최근 농촌의 생활환경 개선 및 소득기반 조성을 위한 문화마을, 밭 기반 정비사업의 도로포장사업에서는 토양 고형화를 이용한 기계화 경작로 시공이 이루어지고 있다. 기계화 경작로 포장은 도로로서의 기능을 장기적으로 유지할 수 있는 소요강도 및 내구성을 확보할 수 있어야 하며, 금후 추진될 사업량에 대비하여 경제성, 내구성, 유지관리의 용이성, 환경 친화성 등을 만족시킬 수 있는 공법의 개발이필요하다. 본 연구는 이러한 농어촌 기계화 경작로를 대상으로 속경성이며, 수화 특성이 우수한 인산염마그네시아 시멘트의 토양 고화재로서의 적용여부에 대해 연구하였다. 연구 결과 인산염 마그네시 시멘트 배합은 인산염 마그네시아(MAP:MgO)의 배합이 4 : 6에서 W/B = 50 wt%일 때 14MPa로 가장 큰 압축강도와 높은 수화열 특성을 나타냈으며, 대상토-고화재 동결융해 저항성 실험 결과, 인산염마그네시아 시멘트(MAP:MgO=4:6), W/B=50wt%를 기준으로 치환시료(점성토:표준사=4:6, 3:7) 배합이가장 우수하였으며, 인산염 마그네시아 시멘트(MAP:MgO=4:6):대상토의 비율이 4:6과 5:5 배합이 동결융해 후의 압축강도 값이 7.0 MPa 이상으로써 가장 우수한 것으로 나타났다.
최근 농촌의 생활환경 개선 및 소득기반 조성을 위한 문화마을, 밭 기반 정비사업의 도로포장사업에서는 토양 고형화를 이용한 기계화 경작로 시공이 이루어지고 있다. 기계화 경작로 포장은 도로로서의 기능을 장기적으로 유지할 수 있는 소요강도 및 내구성을 확보할 수 있어야 하며, 금후 추진될 사업량에 대비하여 경제성, 내구성, 유지관리의 용이성, 환경 친화성 등을 만족시킬 수 있는 공법의 개발이필요하다. 본 연구는 이러한 농어촌 기계화 경작로를 대상으로 속경성이며, 수화 특성이 우수한 인산염 마그네시아 시멘트의 토양 고화재로서의 적용여부에 대해 연구하였다. 연구 결과 인산염 마그네시 시멘트 배합은 인산염 마그네시아(MAP:MgO)의 배합이 4 : 6에서 W/B = 50 wt%일 때 14MPa로 가장 큰 압축강도와 높은 수화열 특성을 나타냈으며, 대상토-고화재 동결융해 저항성 실험 결과, 인산염마그네시아 시멘트(MAP:MgO=4:6), W/B=50wt%를 기준으로 치환시료(점성토:표준사=4:6, 3:7) 배합이가장 우수하였으며, 인산염 마그네시아 시멘트(MAP:MgO=4:6):대상토의 비율이 4:6과 5:5 배합이 동결융해 후의 압축강도 값이 7.0 MPa 이상으로써 가장 우수한 것으로 나타났다.
This study is the application of phosphate magnesia cement for solidification of soils. The object of the study is the application of the pavment of the farm roads. The new pavement method must be environmental, ecologic and durable. So, for solidification of farm road's soil, we use magnesia cement...
This study is the application of phosphate magnesia cement for solidification of soils. The object of the study is the application of the pavment of the farm roads. The new pavement method must be environmental, ecologic and durable. So, for solidification of farm road's soil, we use magnesia cement as quick setting, high strength materials. At magnesia phosphate cement, mixing ratio of mono ammonium phosphate and magnesia is 4:6 and w/b is 50 wt%, it show 14 MPa of compressive strength, and high hydration heat. Solidified soils that mixing ratios of magnesia cement and soil are 4:6 and 5:5 have very high durability for freezing and thawing.
This study is the application of phosphate magnesia cement for solidification of soils. The object of the study is the application of the pavment of the farm roads. The new pavement method must be environmental, ecologic and durable. So, for solidification of farm road's soil, we use magnesia cement as quick setting, high strength materials. At magnesia phosphate cement, mixing ratio of mono ammonium phosphate and magnesia is 4:6 and w/b is 50 wt%, it show 14 MPa of compressive strength, and high hydration heat. Solidified soils that mixing ratios of magnesia cement and soil are 4:6 and 5:5 have very high durability for freezing and thawing.
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문제 정의
따라서 기계화 경작로 포장은 이러한 단점을 극복할 수 있고, 도로로서의 기능을 장기적으로 유지할 수 있는 소요강도 및 내구성을 확보할 수 있어야 하며, 금후 추진될 사업량에 대비하여 경제성, 내구성, 유지관리의 용이성, 환경 친화성 등을 만족시킬 수 있는 공법의 개발이 필요하다. 본 연구는 이러한 농어촌 기계화 경작로를 대상으로 속경성이며, 수화 특성이 우수한 인산염 마그네시아 시멘트의 토양 고화재로서의 적용여부에 대해 연구하였다.
제안 방법
실험에 사용된 흙의 물성 실험은 함수비 시험(KS F 2306), 흙의 액성 한계ㆍ소성 한계 시험 방법(KS F 2303), 흙의 입도시험(KS F 2302)에 따라 실시하였으며, 인산염 마그네시아 고화재(MAP/MgO)는 배합비를 3:7, 4:6, 5:5로 하고 W/B = 비율은 40%, 50%, 60%로 하였으며 B:S는 1:2.45로 하였다. 인산염 마그네시아 고화재에 의한 토양 고형화 배합설계는 표 3의 배합예.
인산염 마그네시아 고화재에 의한 토양 고형화 배합설계는 표 3의 배합예.와 같이 인산염 마그네시아 시멘트 : 치환시료(표준사 + 점성토) = 1:9, 1.5:8.5, 2:8, 3:7, 4:6, 5:5, 6:4, 7:3 치환시료(점성토 : 표준사) = 3:7, 4:6, 5:5, 6:4, 7:3의 비율로 하였으며 함수비는 흙의 액성한계 40% + W/B = 50%의 값을 적용하였다.
대상 데이터
8μm 이었으며 표1에 화학조성을, 그림1에 입도분포 및 그림 2에 XRD 분석결과를 나타내었다. 그리고 대상토는 강원도 삼척시 중앙로의 야산에서 채취한 CL 계의 점성토를 사용하였다.
본 연구에서 사용된 원료인 제1인산암모늄은 무색∼백색의 결정으로 pH는 4.3∼5.0이고 비중은 1.8이며, 사소 Magnesia는 1500℃ 이상에서 사소하여 만든 Magnesia Clinker 이며 염기성 내화물에 주원료가 되고 있다.
이론/모형
각 배합비에 대한 수화열 측정을 실시하였으며, 인산염 마그네시아 시멘트에 의해 고형화 된 흙의 물성실험은 흙 시멘트 압축 강도 시험 방법(KS F 2328)에 의해 MAP:MgO 배합 및 치환시료(점성토 : 표준사)에 따른 압축강도를 측정하였으며 내구성에 대한 실험은 급속 동결 융해에 대한 콘크리트의 저항 시험 방법(KS F 2456)에 준하여 실험하였다.
성능/효과
1) 인산염 마그네시아 시멘트의 가사시간 확보 및 압축강도 특성은 인산염 마그네시아(MAP:MgO)의 배합이 4 : 6일 때, W/B = 50%일 때 14MPa로 가장 큰 강도를 나타냈다.
2) 대상토-고화재 동결융해 저항성 실험 결과, 인산염 마그네시아 시멘트(MAP:MgO=4:6), W/B=50wt%를 기준으로 치환시료(점성토:표준사=4:6, 3:7) 배합이 가장 우수하였으며, 인산염 마그네시아 시멘트(MAP:MgO=4:6):대상토의 비율이 4:6과 5:5 배합이 동결융해 후의 압축강도 값이 7.0 MPa 이상으로써 가장 우수한 것으로 나타났다.
수화열과 강도의 상관관계를 검토한 결과 그림6에서 보는 바와 같이 인산염 마그네시아 시멘트(MAP : MgO = 4 : 6)에서 최고 온도를 보였으며 또한 가장 높은 강도를 나타내었다.
인산염 마그네시아 시멘트를 흙(치환시료)에 적용한 결과 전체적으로 농업기반공사에서 기계화 경작로를 대상으로 요구하는 동결융해 전후 압축강도 기준 2.5MPa 이상을 만족하였으며, 특히 인산염 마그네시아 시멘트(MAP:MgO=4:6), W/B=50wt%를 기준으로 치환시료(점성토:표준사=4:6, 3:7) 배합이 가장 우수하였으며, 인산염 마그네시아 시멘트(MAP:MgO=4:6):대상토의 비율이 6:4과 5:5 배합이 동결 융해 후의 압축강도 값이 7.0 MPa 이상으로써 가장 우수한 것으로 나타났다.
인산염 마그네시아 시멘트의 수경성 시멘트 모르타르의 압축 강도 시험 방법(KS L 5105)에 준하여 강도를 측정한 결과 인산염 마그네시아(MAP:MgO)의 함량이 4 : 6의 비율에서 그리고 함수비 50%일때 가장 큰 강도를 보이는 것을 확인할 수 있었다.
후속연구
그러나 흙만을 사용하여 포장할 경우 지역별, 토질별로 집중강우 등에 의해 지반이 연약해지거나 동절기 후 농번기 시 차량의 반복통행으로 도로표면의 굴곡이 심하게 나타나는 경우가 있다. 따라서 기계화 경작로 포장은 이러한 단점을 극복할 수 있고, 도로로서의 기능을 장기적으로 유지할 수 있는 소요강도 및 내구성을 확보할 수 있어야 하며, 금후 추진될 사업량에 대비하여 경제성, 내구성, 유지관리의 용이성, 환경 친화성 등을 만족시킬 수 있는 공법의 개발이 필요하다. 본 연구는 이러한 농어촌 기계화 경작로를 대상으로 속경성이며, 수화 특성이 우수한 인산염 마그네시아 시멘트의 토양 고화재로서의 적용여부에 대해 연구하였다.
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