 제안한 방정식에 대한 회귀분석을 수행하여 B계수를 산정하였으며, 이를 기존의 국내･외 연구사례인 부산점토, 방콕점토 및 아리아케 점토와 비교･분석하였다. 또한 재령기간을 고려한 일축압축강도 예측식을 제시하여 임의 조건에 대한 시멘트 혼합토의 강도를 추측할 수 있는 방법을 제안하였다.
본 연구에서는 군산 새만금 지역의 저소성실트를 이용하여 함수비, 시멘트 함유율, 재령기간 등의 조건으로 공시체 제작 및 일축압축강도 시험을 수행하였다. 시험결과를 토대로 혼합토 강도 특성 변화를 분석하였으며, Abrams 방정식의 상수 변화 분석 및 저소성실트의 혼합토 일축압축강도 예측식을 제안하였다.
본 연구에서는 저소성실트를 점토함수비, 재령기간, 시멘트 함유율 등의 조건으로 120개의 시멘트 혼합토의 공시체를 조성하여 일축압축강도 시험을 수행하였다. 이 결과를 토대로 Abrams가 제안한 방정식에 대한 회귀분석을 수행하여 B계수를 산정하였으며, 이를 기존의 국내･외 연구사례인 부산점토, 방콕점토 및 아리아케 점토와 비교･분석하였다.
본 연구에서의 시험조건은 Table 1과 같이 시멘트 함유율은 실트의 건조시료에 대한 비율로 5∼25 %로 5가지 조건으로 설정하였으며, 현장의 다양한 함수비 조건을 모사하기 위하여 원지반 함수비를 40, 60, 80 %의 3가지 조건으로 조성하였다.
이후 시멘트 페이스트와 실트를 같이 섞어 200 rpm으로 2분간 교반 후 함수비를 측정한 다음 50 mm×100 mm 크기의 강재 몰드 안에 투입하였다. 시료 내에 일률적인 다짐과 간극을 제거하기 위하여 7,000 rpm인 소형 진동다짐기를 이용하여 1분 동안 다짐을 수행하였다.
본 연구에서는 군산 새만금 지역의 저소성실트를 이용하여 함수비, 시멘트 함유율, 재령기간 등의 조건으로 공시체 제작 및 일축압축강도 시험을 수행하였다. 시험결과를 토대로 혼합토 강도 특성 변화를 분석하였으며, Abrams 방정식의 상수 변화 분석 및 저소성실트의 혼합토 일축압축강도 예측식을 제안하였다. 이와 관련된 주 내용을 요약하면 다음과 같다.
양생온도는 자동온도장치를 이용하여 콘크리트 양생온도와 같은 조건인 20±2 ℃로 한 후 일축압축강도 시험을 수행하였다.
원지반의 해수에 의한 영향을 고려하여 염분농도를 3 ‰로 보정하였으며, 물-시멘트비는 현장에서 주로 사용하고 있는 80 %로 조정하였다.
본 연구에서는 저소성실트를 점토함수비, 재령기간, 시멘트 함유율 등의 조건으로 120개의 시멘트 혼합토의 공시체를 조성하여 일축압축강도 시험을 수행하였다. 이 결과를 토대로 Abrams가 제안한 방정식에 대한 회귀분석을 수행하여 B계수를 산정하였으며, 이를 기존의 국내･외 연구사례인 부산점토, 방콕점토 및 아리아케 점토와 비교･분석하였다. 또한 재령기간을 고려한 일축압축강도 예측식을 제시하여 임의 조건에 대한 시멘트 혼합토의 강도를 추측할 수 있는 방법을 제안하였다.
대상 데이터
P로 통일분류법상 저소성실트로 분류되었다. 공시체를 조성하기 위한 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트로서 비중이 3.15, 분말도 3,369 cm2/g, 안정도(르샤틀리에) 0.5 mm의 물리적 특성을 나타내었다.
소일 시멘트의 강도 특성을 예측하기 위하여 사용한 시료는 Fig. 2에 나타난 것처럼 군산 새만금 지역에서 채취한 것으로 비중 2.68, 함수비 39.4 %, #200체 통과율 88.5 %, 소성지수 N.P로 통일분류법상 저소성실트로 분류되었다. 공시체를 조성하기 위한 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트로서 비중이 3.
데이터처리
Table 3은 기존의 연구결과인 부산 웅동점토, 방콕점토와 아리아케 점토의 B계수값과 금회 연구에서 회귀분석으로 도출한 군산 실트의 B계수값과 비교･분석하였다. Park(2013)이 분석한 부산웅동 점토의 B계수값은 1.
성능/효과
(1) 혼합토의 일축압축강도는 15.0∼1,780 kPa의 범위를 나타냈으며, 재령일이 길수록 1.82∼7.70배, 시멘트 함유율의 많을수록 3.8∼16.1배가 크게 도출되었으며, 실트의 함수비가 적을수록 3.8∼6.0배 크게 발생하였다.
(2) 저소성실트의 혼합토 B계수값의 변화는 재령일에 따라 1.27∼1.37의 범위를 보였으며, A계수값의 범위는 743∼2,017로 나타났다.
(3) Abrams 방정식의 상수인 B계수값은 토질에 특성에 따라 상이한 결과를 보였으며, Horpibulsuk et al.(2003)가 제시한 이론과 달리 B계수값은 변화하는 것으로 확인되어 B계수값을 이용한 일축압축강도 예측식 제안 시 토질의 특성, 재령기간, 시멘트 함유율 등에 따른 조건을 고려해야 할 것이다.
A계수값의 변화량은 재령기간이 증가할 수록 큰 폭으로 증가하는 경향을 나타냈으며, 회귀분석에서의 결정계수값은 0.90∼0.93으로서 각 결과값들은 높은 부합도를 나타내었다.
37의 범위를 보였으며, A계수값의 범위는 743∼2,017로 보였다. B계수값의 변화량은 미미한 차이를 보였지만, 재령기간이 증가할 수록 B계수값은 로그함수 형태로 감소하였다. A계수값의 변화량은 재령기간이 증가할 수록 큰 폭으로 증가하는 경향을 나타냈으며, 회귀분석에서의 결정계수값은 0.
37의 범위를 보였으며, A계수값의 범위는 743∼2,017로 나타났다. B계수값의 변화량은 재령기간이 증가할 수록 B계수값은 로그함수 형태로 감소하였다. B계수값을 도출할 수 있는 일반화된 Eq.
Fig. 4는 실트함수비, 시멘트 함유율과 재령일에 따른 일축압축강도 변화를 나타낸 것으로 실트 함수비가 적을 수록 일축압축강도는 높게 나타났으며, 시멘트 함유율이 증가할 수록 일축압축강도는 선형적으로 증가하는 경향을 보였다. 또한 재령기간이 증가할 수록 일축압축강도는 증가하였으며, 이 결과들은 기존의 연구사례와 같은 경향을 나타내고 있다.
각 조건에 따른 일축압축강도는 15.0∼1,780 kPa의 범위를 나타냈으며, 재령일에 따른 일축압축강도는 28일 재령일이 3일 재령일 보다 최소 1.82∼최대 7.70배 크게 나타나는 것으로 확인되었다.
본 연구 결과에서 나타났듯이 흙의 종류 및 동일 재령일 조건이 만족한다면 소일 시멘트의 일축압축강도는 흙의 초기 함수비에 관계없이 wc/c에 따라 일정한 변화경향을 나타냈으며, Eq. (5)를 통해 소일 시멘트 혼합토의 일축압축강도 관계식을 나타낼 수 있다.
시멘트 함유율에 따른 일축압축강도의 차이는 시멘트 함유율 25 %가 5 %보다 최소 3.8∼최대 16.1배가 발생하였으며, 실트의 함수비에 따른 일축압축강도는 원지반 실트함수비 40.62 %가 81.23 %보다 최소 3.8∼6.0배 정도 크게 나타났다.
1). 시멘트 함유율의 대소 여부에 따라 각 zone에서의 활성화하는 주인자의 역할이 바뀌고, 강도 증가도 상이한 경향을 나타내었다.
후속연구
이러한 결과를 볼 때 B계수값을 일정한 값으로 적용하여 시멘트 혼합토의 일축압축강도를 산출한다면 결과값에 대한 신뢰성이 저하 될 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
소일 시멘트 혼합토의 강도 및 변형에 영향을 주는 인자는 무엇인가?
소일 시멘트 혼합토는 흙의 입도분포, 시멘트의 화학적 성질, 흙의 소성도, 시멘트의 화학구성, 배합수의 염도, pH 등의 인자들에 의해서 강도 및 변형에 영향을 미친다. 또한 지반의 특성 및 조건, 시멘트의 특성, 재령기간, 배합조건 등 크게 4가지로 구분할 수 있으며, 기타 조건으로는 양생온도, 배합과정 및 배합수 특성 등이 있다(Kezdi, 1979; Terasi & Tanaka, 1981).
소일 시멘트의 강도 증가 현상은 어떠한 원리로 일어나는가?
소일 시멘트는 흙 입자와 간극수의 화학적 반응을 통해 흙과 시멘트의 각 입자간의 결합된 구조를 형성하고, 이러한 본딩효과로 인하여 흙 속에서의 일정 모관흡수력에 해당하는 유효응력 효과가 발생하여 강도가 증가하는 현상을 나타낸다(Nagaraj & Miura, 1996; Horpibulsuk et al., 2003).
혼합토의 일축압축강도는 함수비, 시멘트 함유율, 재령기간에 따라 어떻게 나타나는가?
(1) 혼합토의 일축압축강도는 15.0∼1,780 kPa의 범위를 나타냈으며, 재령일이 길수록 1.82∼7.70배, 시멘트 함유율의 많을수록 3.8∼16.1배가 크게 도출되었으며, 실트의 함수비가 적을수록 3.8∼6.0배 크게 발생하였다.
참고문헌 (17)
Abrams, D. A. (1918), Design of concrete mixtures, Bulletin, Structural Materials Research Laboratory, Lewis Institute, Chicago, Bulletin 1. pp. 25-36.
Broms, B. B. (1986), Stabilization of soft clay with lime and cement columns in Southeast Asia, Applied Research Project RP10/83, Nanyang Technological Institute, Singapore, pp. 34-47.
Horpibulsuk, S., Miura, N. and Nagaraj, T. S. (2003), Assessment of strength development in cement-admixed high water content clays with Abrams's law as a basis, Geotechnique, Vol. 53, No. 4, pp. 439-444.
Jeon, B. S. (2013), Experimental study on determination of DCM optimal mix proportion, Master's Thesis, Seoul National University, pp. 38-52 (in Korean).
Kawasaki, T., Niina, A., Saitoh, S., Suzuki, Y. and Honjo, Y. (1981), Deep mixing method using cement hardening agent, Proc. 10th Int. Conf. Soil Mech. Found. Engng., Stockholm, pp. 721-724.
Kezdi, A. (1979), Stabilization with lime cement in geotechnical engineering, Amsterdam, Elsevier Scientific Publication Co, Vol. 9, pp. 163-174.
Kim, Y. G. (1993), A study on unconfined compressive strength characteristics of DCM, Master's Thesis, Pusan National University, pp. 25-36 (in Korean).
Lee, J. M., Kwon, Y. C. and Lee, H. G. (2009), Experimental study on characteristics of soil-cement include lean mixed concrete for dredged and reclaimed ground, Korean Geo-Environmental Conference, pp. 113-116 (in Korean).
Lorenzo, G. A. and Bergado, D. T. (2004), Fundamental parameters of cement-admixed clay, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 130, No. 10, pp. 1042-1050.
Mitchell, J. K., Veng, T. S. and Monismith, C. L. (1974), Behavior of stabilized soils under repeated loading, Report 5: performance evaluation of cement-stabilized soil layers and its relationship to pavement design, Department of Civil Engineering, University of California, Berkeley, California. pp. 15-27.
Nagaraj, T. S. and Miura, N. (1996), Induced cementation of soft ground-A parametric assessment, Proc. Int. Symp. on Lowland Technology, Saga Univ, pp. 85-97 (in Japanese).
Park. M. C. (2013), Prediction of geotechnical characteristics in cement-admixed ground, Ph D. dissertation, Seoul National University, pp. 87-93 (in Korean).
Tan, T. S., Goh, T. L. and Yong, K. Y. (2002), Properties of singapore marine clays improved by cement mixing, Geotech Testing J. ASTM, Vol. 25, No. 4 : 422-433.
Terasi, M. and Tanaka, H. (1981), Ground improvement by in-situ deep mixing method, Proc. 10Int. Conf. Soil Mech. Found. Engn.,, Stockholm, pp. 777-780.
Uddin, K. (1994), Strength and deformation behaviour of cement treated Bangkok clay, Ph D. dissertation, Asian Institute of Technology, Bangkok, Thailand, pp. 66-75 (in Thailand).
Uddin, K., Balasubramaniam, A. S. and Bergado, D. T. (1997), Engineering behavior of cement-treated bangkok soft clay, Geotech. Eng., Vol. 28, No. 1, pp. 89-119.
Watabe, Y., Tsuchida, T., Furuno, T. and Yuasa, H. (2000), Mechanical characteristics of a cement treated dredge soil utilized for waste reclamation landfill, International Symposium. Coastal Geotechnical Engineering in Practice, Balkema, pp. 739-745.
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