KR0153215B1 - 지반주입용 약액 - Google Patents

지반주입용 약액

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KR0153215B1 KR1019940014807A KR19940014807A KR0153215B1 KR 0153215 B1 KR0153215 B1 KR 0153215B1 KR 1019940014807 A KR1019940014807 A KR 1019940014807A KR 19940014807 A KR19940014807 A KR 19940014807A KR 0153215 B1 KR0153215 B1 KR 0153215B1
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Abstract

슬라그와 알루민산알칼리금속염을 유효성분으로 하는 현탁형 지반주입용 약액으로서 장시간 저점성을 갖으면서 겔화함에도 불구하고 비교적 고강도가 얻어지며 침투성이 우수한 현탁형 지반주입용 약액으로서, 슬라그와 알루민산알칼리금속염을 유효성분으로서 구성되며 상기 슬라그는 비표면적이 5000cm2/g이상의 미립자이고 또한 상기 알루민산알칼리금속염은 몰비 ([Me2O]/[Al2O3])의 값이 2.8이상이며, 여기서 Me는 알칼리금속으로서 [Me2O],[Al2O3]는 Me2O, Al2O3의 각각의 몰농도를 나타낸다.

Description

지반주입용 약액
제1도는 본 발명의 제3표에서의 실시 No.2와 실시 No.4에 관한 배합시 부터의 시간 경과에 따른 판넬점성의 관계를 나타낸 그래프.
본 발명은 슬라그와 알루민산알칼리금속염을 유효성분으로 하는 현탁형 지반주입용 약액에 관한 것으로, 장시간 저점성을 갖으면서 겔화에 관계없이 고결후의 강도가 비교적 높고 침투성이 우수한 현탁형 지반주입용 약액에 관한 것이다.
물유리를 알루민산나트륨으로 겔화시키는 것은 옛날부터 알려져 있다. 그러나 이 경우 이들 혼합물(그라우트)의 겔화시간이 통상 1분이내로 극히 짧고, 특히 여름철에는 상기 그라우트의 겔화시간이 수초-수십초까지 단축해서, 이것을 길게하는데는 냉각하거나 또는 물유리에 수산화나트륨을 첨가해야 했다.
그러나, 이 경우 겔화시간의 연장은 고결후의 충분한 강도를 얻기위해 수분 이내로 한정시킬필요가 있다. 물론, 물유리에 대한 알루민산나트륨의 첨가량을 너무적게 하면 겔화시간은 급격히 길게되나, 고결후의 강도는 연약하여 실용적이지는 못하다.
따라서, 알루민산나트륨의 첨가량으로 겔화시간을 조정한다는 것은 매우 곤란하다. 또한, 수산화나트륨을 함유한 물유리에 반응제로서 알루민산나트륨을 가하여 고결후의 충분한 강도를 얻는 것도 알려져 있다. 그러나 이 경우 얻어지는 그라우트는 물유리로부터 실리카분이 용이하게 석출하므로 불안정하고 따라서 그라우트는 급격하게 겔화해버린다.
또, 낮은 몰비(SiO2의 물농도/Na2O의 몰농도)의 물유리나 수산화나트륨을 함유한 물유리에 소석회나 탄산칼슘등의 칼슘염을 첨가하여 겔화시간을 연장하는 방법도 알려져 있다. 그러나, 이 경우, 칼슘염은 난용성이므로 얻어지는 그라우트는 변성되어 점성이 높게되고 이 때문에 침투성이 나쁘고 강도의 발현이 느리다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 지점성으로, 겔화시간이 긴데도 불구하고 침투성이 우수하며, 고결후 비교적 고강도를 나타내며, 전술한 공지기술의 결점을 개량한 현탁형지반주입용약액을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 지반주입용 약액에 따르면, 슬라그와 알루민산알칼리금속염을 유효성분으로 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상술한 슬라그가 5000cm2/g 이상의 비표면적을 갖는 미립자로 되고 또, 상술한 알루민산알칼리금속염의 몰비([Me2O]/[Al2O3])가 2.8이상인 것이 가능하다.
여기서 [Me2O],[Al2O3]는 Me2O, Al2O3의 각각의 몰농도를 나타낸다.
슬라그는 일반적으로, 시멘트와 달리 그 자체 경화성이 없고, 응집하기 어려운 성질을 갖고 있다. 이에 대해 본 발명자는, 슬라그가 알루민산알칼리금속염과 서서히 반응하여 겔화에 이르고, 또 그 겔화는 알루민산알칼리금속염의 몰비 및 슬라그입자크기에 따라 좌우되는 사실을 밝혀내고 본 발명을 완성하는데 이르렀다.
또한, 슬라그가 알루민산알칼리금속염에 의해 경화된다는 사실 및 슬라그와 알루민산알칼리금속염의 혼합물이 침투성이 우수하다는 사실을 알아내고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
종래의 물유리-알루민산나트륨계 그라우트에 사용하는 알루민산나트륨은 통상 몰비(Na2O의 몰농도/Al2O3의 몰농도)가 2부근보다 낮은 것이었다. 이것은 물유리를 겔화시켜 고강도를 얻기 위함이었다.
그런데, 시멘트와 알루민산나트륨으로된 현탁형그라우트에 사용되는 알루민산나트륨은 몰비가 높은 것이었다. 이 경우, 얻어지는 그라우트는 비교적 저점성을 갖고 또 긴 겔화시간을 요하여 겔화함에도 불구하고 고결후의 강도는 높아 앞서 출원한바 있다.
본 발명자는, 슬라그는 일반적으로 그 자체경화성은 없고 응집하기 어려운 성질을 갖고 있으나, 알루민산알카리금속염과의 관계에서는, 시멘트와 같은 거동을 보이는 것을 알아냈다. 즉, 슬라그와 높은 몰비의 알루민산나트륨으로 된 그라우트는, 시멘트함유 그라우트와 비교하여 저점성을 갖고 긴 겔화시간을 요하여 겔화하고 고강도의 고결체를 얻는다.
특히, 알루민산 알카리금속염의 몰비를 2.8이상으로 유지하고 슬라그를 미분쇄하여 비표면적을 5000cm2/g 이상으로 하여 보다 현저한 효과가 얻어진다.
알루민산알카리금속염의 Me2O의 농도가 진하게 되면 알루미늄의 양성전해질이라는 성질이 작용하여 슬라그중의 실리카분이 가용화된다. 이 가용화된 실리카분은 슬라그중의 칼슘 및 알루민산알카리금속염중의 알루미늄분과 반응하여 실리카·알루미나·칼슘계로된 콜로이드를 형성한다. 슬라그입자는 이 콜로이드중에 함유되고, 그 결과 그라우트는 전체적으로 고화하는 것으로 생각된다.
따라서, 이 작용은 슬라그가 미립자화되고 또 알루민산알카리금속염의 몰비가 높을 때 한층 현저하게 표현된다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예를 통해 구체적으로 설명하겠으나 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
1. 사용재료
(1)슬라그
슬라그에는 규산성슬라그와 비규산성슬라그가 있고, 가장 일반적으로는 다음의 조성으로 된 체철용광로의 규산성슬라그 이다.
비중 3.2, SiO236.6%, CaO 43.2%, Al2O311.0%, 기타 MgO, FeO등.
본 발명의 실시예에서는 상술한 규산성슬라그를 미분쇄하여 표1에 나타낸 각종의 크기로 한 것이다.
(2) 알루민산 알칼리금속염
하기 표2에 나타낸 5종류의 알루민산나트륨액을 사용했다.
(3) 시멘트
가장 일반적인 포틀랜드시멘트를 실시예에서 사용했다. 이것은 분쇄하여 비표면적이 5000cm /g인 미립자시멘트이다.
2. 슬라그와 알루민산나트륨액으로 된 계
표3에 나타낸 각 성분을 배합하여 상기계의 시료를 제조했다.
이들 시료에 대해 시험하여 겔화시간, 고결율 및 고결체의 1축압축강도를 측정하고 결과를 표3에 나타낸다.
표3로부터, 본 발명의 모든 실시예에서는, 고결체의 강도는 10수 kgf/cm 의 1축압축강도를 나타내고 있다. 특히 알루민산나트륨의 몰비를 2.8이상으로 한 실시 No.1-4, 6-8은 실시 No.5의 몰비 2.8이하의 경우에 비하여 고결강도는 모두 20에서 30kgf/cm 이상으로 높은 값을 나타내고 있다.
겔화시간은 모두 30분이상으로 길고, 특히 실시 No.1-4, 6-8에서는 길게 되어 있다. 이것은 각 실시예의 침투시간이 길고 이 때문에 침투성에도 우수하다는 것을 의미한다.
제1도는 실시 No.2와 No.4(미분쇄슬라그사용)에 관한 점성(판넬점성:초)와 경과시간과의 관계를 나타낸 그래프다. 제1도로부터 실시 No.2는 No.4에 비해 시간의 경과와 함께 저점성을 유지하고 겔화직전에 점도가 급상승하고 있다. 이에 비하여 실시 No.4는 혼합직후부터 비교적 점성이 높고 천천히 상승을 계속하면서 겔화에 이르고 있다.
또한, 높은 몰비의 알루민산나트륨(표2의 5)와 입도를 달리하는 일련의 슬라그(표1의 1-4)와의 혼합(실시 No.1-4)에서는 고결후의 강도는 모두 30kgf/cm 전후의 1축압축강도를 나타내 우수하나 실시 No.4의 미분쇄슬라그와 실시 No.3의 비표면적 4200cm /g 의 슬라그에서는 슬라그가 장시간사이에 천천히 침강하여 고결율이 모두 90%이하로 되어 있다.
이에 반하여, 비표면적이 5000kgf/cm 이상인 실시 No.1,2 에서는 거의 슬라그의 침강을 보이지 않고 100%에 가까운 고결율을 나타내고 있다. 이와같이 슬라그는 미립자화하면할수록 특히 비표면적이 5000kgf/cm 이상에서 알루민산나트륨의 몰비가 2.8이상으로 되면 긴 겔화시간에서 견고히 고결하고 고결율이 급히 상승하는 것이 분명하다.
그리고, 이들은 제1도에 나타난 바와 같이 저점성을 유지하고 이 때문에 침투성이 우수하다는 것도 알수 있다.
3. 시멘트의 병용
본 발명에서의 슬라그대신에 표4에 나타낸 바와 같이 슬라그와 시멘트를 병용한 경우의 시험을 하여 그 결과를 표4에 나타낸다.
표4로부터 알수 있는 바와 같이 슬라그, 시멘트 모두 미립자상의 것을 사용하고, 높은 몰비의 알루민산나트륨을 사용하면 시료는 모두 슬라그나 시멘트의 양이 많고 적음에는 거의 좌우되지 않고 양호한 효과가 얻어지는 것을 알수 있다.
이상의 결과로부터, 본 발명의 슬라그와 알루민산알칼리금속염으로된 본 발명의 그라우트는 다음과 같은 효과가 확인된다.
1. 슬라그는 그 자체에서는 자경성을 갖지 않으나, 알루민산알칼리금속염과의 혼합에서는 장시간 저점성을 유지한후 급히 겔화에 이른다.
2. 따라서, 상기 혼합물은 저점성을 나타내고 긴 겔화시간을 나타내고, 그 결과 침투성이 우수하다.
3. 또, 상기 혼합물은 고결후에 시멘트에 필적하는 고강도를 보인다.
4. 특히 상기 혼합물에 있어서, 몰비가 2.8%이상의 알루민산알칼리금속염을 사용하고 또, 비표면적이 5000cm /g 이상의 미립자슬라그를 사용한 경우에는 상기 효과가 현저하다.

Claims (1)

  1. 슬라그와 알루민산알칼리금속염을 유효성분으로 함유하고, 슬라그가 5000cm2/g이상의 비표면적을 갖는 미립자이고, 알루민산알칼리금속염의 몰비 즉[Me2O]/[Al2O3]가 2.8인 지반주입용 약액. 여기서 Me는 알칼리금속이고 [Me2O],[Al2O3]는 Me2O, Al2O3의 각각의 몰농도를 나타낸다.
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