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문제 정의
- 7 이상으로 높은 신뢰도를 갖는 값을 나타내었다. 본 연구에서는 반복재현성 평가 시 수정다짐시험의 결과는 참값에 근사한 수치로 판단하고 연구를 진행하였다. 또한 수정다짐곡선의 결과 값을 토대로 실험 횟수별 최대건조밀도의 발생빈도를 이용하여 반복재현성을 확인하였다.
- 본 연구에서는 RCCP를 위한 수정다짐시험의 실험횟수에 대한 명확한 기준이 없기 때문에 함수비당 세 개의 샘플에 의한 수정다짐시험의 기준을 설정하고 설정된 다짐곡선과 비교하여 실험횟수(1회 또는 2회)의 신뢰성을 분석하기 위해 반복재현성을 고찰하였다. 이를 위하여 함수비 당 세 번의 실험을 통한 수정다짐시험의 최대건 조단위중량을 도출한 후 실험 횟수(1회 또는 2회)별 최대건조단위중량의 발생빈도를 도출하여 각각의 오차율범위에 대한 발생확률을 도출하였다.
제안 방법
- 본 연구에서는 RCCP를 위한 수정다짐시험의 다짐곡선의 결과를 도출하는데 있어 실험횟수에 대한 명확한 기준이 없기 때문에 함수비당 세 번의 수정다짐시험을 실시하여 기준을 선정하고 선정된 수정다짐시험과 비교하여 실험횟수(함수비당 한 번 또는 두 번의 수정다짐시험)에 대한 신뢰도를 제시하기 위해 각각의 발생빈도를 도출하고 오차율범위에 대한 발생확률을 이용하여 반복재현성을 확인하였다.
- 본 연구는 포틀랜드 시멘트 협회(Potland Cement Association)에서 제시한 골재입도 기준에 따라 배합비를 도출하여 수정다짐시험을 수행한다. 수정다짐시험은 임의의 함수비당 3개의 샘플(실측값)을 이용하여 다짐곡선을 도출하였고 다짐곡선에 의한 최대건조단위중량을 반복재현성 평가에 사용하였다.
- 수정다짐시험은 Fig. 4와 같이 실시하였으며 ASTM D 1157(Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristic of Soil Using Modified Effort)에 의거하여 램머의 무게는 4.5kg으로 총 5층 다짐의 55회의 타격회수를 가하며 이때의 다짐에너지는 25.21kgf·cm/cm3으로 공시체를 제작한다.
- 본 연구는 포틀랜드 시멘트 협회(Potland Cement Association)에서 제시한 골재입도 기준에 따라 배합비를 도출하여 수정다짐시험을 수행한다. 수정다짐시험은 임의의 함수비당 3개의 샘플(실측값)을 이용하여 다짐곡선을 도출하였고 다짐곡선에 의한 최대건조단위중량을 반복재현성 평가에 사용하였다. 함수비당 3개의 샘플(실측값)이란 같은 조건의 수정다짐시험을 3회 실시한 경우를 뜻한다.
- 함수비당 3개의 샘플(실측값)이란 같은 조건의 수정다짐시험을 3회 실시한 경우를 뜻한다. 앞서 수행된 수정다짐시험의 함수비당 3개의 샘플(실측값) 중 1개 또는 2개의 샘플(실측값)을 선택하여 각각의 수정다짐시험을 수행한다. 실험횟수별 각각의 발생빈도를 도출하여 오차율범위를 산정하고 오차율범위에 따른 발생확률을 산정한다.
- 앞서 수행된 수정다짐시험의 함수비당 3개의 샘플(실측값) 중 1개 또는 2개의 샘플(실측값)을 선택하여 각각의 수정다짐시험을 수행한다. 실험횟수별 각각의 발생빈도를 도출하여 오차율범위를 산정하고 오차율범위에 따른 발생확률을 산정한다. 오차율범위 및 발생확률을 이용하여 반복재현성을 평가한다.
- 실험횟수별 각각의 발생빈도를 도출하여 오차율범위를 산정하고 오차율범위에 따른 발생확률을 산정한다. 오차율범위 및 발생확률을 이용하여 반복재현성을 평가한다.
- 45 Power Curve에 근접한 골재입도분포 일수록 골재 간 조밀한 내부를 형성하고 공극이 적으므로 골재 맞물림을 증대시켜 우수한 강도발현을 나타내기 때문이다. Gradation Band가 RCCP를 위한 반복재현성 평가에 미치는 영향을 알아보기 위해 Fig. 5와 같이 Lower, General, Best, Upper 네 가지 케이스의 인위적인 골재 입도 조정을 하여 입도 분포를 나타내었다. 또한 골재 입도를 설정하기 위해 19mm와 13mm 굵은 골재와 잔골재의 입도 분석 후 골재를 조합하여 s/a를 도출하였다.
- 5와 같이 Lower, General, Best, Upper 네 가지 케이스의 인위적인 골재 입도 조정을 하여 입도 분포를 나타내었다. 또한 골재 입도를 설정하기 위해 19mm와 13mm 굵은 골재와 잔골재의 입도 분석 후 골재를 조합하여 s/a를 도출하였다. 여기서 s/a는 잔골재 및 굵은 골재의 절대 용적의 합에 대한 잔골재의 절대용적의 백분율을 잔골재율이라 한다.
- 45 Power Curve에 가장 근접한 입도분포곡선을 얻기 위하여 13mm의 굵은 골재 20%와 19mm의 굵은 골재 30%를 조합하여 나타낸 밴드이다. 입도분포의 비교를 통해 영향을 분석하기 위해 시멘트량을 280kg/m3으로 고정하였으며, 함수비는 문헌조사 및 선행시험을 통해 3.5~7.4% 범위에서 설정하였고 Table 1은 배합비를 나타내었으며 W(%)는 함수비, W(Kg)는 함수량, S(Kg) 잔골재량, G(Kg) 19mm, 13mm 굵은골재량이다.
- 다짐곡선의 결과 값은 흙을 동일한 에너지로 다졌을 때 건조단위중량이 최대가 되는 함수비가 있으며 현장 다짐 시 살포할 가장 적절한 수량의 단위중량을 결정하기 위한 것이다. 잔골재율(s/a)는 30%, 50%, 58%, 70% 네 가지 경우로 수정다짐시험을 실시하였다(Fig. 6). 반복재현성 평가에 기준이 되는 임의의 5개 함수비 당 3개의 샘플의 정확도는 결정계수(R2)로 평가하였으며 다짐곡선의 형태에서 곡률이 최대가 되는 지점의 값을 도출하기 위해 2차 곡선의 회귀식을 사용하였다.
- 6은 네 가지 잔골재율의 수정다짐곡선의 최적함수비, 최대건조단위중량, 결정계수를 나타냈다. 최적함수비와 최대건조단위 중량 및 결정계수는 추세선을 이용하여 도출하였다. 네 가지 s/a는 비슷한 결과를 보였다.
- 본 연구에서는 반복재현성 평가 시 수정다짐시험의 결과는 참값에 근사한 수치로 판단하고 연구를 진행하였다. 또한 수정다짐곡선의 결과 값을 토대로 실험 횟수별 최대건조밀도의 발생빈도를 이용하여 반복재현성을 확인하였다.
- 반복재현성을 평가하기 위해 수행되었던 수정다짐시험의 최대건조단위중량을 기준으로 한다. 또한 s/a=30, 50, 58, 70% 네 가지 경우의 반복재현성 평가를 실시하였다. 실험횟수에 따라서 발생되는 최대건조단위중량의 발생빈도를 이용하여 발생확률을 도출한다.
- 또한 s/a=30, 50, 58, 70% 네 가지 경우의 반복재현성 평가를 실시하였다. 실험횟수에 따라서 발생되는 최대건조단위중량의 발생빈도를 이용하여 발생확률을 도출한다. 세 번의 수정다짐시험의 최대건조단위중량과 비교하여 한 번의 수정다짐시험과 두 번의 수정다짐시험을 실시하여 실험횟수별 다짐곡선의 발생확률로써 반복재현성을 평가할 수 있다.
- Table 2는 한 개의 샘플에 의해 수정다짐시험을 실시하였다. s/a=30, 50, 58, 70%를 수행하였으며 세 번의 수정다짐시험의 값을 기준으로 하여 각각의 오차율범위에 따른 발생확률을 나타내었다. 함수비당 세 개의 샘플의 다짐곡선에서 함수비당 한 개의 샘플을 선택하면 243가지의 경우의 수가 발생되어 최대건조단위중량 발생빈도를 도출할 수 있고 발생빈도를 이용하여 오차율범위에 따른 발생확률을 나타내었다.
- Table 3은 두 개의 샘플에 의한 네 가지 s/a=30, 50, 58, 70%의 오차율범위에 따른 발생확률이다. 세 개의 샘플의 다짐곡선에서 함수비당 두 개의 샘플을 선택하여 243가지 최대건조단위중량 발생빈도를 도출하여 오차율범위에 따른 발생확률을 나타내었다. s/a 50, 58, 70% 는 기준이 되는 최대건조단위중량에서의 오차율범위가 ±0.
- 본 연구에서는 RCCP를 위한 수정다짐시험의 실험횟수에 대한 명확한 기준이 없기 때문에 함수비당 세 개의 샘플에 의한 수정다짐시험의 기준을 설정하고 설정된 다짐곡선과 비교하여 실험횟수(1회 또는 2회)의 신뢰성을 분석하기 위해 반복재현성을 고찰하였다. 이를 위하여 함수비 당 세 번의 실험을 통한 수정다짐시험의 최대건 조단위중량을 도출한 후 실험 횟수(1회 또는 2회)별 최대건조단위중량의 발생빈도를 도출하여 각각의 오차율범위에 대한 발생확률을 도출하였다. 발생확률을 통해 실험횟수에 따라 나타나는 반복재현성을 고찰하였으며 다음과 같은 결론을 도출하였다.
- 이를 위하여 함수비 당 세 번의 실험을 통한 수정다짐시험의 최대건 조단위중량을 도출한 후 실험 횟수(1회 또는 2회)별 최대건조단위중량의 발생빈도를 도출하여 각각의 오차율범위에 대한 발생확률을 도출하였다. 발생확률을 통해 실험횟수에 따라 나타나는 반복재현성을 고찰하였으며 다음과 같은 결론을 도출하였다.
- (1) 일반적으로 수정다짐시험의 결과 값은 함수비당 실험 횟수가 많을수록 보다 정확한 결과의 도출이 가능하다. 본 연구에서의 수정다짐시험을 3회 실시한 경우의 최대건조단위중량을 기준으로 하였다. 수정다짐시험을 3회 실시한 결과와 비교하여 수정다짐시험을 1회 실시한 경우 약 ±0.
- (2) RCCP를 위한 최적의 배합비를 산정하기 위해 네 가지 입도 설정을 시행하였다. 반복재현성 평가에서 네 가지 s/a가 실험 횟수별 발생확률이 모두 유사하므로 반복재현성 평가는 입도분포곡선의 영향을 받지 않는다고 판단된다.
- 수정다짐시험의 경우 실험횟수에 대한 기준이 제시되어 있지 않기 때문에 실험횟수에 따라 도출되는 최대건조단위중량의 발생빈도를 통해 반복재현성을 분석하였다. 실험횟수가 많을수록 보다 정확한 결과의 도출이 가능하지만 실험횟수가 많아질 경우 경제적, 효율적인 측면에 부적절할 것으로 판단된다.
데이터처리
- 6). 반복재현성 평가에 기준이 되는 임의의 5개 함수비 당 3개의 샘플의 정확도는 결정계수(R2)로 평가하였으며 다짐곡선의 형태에서 곡률이 최대가 되는 지점의 값을 도출하기 위해 2차 곡선의 회귀식을 사용하였다. 결정계수는 총 변동 중에서 회귀선에 의해 설명이 되는 변동이 차지하는 비율이다.
성능/효과
- 골재와 모래가 잘 조합된 입도분포곡선은 적절한 컨시스턴시범위에서 높은 건조단위중량을 얻을 수 있다. 즉, 골재의 조합을 조정함으로써 상한선과 하한선 사이에 0.45 Power Curve에 가장 근접한 최적의 배합비를 얻을 수 있다. s/a=50%는 상한선(Upper Limit)과 하한선(Lower Limit)범위 안에서 0.
- 본 연구는 수정다짐시험의 실측값에 대한 분산정도를 평가하기 위한 것 이므로 R2>0.65 이면 높은 신뢰도를 갖는 회귀식이라 할 수 있다.
- 실험횟수에 따라서 발생되는 최대건조단위중량의 발생빈도를 이용하여 발생확률을 도출한다. 세 번의 수정다짐시험의 최대건조단위중량과 비교하여 한 번의 수정다짐시험과 두 번의 수정다짐시험을 실시하여 실험횟수별 다짐곡선의 발생확률로써 반복재현성을 평가할 수 있다.
- s/a=30, 50, 58, 70%를 수행하였으며 세 번의 수정다짐시험의 값을 기준으로 하여 각각의 오차율범위에 따른 발생확률을 나타내었다. 함수비당 세 개의 샘플의 다짐곡선에서 함수비당 한 개의 샘플을 선택하면 243가지의 경우의 수가 발생되어 최대건조단위중량 발생빈도를 도출할 수 있고 발생빈도를 이용하여 오차율범위에 따른 발생확률을 나타내었다. s/a 50, 70%는 기준이 되는 최대건조단위중량의 오차율범위 ±0.
- 평균적으로 네 가지 s/a의 반복재현성이 100% 나타나는 오차율범위는 약 ±0.9%이다.
- 따라서 실내에서 수행되는 RCCP를 위한 수정다짐시험을 2회 실시한 경우 약 ±0.5% 오차를 갖으며 99.5%의 신뢰도를 확인하였다.
- 수정다짐시험을 3회 실시한 결과와 비교하여 수정다짐시험을 1회 실시한 경우 약 ±0.9% 오차율범위에서 100%반복재현성이 나타났으며 수정다짐시험을 2회 실시한 경우 약±0.5% 오차율범위에서 100% 반복재현성이 나타났다.
- 0%를 나타낸다. s/a 58%는 제외샘플의 개수를 포함하여 발생확률을 도출하였다면 더 큰 오차율범위에서 100% 반복재현성이 나타났을 것으로 사료된다. 한 개의 샘플의 발생확률은 네 가지 s/a의 차이가 크지 않다.
- 5%이다. 네 가지 입도분포곡선에서 실험 횟수에 따른 오차율 범위의 차이가 크지 않으므로 실험 횟수에 의한 반복재현성 평가는 입도분포곡선의 영향을 받지 않는 것을 확인하였다.
- (1) 일반적으로 수정다짐시험의 결과 값은 함수비당 실험 횟수가 많을수록 보다 정확한 결과의 도출이 가능하다. 본 연구에서의 수정다짐시험을 3회 실시한 경우의 최대건조단위중량을 기준으로 하였다.
- 실험횟수가 많을수록 보다 정확한 결과의 도출이 가능하지만 실험횟수가 많아질 경우 경제적, 효율적인 측면에 부적절할 것으로 판단된다. 그러므로 수정다짐시험으로 도출된 최대건조단위중량의 값과 비교하여 수정다짐시험을 2회 수행한 경우 99.5%의 신뢰도가 확인되었으므로 실내에서 수행되는 수정다짐시험은 최소 2회의 시험횟수가 요구되는 것으로 판단된다.
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