본 선회다짐기는 도로 현장에서 가장 많이 사용하는 다짐 롤러의 다짐 특성을 반영하기 위해 개발된 실내 다짐장비이다. 기존의 충격을 이용한 프록터 다짐과는 달리 압축력과 회전을 통한 전단력을 이용한 현장 롤러의 다짐특성을 모사하였다. 본 연구의 목적은 기존의 프록터 다짐과정에서 얻기 힘든 전단응력 및 다짐중의 밀도변화 특성 등을 선회다짐기를 이용하여 평가하고, 이를 도로설계에 반영할 수 있는 기초자료로 활용하는 것이다. 이러한 선회다짐기를 이용하여 도로 현장 및 지하매설물 시공 시 가장 많이 사용되는 모래 및 노상토의 다짐 특성을 분석 및 평가하였다. 선회다짐기를 이용한 다짐 특성은 기본적으로 선회다짐 횟수와 시편의 높이, 다짐밀도, 간극비, 포화도 및 전단응력이다. 선회다짐 횟수가 증가할수록 시편의 높이는 작아지고, 간극비는 작아지고, 다짐 밀도는 증가하고, 포화도는 증가하며, 전단응력은 커지는 경향을 보였다. 전단응력은 다짐 초기에 200kPa 수준에서 시작하여 선회다짐 횟수 50회 정도가 되면 대략 330-350 kPa 수준으로 증가하였다. 동일한 시편의 경우 함수비가 커짐에 따라 다짐 밀도, 포화도 및 전단응력이 증가하는 경향을 보였다. 선회다짐기를 이용한 다짐은 밀도 및 전단응력 등 도로 설계 시 필요한 물성을 측정할 수 있는 장점을 가지고 있어 이를 도로설계시 반영한다면 더 공학적인 도로설계를 할 수 있을 것이다.
본 선회다짐기는 도로 현장에서 가장 많이 사용하는 다짐 롤러의 다짐 특성을 반영하기 위해 개발된 실내 다짐장비이다. 기존의 충격을 이용한 프록터 다짐과는 달리 압축력과 회전을 통한 전단력을 이용한 현장 롤러의 다짐특성을 모사하였다. 본 연구의 목적은 기존의 프록터 다짐과정에서 얻기 힘든 전단응력 및 다짐중의 밀도변화 특성 등을 선회다짐기를 이용하여 평가하고, 이를 도로설계에 반영할 수 있는 기초자료로 활용하는 것이다. 이러한 선회다짐기를 이용하여 도로 현장 및 지하매설물 시공 시 가장 많이 사용되는 모래 및 노상토의 다짐 특성을 분석 및 평가하였다. 선회다짐기를 이용한 다짐 특성은 기본적으로 선회다짐 횟수와 시편의 높이, 다짐밀도, 간극비, 포화도 및 전단응력이다. 선회다짐 횟수가 증가할수록 시편의 높이는 작아지고, 간극비는 작아지고, 다짐 밀도는 증가하고, 포화도는 증가하며, 전단응력은 커지는 경향을 보였다. 전단응력은 다짐 초기에 200kPa 수준에서 시작하여 선회다짐 횟수 50회 정도가 되면 대략 330-350 kPa 수준으로 증가하였다. 동일한 시편의 경우 함수비가 커짐에 따라 다짐 밀도, 포화도 및 전단응력이 증가하는 경향을 보였다. 선회다짐기를 이용한 다짐은 밀도 및 전단응력 등 도로 설계 시 필요한 물성을 측정할 수 있는 장점을 가지고 있어 이를 도로설계시 반영한다면 더 공학적인 도로설계를 할 수 있을 것이다.
A gyratory compactor was developed to reflect the field compaction roller, which is commonly used in road construction. Unlike the compaction of the proctor using a conventional impact load, the gyratory compactor simulated the field roller compaction characteristics using the compressive force by t...
A gyratory compactor was developed to reflect the field compaction roller, which is commonly used in road construction. Unlike the compaction of the proctor using a conventional impact load, the gyratory compactor simulated the field roller compaction characteristics using the compressive force by the roller weight and the shear force through the rotation of a roller. The purpose of this study was to evaluate the shear stress and density change characteristics during compaction, which are difficult to obtain in the existing compaction process of the proctor, and to utilize it as a basic data for road design. The compaction characteristics of sand and subgrade soils were also analyzed and evaluated using the gyratory compactor. The compaction characteristics obtained using the gyratory compaction are basically the number of gyrations, height of the specimen, compaction density, void ratio, degree of saturation, and shear stress. As the number of gyrations increased, the height of the specimen decreased, the compaction density increased, the void ratio decreased, the degree of saturation increased, and the shear stress tended to increase. The shear stress of the compacted specimens started at 200 kPa in the initial stage of compaction and increased to approximately 330 to 350 kPa at 50 gyrations. The compaction density, degree of saturation and shear stress tended to increase with increasing water content in the same specimens. Compaction using turning compaction has the advantage of measuring the physical properties required for road design, such as density and shear stress, so that more engineering road design will be possible if it is reflected in road design.
A gyratory compactor was developed to reflect the field compaction roller, which is commonly used in road construction. Unlike the compaction of the proctor using a conventional impact load, the gyratory compactor simulated the field roller compaction characteristics using the compressive force by the roller weight and the shear force through the rotation of a roller. The purpose of this study was to evaluate the shear stress and density change characteristics during compaction, which are difficult to obtain in the existing compaction process of the proctor, and to utilize it as a basic data for road design. The compaction characteristics of sand and subgrade soils were also analyzed and evaluated using the gyratory compactor. The compaction characteristics obtained using the gyratory compaction are basically the number of gyrations, height of the specimen, compaction density, void ratio, degree of saturation, and shear stress. As the number of gyrations increased, the height of the specimen decreased, the compaction density increased, the void ratio decreased, the degree of saturation increased, and the shear stress tended to increase. The shear stress of the compacted specimens started at 200 kPa in the initial stage of compaction and increased to approximately 330 to 350 kPa at 50 gyrations. The compaction density, degree of saturation and shear stress tended to increase with increasing water content in the same specimens. Compaction using turning compaction has the advantage of measuring the physical properties required for road design, such as density and shear stress, so that more engineering road design will be possible if it is reflected in road design.
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문제 정의
본 연구의 목적은 기존에 사용하고 있는 실내표준다짐시험을 현장다짐조건을 모사할 수 있는 선회다짐기로 대체할 수 있는지를 평가하고, 기존의 다짐과정에서 얻을 수 없는 전단응력 및 다짐밀도 변화 특성 등을 평가하여 도로공학 설계에 활용하는 것이다. 이를 위해 선회다짐기를 이용한 다짐 시 흙의 다짐특성을 평가 및 분석하여 선회다짐기를 다짐특성 평가용으로 활용할 수 있는 기본 자료를 제시하고자 한다.
본 연구의 목적은 기존에 사용하고 있는 실내표준다짐시험을 현장다짐조건을 모사할 수 있는 선회다짐기로 대체할 수 있는지를 평가하고, 기존의 다짐과정에서 얻을 수 없는 전단응력 및 다짐밀도 변화 특성 등을 평가하여 도로공학 설계에 활용하는 것이다. 이를 위해 선회다짐기를 이용한 다짐 시 흙의 다짐특성을 평가 및 분석하여 선회다짐기를 다짐특성 평가용으로 활용할 수 있는 기본 자료를 제시하고자 한다.
제안 방법
선회다짐기를 이용하여 다짐시험을 하였다. 다짐시험으로부터 선회다짐횟수에 대한 시료높이, 전단응력, 다짐밀도, 간극비, 포화도 및 공기량 등을 결정하였다.
선회다짐기를 이용한 다짐은 다짐하는 동안 동일한 크기의 선회다짐압력이 작용하고, 이를 이용하여 다짐에너지를 결정한다. 다짐에너지는 실내표준다짐조건인 다짐시편직경 15cm, 다짐램머 4.5kg, 낙하높이 45cm, 3층, 55회 다짐을 적용하였다.
선회다짐 한 시편을 이용하여 일축압축시험을 시행하였다. 일축압축시험 결과를 이용하여 할선탄성계수(E50)를 결정하였다.
선회다짐기를 이용하여 다짐시험을 하였다. 다짐시험으로부터 선회다짐횟수에 대한 시료높이, 전단응력, 다짐밀도, 간극비, 포화도 및 공기량 등을 결정하였다.
선회다짐시험에 이용된 함수비는 4% 및 10% 두 종류를 적용하였다. 함수비가 많은 경우 선회다짐기를 이용한 다짐 시 시편속의 물의 시편제작용 몰드 밖으로 배출되는 문제점이 있다.
4는 모래와 노상토의 CBR시험 결과를 보여주고 있다. 실내표준다짐시험에서 측정된 최대건조단위중량의 95% 수준을 적용하여 CBR값을 결정하였다. 모래의 CBR값은 18.
함수비가 많은 경우 선회다짐기를 이용한 다짐 시 시편속의 물의 시편제작용 몰드 밖으로 배출되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 고려하여 다짐시험은 프록터 표준다짐시험에서 결정된 최적함수비보다 작은 쪽의 함수비를 이용하여 선회다짐을 하였다.
선회다짐 한 시편을 이용하여 일축압축시험을 시행하였다. 일축압축시험 결과를 이용하여 할선탄성계수(E50)를 결정하였다. Fig.
대상 데이터
실험에 사용한 흙은 노상토와 일반모래를 이용하였다. 노상토의 비중은 2.
성능/효과
(1) 실내표준다짐시험에서 측정된 모래의 최적함수비 및 최대건조단위중량은 11.5% 및 1.84 ton/m3, 노상토는 9.5% 및 1.98 ton/m3이다. 또한, 표준다짐시험의 95% 수준을 적용하여 결정한 모래의 CBR값은 18.
(2) 선회다짐횟수가 많을수록 시편의 높이는 작아지고, 동일한 흙의 경우 함수비가 높은 시료의 시편 높이가 더 작아지는 경향을 보였다. 선회다짐횟수가 증가함에 따라 시편의 건조단위중량은 증가하는 경향을 보였다.
(3) 선회다짐회수 50회까지 간극비의 감소가 매우 크게 나타났고, 100회 이상에서의 간극비 감소는 상대적으로 작게 나타났다. 노상토의 경우 100회 선회다짐 시 함수비 4%의 경우 0.
(4) 선회다짐횟수가 증가함에 따라 포화도는 증가하는 경향을 보여주고, 특히 초기 10-20회 정도의 선회다짐 구간까지 크게 증가하는 경향을 보여주고 있다. 모래의 경우 초기 포화도는 20% 전후이고, 300회 다짐 시 포화도는 25-28% 수준으로 측정되었다.
(5) 전단응력은 다짐 초기에 200 kPa 수준에서 시작하여 선회다짐횟수 50회 정도가 되면 대략 330-350 kPa 수준으로 증가하고, 이후 이 값에서 거의 변화가 없다. 모래 및 노상토 모두 함수비가 큰 시편의 전단응력이 크게 나타났다.
동일한 건조단위중량에서 전단응력을 비교하면, 모래의 전단응력이 노상토에 비해 크게 나타났다. 동일한 전단응력에서 건조단위중량을 비교하면 노상토의 건조단위중량이 모래에 비해 큰 것으로 나타났다.
동일한 건조단위중량에서 전단응력을 비교하면, 모래의 전단응력이 노상토에 비해 크게 나타났다. 동일한 전단응력에서 건조단위중량을 비교하면 노상토의 건조단위중량이 모래에 비해 큰 것으로 나타났다.
98 ton/m3이다. 또한, 표준다짐시험의 95% 수준을 적용하여 결정한 모래의 CBR값은 18.0이고, 노상토의 CBR값은 17.7로 측정되었다.
모래 및 노상토 모두 함수비가 큰 시편의 전단응력이 크게 나타났다. 이는 흙속의 물이 다짐을 원활하게 하여 동일한 조건에서 다짐밀도를 증가시키고, 이로 인해 흙 입자 간의 맞물림 효과가 상대적으로 크게 나타났음을 의미한다.
5와 같다. 선회다짐횟수가 많을수록 시편의 높이는 작아지고, 동일한 흙의 경우 함수비가 높은 시료의 시편높이가 더 작아지는 경향을 보였다.
6과 같다. 선회다짐횟수가 증가함에 따라 모든 시편의 건조단위중량은 증가하는 경향을 보였다. 전체적으로 보면 선회다짐회수 100회를 기준으로 건조단위중량의 변화가 거의 없는 것을 알 수 있다.
(2) 선회다짐횟수가 많을수록 시편의 높이는 작아지고, 동일한 흙의 경우 함수비가 높은 시료의 시편 높이가 더 작아지는 경향을 보였다. 선회다짐횟수가 증가함에 따라 시편의 건조단위중량은 증가하는 경향을 보였다. 전체적으로 보면 선회다짐회수 100회를 기준으로 건조단위중량의 변화가 거의 없는 것을 알 수 있다.
11은 건조단위중량과 전단응력과의 상관관계를 보여주고 있다. 전체적으로 건조단위중량이 증가함에 따라 선회다짐 시 발생하는 전단응력이 증가하는 경향을 보였다. 모래의 경우 시료의 함수비가 10%인 시편의 전단응력이 4%인 시편에 비해 작게 나타났다.
선회다짐횟수가 증가함에 따라 모든 시편의 건조단위중량은 증가하는 경향을 보였다. 전체적으로 보면 선회다짐회수 100회를 기준으로 건조단위중량의 변화가 거의 없는 것을 알 수 있다. 이는 선회다짐기를 이용하여 최적함수비 및 최대건조단위중량 결정시 선회다짐횟수를 100 미만으로 이용하면 됨을 의미한다.
선회다짐횟수가 증가함에 따라 흙의 간극비는 감소하는 경향을 보이고 있다. 특히, 선회다짐회수 50회까지 간극비의 감소가 매우 크게 나타났고, 100회 이상에서의 간극비 감소는 상대적으로 작게 나타났다. 노상토의 경우 100회 선회다짐 시 함수비 4%의 경우 0.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
선회다짐기의 다짐방식은?
선회다짐기는 현장에서 사용하는 다짐롤러와 동일한방법으로 다짐을 할 수 있도록 개발되었다. 즉, 다짐장비의 하중으로 인한 압축력과 롤러의 회전으로 발생하는 전단력을 작용하여 다짐을 한다. 선회다짐기의 주요 제원은 Table 1 및 선회다짐기 다짐원리는 Fig.
선회다짐기의 장점은?
이러한 문제를 해결할 수 있는 대안 중 하나가 아스팔트 포장설계에서 사용하는 선회다짐기이다. 선회다짐기는 교통하중에 의해 발생하는 아스팔트 혼합물의 현장밀도를 실내에서 재현하기 위해 제작된 것으로 현장에서 주로 사용하는 롤러의 다짐 방식을 적용하여 현장다짐에서 얻을 수 있는 골재입자의 배열과 유사하게 다짐을 할 수 있다는 장점이 있다.
실내다짐과 현장다짐 방법의 차이로 노상토의 물성 결정에 오차를 생기게 하는 문제를 해결해 줄 방안은 무엇인가?
이러한 충격식 다짐방법은 현장에서 주로 사용하는 롤러 형태의 다짐장비의 다짐방법과 차이가 있고, 이러한 실내다짐과 현장다짐 방법의 차이는 실내실험에서 결정한 노상토의 물성 결정에 오차를 포함하게 된다. 이러한 문제를 해결할 수 있는 대안 중 하나가 아스팔트 포장설계에서 사용하는 선회다짐기이다. 선회다짐기는 교통하중에 의해 발생하는 아스팔트 혼합물의 현장밀도를 실내에서 재현하기 위해 제작된 것으로 현장에서 주로 사용하는 롤러의 다짐 방식을 적용하여 현장다짐에서 얻을 수 있는 골재입자의 배열과 유사하게 다짐을 할 수 있다는 장점이 있다.
참고문헌 (8)
Hong, C. W., "Comparison of Hot Mix Asphalt Properties Between Marshall and Gyratory Compaction," Bachelor Thesis, University of Teknologi Malaysia, pp. 27, 2007.
Lee, K.H., Jang, T.Y., "Analysis of Technical Problem for Soil Compaction by Gyratory Compactor," Journal of Korean Society of Hazard Mitigation, vol. 10, no. 1, pp. 43-48, 2010.
Browne, M.J., Mokwa, R., Cuelho, E., "Laboratory Testing of Soil using the Superpave Gyratory Compactor," Transportation Research Borad, pp. 1-14, 2008.
Ping, W.V., Leonard, M., and Yang, Z., "Laboratory Simulation of Field Compaction Characteristics - Phase I," Florida DOT, FL/ DOT/RMC/BB-890(F), pp. 106, 2003.
Bahia, H.U., Frienmell, T.P., Peterson, P.A., Russell, J.S., and Poehnelt, B., "Optimization of Constructibility and Resistance to Traffic : A New Design Approach for HMA Using the Superpave Compactor," AAPT, vol. 67, pp. 189-213, 1998.
Jang, T.Y., "A Study on Comparison of Elastic Modulus Tests of Reinforced Subgrade Soil with Cement," MS Thesis, Kongju National University, pp. 69, 2011.
Garcia, N.P., Rodriguez, M.A., Anguas, P.G., Cruz, H.G., Fredlund, D., and Luis, R.P., "Compaction and Mechanical Properties of Soils Compacted in the Gyratory Compactor," Revista Infrastructure Vial, vol. 18, no. 31, pp. 20-29, 2016.
Kollaros, G., and Athanasopoulou, A., "Characterization of Pavement Subgrade Soil Using Gyratory Compaction," 3rd International Balkams Conference on Challenges of Civil Engineering, 3-BCCCE, 2016.
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