팽창작용(Bulking)

[최현기]

팽창작용(Bulking) 

1. 정의
	가는 모래는 모관현상(Capillary tension)으로 인한 영향 때문에 약간의 점착력을 가질 수 있으나, 완전히 건조시키거나 완전히 포화시키면 이 점착력은 없어지므로 겉보기 점착력이라 한다. 또한 모래의 겉보기 점착력은 모래의 용적 팽창 현상(Bulking)이 생기는 원인을 설명할 수 있는데 함수비가 5~6%일 때 용적이 125%까지 증가하여 최대에 이른다 습한 모래의 체적이 모관 압력에 의해 건조상태의 체적보다 큰 현상 점성을 가진 건조시료 분말에 수분을 가하면 점토입자 표면에 흡착수가 흡수되어 입자가 팽창한다. 이와 같은 팽창현상을 "Bulking"이라한다. 건조한 모래의 경우 5 - 6%의 수분을 가하면 125%정도 팽창한다. 점성토의 경우는 "Swelling"이라 한다.

2. 영향인자
	Bulking 은 접촉 수분의 표면 장력에 의한 것이기 때문에 입경이 커지면 비표면적이 감소하기 때문에 Bulking의 크기가 감소함

3. 다짐시 현상
	낮은 함수비에서 건조단위중량이 감소하는 것은 접촉수분의 표면장력 때문인데 이 표면장력은 흙입자의 이동을 막아 조밀하게 다져지는 것을 방해.

4. 겉보기 점착력
	중력에 의한 입자간의 접촉압력 이외에 표면장력에 의한 접촉압력이 생겨 이 증가 접촉압력에 의한 전단저항증분이 모래가 마치 점착력을 갖고 있는 것처럼 효과를 발취하는 현상 수침되면 표면장력이 없어지므로 소멸한다.

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Bulking

- 점성이 없는 깨끗한 모래에 대한 다짐시험

  다짐을 하는 동안 충분히 배수가 잘되어 과잉간극수압이 생기지 않는 사질토

- 함수비가 대단히 적을 때는 다짐시 흙입자의 이동이 입자의 마찰에 의해 저항되나 물을 약간 가하면 모관장력(겉보기 점착력)이

  생겨 저항력이 증가한다.

  따라서 건조단위중량이 공기건조때보다 더 떨어지며이를 Bulking이라 한다.

- 물을 더 증가시키면 모관장력이 없어지므로 처음의 단위중량과 거의 비슷하거나 약간 더 커진다.

- 최적함수비는 완전포화시의 함수비와 거의 같으며 그이상의 물을 가하면 여분의 물은 간극을 통하여 쉽게 배수되어 버린다.

문	제	1)	Bulking(용적팽창현상)
답	)
1.	개	요
		1)	건조상태의 모래나 실트에 약간의 물이 가해지면
			극히 느슨한 상태가 되며, 건조한 경우에 비해,
			흙의 조직은 변하지 않은 채, 체적이 훨씬 증가하는 현상
			=> γd 감소 ( γ↓ = W / V↑ )
		2)	이런 현상은 두입자 사이의 수막에 작용하는 표면장력
			때문에 생기며 => 입자크기와 함수비에 의존함
		3)	건조모래의 함수비가 5～6% 인 경우
			=> 원체적의 25% 까지 팽창하게 됨
		4)	여기에 물을 더 가하면 입자가 분리되어 체적이 수축하게 됨
			=> 수체의원리 =>물다짐에 이용
		5)	큰다짐의 효과는 없으나 되메움토 등의 불충분한 틈을
			충진하는 정도의 효과는 있음.
2.	점	성	이 없는 깨끗한 모래나 사질자갈의 다짐시험
		1)	다짐하는 동안 충분한 배수로 과잉간극수압이 발생하지 않는
			사질토의 다짐곡선은 대략 위의 그림과 같다.
		2)	공기건조시 다짐 : 토립자간 마찰저항으로 토립자 이동을 방해하므로
			원상태 체적 유지
		3)	함수비 5～6% 다짐 : bulking 에 의한 체적 팽창 => γd 감소
		4)	최적함수비 다짐 : 최적감소로 γd 처음과 비슷하거나 약간 더 커

Ⅰ.개 요
1.Sand bulking 이란 사질 지반에서 물을 흡수하면 물이 흡착 되
어 간극을 채우는 1단계와 입자 자체가 물을 흡수하여 팽창되
는 2단계로 구분 할수 있으며

2.흡수 팽창 단계가 2단계가 되면 큰 팽윤이 생기고 팽윤압을 가
져 오게 되는데 이러한 현상이 Sand bulking 현상이다.

Ⅱ.팽창의 종류

1.Bulking

모래속의 물이 표면 장력에 의하여 팽창하는 현상

2.Swelling

점토가 모세관 작용으로 인하여 팽창하는 현상

Ⅲ.Sand bulking 시험 방법

1.비 구속 팽윤 시험
1)압밀 시험기에 시료를 넣고 물을 첨가
2)팽윤이 종료 될 때까지 팽창량 측정
3)팽윤율 =ΔH/H x 100 % (ΔH:팽윤량 H:원시료 높이)
2.팽창압 시험
1)하중을 작용시키고 물을 첨가
2)팽창이 시작되면 팽창이 방지 되도록 압력을 추가
3)팽창이 중지되면 하중에 도달 되도록 압력 감소
4)팽창압과 팽창량을 구함

Ⅳ.Sand bulking이 지반 안정에 미치는 영향 및 대책

1.계절적 수축과 팽윤에 따라 포장면 침하제거후 안정화 처리
2.기초 Slab의 융기, 균열 발생
1)팽윤압을 고려하여 설계
2)깊은 기초
3.터널 굴착시 팽윤으로 연쇄 융기로 진행
1)근입 깊이의 증대
2)지반 보강 실시 *

[정호영]

쉽게 설명해 주셔 감사합니다.

[김일권]

감사합니다