[논문]그라우트재의 침투특성 및 내구성 규명

김찬기; 김중철; 김용철; 차경섭; 김선주

[국내논문] 그라우트재의 침투특성 및 내구성 규명
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김찬기 (대진대학교 건설시스템공학과) , 김중철 (대진대학교 토목환경공학과) , 김용철 (대진대학교 토목공학과) , 차경섭 (대우건설) , 김선주 (대우건설)

This study was performed for evaluate permeability in base of development material and existing grouting. And examined durability by age strength when devide seawater and fresh water that water curing. Executed permeability test to choose base to produce pouring in specimen. About 5 grouting material, produced pouring in specimen. Seawater strength of all grouting materials except BGI decreased gradually as result that divide seawater and fresh water that water curing.

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문제 정의

따라서, 본 연구에서는 개발재료 및 기존 그라우트재료의 지반 내 침투성을 평가하고, 담수/해수조건하 양생 시 재령별 압축강도변화를 통하여 내구성을 규명하고자 한다.
본 연구에서는 기존 그라우트재료 및 개발재의 지반 내 침투성을 평가하고, 담수와 해수양생조건에 따라 재령별 압축강도변화를 통하여 내구성을 평가한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

제안 방법

주입공시체를 제작하기 위해 25cm 대상지반에 갤 타임 40초내에 주입될 대상을 선정하기 위하여 대상지반의 특성시험과 주입 시험을 선행하였다.
2종류의 모래의 특성시험으로 얻어진 결과로 대상 시료토를 굵은 모래, 가는 모래로 나누었으며 입도 분포, 비중, 건조밀도, 공극비, 투수계수 등의 물성시험을 수행한 결과는 다음 표 1과 같다.
대상지반을 동일한 밀도와 공극을 유지하도록 각 대상 시료의 조건별로 몰드체적에 대한 중량을 산정하여 그림 1과 같은 시험기에 강사, 바이브레이터, 또는 다짐봉으로 시료토를 제작한다. 다짐효과에 편차가 생기지 않도록 시료토를 약 5cm씩 5층으로 나누어 적절히 다짐하고, 이 때 대상지반 25cm에 대하여 100% 주입이 가능한 시료에 대하여 기록한다.
대상지반을 동일한 밀도와 공극을 유지하도록 각 대상 시료의 조건별로 몰드체적에 대한 중량을 산정하여 그림 1과 같은 시험기에 강사, 바이브레이터, 또는 다짐봉으로 시료토를 제작한다. 다짐효과에 편차가 생기지 않도록 시료토를 약 5cm씩 5층으로 나누어 적절히 다짐하고, 이 때 대상지반 25cm에 대하여 100% 주입이 가능한 시료에 대하여 기록한다.
주입재로는 보통포틀랜드 시멘트와 마이크로 시멘트를 사용하였다. w/c는 100, 200, 300%로, 주입압은 1, 2, 3kg/m²로 변화시켜 주입을 실시하였고, 대상 시료토를 이용하여 OPC와 마이크로 시멘트(분말도 각각 6000, 8000)에 대한 주입시험 결과는 다음 표 2와 같다.
주입시험에서 얻은 결과를 토대로 5가지 재료들이 모두 겔타임 안에 주입될 수 있는 지반으로 굵은 모래, 상대밀도 70 의 지반상태를 설정하여 시편을 제작하였다. LW, McG, SGR, BGI, 개발제에 대해 표 3과 같은 배합비에서 1kgf/cm²내외의 압력에서 현탁액형과 용액형의 주입재를 2액1공정식으로 주입하되 1:1 주입이 95%이상의 조건을 만족할 수 있도록 압력계를 조절하여 주입하였으며 BGI 주입제에 대해서는 현탁액과 용액형의 주입제가 2:1이 될 수 있도록(A액 기준으로 1kgf/cm²내외) 압력계를 조절하여 주입하였다.
주입시험에서 얻은 결과를 토대로 5가지 재료들이 모두 겔타임 안에 주입될 수 있는 지반으로 굵은 모래, 상대밀도 70 의 지반상태를 설정하여 시편을 제작하였다. LW, McG, SGR, BGI, 개발제에 대해 표 3과 같은 배합비에서 1kgf/cm²내외의 압력에서 현탁액형과 용액형의 주입재를 2액1공정식으로 주입하되 1:1 주입이 95%이상의 조건을 만족할 수 있도록 압력계를 조절하여 주입하였으며 BGI 주입제에 대해서는 현탁액과 용액형의 주입제가 2:1이 될 수 있도록(A액 기준으로 1kgf/cm²내외) 압력계를 조절하여 주입하였다.
시편은 주입시 상부가 압력계 때문에 교란이 되므로 D=7cm h=25 cm의 공시체를 제작한 후에 상부교란부분을 제거하는 방법으로 시편을 제작하였다.

대상 데이터

주입재로는 보통포틀랜드 시멘트와 마이크로 시멘트를 사용하였다. w/c는 100, 200, 300%로, 주입압은 1, 2, 3kg/m²로 변화시켜 주입을 실시하였고, 대상 시료토를 이용하여 OPC와 마이크로 시멘트(분말도 각각 6000, 8000)에 대한 주입시험 결과는 다음 표 2와 같다.

성능/효과

(1) 보통 포틀랜드시멘트의 경우 가는 모래에서는 주입이 어려운 반면 마이크로시멘트는 본 시험에 사용된 모든 지반조건에 대해 원활히 주입되는 것을 확인할 수 있었다.
(2) 모든 시료에 대해서 담수양생시료의 강도는 계속적으로 증진되었지만 해수양생조건에서는 BGI를 제외한 모든 재료의 재령 28일강도가 떨어지거나 강도 발현율이 저하되었다.

후속연구

이들 공사는 공통적으로 본구조물 시공 전에 외부의 지하수 및 해수의 유입을 막기 위한 가물막이 공사가 필수적으로 선행된다. 향후에도 국내외에서 인공섬, 조력발전소 등 대형 해안 공사가 다수 건설될 것으로 예상된다.
(3) 28일까지 해수에 대한 내구성은 BGI가 가장 컸고, 장기적인 내구성에 대해서는 이 후 양생 일에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.

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