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국문 초록 (Abstract)

세계적으로 기후의 변화가 심화되고 있으며, 우리나라의 경우에도 가뭄과 홍수가 반복되어 갈수기에는 용수 부족, 집중호우 시에는 반복되는 호우 피해를 입고 있다. 최근 이러한 기후변화로 인하여 집중호우 및 태풍 등으로 농업용 저수지의 설계빈도를 초과하는 호우가 빈번하게 발생하고 있으며, 이로 인해 발생되는 홍수는 저수지의 안정성에 따라 저수지 상ㆍ하류 지역에 큰 피해로 이어질 수 있어 농업용 저수지와 같은 수리시설물의 안전에 대한 관심이 증가하고 있다.
우리나라의 경우 산악지형의 특성상 원활한 농업용수의 공급을 위해 흙댐(Earth dam) 형식의 저수지를 주로 건설하였으며, 현재 17,147개소의 저수지가 공용 중에 있으나, 이중 83.87%가 1970년 이전에 건설되어 저수지의 노후화 등으로 인해 몇몇 저수지 내에서는 Piping 현상이 발생되고, 이에 따른 붕괴 발생으로 사회적 우려가 커지고 있다.
이에 저수지의 노후화로 인한 붕괴 사고의 예방을 위해 저수지 제체의 보수ㆍ보강을 실시하고 있으며, 저수지 보수ㆍ보강을 위해 여러 공법 중 대표적으로 Cement와 Bentonite를 활용한 차수벽 공법이 있다.
Cement-Bentonite(이하 CB) 차수벽은 설계시 깊이와 폭을 계획하여 굴착과 동시에 Cement와 Bentonite 및 물로 이루어진 Slurry로 치환하여 일종의 지중연속벽체를 시공하는 공법으로 차수성에 대한 정확한 예측과 시공결과에 대한 검증이 용이하다. 또한, 시공이 매우 빠르고 간편하며, 굴착구역을 Cement-Bentonite Slurry로 즉시 치환함으로 차수벽체의 균질성을 확보하여 성능이 우수하다는 장점에도 불구하고 국내에서는 이에 대한 다양한 연구가 진행되지 않아 적용사례가 많지 않은 실정이다.
이에 본 연구에서는 1차적으로, 저수지 제체의 보수ㆍ보강을 위한 방안으로 CB 차수벽의 조성물인 Cement와 Bentonite의 배합량, 양생방법 및 양생기간에 따른 Bleeding율, 응결시간, 압축강도 및 차수성을 평가하여 저수지 제체 보수ㆍ보강을 위한 기준에 적합한 CB 차수벽의 적정 배합량을 산정하였으며, 적정 배합량으로 제작된 CB 차수벽의 시멘트 활용량을 저감하고 동시에 강도, 차수성 등과 같은 벽체의 성능 향상을 위해 혼합되는 Cement의 일부를 국내에서 생산되는 GGBS로 치환하는 GGBS 치환율에 따른 Slag-CB 차수벽의 공학적 특성을 평가함으로 Slag-CB 차수벽의 최적 배합량을 산정하였다. 또한, Slag-CB 차수벽의 현장 적용시 발생 가능한 문제점 도출 및 현장에서의 적용성 등을 평가하였다.
평가결과 시멘트의 일부를 GGBS로 치환하여 혼합한 Slag-CB 차수벽은 CB 차수벽에 비해 더욱 우수한 강도와 차수성을 보이는 것으로 분석되었다. 또한, 저수지 제체의 보수ㆍ보강을 위한 Slag-CB 차수벽의 최적 배합량은 Bentonite는 60kg/㎥, Cement는 80kg/㎥, GGBS는 120kg/㎥을 혼합한 경우가 가장 적정하며, Slag-CB 차수벽의 현장적용성은 우수할 것으로 판단된다.

번역하기

세계적으로 기후의 변화가 심화되고 있으며, 우리나라의 경우에도 가뭄과 홍수가 반복되어 갈수기에는 용수 부족, 집중호우 시에는 반복되는 호우 피해를 입고 있다. 최근 이러한 기후변화...

목차 (Table of Contents)

Ⅰ. 서 론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구동향 4
1.3 연구내용 및 방법 9
1.3.1 CB 차수벽의 적정 배합량 산정 9

Ⅰ. 서 론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구동향 4
1.3 연구내용 및 방법 9
1.3.1 CB 차수벽의 적정 배합량 산정 9
1.3.2 Slag-CB 차수벽의 최적 배합량 산정 9
1.3.3 Slag-CB 차수벽의 적용성 평가 10
Ⅱ. Cement-Bentonite 차수벽 11
2.1 지하연속벽(Slurry wall) 11
2.2 Cement-Bentonite 차수벽의 특성 13
2.2.1 CB 차수벽의 구성재료 17
2.2.2 CB 차수벽의 강도발현 메카니즘 18
2.2.3 CB 차수벽의 주요 영향인자 19
2.2.4 CB 차수벽의 품질기준 24
2.3 Slag-CB 차수벽의 특성 25
2.3.1 GGBS 27
2.3.2 Slag-CB 차수벽의 주요 영향인자 30
2.3.3 Slag-CB 차수벽의 품질기준 33
2.4 제체 보수ㆍ보강용 차수벽의 품질기준 34
Ⅲ. CB 차수벽의 적정 배합량 산정을 위한
실내실험 35
3.1 주요 재료특성 35
3.1.1 Cement 35
3.1.2 Bentonite 36
3.2 실험장치 및 방법 37
3.2.1 배합조건 및 시료조성 37
3.2.2 Bleeding율 시험 41
3.2.3 응결시간 측정시험 42
3.2.4 일축압축강도시험 43
3.2.5 변수위투수시험 45
3.3 실험결과 및 분석 47
3.3.1 배합조건에 따른 Bleeding율 변화특성 47
3.3.2 배합조건에 따른 응결시간 변화특성 49
3.3.3 배합조건 및 양생기간에 따른 강도변화 특성 51
3.3.4 양생방법에 따른 강도변화 특성 54
3.3.5 배합조건에 따른 투수특성 56
3.4 CB 차수벽의 적정 배합량 산정 57
Ⅳ. Slag-CB 차수벽의 최적 배합량 산정을
위한 실내실험 58
4.1 GGBS 특성 58
4.2 Slag-CB 차수벽의 배합조건 및 시료조성 59
4.3 실험결과 및 분석 61
4.3.1 GGBS 치환율에 따른 Bleeding율 변화특성 61
4.3.2 GGBS 치환율에 따른 응결시간 변화특성 63
4.3.3 GGBS 치환율에 따른 강도특성 65
4.3.4 GGBS 치환율에 따른 투수특성 71
4.4 Slag-CB 차수벽의 최적 배합량 산정 73
Ⅴ. 적용성 평가 74
5.1 양생온도에 따른 Slag-CB 차수벽의 특성변화 74
5.1.1 배합조건 및 실험방법 74
5.1.2 양생온도에 따른 Slag-CB 차수벽의 응결시간 변화특성 75
5.1.3 양생온도에 따른 Slag-CB 차수벽의 압축강도 변화특성 79
5.1.4 양생온도에 따른 Slag-CB 차수벽의 투수계수 변화특성 85
5.2 시험시공 89
5.2.1 시험시공을 위한 배합조건 및 시험체 제작방법 89
5.2.2 시험시공 평가방법 91
5.3 시험시공 평가결과 및 분석 94
5.3.1 체적감소율 평가결과 94
5.3.2 압축강도 평가결과 97
5.3.3 차수성 평가결과 99
5.4 시험시공 종합평가 100
Ⅵ. 결 론 101
참고문헌 104
Abstract 113

참고문헌 (Reference)

1. Cement-bentonite slurry system, S. A. Jefferis, pp . 1~24, , 2012

2. Bentonite-cement slurries for hydraulic cut- offs, S. A. Jefferis, Vol.1 , pp . 435~440 ., , 1981

3. Standard test method for standard penetration test, KS F 2307, , 2017

4. Determination of setting time and soundness of cements, KS L ISO 9597, , 2019

5. The properties and behaviour of bentonite / cement slurry, A. Guner, pp . 13~122 ., , 1978

6. Composition and uses of slurry in civil engineering practice, S. A. Jefferis, pp . 1~87 ., , 1972

7. X-ray diffraction study of aqueous montmorillonite emulsions, Y. Fukushima, Vol . 32 , No . 4 , pp . 320~326 ., , 1984

8. Standard test methods for permeability of saturated soils ”, KS F 2322, , 2020

9. 농업용저수지의 설계홍수량 변화에 관한 연 구, 최효정, 공학석사학위논문, 아주대학교 대학원, pp. 1~13, , 2015

10. Standard test method for unconfined compression test of soils ”, KS F 2414, , 2018