KR100186754B1 - 분말상 토양고결제의 제조방법 - Google Patents

Abstract

염화암모늄 수용액에 염화코발트, 트리폴리인산나트륨 및 탄산칼슘을 첨가하여 얻어진 반응액에 염화칼리움, 염화마그네슘, 염화나트륨, 염화칼슘, 유산나트륨등의 알카리금속 및 알카리토금속의 화합물과 약간의 구연산수화물을 첨가 반응시켜 얻어진 분말상 토양고결제의 제조방법에 관한 것이다.

Description

분말상 토양고결제의 제조방법

본발명은 토양고결제의 제조방법에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 염화암모늄 수용액에 염화코발트, 트리폴리인산나트륨 및 탄산칼륨을 첨가하여 얻어진 반응액에 염화칼리움, 염화마그네슘, 염화나트륨, 염화칼슘, 황산나트륨, 약간의 구연산 수화물을 첨가 반응시켜 얻어진 토양고결제의 제조방법에 관한 것이다.

이와 같은 토양고결제의 이용분야는 노상지반자체의 토양에 시멘트와 고결제를 첨가하므로서 도로, 농로로 이용하거나 지반을 개량함에 이용할 수 있고, 근래 산업발전 과정에서 필연적으로 발생하는 프라이애쉬 소석고, 선광잔사, 페석회, 주물용폐사 석재가공오니 바다 및 개천에 존재하는 뻘, 산화철오니, 그 밖에 무기물의 산업폐기물 등에 이들 시멘트와 함께 첨가함으로서 토양이나 상기 폐기물을 고결 경화시키므로서 도로, 농로, 농수로, 방조제 등을 얻을 수 있고 지반 등을 개량시킴에 이용할 수 있다.

종래 토양이나 산업폐기물을 고결경화하거나 개량하는 방법으로 사용되어온 토양고결제는 시멘트 석회등이 있고, 특히 연약지반이나 불량토양에 실리카 알루미나계의 고결경화제 소석회 등을 사용하여 토양을 고결경정화시키는 방법을 사용하여 왔으나 토양의 일부성분에 국한되고 경화 또는 고화능이 떨어져 높은 강도의 고화체를 얻지 못하는 문제점이 있었다.

또 시멘트만을 토양에 고결경화제로 사용할 경우 양생작업이 곤란하고 양생기간이 길 뿐만 아니라 흙속에 있는 휴민산등이 시멘트의 고결능을 저해하므로 고화강도가 크게 떨어지며, 특히 유기토양, 점토토양, 실트토양에는 고화력이 떨어지기 때문에 모래 또는 자갈 등에 사용하는 양의 2배이상을 사용해도 균열수축이 일어나 소정의 고결강도를 얻을 수 없으므로 이와같은 소일 시멘트 공법은 사용하지 않는다.

본 발명에 의한 토양 고결제는 주로 알카리금속 또는 알카리토금속의 화합물로 구성되고, 수분을 가하므로서 이온화해서 중성으로 되고 토양 속의 시멘트의 고화를 저해하는 휴민산 등을 중화하므로서 토양의 고결정화를 촉진하는 작용을 하게된다.

또 일반 소일시멘트 공법과 차이점은 시멘트는 기경성이고, 지표층이나 토양에 사용할 경우 비, 바람, 빛 등에 의해 열화되기 쉬우나 본 고화제는 수경성이고, 시멘트와 함께 사용할 경우 시멘트 중화해서 이온화하기 때문에 수경성으로 변화해서 토양 고결정화시 큰 효과를 기대할 수 있느 토양고결제로서 우선 그 제조방법을 공정별로 설명하면 다음과 같다.

제1공정 : 원액 제조공정

염화암모늄 0.5-1.2 중량부를 70℃의 온수에 용해시킨 용액에 염화코발트 25-50중량부, 트리폴리인산나트륨 1.5중량부, 탄산칼리윰 1중량부를 투입반응시킨다.

제2공정 : 분말상 고결제조공정

분말상염화칼리움 25wt%에 1차 반응액 2.5wt%을 첨가혼합하여 충분히 교반한 것에 염화마그네슘 25wt%를 투입하여 반응시킨 반응물에 염화나트륨 25wt%, 염화칼슘 15%, 황산나트륨 5%, 구연산수화물 2.5%를 혼합하여 충분히 교반하고 숙성한다음 건조하므로서 본발명에 의한 분말상 교결제를 얻을 수 있다.

상기 방법의 원액제조공정에서 사용되는 온수의 량은 원액제조 공정에서 투입되는 각종염을 완전히 용해시킬 수 있는 정도의 량을 사용한다.

본발명에 의한 방법으로 얻어진 토양고결제의 작용은 토양입자 표면에 부착되어 있는 부착수에는 휴민산계의 부식물이 다량으로 용해되어 큰힘으로 토양입자를 에워싸고 있어 이 부착수가 토영입자를 에워싸고 있어 이 부착수가 토양입자와 토양입자를 직접 시멘트와 고화하는 것을 방해하고 있기 때문에 토입자들은 고결제의 수용액으로 결합수의 작용을 하게 하므로서 고결경화능을 갖게 하는 작용을 하게 하고 토입자 외각의 부착수 전위를 저하시켜 이온효과를 얻는 작용에 따라 시멘트 액상중의 칼슘이온이 토양입자에 직접적으로 결합하기 때문에 시멘트의 접착효과를 보다 효과적으로 진행시키므로서 고결능을 높혀 장기적으로 큰 강도를 갖는다.

또 고결제의 성분인 나트륨, 카리움, 칼시움 등의 알카리 및 알카리 토금속을 토양중의 유기성분인 휴민산 푸로톤과 이온교환시켜 토양중의 유기성분이 토양입자 내부에서 미세한 구조로 결합되도록하며 다량의 결합수를 형성되게 촉진시키므로서 강도증진효과를 갖게함과 동시에 이온교환에 의한 중금속흡착능을 갖게되어 공해요인도 제거할 수 있다.

그리고 구연산 수화물의 첨가로 분산성이 증진되어 작업성이 뛰어나며 항산화성을 향상시키므로서 고화제의 변질과 토양고화물의 수명을 연장시킨다.

그 밖에 알카리금속 또는 알카리토금속의 화합물로 구성되는 고결제에 폴리인산염의 첨가는 획기적인 것이라 할 수 있고 본 발명에서 트리폴인산 나트륨의 첨가로 발생되는 작용효과는 종래 알카리 및 알카리토금속의 염으로 조성되는 고결제에 비하여 경화속도의 단축과 단시간에 고강도의 내압성을 가지며 작업성이 뛰어나고 내약품성 및 내열성이 향상되고 시멘트와 혼화할 경우 동결방지제, 감수제, 유동화제,수축감수제 등의 각종 혼화제를 크게 줄이거나 사용하지 않아도 작업성이 우수하고 -23℃ 에서 55℃ 온도 범위에서 공사가 가능하다.

본발명에 의한 고결제의 효과를 측정하기 위하여 프라이 액수와 포트란트 시멘트를 3 : 1 로 배합한 재료에 본 발명에 의한 고화제(A)와 본발명에 의한 방법으로 제조하되 틀리폴리인산나트륨을 첨가하지 않은 고화제(B)를 가각 0.1wt% 첨가하여 얻은 콘크리트 제품으로 물성시험을 한 결과 아래와 같은 수치를 얻었다.

(1) 압축강도

(2) 빔강도

위와같은 토양고결제의 사용방법은 현장노상지반 그대로 토양에 시멘트와 본 고결제를 혼합교반하여 도포하고 로울러등으로 전단압을 가하여 완성하기 때문에 현장의 토양의 운반이나 교체가 필요없고 특히 앞에서 언급한 산업폐기물을 폐기하거나 운반하는 일이 없어지며 공기가 단축되고 경제적으로 극히 유리하다.

또 경우에 따라서는 토양을 선택적으로 취하여 시멘트와 본 고결제를 첨가하여 벽돌, 보도블록, 방파제구조물, 토목공사에 소요되는 구조물 등의 제품도 제조할 수 있다.

또 사용량은 토양의 종류와 토양의 함수율에 따라 차이가 있으며, 이에 따라 시멘트의 량도 가감할 수 있으며 함수율이 높을 경우에는 소석회를 첨가 사용할 수도 있으나 토양 및 시멘트의 중량에 대하여 0.02-0.1% 정도로 사용하면 고결정화능력을 충분히 발휘할 수 있다.

본 발명에 의한 토양 고결제의 사용으로 얻어지는 잇점은 종래 소일시멘트 공법과는 달리 시멘트의 반이상을 절약할 수 있고, 산업폐기물을 이용하므로서 공해 발생을 방지할 수 있으며, 도로, 농로, 제방, 수로, 지반 개량시 현장표를 이용하므로서 재료의 운반비를 절감할 수 있는 잇점이 있다.

그 밖에 시멘트는 기경성이나 본고결제의 사용에 의하여 수경성으로 변질하기 때문에 노반표토로서도 풍화에 열화하지 않고 보수성이 우수하다.

또 현장의 토양을 그대로 사용하기 위하여 노반을 개량하면 접합되는 노상과 일체화 되기 때문에 지하수나 지하 미생물에도 영향을 주지 않으므로 재래공법과 같이 연중도로의 굴착작업을 할 필요가 없다.

Claims (1)

1. 염화나트륨0.5중량부-1.2중량부를 70℃의 온수에 용해시킨 용액에 염화코발트 25-50중량부, 트리폴리인산나트륨 1.5중량부, 탄산칼리움 1중량부를 투입하여 반응시킨 반응용액을 얻고 별도로 중량비로 분말상 염화칼리움 25%에 상기 반응액 2.5%을 첨가 혼합교반한 것에 염화마그네슘 25%를 투입하여 반응시킨 반응물에 염화나트륨 25%, 염화칼슘 15%, 황산나트륨 5%, 구연산수화물 2.5%를 혼합하여 충분히 교반하고 숙성 건조함을 특징으로 하는 분말상 토양 고결제의 제조방법.