KR100362013B1 - Liquified fly-ash mortar stabilization - Google Patents
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Abstract
본 발명의 유동화 고화 조성물은, 포트란드 시멘트 50-240㎏/㎥, 플라이 애쉬 280-700㎏/㎥, 모래 1000-1400㎏/㎥, 물 320㎏/㎥를 혼합하여 8-83㎏/㎠의 압축강도와 25±1㎝의 슬럼프(slump)값를 가진다.The fluidized solidification composition of the present invention is a mixture of Portland cement 50-240kg / ㎥, fly ash 280-700kg / ㎥, sand 1000-1400kg / ㎥, water 320kg / ㎥ and 8-83kg / ㎠ It has a compressive strength and a slump of 25 ± 1 cm.
또한 포트란드 시멘트 50-240㎏/㎥, 플라이 애쉬 280-700㎏/㎥, 모래 1000-1400㎏/㎥을 건식(乾式) 비빔법으로 혼합하여 8-83㎏/㎠의 압축강도와 25±1㎝의 슬럼프(slump)값를 가진다.In addition, Portland cement 50-240㎏ / ㎥, fly ash 280-700㎏ / ㎥ and sand 1000-1400㎏ / ㎥ are mixed by dry bibeam method and compressive strength of 8-83㎏ / ㎠ and 25 ± 1 It has a slump value of cm.
이러한 유동화 고화 조성물은, 각종 지하공동부의 충전시에 충전재로 사용되어 산업부산물인 플라이 애쉬를 다량으로 사용하므로써 자원재활과 환경 문제를 해결할 수 있고 결합재로서 포트란드 시멘트를 대체하므로 경제성이 있으며 시공상으로는 다짐이 필요 없는 고유동성을 유지하기 때문에 각종 지하의 비구조부재 충진재료로서 효과적인 사용을 기할 수 있다.This fluidized solidifying composition is used as a filler when filling various underground cavities, and can solve resource rehabilitation and environmental problems by using a large amount of fly ash, which is an industrial by-product, and is economical because it replaces portland cement as a binder. Since it does not need to maintain high fluidity, it can be effectively used as a non-structural member filling material for various underground.
Description
본 발명은 기존 아스팔트포장 도로하의 함몰 공동부 또는 각종 지하매설관로 파이프의 수평인발해체후에 발생하는 빈 수평공동이나 폐광의 폐갱도, 혹은 온천수나 음용수, 또는 농업용수개발 및 광산개발조사를 위해 시추후 방치된 각종 폐공의 매립을 위한 지중내 공동 및 교량의 교대하부 등의 지반내 공극이나 공동 등의 비구조부재에 효과적으로 사용할 수 있는 유동화 충전고화 조성물에 관한 것이다.The present invention is carried out after drilling for investigation of hollow horizontal cavity or abandoned mine of abandoned mine, hot spring water or drinking water, agricultural water development and mine development investigation which occur after horizontal drawing dismantling of pipes in underground cavity road or various underground burial pipes. The present invention relates to a fluidized filling solidifying composition that can be effectively used for non-structural members such as ground voids and cavities such as underground subcavities and bridge alternating lower parts for burying abandoned waste holes.
이러한 지하 공동부를 그대로 방치하며는 지중내 함몰에 의한 지반의 변위나 침하로 각종 재해 사고의 위험이 있다.If the underground cavity is left as it is, there is a risk of various accidents due to ground displacement or settlement by underground depression.
따라서 이의 방지를 위하여 시멘트 주입 고결물에 의한 충전방법이나 현지토 등을 시멘트와 혼합한 유동화토(流動化土), 또는 벤토나이트 및 점토에 의한 고결주입 충전재를 이용한 방법 등이 통상적으로 이루어 지고 있다.Therefore, in order to prevent this, a filling method using cement-injected solids, a fluidized soil in which cement is mixed with local soil, or a method using a solid-filled filler filled with bentonite and clay is commonly used.
그러나 시멘트 주입고결물은 다량의 시멘트를 사용하기 때문에 지하수와 접촉하는 경우 칼슘이온(calcium ion)의 용출이 있고 강도와 경제성 면에서 문제점이 있으며, 유동화토는 현지토를 이용하는 관점에서는 경제성이 있으나 고결후 고화체의 수축에 의한 원지반과의 부착성이나 강도면에서 문제가 되고 있다. 벤토나이트 및 점토 고결물은 벤토나이트 (bentonite)의 팽창성으로 인한 충진효과는 좋으나 시멘트와 동시에 혼합하며는 시멘트와의 반응에서 조기반응에 의한 고결주입물의 품질이상을 일으키는 문제를 해결하기 위해 2액주입 또는 혼합공정의 개선 등이 요구되는 문제가 있다.However, since cement injection solids use a large amount of cement, there is a problem of dissolution of calcium ions in contact with groundwater and strength and economics. There is a problem in terms of adhesion and strength with the base material due to the shrinkage of the solid body afterwards. Bentonite and clay solids have good filling effect due to the expansion of bentonite, but they are mixed with cement at the same time.In order to solve the problem of causing abnormal quality of the solidified injection by the early reaction in the reaction with cement, two-component injection or mixing There is a problem that the improvement of the process is required.
또한 상기 물질로 일단 공동 등을 메꾸면 그 강도가 너무 높아 재굴삭이 어렵다는 단점이 있다.In addition, once the cavity is filled with the material, its strength is so high that it is difficult to re-excavate.
또한 지하 공동의 충전재로서 요구되는 특성은 장거리 파이프압송시에 압송관내 유체물(流體物) 이동 마찰에 의한 저항을 줄이고, 원거리 이동을 필요로 하는 경우, 장시간 유동성 유지가 필수적이며 장래에 재굴착시 작업이 용이하도록 강도조절이 요구되기도 한다. 또 지산(地山)의 강도와 동일한 수준의 내구성 및 강도특성이 필요할 때도 있다.In addition, the characteristics required as a filler for underground cavities are to reduce the resistance due to the friction of fluid movement in the pressure pipe during long distance pipe conveyance, and to maintain the fluidity for a long time when the long distance movement is necessary. Strength control may be required to facilitate this. In addition, the strength and strength characteristics of the same level as Jisan (地 山) is sometimes required.
한편, 통상 유무연탄을 사용하는 화력발전소는 1kw생산에 약 2톤의 석탄이 필요하고 이를 연소하면 평균적으로 약 12%정도 범위 내에서의 여러 종류의 재(cinder ash, bottom ash, fly ash)가 발생하는데 플라이 애쉬는 이중 약 80-85% 전후를 차지 하고 있다. 그러나 플라이 애쉬 품질은 연소메커니즘에 따라, 각기 다르지만 통상적으로, 석탄의 종류, 보일러의 연소조건, 집진기의 종류에 따라서 품질이 일정하지 않고 미연 탄소분이 많아 직접 이용에는 문제가 있기 때문에 풍력에 의한 비중 선별법이나 기타 방법에 의해 정제되어 포트란드 시멘트의 혼화제나 주입재, 플라이 애쉬 시멘트의 제조 등에 이용하고 있으나 재활용율이 외국에 비해 저조한 편이다.On the other hand, coal-fired power plants that use coal-free coal usually require about 2 tonnes of coal for 1kw of production, and when burned, various types of ash (cinder ash, bottom ash, fly ash) within an average of about 12% are produced. Fly ash accounts for about 80-85% of the time. However, fly ash quality varies depending on the combustion mechanism, but in general, the quality is not constant depending on the type of coal, the combustion conditions of the boiler, and the type of dust collector. It has been refined by other methods and used in admixture, injection material, and fly ash cement of Portland cement, but its recycling rate is lower than that of foreign countries.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 기존의 포트란드 시멘트와 훌라이 애쉬의 고유동성의 복합체로서 장래 재굴삭이 용이한 충전재를 제공하기 위한 것이다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems and to provide a filler that is easy to re-excavate in the future as a composite of the high-mobility of conventional Portland cement and hula ash.
본 발명에서는 종래의 충전재료로 인해 발생되는 제반의 문제점을 검토 결과 사업장 부산폐기물로서 화력발전소의 석탄 연소과정에서 발생하는 풀라이 애쉬(fly-ash)를 결합재(binder)로 다량 사용 하므로써 시멘트의 사용을 경감하고 칼슘이온의 용출을 억제하면서 환경폐기물을 재활용하고, 재활용률이 20-30%밖에 되지 않는 국내 실정에서 화력발전소가동의 최대 문제인 회사장(灰捨場=ash pond)의 이용률을 제고함으로써 발전소 가동수명 연장에 기여할 수 있다는데 착안하여 본 발명의 개발에 이르렀다.In the present invention, as a result of reviewing the problems caused by the conventional filling materials, the use of cement is used by using a large amount of fly-ash as a binder as a by-product waste from the coal-fired power plant. Reducing environmental waste while reducing the leaching of calcium ions and improving the utilization rate of the plant headquarters (ash = ash pond), the biggest problem of thermal power plant operation in Korea, where the recycling rate is only 20-30%. The present invention has been developed with the idea that it can contribute to the extension.
이하 본 발명에서는 위의 과제를 해결하기 위한 수단으로서 아래와 같이 구성과 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail the configuration and operation as a means for solving the above problems.
본 발명에 의한 유동화 고화 조성물은, 포트란드 시멘트 50-240㎏/㎥, 플라이 애쉬 280-700㎏/㎥, 모래 1000-1400㎏/㎥, 물 320㎏/㎥를 혼합하여 8-83㎏/㎠의 압축강도와 25±1㎝의 슬럼프(slump)치를 가지는 고유동 시멘트 복합체로 구성되는 것을 특징으로 한다.The fluidized solidification composition according to the present invention is a mixture of Portland cement 50-240kg / ㎥, fly ash 280-700kg / ㎥, sand 1000-1400kg / ㎥, water 320kg / ㎥ and 8-83kg / ㎠ It is characterized by consisting of a high flow cement composite having a compressive strength of 25 ± 1 cm slump (slump) value.
또한 상기 각 구성재료 중에 물을 제외한 재료를 건식(乾式)비빔법으로 배합하여 미리 포대 등으로 포장하여 제조할 수 있다. 이렇게 포장된 유동화 고화 조성물은 공사현장 등의 현지로 간단하게 배달되어 현지에서 물을 혼합하여 충전재 등으로 사용할 수 있다.In addition, materials other than water in the above-mentioned constituent materials may be blended by dry bibim method and packaged in a bag or the like in advance. The fluidized solidified composition thus packaged can be simply delivered to a site such as a construction site, and mixed with water in the site to be used as a filler.
시멘트가 50㎏보다 적으면 플라이 애쉬와의 혼합성이 좋지 않고 강도가 저하되며 240㎏보다 많으면 강도는 높아지지만 경제성이 없다.If the cement content is less than 50 kg, the mixing property with fly ash is not good, and the strength is lowered.
플라이 애쉬는 280㎏보다 적으면 강도가 저하되고 유동성이 낮아지고, 700㎏보다 많으면, 플라이 애쉬 대비 시멘트의 사용량이 증가되어 강도는 좋아지지만 코스트가 상승한다.When the fly ash is less than 280kg, the strength is lowered and the fluidity is lowered. When the fly ash is more than 700kg, the amount of cement is increased compared to the fly ash, so the strength is improved, but the cost is increased.
모래는 1000㎏보다 적으면 강도가 저하되고 1400㎏보다 많으면 코스트가 상승된다. 경우에 따라서는 감수제나 기포제 등의 혼화제를 사용하여 기능을 부가할 수 있다.If the sand is less than 1000 kg, the strength is lowered. If the sand is more than 1400 kg, the cost is increased. In some cases, a function can be added by using a admixture such as a water reducing agent or a foaming agent.
플라이 애쉬(fly-ash)는 대체적으로 일부의 결정성 물질과 약간의 탄소를 함유한 유리구상으로서 입자크기는 0.5-100㎛ 범위내로 중간크기 내지는 굵은 점토의 입도 범위에 있고 분말도는 3000㎠/g 내외, 진비중은 1.9-2.4로 시멘트 비중의 2/3정도로서 분말도에 의해 활성화와 깊은 관계가 있다. 시멘트에 함유될 경우, 수화에 의해 발생하는 칼슘이온(Ca++)과 플라이 애쉬(fly-ash)에서 용출되는 규사(SiO2) 및 알루미나(Al2O3)와 반응하여 칼슘실리케이트수화물 (CSH=Calcium Silicate Hydrorate) 이나 칼슘알루미나수화물 (CAH=Calcium Aluminate Hydrorate)을 포졸란(pozzolan)활성반응에 의해 형성되어 장기간에 걸쳐 고화되면서 강도를 발현한다. 본 발명에서는 이러한 플라이 애쉬를 유동화 복합고화체의 결합재로서 기존의 시멘트를 일부 대체해서 다량으로 사용하므로써 기존의 포트란드 시멘트의 사용량을 줄여 경제성이 있는 지하공동의 충전물로서 다짐이 필요없는 고유동성 복합체를 형성하는 것을 특징으로 한다.Fly ash is generally a glass sphere containing some crystalline material and some carbon, and its particle size is in the range of 0.5-100㎛, ranging in size from medium to coarse clay, and the powder level is 3000cm2 / In and around g, the specific gravity is 1.9-2.4, which is about two-thirds of the specific gravity of cement. When contained in cement, calcium silicate hydrate (CSH) reacts with calcium ions (Ca ++ ) generated by hydration and silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) eluted from fly ash. = Calcium Silicate Hydrorate) or Calcium Aluminate Hydrorate (CAH) is formed by the pozzolan activation reaction and solidifies over a long period of time to develop strength. In the present invention, by using the fly ash as a binder of the fluidized composite solid in large quantities by replacing some of the existing cement, the use of cement in Portland is reduced, thereby forming a highly flexible composite which does not need compaction as a filling material for the underground cavity. Characterized in that.
따라서 본 발명에 의한 유동성 고화 조성물은 지하공동부의 충전작업량이 적은 경우나 심도의 폐공되메우기, 또는 지역적으로 작업량이 소량으로 산재하여 재료수송 대응이 곤란하거나 교통이 열악하여 각종 재료의 운반물류 등에 문제가 있는 경우에 본 발명의 충전재를 건식 비빔에 의한 포대포장 제조해서 현장에서 간단히 물만을 첨가하여 즉시 타설할 수 있고, 상수도 등의 관로 되메우기용 충전 시는 본 발명의 충전재에 색소가 있는 안료를 첨가하여 시공하므로써 사후 보수시 재 굴착했을 때, 용이하게 대응할 수 있는 것을 특징으로 한다.Therefore, the flowable solidified composition according to the present invention has problems such as when the filling amount of the underground cavity is small, the filling of the closed pores of the depth, or the scattering of the small amount of work locally is difficult to cope with the transportation of materials or the transportation is poor, and so on. If present, the filler of the present invention can be prepared by wrapping the packaging by dry bibim and simply pouring water on site, and filling can be made immediately, and when filling for refilling the pipe such as water supply, a pigment with pigment is added to the filler of the present invention. It is characterized by being able to respond easily when re-excavated at the time of post maintenance by construction.
일반적으로 지하공동 충전의 경우, 현지여건에 따라 중앙프랜트에 의해 장거리 파이프압송을 필요로 하는 예가 많다. 시멘트계 유체조성물은 압송거리, 운반시간, 현장대기시간 등의 시간경과에 따라 유동성을 상실하여 관내 스켈링(scaling)에 의해 압송관 내부가 막혀 작업에 지장을 주거나, 재료분리에 의한 품질 저하가 있을 수 있기 때문에 슬럼프훌로우값 (slump-flow value)은 통상 500mm(ψ10x20㎝사용시)전후의 유동성을 유지할 필요가 있다. 그러나 실제 작업에서는 620mm이상의 유동성을 유지하여 작업함이 좋다. 일반적으로 공동부의 충전후 장래에 재굴착이 필요한 경우에는 일반토사의 경우 5㎏/㎠ 이하에서는 인력 작업이 가능하고 10-20㎏/㎠ 정도에서 장비굴착 작업이 가능하다.In general, in case of underground cavity filling, there are many cases that require long distance pipe conveying by central plant according to local conditions. Cement fluid composition loses its fluidity according to the time of transporting distance, transporting time, on-site waiting time, etc., so that the inside of the transport pipe is blocked by scaling inside the pipe, which may interfere with work or deteriorate quality due to material separation. As a result, the slump-flow value generally needs to maintain fluidity around 500 mm (when ψ10x20 cm is used). In actual work, however, it is better to work with fluidity of more than 620mm. In general, when re-excavation is required in the future after the filling of the cavity, manpower work is possible at 5 kg / ㎠ or less in general soils, and equipment excavation work is possible at about 10-20㎏ / ㎠.
본 실시예에서는 재굴착이 용이한 강도를 설정해서 공시체 제작시험을 했으며 그 결과는 아래와 같다. 발전소 플라이 애쉬는 B화력의 정제플라이 애쉬를 사용하고 슬럼프측정 및 슬럼프훌로우시험은 KSF 2402 방법으로 행하였다. 그리고 본 발명의 적용은 실시예에 한정 하지 않는다.In this example, the specimens were tested by setting the strength of re-excavation easily, and the results are as follows. The power plant fly ash used a refined fly ash of B thermal power, and slump measurement and slump hollow test were performed by the KSF 2402 method. And the application of the present invention is not limited to the examples.
이하 시험예서 실내시험에서의 압축강도, 재료특성 등을 기재한다.In the test examples, the compressive strength, material properties, etc. in the indoor test are described.
표1. 배합표 (단위:kg)Table 1. Formula list (unit: kg)
표2. 압축강도 시험결과(공시체규격 5㎝ x 5㎝ x 5㎝) (단위 : ㎏/㎠)Table 2. Compressive strength test result (sample size 5cm x 5cm x 5cm) (unit: ㎏ / ㎠)
표3 재료의 특성(1)Table 3 Material Properties (1)
표4. 재료의 특성(2)Table 4. Material properties (2)
여기에서 투수계수(透水係數)는 물의 침투 정도를 나타내는 것으로서 상기 표에 의하면 물의 침투를 상당히 방지하는 효과가 있음을 알 수 있다.Here, the permeability coefficient (透水 係數) represents the degree of penetration of water, and according to the above table, it can be seen that the effect of significantly preventing the penetration of water.
상기와 같은 본 발명의 고유동 시멘트복합체로서의 유동화 고화 조성물은 충전재로 사용되어 각종 지하시설물의 충전, 지중파이프 하부충전 또는 관로파이프나 지하벽체 조성공사 현장의 가설강제빔 인발공의 공동충전이나, 지하수의 오염을 방지하기 위한 폐공충전 등 각종 지하공동부의 충전시에 산업부산물인 풀라이 애쉬를 다량으로 사용하므로써 자원재활과 환경적 문제를 해결할 수 있고 결합재로서 포트란드 시멘트를 대체하므로 경제성이 있으며 시공상으로는 다짐이 필요 없는 고유동성을 유지하기 때문에 각종 지하의 비구조부재 충진재료로서 효과적인 사용을 기할 수 있고, 소량작업이나 물류운반이 열악한 조건을 가진 시공현장에서 용이하게 건식 비빔에 의해 제조된 충전재를 물을 가수하여 즉시 타설 할 수 있기 때문에 시공성이 우수하고 용도에 적절한 강도 조정이 편리하여 다양하게 적용 할 수 있다.The fluidized solidification composition as a high-flow cement composite of the present invention as used as a filler is used for the filling of various underground facilities, underground pipe lower charging or joint filling of the temporary forced beam drawing hole in the pipeline or underground wall construction site, groundwater It is possible to solve resource rehabilitation and environmental problems by using a large amount of industrial by-products, pulley ash, when filling various underground joints such as waste air filling to prevent contamination of the soil. Since it does not require high fluidity, it can be effectively used as a non-structural member filling material in various basements, and it is easy to use a filling material manufactured by dry bibimbly in a construction site with poor working conditions or poor logistics transportation. Since it can be poured immediately by adding water, it has excellent workability and convenient strength adjustment for various applications.
또한 그 강도를 조정할 수 있어 재굴삭이 용이하다는 효과가 있다.In addition, since the strength can be adjusted, re-excavation is easy.
또한 본 발명에 의한 유동화 고화 조성물은 건식 비빔법에 의하여 배합되어 포대 등으로 포장되어 제조됨으로써 현장으로 간단하게 운반되어 시공에 사용될 수 있다는 우수한 효과가 있다.In addition, the fluidized solidification composition according to the present invention has an excellent effect that can be used in construction by simply transported to the field by being prepared by mixing and packing in a bag or the like by the dry bibim method.
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