선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 암반 매입말뚝의 주면고정액에 흙입자를 대신할 잔골재를 배합하여 배합비에 따른 역학적 특성을 평가하고 기존 연구결과와 비교 분석하므로 암반 매입말뚝의 주면지지력을 산정하는 기초자료로 제시하고자 한다.
제안 방법
- 그러나 매입말뚝의 주면고정액으로 사용하기 위한 모르타르(물-시멘트비60% 초과)에 대한 연구는 미흡한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 잔골재를 혼합한 모르타르를 암반매입말뚝의 주면고정액으로 사용하기 위하여 시멘트, 모래, 물의 배합비를 달리하여 재령별로 압축강도시험을 수행하였으며, 시험결과와 더불어 기존 연구결과를 비교, 분석하여 역학적 특성을 평가하였다.
- 시멘트풀과 모르타르의 배합비 및 재령에 따른 역학적 특성을 규명하기 위하여 물/시멘트비와 잔골재비를 변화시켰다. 물/시멘트비는 구조물기초설계기준(2015)에서 제시하는 83~100%의 범위뿐만 아니라 그 이상과 이하에서의 특성을 검토하기 위하여 60~120%로 20%간격으로 선정하였다.
- 암반매입말뚝의 주면고정액에 잔골재를 배합한 모르타르를 사용하기 위하여 잔골재와 물/시멘트비에 따른 역학적 특성을 평가하고 기존의 연구결과와 비교, 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 암반매입말뚝의 주면고정액으로 사용하기 위한 시멘트풀 및 모르타르의 역학적 특성을 분석하기 위하여 재령, 물/시멘트비, 잔골재 배합비를 달리하여 일축압축시험을 수행하였으며, Table 4와 같은 결과를 얻었다. Table 4에는 각 변수별 단위중량, 압축강도, 탄성계수를 정리하였다.
대상 데이터
- 시험체 제작 시 시멘트는 국내 D사에서 제조한 보통포틀랜드시멘트(Type1)를 사용하였으며, 잔골재는 배타적 경제수역에서 채취한 세척사를 사용하였다. 모래는 배합 전에 100℃ 이상에서 24시간 이상 완전 건조시켰으며, 입도분포는 Fig.
- 각 변수별로 시험체를 구분하기 위하여 마지막에 번호를 붙여서 구분하였다. 시험체는Photo 1에 나타낸 것과 같이 한 변의 길이가 50mm인 입방체로 제작하였으며, 재령 3, 7, 14, 28일에 각 변수별로 5개씩 제작하여 총 320개의 시험체에 대하여 압축강도시험을 수행하였다.
- 압축강도시험에는 M사에서 제작한 일축압축강도시험기(MT150AC)를 사용하였으며, KS규격에서 제시한 방법에 따라 시험체가 20~30초 이내에 파괴되도록 압력을 조정하였으며, 하중제어방식으로 하중을 재하하였다. 측정데이터는 축 방향 하중과 변위로, 국내 R기업에서 생산한 데이터로거(SDL-610R)를 사용하여 수집하였으며, Photo 2는 시험에 사용된 장비와 시험체 설치한 모습을 나타낸 것이다.
이론/모형
- 본 시험에서 탄성계수는 시험체 별 응력-변형률 선도의 기울기로 결정하였으며, Park (2004)의 연구결과와 함께 분석하였다. Fig.
- 시험은 수경성 시멘트 모르타르의 압축 강도 시험방법(KS L5105)에 준하였으나, 모르타르의 배합비에 대해서는 본 연구에서 선정한 변수에 따라 배합하였다.
- 압축강도시험에는 M사에서 제작한 일축압축강도시험기(MT150AC)를 사용하였으며, KS규격에서 제시한 방법에 따라 시험체가 20~30초 이내에 파괴되도록 압력을 조정하였으며, 하중제어방식으로 하중을 재하하였다. 측정데이터는 축 방향 하중과 변위로, 국내 R기업에서 생산한 데이터로거(SDL-610R)를 사용하여 수집하였으며, Photo 2는 시험에 사용된 장비와 시험체 설치한 모습을 나타낸 것이다.
성능/효과
- (1) 본 실험에서 물/시멘트비가 60%일 때 주면고정액의 초기강도가 높게 나타났으며, 시멘트풀의 경우 약 12MPa, 모르타르의 경우 20MPa로 잔골재를 배합한 모르타르가 초기 강도를 확보하는데 더 유리하다.
- (2) 잔골재 배합은 시멘트풀 대비 강도를 증가시키나 배합량이 증가함에 따라 강도가 감소하는 경향을 나타내며, 물/시멘트비에 따라 감소 경향이 상이하게 나타난다.
- (4) 암반매입말뚝의 주면고정액은 워커빌리티를 크게 저해하지 않으면서 높은 강도를 확보하기 위해 잔골재 배합비는 20~40% 범위, 물/시멘트비는 60~80% 범위에서 사용하는 것이 적정하다.
- (5) 동일한 물-시멘트비에서 모래를 배합한 모르타르가 시멘트풀이나 소일시멘트보다 우수한 역학적 성능을 나타내며, 암반매입말뚝의 주면고정액으로 모르타르를 사용하는 것이 강도면에서 더 유리하다.
- 따라서 암반매입말뚝의 주면고정액의 경우, 시멘트풀보다는 모르타르를 사용하는 것이 강도면에서 더 유리하며, 잔골재 배합비는 비교적 강도가 크게 나타나는 20~40 %의 범위에서 사용하는 것이 적정한 것으로 판단된다.
- 3일 강도 기준으로 물/시멘트비가 80~120%인 경우, 잔골재 배합에 무관하게 3~10MPa 범위의 강도값을 나타냈으나, 물/시멘트비가 60%인 경우, 시멘트풀은 약 12MPa, 잔골재가 배합된 모르타르는 약 20MPa로 나타났다. 따라서 주면고정액의 초기 강도를 확보하기 위해서는 물/시멘트비를 60% 사용하고 잔골재를 배합하는 것이 유리할 것으로 사료된다. 시멘트풀의 경우 재령 14일에 28일 강도의 90%가 발현되어 강도증가폭이 둔화되고 있으며, 잔골재가 배합된 모르타르는 70~85% 범위로 발현되어 14일 이후에도 꾸준히 증가함을 볼 수 있다.
- 재령 14일에서는 60%인 경우 80~97%, 80%인 경우71~80%, 100%인 경우 75~92%, 120%인 경우 69~90% 범위에 분포하여 재령 3일에 비해 값의 차이가 줄었으나 여전히 물/시멘트비 60%인 경우가 높게 나타나고, 80~120%는 유사한 값을 보였다. 따라서, 물/시멘트비가 60%인 경우에 비해 80%이상의 경우에서는 재령에 따른 강도발현이 더디게 나타나며, 말뚝의 주면고정액으로는 강도가 빠르게 발현되는 60%의 배합이 유리하다고 판단된다.
- 동일한 물/시멘트비에서 잔골재 배합비가 증가함에 따라 압축강도는 감소하나 물/시멘트비에 따라 감소 경향은 다르게 나타났다. 먼저 물/시멘트비가 60%, 80%인 경우 잔골재가 20~40% 배합되었을 때 비슷한 강도를 나타내다 60%이상 배합될 때 강도가 급격히 감소하였으며, 물/시멘트비가 100%인 경우 선형적으로 감소하였다. 물/시멘트비가 가장 큰 120%에서는 뚜렷한 경향을 찾을 수 없었으나 압축강도가 약 5~15MPa 범위에 분포되어 있었다.
- 동일한 잔골재 배합에서 모르타르가 가장 큰 값을 나타내고 있으며, 소일시멘트 내에서는 SM계열이 SC계열보다 큰 값을 나타내고 있다. 모르타르와 소일시멘트 모두 잔골재배합비가 증가함에 따라 압축강도는 감소하는 경향을 나타내고 있다. 잔골재 배합에 따라 다르지만 본 연구에서의 최대배합과 최소배합을 기준으로 살펴보면, 모르타르의 강도가 소일시멘트의 강도보다 약 60%~350% 크게 나타나고 있어 모르타르의 강도가 더 우수함을 확인할 수 있다.
- 모르타르와 소일시멘트 모두 잔골재배합비가 증가함에 따라 압축강도는 감소하는 경향을 나타내고 있다. 잔골재 배합에 따라 다르지만 본 연구에서의 최대배합과 최소배합을 기준으로 살펴보면, 모르타르의 강도가 소일시멘트의 강도보다 약 60%~350% 크게 나타나고 있어 모르타르의 강도가 더 우수함을 확인할 수 있다. 일반적으로 주면지지력은 사용재료의 강도와 상관성이 있으므로 암반매입말뚝의 주면고정액으로 모르타르를 사용하는 것이 더 우수한 지지성능을 나타낼 것으로 사료된다.
후속연구
- (6) 향후 주면고정액의 배합비를 변수로 하여 말뚝의 주면거동에 대한 연구를 수행하므로 매입말뚝에 대한 모르타르의 적용성을 평가하고자 한다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.