KR100412419B1 - 지반주입용아크릴레이트계주입약액의제조및그적용방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토목 및 건축공사에 있어서 지하수의 유입 또는 유출을 방지하기 위한 지하지반의 차수 및 콘크리트 구조물 등의 조인트, 균열부위에 대한 지수를 목적으로 실시하는 약액주입공법의 주입약액으로서 매우 효과적으로 사용할 수 있는 새로운 주입용 약액인 새로운 조성의 아크릴레이트계 주입약액을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 주입약액은 겔의 투수계수, 점도, 겔타임 조절성 등의 그라우팅재료로서의 제반 공학적 특성이 매우 우수하여 종래의 주입약액이 지니는 단점을 해소할 수 있는 장점을 지닌다.

Description

지반주입용 아크릴레이트계 주입약액의 제조방법{Method of preparing acrylate grout solution for grouting}

본 발명은 지반주입용 아크릴레이트계 주입약액의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 토목 및 건축공사에 있어서 지하수의 유입 또는 유출을 방지하기 위한 지하지반의 차수 및 콘크리트 구조물 등의 조인트, 균열부위에 대한 지수를 목적으로 실시하는 약액주입공법의 주입약액으로서 매우 효과적으로 사용할 수 있는 지반주입용 아크릴레이트계 주입약액의 제조방법에 관한 것이다.

종래에 사용되어 온 그라우팅용 주입약액으로는 규산소다계(물유리계)로 대표되는 무기 약액계와 페놀수지계, 크롬-리그닌계, 에폭시계, 아크릴아미드계 및 우레탄계 등의 고분자 약액계로 대별되는데, 주입재의 선택은 주입목적 및 주입환경 등을 고려한 각 주입재의 장, 단점을 감안하여 적절한 주입재를 선택, 시공하는 것이 일반적이다. 전술한 여러가지 주입재중 가장 널리 사용되는 것은 규산소다계로서 이는 우선 가격이 저렴하고 비교적 시공성이 좋음과 동시에 대부분 환경공해성이 극히 적기 때문이다. 그외의 주입재의 경우는 그 사용이 비교적 한정되어 있는데, 이는 주입재로서의 성능면에서의 문제점도 있지만 그 보다는 가격이 비싸거나 유해성이 크거나 한 성능 외적인 문제점들로 인한 것으로, 이에 따라 특수한 조건에서만 사용되어 온 실정이다.

이중 가장 많이 사용되고 있는 규산소다계의 주입재는 전술한 바와 같이 시공성이 비교적 양호하고 공해성도 적으며 경제성이 좋은 장점을 지니지만 지반에 주입 고결된 겔의 내구성이 좋지 않아 일정시간 경과후에 지하수에 의해 유실되는 단점이 있으며, 또한 주입약액은 그의 점도가 주입성능에 미치는 영향이 매우 크기때문에 가능한 낮은 점도의 주입약액일수록 주입성능이 좋아지는데 반해, 규산소다계 주입약액은 점도가 상대적으로 높아 주입성에 한계를 지니기 때문에 적용범위가 제한된다.

한편, 전술한 기타 주입약액중에 있어서 아크릴아미드 주입약액의 경우는 아크릴아미드 단량체를 가교제와 함께 혼합, 용해시켜 수용액으로 만들고, 여기에 적절한 촉매를 가하여 지반중에 주입하여 연쇄중합반응을 유도함으로써 결과적으로 지중에서 함수상태의 하이드로겔로 변화시킴으로써 주입재료로서 활용하는 약액이다. 이 약액은 점도가 낮아 주입이 매우 용이하고 경화시간을 자유로이 조절할 수도 있을 뿐 아니라 생성되는 겔의 내구성이 우수하여 지하수에 의한 용탈이 없을 뿐 아니라 겔의 강도, 투수계수 등의 공학적 특성이 우수하고 장기간 동안 물성의 변화가 없어 매우 우수한 지반주입재라 할 수 있는 바, 종래의 모든 지반주입재료 중에서 가장 우수한 주입재로 평가받아 왔다. 그러나, 아크릴아미드는 단량체의 독성이 비교적 큰 편이라 지하수의 오염가능성이 있어 사용상에 주의를 요하는 바, 현재에는 그 사용이 크게 제한받고 있는 실정이다.

이에 따라 아크릴아미드 주입약액과 같이 우수한 공학적 특성(우수한 주입성, 내구성 등)을 가지면서도 유해성이 거의 없는 주입재에 대한 필요성이 요구되어 왔는 바, 이러한 목적에 부합되는 약액으로서 아크릴레이트계 주입약액이 가능한데 이의 물성은 아크릴아미드계의 약액과 유사하면서도 유해성이 훨씬 적은 것으로 알려져 있다. 일부 선진국에서는 이 계열의 주입약액이 이미 개발되어 사용되고 있는 것으로 알려져 있으나, 이 주입약액의 정확한 성분조성이나 제조방법 등에 대해서는 구체적으로 알려져 있지 않다.

이에 본 발명자들은 물성이 우수하고 쉽게 구할 수 있는 원료로부터 간단한 공정으로 제조할 수 있어 지반주입약액으로 활용하기에 보다 적합하고 경제성 있는 아크릴레이트계 약액의 제조방법을 독자적으로 개발하기 위한 연구를 거듭한 결과, 공학적 특성이 우수한 물성을 지니면서도 경제적인 제조공정을 통해 제조할 수 있는 아크릴레이트계 약액의 제조방법을 개발하였고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 주입성이 매우 좋고 더욱이 생성되는 겔의 투수계수가 매우 낮을 뿐 아니라 겔타임의 조절도 용이하기 때문에 차수 및 지수용의 지반주입재로서의 성능이 매우 우수하여 기존의 그라우팅공법으로는 효과를 거두기 어려운 상황 및 조건에 있어서 탁원한 주입효과를 나타내는 지반주입용 아크릴레이트계 주입약액의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조방법은 무기염기 수용액에 아크릴산 단량체 수용액을 적가하여 pH 7∼8로 조정하고, 여기에 상기 아크릴산 단량체에 대해 1∼10중량%의 중합가교제를 첨가시켜 농도가 3∼50중량%범위에서 아크릴레이트 단량체 수용액을 제공하는 단계; 상기 단량체 수용액의 일정액에 상기 단량체 수용액 고형물에 대하여 0.1∼5중량%의 양으로 환원촉매 또는 산화촉매를 첨가시킨 제1시료를 제공하는 단계; 상기 제1시료의 제조시 사용된 단량체 수용액과 동일량의 다른 단량체 수용액 또는 물에 상기 제1시료에 사용된 촉매와 대응하는 환원촉매 또는 산화촉매를 동일량으로 첨가시킨 제2시료를 제공하는 단계; 및 상기 제1시료와 제2시료를 일시에 혼합시키는 단계를 포함한다.

이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 의한 아크릴레이트계 주입약액은 특정한 화학성분의 아크릴산계금속염 수용액인 반응 모액을 제조하여 이를 적절한 촉매 및 기타 첨가제와 적절한 혼합공정을 통해 혼합하여 연쇄중합반응을 유도함으로써 이를 겔화시키는 것을 특징으로 한다.

먼저, 단량체 수용액 모액을 제조방법에 대해 설명하면, 아크릴산, 메타크릴산 및 3,3-디메틸 아크릴산에서 선택된 단일 또는 2종 이상의 아크릴계 유기산을 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화마그네슘 및 수산화칼슘에서 선택된 단일 또는 2종이상의 무기염기와 적절한 비율로 혼합, 반응시켜 중합반응 단량체로서의 아크릴산계 금속염 수용액을 제조하고, 여기에 가교제로서 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드를 첨가, 용해시켜 중합반응 단량체 모액을 제조한다. 그 다음, 연쇄중합반응 촉매로서 선택되는 산화·환원(redox) 촉매인 트리에탄올아민(TEA), 디에탄올아민(DEA), 니트릴로-트리스-프로피온아미드(NTP), 디메틸아미노프로피오니트릴(DMAPN)에서 선택된 1종 이상의 물질 및 암모늄 퍼설페이트, 소듐퍼설페이트에서 선택된 1종이상의 물질 및 반응지연제인 포타슘 페리시아니드(KFeCN) 및 물성조절을 위한 기타 첨가제를 본 발명에 의한 별도의 배합과정을 통해 첨가, 혼합함으로써 이를 경화과정으로 유도할 수가 있는 것이다. 경화과정은 산화·환원 반응촉매성분에 의해 반응이 개시되어 아크릴산계 금속염 및 가교제로 사용된 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(MBAA)가 연쇄중합반응을 일으켜 촉매 및 반응지연제 첨가량의 많고 적음에 따라 수초 내지는 수시간에 걸쳐 아크릴산계 금속염의 가교중합체로 전화되는 바. 이는 불용성 수팽윤성 중합체이므로 초기에 포함된 물과 함께 하이드로겔로서 경화되는 특징을 지닌다. 이렇게 하여 생성되는 겔은 무색 내지는 황색의 투명 내지는 반투명의 플렉시블한 겔이 형성된다. 따라서 이러한 겔화 성질을 이용하여 본 발명에 의한 아크릴레이트계 약액을 지하수의 차수 내지는 지수를 요하는 지반, 콘크리트 구조물의 균열, 틈 또는 조인트 등에 혼합주입하면 이것이 지중에서 겔화되어 씰링작용을 함으로써 차수 내지는 지수역할을 온전히 할 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명에 의한 아크릴레이트계 주입약액의 단량체 수용액 모액의 구성성분 및 제조방법에 대해 구체적으로 설명하면, 먼저 적정량의 증류수에 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화마그네슘 및 수산화칼슘에서 선택된 단일 또는 2종이상의 무기염기를 일정량 가하여 용해시켜 무기염기 수용액을 제조하고여기에 아크릴산, 메타크릴산 및 3,3-디메틸 아크릴산에서 선택된 단일 또는 2종 이상의 아크릴계 유기산을 일정량 첨가하여 산-염기 중화반응을 유도한다. 이때 발열현상이 나타나므로 유기산을 서서히 적가하고 적절한 냉각장치 및 환류장치를 이용하여 액이 과열 및 증발되지 않도록 한다. 이후 여기에 적정량의 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(MBAA)를 가하여 용해시키는데 이것은 찬물에는 잘 용해되지 않으므로 온도를 30℃ 내지 40℃ 로 유지하면서 용해시키는 것이 좋다. 이렇게 하여 제조되는 단량체 수용액 모액의 고형분의 농도는 중량비로 3% 내지 50%의 범위로 조정하는 것이 좋다. 한편, 이와 같이 제조되는 아크릴레이트 단량체 모액의 점성도를 측정한 결과 20℃에서 단량체의 농도에 따라 2 내지 4 센티포이즈의 범위에 있는 것으로 확인되었다.

이상에서 단량체의 원료로 사용되는 아크릴산, 메타크릴산, 3,3-디메틸 아크릴산은 이들중 어떤 것을 선택하느냐에 따라 반응후에 최종적으로 생성되는 겔의 물성이 달라지는데 3,3-디메틸 아크릴산 < 메타크릴산 < 아크릴산의 순서로 최종적으로 형성되는 겔이 보다 강하고 탄력있는 특성을 지니는 반면, 이와 반대의 순서대로 유연하고 끈적임성이 큰 겔이 형성된다. 따라서 전술한 3종의 단량체를 적절한 비율로 혼합, 사용함으로써 원하는 물성을 지니는 겔을 얻을 수 있다. 또한 제조되는 단량체 수용액중의 전체 단량체 농도에 따라서도 최종적으로 생성되는 겔의 물성이 변화되는데 단량체의 농도가 높을수록 보다 견고한 겔이 형성되지만 농도가 너무 높으면 중합반응열이 많아져서 반응과정중에 하이드로겔이 급작스럽게 과열됨에 따라 겔이 파열되는 등 좋지 않은 결과가 나타나며 반대로 단량체의 농도가 너무 낮으면 겔이 형성되지 않고 풀과 같은 상태로 종료되기 때문에 사용이 불가능하다. 따라서 최종 단량체 농도의 적정한 농도범위는 수용액중에서 중량%로 3% 내지 50%의 범위가 적당한 바, 이 범위내에서 자유로이 조절될 수 있다.

한편, 아크릴산계 단량체의 첨가 이전에 먼저 제조하는 무기염기 수용액에 있어서 무기염기는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화마그네슘, 수산화칼슘중에서 선택하는데, 이때 수산화마그네슘, 수산화칼슘 등의 양이 많아질수록 차후 중합과정에 의해 형성되는 겔의 물성이 보다 강하고 탄력있는 겔이 형성되는 반면, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬의 첨가량이 많아지면 보다 유연하고 끈적임성이 강한 겔이 생성되므로 적절한 물성을 얻기 위해서는 이들의 양을 잘 조합하여 첨가하는 것이 좋다. 한편, 이들 무기염기의 첨가량은 차후 이것에 첨가되는 아크릴계 유기산과 중화되어 최종적인 용액의 산성도(pH) 를 7 내지 8의 중성영역으로 맞춤으로써 유리된 염기가 수용액내에 존재하지 않도록 사전에 조정하는 것을 특징으로 한다.

또한 이상에서 중합가교제로서 첨가되는 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(MBAA)의 첨가량은 아크릴산계 단량체의 첨가량에 대해 중량비로 1% 내지 10%가 적당한데 만일 1%보다 적을 경우에는 최종생성물이 겔이 되지 못하고 고점성의 졸상태가 되거나 겔이 되어도 너무 유연하여 만족스럽지 못하고, 반면에 10% 이상이 첨가될 경우에는 생성되는 겔이 강도는 높아지나 충격에 의해 부서지는 등 박약한 성질을 갖게 되어 물성이 만족스럽지 못하기 때문이다.

이하 전술한 바와 같이 제조한 아크릴산계 금속염 및 가교제를 함유하는 수용액 모액을 적절한 경화반응촉매 및 기타첨가제를 이용하여 겔화로 유도하는 과정 및 첨가방법을 설명하면 다음과 같다.

겔화를 위한 중합반응 촉매로는 수용성 산화·환원촉매를 사용하면 좋은데 본 발명에서는 이를 위해 환원촉매(A촉매)로서는 트리에탄올아민(TEA), 디에탄올아민(DEA), 니트릴로-트리스-프로피온아미드(NTP) 및 디메틸아미노프로피오니트릴(DMAPN)중에서 선택되는 1종이상의 아민계 유기염기 촉매를 사용하였고, 산화촉매(B 촉매)로는 소품 퍼설페이트 및 암모늄 퍼설페이트에서 선택되어지는 1종이상의 퍼설페이트 촉매를 이용하여 좋은 결과를 얻을 수 있다.

이들 촉매의 첨가방법은 다양한 방법이 가능한데 첫번째 방법으로는 전술한 바와 같이 제조된 아크릴계 유기산 금속염 단량체 + 가교제(MBAA) 혼합 수용액을 동일하게 두 개((가) 와 (나))를 취하여 (가)에는 환원촉매(A촉매)만을 첨가하고, (나)에는 산화촉매(B촉매)만을 투입, 각각 잘 혼합한 후 이 둘((가)와 (나))을 혼합하는 것이다. 두 번째 방법으로는 전술한 아크릴계 유기산 금속염 단량체 + 가교제(MBAA)혼합 수용액에 환원촉매(A촉매) 또는 산화촉매(B촉매)중 하나만을 첨가하고 별도의 순수한 물에 나머지 촉매 (환원촉매(A촉매)를 모액에 첨가하였을 경우에는 산화촉매(B촉매), 산화촉매(B촉매)를 모액에 첨가하였을 경우에는 환원촉매 A촉매))를 용해시켜 단일촉매액을 제조하여 모액과 단일촉매액을 혼합하는 방법이 있는데, 이때 모액 및 단일촉매 수용액에 첨가되는 촉매는 둘중에 한가지만 선택되면 되는 것이고, 환원촉매이건 산화촉매이건 아무런 관계없이 적용될 수 있는 것인 바이상의 방법들을 통해서 겔화를 유도할 수 있는 것이 본 발명에 의한 아크릴레이트 주입약액의 응용상의 특징이라 할 것이다.

한편, 전술한 산화·환원촉매로 사용되는 트리에탄올아민(TEA), 디에탄올아민(DEA), 니트릴로-트리스-프로피온아미드(NTP) 및 디메틸아미노프로피오니트릴(DMAPN)중에서 선택되는 환원촉매 (A촉매), 및 소듐 퍼설페이트 및/또는 암모늄 퍼설페이트에서 선택된 산화촉매 (B촉매)는 각각 단량체 모액중의 아크릴산계 단량체와 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(MBAA) 가교제의 첨가량을 합한 총량에 대해 중량비로 0.1% 내지 5%가 첨가되는 것을 특징으로 하는 바, 상기 범위내에서 각각 자유로이 조절될 수 있다. 촉매의 양이 증가하면 반응시간이 빨라져 반응후 5초이내에 겔화가 일어나며 반대로 촉매의 양이 감소하면 겔화시간이 몇시간으로 늦어지는 바 촉매의 양이 0.1% 미만의 너무 적은 양이 첨가될 경우 반응이 전혀 진행되지 않을 수도 있다.

그리고, 반응지연이 필요할 경우 별도로 첨가될 수 있는 포타슘 페리시아니드는 단량체 수용액 중량에 대해 1,000ppm 이하를 사용함으로써 일정시간 동안 단량체의 중합반응에 의한 겔화를 지연시킬 수 있는 바 이것의 첨가양이 산화·환원 촉매의 양보다 많아지면 반응이 전혀 진행되지 않는 특징을 지닌다. 이의 첨가방법은 전술한 촉매의 첨가방법에 준한 방법으로 가능하여 모액에 직접 투입되던가 단일촉매 수용액에 투입되거나 양자에 모두 투입되어도 아무런 영향을 미치지는 않고, 다만 첨가되는 전체 양만을 고려하는 것이 필요할 뿐이다.

또한 차후 겔화후에 생성되는 하이드로겔의 물성을 조절하기 위하여 동결방지 및 건조수축저감을 위한 첨가제가 첨가될 수 있는데, 이러한 목적의 첨가제로는 글리세린, 에틸렌글리콜, 염화칼슘, 염화나트륨을 각각 단일 또는 혼합되어 사용되어지면 좋은 바, 적정량이 첨가되면 -10℃까지 동결이 억제되어 겔이 유연성을 유지될 수 있을 뿐 아니라 노출된 부분에서의 수분증발에 의한 건조, 수축을 억제할 수 있다. 이것의 첨가방법은 전술한 촉매 및 반응지연제의 첨가방법의 경우에 준하여 단량체 모액 및 별도의 촉매 수용액 등에 공히 첨가가 가능하며 첨가량은 전체 혼합액의 0.5 내지 10%의 범위에서 사용될 수 있는 바, 이 범위의 미만과 같이 첨가양이 너무 적으면 효과가 거의 없어지고 너무 많으면 겔의 물성이 저하되는 특징을 지닌다.

한편, 본 발명에 의한 아크릴레이트계 주입약액은 별도의 보강용 첨가재료로서 시멘트와의 혼용이 가능한 바 이에 대한 적용은 다음의 과정을 통해 가능하다.

(1) 전술한 본 발명에 의한 아크릴산계 금속염 단량체 모액을 일정량 취하여 여기에 산화·환원 촉매의 일부인 산화촉매인 소듐 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트에서 선택되는 촉매를 일정량 가하여 용해시킨 후 여기에다 필요시 반응지연제, 수축저감제 등의 첨가제를 첨가하여 수용액(A액)을 제조한다.

(2) 또한 별도의 순수한 물에 일정량의 보통시멘트 또는 슬래그 시멘트를 잘 혼합, 분산시킨 후 여기에다 환원촉매인 트리에탄올아민(TEA), 디에탄올아민(DEA), 니트릴로-트리스-프로피온아미드(NTP) 및 디메틸아미노프로피오니트릴(DMAPN)중에서 선택되는 1종 이상의 아민계 유기염기 촉매를 가하여 혼합하여 환원촉매 + 시멘트 분산수용액(B액)을 제조한다.

(3) 이와 같이 제조된 두 액 A와 B를 혼합, 교반하면 두액간에 반응이 일어나고 일정시간 경과후 시멘트/아크릴레이트 복합 하이드로겔이 형성되는 바 이 겔의 특성은 단순 아크릴레이트 수용액에 의한 호모겔의 물성치에 비해 강도면에서는 증진되는 결과를 나타내지만 투수계수의 성능은 비슷한 특성을 나타낸다.

이상과 같이 본 발명에 의한 주입약액인 아크릴레이트계 주입액은 다양한 응용범위, 즉 1) 산화·환원 촉매의 한쪽 만을 포함하는 단량체 모액 + 산화·환원 촉매의 다른 한쪽을 포함하는 모액의 혼합주입, 2) 산화·환원 촉매의 한쪽 만을 포함하는 단량체 모액 + 산화·환원 촉매의 다른 한쪽 만을 포함하는 순수 촉매액의 혼합주입, 3) 산화촉매를 포함하는 단량체 모액 + 환원촉매를 포함하는 시멘트 분산수용액의 혼합주입과 같은 방법으로 적절한 주입기를 통한 2액형 혼합주입방법을 통해 지반에 주입함으로써 용수의 차단, 지반의 보강 및 차수 및 지수 등의 역할을 할 수 있는 지반주입 약액으로 이용가능하다.

이하 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하는 바 본 발명은 전술한 설명의 범위에서 다양하게 응용가능한 것으로 이 실시예들에 국한되지 않음은 물론이다.

실시예 1

30 중량%의 수산화 나트륨 및 수산화 칼륨 (몰비 1 : 1) 수용액 1000중량부에 50중량%의 아크릴산 및 메타크릴산 (몰비 2 : 1)수용액을 pH가 약 7에 도달할 때까지 서서히 적가, 교반하였다. 적가후에 pH의 변화가 없음이 확인되면 이미 적가한 아크릴산 및 메타크릴산 혼합액에 대해 중량비로 3%에 해당하는 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드를 가교제로서 첨가하여 혼합, 교반하여 균일하게 용해시켜 아크릴레이트 단량체 수용액 모액을 제조하였다. 이렇게 제조한 단량체 모액으로부터 300g씩 시료 2개를 각각 따로 취하여 한쪽에는 트리에탄올아민 3g을 첨가하고, 또 다른 하나에는 소듐 퍼설페이트 3g을 첨가하여 용해시킨 후 20℃에서 이 두액을 일시에 혼합. 교반하였다.

실시예 2

메타크릴산 대신 3,3-디메틸 아크릴산을 사용하여 단량체 모액을 제조하는 것 이외에는 실시예 1과 같은 방법과 조건으로 실험하였다.

실시예 3

수산화 칼륨 대신 수산화 마그네슘을 사용하여 단량체 모액을 제조하는 것 이외에는 실시예 1과 같은 방법과 조건으로 실험하였다.

실시예 4

가교제로서 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드를 아크릴산 및 메타크릴산 혼합액에 대해 중량비로 2%에 해당하는 양을 사용하여 단량체 모액을 제조하는 것 이외에는 실시예 1과 같은 방법과 조건으로 실험하였다.

실시예 5

실시예 1에서 제조한 단량체 모액 전체에 100ppm에 해당하는 양의 포타슘 페리시아니드를 별도로 첨가한 것 이외에는 실시예 1과 같은 방법과 조건으로 실험하였다.

실시예 6

30중량%의 수산화 나트륨 및 수산화 칼륨 (몰비 1 : 1) 수용액 1000중량부에 50중량%의 아크릴산 및 메타크릴산 (몰비 2 : 1) 수용액을 pH 가 약 7에 도달할 때까지 서서히 적가, 교반하였다. 적가후에 pH의 변화가 없음이 확인되면 이미 적가한 아크릴산 및 메타크릴산 혼합액에 대해 중량비로 3%에 해당하는 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드를 가교제로서 첨가하여 혼합, 교반하여 균일하게 용해시켜 단량체 수용액 모액을 제조한다. 이렇게 제조된 단량체 모액을 300㎖ 취하여 여기에 트리에탄올아민 3g을 첨가한 용액 A 를 제조한다. 그리고 별도로 순수한 물 300㎖을 취하여 여기에 암모늄 퍼설페이트 3g을 가하여 용해시킨 용액 B를 제조한다. 상기 제조한 용액 A와 용액 B를 일시에 혼합, 교반하였다.

실시예 7

30중량%의 수산화 나트륨 및 수산화 칼륨 (몰비 1 : 1) 수용액 1000중량부에 50중량%의 아크릴산 및 메타크릴산 (몰비 2 : 1) 수용액을 pH가 약 8에 도달할 때까지 서서히 적가, 교반하였다. 적가후에 pH의 변화가 없음이 확인되면 이미 적가한 아크릴산 및 메타크릴산 혼합액에 대해 중량비로 3%에 해당하는 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드를 가교제로서 첨가하여 혼합, 교반하여 균일하게 용해시켜 단량체 수용액 모액을 제조한다. 이렇게 제조된 단량체 모액을 300㎖ 취하여 여기에 소듐 퍼설페이트 3g을 첨가한 용액 A를 제조한다. 그리고 별도로 순수한 물 240㎖을 취하여 여기에 시멘트 150g을 가하여 잘 혼합한 다음 트리에탄올아민 3g을 가하여 용해시킨 현탁액 B를 제조한다. 상기 용액 A와 현탁액 B를 일시에 혼합, 교반한다.

이상의 실시예를 통해서 생성되는 하이드로겔의 물성에 대해 겔타임 측정,호모겔 및 샌드겔의 압축강도, 투수계수 측정 및 장시간 침수후 체적변화 및 압축 강도 변화를 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

* 압축강도는 20% 변형까지의 측정치

* 샌드겔은 약액 100중량부에 대해 500중량부의 표준사 혼합사용

상기 표 1을 참조하면 본 발명에 의한 아크릴레이트 주입약액 겔의 특성은 호모겔의 압축강도는 다소 낮은 편이지만 이것이 지반주입재로 활용되는 점을 감안할 때 샌드겔의 강도는 비교적 양호한 편이며 특히 투수계수치를 볼 때 불투수성이 매우 우수함을 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 아크릴레이트 주입약액은 시멘트의 병용의 경우를 제외하곤 점도가 2 센티포이즈 이하로 매우 낮은 점도를 지녀 주입성이 매우 좋고 더욱이 생성되는 겔의 투수계수가 매우 낮을 뿐 아니라 겔타임의 조절도 용이하기 때문에 차수 및 지수용의 지반주입재로서의 성능이 매우 우수하여 기존의 그라우팅공법으로는 효과를 거두기 어려운 상황 및 조건에 있어서 탁원한 주입효과가 있다.

Claims (3)

1. 무기염기 수용액을 제조한 후 여기에 아크릴산계 단량체를 가하여 중화시킨 후 여기에 중합가교제로서 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드를 첨가하여 아크릴레이트 단량체 수용액을 제조하고, 상기 아크릴레이트 단량체 수용액의 일부에는 트리에탄올아민(TEA) ,디에탄올아민(DEA),니트릴로-트리스-프리피온아미드(NTP),디메틸아미노프로피오니트릴(DMAPN) 중에서 선택되는 단일 또는 2종 이상의 혼합물을 환원촉매로 첨가하고, 상기 아크릴레이트 단량체 수용액의 또다른 일부에는 소듐 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트 중에서 선택되는 단일 또는 2종 이상의 혼합물을 산화촉매로 첨가한 후 이 두액을 혼합하는 것을 특징으로 하는 아크릴레이트 단량체 수용액의 겔화방법.
2. 무기염기 수용액을 제조한 후 여기에 아크릴산계 단량체를 가하여 중화시킨 후 여기에 중합가교제로서 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드를 첨가하여 아크릴레이트 단량체 수용액을 제조하고, 상기 아크릴레이트 단량체 수용액에는 트리에탄올아민(TEA),디에탄올아민(DEA),니트릴로-트리스-프리피온아미드(NTP), 디메틸아미노프로피오니트릴(DMAPN) 중에서 선택되는 단일 또는 2종 이상의 혼합물을 환원촉매로 첨가하고, 별도의 순수한 물에 소듐 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트 중에서 선택되는 단일 또는 2종 이상의 혼합물을 산화촉매로 첨가, 용해시킨 후 이 두액을 혼합하는 것을 특징으로 하는 아크릴레이트 단량체 수용액의 겔화방법.
3. 무기염기 수용액을 제조한 후 여기에 아크릴산계 단량체를 가하여 중화시킨 후 여기에 중합가교제로서 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드를 첨가하여 아크릴레이트 단량체 수용액을 제조하고, 상기 아크릴레이트 단량체 수용액에는 소듐 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트 중에서 선택되는 단일 또는 2종 이상의 혼합물을 산화촉매로 첨가하고, 별도의 순수한 물에 트리에탄올아민(TEA),디에탄올아민(DEA),니트릴로-트리스-프리피온아미드(NTP), 디메틸아미노프로피오니트릴(DMAPN) 중에서 선택되는 단일 또는 2종 이상의 혼합물을 환원촉매로 첨가, 용해시킨 후 이 두액을 혼합하는 것을 특징으로 하는 아크릴레이트 단량체 수용액의 겔화방법.