알칼리 활성제의 혼합비율에 따른 무기계 흙포장 재료의 강도특성

김대성,유지형,이승원,곽기봉 한국도로학회 2014 한국도로학회 학술발표회 논문집 Vol.2014 No.9

최근 흙포장은 친환경 재료로 알려지기 시작하면서 시공이 점차 늘어나고 있는 추세이다. 그러나 기존 흙 포장은 자연상태의 흙에 시멘트와 경화제를 혼합하여 포설되고 있으며, 강도 발현은 시멘트의 첨가량(일반 적으로 15~20wt%)에 의존하고 있다. 시멘트는 소성과정에서 1400℃이상의 막대한 에너지가 소비되며, 온 실가스의 주요인인 이산화탄소를 다량으로 배출하고 있으며, 이는 전세계 온실가스의 7%에 달한다. 따라서 국내외 콘크리트 제조업체들은 시멘트 제조시 발생되는 이산화탄소의 감축을 위한 기술개발을 위해 노력을 하고 있다. 본 연구에서는 기존 흙포장 재료에서 시멘트를 대체하기 위하여 산업부산물(고로슬래그 미분말, 플라이애쉬)을 이용한 무시멘트 무기계 습식 흙포장 재료의 배합비에 따른 강도실험을 수행하였다.

제주 성읍토와 붉은점토를 사용한 친환경 흙포장재의 압축 강도 및 시공 특성

홍종현 ( Chong-hyun Hong ) 한국환경기술학회 2016 한국환경기술학회지 Vol.17 No.3

본 연구의 목적은 제주 성읍토와 붉은점토를 사용하여 환경친화적인 흙콘크리트 도로포장 공법을 개발하는 것이다. 본 연구를 위해서, 성읍토를 사용한 흙콘크리트의 압축강도 특성이 연구되었다. 제주도 성읍지역에 흙콘크리트를 사용한 도로포장을 시공하고 관찰하였다. 연구 결과, 흙콘크리트의 압축강도는 배합비와 밀접한 관계가 있었다. 최적의 배합비는 시멘트 340 kg/㎥, 물 180 kg/㎥, 잔골재 940 kg/㎥, 굵은골재 955 kg/㎥, 붉은점토 45 kg/㎥ 그리고 제주 성읍토 20 kgf/㎥로 나타났다. 이 때, 흙콘크리트의 7일 강도는 24.4 MPa, 28일 압축강도는 29.4 MPa로 나타났다. 제주 성읍토와 붉은점토를 사용한 최적의 배합비로 성읍민속마을 안길을 도로포장 하였다. 도로포장 시험결과 본 포장 공법은 시공이 매우 간단한 장점이 있다. 뿐만 아니라 우수한 표면 질감을 나타내었다. The purpose of this study was to develope the environmentally favorable method of wet type soil concrete pavement using Jeju Sungup soil and red mud. To this end, laboratory test such as compressive strength of soil concrete, and field test such as construction characteristics of soil concrete pavement, had been conducted. From the study results, the compressive strength of soil concrete was strongly related to its material proportion. The optimum mix proportion was comprised of cement 340 kg/㎥, water 180 kg/㎥, fine aggregate 940 kg/㎥, course aggregate 955 kg/㎥, red mud admixture 45 kg/㎥ and Sungup soil 20 kgf/㎥. The 7^th-day and 28^th-day mean compressive strength of soil concrete were 24.4 MPa and 29.4 MPa each under the optimum condition. Road pavement application of soil concrete using Sungup soil and red mud indicated that the proposed method was simple in case of construction and showed a good surface texture.

삼축압축시험을 이용한 NSS 혼합토의 강도정수 평가

오세욱(Sewook Oh),이길호(Gilho Lee),권혁기(Hyekkee Kwon),권영철(Youngcheul Kwon) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.11

흙 포장의 장점에도 불구하고 흙 자체의 성질을 개선하기 위한 고화재로 시멘트가 주로 사용되고 있는 점 등이 개선되지 않아 활발한 사용에 저해요인으로 지적되어 왔다. 최근 중금속 확산 등을 막고 소정의 강도를 확보할 수 있는 친환경 고화재가 개발되어 실제 적용되고 있다. 그러나 이러한 공법은 현장에서의 경험 등에 의해 배합을 결정하는 것이 현재까지의 상황이며, 좀더 체계적인 강도 파악에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 혼합토에 대한 삼축압축시험을 혼합토의 혼합비율과 전단강도 특성의 상관성을 분석하기 위하여 실시하였다. 혼합토에 대한 삼축압축시험 결과로부터 준설점토와 모래, 그리고 화강풍화토와 유기질토의 네 가지의 흙 종류별로 점착력과 내부마찰각의 변화를 양생 기간에 따라 관찰하였다. 4가지의 연구 대상 지반중 준설점토와 화강풍화토의 점착력은 양생 기간이 늘어날수록 증가하는 추세를 뚜렷하게 보였다. 반면, 준설 모래와 유기질토는 양생 기간에 따른 증가가 적게 나타났으며, 점착력도 작았다. 내부마찰각의 경우에는 모든 원지반 재료에서 양생일수와 고화재의종류에 상관없이 일정한 경향을 나타냈다. Despite of the various merits of soil pavement, it has not been widely adapted because portland cement was conventionally used as soil stabilizer to improve the mechanical properties such strength parameters. Recently, natural soil stabilizer(NSS) were developed and virtually adopted to several case of soil pavement construction under control of heavy metal pollution compared to cement-used cases. However, the application of natural soil stabilizer is not settled yet, and empirical design have been widely adopted. In this study, therefore, the strength parameter of soil-NSS mixture was estimated by some triaxial compression tests, CU-test. From the tests, the relationship between curing period and strength parameter such as internal friction and effective cohesion was examined. As a result, effective cohesion of dredged clay and granite soil increased as curing time is increased. However, internal friction is almost same result in all soil type used in this study.

침투실험을 통한 투수성 포장재의 흙-수분특성곡선 역해석

김형원,안재훈,신현석 한국방재학회 2015 한국방재학회논문집 Vol.15 No.6

Permeable pavement systems, an Low Impact Development technique, are widely used for pedestrian and bicycle roads, and parking lots, to relieve the flooding and enhance water cycle, which arises due to climate change and urbanization. However, due to lack of analytical means, permeable pavements are constructed most of time without knowing their performance in reducing runoff. In this paper, saturated permeability and porosity of a pervious concrete sample were experimentally estimated, and a set of infiltration model test was conducted; then, finally, the soil-water characteristics curve of the sample was back-calculated. In inverse analysis, van Genuchten model was selected, and Levenberg-Marquardt method was used for parameter searching algorithm. The results of soil-water characteristics curve presents the air-entry suction pressure is little below 1 kPa, and all the water expels at a suction pressure of 10 kPa. When compared to typical sands, the volumetric water content of pervious concrete drops more steeply with increasing suction pressure. 최근 기후변화와 지속적인 도시화로 인한 도심 홍수 및 물순환의 왜곡을 해결하기 위한 저영향개발 기법 중 하나로 투수성 포장시스템이 보도, 주차장, 자전거 도로 등 경하중 하의 포장시설로서 활발하게 적용되고 있으나, 평가 및 해석방법의 미비로 투수성 포장은 많은 경우 유출저감효과에 대한 정량적 해석 없이 적용되고 있다. 본 논문에서는 투수성 포장을 구성하고 있는 다공성 재료에서의 침투해석을 위해 필요한 주요 물성치인 포화투수계수와 간극률을 시험을 통해 산정하고, 침투모형실험을 통해 투수성 콘크리트의 침투특성을 관찰한 후, 본 결과를 사용하여 투수성 콘크리트의 흙-수분특성곡선을 역해석한다. 역해석을 위한 흙-수분특성곡선 모델로는 van Genuchten 모델을 사용하였고, 계수조정 알고리즘은 Levenberg-Marquardt 방법을 사용하였다. 투수성 콘크리트 시료의 흙-수분특성곡선은 포화상태에서 흡입압력이 1 kPa보다 작은 지점부터 불포화가 되기 시작하여, 흡입압력이 10 kPa에 이르러서는 체적함수비가 0에 가까운 상태에 이르렀으며, 사질토와 비교했을 때 흡입압력의 증가에 따라 체적함수비의 감소가 더 급격한 경향을 보이는 것을 확인하였다.

순환골재를 사용한 알칼리활성화 슬래그-레드머드 흙포장재의 특성

강석표(Suk-Pyo Kang) 한국건설순환자원학회 2016 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.4 No.3

보오크사이트 원광석에서 생산되는 알루미나의 선광과정에서 발생되는 무기질 부산물이다. 인 레드머드를 활용하고자 하는 연구가 국내에서 이루어지고 있다. 강알카리성의 레드머드를 건설산업용 촉진제로서 활용하고자 하는 연구로서 알칼리 활성화 슬래그-레드머드 시멘트가 국내외적으로 발표되고 있다. 본 논문은 순환골재 대체율에 따른 알칼리활성화 슬래그-레드머드 건식 흙포장재의 최적함수율, 압축강도, 흡수율, 백화발생 특성에 대하여 비교·검토하였다. 그 결과 순환골재 대체율이 증가할수록 알칼리활성화 슬래그-레드머드 흙포장재의 최적 함수비, 물흡수계수, 백화면적은 증가하고 압축강도는 감소하였다. Red mud is an inorganic by-product produced from the mineral processing of alumina from Bauxite ores. the development of alkali-activated slag-red mud cement can be a representative study aimed at recycling the strong alkali of the red mud as a construction material. This study is to investigate the optimum water content, compressive strength, moisture absorption coefficient and efflorescence of alkali-activated slag-red mud soil pavement according to the recycling fine aggregate content. The results showed that the optimum water content, moisture absorption coefficient and efflorescence area of alkali-activated slag-red mud soil pavement increased but the compressive strength of that decreased as the recycled fine aggregate content increased.

양생조건에 따른 유기계 폴리머 흙 포장의 특성

황성필(Sungpil Hwang),정재형(Jaehyeung Jeoung),이용수(Yongsoo Lee),류상훈(Sanghun Ryu) 한국지반환경공학회 2014 한국지반환경공학회논문집 Vol.15 No.12

탄소배출을 줄이기 위해 각 분야에서 연구가 활발히 진행되고 있고, 도로분야에서도 아스팔트 및 시멘트를 대체하는 공법을 개발하기 위하여 노력하고 있다. 그러나 고화제 중에서 시멘트는 가격이 저렴하고 성능이 우수하여 이를 대체하기에 어려운 실정이다. 고분자 재료는 가벼우면서도 복합기능을 추가할 수 있도록 가공이 쉬워서 여러 가지 용도로 사용되고 있으며, 제조공정에서 탄소배출이 적어서, 시멘트를 이용한 흙 포장을 대체한다면 그 효과가 크다. 본 연구에서는 고화 원리가 다른 3종류의 유기계폴리머 고화제를 사용하여 공기 중 양생과 건조로에 의한 양생을 적용하여 양생방법에 따른 강도의 차이점을 파악하였다. 유기계폴리머 고화제만을 적용하여 산책로 및 자전거도로의 포장에 사용 가능한지를 파악하여, 3가지 종류의 고화제를 적용한 일축압축강도시험에서 모두가 자전거 도로의 최소 소요강도를 만족하는 것으로 나타났다. 그리고 공시체의 함수비 변화에 따르는 흙 포장체의 강도 특성을 평가하여 상관관계를 제시하고 유기계 폴리머 고화제를 이용한 경우의 적절한 양생방법을 제시하였다. The efforts to reduce carbon emission have been made in many aspects and in road, the study to develop the construction method which will replace asphalt and cement is also underway. But given the low cost and high performance offered by cement, among many solidification agents, it’s difficult to seek the competent alternative. Polymeric material has been used in various ways for its advantages including lightweight and easy process for complex function and generates less carbon emission, and thus it would possibly be efficient if it replaces soil pavement using cement. This study, using three different types of organic polymeric solidification agents with different solidification principle, is intended to identify the difference in strength depending on curing method, natural dry or oven dry. Applicability of organic polymeric solidification agents to walkway and bike lane was investigated and as a result of unconfined strength test, all of them satisfied the minimum strength requirements of bike lane. Furthermore, strength characteristics of soil pavement depending on variation of water content was evaluated to identify the relationship, thereby appropriate curing method using organic polymeric solidification agent is proposed.

레드머드 대체율에 따른 결합재별 흙포장재의 특성

강석표(Suk-Pyo Kang),강혜주(Hye-Ju Kang),김재환(Jae-Hwan Kim),김병기(Byeong-Ki Kim) 한국건설순환자원학회 2017 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.5 No.1

레드머드는 보오크사이트 원광석에서 생산되는 알루미나의 선광과정에서 발생되는 무기질 부산물이다. 레드머드를 활용하고자 하는 연구가 국내에서 이루어지고 있다. 강알칼리성의 레드머드를 건설산업용 촉진제로서 활용하고자 하는 연구로서 알칼리활성화 슬래그-레드머드 시멘트가 국내외적으로 발표되고 있다. 본 논문은 레드머드 대체율에 따른 알칼리활성화 슬래그-레드머드 건식 흙포장재의 최적함수율, 압축강도, 흡수율, 백화발생 특성에 대하여 비교·검토하였다. 그 결과 레드머드 대체율이 증가할수록 알칼리활성화 슬래그-레드머드 흙포장재의 최적 함수비, 흡수율, 백화면적은 증가하고 압축강도는 감소하였다. Red mud is an inorganic by-product produced from the mineral processing of alumina from Bauxite ores. The development of alkali-activated slag-red mud cement can be a representative study aimed at recycling the strong alkali of the red mud as a construction material. This study is to investigate the optimum water content, compressive strength, water absorption and efflorescence of alkali-activated slag-red mud soil pavement according to binder type. The results showed that the optimum water content, moisture absorption coefficient and efflorescence area of alkali-activated slag-red mud soil pavement increased but the compressive strength of that decreased as the redmud content increased.

유한요소해석을 통한 투수성 포장 시스템의 침투성 해석

김승배,테오도시오 벌트랜드,안재훈,한신인 한국재난정보학회 2014 한국재난정보학회 학술대회 Vol.2014 No.1

레드머드 첨가에 따른 알칼리활성화 슬래그-레드머드 건식 흙포장재의 다짐 특성

강혜주 ( Kang Hye Ju ),이후석 ( Lee Hu Seok ),황병일 ( Hwang Byuong Il ),강석표 ( Kang Suk Pyo ) 한국건축시공학회 2017 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 Vol.17 No.2

For this study, alkali-activated slag red-mud pavement is manufactured to examine the usability of red-mud as a recycling material in the construction industry. In the compaction curve in terms of the replacement ratio of red mud by binder type, the dry density changed gradually depending on the water content, which implies that there is no distinct difference in compaction according to the replacement ratio of red mud. The compressive strength at 28 days was observed to be 18.9~27.0MPa in ASS, and 18.4~28.8MPa in OPC, showing a similar level between the specimens.

알칼리활성화 슬래그-레드머드 흙포장재의 현장 적용평가

강혜주 ( Kang Hye Ju ),황병일 ( Hwang Byuong Il ),김재환 ( Kim Jae Hwan ),강석표 ( Kang Suk Pyo ) 한국건축시공학회 2017 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 Vol.17 No.1

In this search, by evaluating the field applicability of soil mixed pavement of Red mud is mixed into the soil mixed pavement field applicability, and tries to present the basic data about the site application of recycling of red mud and low carbon construction material to. As a result, the conventional soil concrete organization standards (SPSKSCICO- 001: 2003) meets the criteria for parking lot, making use of red mud, natural color as well as the natural loess is expressed.