원료토의 특성에 따른 경량기포혼합토의 압축강도영향인자 분석

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 부산지역의 다양한 원료토를 이용하여 제작한 경량기포혼합토의 일축압축시험으로, 경량기포혼합토의 역학적 특성에 영향을 미치는 원료토의 특성과 시멘트 첨가량, 목표단위중량, 양생일의 영향을 정량적으로 분석하였으며, 다음과 같은 결론이 도출되었다.
(1) 경량기포혼합토의 응력-변형률 관계는 단위중량과 시멘트 첨가량이 낮을수록 뚜렷한 파괴점이 없는 벌징파괴(bulgingfailure)의 형태를 보이며, 단위중량과 시멘트 첨가량이 높을수록 뚜렷한 파괴점이 나타나는 취성파괴의 형태를 보인다. 또한 단위중량이 7kN/㎥이하에서는 벌징파괴형상, 7~9kN/㎥에서는 전반 파괴형상을 보이며, 11kN/㎥경우에는 상부의 국부파괴에서 전반전단파괴형상으로, 경량기포혼합토의 목표단위중량에 따라 다른 파괴형상을 보인다. 이는 기포제 점성의 영향으로 보여진다. 즉 슬러리화된 원료토에 첨가된 기포제의 첨가량이 단위중량이 높아질수록 감소되기 때문에 이로 인해 상부의 일부분에서 원료토가 균질하게 분포 하지 못해 발생하는 현상으로 보여진다.
(2) 경량기포혼합토의 변형계수(E_(50))와 일축압축강도의 관계는 E_(50)=(60~200) q_(u)의 관계를 보이며 일본의 건설발생토를 대상으로 시험한 결과에서 얻어진 E_(50)=(100~200)_(q_(u))와 비교하면 다소 낮은 값을 가진다. 또한 하한값의 대부분은 단위중량이 낮은 경량기포혼합토에서 발생하며, 압축강도가 동일하더라도 동일 하중에서 더 많은 변형을 유발한다.
(3) 시멘트 첨가량과 단위중량은 일축압축강도에 지배적인 요소로 일축압축강도에 큰 영향을 가지며 그 관계식은 q_(u28)=ŋ·In(r_(t)-Κ)의 형태로,?艅?,?耀苛? 시멘트 첨가량의 변화에 따라 달라진다.
(4) 일축압축강도는 모래와 점토의 함유율이 많아질수록 저하되며, 실트의 함유율의 증가는 강도발현에 도움을 준다. 이것을 고려한 λ=M/S·C를 이용하여 일축압축강도를 정규화 할 수 있다.?蔚育? 값은 모래의 함유율에 의해 달라지며, 모래의 함유율이 같으면 실트와 점토의 함유율의 비에 따라 일축압축강도가 선형적인 상관성을 가진다.
(5) 재령일에 따른 강도발현률(α)은 점토함유율(C_(%))이 높을수록 감소된다. 이는 점토가 시멘트의 수화반응을 억제하여 점토의 함유율이 높을수록 강도의 발현속도가 저하되기 때문이며, 본 연구의 결과 양생 28일의 강도는 q_(u)=[2.59-0.37In(C_(%))]·Q_(u7)의 관계를 가진다.
(6) 경량기포혼합토의 타설높이에 따른 일축압축강도는 곡률계수가 커지면 상부와 하부의 단위중량 및 강도차이가 더 크게 발생한다. 또한 곡륙계수의 변화가 심하고 조립토의 함유율이 높을 경우 기포의 소산율이 높으므로 이와 같은 원료토를 경량기포혼합토로 이용할 경우 타설높이를 제한하고, 현장 시공 경량기포혼합토의 목표단위중량과 강도를 확인하는 것이 필요하다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The mechanical charateristic of Lightweight Air-mixed soil is investigated in this research. Lightweight Air-mixed soil is composed of the in-suit soil, cement and foam to reduce the unit-weight and increase compressive strength. To investigate the relationship between compressive strength (q_(u)) of Lightweight Air-mixed soil and its physical deformation coefficient (E_(50)), a series of unconfined compressive tests have been performed on specimens of Lightweight Air-mixed soil according to various dredged soil types by percentage of sand, silt and clay. From the results found that the cement content (C_(i)) and unit weight (r_(m)) are most influence factors on strength and percentage of sand, silt, clay by grain size analysis (KS F2302) are much affecting on compressive strength than other physical properties of soil. Also found that the rate of strength (α) increases with curing time, but it reduces with the increase of percentage of clay (C_(%)).

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 = 1
• 1.1 연구의 배경 = 1
• 1.2 연구의 목적 = 1
• 제 2장 종래의 연구 = 2
• 2.1 경량기포혼합토의 정의 = 2
• 2.2 기포혼합토공법의 특징 = 3
• 2.3 기포혼합토공법의 적용성 = 4
• 2.4 경량기포혼합토 재료특성 = 6
• 2.4.1 원료토 = 6
• 2.4.2 고화재 = 7
• 2.4.3 물 = 7
• 2.5 경량기포혼합토의 공학적 특성 = 8
• 2.5.1 삼축압축 특성 = 8
• 2.5.2 변형특성 = 12
• 2.5.3 일축압축강도 특성 = 14
• 2.5.4 크리프 특성 = 17
• 2.6 현장적용사례 = 19
• 2.6.1 해외사례 = 19
• 2.6.2 국내사례 = 25
• 2.6.3 경량기포혼합토 시 모니터링 분석 = 25
• 2.7 국내 경량기포혼합토 시험시공 사례 = 30
• 2.7.1 단차발생 사례(경마장 주변 도로) = 30
• 2.7.2 침하계측 결과 분석 = 30
• 2.7.3 경량기포혼합토 공법 적용시의 침하예측 및 단차 경감 = 31
• 2.7.4 시공전경 = 32
• 2.7.5 모니터링 결과 = 33
• 2.8 EPS 공법과 비교 = 34
• 2.8.1 EPS의 활용성 및 특징 = 34
• 2.8.2 EPS의 공학적 특성 = 35
• 2.8.3 EPS의 압축크리프 영향 = 45
• 제 3장 실험재료 및 방법 = 53
• 3.1 실험재료 = 53
• 3.1.1 시료 = 53
• 3.1.2 경량기포혼합토의 구성 = 54
• 3.2 시험방법 = 55
• 3.2.1 경량기포혼합토의 배합 = 55
• 3.2.2 일축압축강도시험 = 57
• 제 4장 실험 결과 및 분석 = 59
• 4.1 응력-변형 거동특성 = 59
• 4.2 일축압축강도-변형계수의 관계 = 62
• 4.3 목표단위중량과 시멘트 첨가량의 영향 = 64
• 4.4 원료토 특성에 따른 일축압축강도 = 68
• 4.5 재령일 따른 일축압축강도의 변화 = 72
• 4.6 타설높이의 영향 = 73
• 제 5 장 결론 = 77
• 참고문헌 = 79
• Abstract = 81