Phase Changes of Soil-Cement Mixture Using Fall Cone and Heat of Hydration

Some amount of cements can be added into the soil with high water content to improve the engineering properties. In such a case, it is difficult to predict and figure out the phase changes of the soil-cement mixture which is closely associated with workability of the soil-cement mixture. Changes in heat of hydration and hardness of the cement pastes are known to provide the useful information about the phase changes of the soil-cement mixtures. In this study, heat of hydration and cone penetration depth were measured from the specimens of cement paste and 3 soil-cement mixtures. From the experimental results, it was found that the phase changes of the soil-cement mixtures are the same as those of cement paste, and that shear strength of the mixtures abruptly increases when the heat of hydration is minimum. Initial setting time of the mixtures coincides with the state when fall cone penetration depth was 1.0 mm and it is defined as plastic limit of the mixtures. Initial setting time of the mixtures is retarded as soil/cement ratio is increased. Measurements of heat of hydration and fall cone apparatus could be the useful tools to predict the phase changes of tile soil-cement mixtures.

Fall cone과 수화열을 이용한 흙-시멘트 혼합물의 상 변화 연구

고함수비 상태의 흙에 시멘트를 첨가하게 되면 흙의 공학적 성질을 개량할 수 있다. 이렇게 고함수비 흙에 시멘트를 혼합하는 경우 흙시멘트 혼합물의 워커빌러티와 밀접한 관련이 있는 상 변화를 예측하고 구분하는 것은 매우 힘들다. 시간에 따른 시멘트 paste의 수화열 변화와 경도의 변화는 흙시멘트 혼합물의 상 변화에 대한 유용한 정보를 제공해준다. 본 연구에서는 시멘트 paste와 흙/시멘트 비를 달리 한 3 종류의 혼합물에 대해 수화열과 콘 관입량을 측정하여 흙시멘트 혼합물의 상 변화를 관찰하였다. 실험결과, 흙시멘트 혼합물의 상 변화는 시멘트 paste와 동일한 형태를 보이며 수화열이 최소가 되는 시점에서 혼합물의 전단강도가 급격하게 증가함을 알 수 있었다. 흙시멘트 혼합물의 초결시점은 fall cone 관입량이 1.0mm, 즉 혼합물이 소성상태에 도달하는 시점과 일치하며 흙/시멘트 비가 증가할수록 초결시간은 지연되었다. 흙시멘트 혼합물에 대한 수화열 측정과 fall cone 관입량 측정은 흙-시멘트 혼합물의 상 변화를 예측하는 유용한 수단으로 사용할 수 있다.