복합슬래그와 중화·코팅제로 개량된 제 3기 이암 성토구조체의 특성 = Characteristics of Banking Structures Constructed with Improved Tertiary Mudstone with Composite Slag and Neutralizing and Coating Agents

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study suggests the solution through the field substantiation test of the banking structure treated with composite slag and neutralizing and coating agent to utilize the tertiary mudstone as civil engineering material.
Slacking, swelling, and acid drainage were expected as a result of laboratory tests for the physical, mechanical and chemical characteristics of the tertiary mudstones in Pohang, Korea. In order to solve the expected problem, the tertiary mudstone was mixed with composite slag by 10%, and the neutralizing and coating agent was used to generate latent hydraulic property and to prevent natural weathering.
Three banking structures were constructed as one mixing designs pre-processing section, remainder post-processing section, and temporary- stacking section. In addition, a monitoring measurement system was installed to measure pH, water content, and settlement to check the constructability of the structure.
As a result of measurement, the pre-processing section remained stable due to the mixing design. On the other hand, the post-processing section, which natural weathering proceeded rapidly, secured stability and constructability through neutralizing and coating agent injection test. As temporary-stacking section was confirmed temporary neutralization and coating effects, the solutions proposed to utilize the tertiary mudstone as a civil engineering material are certainly proved.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 제 3기 이암을 토목 재료로 활용하기 위해서 복합슬래그와 중화·코팅제로 처리한 성토구조체 현장실증시험을 통해 활용방안을 제시하는 것이다. 우리나라 포항지역에 분포하는 제 3기 이암은 물리·역학적 특성과 화학적 특성을 실내시험을 통해 분석한 결과 슬레이킹이나 팽윤, 산성배수 발생이 예상되었다. 예상되는 문제를 공학적으로 해결하기 위해 제 3기 이암 10%를 복합슬래그(제강 70%, 고로 30%)로 치환하였으며, 복합슬래그의 잠재수경성 발현과 자연 풍화를 방지하기 위해 중화·코팅제로 처리하였다. 실증을 위하여 성토구조체를 사전처리구간, 사후처리구간, 가적치구간으로 구분하여 시공하였으며, 평가를 위해서 모니터링 계측 시스템을 설치하여 pH, 함수량, 침하량을 측정하였다. 사전처리구간은 배합설계로 인해 안정이 유지되고 있었으며, 무처리로 시공된 사후처리구간은 자연 풍화가 빠르게 진행되고 있어 이를 보완하기 위해 중화·코팅제 주입 시험을 실시하여 안정성 및 시공성을 확보하였다. 가적치구간도 일시적 중화·코팅제 효과가 확인됨에 따라 제 3기 이암을 토목 재료로 활용하기 위해 제시한 해결방안을 확증했다.

목차 (Table of Contents)

• List of Tables ⅳ
• List of Figures ⅵ
• Abstract ⅸ
• 1. 서 론
• 1.1 연구 배경 및 목적 1
• 1.2 연구 내용 3
• 2. 기존 연구자료
• 2.1 제 3기 이암의 특성 4
• 2.1.1 이암의 물리적 특성 4
• 2.1.2 이암의 공학적 특성 5
• 2.1.3 이암의 공학적 분류 9
• 2.2 철강슬래그의 특성 13
• 2.2.1 철강슬래그의 물리적 특성 13
• 2.2.2 철강슬래그의 공학적 특성 16
• 2.3 중화·코팅제의 특성 21
• 2.3.1 중화·코팅제 처리 필요성 21
• 2.3.2 중화·코팅제 처리 기술 21
• 2.4 산성 배수 24
• 2.4.1 산성배수 발생 메커니즘 24
• 2.4.2 산성배수 발생 저감 기술 28
• 3. 연구 방법
• 3.1 시료선정 및 채취 30
• 3.1.1 제 3기 이암 30
• 3.1.2 복합슬래그 31
• 3.1.3 중화·코팅제 31
• 3.2 실내시험 32
• 3.2.1 시료의 물리·화학적 분석 32
• 3.2.2 산성배수 발생 및 개연성 평가 35
• 3.2.3 빗물에 의한 산성배수 발생속도 분석 39
• 3.2.4 복합슬래그의 중화능력 평가 39
• 3.2.5 배합설계기준 및 방법 40
• 3.3 현장시험 42
• 3.3.1 성토구조체 설계 42
• 3.3.2 성토구조체의 노체기준 평가 43
• 3.3.3 성토구조체 모니터링 계측 시스템 44
• 3.3.4 사후처리구간 중화·코팅제 주입 46
• 4. 연구 결과 및 고찰
• 4.1 실내시험 결과 48
• 4.1.1 이암의 입도분류와 물성 분석 48
• 4.1.2 이암의 화학적 분석 55
• 4.1.3 이암의 산성배수 발생 개연성 평가 59
• 4.1.4 빗물에 의한 이암의 산성배수 발생속도 예측 63
• 4.1.5 복합슬래그의 성분 및 중화능력 분석 65
• 4.1.6 개량재를 이용한 배합설계 선정 69
• 4.2 성토구조체 시공 74
• 4.2.1 성토구조체 시공과정 74
• 4.2.2 설계기준 평가 및 적정성 검토 76
• 4.3 성토구조체 모니터링 계측 데이터 해석 79
• 4.3.1 pH 80
• 4.3.2 함수량 81
• 4.3.3 침하량 83
• 4.4 성토구조체의 구간별 실증시험 결과 84
• 4.4.1 사전처리구간 84
• 4.4.2 사후처리구간 85
• 4.4.3 가적치구간 89
• 5. 결론
• 5.1 연구 결과 90
• 5.2 향후 연구 방향 92
• 감사의 글 94
• 참고문헌 95