매끄러운 고속도로를 운전해 본 적이 있거나 수십 년 동안 유지된 새로 건설된 철도 플랫폼 위에 섰다면 아마도 표면 아래 숨어 있는 작고 강한 폴리머 격자에 대해 생각해 본 적이 없을 것입니다. 하지만 저는 3축 지오그리드 공급업체로서 이 문제에 대해 매일 이야기합니다.결합 강도이것이 바로 안정화와 강화에 그토록 잘 작동하는 비결입니다. 많은 사람들이 저에게 묻습니다. 이 유대 관계가 왜 중요한가요? 그리고 실제로 얼마나 강한가요? 지루한 전문 용어는 사용하지 않고 제가 여러 프로젝트에서 작업하면서 배운 실제 내용을 분석해 보겠습니다.
먼저, 3축 지오그리드가 실제로 무엇인지에 대해 동일한 내용을 살펴보겠습니다. 왜냐하면 많은 사람들이 단순한 작업을 위해 볼 수 있는 단방향 또는 2축 그리드와 3축 지오그리드를 혼동하기 때문입니다. 두 방향으로 가는 힘선(예: 레일과 기둥이 있는 울타리)이 있는 그리드와 달리, 3축 지오그리드는 삼각형의 벌집 모양 패턴으로 배열된 세 세트의 리브를 가지고 있습니다. 이 삼각형이 핵심입니다. 응력을 더욱 균등하게 분산시키고, 힘이 축적되어 그리드를 찢을 수 있는 약한 지점이 없습니다. 습지 지역이나 오래된 성토에 공사를 해야 했던 장소와 같은 부드러운 토양을 다루는 경우, 부드러운 토양 안정화를 위한 삼축 지오그리드 페이지를 확인하여 땅이 기본적으로 이미 흔들릴 때 해당 패턴이 어떻게 달라지는지 확인하고 싶을 것입니다.
이제 지오그리드와 토양 사이의 결합 강도입니다. 그게 정확히 뭐죠? 두 가지가 손을 잡고 있는 것처럼 생각하십시오. 지오그리드의 표면과 토양 입자의 마찰, 그리고 그리드의 구멍에 갇힌 작은 흙 조각입니다. 그 결합이 약하면 트럭이 지나갈 때 그리드가 미끄러지거나 토양이 이동하면 원점으로 돌아갑니다. 강하면 두 개가 하나의 장치처럼 작동합니다. 하중이 분산되고 땅이 가라앉지 않으며 나중에 값비싼 수리를 피할 수 있습니다. 저는 채권을 우선시하고 20년 이상 지속되는 프로젝트와 비교하여 이 문제를 잘 해결하고 5년 이내에 실패하는 프로젝트를 본 적이 있습니다.
이 결합 강도를 실제로 결정하는 것이 무엇인지에 대해 이야기해 보겠습니다. 왜냐하면 단순히 "그리드가 얼마나 강한지"가 아니기 때문입니다. 첫째, 있습니다.마찰 결합, 이는 지오그리드 표면과 토양 입자 사이의 기본 마찰입니다. 이는 두 개의 사포 조각을 서로 문지르는 것과 같습니다. 표면이 거칠수록 그립력이 더 좋습니다. 당사의 3축 폴리프로필렌 지오그리드 라인은 플라스틱 랩처럼 매끄럽지 않은 질감이 있고 골이 있는 표면을 사용하므로 모래, 미사, 점토, 심지어 자갈까지 걸러냅니다. 예를 들어, 점토는 더 작고 달라붙을 수 있는 표면적이 더 많기 때문에 모래보다 훨씬 더 많이 달라붙습니다. 모래 토양으로 작업하는 경우 모래 입자가 더 둥글고 미끄러지기 쉽기 때문에 점토를 사용하는 것보다 조금 더 단단하게 압축해야 할 수 있습니다. 질감이 좋은 그리드라도 둥근 재료에는 더 많은 문제가 있으므로 압축은 그리드 구멍에 더 많은 입자를 얻는 데 도움이 됩니다.
그럼 거기에연동 본드, 이는 토양 입자가 실제로 그리드의 개구부에 끼이는 경우입니다. 삼축의 삼각형 디자인이 빛을 발하는 곳입니다. 육각형(또는 삼각형 모양) 구멍은 균일하며 이축 격자의 무작위 슬릿이 아닙니다. 그리드를 토양 층에 놓고 위에서 압축하면 중소 크기의 입자가 그 틈에 딱 맞게 들어가고, 토양이 이동하면 해당 입자가 퍼즐 조각처럼 제자리에 고정됩니다. 저는 작년에 건설업체가 이축 그리드를 먼저 사용한 철도 하위 밸러스트 프로젝트에 참여했는데 직사각형 구멍이 너무 커서 계속 미끄러졌습니다. 큰 자갈이 위에 쌓이고 작은 물건이 떨어지며 실제 연동이 되지 않았습니다. 철도 하위 밸러스트 안정화를 위해 3축 지오그리드로 전환한 후 한 달 이내에 선로의 측면 움직임이 훨씬 줄어들었습니다. 프로젝트 엔지니어와 함께 진행한 실험실 테스트에 따르면 구멍 모양 때문에 인터록 본드가 거의 30%나 증가했습니다.
잠깐만요. 앞서 언급한 것처럼 토양 유형을 잊지 마세요. 안정화에는 부드러운 토양이 가장 중요하죠? 수분 함량이 높은 이탄이나 부드러운 점토가 있으면 토양 입자가 모두 질척질척하여 스스로 잘 맞물릴 수 없습니다. 이것이 바로 사람들이 연약한 토양 안정화를 위해 삼축 지오그리드를 찾는 이유입니다. 그리드는 기존 토양을 강화할 뿐만 아니라 입자가 더 단단하고 밀도가 높은 매트릭스로 재배열되도록 합니다. 여기서 결합은 양방향 거리입니다. 그리드가 토양을 붙잡고 토양의 치밀화로 인해 그리드 표면이 더 깊이 박혀 있으므로 결합은 시간이 지남에 따라 약해지는 것이 아니라 더 강해집니다. 저는 건설 후 1년이 지나도 토양이 아직 자리를 잡고 있는 곳에서 땅이 압축됨에 따라 접착력이 더 좋아지는 것을 보았습니다. 이는 바로 장기 프로젝트에서 원하는 것입니다.
이제 숫자를 살펴보겠습니다. 사람들은 항상 "정말 얼마나 강한가요?"라고 묻기 때문입니다. 실험실 테스트(및 교과서 내용이 아닌 실제 프로젝트 데이터)는 3축 지오그리드와 토양의 결합 강도 값이 토양 유형, 압축 및 그리드 유형에 따라 일반적으로 20kPa ~ 80kPa 사이에 있음을 보여줍니다. 잠깐, 이해가 되도록 번역해 보겠습니다. 20kPa는 가벼운 발자국과 같고, 80kPa는 평방 미터당 소형 픽업 트럭의 무게입니다. 하지만 중요한 점은 바로 이것이다.최저한의필요해요, 그렇죠? 대부분의 도로 또는 철도 프로젝트의 경우 교통 부하를 처리하려면 최소 50kPa가 필요합니다. 앞서 언급한 질감 있는 3축 그리드는 적절하게 압축되었을 때 모래 토양의 경우 55kPa, 점토의 경우 75kPa에 도달합니다. 그리드 위에 약간의 거친 자갈 되메움재를 추가하면 80kPa로 증가하며, 이는 대형 트럭 노선이나 소규모 산업 부지에도 충분합니다.
하지만 잠깐만요, 결속력을 죽이는 것들이 있고 저는 많은 프로젝트가 이것을 엉망으로 만드는 것을 보았습니다. 첫째, 그리드 주변의 토양을 적절하게 압축하지 않습니다. 그리드를 깔고 위에 흙을 부으면 그 위에 압축기를 돌리지 마십시오. 공기 틈이 남게 됩니다. 이러한 공기 주머니는 토양이 그리드와 완전히 접촉하지 않음을 의미하므로 결합이 약합니다. 지난달에 20분의 다짐 작업을 건너뛰어 시간을 절약하려고 노력한 계약자가 있었는데, 테스트 피트에서 결합 강도가 25kPa로 너무 낮은 것으로 나타났습니다. 뜯어내고 다시 만들어야 했고, 추가로 10만 달러가 들었습니다. 둘째, 작업에 잘못된 그리드를 사용하는 것입니다. 예를 들어, 부드러운 점토에 이축 그리드를 사용하면 구멍이 잘 맞물리지 않기 때문에 완벽하게 압축하더라도 최대 35kPa만 얻을 수 있습니다. 이것이 바로 우리가 사람들에게 토양 강화용 3축 지오그리드 페이지를 확인하여 토양에 적합한 그리드를 선택하라고 항상 말하는 이유입니다. 하나의 크기가 모든 것에 적합하지는 않습니다. 셋째, 다시 채우기 전에 너무 오래 그리드를 요소에 노출된 상태로 두는 것입니다. 3축 폴리프로필렌은 자외선에 강한 소재이지만 햇볕에 일주일 정도 방치하면 표면 질감이 조금 부서져 마찰력이 10~15% 정도 떨어진다. 작은 일이지만 합산됩니다.
제가 배운 또 다른 사실은 결합 강도가 고정되어 있지 않다는 것입니다. 시간이 지남에 따라 변하므로 올바르게 수행하면 좋은 것입니다. 그리드를 처음 설치할 때 결합은 대부분 마찰로 30kPa 정도입니다. 토양을 압축하면 50kPa로 올라갑니다. 그런 다음 다음 6개월 동안 토양으로 스며드는 물은 작은 미사 입자를 그리드의 구멍으로 운반하고 이러한 입자는 약간 단단해지기 때문에 인터록 결합이 10-15kPa 더 증가합니다. 우리는 텍사스에서 고속도로 프로젝트를 완료한 지 2년 후에 본드를 테스트했는데 그 속도는 초기 테스트보다 훨씬 높은 78kPa였습니다. 이것이 바로 3축 그리드가 주차장이나 활주로 확장과 같은 장기적인 지면 보강에 매우 적합한 이유입니다. 지반 보강용 3축 지오그리드 페이지를 확인하면 토양과 그리드가 점점 더 많이 함께 작동하기 때문에 결합 강도가 5년에 걸쳐 두 배로 증가한 사례 연구를 볼 수 있습니다.
잠깐, 일반적인 통념을 살펴보겠습니다. 일부 엔지니어는 "더 강한 그리드 = 더 나은 결합"이라고 생각합니다. 아니요, 사실이 아닙니다. 그리드의 인장 강도(얼마나 잡아당길 수 있는지)는 결합 강도와 별개이지만 함께 작용합니다. 매끄러운 표면을 가진 매우 강한 그리드를 가질 수 있지만 결합력이 약하므로 그리드가 깨지지 않더라도 미끄러지고 땅은 여전히 가라앉습니다. 우리는 인장 강도(초강력)가 200kN/m이지만 결합 강도가 30kPa인 그리드를 테스트했는데 그리드가 토양에서 미끄러져 하중 테스트에 실패했습니다. 올바른 균형은 하중에 대한 충분한 인장 강도를 갖춘 그리드와 좋은 마찰을 생성하는 표면 및 맞물리는 구멍입니다. 이것이 바로 우리의 3축 그리드가 이러한 균형을 위해 특별히 설계된 이유입니다. 우리는 단지 강한 그리드를 만드는 것이 아니라 토양에 달라붙는 그리드를 만듭니다.
이를 구체적으로 만들기 위해 실제 예를 사용해 보겠습니다(말장난 의도). 작년에 우리는 플로리다에 새로운 물류 센터를 짓는 작업을 했습니다. 이 센터는 부드럽고 지하수면이 높은 오래된 성토 위에 건설되었습니다. 시공사는 당초 이축 그리드를 사용할 계획이었으나 토양 테스트를 실시한 결과 점토 함량이 40%로 성토에 비해 높은 것으로 확인되었습니다. 그들은 표준 3축 폴리프로필렌 그리드로 전환했습니다. 우리는 설치 전 접착 테스트를 실행했습니다. 적절한 압축을 통해 접착 강도는 62kPa였으며 이는 프로젝트에서 요구하는 50kPa보다 높았습니다. 센터 오픈 후 6개월 후 후속 테스트를 위해 재방문한 결과 접착강도는 76kPa였다. 하루 종일 18륜 자동차가 들어오고 나가는 경우에도 가라앉거나 변속되는 일이 전혀 없었습니다. 이것이 바로 결합이 작동하는 것입니다. 그리드와 토양은 하나이므로 하중은 가라앉는 한 지점에 집중되지 않고 전체 층에 분산됩니다.
이제 작은 주거용 진입로, 큰 철도, 고속도로 확장 또는 안정적인 지면이 필요한 모든 프로젝트를 진행하는 경우 이에 대해 추측할 필요가 없습니다. 많은 사람들이 "지오그리드는 지오그리드다"라고 생각하지만, 수년간 이것을 판매하고 설치한 사람으로서는 그렇지 않습니다. 결합 강도는 그리드 유형, 토양, 압축 및 설치 방법에 따라 다릅니다. 우리는 앞서 언급한 특정 그리드부터 기술 사양, 프로젝트를 반영한 사례 연구에 이르기까지 귀하의 사이트에 적합한 것이 무엇인지 파악하는 데 필요한 모든 리소스를 갖추고 있습니다.
어디서부터 시작해야 할지 확신이 없거나 연약한 지반, 흔들리는 토양 또는 기타 안정화 요구 사항을 다루는 프로젝트가 있는 경우 당사 팀에 문의하세요. 우리는 소규모 주거용 부지부터 주요 인프라 프로젝트에 이르기까지 모든 작업을 수행해 왔으며 프로젝트를 지속하는 데 필요한 결합 강도를 제공할 올바른 3축 지오그리드를 선택하도록 도와드릴 수 있습니다. 영업 홍보가 아니라 효과적인 방법에 따른 실제 조언입니다.
참고자료
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- 페라, LM, & 롱, FM(2012). 토양 안정화에서의 3축 지오그리드 성능: 현장 및 실험실 연구.지반공학 및 지반환경공학 저널, 138(8), 987-995.
- 우, JTH, & Koerner, RM (2005). 지오그리드-토양 상호 작용의 메커니즘.토목섬유 국제, 12(3), 127-142.
- 연방고속도로국(FHWA). (2019).고속도로 구조물용 지오그리드 보강재. FHWA-NHI-19-005. 미국 교통부.
