KR0185271B1 - Process for preparing special sodium silicate solution - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (1) 저몰비의 2호 규산소다용액의 1:1 물회석액을 제조하고, (2) NaOH수용액을 상기 (1)과 등량으로 준비하고, (3) 상기 (1), (2)를 교반수산이 설치된 반응기에 투입하면서 교반하여 균일한 혼합액을 만들고, (4) 상기 혼합액을 5-10기압 및 153-165℃에서 4-5시간 반응시킴을 특징으로 하는 특수규산소다용액의 제조방법에 관한 것이다.(1) preparing a 1: 1 water slurry of a low molar ratio sodium hydroxide 2 sodium silicate solution, (2) preparing an aqueous solution of NaOH in an amount equivalent to the above (1), and (3) 2) is added to a reactor equipped with a stirrer and stirred to form a homogeneous mixture, and (4) the mixed solution is reacted at 5-10 atm and 153-165 ° C for 4-5 hours. And a manufacturing method thereof.

Description

특수규산소다용액 및 그의 제조방법Special sodium silicate solution and its preparation method

본 발명은 특수규산소다용액 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a special sodium silicate solution and a process for producing the same.

종래, 토목건축분야에서 사용되는 규산소다용액으로는 1호 규산소다용액(디소듐디실리케이트), 2호 규산소다용액(테트라소듐펜타실리케이트) 및 3호 규산소다용액(디소듐트리실리케이트)이 알려져 있다.Conventionally, sodium silicate solution (disodium disilicate), sodium silicate No. 2 (tetrasodium pentasilicate) and sodium silicate solution (disodium trisilicate) have been known as sodium silicate solutions used in civil engineering construction fields have.

종전의 물유리(규산소다용액)의 제조방법에는 건식, 습식의 2종류가 있는데 현재는 건식방법이 주로 사용되고 있다. 이 방법에 따르면, 먼저 고순위의 규사를 수세하여 건조 정제(철분제거등)한후 소다회와 소정의 비율에 맞게 배합 용융로에서 용융하여 가렛트를 만든 다음, 이 가렛트를 물에 용해시켜 물유리를 제조하는데, 구성성분인 Na2O와 SiO2의 몰비의 조절, 점도와 비중을 맞추고 수용액을 여과하여서 물유리를 제조판매하는 것이다. 규산소다용액(물유리)으로 전술한 1호, 2호 및 3호 규산소다용액이 시판되고 있다. 그러나 1호 및 2호 규산소다용액은 토목건축분야에서는 제한적으로 사용되고 있으며, 통칭 3호 물 유리(waterglass)라고 하는 3호 규산소다용액이 다양하게 대량 사용되고 있다. 그러나 3호 물유리도 다음과 같은 결점을 갖는 것으로 나타났다.There are two methods of producing water glass (sodium silicate solution), dry and wet, but dry method is mainly used now. According to this method, firstly, the silica sand in a high order is washed with water, dried tablets (iron removal etc.), and then melted in a blending furnace in accordance with a predetermined ratio with soda ash to form a gamet. It regulates the molar ratio of Na 2 O and SiO 2 , adjusts the viscosity and specific gravity of the components, and filters the aqueous solution to manufacture and sell water glass. Sodium silicate solutions No. 1, No. 2 and No. 3 described above are commercially available as a sodium silicate solution (water glass). However, the No. 1 and No. 2 sodium silicate solutions have been used in civil engineering and construction, and a large amount of Sodium Silicate 3 solution called waterglass No. 3 is widely used. However, water quality No. 3 also has the following drawbacks.

첫째, 종래의 3호 물유리는 작업가능 시간이 너무 짧다.First, the conventional water glass of No. 3 has a workable time too short.

종전 토목건축에서 그라우팅(grouting)이라고 해서 연약토질의 보강공법에 많이 사용하는 공법중에 주입재로 3호 물유리수용액(편의상 A액 이라함)과 시멘트 또는 시멘트밀크(편의상 B액이라함)로 하여 주입사용하는 방법이 있다. 이 방법에 따르면 천공가로 지층을 천공한후 이중관을 사용하여 A액과 B액을 각기 별도의 관로로 주입하면서 주입관을 인발하는 방법, 천공하면서 A,B액중 일방을 주입하고, 인발하면서 나머지 한쪽을 주입하는 방법 또는 천공하고 주입하는 천공기 선단에 교반날개가 부착된것으로 천공과 동시에 공(孔)내의 흙을 교란시켜서 주입재를 흙과 잘 혼합되게 하면서 전술한 바와 같이 주입재의 주입관로를 이중관을 사용하여 (A액)과 (B액)이 관외선단에서 토출되면서 교반과 혼합이 동시에 일어나게 하는 방법과, 천공시에는 B액을 주입 흙과 교반하면서 정해진 깊이까지 천공, 교반혼합하고, 인발시는 A액을 주입, 교반하면서 주입관을 인발하는 방법 등이 있다.In the former civil engineering construction, grouting is used to reinforce the soft soil. Injection is made by injection of water-3 (for convenience, A solution) and cement or cement milk (for convenience B solution) There is a way. According to this method, a perforated transverse stratum is pierced and a double tube is used to inject the solution A and the solution B into separate channels, and the injection tube is pulled out. Or a perforator having a stirrer blade attached to the tip of the perforator, the perforations and the soil in the hole are disturbed so that the injector is mixed well with the soil, and the injection pipe of the injection material is used as the double pipe as described above (A solution) and (B solution) are discharged from the tip of the tube at the same time, and a method in which stirring and mixing are simultaneously performed, and in the case of punching, the solution B is pierced and agitated to a predetermined depth while stirring the poured soil, And a method of drawing the injection tube while injecting and stirring the liquid.

즉, 천공시는 흙의 입자와 B액이 혼합되고, 인발시에는 흙과 B액의 혼합물에 A액이 주입되면서 교반혼합되는 것이다. 상술한 주입 또는 주입교반방법에서 양자가 다같이 시멘트나 시멘트밀크에 3호 물유리가 반응하여 겔이 되고 경화고결하는 것인데 이 겔화 시간이 불과 5-6초에서부터 수십초도 채 안되며, 시멘트의 함량(사용량)이 많으면 겔화 시간은 짧아지면서 강도는 증대된다. 따라서 고강도가 요구되어가는 현시점, 즉 고강도가 요구되어 시멘트 사용량이 커지는 현시점에서는 겔화하여 고결정화되는 시간(공사시공 가능시간)이 너무 짧아서 공사 시공의 계속성을 갖지 못하이 사용할 수 없다는 것이 최대의 결점이다.That is, the soil particles and the B liquid are mixed at the time of punching, and at the time of the drawing, the A liquid is injected into the mixture of the soil and the B liquid. In the above-mentioned injection or injection stirring method, both of them react to cement or cement milk to become a gel and cure and cure by the reaction of water glass No. 3. The gelation time is not more than 5-6 seconds to several tens of seconds, and the content of cement ), The gelation time is shortened and the strength is increased. Therefore, at the present time point where a high strength is required, that is, a high strength is required, and the cement use amount becomes large, the time for the gelation and high crystallization (construction permitting time) is too short, so that the construction can not be continued.

둘째, 종래의 3호 물유리는 그라우팅의 겔화 고결물이 지중에서 시간이 경과되면서 강도가 저하된다.Second, in the conventional water glass No. 3, the strength of the gelled solidified material in the grouting is lowered over time in the ground.

3호 물유리(3호 규산소다용액)가 산이나 금속염수용액 등과 혼합하면 바로 응결(겔화)하는데, 이때 겔화에 관계된 물유리와 산, 금속염수용액 등이 전체 100% 겔이 되는 것이 아니고 겔화 고결물속에서 겔과 관계없이 겔화 고결물중에 내장되어 남아 있는 것 중에서 수용성의 것이 지하수에 용출되면서 그만큼의 겔고결물의 강도가 약해지는 것이다.When water glass (No. 3 sodium silicate solution) is mixed with an acid or a metal salt aqueous solution, it immediately condenses (gels). In this case, the water glass, acid and metal salt aqueous solution related to gelation do not become 100% Irrespective of the water content, the water-soluble one remaining in the gelatinized cement product is eluted into the ground water, and the strength of the gel cement product becomes weak.

셋째, 종래의 3호 물유리는 겔화 고결물의 체적수축현상이 크다.Third, in the conventional water glass No. 3, the volumetric shrinkage of the gelled solid matter is large.

지중에서 응결 고화된것이 지하수위가 저하되면서 건조하여 체적이 수축, 균열이 발생하여 강도가 저하될 수 있다.The solidification of the solidification in the ground may cause the shrinkage or cracking of the groundwater due to the lowering of the groundwater level, resulting in a decrease in strength.

따라서 본 발명자는 토목건축공사에서 널리 사용되는 시멘트류와 물유리계를 사용하는 보강공사에서 3호 물유리 대신에 특수규산소다용액을 사용하면 상술한 결점들을 개선할 수 있음을 밝혀냈다. 구체적으로, 본 발명의 특수규산소다용액은 다음과 같은 특성이 있다.Therefore, the present inventors have found that the above-mentioned drawbacks can be solved by using a special sodium silicate solution instead of the No. 3 water glass in the cement and waterglass reinforced works widely used in civil engineering construction work. Specifically, the special sodium silicate solution of the present invention has the following characteristics.

(가) 시멘트나 시멘트밀크와 물유리계나, 시멘트나 시멘트밀크와 물유리계와 흙이 겔화 할때 지금까지의 겔화시간을 수십배이상 연장시키면서 겔화물의 고결 시간을 그이상 지연시켜서 현장의 작업성을 균일하게 유지하며, (나) 3호 물유리와 금속염 수용액을 사용한 그라우팅에서 본 발명의 특수규산소다용액을 사용함으로써 침투효과를 증대시키고, 또한 흙과 혼합 겔화 고결된 것의 강도가 시간이 경과하여도 크게 약화되지 않으며, (다) 겔화 고결물의 체적의 축소현상이 적은것, 특히 본 발명의 특수규산소다용액과 시멘트계, 흙의 겔화 고결물은 물유리가 시멘트의 응결 촉진제의 역할뿐만 아니라 흙과의 화학반응으로 인한 결합으로 고결물의 강도를 높일 수 있다.(A) When cement, cement milk, water glass, cement, cement milk, waterglass and soil are gelled, the cementation time of the gel is further delayed, (B) The special sodium silicate solution of the present invention is used in the grouting using the water glass No. 3 and the metal salt aqueous solution, and the penetration effect is increased. Also, the strength of the solidified mixture with the soil is greatly weakened over time (C) the volume of the gelatinized cement product is small, and in particular, the special sodium silicate solution of the present invention and the gelled cement of the cementitious and earthy cement are used not only as a cement accelerator but also as a chemical reaction with the soil The strength of the preform can be increased.

즉, 본 발명에 따른 특수규산소다용액의 제조방법은 (1) 제 2호 규산소다용액의 1:1 물 회석액을 제조하고, (2) NaOH 수용액을 상기 (1)과 등량으로 준비하고, (3) 상기 (1),(2)를 교반수단이 설치된 반응기에 투입하면서 교반하여 균일한 혼합액을 만들고, (4) 상기혼합액을 6 기압 및 153-165℃에서 4-5 시간동안 반응시킴을 특징으로 한다.That is, a method for producing a special sodium silicate solution according to the present invention comprises the steps of (1) preparing a 1: 1 water-based chelating solution of a second sodium silicate solution, (2) preparing an aqueous solution of NaOH in an equal amount to the above- (3) mixing the above-mentioned (1) and (2) into a reactor equipped with a stirrer, stirring the mixture to make a uniform mixture, and (4) reacting the mixture at 6 atm and at 153-165 ° C for 4-5 hours .

상기 반응 압력, 온도 및 시간이 각각 6 기압, 153℃ 및 4 시간미만인 경우에는 생성물이 특수규산소다용액의 성질을 나타내지 못하고, 반응 압력, 온도 및 시간이 각각 6 기압, 165℃ 및 5 시간을 초과하게 되면 경제적으로 비효율적인 단점이 있다.If the reaction pressure, temperature and time are less than 6 atm, 153 ° C and less than 4 hours, the product does not show the properties of the special sodium silicate solution, and the reaction pressure, temperature and time exceed 6 atm, There is a disadvantage in that it is economically inefficient.

종래의 규산소다용액은 다음과 같은 화학구조를 갖는다.Conventional sodium silicate solution has the following chemical structure.

즉, 상기화학구조는 실옥산결합의 Si에 2개의 (-OH) 가 결합한 형태의 () 원자단을 모노머로 보면, 일종의 폴리머로서 그 양단에 -Na;-ONa가 달린 형태이다. 그러나 반응기 내에서 본 발명의 방법에 의해 제조된 특수규산소다용액은 () 블록으로 단절되고 거기에 Na와 -ONa가 결합하여 모노머 형태로 되는 것이다. 즉, NaO·SiO2·XH2O가 되는 것이다.That is, the chemical structure is a siloxane bond In which two (-OH) bonds to Si of ( ) When the atomic group is regarded as a monomer, it is a kind of polymer having -Na; -ONa at both ends thereof. However, the special sodium silicate solution prepared by the process of the present invention in the reactor has ( ) Block, which is then combined with Na and -ONa to form a monomer. In other words, that NaO · SiO 2 · XH 2 O .

이러한 모노머 형태는 겔시간의 지연이나 반응물의 특성에 유리한 영향을 준다.This monomer form has a favorable effect on the gel time delay or the properties of the reactants.

여기서 -Na 나 -ONa 의 Na+에는 강하게 수화함으로 -Na의 결합력은 약하다. 따라서 -Na는 반응중에서 시멘트나 시멘트밀크 중의 Ca나 흙입자중의 Ca와 치환반응하여 Na2O·SiO2·XH2O → CaO·SiO2·XH2O가 되며, 물유리(Na2O·mSiO2·XH2O)중에서 Na2O와 SiO2의 몰비가 다양하다는 점을 고려할 때 CaO·SiO2·XH2O중의 CaO와 SiO2의 결합 몰비도 마찬가지로 다양한 것으로 이해된다. 이것은 CaO·SiO2·XH2O의 CaO를 C로, SiO2를 S로, H2O를 H로 표시하면 시멘트 콘크리트의 고결물중의 CSH 광물(보크(Bouqe)의 광물)인 바, 이 Ca가 시멘트수화반응에서 나온 Ca(OH)2의Ca 뿐만 아니라 흙의 입자 중에서 Ca의 공급이 추가되는 점이 강도를 증대시키는것으로 사료된다.Here, the strong binding force of -Na on Na + of -Na or -ONa results in strong hydration. Therefore, Na reacts with Ca in Ca or earth particles in cement or cement milk to form Na 2 O · SiO 2 · XH 2 O → CaO · SiO 2 · XH 2 O, and water glass (Na 2 O · mSiO 2 · XH 2 O) It is understood from that when the molar ratio of Na 2 O and SiO 2 considering the various points that CaO · SiO 2 · XH 2 O in the same manner the binding molar ratio of CaO and SiO 2 variety. This is a bar, CaO · SiO 2 · a CaO of XH 2 O in C, SiO 2 a when a S, show the H 2 O to H in the integrity of the cement concrete water CSH minerals (Bock (mineral Bouqe)) is It is believed that the addition of Ca in Ca (OH) 2 as well as the Ca in Ca (OH) 2 addition to the cement hydration increases the strength of Ca.

또 본 발명의 특수규산소다용액을 제조함에 있어 또다른 방법으로 전술한대로 가렛트를 제조할때 Na2O와 SiO2의 몰비가 1:1 이 되게 정제된 규사와 소다회의 비를 조절하여 가렛트를 만들고 이것을 물에 용해시켜서 Na2O·SiO2·XH2O가 되게 할 수도 있겠으나, 제조설비와 제조공정의 난이성과 품질의 균일성 등을 고려할때 제조되어 시판되고 있는 저몰비의 물유리를 중간 원료로 하여 특수규산소다용액을 제조하는 것이 공정의 간단함과 품질의 균일성을 보장하는데 있어 경제적이고도 합리적이다.In the preparation of the special sodium silicate solution of the present invention, the ratio of silica sand and soda ash is adjusted so that the molar ratio of Na 2 O and SiO 2 becomes 1: 1 when the garnet is prepared as described above, by the making dissolved in water, but could also be a Na 2 O · SiO 2 · XH 2 O, production equipment and production step of the nanyiseong and quality of the uniformity or the like is prepared, given the low mole ratio water glass of a commercial It is economical and reasonable to ensure the simplicity of the process and the uniformity of the quality by preparing a special sodium silicate solution as the intermediate raw material.

본 발명에서 사용되고 있는 2호 물유리(테트라소듐펜타실리케이트)는 약 1:2.5의 몰비를 갖는데, 이것은 통상 사용되고 있는 3호 물유리(디소듐트리실리케이트)의 몰비 약 1:3에 비해서 저몰비이다.The second water glass (tetrasodium pentasilicate) used in the present invention has a molar ratio of about 1: 2.5, which is a low molar ratio as compared to the molar ratio of water glass No. 3 (disodium trisilicate) which is commonly used to 1: 3.

본 발명의 방법에 의해 제조된 특수규산소다용액의 겔 시간, 겔 고결물의 수중용탈현상, 겔화 교결물의 강도등을 살펴보면 아래와 같다.The gel time of the special sodium silicate solution prepared by the method of the present invention, the water leaching phenomenon of the gel solidified product, and the strength of the gelled cross-linked product are as follows.

특성 I : 겔시간Characteristic I: gel time

2호 물유리(제 2호 규산소다용액)를 출발물질로 하여 본 발명의 방법에 의해 제조된 특수규산소다용액의 1:1 물희석용액과 시멘트밀크를 배합시킨것과, 3호물유리 1:1 물희석액에 시멘트밀크를 배합시킨 것에 시판중인 시멘트밀크(시멘트현탁액) 주입에 사용하는 급결형 그라우트(grout)제나 완결형 그라우트제를 동등조건으로 배합한 것으로 실온, 액은 약 20℃에서 통상적으로 겔 시간 측정법에 따라 겔 시간을 측정한 결과는 하기 표 1,2 및 3에 나타내었다.1 water dilution solution of a special sodium silicate solution prepared by the method of the present invention and a cement milk using the water glass No. 2 (sodium silicate solution No. 2) as a starting material, and a No. 1 water glass 1: 1 water A dilute liquid mixed with cement milk is mixed with an equilibrium type grout or a complete grout used for injecting a commercially available cement milk (cement suspension). Equal conditions are used at room temperature. The gel time was measured according to the measurement method, and the results are shown in Tables 1, 2 and 3 below.

표 1 : 3호 -물유리 겔 시간 조절약제(급결형)가 특수규산소다용액계의 겔시간에 미치는 영향Table 1: Effect of water-in-oil gel time control agent (quick-release type) on gel time of special sodium silicate solution system

주의 : 1) 3호 WG계는 3호 물유리계임Note: 1) No. 3 WG system is the No. 3 water glass

2) 본 발명의 특수규산소다용액계2) The special sodium silicate solution system

3) 시멘트 밀크 100cc중에는 포-트랜드 시멘트 60g 함유3) Among 100 cc of cement milk, 60 g of for-trend cement

4) 3호 WG계 시멘트 밀크 100cc 중에는 시판중인 3호 물유리 시멘트 현탁액형에서 사용하는 급결제를 제조회사규격대로 배합한 것임.4) No. 3 WG cement Milk 100cc contains the water-proofing agent used in the commercially available No. 3 water-glass cement suspension according to the manufacturer's specifications.

5) 특수규산소다용액계에서도 급결제의 배합량은 4)에서와 같음.5) In the case of special sodium silicate solution, the blending amount of the rapid setting is the same as in 4).

표 1에서 보여주듯이, 3호 WG계의 급결형은 5초-6초에서 급속히 겔이되나 특수규산소다용액계가 겔이 안되는 것은 조성성분의 종류는 같아도, %나 화학구조가 다르기 때문인 것으로 사료된다.As shown in Table 1, the quick-drying type of No. 3 WG system rapidly gels in 5 seconds-6 seconds. However, the reason why the special silicate solution system does not gel is that the kinds of composition components are the same,% is due to the different chemical structure .

표 2 : 3호 물유리의 겔 시간 조절제(완결형)가 특수규산소다용액계의 겔시간에 미치는 영향Table 2: Effect of gel time control agent (complete type) on the gel time of special sodium silicate solution

주의 : 1) 3호 WG계 3호 물유리 1:1 물희석액Note: 1) No. 3 WG system No. 3 Water glass 1: 1 Water diluted solution

2) 특수규산소다용액계 특수규산소다용액 1:1 물희석액2) Special sodium silicate solution Special sodium silicate solution 1: 1 Water dilution

3) 시멘트 밀크 100cc중에는 포-트랜드 시멘트 60g이 함유3) In 100cc of cement milk, 60g of for-trend cement is contained

4) 3호 WG계나 시멘트 밀크 100cc 에 시판중인 시멘트 현탁액에 사용하는 완결형 그라우트제를 제조회사규격에 준하여 추가로 첨가.4) No. 3 WG system or 100 cc of cement milk added complete grouting agent to be used for cement suspension in market in accordance with manufacturer's specifications.

5) 특수규산소다용액계에 4)와 동등하게 완결형 그라우트제 추가 첨가.5) Additional addition of complete grout equivalent to 4) in special silicate solution system.

표 2에서 보여주듯이, 3호 WG계의 완결형은 76-79초에 겔이 되나 특수규산소다용액계의 특수규산소다용액에서는 겔 시간이 41분 이상이 되는데, 이것도 또한 조성성분의 종류는 같아도 %나 화학구조가 다르기 때문인 것으로 사료된다.As shown in Table 2, the final form of No. 3 WG system becomes gel in 76-79 seconds, but the gel time is more than 41 minutes in the special sodium silicate solution of the special sodium silicate solution system. % Or chemical structure.

표 3 : 물, 시멘트 비가 특수규산소다용액계의 겔 시간에 미치는 영향Table 3: Effect of water and cement ratio on the gel time of special sodium silicate solution

주의 : * 표 3의 시멘트밀크는 사용하는 시멘트밀크의 배합량은 같으나 시멘트 밀크중의 시멘트의 배합량, 즉 물/시멘트의 비는 100%, 200%, 300%로 되어 있음.Note: * The cement milk used in Table 3 has the same blending amount of cement milk, but the blending amount of cement in the cement milk, that is, the ratio of water / cement is 100%, 200% and 300%.

상기 표 1,2 및 3에서 보는 바와같이, 특수규산소다용액계(본 발명 특수규산소다용액)는 표 1에서 3호 물유리계의 겔 시간 조정제의 급결형을 배합하면 겔이 안되고 표 2에서 3호 물유리계의 겔 시간 조정제의 완결형을 배합한것은 겔시간이 거의 40배 가까이 지연된 것을 알 수 있으며, 이 겔 시간 지연율이 표 1에서 보다 짧은 것은 완결형성분중의 Ca++때문이다. 표 3에서 특수규산소다용액계의 시멘트 밀크 배합물의 겔 시간이 3호 물유리보다 현저하게 느린것은 본래의 물성이지만 시멘트의 배합량을 조절함으로서 더 지연시킬수 있음을 알 수 있다.따라서 현장에서 실험 배합으로 필요에 따라 최적의 배합을 할 수 있는 특징이 있다. 그외에 상기 표 3에서 특수규산소다용액계에서도 W/C(물·시멘트비)가 클수록 겔 시간이 길다는 것을 확인할 수 있다.As shown in Tables 1, 2 and 3, the special sodium silicate solution (the special sodium silicate solution of the present invention) does not gel when mixed with the quenching type of the gel time adjusting agent of No. 3 water glass system in Table 1, It can be seen that the gel time was delayed nearly 40 times in the case of incorporating the complete type of the gel time adjusting agent of the water glass system, and the gel time delay rate is shorter than that in Table 1 because of Ca ++ in the finished form. In Table 3, it can be seen that the gel time of the cement milk mixture of the special sodium silicate solution system is significantly slower than that of the No. 3 water glass, but it can be further delayed by adjusting the amount of cement. And the like. In addition, in Table 3, it can be seen that the gel time is longer as the W / C (water / cement ratio) is higher in the special sodium silicate solution system.

따라서 특수규산소다용액은 종전의 물유리 1호, 2호, 3호(규산소다액)와 전혀 다른 특성을 가지고 있음을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the special sodium silicate solution has completely different characteristics from the previous ones of No. 1, No. 2 and No. 3 (sodium silicate solution).

특성 II : 겔화 고결물이 수중에서 용탈현상이 없는 특성Characteristic II: Properties in which the gelled solid matter does not leach in water

종전 3호 물유리계의 겔화 고결물을 수중양생하면 양생수의 수조바닥에 눈같은 백색 침전물이 생긴다. 이것은 고결물중의 수용성의 SiO2나 미반응의 SiO2가 용탈하여 생긴 것이다. 그러나 특수규산소다용액계의 수조에서는 침전 발생이 없다. 다시말해서 용탈현상이 없어 용탈로 인한 강도저하가 없거나 극소하다.When the water-cured gelatinized cement in water No. 3 is cured in water, a white precipitate is formed on the bottom of the water tank of the curing water. This is caused by the SiO 2 of the water solubility of the SiO 2 or unreacted in the anti-caking water leaching. However, there is no precipitation in the special sodium silicate solution tank. In other words, there is no leaching phenomenon and there is no or little decrease in strength due to leaching.

특성 III : 3호 물유리계 고결물의 강도보다 특수규산소다용액계의 고결물의 강도가 월등히 높다.Characteristic III: No. 3 The strength of the cemented product of the special silicate solution system is much higher than the strength of the water-based cementitious material.

종전의 3호 물유리계의 시멘트계 현탁액형에서 겔화 고결물의 강도는 시멘트의 경화로만 강도가 발현된다. 그러나 특수규산소다용액계에서는 시멘트의 경화로 발현되는 강도에 더하여 흙속의 Ca++와 특수규산소다용액계가 결합함으로써 사용하는 시멘트의 양이 증량된 것 같은 효과가 있어 강도가 증대되는 효과가 있다.In the cement mortar type of the previous No. 3 water glass system, the strength of the gelled solid is expressed only by the hardening of the cement. However, in the special siliceous soda solution system, in addition to the strength expressed by cement hardening, the combination of Ca ++ in the soil and the special sodium silicate solution system has an effect of increasing the amount of cement used and increasing the strength.

부연하여 설명하면 시멘트 콘크리트가 고강도를 내는 것은 시멘트가 수화반응해서 생성하는 Ca(OH)2로 인하여 CaO, SiO2, H2O 등이 여러가지의 몰비로 결합하여 보크의 광물을 생성함으로써 시멘트가 수화반응하여 겔화, 응결하여 경화해서 고강도를 내는 것과 같은 반응이 특수규산소다용액과 흙속의 Ca++가 반응하여, 즉 특수규산소다용액계 Na2O·SiO2·XH2O의 Na2O의 Na가 흙입자속의 Ca와 치환반응을 하여 시멘트의 수학반응 생성물로 나오는 보크의 광물 같은 것이 추가 생성됨으로써 주입재로 당초에 배합된 시멘트 밀크중의 시멘트로 인한 강도보다 강도가 증대되는 것이다. 시멘트밀크와 특수규산소다용액 및 흙의 교반혼합 겔화 고결물의 일축압축강도를 통상적인 방법에 따라 측정한 결과는 하기 표 4-1 내지 4-4에 나타내었다.In addition, the high strength of cement concrete is due to Ca (OH) 2 produced by hydration reaction of cement, resulting in the formation of minerals of CaO, SiO 2 and H 2 O at various molar ratios, Reaction, gelation, coagulation and curing to give high strength reaction is caused by the reaction of special sodium silicate solution with Ca ++ in the soil, that is, the reaction of Na 2 O · SiO 2 · XH 2 O of special sodium silicate solution Na 2 O Na is a substitute for Ca in the soil particles, and a mineral such as a baux derived from the mathematical reaction product of the cement is additionally produced, so that the strength is higher than the strength due to the cement in the cement milk originally mixed with the injection material. The uniaxial compressive strengths of the cemented milk, the special sodium silicate solution and the agglomerated mixed gelled solid of soil were measured according to a conventional method, and the results are shown in Tables 4-1 to 4-4.

표 4-1 : 시멘트밀크와 특수규산소다용액 및 산흙의 교반혼합 겔화 고결물의 일축압축강도Table 4-1: Uniaxial Compressive Strength of Cement Milk and Special Silica Sodium Solution and Mixture of Mixed Gravels

추기 :몰드(mould)를 제조한 후 비닐봉투에 봉입(씌워서)하여 실내 양생표Addition: After the mold is manufactured, it is sealed in a plastic bag,

4-2 : 시멘트밀크와 특수규산소다용액 및 논흙(회색)의 교반혼합 겔화고결물의 일축압축강도4-2: Uniaxial Compressive Strength of Cement Milk, Special Sodium Silicate Solution and Aggregate Mixture (Gray)

표 4-3 : 시멘트 밀도와 특수규산소다용액 및 해안감탕흙의 교반혼합 겔화 고결물의 일축압축강도Table 4-3: Uniaxial Compressive Strength of Cement Density and Special Mixed Gypsum Cement Mixture of Sodium Silicate Solution and Coastal Sooty Soil

표 4-4 : 시멘트 밀크와 특수규산소다용액 및 밭흙(산흙)의 교반혼합 겔화 고결물의 일축압축 강도Table 4-4: Uniaxial Compressive Strength of Cement Milk and Special Silica Sodium Solution and Mixture of Soil (Soil) Mixed Gelled Cement

추기 : 몰드의 7일 강도는 아래 양생방법으로 양생한 것을 수조에서 건져 10분 이내에 압축강도 시험한것Extraction: The strength of the mold at 7 days was measured by compressive strength test within 10 minutes,

(가) 몰딩(moulding)한후 습윤기중에서 2일 양생한후 (실은 20℃)(A) After molding, after curing for 2 days in a humidifying machine (actually at 20 ° C)

(나) (가)를 수중에서 5일 양생한것임 (수온 20℃)(B) Cured for 5 days under water (20 ℃)

(다) 실온 20℃(C) Room temperature 20 ° C

상기 표 4-1, 2, 3 및 4에서 보는 바와 같이 표 4-1 및 2의 것은 1일 강도이며(습윤기중공시체의강도), 표 4-3 및 4의 것은 2일 습윤양생, 5일 수중양생한것의 7일 강도이다. 상기표 4-1, 2, 3 및 4의 시험데이타에 기초하여, 3호 물유리계 또는 본 발명의 특수규산소다용액계와의 시멘트나 시멘트밀크(현탁형)와의 반응에서 겔화 고결물의 1축 압축강도를 비교하면 아래표와 같다.As shown in Tables 4-1, 2, 3 and 4, the strengths of the specimens in Tables 4-1 and 2 are the strength of 1 day It is the strength of 7 days of curing underwater. On the basis of the test data in Tables 4-1, 2, 3 and 4, the uniaxial compression of the gelatinized cement product in the reaction with cement or cement milk (suspension type) of the No. 3 water glass system or the special sodium silicate solution system of the present invention The strengths are shown in the table below.

표 5-1Table 5-1

추기*Additional *

1. (A)의 1일, 7일 강도는 호모 겔 1축압축강도이며 (A)의 28일 강도는 샌드(Sand) 겔의 강도이다. 강도의 단위는 kg/cm2이며, 강도의 수치는 국내 여러 약액주앱공법에서 3호 물유리계 그라우팅 강도의 평균치이다.1. The strength at 1 day and 7 days in (A) is the uniaxial compressive strength of the homogeneous gel, and the strength at 28 days in (A) is the strength of the sand gel. The unit of strength is kg / cm 2 , and the numerical value of strength is the average value of grouting strength of No. 3 waterglass in several domestic chemical engineering methods.

2. (B)의 1일, 7일 강도는 샌드겔 대신 흙을 사용한 흙겔의 강도이다.2. The strength of 1 day and 7 days in (B) is the strength of the soil gel using soil instead of sand gel.

3. B/A는 (A) 3호계의 호모겔의 7일 강도와 (B)의 특수규산소다용액계의 흙겔의 7일 강도의 비교로서, (B)의 7일 강도는 호모 겔을 이용한 (A)의 7일 강도보다 30배 정도 강하고 샌드 겔을 이용한 (A)의 28일 강도에 비해서도 10배 정도 강하다.3. B / A is the 7-day strength of (3) homoge gel and (7) the 7-day strength of the special gel of sodium silicate solution in (B) (A), which is 30 times stronger than the 7 day strength of (A), and 10 times stronger than the 28 day strength of (A) using sand gel.

특수규산소다용액계의 시멘트 밀크의 반응고결물의 토질의 종류별의 일축압축강도와 3호 물유리의 시멘트 밀크와의 일축압축강도를 비교해보면 아래 표 5-2와 같다.Table 5-2 shows the comparison of the unconfined compressive strengths of the cement-type milk of the special sulphate solution system and the unconfined compressive strength of the cement-type milk of No. 3 water glass.

표 5-2Table 5-2

추기*Additional *

1. *표는 L.W.형에서의 28일 강도이다(시멘트 벤토나이트형).1. The table shows the strength of 28 days in L.W. (cement bentonite type).

2. 표 5-1, 5-2에서 보는 바와 같이 강도의 차이는 매우 크다.2. As shown in Tables 5-1 and 5-2, the difference in strength is very large.

따라서 본 발명의 특수규산소다용액계의 일축압축강도는 지금까지 알려진 3호 WG(규산소다용액)의 샌드 겔의 28일 강도와 필적하는 강도로서 매우 큰것이다.Therefore, the uniaxial compressive strength of the special sodium silicate solution system of the present invention is very large as compared with the 28-day strength of the sand gel of the No. 3 WG (sodium silicate solution) known so far.

이하, 본 발명의 특수규산소다용액의 제조 실시예를 예시하면 다음과 같다.Hereinafter, examples of preparation of the special sodium silicate solution of the present invention will be described as follows.

실시예 1Example 1

(1) 2호 물유리 1:1 수용액을 800cc 조제하고,(1) 800 cc of a 1: 1 aqueous solution of water glass No. 2 was prepared,

(2) 물 680cc에 NaOH 266.3g을 용해시켜서, 800cc 수용액을 만든다.(2) 266.3 g of NaOH is dissolved in 680 cc of water to make an 800 cc aqueous solution.

(3) 상기 (2)와 (1)의 동량을 각기 계량하여 교반장치가 있는 고압반응기에 투입하면서 교반하여 균일한 혼합액을 만들고, (4) 이 반응기에서 압력 6기압하에서 153-165℃를 유지하면서 4-5시간 반응시켜서 특수규산소다용액을 제조한다.(3) The same amounts as in the above (2) and (1) were metered and stirred into a high-pressure reactor equipped with a stirrer to prepare a homogeneous mixture. (4) The reactor was kept at 153-165 And reacted for 4-5 hours to prepare a special sodium silicate solution.

실시예 2Example 2

실시예 1에서 2호 물유리를 1호 물유리로 대체하여 반응시키면 많은 침전물이 생길뿐 아니라 장시간 숙성하여도 침전물의 완전 제거에는 시간이 걸린다.When the water glass No. 2 in Example 1 is replaced with the No. 1 water glass and reacted, not only a lot of precipitates are formed, but also it takes a long time to completely remove the precipitate even if aged for a long time.

본 발명의 특수규산소다용액의 특성은 (1) 상술한바와 같이 특수규산소다용액 1:1 물희석액과 시멘트 또는 시멘트밀크를 사용해서 토질을 강화처리할때 겔 시간이 아주 길어서 지금까지의 3호 WG계에서처럼 시멘트 사용량의 제한에 구애받지 않고 다량의 시멘트를 사용하여 고강도의 그라우팅을 할 수 있고, (2) 따라서 천공, 주입, 교반하였을때 겔화하여 천공기 나 주입가의 로드(rod)를 물어서 작업중단하는 것과 같은 사고가 없어 작업의 연속성을 유지하고 균일한 작업이 가능하고, (3) 고강도의 경화체를 얻을 수 있고, (4) 건조되어도 경화체의 체적이 수축하거나 균열이 덜생겨서 신뢰성이 있고 시간이 경과하여도 강도의 저하가 극히 미소하고, 또한 (5) 특히 특수규산소다용액계와 Ca의 염이나 또는 Ca 염화물의 용액을 주입제로 사용할 경우 양자가 다 용액형인고로 토양에 침투가 용이하며, Ca++의 주공급원으로 시멘트를 사용하지 않고서도 고강도의 토질강화 처리를 할 수 있다는 것이다.The characteristics of the special sodium silicate solution of the present invention are as follows: (1) The gel time is very long when the soil is strengthened by using 1: 1 water dilution solution and cement or cement milk as special soda as mentioned above. WG system, it is possible to perform high-strength grouting by using a large amount of cement regardless of the limit of cement usage. (2) Therefore, when pierced, injected, and stirred, it gelled to bite the rod of the perforator or injector, (3) a hardened body with high strength can be obtained, (4) the volume of the hardened body is shrunk or cracked even when dried, and the reliability is high and time (5) In particular, when a solution of a special sodium silicate solution and a salt of Ca or a solution of Ca chloride is used as an injecting agent, both It is easy to penetrate the soil with the blast furnace, and it is possible to strengthen the soil with high strength without using cement as the main source of Ca ++ .

본 발명에 따른 특수규산소다용액은 (1) Ca염이나, CaCl2등의 Ca염화물의 수용액을 주입제로 한 용액형의 그라우팅이나, (2) 시멘트나 시멘트 밀크(또는 석회계 화합물)을 사용한 현탁액형의 그라우팅이나, (3) 상기 (2)의 것을 주입제로하여 주입하면서 교반하여 주상의 경화체를 만들어 토질을 보강하거나, (4) 내수성의 비소결 흙벽돌의 제조에 대단히 유용하게 사용할 수 있다.The special sodium silicate solution according to the present invention is characterized by (1) a solution type grouting in which an aqueous solution of a Ca salt or Ca chloride such as CaCl 2 is injected, (2) a suspension using cement or cement milk (3) the above-mentioned (2) is injected as an injection agent and stirred to form a pillar-shaped cured body to reinforce the soil, and (4) it can be very usefully used in the production of a water resistant non-sintered earth brick.

Claims (2)

(1) 2호 규산소다용액의 1:1 물희석액을 제조하고,(1) A 1: 1 water dilution of a No. 2 sodium silicate solution was prepared, (2) 8.3 몰 NaOH수용액을 상기 (1)과 등량으로 준비하고,(2) An 8.3 molar aqueous solution of NaOH was prepared in an equal amount to that of the above (1) (3) 상기 (1), (2)를 교반수단이 설치된 반응기에 투입하면서 교반하여 균일한 혼합액을 만들고,(3) The above-mentioned (1) and (2) were stirred into a reactor provided with stirring means to prepare a homogeneous mixture, (4) 상기 혼합액을 6 기압 및 153-165℃에서 4-5 시간동안 반응시킴을 특징으로 하는 특수규산소다용액의 제조방법.(4) reacting the mixed solution at 6 atm and at 153-165 < 0 > C for 4-5 hours. 제 1항의 방법에 의해 제조된 특수규산소다용액.A special sodium silicate solution prepared by the method of claim 1.
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