KR100359266B1 - 에코지반조성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소일시멘트(soil cement) 공법을 응용한 경화제를 사용하여 환경친화적인 농로, 임도 및 농배수로를 건설하기 위한 에코지반조성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 농업 기계화 영농을 위한 농로나 새로운 사방구조물 설치를 통한 대형 산불을 진화하기 위한 임시도로를 건설함에 있어 어떠한 현장 흙에서도 각각의 건조단위 중량에 따라 시멘트와 생석회 및 파라핀 경화제를 혼합 교반하여 발생된 혼합토를 현장여건에 따라 보조기층과 표층으로 포설 및 다짐하여 환경친화적인 농로와 임도 및 농배수로를 건설하고자 하는 에코지반조성방법에 관한 것이다.

이에 본 발명의 에코지반조성방법은 현장발생흙의 특성을 분석하는 토질분석단계(100);와 상기 흙에 흙의 기본물성에 맞게 시멘트와 생석회를 혼합시키는 혼합단계(200);와 상기 혼합된 혼합물에 수용성파라핀 경화제를 골고루 분사살포하면서 혼합교반시키는 교반단계 (300);를 통해 혼합토를 조성하며, 상기 혼합토를 건설코자 하는 원지반토 위에 기층으로서 포설하고 다짐을 행하는 보조기층부조성단계(400);와 상기 보조기층의 표면을 백호우 날로 W와 같이 긁어주는 이음부조성단계(500);와 상기 조성된 표면에 포설하는 표층부조성단계(600);및 상기 표층부 표면이 충분한 강도를 구현할 수 있도록 다짐을 행해 공사를 완료시키는 표층부표면다짐단계 (700);로 이루어져 구성하는 것을 특징으로 한다.

Description

에코지반조성방법{SOLIDIFYING METHOD FOR ECO-FOUNDATION}

본 발명은 주로 도로의 노상, 노반개량에 적용하는 석회를 사용하는 소일시멘트(soil cement) 공법을 응용한 것으로 경화제를 사용하여 환경친화적인 농로, 임도 및 농배수로를 건설하기 위한 지반조성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 농업 기계화 영농을 위한 농로나 새로운 사방구조물 설치를 통한 대형 산불을 진화하기 위한 임시도로를 건설함에 있어 어떠한 현장 흙에서도 각각의 건조단위 중량에 따라 시멘트와 생석회 및 파라핀경화제를 혼합 교반하여 발생된 혼합토를 현장여건에 따라 보조기층부와 표층부로 조성하여 일반적인 도로에 준하는 일축압축강도와 불투수계수를 갖도록 하는 에코지반조성방법에 대한 것이다.

현재 우리 나라의 농로는 농경지를 조성하면서 인근 토취장에서 용이하게 구할 수 있는 흙을 사용하여 비포장 도로로 성토 및 다짐하여 건설하거나 콘크리트를 이용하여 건설하고 있는 실정으로 농기계의 이동시 기계중량에 의한 농로의 마모와 농사에 사용하는 각종 배수시설 및 우천에 의한 유실 등이 발생되고 또한 콘크리트 포장시 콘크리트의 독성으로 말미암아 농작물의 생장에 큰 영향을 미치며, 특히 농로와 농경지간에 단이 높고 경사가 커 농기계의 진출입시 크게 불편한 문제점을 가지고 있는 실정이다. 더구나 점차적으로 농업 인력의 감소 및 농경지의 대구획화로 인하여 농기계 활용은 더욱 많아지며 농기계는 대형화되고 있어 그에따른 농로의 건설이 중요한 문제점으로 대두되고 있으나 정부예산 한계로 인해 충분한 재원을 투입할 수 없어 사업을 주관하는 농림부에서도 개선된 농로 건설방법에 학계 및 여러 전문가와 연구하고 있지만 뚜렷한 방도가 없는 것으로 알려져 있다.

현재 우리 나라 농림부의 농로 시행기준상 농로의 전체 조성폭은 6m 이상 하되 포장하는 폭은 3m로 규정하여 높이 0.5m, 농로길이 1.0m로 하고 있고 이러한 농로건설시 공사비를 약100,000원/m 으로 일률 책정하여 시행하고 있으나 실질적으로 공사단가를 그만큼 낮출 수 있는 방법이 없다.

또한 6∼7m 의 농로 폭 중 농기계가 다닐 수 있는 콘크리트 포장은 3m 폭으로 건설되어 비포장된 부분이나 농로 끝부분은 농기계에 의해 파손되거나 논경작시농로 부분을 침범하여 농로가 좁혀지며 수로쪽은 풀이 우거지고 표면의 굴곡이 심해져 배수가 제대로 되지 않아 농업용 기계의 도로로서의 기능을 제대로 발휘하지 못하고 있으며 또 농로건설시 정지작업이 미흡하여 농로의 경작지인 논과의 턱이 너무 높고 큰 경사로 농기계의 진, 출입에 불편이 많았고 배수가 원활하지 못할 경우 비에 유실될 우려가 있다. 따라서 농로의 포장후 농로의 유실을 미연에 방지할 수 있는 방법이 요구되며, 이에더해 특히 농로의 건설지역은 대부분의 기존의 농경지가 물을 사용하여 항상 연약한 상태의 지지력을 유지하는 지반으로서 지반개량 효과도 가질 수 있는 건설방법이 중요하게 대두되고 있는 실정으로 공사비가 저렴하면서도 불투수성을 갖고 농기계의 중량에 견딜 수 있을 정도의 압축강도를 갖는 농로의 건설방법이 절실하게 필요한 실정이다.

당업자라면 주지의 사실로 종래에는 체적안정, 강도, 투수계수, 내구력 등 흙의 특성개선을 목적으로 유,무기질재의 다양한 지반개량제가 사용되어져 온 바 그 대표적인 것이 시멘트와 석회이다.

시멘트만을 경화제로 사용할 경우 양생작업이 곤란하고 양생기간이 길 뿐만 아니라 흙속에 있는 휴민산 등이 시멘트의 고결성을 저해하므로 고화강도가 크게 떨어지며 특히 유기토양, 점토토양, 실트토양에는 고화력이 떨어지기 때문에 모래 또는 자갈 등에 사용하는 양의 2배 이상을 사용해도 균열수축이 일어나 소정의 고결강도를 구현시킬 수 없는 문제점을 내포하고 있으며, 시멘트 수화반응과정에 의한 흙 입자의 경화 및 간극 충진에 의한 개량이 이루어지나 점성토인 경우 흙과 개량제의 혼합이 어렵고 더구나 흙 속에 유기물이 다량 함유된 경우에는 개량 효과가 현격히 떨어지는 문제점이 있다.

생석회를 사용하여 건설한 농로 및 임시도로는 1차적으로 생석회의 포졸란 반응으로 토질개량이 되나 동절기시 동해현상이나 강우, 주변식물의 성장 등에 의해 흙의 유실 및 파손으로 농로의 붕괴가 자주 발생되며, 석회 및 포졸란 물질을 이용한 지반개량은 메카니즘이 시멘트와 유사하지만 큰 강도발현을 기대하기 어렵고 처리효과가 발현되기까지 상당시간이 소요되는 문제점을 내포하고 있다. 또한 연약지반이나 불량토양에 실리카 알루미나계의 고결경화성 소석회 등을 사용하여 토양을 고결시키는 방법을 사용하여 왔으나 토양의 일부 성분에 국한되고 경화 또는 고화능이 떨어져 높은 강도의 고화체를 얻지 못하는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점에 대하여 대한민국 특허등록번호 제186754호에서는 염화암모늄 수용액에 염화코발트, 트리폴리인산나트륨 및 탄산칼륨을 첨가하여 얻어진 반응액에 염화칼륨, 염화마그네슘, 염화나트륨, 염화칼슘, 황산나트륨,, 약간의 구연산 수화물을 첨가 반응시켜 얻어진 토양고결제의 제조방법을 제시하였으며, 또한 대한민국 특허출원번호 제1999-31497호는 토양경화제에 의한 황토나 마사토 등의 흙포장 시공방법에 관해 흙 1m³당 ESC(또는 뉴베톤이라 불림)경화제 100-200kg을 혼합하고 재령 7일의 압축강도는 3-7 kg/cm²이 되게 하여 한 층의 처리두께는 30-50cm 정도로 하고 흙 포장량의 1.8-2.1 NACL을 첨가하여 배합시공한 것을 특징으로 하는 토양경화제에 의한 흙의 포장방법을 제시하고 있으나 동절기시 발생되는 동해방지나 농기계 등에 의한 압력을 충분히 견디지 못하여 여전히 적절한 농로유지가 곤란한 문제점을 가지고 있다.

일반적으로 농로는 농경지에 농기계 또는 농산물 운반용 화물차의 원활한 유통경로를 확보하고 편리하게 이용하면서 유지관리 또한 용이하게 할 수 있는 방법이 절실하나 농로는 항상 물과 접하는 지역으로 대부분 연약한 지반구조라는 특성을 가지고 있다. 따라서, 상기한 문제점을 개선하고 이를 대체할 수 있는 새로운 지반개량공법의 개발이 필요한 실정으로 본 발명을 통해 이러한 문제점을 해결하고자 한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 주 목적은 저렴하고 환경친화적이면서 충분한 일축압축강도와 불투수성을 갖는 농로 및 임도의 건설방법을 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 충분한 일축압축강도와 불투수성을 가지는 혼합토를 이용하여 비상시 소방용수로 활용토록 하는 우수저장용 폰더를 건설하려는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 농로 및 임로를 개선시킴으로서 농가소득을 향상할 수 있고 원활한 유통구조와 신속한 수송비용으로 인해 생산비가 절감될 수 있는 영농, 영림현장에 제기된 애로사항을 해결하려는데 있다.

도 1 은 본 발명의 에코지반조성의 단계를 나타내는 흐름도,

도 2 는 본 발명에 의해 조성된 에코지반을 보이는 단면도,

도 3 는 도2에 있어서 표층부와 보조기층부간의 확실한 이음을 위해 보조기층의 표면을 W자형으로 긁은 상태를 보여주는 부분확대단면도,

도 4 는 본 발명의 일실시예인 가두리식 폰더의 단면도이고,

도 5 은 본 발명의 다른 일실시예를 보이는 가두리식 폰더의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1. 원지반층 2. 보조기층

3. 표층 4. 혼합토

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명을 첨부 도면에 의거하여 좀 더 상세히 설명하면 더욱 명백해질 것이다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 에코지반조성방법은 첨부된 도면 도1에 도시된 바와 같이, 통상적인 농로, 임도, 공원산책로 등 환경친화적인 도로건설방법에 있어서, 도로를 건설코자 하는 현장에서 발생되는 흙(마사토, 황토 점토, 산토등)의 기본적인 물리, 화학적인 특성을 분석하는 토질분석단계(100);와 상기 흙에 상기 흙의 기본 물성에 맞게 시멘트 또는 생석회를 혼합시키는 혼합단계(200);와 상기 혼합된 혼합물에 수용성파라핀 경화제를 골고루 분사살포하면서 혼합교반시키는 교반단계(300);를 통해 혼합토(4)를 조성하며 상기 혼합토(4)를 건설코자 하는 원지반토(1) 위에 기층으로서 포설높이가 20∼30cm를 넘지 않도록 포설하고 도로공사의 다짐율에 의거 충분히 다짐을 행하여 보조기층(2)을 조성하는 보조기층부조성단계(400);와 상기 보조기층으로 시공한 부분과 차기공정인 표층부간의 확실한 이음을 이루도록 기시공된 보조기층(2)의 표면을 건설장비인 백호우(backhoe)날로 W와 같이 긁어주는 이음부조성단계(500);와 상기 조성된 보조기층(2)의 표면에 표층높이가 20∼30㎝ 로 시공되도록 포설하여 표층부(3)를 조성하는 표층부조성단계(600);및 상기 조성된 표층부(3)의 표면을 충분한 표층강도를 구현할 수 있도록 도로공사의 다짐율에 의거충분히 다짐을 행함으로서 최종적으로 공사를 완료시키는 표층부표면다짐단계 (700);로 이루어져 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 첨부된 도면 도1 내지 도3을 참고로 설명하면 다음과 같다.

상기 토질분석단계(100)는 통상적인 농로, 임도 및 공원산책로 등 환경친화적인 도로건설에 있어 당해 도로를 건설코자 하는 현장에서 발생되는 흙(마사토, 황토 점토, 산토등)에 대한 비중, 비표면적, 함수율, 화학성분, 슬럼프 등 농로건설에 필요한 기본적인 물리, 화학적인 특성을 측정장비를 이용하여 분석한다.

상기 혼합단계(200)는 상기 토질분석결과를 참조로 각각의 건조단위 중량에 따라 시멘트 5.0 중량% 이하 생석회 5.0 중량% 이하로 현장발생토와 혼합시킨다. 여기서 시멘트는 1종 포틀랜드 시멘트나 동등한 효과를 구현할 수 있는 것을 사용할 수 있으며 생석회도 일반적으로 사용되는 것을 사용하며, 상기 혼합시 장소는 평탄하고 장비의 출입이 용이한 장소로 하되 시공장소에서 운반이 가능한 거리 이내로서 흙에 섞여있는 돌 등 잡물을 제거할 수 있는 스크린을 통과한 양호한 현장흙에 상기 시멘트, 생석회를 현장흙의 기본 물성에 맞게 첨가하여 혼합 교반하되 1회 교반량은 약 20∼30㎥ 단위로 하며 교반은 통상의 혼합기(mixer)를 사용하여도 무방하나 건설장비인 백호우 또는 페이로더에 특수 Bueket stabilizer를 장착한 혼합기로 이동하면서 완전한 혼합이 되도록 하는 것이 효율적일 것이다.

상기 교반단계(300);는 상기 혼합단계에서 혼합된 혼합물에 수용성 파라핀 경화제를 5.0 중량% 이하로 골고루 분사 살포하면서 혼합교반시켜 혼합토(4)를 제조한다.

상기중 파라핀은 일반식이 CnH2 N2+ 인 포화탄화수소로 알칸(Alkane)이라고도 하며 곧은 사슬모양의 탄화수소 혼합물로 이루어진 백색 반투명의 랍상 결정성 고체로 중성이며 악취가 없고 불수용성이나 가솔린, 벤젠, 에테르, 알콜, 테레핀유, 클로르 포름, 이황화탄소, 올리핀유에는 녹는다. 일반적으로 양초, 크레용, 파라핀지, 전기절연 재료, 성냥, 화약의 방습제, 연마제, 의약품, 화장품, 의료용(성형원료) 및 기타 코팅 및 방수제 첨가제로 사용되고 있다.

분자당 5개 이하의 탄소원자로 이루어진 파라핀은 실온에서 주로 기체이며, 5∼15개의 탄소원자로 이루어진 것은 액체이고 15개 이상의 탄소원자를 포함하고 있는 사슬형파라핀은 고체이다. 현재 국내에서 일반적으로 사용되고 있는 파라핀(CnH2 N2+) 은 고형파라핀과 유기성 액체파라핀으로 크게 나눌 수 있다.

다음 표1은 파라핀의 일반적인 특성을 나타낸 것이다.

파라핀의 일반특성

특성	비중	비점(℃)	인화점(℃)	발화점(℃)	융점(℃)
특성값	0.9	370.7	198.0	245.0	45∼65

수용성 파라핀의 특성은 앞에서 언급한 파라핀의 코팅적 성질과 방수적 성질이 파라핀의 고형성 및 유기성으로 인하여 그 사용범위가 한정되고 있어 고형파라핀을 에멀젼화 하여 수용성파라핀을 만들어 파라핀의 사용 가치를 확대하고 파라핀의 성질 및 특성을 최대한 활용할 수 있다. 또한, 경제적으로 비용이 많이 드는 재료인 파라핀을 수용성화 하여 물과 혼합함으로 재료비용을 감소할 수 있는 장점이 있다. 즉, 탄소화합물인 고형파라핀은 사슬모양(지방족)의 탄화수소로 물에 잘 녹지 않는 성질을 가지고 있는데, 이러한 고형파라핀에 첨가제를 혼합하여 가열 → 유화제 → 에스테르화 함으로써 OH- 에 의하여 물에 잘 녹게 되는 것이다.

참고로 다음 그림 1은 고형파라핀의 수용성파라핀화에 대한 개념을 보여주는 기본 원리 개념도이다.

<그림 1>

고형파라핀의 수용성파라핀화 기본원리 개념도

산화(카르복실산 R-COOH) → 에스테르화(RCOOR)

↑ ↑

탄화수소유도체 → 알콜(ROH) → 산화(알데히드 RCHO)(산화 RCOR)

↓

축합(에테르 ROR)

상기에서 볼 수 있는 것처럼 탄화수소의 성질을 응용하여 얻어진 수용성파라핀은 동종 또는 이종 분자간에 접착 및 수소결합을 도와주는 역할을 하며 특히, 흡수성이 강한 물질과 흡수되는 성질을 이용하여 표면적을 넓혀주고 경화작용을 촉진하는 촉매작용을 하게 된다. 그림1에서처럼 수용성 파라핀은 광물입자 주변에 부착되어 있는 카르복실산(RCOOH) 및 알콜(ROH)과 이온교환 작용이 진행되어 Ca2+ 이온과 토립자의 반응을 방해하는 RCOOH 및 ROH를 토립자 주변에서 제거시킴으로서 Ca2+ 이온이 토립자와 직접 반응하게 되는 데 이러한 이온교환 작용에 의하여 안정적으로 경화작용을 하게 되며, 접착력과 입자밀도를 증가시켜 입자간의 화학결합력을 최대화 한다. 또한 파라핀경화제는 방수성 및 탄력성이 우수하며 장시간 경과후에도 계속적인 경화가 일어나기 때문에 장기적인 노화를 방지할 수 있어 상기 혼합토의 내구성을 증가시킨다.

파라핀을 이용한 흙의 경화과정은 다음의 그림 2와 같은 화학 반응과정을 거치는 것으로 추정된다.

<그림 2>

파라핀 경화제의 경화 기본원리 개념도

상기 보조기층부조성단계(400)는 상기 혼합토(4)를 건설코자 하는 원지반토 (1) 위에 기층으로서 현장여건에 따라 포설높이가 20∼30cm를 넘지 않도록 포설하고 도로공사의 다짐율에 의거 충분히 전압다짐을 행하여 보조기층(2)을 형성토록 한다.

상기 이음부조성단계(500)는 상기 보조기층부(2)로 시공조성한 부분과 차기공정인 표층부(3) 간의 이음을 보다 확실히 하도록 도 3에서 볼 수 있는 것처럼 기시공된 상기 보조기층(2)의 표면을 백호우(backhoe)날로 W모양으로 긁어 놓는다.

상기 표층조성단계(600)는 상기와 같이 조성된 보조기층부(2)의 표면에 표층높이가 20∼30㎝ 로 시공되도록 포설하여 표층부(3)를 갖도록 하며 차기공정인 표면다짐후 상기 보조기층과 함께 전체적인 층높이를 50cm 이하가 되도록 조성한다.

상기 표층부표면다짐단계(600)는 상기 조성된 표층부(3)의 표면을 충분한 표층강도를 구현할 수 있도록 도로공사의 다짐율에 의거 충분히 다짐을 행함으로서 공사를 완료시키도록 한다. 특히 임도건설시 소방용수 저장이 가능한 폰더(ponder)조성과 폐기물매립장 차수용 지반조성의 설계기준인 투수계수가 10^-7∼10^-8cm/sec 이하가 발휘되고 도로의 보조기층 또는 표층사용에 준하는 일축압축강도가 18㎏_f/㎠ 에서 최고 122㎏_f/㎠ 가 발휘되도록 한다.

상기 작업시 현장에 측정장비를 상비시켜 지반고와 시공두께를 유지토록 규준틀을 설치하여 수시로 지반고와 시공두께를 확인토록 하며 현지여건에 따라 보조기층부(2) 또는 표층부(3)의 높이를 조절하되 전체적인 높이를 총 50㎝ 범위 내에서 공사를 완료하도록 한다.

다음은 파라핀경화제를 사용한 일실시예이다.

(실시예)

본 실시예는 현장실시예에 앞서 실내 실험에서 파리핀경화제에 시멘트, 생석회, 기타 보조경화제를 혼합한 경화제를 사용하여 흙의 지지력 특성을 파악하기 위하여 혼합 파라핀경화제의 배합비를 각각 0, 10, 15, 20 중량%씩 변화시켜 지지력 특성을 실험한 결과 다음 그림 3에서와 같이 10.0 중량%까지는 급격히 증가하였으나 이후부터는 완만하게 상승하는 것을 확인한 바 이에 농로나 임도등 도로의 구성시 공사비의 증가를 고려하여 배합비율을 최고 20 중량%로 사용하는 것을 결정하였다.

<그림 3>

혼합 파라핀경화제의 배합비에 따른 지지력 특성(CBR)

또한 혼합 파라핀경화제의 배합비에 따른 강도변화 특성을 알아보기 위하여 상기 혼합 파라핀경화제의 배합비를 화강토 및 점토의 단위 건조중량비의 0, 10, 15 중량%로 변화시켜 강도시험을 한 바 배합비가 증가할수록 강도가 증가함을 확인할 수 있었으며, 원시료와 비교하여 화강토는 23∼41㎏_f/㎠, 점토는 18∼32㎏_f/㎠ 의 강도증가를 보여주었는 바, 이는 경화제 중의 CaO에 의한 강도 증진효과 및 파라핀 자체의 경화성으로 인하여 증가된 것으로 판단되며, 투수성을 알아보기 위한 실험결과 상기 혼합 파라핀경화제의 배합비가 증가할수록 투수계수는 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 원시료인 화강토 및 점토의 투수계수는 각각 6∼7 ×10^-6㎝/sec와 4∼5 ×10^-7㎝/sec이나 혼합 파라핀경화제를 배합시켜 28일 경과후 투수계수는 각각 5∼7 ×10^-8㎝/sec와 7∼9 ×10^-9㎝/sec로 감소됨을 알 수 있었으며 이는 상기 파라핀경화제에 의한 반응 생성물들이 시료내의 간극을 채움으로서 경화제의 밀실화 및 파라핀경화에 의한 피막작용으로 인하여 화강토 및 점토의 투수계수가 감소된 것으로 판단된다. 상기와 같은 실험결과는 다음 표 2와 같다.

파라핀 혼합토의 일축압축강도와 투수계수

시료	배합비	28일강도(kgf/cm2)	평균투수계수(cm/sec)	비 고
1	화강토 1600kg + 혼합파라핀경화제 160kg	23	7 x 10-8	시료 3개 평균값임
2	화강토 1600kg + 혼합파라핀경화제 240kg	41	5 x 10-8
3	점 토 1400kg + 혼합파라핀경화제 140kg	18	9 x 10-9
4	점 토 1400kg + 혼합파라핀경화제 210kg	32	7 x 10-9

※ 상기중 혼합파라핀경화제는 시멘트,생석회,파라핀경화제를 혼합한 것임.

파라핀 경화제로 혼합된 화강토 및 점토의 환경적 내구성을 분석하기 위하여 다음의 그림 4는 습윤, 건조실험에서 각 사이클마다 강철 브러쉬로 공시체를 긁은후의 중량비를 나타낸 것으로, 전반적으로 습윤 건조를 거치면서 공시체의 중량이 감소함을 알 수 있으며, 화강토의 경우 큰 변화를 보이지 않으나 점토의 경우 불규칙한 변화를 보이는 것은 각각의 사이클에 대하여 공시체 내의 함수비가 일정하지 않았기 때문으로 판단되고 습윤-건조 동결 융해의 내구성 실험에 대한 최대허용 손실량은 화강토의 경우 14 중량%, 점토의 경우 7∼10 중량%로 규정하고 있는데 (Portland Cement Association : PCA, 1978) 본 실험결과 화강토는 2.52 중량%, 점토는 7.57 중량%로 모두 규정을 만족함을 알 수 있다.

<그림 4>

습윤-건조를 받은 시료의 잔류중량비

내구성 평가의 일환으로 습윤-건조를 받은 시료에 대한 일축압축강도 실험결과를 그림 5에 제시하였다.

일축압축강도 실험결과 그림에서 알 수 있는 것처럼 화강토의 경우 초기 18.73㎏_f/㎠ 에서 18.18㎏_f/㎠ 로, 점토의 경우 초기 17.58㎏_f/㎠ 에서 15.61㎏_f/㎠ 로 감소됨을 보이며 점토의 경우 약간의 강도 감소를 보이나 큰 차이를 나타내지 않아 파라핀 경화제로 경화된 화강토 및 점토는 습윤-건조에 의한 압축강도의 감소는 크지 않음을 알 수 있다.

<그림 5>

습윤-건조를 받은 시료의 응력, 변형곡선

다음 그림 6은 동결-융해에 대한 내구성을 확인하기 위한 실험결과로 동결-융해 실험에서 각 사이클마다 강철 브러쉬로 공시체를 긁은후의 중량비를 나타낸 것이다. 그림에서 볼 수 있는 것처럼 전반적으로 동결-융해를 거치면서 공시체의 중량이 감소함을 볼 수 있다. 앞서의 습윤-건조실험결과와 마찬가지로 화강토의 경우 큰 변화를 보이지 않으나 점토의 경우 불규칙한 변화를 보이는 바 이는 각각의 사이클에 대하여 공시체 내의 함수비가 일정하지 않았기 때문으로 판단된다.

앞에서 언급한 바와 같이 습윤-건조, 동결-융해의 내구성 실험에 대한 최대허용 손실량은 화강토의 경우 14 중량%, 점토의 경우 7∼10 중량%로 규정하고 있는데(PCA, 1978), 본 실험결과 화강토 2.05 중량%, 점토 5.34중량%로 모두 규정을 만족함을 알 수 있다.

<그림 6>

동결-융해를 받은 시료의 잔류중량비

내구성 평가의 일환으로 동결-융해를 입은 시료에 대한 일축압축강도 실험결과를 다음 그림 7과 같다.

일축압축강도 실험결과 화강토의 경우는 초기 18.73㎏_f/㎠ 에서 17.44㎏_f/㎠, 점토의 경우 초기 17.58㎏_f/㎠ 에서 14.05㎏_f/㎠ 로 점토의 경우 약간의 강도감소를 보이나 큰 차이를 나타내지 않아 파라핀 경화제로 경화된 화강토 및 점토의 동결-융해에 의한 압축강도의 감소는 크지 않음을 알 수 있다.

<그림 7>

동결-융해를 받은 시료의 응력-변형곡선

상기와 같은 실험을 토대로 실내시험에서 충분한 배합비율에 의한 최적의 상태와 최소의 투입비율을 고려하여 파라핀을 이용한 농로 및 임도, 환경친화형 지반 조성건설의 현장적용성 평가를 위한 현장시험 시공을 지역적으로 퇴적 점토지반에 위치한 대한민국 경기도 화성군 송산면 구포리에 소재한 농업기반공사 소유의 간척 매립부지에서 농사용 기계화 경작로 건설을 위해 시험시공 및 현장적용 시험구간에서 총 3가지의 흙을 사용하여 실시하였다. 상기 3가지의 흙은 산토, 마사토, 점토로서 이들은 전국 현장에서 흔히 발견되는 흙으로서 산토 및 마사토는 5㎝ 이상의 골재를 다량 함유하고 있었기 때문에 선별방법이나 장치에 의하여 선별하였으며, 시공전에 흙을 분류하여 함수비를 적절하게 맞추고자 현장에 적치하여 건조하고 각각의 원시료 건조 중량비에 따라 시멘트 5.0 중량% 이하, 생석회 5.0 중량% 이하로 골고루 교반 혼합한후 파라핀경화제 5.0 중량% 이하로 한 혼합 파라핀경화제를 총 10∼15 중량% 이하로 혼합 교반하면서 혼합된 혼합토를 건설장비인 백호우로 포설하면서 상기 백호우 바퀴에 의한 1차 정형 및 다짐을 하고 또한 포설된 상기 혼합토를 소형 다짐기로 다짐을 행한후 7일, 14일, 28일후 상기 혼합토가 균등하게 혼합되고 다짐이 잘되었는지 시험구간을 일부 절개하여 육안으로 관찰한후 일축압축강도와 투수계수 시험을 위한 몰드(mould)를 채취하였으며, 그 실험결과는 상기의 표 2와 같고, 2차로 원시료 건조중량비에 시멘트 10.0 중량% 이하, 생석회 5.0 중량% 이하, 수용성파라핀 10.0 중량% 이하에서 총 혼합 파라핀경화제를 20중량% 이하로 혼합하여 1차와 같은 방법과 같이 시공하고 같은 방법에 의해 몰드를 채취하여 일축압축강도와 투수계수를 시험한 결과 앞의 표 3과 같이 배합비율이 늘어남으로 압축강도와 투수계수가 월등히 뛰어남을 알 수 있었다.

표층 파라핀 혼합토의 일축압축강도와 투수계수

시료	배합비	28일강도(kgf/cm2)	평균투수계수(cm/sec)	비 고
1	화강토 1600kg + 혼합파라핀경화제 320kg	122	3.2 x 10-8	시료 3개 평균값임
2	점 토 1400kg + 혼합파라핀경화제 280kg	74	2.6 x 10-9
※ 상기중 혼합파라핀경화제는 시멘트,생석회,파라핀경화제를 혼합한것임.

상기와 같이 본 발명은 어떠한 현장 흙(마사토, 화강토, 점토, 산토등)에서도 각각의 건조단위 중량에 따라 시멘트와 생석회 및 파라핀 경화제를 혼합 교반하여 발생된 혼합토를 보조기층과 표층을 이뤄 투수계수가 10^-7cm/sec 이하가 발휘되고 도로의 보조기층 또는 표층사용에 준하는 일축압축강도가 18㎏_f/㎠ ∼ 122㎏_f/㎠ 되도록 한다.

상기중 기층 및 표층시공에 있어서 연속시공성을 확보하기 위해 종방향이나 횡방향 또는 상기를 혼합한 방법으로 시공한다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면 농로, 산불 예방용 임도 등 환경친화적 지반조성시 가장 적합하고, 특히 산불예방용 우수저장 폰더와 폐기물 매립장 지반 차수용 조성방법으로도 사용가능한 불투수력이 높고 기존의 방법처럼 동해현상이 발생하지 않아 수명이 연장되는 가장 환경친화적인 지반을 개량 또는 조성할 수 있는 효과를 가지는 매우 유익한 발명임이 명백하다.

또한 일반적인 경화제 또는 고화제에 의한 안정화 및 경화가 잘 되지 않는 것으로 알려진 해성점토(점토)에 대해서 본 발명의 파라핀경화제의 특성에서 볼 수 있듯이 그 원인은 보조 경화제인 시멘트의 강도 증진효과와 더불어 파라핀을 혼합한 경우에는 파라핀에 첨가된 반응촉진제의 영향과 파라핀 자체의 경화 성질로 인하여 강도가 증가되는 효과를 가진다.

본 발명의 또 다른 효과로는 생석회의 투입으로 포졸란 반응등에 의한 토양개량 효과와 장기적인 강도발현이 나타나 나중에도 강도가 증가하여 기존의 방법처럼 외부에서 산토 또는 마사토의 반입없이도 조성이 가능하여 토사 반입비용을 절감하는 효과가 있다.

본 발명의 또 다른 효과는 국내 현장에서 발생되는 흙(마사토, 화강토, 점토, 산토등)에 경화가 가능하여 현지 흙의 특성을 파악하여 곧바로 시공에 임할 수 있으므로 공기 또한 최대한으로 단축하는 효과를 가진다.

본 발명의 또 다른 효과는 특히 임도를 개설코자 할시에는 임도의 활용성과 타당성을 수립하여 동물의 서식상황, 임상, 지형, 토양의 특성, 주변도로 및 임도의 현상을 파악한 후 임도의 노선을 구획 설계하면서 산림자원의 환경오염을 줄일 수 있는 방법의 소일시멘트의 공법을 활용하면서 자연의 훼손을 최대한 방지하고 노선설계시 지반이 연약하거나 마사토지역 또는 땅밀림 방지지역등에서는 지반개량을 통해 우회 및 굴곡현상을 방지할 수 있고 자연성을 갖춰 야생동물의 이동통로로 사용이 가능하다.

본 발명의 또 다른 효과는 본 발명의 특징인 불투수성(투수계수 10^-8㎝/이하)을 살려 계곡이나 우수가 내려오는 경사지에 얕은 소(沼)를 구성하여 버려지는 수자원을 확보함으로서 산불발생시 소방용수로 활용토록 하는 우수저장용 폰더(ponder)를 지형조건에 따라 " ___/ " 형태 또는 " Ｕ "와 같은 가두리식 등다양한 형상으로 조성하여 비상시 소방용수로 활용할 수 있다.

Claims (5)

1. 농로, 임도, 공원산책로 등 도로를 건설코자 하는 현장발생흙의 특성을 분석하는 토질분석단계(100), 상기 흙의 토질분석에 의한 기본 물성에 따라 현장발생흙과 시멘트와 생석회를 일정중량비로 혼합시키는 혼합단계(200), 상기 혼합된 혼합물에 경화제를 골고루 분사 살포하면서 혼합교반시켜 혼합토(4)를 조성하도록 하는 교반단계(300), 상기 혼합토(4)를 건설코자 하는 원지반토(1) 위에 기층으로서 포설높이가 20∼30cm를 넘지 않도록 포설하고 도로공사의 다짐율에 의거 다짐을 행하는 보조기층부조성단계(400), 보조기층표면에 표층높이가 20∼30㎝ 로 시공되며 상기 보조기층과 함께 전체적으로 50cm 이하를 유지하도록 상기 혼합토(4)를 포설하는 표층부조성단계 (500), 상기 조성된 표층부(3)의 표면을 충분한 표층강도를 구현할 수 있도록 도로공사의 다짐율에 의거 다짐을 행함으로서 공사를 완료시키는 표층부표면다짐단계 (600)로 지반을 조성함에 있어서;

   상기 보조기층부(2)용 혼합토는 현장발생흙의 건조단위 중량을 기준으로 하여 시멘트 5.0 중량% 이하 생석회 5.0 중량% 이하를 교반 혼합하고 여기에 파라핀경화제를 5.0 중량% 이하로 분사살포하여 혼합 교반되어지고;

   상기 표층부(3)용 혼합토는 현장발생흙의 건조단위 중량을 기준으로 하여 시멘트 10.0 중량% 이하 생석회 5.0 중량% 이하를 교반 혼합하고 여기에 파라핀경화제를 10.0 중량% 이하로 분사살포하여 혼합 교반되어지며;

   상기 보조기층부(2)와 표층부(3)의 지반 조성시 확실한 이음을 갖도록 기시공된 상기 보조기층부(2)의 표면을 백호우 날로 W와 같이 긁어주는 이음부조성단계(400)가 추가되어짐을 특징으로 하는 에코지반조성방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 제1항에 있어서,

   상기 혼합토에 의해 조성되는 보조기층부 및 표층부는 임도건설시 소방용수 저장이 가능한 폰더조성과 폐기물매립장 차수용 지반조성의 설계기준인 투수계수가 0 ∼10^-7㎠/sec, 일축압축강도가 18 ∼ 122㎏f/㎠ 가 발휘되도록 조성되는 것을 특징으로 하는 에코지반조성방법.
5. 삭제