벤토나이트에 대해서 정리해봅니다.

벤토나이트
- 점토광물
- 몬모릴로나이트 (화성암, 변성암의 풍화물, 실리카시트2+깁사이트1)
- 가소성이 큼
- 빠른 초기강도
- 결합력 큼
- 내구성이 좋음
- 투과성이 적음
- 시추용 이수재료
- 주형재료
- 교결제
- 흡습제
- 차수
- 공벽유지

실리카시트 (Silica Sheet) : 정사면체
알루미나 (깁사이트, Gibbsite) : 정팔면체

카올리나이트 (안정, 팽창적음) – 일라이트 (칼륨이온 결함) – 몬모릴로나이트 (결합약함, 팽창, 활성 큼)

연약지반은 물론 치환을 하는 것이 가장 Simple 하고 불확실성을 줄이는 길이기는 하지만,

여건 상 불가능하기 때문에 많은 방법 들이 고안되었다.

안정액의 사용은 이론 상으로는 이해하고 받아들이기 쉽지만,

실제 Guarantee Issue 가 항상 논란의 여지가 된다.

DCM 은 안정액, 교반, 주변영향 적음으로 대표되는 연약지반 개량 공법으로 

원지반을 그대로 활용한다는 특징이 있다.

시공순서는 조사 -> 혼합비 설정 -> 시공(굴진-교반-재굴진-고화재) -> 확인 시험의 순서가 되고,

시멘트와 물의 혼합비가 중요한 요소로 작용하며, (슬러리)

저압으로 주입하면서 원지반과 혼합재를 교반하면서 원지반을 경화시키는 원리를 이용한다.

확인 시험을 위해서는 시멘트가 경화되는 시간을 일부 고려하여 7~28일 사이에 할 수 있다.

공법 이름에서 확인할 수 있듯이, 심층혼합이 다른 공법과의 다른 점이고,

육상/해상 등 다양한 곳에 제약없이 적용할 수 있는 장점이 있다.

적용 대상 : 연약지반 개량, 차수, 액상화 방지 등.

그리고 연약지반을 원위치에서 교반하여 적용하면서 환경적인 문제나 골재/준설/사토 등의 문제가 적어진다.

어떻게 혼합을 하고, 주입/교반을 하면서 어떻게 분석을 하고, 변화된 적용을 시행할지가 중요하다.

다른 공법과의 비교

 - SCP : 모래라는 재료의 수급관련 문제.

 - 안정액 공법 (CGS, JSP, LW, etc.) : 주입량에 대한 확인 문제, 깊은 심도의 압력 관련 문제.

 - DCM : 30m 까지 가능. 지반에 대한 제약이 없고, 소음/진동/환경 문제로부터 자유롭고, 단시간에 소요의 강도를 얻을 수 있음.

흙-시멘트 (Soil Cement) 의 반응과 역할.

 - 함수비에 따라 강도의 발현, 응력-변형율, 탄성계수에 대한 연구에 따라 재료의 선택과 배합이 중요함.

 - 기본적으로 시멘트 양이 많아지면 강도 발현에는 효과가 있음.

 - 다양하고 객관적인 데이터 베이스를 통해 설계 기준 강도 및 배합비에 대한 기준 확립이 중요.

 - 주로 SCW 의 흙막이 용으로 많이 사용. (자립식 흙막이, 일체 효과가 좋음.

 - 해상 적용 시 고로 슬래그 시멘트를 이용해 내화학성, 장기강도 발현에 도움.

 - 토사의 함수비를 고려하여 W/C = 0.7~0.9 % 적용.

 - 물-시멘트 비가 큰 경우 잔류수의 블리딩 현상으로 인해 교반이 잘 되지 않음.

확인 시험

 - 실내 시험 : 일축압축강도시험, 삼축투수시험(투수계수), 동적 특성 확인 시험 등.

 - 현장 일축압축 강도의 50~60% 정도를 설계기준강도에 맞도록 설계 및 확인.

교반장비

 - 고압으로 심층혼합처리기 선단에 압송

 - 교반 날개를 이용한 슬러리를 연약지반과 혼합

 - DCM 에 고압 분사 방식도 있지만, 이는 다른 분사식 약액 주입 공법과 차이가 없다. (JSP, SGR, RIG 등)

 - 개량체 D1000 x 2 나, D1000 x 4 로 적용.

(여담) 저렇게 스트라이드 할 때까지 상체와 손이 움직이면 안되는데... 따라하기 너무 어려워요.

흙막이 공사 중 슬라임 처리와 관련된 디샌딩에 대해서 적어봅니다.
그리고 안정액(그라우팅, 실리케이트) 등에 대해서도 간략히.

1. 목적
- 흙막이나 현장타설말뚝에서 굴착 후 연약한 선단부나 많은 양의 슬라임을 제거하기 위한 방법.

2. 시공순서
- 흙막이 굴착
- 장비 준비 (Desander, Slurry Tank, Pump, Bentonite 관련장비)
- Suction 및 치환, 벤토나이트 주입

3. 시공 시 유의사항
- Suction Pump 용량 및 Standby 보유
- 모래 함유율 기준을 정하여 (5%) 그 이하가 될 때까지 치환. 육안으로 불순물을 확인하여 품질검사.
- 분리/분산제를 첨가하여 슬라임과 벤토나이트를 분리하여 재사용
- 디샌딩 후 2차 처리로 에어리프트, 수중펌프, 흡입펌프 등을 사용하여 마무리 처리함.

안정액 : 굴착 옆면이 침투 등에 의해 교란되지 않도록 하는 필터케이크 현상을 만들기 위한 보완재. 굴착토사를 분리시키는 치환재, 공벽이 무너지는 것을 막아줄 수 있음.
- 시험 : 비중, 유동성, pH, 사분율, 여과시험
(보통 비중 1.04~1.2, 점성 22~40초, pH 7.5~10.5, 사분율 15% 이하로 관리)
(사분율 : 스크린을 통해 부어넣은 후 남은 시료를 시험관 안에 가라앉힌 후 사분량을 기록)
- 벤토나이트(무기계), 폴리머계(유기계), CMC 등
- 메카니즘 : 점성/유동성을 조정하여 슬라임을 떠오르게 하거나, 슬라임을 빠르게 침강시키거나 할 수 있음.
- 안정(어스드릴 공법 등)인지 치환(RCD 공법 등) 인지에 따라 안정인 경우 비중을 크게, 치환의 경우 비중을 작게 한다.
- 토사가 흡입되면 안정액 기능이 떨어질 수 있어 기계적 분리, 강제 침강 등이 필요.
- 점성이 작아지면 벤토나이트 등을 추가 투입.
- 폐기가 중요 : 벤토나이트계는 0.6~0.8 비율로 폐기물 발생. 응집제를 사용하여 분리하고 물은 산성도에 따라 처리하거나, 고형화를 하여 처리할 수 있다.