저자 : 황중호, 황웅기, 이영준, 박이근, 이성철, 김태형

 수록지 : 제35회 대한토목학회 정기 학술대회

 년도 : 2009

Characteristics of Lightweight Air-Mixed Soils Used for Road Embankment 

경량기포토는 건설발생토 등과 같은 원료토에 물과 시멘트 등의 고화재를 혼합하여 유동화 시킨 것에 기포를 혼합하여 만든 재료를 말한다. 단위중량(슬러시 상태의 습윤단위중량을 일컬음)은 보통 1.0g/㎤ 전후로 조정이 가능하나 여러 조건(예, 압축강도)이나 품질관리(예, 소포문제)에 따라 실제적용에 제한적인 면이 있을 수 있다. 경량기포토는 토사에 비해 가벼워서 지반 등에 미치는 하중을 경감할 수 있고 유동성이 높으므로 펌프 압송에 의한 타설을 할 수 있으며 전압이 필요 없으므로 시공이 용이한 장점을 가지고 있다. 이러한 장점 때문에 연약지반 위의 성토, 옹벽의 뒤채움, 구조물의 되메우기, 침하부분 충진 등에 효과적인 재료로 인식되어 현재 연구와 사용범위가 증가되고 있는 추세이다.(하이그레이드소일 연구컨소시엄, 2005)

경량기포토의 압축강도에 영향을 미치는 인자들에 대한 연구로서는 김주철과 이종규 (2002)에 의해서 시료의 초기함수비, 시멘트 함유율, 기포의 함유율 및 양생방법 등이 주요인자로 알려졌으며, 이후 윤길림과 김병탁(2004)에 의해 이러한 영향인자들을 이용하여 경량기포토의 임의 배합에 따른 일축압축강도를 추정하는 기법이 개발되었다. 이후 윤길림과 유승경(2004)의 연구에서는 현장발생토의 초기함수비, 시멘트 첨가량, 기포첨가량을 고려한 정규화계수로 표현되는 일축압축강도의 적절한 회귀식을 제시하고 있으며, 정규화계수가원료토의 채취지역에 따라 달라지는 것을 지적하고 있다. 원료토의 채취지역에 따라 경량기포토의 일축압축강도가 달라지는 이유는 원료토를 구성하고 있는 모래, 실트, 점토의 함유량에 의한 것으로, 모래와 점토의 함유율이 증가하면 일축압축강도가 낮아지며 실트의 함유율이 높으면 일축압축강도가 증가하는 경향을 나타냈다. 또한 타설 높이에 따른 일축압축강도는 곡률계수가 커지면 상부와 하부의 단위중량 및 강도의 차이가 더 크게 발생하였으며, 곡률계수의 변화가 심하고 조립토의 함유율이 높을 경우, 기포의 소산율이 높으므로 더 크게 발생하였으며, 곡률계수의 변화가 심하고 조립토의 함유율이 높을 경우, 기포의 소산율이 높으므로 이러한 원료토를 이용하는 경우에는 타설 높이를 제한할 필요가 있음이 지적되었다.(임종철 등, 2007; 송준호 등, 2008)

이와 같이 경량기포토와 관련된 연구 결과를 보면 주로 압축강도와 관련된 연구가 주로 이루어졌음을 알 수 있다. 하지만 경량기포토에 현장에 시공된 후 강우, 강설, 주변상황에 따라 지하수위 변화로 인한 물의 영향은 피할 수 없을 것이다. 현재까지 물의 영향은 설계 시 부력에 대한 영향 검토만을 하는 것으로 되었으며, 물과 관련된 예를 들어 물에 의한 압축강도 변화, 투수계수, 모관상승고 등에 관련된 연구가 거의 이루어지지 않은 상태이다. 또한 이들 현상을 뒷받침할 수 있는 경량기포토에 대한 미세구조에 대한 연구도 깊이있게 이루어 지지 않은 상태이다.