토목구조물에서 Expanded Poly-Styrene의 재료적 거동 특성에 관한 연구

Abstract

국내 도로 및 철도 등의 건설공사에서 우리나라의 지형여건상 많은 연약지반을 통과하게 되어 있고, 고속도로 건설과정 혹은 건설 후 운행시 교대의 측방유동, 지반침하, 지지력 감소 등으로 인한 문제들이 발생될 것으로 예상된다. 이에 도로성토 하중저감공법 중의 하나인 Expanded Poly-Styrene(이하 EPS로 함)공법은 초경량재(20∼30kg/㎥)로서 연약지반 상에 성토재로 사용하여 지반의 유효응력 증가분을 최소화함으로써 지지력과 침하에 대한 안정성을 쉽게 확보할 수 있고, 옹벽?교대 등의 구조물 뒤채움재나 응급 복구용 채움재로 활용할 경우 토압 경감효과를 얻을 수 있어 사용이 증대되고 있다. 따라서 본 연구에서는 하중경감공법의 재료로 활용된 EPS를 채취하여 강도특성, 변형특성, 흡수특성, 크리프특성 시험 등을 통하여 공학적 특성 변화를 확인하였다. 시험 결과 EPS의 단위체적중량은 시간경과에 따라 변화가 없는 0.020g/㎤를 유지되었고, 압축강도는 공장제품 EPS와 비슷한 수준으로 유지하고 있었으며, 흡수성은 공장제품의 경우 4.5%정도 유지하는 반면 채취시료는 4.3%정도로 감소되었으나, 압축강도에 큰 영향은 없는 것으로 판단되었다. 또한 장기변형에 대한 시험결과 변형량은 초기에 증가하였으나 일정기간 후 변화가 없어 시간이 경과함에 따라 안정화 되는 것으로 판단된다. EPS의 압축응력은 공장제품과 거의 유사하였으며, 설계시 산정된 지반의 응력증가분을 초과하는 수준으로 구조물의 안정성에는 영향이 없는 것으로 판단된다.; EPS engineering method, developed in Norway in 1970s, has been increasingly applied in Korea since it has been introduced to Korea first in 1993. Because of its strength, including its super lightweight, excellent resistance to compression, independence, water resistance and constructability, it has been used to relieve the soil pressure, like the alternating lateral flow, or to improve the soft ground. At the moment, no industrial standard for civil engineering EPS materials has been crafted in Korea, and instead, the standard on thermal insulation is currently enforced. The criteria for EPS design has been established and applied through the trial construction of KHC(Korea Highway Corporation) and quality test of manufacturer, but most studies on them have been confined to factory products, that are new products. This study compared and analyzed long-term durability from engineering perspective by conducting Cyclic Load Test, freezing and thawing test, absorption rate test and others, using the EPS sample collected from construction sites that adopted EPS method and factory products, focusing on the long-term durability of EPS depending on the passage of time. Unconfined compression test result indicated that the collected sample had less strength than factory products. While the triaxial compression test result indicated that the shear strength increased in proportion to the increase in the confining pressure, factory products had declining shear strength as the confining pressure rose. The result of analysis indicated that the long-term strength and durability -resistance to deformation-were excellent, leading to the confirmation that this material provides excellent functions in construction sites.