본 논문에서는 일련의 실내실험을 통하여 하수회의 기본특성, 다짐, 압축강도, 압밀, 투수 및 CBR 특성을 분석하여 폐기물 매립장의 차수재 및 복토재 등의 건설재료로서 하수슬러지 소각재의 활용방안을 연구하였다. 특히, 하수슬러지 소각재의 치환률을 5, 10, 15, 20, 25, 30%로 변화시키면서 점토벽돌을 제작하여 품질시험을 실시하였다. 하수슬러지 소각재의 투수특성을 확보하기 위하여 혼합재로서 벤토나이트와 소석회를 사용하였다. 실험결과, 벤토나이트 혼합비가 증가함에 따라 투수계수는 감소하며 차수재로 사용가능한 투수계수가 $1{\times}10^{-7}cm/sec$ 이하로 되는 벤토나이트의 혼합비는 20% 정도로 나타났다. 일축압축시험결과 하수슬러지 소각재는 복토재의 일축압축강도 기준을 만족하는 것으로 평가되었다. 점토벽돌에 대한 품질시험 결과 하수슬러지 소각재의 치환률이 증가함에 따라 압축강도는 감소하였으며, 3종 점토벽돌의 품질기준을 만족하는 하수회의 최대치환률은 15% 정도로 나타났다.
최근 이상기후 및 집중호우로 인해 낙동강유역의 많은 지역이 재산 및 인명손실을 크게 입고 있다. 이러한 재해 대책의 일환으로 본 연구에서는 일본에서 본댐공사시 가물막이댐으로서 많이 활용하고 있는 CSG공법의 제방축조재료로서 적용성을 평가하기 위해 낙동강 유역의 하상재료인 빈입도의 모래를 시멘트와 혼합한 시멘트혼합토의 강도특성을 파악하고자 한다. 이를 위하여 낙동강유역 2지점의 모래와 시멘트의 혼합율을 2~8%까지 변화시키면서 다짐 및 CBR시험, 일축압축시험 그리고 중형삼축시험을 실시하여 시멘트혼합율과 재령에 따른 압축강도, 탄성계수, 그리고 변형에 따른 응력의 특성등을 검토함으로서 제체재료의 적합성 검토, 설계 및 해석에 필요한 기초자료를 제공하고자 한다.
해성점토가 주를 이루고 있는 연안지역에서는 높은 함수비와 많은 세립토 함유로 매립 및 투기도 많은 어려움이 따르고 있고 시공에 있어 성토재의 부족이라는 또 다른 문제에 직면하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 제지애쉬 첨가 고화제를 혼합한 현장발생 유용토의 동상특성이나 강도특성을 고려한 배합비를 결정하기 위해 혼합토의 광물학적 분석은 물론 배합비에 따른 강성의 변화를 분석하기 위한 일축압축강도실험을 수행하였다. 또한 현장발생토의 고화처리 효과를 검증하고 노상재로의 활용성을 평가하기 위해 동상시험과 휠트래킹시험을 수행하였다. 그 결과, 제지애쉬 첨가 고화제를 6% 혼합할 경우 전반적으로 흙쌓기 재료의 품질기준을 만족하는 것으로 나타났으며 본 연구 결과가 현장발생토의 활용에 대한 적합한 사용기준으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
Thick soft clay deposits which are generally located at the west and south coast of the Korean peninsula have complicated characteristics according to their orientation and formation history. Thus, several geotechnical problems could possibly occur when those soft clay deposits are used as foundations for marine structures. Deep cement mixing (DCM) method is one of the most widely used soft soil improvement method for various marine structures, nowadays. DCM method injects binders such as cement into the soft ground directly and mixes with the in-situ soil to improve the strength and other geotechnical properties sufficiently. However, the natural impacts induced by dynamic motions such as ocean waves, wind, typhoon, and tusnami give significant influences on the stability of marine structures and their underlaying foundations. Thus, the dynamic properties become important design criteria to insure the seismic stability of marine structures. In this study, the dynamic behavior of cemented Busan clay is evaluated. Laboratory unconfined compression test and resonant column test are performed on natural in-situ soil and cement mixed specimens to confirm the strength and strain-dependent dynamic behavior variation induced by cement mixing treatment. Results show that the unconfined compressive strength and shear modulus increase with curing time and cement content increment. Finally, the optimized cement mixing ratio for sufficient dynamic stability is obtained through this study. The results of this study are expected to be widely used to improve the reliability of seismic design for marine structures.
Cemented Sand and Gravel(CSG)재료는 댐 수몰지로부터 쉽게 얻을 수 있는 하상자갈과 굴착토를 물, 시멘트와 함께 혼합한 재료를 총칭하는 것이다. 최근 일본에서는 가물막이댐과 본 댐 축조공사에 CSG 재료를 활용함으로써 댐 축조에 필요한 채석장 개발과 플랜트 건설에 투입되는 제반경비와 시공 공기를 줄일 수 있게 되었으며, 석산개발에 따른 환경훼손을 완화할 수 있게 됨으로써 경제성과 환경적 측면에서 그 활용성이 주목받고 있다. 본 연구에서는 CSG 재료의 기초적인 강도특성을 파악하기 위하여 단위시멘트량를 변화시켜 다짐시험, 일축압축시험 그리고 대형 삼축압축시험을 실시하고 단위 시멘트량과 재령에 따른 압축강도, 탄성계수 그리고 응력-변형특성 등을 검토하였으며 각 인자별 상관식을 제시함으로써 CSG 공법설계 및 해석에 필요한 기초적인 자료를 제공하고자 한다.
Farghaly, Ahmed Abdelraheem;El-Shater, A.;Naiem, Mostafa Abdou Abdel;Hamdy, Fatma
Advances in Computational Design
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제5권1호
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pp.1-11
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2020
Soil is the fundamental element in the construction process. Soil problems affect the safety of the structures, even so the high quality of the structures and so, bad soil found the structures will affect the lifetime or even destroy the structures built on it. Therefore, the study of soil is an important step in the construction process and the investigation of the most effective characteristics of a special kind of soil (shale soil), i.e. Atterberg limits, swelling pressure, swelling potential and unconfined compression strength, are the most effective soil properties. A big projects will be constructed in new urban extension areas with expansive shale soils, like at Al-Kawamil and new Akhmim shale soils which associated with soil problems, treatment system should be used to ensure the stability of the soil under the structures foundations one of the most effective methods is by adding lime solution to the soil by specific quantities, which affect on the properties of the shale soil by decreasing the swelling and increasing the compressive strength of the treatment soils. Experimenting with the soil added to the lime, it was found that the addition of lime solution 6% improve c j the properties of the soil. The results of the tests showed the high effectiveness of using lime in the treatment of Al-Kawamil soil
Biocementation due to the microbially induced calcium carbonate precipitation (MICP) process is a potential technique that can be used for soil improvement. However, the effect of biocementation may be affected by many factors, including nutrient concentration, bacterial strains, injection strategy, temperature, pH, and soil type. This study investigates mainly the effect of chemical concentration on the formation of calcium carbonate (e.g., quantity, size, and crystalline structure) and unconfined compressive strength (UCS) using different treatment time and chemical concentration in the biotreatment. Two chemical concentrations (0.5 and 1.0 M) and three different treatment times (2, 4, and 8 cycles) were studied. The effect of chemical concentrations on the treatment was also examined by making the total amount of chemicals injected to be the same, but using different times of treatment and chemical concentrations (8 cycles for 0.50 M and 4 cycles for 1.00 M). The UCS and CCC were measured and scanning electron microscopy (SEM) analysis was carried out. The SEM images revealed that the sizes of calcium carbonate crystals increased with an increase in chemical concentrations. The UCS values resulting from the treatments using low concentration were slightly greater than those from the treatments using high concentration, given the CCC to be more or less the same. This trend can be attributed to the size of the precipitated crystals, in which the cementation efficiency increases as the crystal size decreases, for a given CCC. Furthermore, in the high concentration treatment, two mineral types of calcium carbonate were precipitated, namely, calcite and amorphous calcium carbonate (ACC). As the crystal shape and morphology of ACC differ from those of calcite, the bonding provided by ACC can be weaker than that provided by calcite. As a result, the conditions of calcium carbonate were affected by test key factors and eventually, contributed to the UCS values.
하천의 기본기능인 치수, 이수, 환경 및 문화 등을 되살리기 위한 국가적 사업인 4대강 국가하천 정비사업은 홍수에 안전한 문화 및 생태가 살아있는 친환경 하천 공간을 정비하기 위한 것으로 건설재료의 친환경성이 강조되고 있다. 본 연구에서는 다당류 친환경 개량재인 콘알파를 활용한 토양 및 시멘트 혼화제를 개발하여 다짐시험, 투수시험 및 일축압축강도시험을 통하여 친환경 하천 공간을 위한 건설재료로의 적합성을 평가하고자 하였다. 일축압축시험의 결과로는 다당류 지반개량재가 강도 증진에 큰 영향을 끼치지 않음을 알 수 있다. 이에 대한 원인을 분석한 결과, 일반적으로 자연 상태에서 토사에 서식하고 있는 각종 균들이 본 연구에서 정확한 배합비를 얻기 위해 건조로에서 고온으로 건조를 시키는 과정에서 활동성이 극 저하되어 강도증진 효과에 반영되지 않은 것으로 나타났다. 향후, 다당류 친환경 지반개량재와 관련된 시험에서는 각 시료를 자연상태에서 함수비를 측정하여 적정함 수비로 다진 뒤, 다당류 지반개량재를 혼합하여 공학적 시험을 실시하는 것이 바람직할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 토양안정재(SS)를 이용한 흙 포장재의 공학적 특성을 평가하기 위해 일축압축시험과 현장적용성시험을 SS의 혼합비, 원지반 종류, 양생기간에 따라 수행하고 강도 및 변형특성을 분석하였다. 실험결과 SS 혼합토의 경우 양생 초기의 강도발현이 빠르고 28일 강도가 최종강도의 97% 이상을 확보하는 것으로 나타났으며, 세립질의 준설점토(DC) 및 유기질토(OS) 보다 조립질의 준설모래(DS)와 화강풍화토(WGS)가 일축압축강도에 대한 변형계수의 비가 큰 것으로 나타났다. 또한 자연건조와 강제건조의 조건으로 비교시험을 수행한 결과 54~67%의 강도 저하를 확인하였으며, 동결융해시험 결과에서는 55~63%의 강도 저하가 발생하였다. 그리고 반복재하시험 결과, 준설모래의 경우 최대 10,000회의 재하에서 초기강도의 35%까지 강도 저하가 발생하여 반복재하에 대한 저항능력의 확보를 위해서는 적당량의 세립분이 필요함을 확인하였다.
석회혼합토의 양생온도가 압축강도에 미치는 영향을 조사하기 위해서 4종류(KY : Sand, MH : Sand, SS : Sandy Loam. JJ : Loam)의 시료(試料)에 석회(石灰)3, 6, 9, 12%씩을 첨가(添加)해서 20, 30, 40, $60^{\circ}C$로 각각 양생온도를 달리해서 양생기간별 압축 강도시험을 한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 석회혼합량(石灰混合量)이 증가(增加)하면 최적합수비(最適合水比)는 증가(增加)하고 최대건조밀도(最大乾燥密度)는 감소(感少)하는 경향을 보였다. 2. SS, JJ흙은 우회함량(右灰含量) 9%에서 최대강도를 나타냈고, KY, MH는 석회함량 및 양생기일의 변화에 강도의 증감현상이 나타나지 않았다. 또한 수침한 경우는 석회함량이 많을수록 수침으로 인한 강도 감소율이 적어지는 경향을 보였다. 3. 양생온도가 30, 40, 50, $60^{\circ}C$로 각각 증가됨에 따라 석회혼합토의 압축강도는 증가 하고 그의 증가율은 양생초기에 크고 120시간(時間)에서 응결하는데 거의 충분(充分)한 양생시간에 도달한 것으로 생각된다. 4. 우리나라의 평균최대기온은 7월(月)~8월(月)에 $30^{\circ}C$정도로 석회혼합토의 강도증진을 위해서 이상적인 공사기간임을 제안한다. 5. 양생온도를 높이면 28일(日)기준양생과 동등한 촉진양생시간은 감소하는 경향을 나타냈으며 시멘트 혼합시 보다 석회혼합시에 더욱 짧았다. 6. 기준양생기일과 촉진양생시간 사이에는 직선관계가 성립되고 양생온도가 증가 할수록 직선의 기울기는 감소하는 경향을 보였고 그상관식은 다음과 같다. (1) $30^{\circ}C$ : t=2.63d-1.4(r=0.99) (2) $40^{\circ}C$ : t= 1.76d-0.8(r=0.97) (3) $50^{\circ}C$ : t= 1.35d-3.2(r=0.94) (4) $60^{\circ}C$ : t=0.49d+1.8(r=0.91) 여기서 t : 촉진양생기간 d : 기준양생기일.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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