Chemical Compaction Pile에 의한 연약지반개량에 관한 연구

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1 工學碩士學位請求論文 Chemical Compaction Pile 에의한연약지반개량에관한연구 A Study on the Improvement of Soft Ground by Chemical Compaction Pile 2004 年 2 月 仁荷大學校大學院 土木工學科 文章赫工學碩士學位請求論文 i

2 Chemical Compaction Pile 에의한연약지반개량에관한연구 A Study on the Improvement of Soft Ground by Chemical Compaction Pile 2004 年 2 月 指導敎授 姜秉熙 이論文을工學碩士學位論文으로認定함 仁荷大學校大學院 土木工學科 文章赫 이論文을文章赫의工學碩士學位論文으로認定함 ii

3 2004 年 2 月 主審 ( 印 ) 副審 ( 印 ) 委員 ( 印 ) iii

4 요 지 Chemical compaction pile 은연약지반처리공법중신기술로연구하고있 는공법으로서기존의생석회파일공법과모래다짐말뚝공법을접목하여한 단계발전시킨기술이라고할수있다. 생석회파일공법은연약지반개량효과에는탁월하지만그역할이종료된후 의소석회로이루어진말뚝은일축압축강도가 5 2 kg / cm 이하로강도가낮 기때문에구조적지지말뚝으로서의역할을기대하기어렵다. 그러나 chemical compaction pile 은생석회파일의재료인생석회에강도발현재인 시멘트를첨가하고산업폐기물인 bottom ash 를골재로하여생석회 + 시멘 트 + 골재의기본혼합형태를갖춘말뚝재료를타설하여말뚝을형성시키고 지반개량효과와경량구조물을지지할수있는구조적지지말뚝으로서의 역할을동시에얻을수있다. 이를확인하기위하여배합비에따른연약지 반의함수비와전단강도의특성이어떻게변하는지를모형토조시험으로 관찰하고또한지반개량후구조적지지말뚝으로서의기능을확인하기위 해몰드에서 28 일간양생한공시체로일축압축강도시험을행하였다. 실험결과생석회의함유량이높은배합비일수록함수비의감소량과전단 강도의증가량은커지지만말뚝의일축압축강도는작아지는경향을보였고 반대로시멘트함유량이많은배합비에서는일축압축강도가 35 2 kg / cm 생석회파일보다매우강하게나타났다. 따라서 chemical compaction pile 이연약지반개량과소요의말뚝강도를동시에얻기위해서는각각의지반 특성에따른생석회와시멘트중량을조절하여적절한배합비를선택하는 것이중요할것으로판단된다. 로 iv

5 Abstract Chemical compaction pile is a newly developed soft ground improvement method by combination of the sand compaction pile and quicklime pile. Quicklime pile method is one of the effective methods for the soft ground improvement, but the pile does not act the role for the bearing pile due to its low compressive strength. By adding the cement and bottom ash as some parts of coarse material with sand, the chemical compaction pile has an enough strength for the bearing pile and help the reuse of the industrial waste material of bottom ash. In this study, a series of laboratory tests is the compressive strength for the chemical compaction pile with different mixing ratios and another series of a model test is the shear strength and water content for the soft ground improvement near the chemical compaction pile with performed. The compressive strength of the pile increases with increasing the content of cement and decreasing the content of quicklime but the expansion of the pile increased greatly with increasing the lime content. The shear strength of the soft ground near the pile was found to be increased with increasing the lime content mainly due to the reducing of the water content by expansion and high temperature. Considering the high strength of the pile for the bearing pile and high strength of the soft ground improvement, mixing ratio of the lime, cement and bottom ash should be controlled properly for the high quality of chemical compaction pile. v

6 목 차 제 1 장서론 연구배경및목적 연구내용및방법 2 제 2 장이론적배경 개요 Bottom ash 발생현황 생석회의반응원리 소화반응원리 이온화및이온전환반응원리 포졸란반응원리 소석회의탄산화 생석회의지반개량효과 생석회파일주변지반의횡방향압밀효과 함수비의감소 간극의감소 전단강도증대효과 침하감소효과 말뚝효과 23 1

7 제 3 장실험 Chemical compaction pile 재료 Bottom ash 생석회 시멘트 압축강도, 온도, 팽창량측정시험 배합비 시험장치및방법 Chemical compaction pile 주변지반의개량효과분석 시료 모형토조및토조별조성상황 32 제 4 장실험결과및토의 Chemical compaction pile의압축강도시험 Chemical compaction pile의온도및팽창측정시험 Chemical compaction pile 주변지반의개량특성시험 실트질지반 점토질모래지반 47 제 5 장결론 52 참고문헌 54 2

8 1. 서론 연구배경및목적 우리나라는국토가매우협소하여고속전철및도심지하철건설사업, 신국제공항건설, 서해안고속도로등의대규모국토개발을위해서는불가피하게연약지반을통과해야만하는경우가많아연약지반개량의필요성이날로증가하고있다. 그리고 bottom ash 및 fly ash를포함한석탄회는화력발전소에서석탄을연소하고남은산업폐기물이며다량으로배출되기때문에석탄회매립장에서대부분처리되고있지만회처리장의한계능력으로폐기처분해야할공간의부족으로점차적으로큰어려움을겪고있다. 따라서이에따른환경적문제뿐만아니라처리비용이라는경제적문제도만만치않게뒤따르고있다. 따라서본논문에서는기존의생석회말뚝에산업폐기물인 bottom ash를활용하여현재신공법으로개발중인 chemical compaction pile을지반개량공법으로적용하기위한기초적인연구를행하였다 Chemical compaction pile의기본재료는생석회 + 골재 + 첨가재의형태를가지고있다. 이중골재에해당하는부분을석탄회의한종류인 bottom ash로활용하였으며강도증가를위하여첨가재로서시멘트를사용하였다. 3

9 연구내용및방법 Chemical compaction pile 공법은기존의지반개량기술인생석회말뚝공법과모래다짐말뚝공법을접목하여한단계발전시킨기술이라고할수있다. Chemical compaction pile의재료인생석회는다음과같은여러과정들을통하여연약지반의특성에영향을주게된다. 생석회의소화반응에따라발열반응과팽창반응이일어나게되고이는생석회발열반응에의한물의증발현상과팽창반응에의하여주변지반을수평방향으로압밀시켜주게되어강도증가로인해지지력증진에도움을준다. 그리고그외의효과로는생석회말뚝과접한점성토표면은 (-) 전 기를띠고있기때문에칼슘이온 ( Ca 2+ ) 을흡수하는경향을가지고있어 점착력이증가하는결과를가져오게된다. 또한, 포졸란반응의효과로지반의장기강도및내구성이다소향상되는경향이있다. 모래다짐말뚝은강관케이싱을이용하여강관내부에모래를채워여러가지방식으로다지면서케이싱을빼내어모래말뚝을형성시키는기술로서, 사질지반에주로사용되어오다근래에는연약지반에도적용되는기술이다. 이는대형모래말뚝의형성에의한지반치환효과와지지기능으로모래말뚝으로의하중집중효과를이용한공법이다. 모래다짐말뚝은연약지반을모래로치환하고다지는기술이므로다량의모래가소요되어경제성부족과천연자원인자연사의고갈이라는환경적문제, 대형장비의사용에의한소음문제및단순한모래말뚝으로의지지효과로시공비용대비구조적안정성이부족하다고할수있다. Chemical compaction pile은모래다짐말뚝과유사한시공방법을행하지만강관인발을진동에의해행하여재료의다짐효과를향상시키고, 특히말뚝재료로는생석회말뚝공법의재료인생석회에강도발현재화이온교 4

10 환재를첨가하고석탄회를골재로하여생석회 + 첨가재 + 골재의기본혼 합형태를갖춘재료를강관내부에채워최종적으로진동에의하여강관 을인발함으로서말뚝을형성시킨다. 말뚝타설후 chemical compaction pile 은화학반응을통하여지반을개량하지만연약지반개량의역할이종 료된후에소석회 ( Ca (OH) 2 ) 로이루어진말뚝형상은강도가낮기때문에 구조적지지말뚝으로서의역할은기대하기어렵다. 따라서본연구에서는 chemical compaction pile 의지반개량효과와동시에구조적지지말뚝으 로서의기능을연구하고자하였다. 지반개량효과로서발열반응과팽창반 응을확인하고토조실험을통하여시간경과에따른 chemical compaction pile 주변지반의전단강도증가, 함수비감소율등을실험을통하여연약 지반의개량효과를분석하고자한다. 그리고몰드에일정기간양생시킨 공시체를일축압축강도시험을통하여 chemical compaction pile 의구조 적지지말뚝으로서의기능을확인하고자하였다. 5

11 2. 이론적배경 개요 Chemical compaction pile은강력한탈수, 팽창력을가진생석회를연약지반속에타설함으로써수분을급속히탈수함과동시에말뚝자신의체적이 2배정도로팽창하여지반을압밀하는것을특징으로하고있다. 이탈수, 팽창작용에의해말뚝간의연약지반은성토재하없이압밀강화된다. 또생석회자신도잠재적인수경성으로인해서단단한말뚝을형성함으로써압밀강화된중간지반과의복합지반을형성한다. 지반개량목적에서본 chemical compaction pile의적용범위는 1 지지력의급속한증가 2 침하의감소 3 활동파괴의억제 4 기초지반의진동경감 등이다. Bottom ash 발생현황 Chemical compaction pile의기본재료는 생석회 + 첨가재 + 골재 의혼합재료의형태를갖는다. 이중골재에해당하는부분을석탄회의한종류인 bottom ash로활용하고자하는데, bottom ash는 fly ash의재활용율에비하면거의없다고해도과언이아닐것이다. 6

12 그림 2.1에서보는바와같이 bottom ash 및 fly ash를포함한석탄회는화력발전소에서석탄을연소하고남은산업부산물이며절탄기, 공기예열기및전기집진기하부에서발생되는 fly ash가전체회발생량의약 80% 를차지하고, bottom ash는그나머지인약 20% 를차지한다. Bottom ash 및 fly ash를포함한석탄회는다량으로배출되기때문에석탄회매립장에서대부분처리되고있지만, 회처리장의한계능력때문에폐기처분해야할공간의부족으로점차적으로큰어려움을겪고있다. 따라서이에따른환경적문제뿐만아니라처리비용이라는경제적문제도만만치않게뒤따르고있다. 표 2.1에서 fly ash 및 bottom ash를포함한석탄회발생량을보면 2002년도에는총 483만톤의석탄회가발생하였고재활용율은약 76.4% 이다. Fig 2.1 Coal ash production process 7

13 Table 2.1 Coal ash production status in 2002 Power plant Coal ash production (1000ton) Recycling (1000ton) Recycling (%) Seocheon Anchracite coal Youngdong Donghae Sub total 1, Boryung Samcheonpo Bituminous coal Honam Taean Dangjin Hadong 1, Sub total 3,744 2, Total 현재 fly ash는시멘트원료와콘크리트혼화재로가장많이재활용되고있으며, 이밖에규산카리비료, 토양개량재, 경량골재제작, 노반재및성토재, 그리고경량건축재등에재활용되고있으나, bottom ash의경우는성토재및지반안정재등토질관련재로사용할때 fly ash와함께사용되는정도에불과하여, 대부분회처리장에서처리되어야하는실정이다. 이러한 bottom ash를 chemical compaction pile의골재로사용하게되면재료의상당부분을골재가차지하게되므로이를 bottom ash로대체 8

14 할경우상당량의 bottom ash가소요될수있다. 기존의생석회말뚝의경우생석회 ( CaO ) 만을사용하고모래다짐말뚝의경우모래만을사용하기때문에생석회및모래의경우를보면가공의과정과자연자원의고갈이라는이유로상대적으로고가이며점차적으로가격상승이충분히예상할수있다. 따라서 chemical compaction pile에골재재료로써폐기처분하는 bottom ash를활용한다면그어떤것보다재료의비용을상당히줄여경제적이고, 이에더불어만족할성능의성과를얻을수있을것으로판단된다. 생석회의반응원리 생석회는고함수비의연약지반과접촉하게되면연약한지반의특성에영향을주는다음과같은여러과정이발생하게되고이런생석회와지반과의반응을요약하면그림 2.2와같다 (Chew 등, 1993). (1) 생석회를소화시키고간극을메우기위한물의흡수과정 (2) 소화반응에의한열의발생과정 (3) 소화반응에따른생석회의팽창으로인한지반의횡방향압밀과정 (4) 생석회의팽창후말뚝주변지반의경화과정 9

15 ( CaO + H O Ca(OH) 2 2 ) Fig. 2.2 Principle of quicklime pile method (Chew et al, 1993) 소화반응원리 생석회 (quicklime) 의주성분인산화칼슘 ( CaO ) 은토중수와반응하여소 석회 ( Ca (OH) 2 ) 로변한다. 이과정에서생석회는체적이팽창하게되어 주변지반을압밀하는효과를나타내고반응에필요한물을지반에서흡수 하고반응시고온의열을발산하게되며체적은 1.7~2.0 배정도증가하 고주변지반의함수비감소효과를나타내게된다. 10

16 Table 2.2 Hydration process of quicklime Reaction formula CaO + H O Ca(OH) kcal / mol Molecular weight Specific gravity Weight ratio (absorbing 1.3 times) Apparent volume (swelling 2.0 times) 이온화및이온전환반응원리 과잉지중수의존재아래에서소석회는다시물을흡수하여이온화되고 세립점토입자의표면이음 (-) 전기성으로포화될때, 점토입자의표면은 2+ 소화된석회의칼슘이온 ( Ca ) 을흡수한다. 결과적으로생석회파일주변 에서의점토입자접착활동에의해각각의입자들은서로서로이어져있다. 이러한효과가지반의전단강도를증대시키며결과적으로연약점토는전 단력의증가와더불어개량된다. 포졸란반응원리 2+ 칼슘이온 ( Ca ) 은장시간에걸쳐서점토의산화알루미늄 ( Al O 2 3 ), 산화규소 ( SiO 2 ) 와반응하여 CaO SiO 2 H2O 합성물을형성한다. 이반응을포졸 란반응이라고한다. 이반응생성물이결합재로작용하여지반의강도 및내구성이발휘된다. 또한다른첨가재로서는처리하기어려운알로패 인 (allophane), 몬모릴로나이트 (montmorillonite) 등의점토광물과의사이 에도포졸란반응생성물을만들수있다. 11

17 또한생석회파일의시간에따른압축과팽창메커니즘은그림 2.3 과같 이표현할수있다. 그림 2.3과같이초기상태에 R1 의반경과 R 2 의유 효반경을가진생석회파일의지반내의물과반응하면부분적으로소석회 로바뀌는상태가되며팽창작용이끝난소석회는다시지반의토압에의 하여생석회는 δ 1, 소석회는 δ 2 만큼압축되는형태를보이며지속적으로 주변지반의물을흡수하고압축되는과정을반복하면서지반을개량하게 된다. δ δ 1 2 (a) Section view (b) Plan view Fig. 2.3 Compression and extension mechanism of quicklime pile 12

18 생석회의지반개량효과 생석회에의한개량효과의대부분은포졸란반응에의한것으로알려져 있다. 그반응은점토를구성하는실리카, 알카리등과석회와의사이에 화학반응을수반하기때문에개량효과는다음과같은요소에좌우된다. 1 생석회첨가량과재령 2 대상토의성질 3 혼합조건및생석회파일의단위중량 4 혼합후의양생환경 5 생석회의품질 특히지반개량에생석회파일을적용할경우에위의요소들이현장마다다르며시공기계의종류, 사용조건등에따라서개량효과는매우달라지기때문에현장에서실현되는개량효과를예측하기위해서는적절한실내시험의확립을필요로한다. 생석회파일주변지반의횡방향압밀효과 생석회파일의거동을모델링하는데대한이론의발전과정에서생석회파일은탄소성응력-변형율거동에따르는원주형이고포화되어서팽창하며무게가없고등방성이며균질한지반으로가정하였다. 생석회파일은파일주변의지반이수직방향으로평면변형율이론에종속될수있도록 13

19 R1 R2 u dr dθ σ θ σ r Fig 2.4 Cylindrical coordinates of quicklime pile 무한히긴것으로가정하였다. 이러한가정은지반의요소에대하여방사 방향주면과수직응력이작용하는전반적인대칭원주문제를이끈다. 또 한파일사이의대칭표면에서의변형은없는것으로가정하였다. 이러한 사실은파일의등가영향반경으로정의된 R 2 에나타난다. 등가반경은 등가원형면적에대하여파일에영향을받은면적을계산하여얻을수있 다. 상기의가정을토대로하여 Holyman 과 Mitchell 등 (1983) 은생석회 파일에의한지반개량과관련된현상을묘사하는물리적모델을개발하였 다. 식 (2.2) 에서강도계수 K1 은생석회파일의체적변형에대하여생석회 와지반과의접촉면에서의방사방향응력과관련된것이다. 또한일반적인 생석회파일시공지반의문제는원통좌표계이므로기호는 r, θ, z 이고주 14

20 (principal) 방향은 r, θ 를사용하였다. 그림 2.4는생석회의시간에따른 팽창과압축거동을도식적으로나타낸것이다. 생석회의팽창과압축에의한주변지반의영향은다음과같은과정을거 쳐서계산된다 (Holyman and Mitchell, 1983, Chen, 1993). 반응초기에 지반과생석회는응력을받고있지않은상태이며반응가능한부분의생 석회만이반응한다. 대기압에서체적팽창량을 C1 이라고하며초기체적 에서반응한생석회의비율을 µ 라고하면다음과같은식을얻을수있 다. f 1 V = C µ (2.1) V f 는 µ 의변화에따른자유체적팽창량이며지반의구속에의해서유 효체적변화는줄어든다. 따라서방사방향의응력의증가량 σ r 은다음 의식 (2.2) 와같이나타내어진다. C µ σ r = (2.2) C 3 1 [ 1+ µ p C1 + (1 µ )C5 ] + 1/ K1 여기서, K 1 : 체적강도계수 = σ r ( V / V) C 3 : 생석회의압축량 = ( V CaO / VCaO ) σ r C 5 : 생석회에대한소석회의압축량의비 µ p : 소화반응이일어나는단계에서비구속팽창에대한실제 팽창의비 15

21 또한방사방향응력의증가는다음과같이나타낼수있다. σ r,t µ σr ( µ ) = dµ (2.3) 0 µ 그러므로생석회파일과주변지반사이의접촉면에서의전응력증가와팽 창량을알고있어야한다. 식 (2.2) 와식 (2.3) 는체적팽창 ( µ C ) 을허용한 p 1 순수한석회에대한생석회팽창압시험의결과에적용되어져왔다. 생석 회가고정된경계와접해있지않으면 K 1 = 0 이고 p e = 0 이고 1/ K = 1 0 이된다. 식 (2.3) 와식 (2.4) 에서유도되어진응력 p e 는다음과같다. p e 1 C / C = 1 3 µ 1+ µ + (1 µ )C 0 p 5 C1 / C3 = C µ + 1 C 1 p 5 ln C 5 du + µ p C µ 1 p (C µ p + 1 C 5 ) (2.4) C1 과 C3 값이분말도와다짐에달려있는반면 C5 값은석회의종류에 상관없이일정하다. 상대압력에따라선택된 C5 는 µ C p 1 값의변화에따 라변한다. σ r ( µ ) 는생석회의팽창에의한방사방향전응력의증가량,t 이므로유효응력의변화량을알아볼필요가있다. 방사방향응력의증가 에의하여발생된간극수압을 p w 라하면다음의식 (2.5) 에의해나타내 어진다. p = σ + A( σ σ ) (2.5) w θ r θ 여기서 A: 소사응력증분에대한간극수압의비 16

22 탄성이론에의하면삼축시험에서 0, A = 1/ 3 인반면에압밀시험에 ε θ 서는 = 0, A = 1 ε θ 이다. 팽창성생석회파일은그둘의중간조건이고 A=1/2 이다 ( σ r + σ ) p θ w = (2.6) 2 이가설은발생한간극수압이체적변형증분에비례하여주변지반의전 반에걸쳐서일정하다는것이다. (2.7) 비배수조건에서 ν = 0. 5로가정하면이식은다음과같다. p = σ = σ ( ) (2.8) w R1 r, t µ 17

23 함수비의감소 연약지반중에생석회파일을타설하였을때, 소화흡수에따른지반의 평균적인함수비감소량 Wh (%) 을石田宏 (1977 년 ) 등은다음과같이나 타내었다. 1+ (w /100) γ 0 Wh = a s h c (2.9) γ t 여기서, w 0 : 지반의초기함수비 (%) a s : 생석회파일의타설면적비 h : 생석회파일의소화흡수계수 3 γ t : 지반의단위체적중량 ( g / cm ) 3 γ : 생석회파일의단위체적중량 ( g / cm ) c 여기서면적비 a s 는그림 2.5에나타나듯이생석회파일 1개가분담하 는지반의유효분단면적에대한파일의면적비로나타내고, 케이싱압입에 따른타설방식의경우에사용되어진다. 소일오거방식에따른타설의경 우 a s 대신에체적혼입률 a v 가이용되어진다. 식 (2.9) 에서구할수있는 함수비감소량은생석회파일의소화흡수만을고려한것으로, 파일이절대 건조상태에있다는것을전제로한다. 지반의간극수는더욱평형상태까 지파일쪽으로흡수되고, 이현상에따라지반의함수비감소량 Ws (%) 은식 (2.10) 과같다. 18

24 GroundileA PPileUse of casing Auger Ac Ap c A p A p area ratio a s volume ratio a v a s A = A p c a v = 1+ a v a v A p = A A c p a s = 1 a s Fig 2.5 Relation of a s and a v 1+ (w /100) ' o ' r Ws = a s n (1 + ε v ) γ w (2.10) γ t 100 S 여기서 n ' : 소화후의파일의간극율 ε v : 겉보기체적팽창율 S r ' : 흡수후평형상태의파일의포화도 3 γ : 물의단위체적중량 ( g / cm ) w 그러므로최종적인지반의평균함수비감소량 W (%) 은식 (2.11) 으 19

25 로구할수가있다. 1+ (w 0 /100) Sr ' W = Wh + Ws = a s h γ c + n'(1 + εv ) γ w (2.11) γ t 100 간극의감소 본연구에서대상으로하는지반은원칙적으로포화또는정규압밀상태에있는점성토로생각하고생석회파일에따라흡수가완료된상태에대해서술하겠다. 파일의흡수에의한함수비감소는식 (2.12) 에따라간극감소에연결시킬수있다. W e = G s (2.12) 100 여기서, G s : 토립자의비중 e : 간극비감소량 그러므로, 개량후의간극비 e1 은초기간극비를 e 0 로하면, 식 (2.13) 으로 부터구할수있다. e 1 W = e0 G s (2.13) 100 여기서원지반의불교란시료에따라압밀곡선에서얻어진 e-log p 곡 선을이용하여, 개량후의간극비 e1 에대응하는압밀하중 p1 을구하고, 20

26 압밀항복응력 p c 와이차이에서겉보기증가압밀하중 p 를산출할수있 다. 전단강도증대효과 절에언급된일련의식에서처럼원지반의불교란시료에의한압밀 곡선으로얻어진 e-log p 곡선을사용하여개량후의간극비 e 에대응 하는압밀하중 p 를구하여, 압밀항복응력 증가하중 p c 와의차에서외견상의압밀 p 를산출할수가있다 (Chew et al, 1993). 여기서개량후의 비배수전단강도 c u ' 는 p 를사용하여식 (2.14) 에의해추정된다. c u u0 ' = c + m p (2.14) 여기서, c u0 : 원지반의비배수전단강도 c u ' : 개량후의비배수전단강도 m : 강도증가계수 (0.2~0.4) Fig 2.6 Equivalent load increment by consolidation curve 21

27 불포화포화점성토에서는함수비와비배수강도 c u 의대수가직접관 계를이루고압밀곡선 e log p 의소성압밀부분과평형관계에있다. 따라 서소성압밀부분의경사를나타내는압축지수 C c 에의해서간극비와압 밀응력의관계에서개량지반의압밀상태를추정하고압밀항복응력 의차를이용하여생석회파일타설에의한지반개량에유효한응력 를산출하는것이다. 이들의관계를식 (2.15)~(2.18) 에나타낸다. p c 와 p p' e o e' = Cc log (2.15) p e 2.3 e p ' = p c exp (2.16) Cc 2.3 e p = p c exp 1 (2.17) Cc G s W c u ' = cu0 + m p c exp (2.18) 100Cc 여기서, e 0 : 원지반의간극비 e ' : 개량지반의추정간극비 e : e o e' = G W s p ' : 개량지반의압밀응력 p c : 원지반의압밀항복응력 p : 압밀증가응력 22

28 압밀에의한강도증가계수 m는정규압밀상태의불료란시료토에대해서비배수조건으로직접전단시험을실시한경우, 어떠한시험법이라도큰차이없이 m=0.28~0.33이라고가정해서계산하면실용상무리는없다. Roscoe에의한한계상태의이론에따라서도다음과같은설명이가능하 다. 정규압밀점토에서 c u = (1/ 2) q 라고하면, 한계상태에서개량전후의 u 비배수전단강도는식 (2.19) 와같이나타낼수있다. c c u0 u1 = = M Γ v exp 2 λ M 2 Γ v exp λ 1 o (2.19) 여기서 M: p' q 면에서의한계상태선의구배 Cc λ : ln10 2 Γ : 유효평균주응력이 1 kn / m 일때한계상태의비체적 여기에서바로식 (2.20) 을얻는다. (v 0 v1 (v 0 v1) c u 1 = c u0 exp = c u0 exp (2.20) λ C c / 여기서 C c : 압축지수 23

29 침하감소효과 생석회파일공법의침하감소효과는탈수, 팽창에의한사전압밀효과에 의해서설명할수있다. 즉선행압밀응력 p c ( 유효상재응력 p 0 ) 를가진 원지반에성토하중 p 가작용했을때, 자반은그림 2.7 과같이 eac 만큼 압밀된다. 한편성토에앞서서생석회파일을타설할경우, 주변지반은간극비의 감소량 eab 에대응하는압밀응력을받은상태가되므로개량지반이성 토에의해서생기는침하량은생석회파일의탈수량에해당되는경우만감 소한다. 따라서성토하중에대응한압밀량에해당되는함수비감소량 W ac 하게된다. 을생석회파일에의해서사전에감소시킴으로써침하저지도가능 e a e ab e b e ac e c S e = 1 + e 0 H pc p c + e p c + p Fig 2.7 Settlement reduction effect of quicklime pile 24

30 생석회파일을타설했을때지반은전술한바와같이수평방향의탈수 압밀작용을받는데이것을편의상연직방향의압밀량 S 로바꿔놓으면, e ab S = H e (2.21) 1+ e0 여기서, S : 생석회파일에의한사전압밀량 e : G W s ac /100 e 0 : 초기간극비 H c : 압밀층의두께 따라서지반의잔류침하량은 S = H S (2.22) 여기서 S : 잔류침하량 S : 사전압밀량 H : 미개량시의최종침하량 이되므로지반은 S 만큼의침하감소효과를얻을수있다. 말뚝효과 연약지반속에서수화한생석회파일은규산염등의작용에의해서개량 지반이상의강도를유지하고말뚝으로서효과도발휘한다. 또생석회말 25

31 뚝은발열반응에따른지반에서의고온고압양생효과, 말뚝주변에형성되는포졸란반응생성물로된셀의효과등에의해대단히치밀한구조를가져서장기적으로충분한내구성이유지되고있다. 따라서개량지반과생석회말뚝이일체가된복합지반으로서의거동에의해전단강도의향상에따른지지력증가, 응력집중에따른압밀침하량의감소가가능하게된다. 26

32 3. 실험 Chemical compaction pile 재료 Bottom ash 본연구에사용된 bottom ash 의특성을알아보기위하여입도분석시험, 비중시험, 자연함수비시험등을실시하였다. 입도분석시험의결과는그림 3.1 과같고대표적인특성치를표 3.1 에나타내었다. Percent finer(%) Particle diameter Fig 3.1 Grain size distribution of bottom ash 27

33 Table 3.1 Physical properties of bottom ash Specific gravity( G ) S Coef. of uniformity( C ) u Coef. of curvature( C ) c USCS SW Table 3.2 Chemical composition of bottom ash(%) Al 2 O 3 SiO 2 MgO SO3 CaO O K Fe 2 2 O 3 Others 그리고 bottom ash가산업부산물로폐기물로분류되므로 bottom ash를구성하는성분중환경에영향을줄수있는유해중금속의포함여부를조사하기위하여화학성분분석을행하였다. 조사는 XRF(X선형광분석 ) 에의하여행하여졌으며그결과는표 3.2와같다 생석회 생석회는 chemical compaction pile 공법에서 bottom ash와더불어가장중요한재료이다. 생석회의주요역할은연약지반개량이며이기능은생석회에포함된 CaO 의함유량에의해크게좌우된다. 본연구에서는 CaO 함유량이 90% 이상인생석회를사용하였으며화학성분분석 (XRF) 결과는표 3.3과같다. 28

34 Table 3.3 Chemical composition of quicklime(%) Al 2 O 3 SiO 2 MgO SO3 CaO O K 2 Fe 2 O 3 Others 시멘트 생석회파일이지지능을확보하지못하는것은강도가일반적인말뚝과비교하여 50배이상작기때문이다. 말뚝으로서의역할을하기위해서는주변지반보다강도면에서뚜렷한차이를나타냄으로써응력집중효과를가져올수있어야할것이다. 따라서강도증가를위해서는골재인 bottom ash를결합시킬수있는결합재가필요하며, 결합재로서일반적이며구입이용이한포틀랜드시멘트로하였다. Chemical compaction pile 에사용되는시멘트의화학성분분석 (XRF) 는표 3.4와같다. Table 3.4 Chemical composition of cement(%) Al 2 O 3 SiO 2 MgO SO 3 CaO O K 2 Fe 2 O 3 Others

35 3.2 압축강도, 온도, 팽창량측정시험 배합비 Chemical compaction pile의압축강도, 온도, 팽창량측정시험을위하여배합비를다음의과정에의하여정하였다. 각배합비는중량비를기준으로하였으며골재로써의 bottom ash의양을 50% 전후를기준으로전체의 60%, 50%, 40% 로하여나누었고각각의 bottom ash의양에생석회와시멘트의양을 5% 씩변화시켰다. Chemical compaction pile은강도보다는지반개량효과에초점을맞추어야하므로각각의배합비에서지반개량재료인생석회의양이시멘트의양보다많도록하였다. 각각의배합비는표 3.5와같으면총 18개의배합비로실험을실시하였다. Table 3.5 Variable mixing percentage of specimen No B/A (%) lime (%) cement (%) No B/A (%) lime (%) cement (%)

36 3.2.2 시험장치및방법 압축강도시험용몰드는지름 5cm, 길이가 10cm 인원주형몰드를사용하였고몰드의내면에는몰드해체시공시체에손상이가지않도록윤활제를도포하였다. 초기조건을일정하게하기위하여분말상태의배합된시료의건조밀도를 1.3 g/ cm3로균등하게하였으며양생방법은현장의상태를재현하기위하여 20±3 에서수조에서 28 일간포화된상태의수중양생을실시하였다. 그리고 chemical compaction pile의지반내에서팽창정도를측정하기위하여그림 3.2의기존의압밀시험장치를이용하여 1차원팽창시험을하였다. 공시체의크기는직경 6cm, 높이 2cm이며초기조건을일정하게하기위하여양생전분말상태의건조밀도를 1.3 g/ cm3으로하고현장의상태를재현하기위하여포화된상태에서실시하였다. 시료는하부와측방향이구속된상태에서상부로올라오는팽창량을다이얼게이지로측정하였다. Fig 3.2 One dimensional expansion test equipment 31

37 3.3 Chemical compaction pile 주변지반의개량효과분석 시료 실내모형토조시험의대상시료는 chemical compaction pile의각기다른지반에서의효과를보기위하여실트질지반과점토질모래지반을조성하였다. 실트질시료는인천남항준설매립지에서점토질모래는부산신항만공사현장에서채취하였으며대상시료의공학적특성을파악하기위하여비중시험, 애터버그한계시험, 입도분석시험등을실시하였다. 토조시험에사용하기위해현장에서채취한시료를조개껍질및기타이물질을제거하고수조에넣어완전히교반시킨후슬러리상태의시료를모형토조에넣었다. 각시료의입도분포곡선은그림 3.3와 3.4와같고기본물성치는표 3.6과같다. Table 3.6 Physical properties of each soil Liquid limit(%) Plastic limit(%) Specific gravity( G ) S USCS Silty soil ML Clayey sand SC 32

38 Percent finer(%) Particle diameter(mm) Fig 3.3 Grain size distribution of silty soil Percent finer(%) Particle diameter(mm) Fig 3.4 Grain size distribution of clayey sand 33

39 3.3.2 모형토조및토조별조성상황 본연구를수행하기위하여가로ⅹ세로ⅹ높이가 50cmⅹ50cmⅹ50cm인아크릴모형토조 5개를제작하였다. 모형토조의하부에는배수공을설치하여배수를원활하게하고배수공의막힘을방지하기위해배수공상부에 5cm의모래층을설치하였다. 이와같이제작된모형토조에케이싱을압입한상태에서슬러리상태의시료를넣고일주일정도의자중압밀기간을거쳐말뚝타설직전에전단강도와함수비를측정하였다. 지반의전단강도는베인시험기를적용하여측정하였고함수비는유리봉을이용하여측정할지점의시료를채취하였다. 그리고나서배합된재료를케이싱에타설하고케이싱을인발하였다. 실험은전단강도증가와함수비감소효과이며각각의변수는경과시간, 측정위치, 배합비이다. 경과시간에따른변화를보기위하여초기, 1,3,7,14,28일후에전단강도와함수비를측정하였으며측정위치는상, 중, 하부의 3지점으로나누어서측정하였으나함수비는측정의어려움으로인하여하부는측정하지못하였다. 각각의위치는표면에서 5, 25, 45cm이다.. 그리고 28일경과후말뚝횡방향의지반개량효과를보기위하여말뚝주면으로부터 5,10,15cm 떨어진 3지점에서전단강도와함수비를측정하였다. 각각의토조재원과측정위치는그림 3.5과같다. 각토조별배합비는표 3.7와같다. 토조A는말뚝을타설하지않은시료만으로이루어진지반이다. 이것은지반의자연적인함수비감소와틱소트로피에현상에의한강도회복을측정하여말뚝을타설한다른지반과의비교를위하여조성하였다. 그리고토조E는기존의생석회말뚝을타설하여생석회말뚝공법과 chemical compaction pile과의비교를위함이다. 34

40 Fig 3.5 Schematic diagram of test chamber. Table 3.7 Mixing percentage of materials for each test chamber Mixing percentage (B/A-lime-cement) Chamber A Chamber B Chamber C Chamber D Chamber E

41 4. 실험결과및토의 Chemical compaction pile 의압축강도시험 실험시가장큰오차의요인은생석회가팽창한다는점이다. 양생시측 면과하부는구속되어있는반면상부는팽창을허용하기때문에생기는 오차즉공시체하부는치밀한구조가되고상부는느슨한구조가되는 오차를최소화하기위하여양생초기상하부를매시간뒤집어서양생하였 고팽창하여돌출된부분은강도시험을위하여매끈하게잘라내었다. 각 각의공시체는 28 일간양생하였으며실험의결과는표 4.1 과그림 4.1 에 나타내었다. 공시체는생석회의감소와시멘트량의증가와동시에강도가 증가하는경향을보였으며가장강도가큰배합비는 에서일축 2 압축강도 kg / cm 을나타내었다. 40 Unconfined compressive strength( kg / cm2 ) B/A 60% B/A 50% B/A 40% Cement content(%) Fig 4.1 Unconfined compressive strength of each specimen 36

42 Table 4.1 Mixing percentage, unit weight, water content, and unconfined compressive strength of each specimen Mixing percentage (B/A-lime-cement) γ t (g/ cm3 ) w (%) γ d (g/ cm3 ) q u ( kg / cm2 )

43 그러나표 4.1의배합비에서 bottom ash는 60, 50, 40% 로일정하지만시멘트와생석회는동시에변화하기때문에각각의성분이강도에미치는영향을분석하기는어렵다. 따라서시멘트와생석회가강도에미치는영향을정량적으로분석하기위하여 bottom ash, 생석회. 시멘트의세가지요소중 bottom ash(150g) 와생석회 (60g) 의중량을고정시키고시멘트의양을 40,50,60,70g으로변화시켰다, 그리고나서 bottom ash(150g) 와시멘트 (60g) 의중량을고정시키고생석회의양을 40,50,60,70으로변화시켜시험하였으면각각의결과는표 4.2와그림 4.2에나타내었다. 그림 4.2에서보는바와같이생석회량이증가할수록강도는감소하고시멘트량이증가할수록강도는증가한다. 그러나그래프의기울기에서생석회량이강도에미치는영향보다시멘트량이강도에미치는영향이크다는것을알수있다. 생석회량이증가할수록강도가감소하는원인은생석회량이많을수록공시체의팽창량이증가하기때문이라고생각된다. Chemical compaction pile은 1차적으로는지반개량효과에그리고 2차적으로경량구조물을지지할수있는구조적지지말뚝으로서의기능에목적이있다. 그러나생석회량이증가는지반개량효과는좋지만말뚝의강도에는좋지못하고또시멘트량의증가는말뚝강도에는탁월하지만그만큼의생석회의투입량이줄어들기때문에지반개량효과에는좋지못하다. 따라서 chemical compaction pile이실제지반에쓰이기위해서는각각의구조물을대한하중을계산한후에그구조물을지지할수있는말뚝강도를가질수있도록적절한배합비를선정하여시멘트중량을조절하는것이중요할것으로판단된다. 38

44 Table 4.2 Mixing ratio, unit weight, water content, and unconfined compressive strength of each specimen Mixing ratio(g) (B/A-lime-cement) γ t (g/ cm3 ) w (%) γ d (g/ cm3 ) q u ( kg / cm2 ) Unconfined compressive strength( kg/ cm Lime Cement Cement, Lime content(g) Fig 4.2 Variation of unconfined compressive strength of specimen with cement and lime content 39

45 Chemical compaction pile 의온도및팽창측정시험 Chemical compaction pile의지반내에서발열반응을확인하기위하여직경 5cm, 높이 10cm의원형몰드에분말상태의재료를투입한후물을채워넣어포화상태에서온도를측정하였다. 각각의배합비는표 3.5와같이 B/A 60%, 50%, 40% 로나누어서측정하였고시험결과는그림 4.3~4.5와같다. 시험결과각배합비에서발열반응은반응시작후약 5 분이내에최대값에근접하고있으며약 15분이지나면서상온에가까워지고있다. 그리고생석회량이증가할수록최대온도는증가하며최대 105 까지측정되었다. 팽창시험결과는그림 4.6~4.8에서보는바와같이생석회량이증가할수록수분을초기에흡수하면서급속하게일어나며일찍종료하는경향을보인다. 그리고체적팽창률은최저 1.2에서 1.5배정도로증가하였으며, 이는그림 3.2 팽창량측정시험기기하중판의무게 (215g) 가가해진상태에서측정한것이므로응력이없을때는더많이증가할것으로예상된다. 두가지결과를종합해볼때생석회가물과접촉하여초기에는활발한발열반응을일으켜서주위지반을소결건조시키며, 이후에는흡수작용에의하여생석회가체적이지속적으로팽창하면서주위지반을압밀시키는것으로생각된다. 40

46 Temperature( ) Elapsed time(min) Fig 4.3 Variation of temperature with time at 60% of bottom ash content 120 Temperature( ) Elapsed time(min) Fig 4.4 Variation of temperature with time at 50% of bottom ash content 41

47 120 Temperature( ) Elapsed time(min) Fig 4.5 Variation of temperature with time at 40% of bottom ash 12 content 10 Expansion(mm) Elapsed time(min) Fig 4.6 Variation of expansion with time at 60% of bottom ash content 42

48 Expansion(mm) Elapsed time(min) Fig 4.7 Variation of expansion with time at 50% of bottom ash content Expansion(mm) Elapsed time(min) Fig 4.8 Variation of expansion with time at 40% of bottom ash content 43

49 Chemical compaction pile 주변지반의개량특성시험 실트질지반 (1) 함수비의변화 시간에따른 chemical compaction pile의함수비의변화를관찰하기위하여표 3.7의배합비로토조시험을수행하였다. 시험결과 chemical compaction pile을설치하지않은토조a의경우는함수비의변화가거의없으며나머지토조들은함수비감소효과를나타내었다. 배합비와함수비의변화를관찰해보았을때그림 4.9에서볼수있듯이생석회의함유량이증가할수록말뚝주변지반의함수비가더많이감소하는경향을보여주었다. 그리고대부분의반응은 7일정도까지는급속히감소하다가그이후로는완만하게감소하는것을볼수있다. 이는생석회의반응이 7일이내에대부분발현한다는것을보여준다. 그림 4.9(a) 에서 chemical compaction pile 타설후 3일까지는지표면에근접한층에서반응이활발하고그림 4.9(b) 에서깊이가깊어질수록그경향은작아지면서 7일정도까지꾸준히감소하게된다. 그이유는공기와접하고있는지표면에서는생석회의팽창으로인한압밀보다는생석회의발열반응이활발히일어나개량초기의함수량감소를지배하는반면심부에서는수화반응과생석회의팽창으로인한압밀이일정한속도로발생하여지속적으로감소하기때문인것으로생각된다. 그러나 30일정도의시간이경과하면깊이에관계없이비슷하며감소율도거의 0에가깝다. Chemical compaction pile에의한실트질지반의함수비감소량은생석회가적게들어간토조b 의경우는약 4% 정도의감소효과가있었고, 생석회량의증가할수록최대 6% 정도까지의감소효과를관찰할수있었다. 44

50 38 36 A(original ground) B( ) C( ) D( ) E( ) A(original ground) B( ) C( ) D( ) E( ) Water content(%) Water content(%) Elapsed time(day) (a) upper point(5cm depth) Elapsed time(day) (b) middle point (25cm depth) Fig 4.9 Water content reduction with time at different depth in ML ground (2) 전단강도의변화 경과일에따른상, 중. 하부의전단강도는베인서험을통하여측정하였고그림 4.10에나타내었다. 그림에서볼수있는바와같이전단강도는함수비의변화와밀접한관계가있음을알수있다. 즉생석회말뚝타설후 7일정도까지는함수비의감소와동시에지반의전단강도는급격히증가하며 14일이후에는증가량이미소하다. 말뚝을타설하지않은토조 A의경우는전단강도의변화가거의없었고마찬가지로생석회의양이증가할수록지반의전단강도가크게증가함을볼수있다. 토조 B의경우는초기상태와비교할때 2~3배정도의전단강도증가효과를보였고, 생 45

51 석회량의함유량이가장큰토조E의경우는최대 4배까지전단강도가증가하였다. 깊이별변화를관찰할때상부의경우는 7일정도까지급속한증가를보이다가완만하게증가하는반면중간이나하부는 14일정도까지증가를보였다. 이것도함수비의변화와마찬가지로깊이가깊어질수록수화반응과생석회의팽창으로인한압밀이일정한속도로발생하여지속적으로감소하기때문인것으로생각된다 A(original ground) B( ) C( ) D( ) E( ) A(original ground) B( ) C( ) D( ) E( ) Shear strength(t/ m2 ) Shear strength(t/ m2 ) Elapsed time(day) Elapsed time(day) (a) upper point(5cm depth) (b) middle point(25cm depth) 46

52 A(original ground) B( ) C( ) D( ) E( ) Shear strength(t/ m2 ) Elapsed time(day) (c) lower point Fig 4.10 Variation of shear strength with time at variable depth in ML ground (3) 말뚝횡방향전단강도와함수비변화 (1), (2) 번의실험에서는경과일에따른토조의깊이별함수비와전단강도의변화를관찰하였으며또한말뚝횡방향의지반개량효과를확인하기위하여 chemical compaction pile 타설후 28일이지난시점에서깊이 25cm, 말뚝중심에서횡방향으로 10cm, 15cm, 20cm 떨어진지점에서함수비및전단강도를측정하였다. 그림 4.11과 4.12에서점선은 chemical compaction pile 타설전의각토조의초기전단강도와함수비를평균하여나타낸것이다. 횡방향변화를살펴봤을때말뚝중심과가까울수록함수비는낮고전단강도는높았으며 47

53 반대로말뚝중심에서멀어질수록함수비는높고전단강도는낮게측정되었다. 이는말뚝과인접한부분의초기에는탈수및팽창작용인하여지반개량효과가단기적으로는좋음을의미하며어느정도시간의지난후에는전체적으로일정해질것이라고생각된다. 위의실트질지반에서는투수성이작기때문에지반개량효과가전체적으로일정해질때까지의시간의오래걸렸으며투수성의높은모래질지반의경우는그시간의작을것이라생각된다. Shear strength(t/ m2 ) A(original ground) B( ) C( ) D( ) E( ) Initial shear strength Radial distance from center of pile(cm) Fig 4.11 Variation of shear strength by radial distance in ML ground 48

54 Initial water content Water content(%) A(original ground) B( ) C( ) D( ) E( ) Radial distance from center of pile(cm) Fig 4.12 Variation of water content by radial distance in ML ground 점토질모래지반 (1) 함수비의변화 Chemical compaction pile의점토질모래지반에서의흡수, 팽창작용에의한개량효과를실트질지반과비교하기위하여동일한방법으로모형토조실험을하였다. 그림 4.13의점토질모래지반의함수비의변화는실트질지반의경우와비슷한경향을보인다. 실험전에는투수계수가큰사질지반이므로생석회의반응에필요한물이실트질지반보다빠르게공급될것이고따라서함수비의저하가크게나타날것으로추측되었다. 실제로생석회의양이 100% 인토조E의경우는약 10% 정도로앞절에서의실트질지반의 6% 보다크게나타났지만말뚝을타설하지않은토조A의경우도자연적인함수비의변화가 49

55 4% 정도관찰되어실제로 6% 의함수비의감소효과만나타내었다. 따 라서실트질지반과점토질모래지반의실제적인함수비의변화는비 슷한것으로관찰되었다 A(original ground) B( ) C( ) D( ) E( ) A(original ground) B( ) C( ) D( ) E( ) Water content(%) Water content(%) Elapsed time(day (a) upper point(5cm depth) Elapsed time(day (b) middle point(25cm depth) Fig 4.13 Water content reduction with time at different depth in SC ground 50

56 (2) 전단강도의변화 지반개량효과는앞절에서언급한생석회의소화, 흡수에의한함수비감소와체적팽창에의한압밀응력의증가로지반의강도가증가하는현상을보인다. 그림 4.14에점토질모래지반의전단강도의변화를나타내었다. 점토질모래지반의경우도실트질지반과강도변화가비슷하게나타났다. 개량을하지않은토조A의경우는강도의변화를보이지않았고생석회량이적은토조B의경우는약 2~3배, 생석회량의많은토조E의경우는 3~4배정도의전단강도증가효과를볼수있다 Shear strength(t/ m2 ) Shear strength(t/ m2 ) A(original ground) B( ) C( ) D( ) E( ) Elapsed time(day) A(original ground) B( ) C( ) D( ) E( ) Elapsed time(day) (a) upper point(5cm depth) (b) middle point(25cm depth) 51

57 Shear strength(t/ m2 ) A(original ground) B( ) C( ) D( ) E( ) Elapsed time(day) (c) lower point(45cm depth) Fig 4.14 Variation of shear strength with time at variable depth in SC ground (3) 말뚝횡방향전단강도와함수비변화 그림 4.15와 4.16에서점선은 chemical compaction pile 타설전의각토조의초기전단강도와함수비를평균하여나타낸것이다. 횡방향변화를살펴봤을때위의실트질지반에서는말뚝중심과가까울수록함수비는낮고전단강도는높았으며반대로말뚝중심에서멀어질수록함수비는높고전단강도는작은경향을보였다. 그러나투수계수가큰점토질모래지반에서는전단강도와함수비모두가횡방향의거리에따른변화가실트질지반보다는작았다. 이는모래의높은투수성으로인하여상대적으로지반전체가빠르게균질해지기때문에횡방향의거리에따른변화가작은것이라고생각되어진다. 52

58 Shear strength(t/ m2 ) A(original ground) B( ) C( ) D( ) E( ) Initial shear strength Radial distance from center of pile(cm) Fig 4.15 Variation of shear strength by radial distance in SC ground 34 Water content(%) A(original ground) B( ) C( ) D( ) E( ) Initial water content Radial distance from center of pile(cm) Fig 4.16 Variation of water content by radial distance in SC ground 53

59 5. 결론 본연구에서는 chemical compaction pile을통한연약지반의개량효과와구조적지지말뚝으로서의기능을확인하기위하여실내토조시험과팽창량시험, 온도측정시험, 그리고몰드에서양생한공시체를통하여일축압축시험을행하였다. 실내토조시험은실트질지반과점토질모래지반에서수행하였으며각각의시료에대한비교를통하여최적의배합비를산출하고각각의지반개량효과를전단강도와함수비를통하여나타내었다. 각각의실험을수행한결과다음과같은결론을얻었다. (1) Chemical compaction pile 타설후 28일이지난연약지반의전단강도는생석회함유량이증가할수록크게나타났으며초기전단강도보다최대 4배까지증가하였고, 함수비는 6% 정도의감소효과가있었다. (2) Chemical compaction pile 타설후 3~7일이내에연약지반의함수비와전단강도의변화가가장크게나타난다. 따라서 Chemical compaction pile에의한지반개량의정도는짧은시일내에개량효과를얻을수있었으며, 지표면에근접할수록지반의강도가증가하는경향을보였다. (3) 28일지난후말뚝횡방향으로의전단강도와함수비의변화는말뚝중심에서거리가멀어질수록실트질지반보다점토질모래지반의변화의크기가작았다. 이는투수계수가큰지반이전체적으로빠르게균질해져변화의폭이작은것으로생각된다. 54

60 (4) Chemical compaction pile 자체의압축강도는시멘트함유량이증가할수록그리고생석회함유량이감소할수록증가한다. 따라서 chemical compaction pile이실제지반에쓰이기위해서는각각의구조물에대한하중을계산한후에그구조물을지지할수있는말뚝강도를가질수있도록적절한배합비를선정하여시멘트중량을조절하는것이중요할것으로판단된다. (5) Chemical compaction pile 자체의온도와팽창량은생석회량이증가할수록증가하였다. 그리고생석회가물과접촉하여초기 5분이내에발열반응이최대로나타났으며 24시간이내에팽창반응이종료되는것으로관찰되었다. 55

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