지질공학 (The Journal of Engineering Geology)

  • 제21권2호
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  • Pages.147-156
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  • 2011
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  • 1226-5268(pISSN)
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  • 2287-7169(eISSN)
대한지질공학회 (The Korean Society of Engineering Geology)
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이산화탄소 주입공 그라우팅 시멘트의 역학적 물성 및 파괴 거동

Mechanical Properties and Failure Behavior of Grouting Cements for a $CO_2$-Injection Hole

  • 박미희 (충남대학교 지질환경과학과) ;
  • 장찬동 (충남대학교 지질환경과학과) ;
  • 조영욱 (충남대학교 지질환경과학과) ;
  • 추민경 (충남대학교 지질환경과학과) ;
  • 염병우 (한국지질자원연구원 CO2 처분연구실)
  • Park, Mi-Hee (Geology and Earth Environmental Sciences, Chungnam National University) ;
  • Chang, Chan-Dong (Geology and Earth Environmental Sciences, Chungnam National University) ;
  • Jo, Yeong-Uk (Geology and Earth Environmental Sciences, Chungnam National University) ;
  • Choo, Min-Kyoung (Geology and Earth Environmental Sciences, Chungnam National University) ;
  • Yum, Byoung-Woo
  • 투고 : 2011.05.21
  • 심사 : 2011.06.23
  • 발행 : 2011.06.30
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초록

이산화탄소 지중저항을 위한 주입공의 안정성 및 누출제어에 주요 영향을 미치는 그라우팅 시멘트의 물리, 역학적 물성과 파괴 거동 특성을 실내실험을 통해 규명하였다. 물과 조강 3종 포틀랜드 시멘트를 네 종류의 질량비(각각 0.4, 1, 2, 3)로 배합한 시편을 제작하여 시험하였다. 그라우팅재의 제반 물리, 역학적 물성은 물/시멘트 배합비 0.4와 1 사이에서 급격하게 변화하며 전체적으로 물/시멘트 배합비가 증가함에 따라 공극률은 증가, 탄성파속도, 탄성계수, 압축, 인장강도 등은 감소하는 체계적인 변화양상을 보였다. 특히 일련의 삼축압축실험에서는 시편 성형시 물/시멘트 배합비와 시편에 작용하는 구속압 조건에 따라 취성파괴와 연성변형의 경계가 명확히 구분되었다. 규명된 물성 및 파괴거동은 이산화탄소 주입공 주변의 암반응력과 주입압 조건에 따라 발생할 수 있는 그라우팅재의 일차적 변형, 파괴, 균열 등의 모델분석에 주요 입력인자로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

We conducted laboratory experiments to determine the physical and mechanical properties, and the failure behaviors, of cements for use as grouting material in a $CO_2$-injection borehole. Samples with lour different ratios of water to cement mass (0.4, 1, 2, and 3) were tested. The analyzed properties (porosity, sonic velocity, modulus, and compressive and tensile strengths) varied systematically as a function of the ratio of water to cement (w/c), showing a sharp change between w/c ratios of 0.4 and 1. Triaxial compression tests revealed a clear boundary between brittle and ductile failure depending on the w/c ratio and confining pressure. The present results can be utilized as input parameters for numerical models to understand the initial deformation and failure behavior of grouting cements in a $CO_2$-injection borehole.

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