Ahmed M. Al-Mahbashi;Muawia Dafalla;Mosleh Al-Shamrani
Geomechanics and Engineering
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재33권6호
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pp.625-633
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2023
The volume changes associated with moisture or suction variation in expansive soils are of geotechnical and geoenvironmental design concern. These changes can impact the performance of infrastructure projects and lightweight structures. Assessment of unsaturated function for these materials leads to better interpretation and understanding, as well as providing accurate and economic design. In this study, expansive soils from different regions of Saudi Arabia were studied for their basic properties including gradation, plasticity and shrinkage, swelling, and consolidation characteristics. The unsaturated soil functions of saturated water content, air-entry values, and residual states were determined by conducting the tests for the entire soil water characteristic curves (SWCC) using different techniques. An attempt has been made to provide a prediction model for unsaturated properties based on the basic properties of these soils. Once the profile of SWCC has been predicted the time and cost for many tests can be saved. These predictions can be utilized in practice for the application of unsaturated soil mechanics on geotechnical and geoenvironmental projects.
본 연구에서는 말뚝기초의 실내모형시험을 통해 연약지반상의 경량포장체용 기초로서의 적합성을 분석 및 평가를 목적으로 하고 있다. 안전성 평가를 위해 실내모형시험용 경량포장체용 말뚝기초모형을 실제 포장체 사이즈의 1/30으로 축소한 모형을 이용하여 시험을 실시하였다. 지반 조건은 연약지반을 모사하여 모델링하였고, 말뚝은 마찰군말뚝으로 실험하였다. 제한된 실험으로부터 측정된 모형포장체의 침하량은 Case A는 0.86 mm, Case B는 0.70 mm, Case C는 0.50 mm로 측정되었다. 측정된 말뚝기초 모형의 실험값을 실제 크기로 환산하였을 때의 최대침하량과 부등침하량은 각각 25.8 mm와 10.8 mm로 도로교 설계기준에 의거하여 최대부등변위량인 50 mm와 부등변위량 20 mm를 넘지 않는 것으로 보이며 침하량을 기준으로 안전성을 평가 할 경우 안전한 것으로 판정되었다.
Based on the proven feasibility of bottom ash and tire shred-soil mixtures as lightweight fill materials, tire shred-bottom ash mixtures were suggested as a new lightweight fill material to replace the conventional construction material with bottom ash. Therefore, we carried out the laboratory test, field compaction test and performance test of large scale embankment in order to evaluate their suitability for the use of lightweight fill materials in the before studies. We could verified that the ash, tire-shred and the mixture are able to be the useful materials as light fill materials. In this study, we estimated the long-term compressible settlements for 6 materials such as TA(Tire-Bottom Ash mixture), TBA(Tire-Bottom Ash<5mm) mixture, TWS(Tire-Weathered Soil mixture), Bottom Ash, Bottom Ash(<5mm), Weathered soils.
The mechanical characteristic of Lightweight Foamed Soil(LWFS) are investigated in this research. LWFS is composed of the in-suit soil, cement and foam to reduce the unit-weight and increase compressive strength. The unconfined compressive tests are carried out on the prepared specimens of LWFS with various soil types to investigate the relationship between compressive strength of LWFS and physical properties of soil. The result indicate that coefficient of gradation($C_g$) and liquid limit(LL) are more important factor affecting compressive strength than other physical properties of soil and coefficient of gradation($C_g$) and liquid limit(LL) can standard to determine the optical soil among the in-situ soils for LWFS.
이 연구의 목적은 바텀애시 및 준설토 기반의 인공 경량골재 콘크리트의 합리적 배합설계 절차를 제시하는 것이다. 25 배합의 실험결과를 바탕으로 경량골재 콘크리트의 목표성능(압축강도, 절건 밀도, 초기 슬럼프, 공기량)에 대하여 물-시멘트 비, 단위 시멘트양, 경량 잔골재 치환율을 결정하는 식을 제시하였다. 제안된 식과 절대용적 배합의 개념으로부터 각 구성요소들의 단위용적중량을 산정하였다. 제시된 배합설계 절차는 기존 결정에 효율적으로 이용될 수 있다.
Light construction waste (LCW) particles are pieces of light concrete or insulation wall with light quality and certain strength, containing rich isolated and disconnected pores. Mixing LCW particles with soil can be one of the alternative lightweight soils. It can lighten and stabilize the deep-thick soft soil in-situ. In this study, the unconfined compressive strength (UCS) and its mechanism of Construction Waste Stabilized Lightweight Soil (CWSLS) are investigated. According to the prescription design, totally 35 sets of specimens are tested for the index of dry density (DD) and unconfined compressive strength (UCS). The results show that the DD of CWSLS is mainly affected by LCW content, and it decreases obviously with the increase of LCW content, while increases slightly with the increase of cement content. The UCS of CWSLS first increases and then decreases with the increase of LCW content, existing a peak value. The UCS increases linearly with the increase of cement content, while the strength growth rate is dramatically affected by the different LCW contents. The UCS of CWSLS mainly comes from the skeleton impaction of LCW particles and the gelation of soil-cement composite slurry. According to the distribution of LCW particles and soil-cement composite slurry, CWSLS specimens are divided into three structures: "suspend-dense" structure, "framework-dense" structure and "framework-pore" structure.
본 연구에서는 하부지반의 개량없이 경량기포혼합토 공법(슬러지 단위중량 $10kN/m^3$)을 적용하여 하중을 경감함으로서 단시간에 확폭시공된 도로성토체에 대한 연구로 일축압축강도, 모관상승고, 침하량 등이 검토되었다. 시공 후 각각 1개월과 5개월 경과 후 샘플링 된 공시체에 대한 일축압축강도시험 결과 모든 공시체가 목표일축압축강도인 500kPa을 모두 만족하는 것으로 나타났다. 다만 공시체의 샘플링 위치에 따라 값에 차이가 발생하는 것으로 보아 전 구간에 걸쳐 균질하게 경량기포혼합토가 시공되었다고는 볼 수 없을 것 같다. 또한 현장코어와 실험실 공시체의 일축압축강도를 비교해보면 약 19%정도 강도 차이가 발생되므로 이를 고려한 배합설계가 요구된다. 모관상승고 시험 결과 70시간동안 20cm 가까이 모관상승이 발생되었는데, 이것은 경량기포혼합토 내에 미세한 공극이 존재하기 때문이다. 도로 개통 후 전달하중에 의한 하부 연약지반의 시간 경과에 따른 압밀침하관계는 현장에서 측정 되어진 계측결과(1.5cm 침하)를 이용하여 압축지수와 압밀계수를 재평가하여 정규압밀 점토의 1차원 압밀이론을 이용하여 산정한 결과 현재 연약지반의 평균압밀도는 32%로 나타났다. 120개월 후 예상되는 최종침하량이 약 4.5cm로 침하량 허용기준 10cm에 훨씬 못 미치는 거동을 보일 것으로 판단된다.
경량기포토의 현장 적용에 있어 많은 요인들이 문제를 유발시킬 수 있다. 특히 온도가 경량기포토의 거동이나 강도에 상당한 영향을 미칠 수 있으나 아직까지 이에 대한 연구가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 현장에서 가장많이 적용되고 있는 6, 8, 10kN/$m^3$ 3가지 단위중량으로 경량기포토 공시체를 제작하여 한국의 기온 특성에 맞는 다양한 온도에서 양생시켰다. 준비된 공시체에 대해 일축압축강도시험을 실시하고, 침하거동도 같이 관찰하였다. 양생온도에 따른 경량기포토내의 공기방울의 형태 변화를 알아보기 위해 SEM을 이용한 사진촬영도 이루어졌다. 그 결과 강도, 침하, 공기방울형성 등 경량기포토의 특성에 양생온도가 영향을 미침을 확인하였다. 마지막으로 본 연구결과를 바탕으로 경량기포토의 품질을 확보할 수 있는 허용양생온도 $8^{\circ}C{\sim}25^{\circ}C$가 제안되었다.
본 연구에서는 석회부산물의 재활용 방안으로 경량성토재, 뒤채움재 및 경량블록의 활용방안을 종합적인 실험연구를 통해 수행하였다. 이를 위하여 본 연구에서는, 석회부산물, 성토용 토사 및 폐 EPS 조각을 혼합한 새로운 형태의 경량성토계 및 이에 시멘트 고화제를 첨가한 경량블록을 고안하였고, 다양한 배합비로 제작된 경량혼합토 및 경량블록에 대한 시료에 대하여 종합적인 시험을 실시하여 물리적, 지반공학적 및 환경적 특성을 분석하였다. 또한 경량블록에 대하여 국내 용출시험법(KMS Method)을 실시하여 화학성분의 농도변화에 대하여 평가하였다. 본 연구는 석회부산물 처분의 문제에 대하여 해결을 기대할 수 있으며 뿐만 아니라 성토재 및 블록에 대하여 석회부산물의 재활용 방안을 기대할 수 있다.
In this research, the behavior characteristics of cement mixing lightweight soil (CMLS) for recycling of dredged soil in the Nakdong River estuary are experimentally investigated. CMLS is composed of the dredged soil from Nakdong River estuary, cement, and air foam. For this purpose, uniaxial compression tests are carried out for artificially prepared specimens of CMLS, with various initial water contents, cement contents, and mixing ratio of dredged soils. The experimental results of CMLS indicated that the compressive strength is strongly influenced by the cement contents, rather than water contents and air foam. Compressive strength of CMLS increased with an increase in cement content, while it decreased with an increase in water content and air foam content. It was also found that the modulus of deformation E50 was in a range of 44 to 128 times greater than the value of uniaxial compressive strength, cured in 28 days.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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