제주 표선리 현무암계 화산재를 이용한 Soil시멘트 개발에 관한 연구

Abstract

본 연구에서는 Soil시멘트에 대하여 첫째 Soil시멘트의 주재료로 사용된 제주 표선리 현무암계 화산재에 대한 물리적ㆍ화학적 특성분석을 실내실험을 통하여 확인하였고, 두 번째 Soil시멘트의 구성 재료로 제주 표선리 현무암계 화산재를 사용하였을 때의 구조체로서 요구되는 소요강도에 대한 분석을 실내실험을 통하여 확인하였으며, 세 번째 제주 표선리 현무암계 화산재를 사용한 Soil시멘트의 원적외선 방사율과 유해성분석 및 중금속흡착효과를 분석기관에 의뢰하여 확인하였다. 본 연구에서는 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1. 화산재의 화학성분은 SiO₂가 49.50%, Na₂O+K₂O는 2.58%의 범위를 나타내어 화산암류 명명도와 제주도 지질도폭에 의한 분류에서 제주 표선리 현무암계 화산재인 것으로 분석되었다. 2. 제주 표선리 현무암계 화산재의 입도분석 결과 세립토가 주를 이루는 입도분포가 나쁜 흙의 형태를 보여주고 있으며 No.200체 통과량이 73%로 높게 나타나는 것으로 확인되었다. 다짐 실험결과 최적함수비는 30%, 최대건조단위중량은 1.423t/㎥으로 나타났으며, 화산재의 다짐 곡선은 반경이 넓은 형태를 보이며 최적함수비가 높아 비교적 다짐성이 불량한 흙으로 판단된다. 3. 제주 표선리 현무암계 화산재의 입도분석 및 액ㆍ소성한계 실험결과에 따라 흙을 분류하면, 통일분류법에서는 화산재는 세립토로 CL-ML(모래질 실트질 점토)의 형태를 보이고 있으며, AASHTO분류법에 따르면 화산재는 A-4(실트질)로 노상토 등급의 불량한 흙에 해당되고 있는 것으로 분류되었다. 4. 제주 표선리 현무암계 화산재의 Soil시멘트 재료로서의 가능성을 보기 위하여 배합비별 공시체들의 압축강도 및 휨강도실험을 통하여 구조체로서 사용에 무리가 없음을 확인하였다. 5. 제주 표선리 현무암계 화산재의 압축강도와 산토, 화강풍화토, 황토 등의 압축강도를 비교 하여 보았을 때 비교적 우수한 것으로 확인 되었다. 6. 흡착재료 역할을 하는 제주 표선리 현무암계 화산재를 Soil시멘트 제조에 사용하였을 때 중금속 흡착 효과와 원적외선 및 탈취 효과가 우수한 것으로 확인되었다. 7. 천연염색을 할 수 있는 제주 표선리 현무암계 화산재의 사용으로 Soil시멘트가 자연스러운 황갈색의 색상을 나타내고, 강도의 급격한 저감현상도 발생하지 않았다. 따라서, 적절한 배합설계를 적용할 경우, 환경 친화적인 Soil시멘트로서 도로포장에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

The study aims at not only providing physiochemical properties of volcanic ash obtained from basalt located in Pyoseon-ri, Jeju Island, Korea, applicable for soil cement as the main material, but also offering analysis on strength required for its mixing with cement including the analytical effect of adsorption against heavy metal ions and well-being characteristics. The results in this study verified that the pozzolanic material was categorized into the bad soil showing coarse grain distribution through the particle size analysis together with poor mechanical compaction for soil stabilization with high in-situ moisture content(optimum) while showing the corresponding compaction curve distributed broadly. Namely, the grain size(sieve) analysis and the liquid limit and plastic limit test made the aforesaid ash divided into fine grained soil symbolized as CL-ML(silty and clayed soil) according to Unified Soil Classification System(USCS), which coincides A-4 featured by non- or moderately-plastic silty soil according to the AASHTO system. Meanwhile, the compression and flexural(bending) strength test for test pieces by mix design demonstrated that the Pyoseon-ri ash be moderately applicable for constructional purposes, being more superior in compression property than decomposed granite and yellow earth. Furthermore, it was proven excellent at heavy metal adsorption and deodorization with strong emission of far infrared rays. In consequence, the basaltic-origin volcanic ash found in Pyoseon-ri, Jeju Island, when applicable to the soil-cement material, is likely to generate the natural tawny color due to its dying capability and no occurrence of rapid drop in strength, which renders good possibility for applications to environment-friendly soil cement if properly designed for composition.