벤토나이트 종류에 따른 Cement-Bentonite의 공학적 특성 = Engineering Properties of Cement-Bentonite According to Bentonite Types

국문 초록 (Abstract)

Cement–Bentonite(CB) 차수벽은 시공 절차가 단순하고 공기가 짧으며, 시공 품질과 차수 성능의 검증이 용이하므로 폐기물 매립지, 댐, 수자원 보 호시설 등에서 지하수 및 오염물질의 이동을 차단하기 위해 널리 사용되고 있다. CB 차수벽은 굴착 공간을 슬러리로 즉시 치환함으로써 벽체의 균질성 과 안정성을 확보할 수 있고, 오염수 차단, 해수 침투 억제 및 노후 제방 보 수 등 다양한 지반 환경에 적용이 가능하다. CB 차수벽의 주요 성능 지표는 투수계수, 압축강도 및 장기 안정성 등이 며, 이는 사용되는 벤토나이트의 광물 조성과 화학적 특성에 직접적으로 영 향을 받는다. 벤토나이트는 종류에 따라 팽윤성, 점토 입자 간 결합력, 이온 교환 능력 등의 차이가 강도 발현과 차수 성능에 큰 영향을 미친다. 그러나 벤토나이트 종류에 따른 CB 차수벽의 공학적 특성을 동일 조건에서 정량적 으로 비교한 연구는 아직 미흡한 실정이다. 이에 본 연구는 벤토나이트 종류가 CB 차수벽의 공학적 특성에 미치는 영 향을 구명하기 위해 나트륨 벤토나이트, 칼슘 벤토나이트 및 나트륨 활성화 칼슘 벤토나이트를 사용하여 배합조건과 양생기간을 변수로 CB 시료를 제작 하고, 습윤 및 수중 양생 조건에서 일축압축강도시험을 실시하였다. 실험 결 과, 벤토나이트 종류에 따라 강도 발현 특성이 뚜렷하게 구분되었으며, 나트 륨 벤토나이트 및 나트륨 활성화 칼슘 벤토나이트가 설계 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 특히, 재료 수급의 용이성, 경제성 및 장기 안정성 측면 등 을 고려할 때, 나트륨 활성화 칼슘 벤토나이트가 CB 차수벽의 주재료로서 충분한 활용 가능성이 있는 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1.1 연구배경 및 목적 1
• 1.2 연구동향 2
• 1.3 연구내용 및 방법 4
• Ⅱ. 이론적 배경 5
• 2.1 차수벽 5
• 2.1.1 Cement-Bentonite 차수벽 5
• 2.1.2 Cement-Bentonite 차수벽의 특성 7
• 2.2 Cement-Bentonite 차수벽의 주재료 9
• 2.2.1 Cement 9
• 2.2.2 Bentonite 9
• 2.3 Cement-Bentonite 차수벽의 영향인자 10
• 2.3.1 시멘트 혼합량 11
• 2.3.2 벤토나이트 혼합량 13
• 2.3.3 W/B비 13
• 2.4 Cement-Bentonite 차수벽의 품질기준 14
• Ⅲ. 실내실험 및 방법 16
• 3.1 재료특성 16
• 3.1.1 시멘트 16
• 3.1.2 벤토나이트 17
• 3.2 실내실험 장치 및 방법 19
• 3.2.1 배합조건 및 시료조성 19
• 3.2.2 Bleeding율 시험 21
• 3.2.3 일축강도시험 장치 및 방법 22
• Ⅳ. 실험결과 및 분석 23
• 4.1 Bleeding율 시험 결과 및 분석 23
• 4.2 일축압축시험 결과 및 분석 25
• 4.2.1 배합조건 및 양생기간에 따른 강도변화 특성 25
• 4.2.2 양생방법에 따른 강도변화 특성 37
• 4.2.3 벤토나이트 종류에 따른 강도 특성 45
• 4.3 벤토나이트 종류에 따른 CB 차수벽의 성능 비교 및 종합 고찰 51
• Ⅴ. 결론 53