한국지반공학회논문집 (Journal of the Korean Geotechnical Society)

  • 제27권5호
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  • Pages.61-74
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  • 2011
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  • 1229-2427(pISSN)
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  • 2288-646X(eISSN)
한국지반공학회 (Korean Geotechnical Society)
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성토재 적용을 위한 경량폐기물의 기본물성 및 압축특성 연구

A Study on the Basic and Compression Characteristics of Lightweight Waste for Use as Fill Materials

  • 투고 : 2011.01.24
  • 심사 : 2011.04.21
  • 발행 : 2011.05.31
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초록

본 연구는 석탄회와 폐타이어, 그리고 두 재료의 혼합재료 등 경량 폐기물의 성토재 활용을 위한 기본적인 연구로서, 이들 재료의 입도분포, 비중, 다짐밀도, 전단강도, 투수특성 등 기본물성 및 지반공학적 물성 평가를 위한 실험을 수행하였으며, 현장 조건에 따른 함수비와 온도변화를 고려한 1차원 압축 침하특성 등을 평가하였다. 석탄회 재료의 경우 대표적인 성토재료인 풍화토와 유사한 입도분포를 가지면서, 경량의 특정을 확인할 수 있었다. 그러나 강도측면에서는 풍화토와 유사한 수준을 보이고, 투수특성은 입도에 따라 매우 큰 차이를 나타냈다. 폐타이어가 포함된 재료들의 경우에도 강도값은 성토재로 충분한 값을 보였다. 이들 재료의 1차원 수직압축특성 실험 결과에서도 일정 수직응력 수준 하에서는 모래와 유사한, 비교적 압축성이 낮은 재료로 평가할 수 있었으며, 함수비변화와 반복적인 동결융해조건 하에서는 석탄회가 포함된 재료들이 풍화토 및 풍화토-폐타이어 혼합재료에 비해 낮은 압축침하거동을 보였다.

This is a fundamental research on use as fill material of lightweight waste such as bottom ash and tire shred. We carried out the test for particle size distribution, specific gravity, density, shear strength, permeability and vertical compression settlement, considering water content change and temperature effect of several waste materials. Bottom ash, which is lighter than soils, has similar permeability and particle size distribution to those of weathered soils. But permeability may differ depending on the particle size distribution. The shear strength aspect of bottom ash and tire shred mixed materials are similar to that of natural fill materials. In the 1-D vertical compression settlement test, we could be assured that bottom ash and tire shred mixed materials showed similar compression settlement to that of sand under actual vertical stress. Furthermore, materials including bottom ash showed smaller compression settlement than that of weathered soils in the long-term settlement test under wetting and freezing-thawing condition.

키워드

참고문헌

  1. 고용일 (1992), 석탄회의 도로 성토재료로서의 활용에 관한 실험적 연구, 박사학위논문, 한양대학교 일반대학원.
  2. 고태훈 (1997), 압밀촉진용 연직배수재로서 Bottom Ash의 활용을 위한 연구, 석사학위논문, 한양대학교 일반대학원.
  3. 김강덕, 강승구 (2007), "석탄 바닥재와 점토를 이용한 인공경량 골재 제조", Journal of the Korea crystal growth and crystal technology, Vol.17, No.6, pp.277-282.
  4. 김윤기 (2003), 투수시험결과 해석에 의한 불포화 풍화토의 투수성에 관한 연구, 석사학위 논문, KAIST.
  5. 도영곤, 권혁두, 이 송 (2009), "Bottom Ash를 이용한 그라우팅재의 환경적 연구", 한국지반공학회 논문집, 제22권, 11호, pp.5-11.
  6. 박병기 (1973), "화강암질 풍화토의 특성연구", 대한토목학회 논문집, 제21권, 4호.
  7. 박흥규, 천병식, 임해식, 권형석 (1992), "석탄회와 화강토의 MR특성", 대한토목학회 학술발표회 개요집, Vol.1992, No.1, pp.547-550.
  8. 송민섭, 김영덕, 나철성, 최경렬, 김재환, 김무한 (2003), "바텀애시를 사용한 모르터의 특성에 대한 실험적 연구", 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 제3권 1호.
  9. 신지수 (2010), 파괴확률 변화속도를 이용한 강우 시 철도사면의 안전관리기준에 관한 연구, 석사학위논문, 한양대학교 일반대학원.
  10. 오세붕, 문종호, 김태경, 김윤기 (2008), "불포화 지반특성 영향에 대한 강우시 사면붕괴의 사례연구", 대한토목학회 논문집, 제28권, 제3C호, pp.167-178.
  11. 원종필, 이용수 (2001), "Bottom Ash를 혼합한 저강도 고유동 충전 재의 특성", 한국콘크리트학회 논문집, Vol.13, No.3, pp.294-300.
  12. 윤여원, 채광석, 송규환 (2000), "석탄회의 정적 및 동적특성평 가", 한국환경지반공학회 논문집, 제10권, 제3호, pp.5-12.
  13. 윤여원 (2004), "지반보강재로서 폐타이어의 활용; 지반보강효과", 한국지반공학회논문집, 제20권, 3호 4월 pp.107-117.
  14. 이병식, 정경순 (2001), "변형률제어 진동삼축압축시험법을 이용한 석탄회가 혼합된 모래시료의 액상화 평가", 한국지반공학회논문집 제17권 5호, pp.129-136.
  15. 이성진, 이승래, 장범수 (2002), "화강풍화토의 불포화 전단강도 특성에 관한 연구", 대한토목공학회논문집, 제22권, 제1-C호, pp.81-88.
  16. 이성진, 신민호, 고태훈, 황선근 (2009), "저회(Bottom Ash)와 폐타이어를 활용한 성토구조물 거동에 관한 연구", 대한토목학회논문집 C, 제29권 제1C호, pp.21-31.
  17. 이승래, 오태규, 김윤기, 김희철 (2009), "강우침투시 강우강도와 포화투수계수가 안전율에 미치는 영향", 한국지반공학회논문집, 제25권, 제1호, pp.65-76.
  18. 이영생 (2000), "석탄회를 이용한 기능성 건설재의 토질공학적 특 성에 관한 실험적 연구", 대한토목학회논문집, 제20권, 제2-C호, pp.147-154.
  19. 이종호, 김재환, 김용로, 강석표, 최세진, 김무한 (2002), "물시멘트비에 따른 바텀애시를 사용한 콘크리트의 특성에 관한 실험적 연구", 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 제2권 1호.
  20. 장명순, 천병식, 최현식 (1996), "석탄회의 성토재 및 포장재로서 의 재활용을 위한 기초연구", 한국지반공학회, 한국지반공학회 연약지반처리위원회 봄 학술세미나, Vol.0, No.0, pp.91-107.
  21. 정승용, 김수삼 (1991), "석탄회의 침강에 관한 실험적 연구", 대한토목학회 학술발표회 개요집, Vol.1991, No.0, pp.591-594.
  22. 차동원, 이희상, 정종한 (1999), "전력산업에서의 석탄회 발생과 성상", 한국전력공사 삼천포화력 본부 및 경상대학교 부설 농업 자원이용연구소 공동주관 심포지엄 회보: 석탄회의 농업적 이용, pp.1-23.
  23. 채광석, (2007), 매립석탄회(Bottom Ash)자원의 재활용기술 개발, GS건설 기술연구소.
  24. 천병식, 김양선, 고용일, 오민열, 권형석 (1989), "석탄회의 건설재료로서의 활용에 관한 연구(II)-반복하중에 의한 변형특성을 중심으로-", 대한토목학회학술대회 개요집.
  25. 천병식, 김량선, 박홍규, 임해식, 김대영 (1990), "석탄회의 건설재료로서의 활용에 관한 연구(III) -동결융해를 중심으로-", 대한토목학회 학술발표회 개요집, Vol.1990, No.0, pp.467-470.
  26. 천병식, 고용일 (1992), "석탄회의 도로성토재 및 노상재로서의 활용을 위한 비회와 저회의 적정혼합비", 대한토목학회논문집 대한토목학회, 제12권, 제1호.
  27. 천병식, 최현석, 박기천, 최상훈, 조규완 (1995), "석탄회의 건설재 료로서의 활용에 관한 연구", 대한토목학회 학술발표회 논문집, Vol.1995, No.3, pp.567-570.
  28. 천병식 (1998), "토질공학적 해석방법에 의한 석탄회 폐기물지반의 안정처리에 관한 연구-지반변형해석을 위한 Cam-clay model 을 중심으로-", 한국지반공학회지, 제14권, 제1호.
  29. 천병식, 여유현 (2000), "구조물 뒷채움재로서의 석탄회 활용에 관한 연구", 한국해양공학회지, 제14권, 제1호, pp.74-79.
  30. 한국남동발전 (2006), 삼천포화력 매립석탄회 재활용 및 적용방안, 보고서.
  31. 홍성완 등 (1992), 성토재로서의 석탄회 이용방안 연구, 한국건설기술연구원.
  32. Ahmed, I. (1993), "Laboratory Study on Properties of Rubber Soils, Report No. FHWA/IN/JHRP-93/4", Purdue University, West Lafayette, IN,
  33. American Society for Testing and Materials (ASTM)(2004) Standard Practice for Use of Scrap Tires in Civil Engineering Application. Designation D 6270-98.
  34. Carrier III, W. D. (2000), "Compressibility of a Compacted Sand", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Vol.126, No.3, pp.273-275. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2000)126:3(273)
  35. Edil, T. B. and Bosscher, P. J. (1992), Development of Engineering Criteria for Shredded Waste Tires in Highway Applications. Final Report No. GT-92-9, University of Wisconsin-Madison, Wisconsin Department of Transportation, Wisconsin Department of Natural Resources.
  36. Edil, T. B. and Bosscher, P. J. (1994), "Engineering properties of tire chips and soil mixtures", Geotechnical Testing Journal, ASTM, 17(4), pp.453-464. https://doi.org/10.1520/GTJ10306J
  37. Fredlund, D. G., Xing, A. and Huang, S. (1994), "Predicting the permeability function for unsaturated soils using the soil-water characteristic curve", Canadian Geotechnical Journal, Vol.31, pp. 533-546. https://doi.org/10.1139/t94-062
  38. GAI Consultants, Inc. and USIFCAU (1993), "Use of Coal Combustion By-Products in Highway Construction", Prepared for the General Assembly of Indiana and Indiana Department of Transportation in response to House Enrolled Act 1056 and Senate Bill 209.
  39. Garga V.K., and O'Shaughnessy, V. (2000), "Tire-reinforced earthfill. Part 1 : Construction of a test fill, performance and retaining wall desigh", Canadian Geotechnical Journal, Vol.37, pp.75-96. https://doi.org/10.1139/t99-084
  40. Huang W. H., (1990), The use of bottom ash in highway embankment, subgrades, and subbases, Joint highway research project final report.
  41. Humphrey, D.N., Sandford, T.C., Cribbs, M.M., Gharegrat, H., and Manion, W.P. (1993b), "Shear Strength and Compressibility of Tire Chips for Use as Retaining Wall Backfill", Transportation Reseach Record No. 1422, Transportation Reseach Board, pp.29-35.
  42. Karim, A., Lovell, C. and Salgado, R. (1997), Building Highway Embankments of Fly/Bottom Ash Mixtures, Final Report No. FHWA/ IN/JTRP-97/01, SPR-2115, Joint Transportation Research Program, Purdue University, Indiana Department of Transportation.
  43. Kim B. J. (2003), Properties of coal ash mixture and their use in highway embankments, Ph.D. Dissertation, Purdue University.
  44. Prakash K. and Sridharan A. (2009), "Beneficial Properties of Coal Ashes and Effective Solid Waste Management", Practice Periodical of Hazardous, Toxic, and Radioactive Waste Management, Volume 13, Issue 4, pp. 239-248. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HZ.1944-8376.0000014
  45. Manion, W.P., and Humphrey, D.N. (1992), "Use of Tire Chips as Lightweight and Conventional Embarkment Fill, Phase IㅡLaboratory", Technical Paper 91-1, Technical Services Division, Maine Department of Transportation, Augusta, ME,
  46. Salgado, R., Yoon, S. and Siddiki, N. Z. (2003), "Construction of Tire Shreds Test Embankment", Final Report No. FHWA/IN/JTRP-2002/35, Joint Transportation Research Program, Purdue University, Indiana Department of Transportation.
  47. Seals, R. K., Moulton, L. K., and ruth, B. E. (1972), "Bottom Ash: An Engineering Material", Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol.98, No.SM4, pp.311-325.
  48. Turner-Fairbank Highway Research Center (TFHRC) (1997), User Guidelines for Waste and Byproduct Materials in Pavement Construction. FHWA-RD-97-148, Federal Highway Administration (http://www.tfhrc.gov/hnr20/recycle/waste/st4.htm)
  49. Usmen, M. A. (1977), A Critical Review of the Applicability of conventional Test Methods and Materials Specifications to the Use of Coal-Associated Wastes in Pavement Construction, Ph. D. Dissertation, West Virginia University, Morgantown, WV.
  50. Zornberg, J. G. Costa, Y. D. and Vollenweider, B. (2004a), "Performance of Prototype Embankment built with Tire Shreds and Nongranular Soil", Journal of the Transportation Research Board, No. 1874, pp.70-77.
  51. Zornberg, J. G., Cabral, A. R. and Viratjandr, C. (2004b), "Behaviour of Ttire Sshred - Ssand Mmixtures", Canadian Geotechnical Journal, Vol.41, No.2, pp.227-241. https://doi.org/10.1139/t03-086

피인용 문헌

  1. 다항회귀분석을 활용한 혼합경량토의 강도산정 모델 개발 vol.26, pp.2, 2011, https://doi.org/10.5574/ksoe.2012.26.2.039
  2. 생활폐기물 소각 바닥재의 역학적 특성 vol.16, pp.11, 2015, https://doi.org/10.14481/jkges.2015.16.11.21
  3. 산업단지에서의 흡착 성토재로써 제올라이트 토양혼합물의 특성평가 vol.39, pp.1, 2011, https://doi.org/10.12652/ksce.2019.39.1.0203