KR20040076453A - 굴패각을 이용한 준설토의 안정화 및 강도증진 방법 - Google Patents

굴패각을 이용한 준설토의 안정화 및 강도증진 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 굴패각을 이용한 준설토의 안정화 및 강도증진 방법은, 매립장에 투기된 준설토의 응집 형성과정을 단축시키고, 퇴적물을 단시간 내에 침강시켜 준설토를 안정화시키고, 준설토 지반의 강도를 향상시키기 위한 방법으로서, 준설토에 상용 응집제와 탄산칼슘을 주성분으로 하는 굴패각을 함께 첨가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 굴패각을 이용한 준설토의 안정화 및 강도증진 방법에 있어서, 상기 상용 응집제는 황산알루미늄, 암모늄 명반, 칼리명반, 및 알민산 나트륨을 포함하는 알루미늄염; 황산제1철, 염화제1철, 염화제2철, 및 황산제2철을 포함하는 철염; 아연염; 폴리염화알루미늄, 폴리염화규산알루미늄, 및 폴리황산규산알루미늄을 포함하는 고분자 응집제; 및 전분과 그 유도체, 셀룰로즈와 그 유도체, 알긴산 나트륨, 및 단백질 물질과 그 유도체를 포함하는 천연 고분자로 이루어지는 군으로부터 1이상 선택되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 굴패각을 이용한 준설토의 안정화 및 강도증진 방법에 있어서, 상기 굴패각은 준설토를 기준으로 하여 1중량%~50중량%로 첨가되는 것을 특징으로 한다.

Description

굴패각을 이용한 준설토의 안정화 및 강도증진 방법{Method for stabilization and strength improvement of dredged soil using oyster shell}
본 발명은 매립된 준설토의 안정화 기간을 단축하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무단 투기, 방치되어 있는 굴패각을 기존 응집제와 함께 사용함으로써, 매립장에 투기된 준설토의 응집 형성과정을 단축시키며, 퇴적물을 빠른 시간 내에 침강시키고, 중금속을 흡착시켜 제거하며, 지반개량을 위한 소요 지지력 및 지반강도를 발휘시키는, 굴패각을 이용한 준설토의 안정화 및 강도증진 방법에 관한 것이다.
협소한 국토면적을 지닌 국내 실정으로 해안매립에 의한 임해단지 개발이 실시되었고, 국제적 무역 물동량의 급속한 증가로 인한 새로운 항만건설이 최근 심각하게 요구되고 있다. 또한, 항로유지를 위해 준설토사의 투기를 위한 투기장의 필요성이 요구되고 있다.
이와 같이 부지조성과 항만시설구축을 위한 성토와 관련된 매립사업의 수행시 소요되는 매립재는 적정의 흙을 육상 또는 해상에서 채취하여 포설, 다짐하는 것이 일반적이나 제한된 양질의 매립재의 수급과 경제성을 고려하여 해상에서 펌프준설선을 사용하여 해성점토를 준설하여 매립하는 것이 현실이다. 이러한 연약 해성 점토를 사용하여 매립 또는 투기할 때는 매립장 또는 투기장의 설계가 요구되며이와 관련하여 소요 준설량과 매립물량의 산정과 향후 지반개량을 위한 소요 지지력 확보 여부와 지반 개량 시기의 결정이 효율적인 설계와 경제적인 시공관리상 대단히 중요하다.
준설토를 매립지에 투기하였을 때 일반적으로 준설매립토의 퇴적과정은 세 단계로 구별할 수 있다. 초기단계에서는 침강이 발생하지 않고 응집이 형성되며, 중간단계에서는 응집물이 점차로 침강하면서 퇴적물층을 형성하고, 함수비가 감소하면서 압밀하에 놓이게 된다. 따라서, 상부의 침강구역과 퇴적물 사이의 경계는 새로운 퇴적물이 형성되고, 이 퇴적물이 점진적으로 증가하면서 상부의 침강영역은 점점 얇아지면서 사라지게 된다. 최종단계에서는 모든 퇴적물이 자중압밀하에 있게 되며 결국은 자중압밀이 완료된 평형상태에 도달하게 된다.
그러나, 초기의 응집 형성과정은 짧게는 몇 달, 길게는 몇 년에 걸쳐 발생하여 공사 기간이 길어져 공사비가 증가하게 된다. 또한, 자중압밀된 준설토는 평형상태에 도달하여서도 충분한 지지력을 기대하기 힘들다. 따라서, 응집 형성과정을 최소로 단축시키며 퇴적물을 빠른 시간 내에 침강시킬 뿐 아니라 매립된 준설토의 안정화 기간을 단축하는 새로운 재료의 개발이 시급한 실정이다.
한편, 해안 양식업에서 발생하는 많은 양의 굴껍질은 대부분이 해안에 야적되어 공유 수면을 매립하면서 연안어장의 오염을 유발할 뿐만 아니라, 악취와 자연경관을 훼손하는 등의 환경문제를 초래하고 있다.
현재 우리나라 전체의 굴껍질 발생양은 연간 30만 톤에 달하고 있으며, 이 중 대부분이 남해안에서 발생되고 있다. 그러나, 발생되는 굴껍질의 10% 정도만이재활용되고 있으며, 재활용되는 양 가운데 대부분인 2만 5천 톤 가량은 종패 부착용으로 사용되고, 나머지 5천 톤 미만은 비료나 사료로 가공되어 재활용되고 있어, 실질적으로 재활용되는 순수한 양은 아주 일부분에 불과하다. 따라서, 발생되는 굴껍질이 유발하는 환경문제 및 재활용 현실을 고려해볼 때, 해양 수산 폐기물인 굴껍질의 새로운 처리방안 및 소재로의 재활용에 관한 연구가 이뤄져야할 것이다.
굴껍질의 화학적 조성은 95%이상이 CaCO3로 이루어져 있으며, 나머지 미량이 SiO2, MgO, Al2O3,Na2O, SO3와 같은 무기물로 이루어져 있다. 굴껍질은 표면적이 불규칙하고 비표면적이 넓어서, 화학물질에 대한 흡착능력이 우수한 물리적 특성을 가지고 있다. 아울러, 굴껍질은 생물체에서 얻어지므로 미생물과의 친화성이 높기 때문에 미생물이 굴껍질에서 생물막을 형성하는 것이 용이하다. 이러한 굴껍질의 물리-화학적 성질을 잘 이용하면, 굴껍질을 단순히 비료나 사료로 사용하는 재활용 외에도 환경문제와 관련된 환경정화용 소재 등으로 활용할 수 있다.
본 발명은 상술한 매립된 준설토의 안정화 기간을 단축하는 새로운 재료 개발 및 해양 수산 폐기물인 굴껍질의 새로운 처리방안 및 소재로의 재활용 요구에 부응하기 위하여 개발된 것이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 폐기물로 분류되어 무단 투기, 방치되어 있는 굴패각을 기존 응집제에 함께 사용함으로써, 매립장에 투기된 준설토의 응집 형성과정을 단축시키며, 퇴적물을 빠른 시간 내에 침강시킬 수 있는, 굴패각을 이용한 준설토의 안정화 및 강도증진 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 굴패각을 응집제와 함께 사용함으로써, 자중압밀된 연약한 준설토 지반을 빠른 시간내에 평형상태에 도달시킨 후, 중금속을 흡착시켜 제거하고, 지반개량을 위한 소요 지지력 및 지반강도를 발휘시킬 수 있는, 굴패각을 이용한 준설토의 안정화 및 강도증진 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 사용되는 굴패각을 반복 분쇄한 후의 입도 분포를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 사용되는 준설토의 비중계분석 결과를 나타내는 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 각각 종래 응집제로 사용되어 온 황산알루미늄, 염화제2철 및 황산제2철에 대하여 응집제 최적 주입량 실험을 실시한 결과를 나타내는 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 각각 황산알루미늄, 염화제2철 및 황산제2철의 최적 응집제량에 대한 굴패각의 최적 주입량 실험을 실시한 결과를 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 각각 본 발명의 실험예에 따른 응집·침강 특성 실험의 초기 단계, 30분 경과 후 및 60분 경과 후의 준설토 침강 상황을 보여주는 사진이다.
1: 준설토만을 사용한 경우 2: 비교예 1
3: 비교예 2 4: 비교예 3
5: 실시예 1 6: 실시예 2
도 6은 본 발명의 실험예에 따른 휴대용 콘관입시험의 결과를 나타내는 도면이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 굴패각을 이용한 준설토의 안정화 및 강도증진 방법은, 매립장에 투기된 준설토의 응집 형성과정을 단축시키고, 퇴적물을 단시간 내에 침강시켜 준설토를 안정화시키고, 준설토 지반의 강도를 향상시키기 위한 방법으로서, 준설토에 상용 응집제와 탄산칼슘을 주성분으로 하는 굴패각을 함께 첨가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 굴패각을 이용한 준설토의 안정화 및 강도증진 방법에 있어서, 상기 상용 응집제는 황산알루미늄, 암모늄 명반, 칼리명반, 및 알민산 나트륨을 포함하는 알루미늄염; 황산제1철, 염화제1철, 염화제2철, 및 황산제2철을 포함하는 철염; 아연염; 폴리염화알루미늄, 폴리염화규산알루미늄, 및 폴리황산규산알루미늄을 포함하는 고분자 응집제; 및 전분과 그 유도체, 셀룰로즈와 그 유도체, 알긴산 나트륨, 및 단백질 물질과 그 유도체를 포함하는 천연 고분자로 이루어지는 군으로부터 1이상 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 굴패각을 이용한 준설토의 안정화 및 강도증진 방법에 있어서, 상기 굴패각은 준설토를 기준으로 하여 1중량%~50중량%로 첨가되는 것을 특징으로 한다.
수처리시 사용하는 응집제로는 황산알루미늄(Alum)과 폴리염화알루미늄(PAC)을 주로 사용하고, 응집보조제로는 알카리제로 소석회, 이취미 제거제로서 분말 활성탄 등이 주로 사용되는데, 대표적인 응집제의 종류를 설명하면 다음과 같다.
응집제 가운데 황산알루미늄은 폴리염화알루미늄(PAC) 다음으로 많이 사용하는 응집제로서, 일반식이 Al2(SO4)3·nH2O이며, 보통 n이 14인 것을 수처리제로 사용한다. PAC는 [Al2(OH)nCl6-n]m의 일반식을 가지는 분자량 1,000이하의 물질로서, 알루미늄분을 Al2O3로 10-15% 포함하는 무색액체이며, 물에 주입할 경우 약간의 염소이온이 증가하나 수질적으로는 별로 문제가 없다. 철염은 알루미늄계통 응집제와 같은 하전 변화를 나타내지만 알루미늄보다 pH가 1정도 낮은 3.5-4.0에서 최대하전이 생기고, 황산제1철, 황산제2철, 및 염화제2철 등이 있다.
폴리염화규산알루미늄(PACS)은 일반적인 화학식이 Al(Na)a(Si)b(OH)x(Cl)y이고, 여기서 a+b = 3+x+4y이며, 4가 이온인 Si가 분자구조내에 삽입되어 제조된다. PACS는 기존의 무기 응집제와는 달리 제품중의 활성규사(SiO2)의 가교작용으로 타응집제보다 플록을 크고 신속하게 형성시켜 줌으로써 침강성을 증가시키고 수질을 향상시킬 수 있다. 활성규산은 규산소다(Na2SiO3·nSiO2)를 각종 산으로 어느 정도 중화시킨 후 양생중합시켜 고분자의 콜로이드로 만든 것을 말한다. 정수용으로 많이사용하고 그 순도는 SiO2양으로 정해진다.
하기 표 1은 굴패각을 구성하고 있는 성분의 중량비를 나타낸 것으로 탄산칼슘(CaCO_3 )의 함유량이 90.0%이다.
성분 SiO2 Al2O3 FeO3 CaO MgO SO3 Na2O CO2
(%) 2.00 0.50 0.20 51.06 0.51 0.60 0.58 43.04
굴패각을 분쇄하였을 때와 굴패각 원형의 단위중량, 내부마찰각, 및 투수계수를 각각 하기 표 2 내지 4에 나타내었다.
구분 패각 원형 분쇄(5∼35 mm) 분쇄
치밀 2~38° 4~59° 3~53°
느슨 14~25° 2~30° -
상기 표 3 및 4로부터 분쇄(5∼35mm)된 굴패각의 경우 내부마찰각이나 투수계수의 수치가 일반 사질토의 수치와 비슷함을 알 수 있다.
본 발명에서 굴패각은 패각 원형을 그대로 사용할 수 있지만, 패각의 특성상 다공질의 판상구조이므로 쉽게 분쇄될 수 있어 차후 2차적인 침하문제를 발생시킬 우려가 있다. 또한, 분쇄하지 않고 원형을 사용하였을 때 패각의 응집효과를 기대하기 힘들므로 패각을 그대로 사용하지 않고 일정한 크기의 형태로 분쇄하여 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 실시예 및 실험예를 들어 본 발명의 구성 및 발명효과를 보다 상세하게 설명한다. 아래의 실시예 및 실험예는 본 발명의 내용을 설명하나, 본 발명의 내용이 여기에 한정되지는 않는다.
<실험예 1: 최적 주입량 실험(Jar test)>
1. 굴패각 및 준설토의 입도분포
본 실시예에서 사용되는 굴패각을 총 4개의 시료로 하여 각각 3kg씩 10회 반복적으로 분쇄하였을 때의 입도 분포를 도 1에 나타내었으며, 이때 체분석 시험에 사용된 표준체의 크기는 하기 표 5에 나타내었다.
체 번호 #4 #10 #20 #40 #60 #140 #200
체 구멍크기(mm) 4.75 2.00 0.85 0.425 0.250 0.106 0.075
도 1에서 보는 바와 같이, 분쇄기를 이용하여 분쇄된 굴패각의 크기는 0.106mm(140번체)에서 2.0mm(10번체)사이에 분포하여 통일분류법에 따르면 모래(Sand)의 크기로 분류되었다.
한편, 굴패각의 입경을 달리하여 준설토의 응집·침강실험을 수행한 결과, 굴패각의 입경에 따른 침강속도는 큰 차이가 없었다.
또한, 본 실시예에 사용되는 준설토의 입도분포를 파악하기 위해 체분석 시험과 비중계 시험을 실행하였다. 본 실험에 사용된 준설토는 겔 상태였으며 손으로 만져보았을 때 알갱이가 전혀 느껴지지 않을 정도의 세립토였다. 체분석 시험결과 200번체(0.075mm) 통과율이 90%가 넘어서 비중계에 의한 입도 분포 실험을 수행하게 되었다.
비중계분석을 수행하기에 앞서 시료를 비이커에 넣고 시료가 완전히 침수되도록 증류수에 18시간이상 방치후 분산제(규산나트륨용액)를 첨가하고 비중계분석을 수행하였으며, 준설토의 비중계분석 결과는 도 2에 나타내었다.
준설토의 자연함수비는 평균 285%였고, 비중은 2.69였다. 액성한계는 63.2%, 소성한계는 33.1%이므로 소성지수가 30.1%였다. 따라서, 본 실험에 사용된 준설토는 통일분류법에 의해 CH로 분류되었다.
2. 응집제 최적 주입량 실험(Jar test)
먼저, 종래 응집제로 사용되어 온 황산알루미늄(비교예 1), 염화제2철(비교예 2) 및 황산제2철(비교예 3)에 대하여 응집제 최적 주입량 실험을 실시하여 각각의 최적 응집제량을 결정하였다.
응집제 최적 주입량 실험은 준설토 7g을 증류수 1000ml에 첨가한 조건에서 수행하였다. 응집제 첨가 직후 급속교반은 250rpm에서 1분간 실시하였으며 이후 50rpm에서 5분간의 완속교반을 실시하였다. 마지막으로 20분간의 정치후 상등액을 채취하여 탁도, PH 및 철·망간의 농도를 측정하였다.
상등액의 탁도는 준설토의 응집·침강 효과를 나타내는 직접적 지표가 되며, 응집 전후의 철·망간 분석 결과는 응집에 의한 용출 중금속 제거 효과를 판단하는 지표가 된다.
응집제 최적 주입량 실험 결과는 도 3a 내지 3c에 나타내었다. 도 3에서 보는 바와 같이, 황산알루미늄, 염화제2철, 황산제2철 각각의 7g/ℓ 준설토 응집을 위한 최적량은 50mg/ℓ, 50mg/ℓ, 40mg/ℓ로 나타났다. 또한, 각각의 응집제 최적량에 대해서 염화제2철과 황산제2철의 탁도가 65NTU 및 70NTU 인데 반하여, 황산 알루미늄의 탁도는 87NTU였다.
상등액의 PH는 모든 실험에서 응집제 주입량의 증가에 따라 감소하는 것으로 나타났다. 원수내의 PH는 7.1 이었던데 반하여 응집제 주입량이 60mg/ℓ 이었을 때 비교예 1 내지 3 모두 상등액의 PH는 6 정도로 감소하였다.
3. 굴패각의 최적 주입량 결정
상기 응집제로서 황산알루미늄, 염화제2철 및 황산제2철 각각에 대한 최적주입량 실험에서 도출된 최적응집제량에 대하여 굴패각의 함량을 변화시키면서 첨가하여 굴패각의 최적 주입량 실험(Jar Test)을 수행하였으며, 상기 비교예 1 내지 3과 동일한 방법으로 상등액의 탁도 및 PH를 측정하였다(실시예 1 내지 3).
실시예 1 내지 3의 상등액내 탁도 및 PH 분석치는 도 4a 내지 4c에 나타내었다. 도 4에서 보는 바와 같이, 모든 응집제에 대해 굴패각 첨가는 준설토의 탁도제거에 뛰어난 기여를 하였다. 또한, 최적 굴패각 함량은 황산알루미늄, 염화제2철, 황산제2철에 대해 각각 준설토 대비 15중량%, 10중량%, 5중량%였다.
도 3a 내지 3c에서 보는 바와 같이, 황산알루미늄, 염화제2철, 및 황산제2철만을 투입한 경우에는 최적 응집제량에 의한 상등액의 탁도가 각각 87NTU, 65NTU, 70NTU였으나, 여기에 준설토 대비 15중량%, 10중량%, 5중량%의 굴패각을 투입한 경우, 상등액의 탁도는 각각 9.7NTU, 6.3NTU, 60NTU로 대폭 감소하였다. 특히, 황산알루미늄과 염화제2철의 응집제에 굴패각을 투입한 경우, 약 90%의 잉여 탁도제거 효과를 보였으며, 결과적으로 실시예 1 및 실시예 2에서 거의 100%에 가까운 탁도제거 결과를 나타내었다.
또한, 실시예 1 내지 3의 상등액의 PH는 굴패각 첨가량의 증가에 큰 차이없이 모두 약 7의 값을 나타내었다.
이들 결과는 굴패각의 응집제에 대한 우수한 응집보조제 능력을 보여주는 것으로 굴패각 대부분의 구성성분인 CaCo_3가 처리수의 알카리도 상승을 유발하고, 응집제의 준설토 응집에 크게 기여하는 것을 알 수 있다.
또한, 비교예 1 내지 3 및 실시예 1 내지 3에 대한 철·망간 농도를 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 6에 나타내었다.
원수 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
철 (㎎/ℓ) 4.36 0.34 0.34 0.70 1.21 1.25 1.73
망간 (㎎/ℓ) 0.28 불검출 불검출 불검출 0.11 0.14 0.21
상기 표 6에서 보는 바와 같이, 응집제만을 사용한 비교예 1 내지 3의 경우 철은 약 70%, 망간은 약 50%의 제거율을 보였으나, 굴패각이 첨가된 실시예 1 내지 3의 경우, 철은 약 90%에 가까운 제거를 나타냈으며, 망간은 모든 경우에 대해서 검출되지 않는 수준이었다. 따라서, 굴패각의 첨가가 준설토로 인한 중금속의 제거에도 뛰어난 효과가 있음을 알 수 있다.
<실험예 2 : 응집·침강 실험>
상기 실험예 1에서 도출된 최적 응집제량 및 최적 굴패각 함량이 투입된 비교예 1 내지 3, 그리고 실시예 1과 2에 대하여 응집·침강 특성 실험을 수행하였다.
본 실험예에서는 최적 응집제량 및 최적 굴패각 함량이 투입된 준설토의 침강이 실험 시작과 동시에 이루어져 계면고 측정의 의미가 없었으므로 우수한 침강특성을 사진으로 촬영하여 도 5a 내지 5c에 나타내었다.
도 5a 내지 도 5c는 각각 응집·침강 특성 실험의 초기 단계, 30분 경과 후 및 60분 경과 후의 준설토 침강 상황을 보여주고 있다. 부호 1은 준설토만을 사용한 경우이고, 부호 2 내지 4는 각각 비교예 1 내지 3이며, 부호 5 및 6은 각각 실시예 1 및 2이다.
도 5a 내지 도 5c에서 보는 바와 같이, 응집제와 굴패각이 투입된 실시예 1 및 2의 준설토 침강은 기타조건과 비교했을 때 상당히 우수한 결과를 보였다.
<실험예 3 : 압밀 실험>
1. 실내 압밀 실험
압밀 실험은 준설토의 압축계수, 체적변화계수, 압축지수, 팽창지수, 선행압밀응력 등 지반의 압밀침하량과 시간관계를 추정할 수 있는 실험이다. 따라서, 준설토에 굴패각을 혼합한 경우 및 굴패각을 혼합하지 않은 경우에 대하여 압밀실험을 수행하였으며, 그 결과는 하기 표 7에 나타내었다.
굴패각 함량
0 중량% 10 중량% 20중량%
압밀계수C v (cm2/sec) 0.0034 0.0037 0.005
투수계수K (cm/sec) 0.0000554 0.0000796 0.000109
체적압축계수m v (cm2/kg) 0.0163 0.0215 0.0218
상기 표 7에서 보는 바와 같이, 굴패각 함량이 증가할수록 압밀계수(C_v)와 투수계수(K)는 증가함을 알 수 있다.
또한, 연약지반층 높이가 10 m인 경우, 위의 물성치를 이용하여 압밀 침하시간을 구하면 하기 표 8과 같다.
굴패각 함량 50% 압밀 시간 90% 압밀 시간 감소효율
0중량% 671일 2886일 -
10중량% 616일 2652일 10%
20중량% 456일 1963일 32%
상기 표 8에서 90% 압밀 시간이 굴패각량 0중량%, 10중량%, 20중량%에 대하여 각각 2886일, 2652일, 1963일로 나타났다. 이것은 굴패각을 넣지 않은 준설토의 압밀 시간에 비해 각각 10%와 32% 감소한 것이다. 따라서, 굴패각을 많이 넣을수록 압밀 시간이 단축됨을 알 수 있다.
2. 모형 토조
초연약 점토(준설토)의 경우 압밀을 시키기 위해서는 많은 시간과 경비가 소요된다. 따라서, 준설토에 굴패각을 혼합한 경우, 굴패각을 혼합하지 않은 경우, 준설토에 응집제를 혼합한 경우(비교예 2; 염화제2철), 및 준설토에 굴패각과 응집제를 혼합한 경우(실시예 2; 염화제2철 및 굴패각)에 대해서 강제 압밀실험을 수행하였다.
각각 해수를 사용하여 함수율 300%로 동일한 조건에서 양면배수를 하였으며, 굴패각은 준설토 중량의 10중량%를 첨가하여 사용하였다. 상부(재하판)에는 하중을 올려서 압밀을 촉진시켰으며, 하중을 제하한 후 일정시간이 지난 후에 휴대용 콘시험기와 베인시험기를 이용하여 각각의 강도를 분석하였다.
콘관입시험은 연약지반을 개량할 때 많이 이용된다. 예컨대, 중장비의 진입판단, 성토고의 결정, 샌드 드레인의 심도, 웰포인트의 위치 등을 결정하는 데 사용되며, 지반개량효과의 판정에도 많이 이용되고 있다. 참고로, 휴대용 콘관입시험은 미육군기술본부수로국(WES)이 연약지반에서 군차량의 통과 여부를 판정할 목적으로 휴대하기 간편하고 측정이 신속하도록 고안, 개량된 것으로 구조가 매우 간단하며, 전중량 약 8kg의 단관식과 약 15kg의 이중관식이 있으나, 대부분 단관식을 사용하는데, 단관식은 50cm 로드 10개와 혼자서 측정할 수 있도록 검력계(proving ring)에 백미러를 부착하였고, 핸들을 눌러서 한다. 콘 각도 30°, 콘 저면적 6,45㎠의 콘을 사용하여 심도 10cm의 간격으로 1cm/sec의 관입속도로 연약토층의 점착력을 신속하게 측정한다.
휴대용 콘관입시험의 결과는 하기 표 9 및 도 6에 나타내었다.
준설토 준설토+굴패각 비교예 2(준설토+응집제) 실시예 2(준설토+응집제+굴패각)
깊이(cm) 콘관입력(kg) q c (kg/㎠) 콘관입력(kg) q c (kg/㎠) 콘관입력(kg) q c (kg/㎠) 콘관입력(kg) q c (kg/㎠)
5 1 0.16 1.5 0.23 2 0.31 2 0.31
10 1.7 0.26 1.5 0.23 2 0.31 2 0.31
15 2 0.31 2 0.31 2 0.31 3.5 0.54
20 2 0.31 3.5 0.54 2.5 0.39 4 0.62
25 3.5 0.54 4.8 0.74 4.0 0.60 6 0.93
30 6 0.93 7.7 1.2 7.1 1.10 9 1.4
35 9 1.4 11 1.71 9 1.4 13 2.02
*q c : 콘 지지력
상기 표 9 및 도 6에서 보는 바와 같이, 준설토에 응집제와 굴패각을 혼합한 경우의 흙의 강도가 2.02로 가장 크게 나타났다.
베인전단시험은 점토의 비배수 전단강도를 현장에서 측정하기 위하여 행한다. 일반적으로 베인시험은 십자형의 날개가 붙은 로드를 지주에 압입하고, 회전력을 가하였을 때의 저항력으로부터 날개에 의하여 형성된 원통형 전단면의 전단저항을 구하는 시험이다.
점토의 전단강도는 현장에서 흐트러지지 않은 시료를 채취하여 실내시험으로 구할 수 있으나, 점토가 대단히 연약할 때는 시료채취나 공시체를 성형할 때 흐트러져, 원래의 강도를 얻기 어려운 때가 많다.
베인시험은 이러한 문제를 해결하기 위하여 고안된 것으로, 샘플링에서 공시체 성형에 이르기까지의 과정에서의 오차와 번거로움이 없는 이점이 있으며, 이 시험방법은 KS F 2342에 규정되어 있다.
베인전단시험 결과는 하기 표 10에 나타내었다.
준설토 준설토+굴패각 비교예 2(준설토+응집제) 실시예 2(준설토+응집제+굴패각)
베인전단강도(kg/cm2) 0.04 0.09 0.05 0.12
상기 표 10에서 보는 바와 같이, 베인시험결과 역시 준설토에 응집제와 굴패각을 혼합한 경우의 흙의 전단강도가 0.12로 가장 크게 나타났다.
또한, 실험 수행 중 배출되는 해수의 높이를 측정하였는데, 준설토에 응집제와 굴패각을 혼합한 경우가 가장 높았으며, 그 다음으로 준설토에 굴패각을 혼합한 경우, 준설토에 응집제를 혼합한 경우, 준설토만을 사용한 경우 순으로 나타났다. 이로부터 굴패각이 준설토의 투수계수를 증가시켜 빠른 시간안에 해수를 배출하며, 준설토의 강도를 증진시키는 효과가 있음을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 굴패각을 이용한 준설토의 안정화 및 강도증진 방법은, 폐기물로 분류되어 무단 투기, 방치되어 있는 굴패각을 기존 응집제에 함께 사용함으로써, 압밀계수 및 투수계수를 증가시켜 빠른 시간 내에 해수를 배출시키고, 매립장에 투기된 준설토의 응집 형성과정을 단축시키며, 퇴적물을 침강시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 굴패각을 이용한 준설토의 안정화 및 강도증진 방법은, 굴패각을 응집제와 함께 사용함으로써, 자중압밀된 연약한 준설토 지반을 빠른 시간내에 평형상태에 도달시킨 후, 중금속을 흡착시켜 제거하고, 준설토의 강도를 증진시켜 지반의 토성을 개량시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 매립장에 투기된 준설토의 응집 형성과정을 단축시키고, 퇴적물을 단시간 내에 침강시켜 준설토를 안정화시키고, 준설토 지반의 강도를 향상시키기 위한 방법으로서,
    준설토에 상용 응집제와 탄산칼슘을 주성분으로 하는 굴패각을 함께 첨가하는 것을 특징으로 하는 굴패각을 이용한 준설토의 안정화 및 강도증진 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상용 응집제는 황산알루미늄, 암모늄 명반, 칼리명반, 및 알민산 나트륨을 포함하는 알루미늄염; 황산제1철, 염화제1철, 염화제2철, 및 황산제2철을 포함하는 철염; 아연염; 폴리염화알루미늄, 폴리염화규산알루미늄, 및 폴리황산규산알루미늄을 포함하는 고분자 응집제; 및 전분과 그 유도체, 셀룰로즈와 그 유도체, 알긴산 나트륨, 및 단백질 물질과 그 유도체를 포함하는 천연 고분자로 이루어지는 군으로부터 1이상 선택되는 것을 특징으로 하는 굴패각을 이용한 준설토의 안정화 및 강도증진 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 굴패각은 준설토를 기준으로 하여 10%∼15%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 굴패각을 이용한 준설토의 안정화 및 강도증진 방법.
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