굴착잔토를 재활용한 지중 전력케이블 유동성 뒷채움재 이용시 지중연성관의 거동특성

오기대(Oh Gidae),김대홍(Kim Daehong),이대수(Lee Daesu),김경열(Kim Kyoungyul),홍성연(Hong Sungyun) 한국지반환경공학회 2009 한국지반환경공학회논문집 Vol.10 No.7

지중전력선과 같은 원형 지하매설관의 경우 관의 하단부 다짐효율이 낮아 파손등과 같은 구조적 문제점에 항상 노출되어있다. 이러한 문제점들 때문에 다양한 방법들이 강구되어 왔으며 그중 하나가 유동성이 뛰어난 저강도 콘크리트의 개발이다. 외국에서는 이미 오래전부터 연구개발을 진행하여 전력회사를 중심으로 이미 실용화 단계에 와있다. 따라서 본 연구에서는 개발된 지중전력케이블 유동성 뒷채움재의 거동특성을 확인하기 위해서 개발된 유동화 뒷채움재와 일반모래를 이용하여 DB-24차량하중에 대해서 매설관의 거동을 평가하기 위해서 실증실험을 수행하고 그 결과를 수치해석 및 이론식과 비교분석하였다. 그 결과 매설관의 변형은 뒷채움재의 종류에 영향을 받는 것으로 나타났다. 유동성 뒷채움재가 모래다짐 보다 관로에 미치는 토압 및 변형 특성이 우수한 것으로 확인되었다. 하지만, 실증실험 결과와 비교검토를 위해서 수행한 수치해석 및 이론식 값들이 실증실험값과 차이가나 향후 유동성 뒷채움재에 맞는 해석방법 개발이 필요할 것으로 판단된다. In the case of underground power utilities pipe such as circular pipe, the most difficult problem is low compaction efficiency of the bottom of pipe inducing the failure of utilities. To overcome this problem, various studies have been performed and one of these is CLSM (controlled low strength materials) accelerated flow ability. CLSM has already been stage of commercial use in the foreign countries led by power company. In this study, we estimated the behavior of flexible pipe with flowable backfill materials and sand to compare on the DB24 load. The results showed that the deformation of flexible pipe is affected by types of backfill materials. CLSM shows better behavior characteristics than compacting sand. But numerical and analytical results that peformed to compare to the field test results showed big gap with the field results.

굴패각, 석탄회 및 굴착잔토를 이용한 무다짐 처리공법용 뒷채움재 개발

김민진(Min-Jin Kim),왕설(Xue Wang),이재주(Je Joo Lee),이상호(Sang Ho Lee),김성배(Sung Bae Kim),김창준(Chang-Joon Kim) 한국청정기술학회 2013 청정기술 Vol.19 No.4

본 연구의 목표는 폐자원인 굴패각과 석탄회, 굴착잔토를 이용하여 경제성 있는 무다짐용 유동성 뒷채움재를 개발하는데 있다. 굴패각을 생석회(CaO)로 전환하는데 고온(800 ℃ 이상)의 에너지가 필요하였지만, 생석회와 석탄회의 포즐란 반응에 의해 생성된 고화물 공시체의 일축압축강도는 높지 않았다. 생석회와 고령토 또는 고로슬래그의 반응 생성물 공시체의 압축강도를 측정하였다. 실험결과로부터 포즐란 반응을 통한 고화물 생성은 경제성이 없는 것으로 판명되었다. 굴패각(CaCO3)과 석탄회를 잔골재 개념으로 그 사용 가능성을 검토하였다. 굴패각과 시멘트 혼합물이 석탄회와 시멘트 혼합물보다 높은 강도를 나타내었다. 굴패각에 포함된 염분으로 인하여 콘크리트에 혼입되는 굴패각 양을 제한하는 것을 고려한다면, 시멘트, 굴패각, 석탄회 혼합물이 좋은 뒷채움재로 사용될 수 있을 것으로 판단되었다. 추가적으로 흙을 첨가하는 경우 고화물의 일축압축강도가 감소하였지만 최적화된 혼합비에서 뒷채움재 기준(일축압축강도와 유동성)을 모두 만족하는 결과를 나타내었다. 본 연구결과는 시멘트, 굴패각, 석탄회, 굴착잔토의 배합비를 최적화함으로써 경제성 있는 뒷채움재를 개발할 수 있다는 것을 보여준다. This study aimed to develop flowable backfill material using oyster shell, coal ash, and surplus soil. The high temperature (>800℃) reaction was required to convert CaCO3 to CaO. The solid specimens formed by pozzlanic reaction between CaO and coal ash showed low unconfined compressive strength. The effect of kaolin and blast furnace slag was also examined. It was found that CaO and coal ash could not be utilized due to high cost and low performance. The use of oyster shell without calcination (CaCO3) was evaluated. The specimens composing of oyster shell and cement showed the higher unconfined compressive strength than that composing of coal ash and cement. However, use of oyster shell is limited in mortar due to the presence of salt. Addition of soil into oyster shell-coal ash-cement mixture satisfied the specification of flowable backfill material by optimizing their ratio.

굴착 잔토를 재활용한 지중전력구조물 뒷채움재의 역학적 특성

천선호(Cheon SeonHo),정상섬(Jeong Sangseom),이대수(Lee DaeSoo),김대홍(Kim DaeHong) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 C Vol.26 No.5

본 연구에서는 급결성 유동화 뒷채움 재료의 역학적 특성을 파악하여 토질 조건에 따른 배합비 설계 기준을 제시하고 거동 특성을 파악하는데 그 목적이 있다. 국내 토질 여건을 고려하여 사질토(SW-SM)에 자갈과 점토의 혼합비를 차별적으로 적용하여 사질토는 SP와 SW-SM, 점토는 CH, 그리고 혼합토는 SW-SM, SP-SM, SC, 그리고 GP-GM등 총 17종류의 대상토를 선정하였으며 대상토에 고결재료와 물을 혼합하여 급결성 유동화 뒷채움재로 사용하였다. 본 연구결과 고화재의 종류와 양을 차별적으로 적용하여 만든 뒷채움재는 기존의 모래로 다짐된 뒷채움재의 특정인 유지 및 보수를 위한 재굴착성 뿐만 아니라 고유동성, 굴착잔토의 재활용성 등 많은 장점들을 가지고 있어 모래 뒷채움재를 대체 할 수 있다고 판단되어 토질 조건에 따라 배합비 설계기준을 제시하고 거동 특성을 파악하였다. This study is to evaluate the mechanical characteristics of flowable backfill and offer a guide line of mixture proportion based on soil types for constructing underground power utilities. Flowable backfill is known as soil-cement slurry, void fill, and controlled low-strength material(CLSM). The benefits of CLSM are reduced equipment costs, faster construction, re-excavation in the future, and the ability to place materials in confined spaces, which are narrow parts or perimeters of underground power cables nearly impossible for compaction. The flowable slurry mixed with 17 soils and 6 accelerated mixtures in the laboratory were evaluated for flowability and unconfined compressive strength to meet the target values of this study.

순환골재를 뒷채움재로 이용한 보강토 옹벽 개발에 관한 연구

권재혁 ( Jae-hyuk Kwon ),김성우 ( Sung-woo Kim ),박병수 ( Byung-soo Park ) 한국환경기술학회 2013 한국환경기술학회지 Vol.14 No.2

본 연구는 건설폐기물인 순환골재를 옹벽 뒷채움재로 재활용하기 위한 실험적 연구이다. 순환골재에 대한 기본물성 및 역학시험을 실시하여 뒷채움재 적합여부를 판단하고, 현장 내시공성 시험 및 현장시험시공을 실시하여 그의 현장 거동을 파악하였다. 연구결과, 순환골재의 최대입경, No.200체 통과율, 소성지수, 내부마찰각은 구조물 기초설계 기준에 의한 뒷채움재 조건을 만족하는 것으로 나타났으며 현장 내시공성 시험결과, 경사방향의 인장강도가 시험 전보다 시험 후 약 7% 감소하는 것으로 분석되었다. 또한, 현장시험시공 결과, 최대 연직침하량은 토사와 순환골재 각각 14, 18mm로 침하에 대해 안정하였고 인장변형은 수평변위가 큰 상단에서 크게 발생하였으며 변형정도는 토사 0.08~0.65%, 순환골재 0.16~0.70%로 나타났다. This is experimental study to reuse the recycled aggregate as a construction waste for backfill. Suitability of backfill was determined by basic characteristic and mechanical test for the recycled aggregate. From the results, it was found that the maximum grain size, passing rate of No. 200, plastic index, internal friction angle of recycled aggregate satisfy the backfill conditions of design standard of foundation. It was also found that the tensile strength of main rib was decreased 7% after the test. After the field test, it was found that 14mm and 18mm of the maximum vertical settlement for the earth and recycled aggregate were in stable condition. Tensile deformation was significant at the top 0.08~0.65% and 0.16~0.7% of deformation rate were measured for the earth and aggregate, respectively.

순환골재 다짐에 의한 보강재 내시공성 시험

박병수,심도식,이희광,정길수 한국방재학회 2011 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.10 No.-

본 논문은 순환골재를 보강토 옹벽의 뒷채움재로 활용 가능한지 알아보기 위한 연구이다. 순환골재는 건설폐기물인 폐콘크리트에서 얻어지는 재활용재료로 천연골재에 비하여 1/3~1/5로 가격이 저렴하며 천연자원 고갈 및 환경파괴 문제에 대처할 수 있다. 현재까지 보조기층재료 정도로 제한적으로 적용되어 왔으나, 급속하게 증가하는 건설폐기물의 재활용 필요성이 계속적으로 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 순환골재의 뒷채움재 활용성을 알아보기 위하여 현장에서 지오그리드형 보강재 내시공성 시험을 실시하고 보강재의 손상도 검사를 실시하였다. 현장 내시공성 시험에 사용된 순환골재 시료의 최대 건조밀도는 1.88g/㎤, 최적함수비는 11.3% 정도로 나타났으며, 상대다짐도 95%이상으로 다짐을 실시하였다. 또한, 실험에 사용된 지오그리드 면적은 12㎡(4m×3m)이었다. 내시공성 시험전 지오그리드에 대한 인장강도시험을 10회 실시한 결과, 평균인장강도는 80.5kN/m이었으며 내시공성 시험후에 대한 인장강도는 평균 74.5kN/m로 나타나, 강도감소율은 7.5%로 내시공성 감소계수는 1.1로 기준치 1.1~3을 만족하였다. 따라서 지오그리드형 보강재에 대한 내시공성 시험결과, 보강토 옹벽에 지오그리드형 보강재 사용시 순환골재를 뒷채움재로 활용 가능한 것으로 나타났다.

고준위폐기물처분장 공학적방벽의 갭채움재 기술현황

이재완(Jae Owan Lee),최영철(Young-Chul Choi),김진섭(Jin-Seop Kim),최희주(Heui-Joo Choi) 한국암반공학회 2014 터널과지하공간 Vol.24 No.6

고준위폐기물처분장에서 갭채움재는 완충재와 뒷채움재의 성능을 좌우하는 중요한 공학적방벽의 구성요소이다. 본 논문에서는 갭채움재에 대한 해외 기술현황을 조사하고, 이를 통하여 갭채움재의 개념, 제조기술, 성형특성, 설치기술에 대한 연구결과들을 정리하였다. 갭채움재 개념은 처분방식과 처분개념에 따라서 나라마다 약간씩 차이가 있었다. 갭채움재 물질로는 대부분 벤토나이트를 사용하였고, 충전제로 점토를 사용하였다. 갭채 움재는 펠렛, 과립상, 또는 펠렛-과립상 혼합물의 형태로 사용되었다. 갭채움재 펠렛 제조에는 정압축, 롤러압축, 압출-컷팅 방법 등이 사용되었으며, 이 중, 실험과 실제 현장에서의 펠렛 소요량을 감안하여 많은 나라들이 롤러 압축방법과 압출-컷팅방법에 대한 기술 확보에 집중하였다. 펠렛 성형특성 실험결과, 펠렛의 건조밀도와 건전성은 수분함량, 구성물질, 제조방법, 펠렛 크기에 민감하였고, 제작 시 압축하중에는 상대적으로 덜 민감하였다. 갭채움재의 설치방법으로는 수직처분공 완충재 갭에서는 부어넣기(pouring) 방법, 붓고 다지기(pouring and tamping) 방법, 진동을 주며 부어넣기(pouring with vibration) 방법 등이 시도되었으며, 수평처분공 완충재와 처분 터널의 뒷채움재 갭에서는 숏크리트 기술을 이용한 불어넣기(blowing by use of shotcrete technology) 방법과 오거를 이용한 정치 및 다지기(auger placement and compaction) 방법 등이 시도되었다. 그러나 이 방법들은 아직 기술적으로 초기단계에 있어 앞으로도 계속적인 연구가 이루어질 것으로 예상되었다. In a high-level waste repository, the gap fill of the engineered barrier is an important component that influences the performance of the buffer and backfill. This paper reviewed the overseas status of R&D on the gap fill used engineered barriers, through which the concept of the gap fill, manufacturing techniques, pellet-molding characteristics, and emplacement techniques were summarized. The concept of a gap fill differs for each country depending on its disposal type and concept. Bentonite has been considered a major material of a gap fill, and clay as an inert filler. Gap fill was used in the form of pellets, granules, or a pellet-granule blend. Pellets are manufactured through one of the following techniques: static compaction, roller compression, or extrusion-cutting. Among these techniques, countries have focused on developing advanced technologies of roller compression and extrusion-cutting techniques for industrial pellet production. The dry density and integrity of the pellet are sensitive to water content, constituent material, manufacturing technique, and pellet size, and are less sensitive to the pressure applied during the manufacturing. For the emplacement of the gap fill, pouring, pouring and tamping, and pouring with vibration techniques were used in the buffer gap of the vertical deposition hole; blowing through the use of shotcrete technology and auger placement and compaction techniques have been used in the gap of horizontal deposition hole and tunnel. However, these emplacement techniques are still technically at the beginning stage, and thus additional research and development are expected to be needed.

고준위폐기물처분장 완충재 및 뒷채움재의 열전도도 예측을 위한 관계식

조원진(Won-Jin Cho),이재완(Jae-Owan Lee),권상기(Sangki Kwon) 한국암반공학회 2010 터널과지하공간 Vol.20 No.4

현재 제안되고 있는 고준위폐기물 심지층처분장의 설계에 따르면, 완충재와 뒷채움재의 재료로 벤토나이트 및 벤토나이트-모래 혼합물이 고려되고 있다. 후보물질인 경주벤토나이트를 대상으로, 압축 벤토나이트와 벤토나이트-모래 혼합물의 열전도도를 측정하였다. 경주벤토나이트와 벤토나이트-모래 혼합물의 열전도도를 건조밀도, 함수비 및 모래 함량의 함수로서 예측할 수 있는 관계식을 제안하였다. 제안된 관계식은 실험 조건하에서 열전도도를 10% 이내의 오차로 예측할 수 있다. In the present design concept of a high-level waste repository, the bentonite and bentonite-sand mixture are considered as the buffer and backfill material. For the Kyungju bentonite which is a candidate material, the thermal conductivities of compacted bentonite and bentonite-sand mixture were measured. A correlation has been proposed to predict the thermal conductivity of the Kyungju bentonite and the bentonite-sand mixture as a function of the dry density, the water content and the sand fraction. The proposed correlation can predict the thermal conductivity with a difference less than 10% under the experimental conditions.

황산처리 굴패각을 이용한 유동성 뒷채움용 고화재 개발

왕설,김성배,김창준 한국청정기술학회 2018 청정기술 Vol.24 No.4

Industrial use of waste oyster shells is limited because of requiring excessive energy for converting natural oyster shells in the form of calcium carbonate (CaCO3) into calcium oxide (CaO) for this purpose. This study aimed to develop energy-saving process for producing solidifying agent using waste oyster shells for backfill materials. It was suggested that oyster shells were converted to calcium sulfates which were mixed with sodium hydroxide solution and red clay, forming solid specimen. The optimal concentrations of sulfuric acid for sulfation of oyster shell and sodium hydroxide to generate calcium hydroxide (Ca(OH)2), were determined. Unconfined compressive strength of solid specimen increased with increasing the content of solidifying agent while it increased also with increasing ratio of natural oyster shells to coal ash. The result clearly demonstrates that solidifying agent consisting of sulfuric acid-treated oyster shell, coal ash, and sodium hydroxide solution, can be effectively utilized for preparing backfill materials using natural oyster shell and coal ash. Sulfuric acid-treated oyster shell-based solidifying agent has not been previously developed and will contribute to broaden industrial application of waste oyster shells. 탄산칼슘(CaCO3) 형태의 천연 굴패각을 포졸란 반응 물질인 생석회(CaO)로 전환하기 위해서는 고온(> 800 ℃)의 소성 공정이 필요하다. 이로 인한 과도한 에너지 비용 투입이 굴패각의 산업적 이용에 큰 걸림돌로 작용하였다. 본 연구의 목적은 소성과정 없이 굴패각을 뒷채움용 고화재 소재로 개발하는 것이다. 본 연구팀은 굴패각을 황산칼슘 형태로 전환하고, 이를 수산화나트륨 및 황토와 혼합하여 고화물을 생성시키는 방법을 제안하였다. 굴패각을 황산칼슘으로 전환시키기 위한 황산용액과 황산칼슘을 소석회(Ca(OH)2)로 전환하는 데 필요한 수산화나트륨 용액의 최적 농도를 결정하였다. 신규 고화재, 천연굴패각, 석탄회 비율을 변화시켜 뒷채움재를 제조하고 양생한 후 공시체의 일축압축강도를 비교하였다. 고화재 함량 비율이 증가할수록 공시체의 일축압축강도는 증가한 반면 동일한 고화재 함량에서 석탄회 대비 천연 굴패각 함량이 증가할수록공시체의 일축압축강도가 증가하였다. 본 결과는 천연 굴패각과 석탄회를 이용한 뒷채움재 제조에 있어서 황산처리 굴패각, 황토, 수산화나트륨 용액으로 구성된 고화재가 효과적으로 사용될 수 있음을 보여준다. 황산처리 굴패각 기반 고화재는기존에 개발된 바 없고, 굴패각을 활용한 경제성 있는 뒷채움용 소재 개발과 굴패각의 산업적 활용도를 높이는데 커다란 기여를 할 것이다.

구조물 뒷채움재로서의 석탄회 활용에 관한 연구

천병식(BYUNG-SIK CHUN),여유현(YOO-HYEON YEOH) 한국해양공학회 2000 韓國海洋工學會誌 Vol.14 No.1

The purpose of this paper is to recycle coal ash as structural backfill materials from electric power plants. Two million tons of coal ash are produced annually. The laboratory test was executed for the basic compatibility as substitution for structural backfill materials, and the optimal mixture ratio(fly ash : bottom ash) was decided. In addition, the model test was performed using medium scale earth pressure model with small size earth pressure cells, model box, data logger and some other apparatuses. Mixed coal ash and excellent backfill materials(cohesionless soil, SW) were compared in the view of lateral earth pressure variation depending on wall displacement. The reduction of earth pressure when coal ash was used as a backfill material was monitored comparing to that of cohesionless soil. The cost and environmental pollutants by treating coal ash can be reduced through developing the recycling technology.

역타공법 뒷채움재 설치 구간의 사용성 개선을 위한 보강 방안 연구

심학보 ( Shim Hak-bo ),전현수 ( Jeon Hyun-soo ),석원균 ( Seok Won-kyun ),박순전 ( Park Soon-jeon ) 한국건축시공학회 2021 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 Vol.21 No.1

Recently, structural damage and defect has occurred in the H-beam backfill installation part of Top-Down construction method. In order to secure structural safety and usability in the adjacent section of the backfilling method, It turns out that it is necessary to analyze by dividing into various cases. The H-beam backfill installation section is divided into the case of adding a vertical plate inside the slab, adding a shear stud, adding a reinforcing bar, changing the thickness of the pressure plate, and filling the H-beam backfill with mortar. Ansys modeling was performed and an appropriate solution was suggested by analysis.