훼손된 비탈면을 효율적으로 복구하고 토양을 견고하게 지지하고 식물 생장을 도울 수 있는 토양바인더 사용이 매우 중요하다고 할 수 있다. 이러한 토양바인더는 토양을 오염시키지 않는 친환경 소재이면서 토양의 생태를 복원할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 토양바인더 외에 흡수제와 응집제를 첨가하여, 최적의 함수율, 투수계수, 직접전단강도 값을 갖는 조건을 도출하였다. 토양바인더로는 다양한 음이온강도의 polyacrylamide (PAM)를, 흡수제로는 super absorbent polymer (SAP), 응집제로는 cellulose ether (CE)를 사용하여 그 효과를 관찰하였다. 그 결과 우선 토양바인더를 사용한 경우 토양시험편의 직접전단강도와 함수율을 각각 수십 배 이상 그리고 두 배 이상 증가시킬 수 있었으며 변수위 투수계수를 낮춤으로 인해 방수의 효과가 증가함을 관찰되었다. 첨가제로서 SAP를 사용한 경우 그 효과를 더욱 높일 수 있었고 SAP의 응집력을 높이기 위해 첨가된 CE 역시 직접전단강도와 함수율을 높임을 관찰할 수 있었다.
훼손된 비탈면을 효율적으로 복구하고 토양을 견고하게 지지하고 식물 생장을 도울 수 있는 토양바인더 사용이 매우 중요하다고 할 수 있다. 이러한 토양바인더는 토양을 오염시키지 않는 친환경 소재이면서 토양의 생태를 복원할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 토양바인더 외에 흡수제와 응집제를 첨가하여, 최적의 함수율, 투수계수, 직접전단강도 값을 갖는 조건을 도출하였다. 토양바인더로는 다양한 음이온강도의 polyacrylamide (PAM)를, 흡수제로는 super absorbent polymer (SAP), 응집제로는 cellulose ether (CE)를 사용하여 그 효과를 관찰하였다. 그 결과 우선 토양바인더를 사용한 경우 토양시험편의 직접전단강도와 함수율을 각각 수십 배 이상 그리고 두 배 이상 증가시킬 수 있었으며 변수위 투수계수를 낮춤으로 인해 방수의 효과가 증가함을 관찰되었다. 첨가제로서 SAP를 사용한 경우 그 효과를 더욱 높일 수 있었고 SAP의 응집력을 높이기 위해 첨가된 CE 역시 직접전단강도와 함수율을 높임을 관찰할 수 있었다.
For the efficient recovering of collapsed sloped soil, using a soil binder that can support the soil strongly and help the growth of plants is very important. The soil binder should also have functions of recovering the soil ecologically as well as be environmental friendly materials. In this resear...
For the efficient recovering of collapsed sloped soil, using a soil binder that can support the soil strongly and help the growth of plants is very important. The soil binder should also have functions of recovering the soil ecologically as well as be environmental friendly materials. In this research, optimum values of the water content and permeability and direct shear strength were searched by adding the water absorbent and coagulant into the soil binder. The polyacrylamide (PAM) with various anionic strength, super absorbent polymer (SAP) and cellulose ether (CE) were used as a soil binder, water absorbent and coagulant, respectively. Effects of the soil binder on the characteristics of soil were observed by changing the mixing ratio of PAM, SAP and CE. Experimental results showed that the soil binder increased the direct shear strength tens of times and the water content around two times, whereas decreased the water permeability. Also, the addition of CE to increase the coagulation of SAP increased more of the direct shear strength and water content.
For the efficient recovering of collapsed sloped soil, using a soil binder that can support the soil strongly and help the growth of plants is very important. The soil binder should also have functions of recovering the soil ecologically as well as be environmental friendly materials. In this research, optimum values of the water content and permeability and direct shear strength were searched by adding the water absorbent and coagulant into the soil binder. The polyacrylamide (PAM) with various anionic strength, super absorbent polymer (SAP) and cellulose ether (CE) were used as a soil binder, water absorbent and coagulant, respectively. Effects of the soil binder on the characteristics of soil were observed by changing the mixing ratio of PAM, SAP and CE. Experimental results showed that the soil binder increased the direct shear strength tens of times and the water content around two times, whereas decreased the water permeability. Also, the addition of CE to increase the coagulation of SAP increased more of the direct shear strength and water content.
본 연구에서는 다양한 이온강도를 가진 anionic PAM을 토양바인더로 사용하여 토양바인더로서 투수계수에 미치는 영향 뿐 아니라 토양에 대한 결합강도 그리고 함수율에 미치는 영향까지도 조사하였다. 토양바인더가 함수율에 미치는 영향은 함수율이 식물생장에 필요한 부분이므로 이에 대한 가능성을 조사하였다.
제안 방법
함수율을 더욱 높이기 위한 첨가제로서 SAP를 사용하였고, SAP의 수분에 의한 팽창을 어느 정도 조절하기 위한 첨가제로서 cellulose ether (CE)를 다양한 비율로 혼합하여 그 효과를 관찰하였다. 토양시험편을 제조한 후 직접전단강도, 함수율 그리고 투수계수를 측정하여 토양 바인더로서의 효과를 관찰하였고 최적의 성분비를 도출하였다.
토양바인더가 함수율에 미치는 영향은 함수율이 식물생장에 필요한 부분이므로 이에 대한 가능성을 조사하였다. 함수율을 더욱 높이기 위한 첨가제로서 SAP를 사용하였고, SAP의 수분에 의한 팽창을 어느 정도 조절하기 위한 첨가제로서 cellulose ether (CE)를 다양한 비율로 혼합하여 그 효과를 관찰하였다. 토양시험편을 제조한 후 직접전단강도, 함수율 그리고 투수계수를 측정하여 토양 바인더로서의 효과를 관찰하였고 최적의 성분비를 도출하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 토양은 입자사이즈를 균일하게 하기 위해 채로 친고운 마사토를 사용하였고, 분말형 음이온성 고분자 응집제인 anionic polyacrylamide (PAM)은 OCI-SNF 주식회사 제품(sodium 2-propenoate2-propenamide polymer, 분자량 20-30 Mg/mol)을 사용하였다. 사용된 anionic polyacrylamide은 negative charge density가 high (35-45% hydrolyzed), medium (25-35% hydrolyzed, low (10-25% hydrolyzed)인 세 가지 anionic polyacrylamide (PAM)를 사용하였고, 이하 H PAM (high anionic polyacrylamide), M PAM (medium anionic polyacrylamide), L PAM (low anionic polyacrylamide)으로 표기하였다.
이론/모형
일반적으로 정수위 투수시험은 사질토에서, 변수위 투수시험은 점성 토에 적용된다. 이 시험방법은 KS F 2322의 규정에 따라 측정된다. 변수위 투수실험에서 투수계수는 다음의 식으로 계산한다.
토양의 직접 전단 시험은 압밀 배수 조건에서 흙의 직접 전단 시험 방법인 KS F 2343에 따라 실험을 진행하였다. 흙의 직접 전단 시험에서는 Figure 4와 같이 전단면(파괴면)을 정해놓고 전단하중을 가하면서 그 면에서의 수직응력(σ), 전단응력(τ)을 직접 측정해서 Coulomb의 파괴식으로부터 점착력c와 전단저항각φ를 결정할 수 있다.
함수율 실험은 흙의 함수비 시험 방법인 KS F 2306에 따라 진행을 하였고 토양이 얼마만큼의 수분을 함유하고, 오랫동안 수분을 머금고 있는지를 보기 위한 실험으로 함수율을 계산하는 식과 실험 방법은 다음과 같다.
성능/효과
본 연구에서의 실험결과를 종합하여 보면 우선 음이온 PAM을 주재료로 사용한 토양바인더를 마사토에 적용하여 물성을 측정해본 결과 토양바인더를 사용한 경우 사용하지 않은 경우에 비해 토양의 함수율, 방수효과 그리고 전단강도 물성을 크게 향상시킴을 관찰할 수 있었다. 음이온 charge density에 따른 효과는 단순한 비례 혹은 반비례 관계를 갖지 않았는데 이에 대한 해석은 토양바인더가 토양 속에서 charge density에 따라 어떠한 미세응집구조를 이루고 있는지가 지금까지 제대로 알려져 있지 않았고 미세응집구조 변화에 따른 물성영향 분석미비로 어려움이 있는 상태이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
토양바인더의 역할은 무엇인가?
훼손된 비탈면을 효율적으로 복구하고 토양을 견고하게 지지하고 식물 생장을 도울 수 있는 토양바인더 사용이 매우 중요하다고 할 수 있다. 이러한 토양바인더는 토양을 오염시키지 않는 친환경 소재이면서 토양의 생태를 복원할 수 있어야 한다.
국토개발의 문제점은 무엇인가?
우리나라 국토의 70%는 산악지형으로 이루어져 있어 국토개발이 이루어질 때에는 부득이하게 많은 면적의 비탈면이 발생하게 되는데,표층의 토양이 훼손되어 침식이 일어나는 순간부터 비탈면 붕괴현상 등을 일으키며 심각한 문제가 발생하게 된다. 국내에서 비탈면 붕괴는 주로 7~8월의 우기 시 집중적으로 발생하며, 이로 인해 사면의 경사와 평지의 파괴가 발생한다고 한다.
토양바인더의 소재가 견고하게 지지할 수 있어야 하는 이유는 무엇인가?
둘째, 토양을 어떠한 환경에서도 견고하게 지지할 수 있어야 한다. 만약 토양이 지지력이 약하다면 쉽게 비탈면이 생기게 되어 훼손된 표층으로 인한 비산먼지가 발생하게 되고 심한 경우에는 비탈면 붕괴현상이 발생하게 된다. 세 번째, 다량의 수분침투를 방지할 수 있는 방수성이 있음과 동시에 다량의 수분에 의해 훼손되지 않아야 한다.
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