KR100431506B1 - 매립장 차수재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 침출수의 침투를 방지하기에 적당하도록 한 매립장 차수재에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 양질토, 벤토나이트, 혼화제로 구성된 고화토를 포함하는 매립장 차수재에 있어서, 상기 차수재는 외면에 다수의 돌기가 형성된 장형의 이형보강재를 포함하여 구성되어 고화토의 부착력을 증가시킴으로서 건조수축 및 온도변화에 의해 발생되는 수축균열을 효율적으로 방지할 수 있게 되는 것이다.
Description
본 발명은 매립장 차수재에 관한 것으로, 특히 침출수의 침투를 방지하기에 적당하도록 한 매립장 차수재에 관한 것이다.
근래에 들어 일반 가정에서의 폐기물 등이 환경오염의 원인으로 심각하게 대두되고 있다.
쓰레기 등의 폐기물은 위생매립 시설을 갖춘 폐기물 매립장에서 처리하고 있으며, 이러한 폐기물 매립장에서는 폐기물에서 오염물질이 흘러나오는 침출수를 효과적으로 차단하는 것이 중요한 과제이다.
도1은 폐기물 매립장의 구조를 도시한 단면도이고, 도2는 도1의 "A"부분의 상세도이다.
이에 도시된 바와 같이, 폐기물 매립장은 폐기물(1)을 매립할 수 있도록 깊은 구덩이를 파고, 상기 구덩이의 바닥과 측면에 고화토(20)를 포설하고 그 위에 2mm 이상의 합성수지차수막(11) 설치하고 있다.
여기서, 상기 합성수지차수막(11) 위에는 폐기물(1) 등이 매립되며, 상기 매립 폐기물(1)과 지표수가 접촉하여 침출수가 생성되는 것을 감소시키기 위해, 상기 매립부지 주위에는 배수로(2)가 형성되어 빗물 등이 다량 유입되는 것을 방지하게 된다.
상기 침출수는 매립 폐기물(1)과 지표수 또는 지하수가 접촉하여 발생되는 오염된 물로서, 침출수 내에는 중금속, 암모늄, 철염, 고농도BOD 등을 함유하고 있으며, 이러한 침출수가 지하에 침투되면 지하수가 오염되게 되고, 이로 인해 매립장 일대는 수 십년간 황폐화되어 버리는 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 이러한 침출수가 지하에 침투되지 못하도록 막기 위해, 폐기물 매립지에서의 합성수지차수막(11) 하부에는 투수계수가 10-7cm/sec이하인 점토, 벤토나이트 등의 차수재를 생활폐기물매립지는 50cm이상, 지정폐기물매립지는 1m이상 포설하도록 법적으로 규정되어 있다.
이는, 매립과정에서 발생할 수 있는 충격 등에 대한 구조적인 안정성을 확보하고, 합성수지차수막(11)과는 다른 종류의 차수재로 차수층을 설치함으로써 합성수지차수막(11)의 파손시에도 침출수가 지하로 직접 유출되는 일이 없도록 하기 위함이다.
즉, 상기 합성수지차수막(11)은 합성수지로 구성되어 있기 때문에 폐기물(1)의 매립시 폐기물(1)에 포함된 날카로운 부분에 의하여 파손이 쉽게 되므로, 상기 합성수지차수막(11)이 파손되더라도 상기 폐기물(1)에 접촉하여 발생된 침출수가 지하에 침투되지 못하도록 일정 두께 이상의 차수재를 포설하도록 법으로 규정한 것이다.
그러나, 종래에 사용되고 있는 차수재로서 일명 고화토 사용재료는 흙에 투수계수저감용으로 벤토나이트 그리고 강도증진용으로 시멘트를 혼합하여 사용하였고, 상기 종래의 고화토는 습기를 흡수하면 팽창하고 건조하면 수축하게 되는 건조수축 및 온도변화에 의해 쉽게 균열이 발생하게 되고, 이에 의해 침출수가 누수되어 매립장 주위를 오염시키는 등 많은 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 건조수축 및 온도변화에 의해서도 쉽게 균열이 발생하지 않는 차수재를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 차수재의 인장강도, 전단강도, 휨강도를 증가시키고, 진동과 충격력에 대한 저항성을 극대화하고, 연약지반의 개량 및 강도 극대화를 할 수 있는 차수재를 제공하는 데 있다.
도1은 폐기물 매립장의 구조를 도시한 단면도이고,
도2는 도1의 "A"부분의 상세도이고,
도3은 본 발명에 의해 매립장 차수재의 확대 단면도이고,
도4는 도3의 이형보강재를 포함하는 "B"부분의 상세도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
15 : 볏짚 20 : 고화토
21 : 크랙 30 : 이형보강재
33 : 돌기
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 매립장 차수재는, 양질토, 벤토나이트, 혼화제로 구성된 고화토를 포함하는 매립장 차수재에 있어서, 상기 차수재는 외면에 다수의 돌기가 형성된 장형의 이형보강재를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 상기 고화토는 양질토 70-94중량%, 벤토나이트 3-15중량%, 혼화제 3-15%로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 매립장 차수재는 볏짚을 더욱 포함하여 구성될 수 있다.
이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도3은 본 발명에 의해 매립장 차수재의 확대 단면도이고, 도4는 도3의 이형보강재를 포함하는 "B"부분의 확대 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 매립장 차수재는 양질토, 벤토나이트, 혼화제로 구성된 고화토(20)와 이형보강재(30)로 구성되어 있다.
여기서, 상기 양질토는 점토,모래,실트 등이 포함된 흙으로서, 폐기물 매립장을 설치하고자 하는 어느 현장에서도 손쉽게 구할수 있는 재료이다.
또한, 상기 벤토나이트는 수분을 접하게 되면 팽창율이 최대 15배 정도가 되는 것으로서 고화토(20)의 투수계수저감을 위한 목적으로 사용된다. 상기 벤토나이트의 주성분은 SiO2가 61중량%,Al2O3가 20중량%,Fe2O3가 4중량%, 기타 MgO, Na2O, CaO, K2O가 합쳐서 5중량%정도 된다.
또한, 상기 혼화제는 고화토(20)가 투수계수 1×10-7cm/sec 이하가 되도록 하여 품질향상이 되기 위한 목적으로 첨가하는 재료로써 보통시멘트 80∼95중량%에 팽창재 5∼20중량%를 혼합하여 제조한다.
즉, 상기 혼화제는 고화토(20)의 품질개선 목적으로 첨가하는 재료로서 고화토(20)의 수밀성을 증대시키고 안정성을 확보하기 위해 첨가된다.
한편, 상기 이형보강재(30)는 상기 고화토(20)가 건조수축 및 온도변화에 의한 균열을 방지하여 품질향상 및 안정성을 확보하고자 사용되는 것이다.
상기 이형보강재(30)는 주로 이형PE재를 재료로 사용하며, 길이가 대략 5∼15cm이고, 표면에 다수의 마디 등의 돌기(33)가 형성되어 있다.
이러한 이형보강재(30)의 형상으로써, 상기 이형보강재(30)는 고화토(20)와의 부착력을 증가시키고 전단 및 휨강도를 분산시켜 강도증가, 투수계수 감소 및 균열방지를 극대화하는데 효과적이다.
또한, 상기 고화토(20)는 양질토 70-94중량%, 벤토나이트 3-15중량%, 혼화제3-15%로 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 고화토(20)의 정량적 혼합비율은 사용되는 양질토의 입도 분포에 따라서 시공 전에 혼합비를 정한다.
즉, 사용하고자 하는 폐기물 매립장 공사시 발생되는 양질토의 입도 분포가 달라지므로, 각 매립장에서 사용되는 양질토의 구체적인 입도 분포에 따라 벤토나이트나 혼화제의 사용량을 정한다.
여기서, 상기 양질토가 70중량% 이하이면 값비싼 벤토나이트나 혼화제를 많이 사용해야 하므로 경제성이 떨어지고, 상기 양질토가 94중량% 이상이면 이에 첨가되는 벤토나이트나 혼화제의 양이 적어져 고화토(20)로서 요구되는 강도를 달성할 수가 없으므로 고화토(20)를 구성하는 양질토는 70-94중량%가 가장 바람직하다.
또한, 상기 벤토나이트는 수분을 접하게 되면 최대 15배 정도 팽창하면서 고화토(20) 내에 발생된 공극을 감소시킴으로서 투수계수를 저감하기 위한 투수계수저감효과를 목적으로 사용되는 재료로서, 이러한 벤토나이트는 3중량% 이하이면 투수계수저감효과가 미비하고, 15중량% 이상이면 투수계수저감효과는 좋으나 강도가 떨어지고 값비싼 벤토나이트의 과다한 사용으로 경제성을 만족할 수 없게 된다.
따라서, 상기 벤토나이트는 3-15중량%를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
한편, 상기 벤토나이트는 함유된 수분이 마르게 되면 상기 벤토나이트는 다시 수축하게 되면서 공극을 발생시켜 이로 인해 고화토(20)에 크랙(21)이 발생하게 되므로, 이를 방지하기 위해 시멘트에 팽창제를 첨가한 혼화재를 사용하게 된다.
즉, 상기 혼화재는 물과 접하면 즉시 굳어지지 않고 소성상태를 유지하며,소성상태의 혼화재는 응결 및 경화의 과정을 가지게 되므로 고화토(20)에 크랙(21) 발생을 최대한 저감시키고 강도 증가를 가져오게 된다.
이와같이, 상기 고화토(20)의 강도특성은 최대건조밀도와 마찬가지로 혼화재의 첨가량이 증가할수록 증가해지나 상대적으로 벤토나이트는 첨가량이 증가함에 따라 감소하게 된다.
여기서, 상기 혼화재로서 보통시멘트만을 사용한다면 응집 및 강도 효과가 떨어지므로 보통시멘트에 수축팽창이 적은 기능성 시멘트인 팽창재를 첨가하여 강도를 증가시켜 사용하며, 이러한 상기 혼화재가 3중량% 이하이면 요구되는 강도를 얻을 수 없고, 혼화재가 15중량% 이상이면 너무 비용이 많이 들어 경제성이 없게 되므로 첨가되는 혼화재는 3-15중량%가 가장 바람직하다.
또한, 상기 고화토(20) 내에서 일어나는 화학적 작용을 살펴보면, 혼화재의 주요성분인 석회(CaO), 산화철(Fe2O3), SiO2, Al2O3, 무수황산(SO3)이 수화반응시 생성되는 Ca(OH)2와 결합하여 불용성의 고화체 수화물을 생성함으로써 시간이 흐름에 따라 더욱 단단해 진다.
즉 수산화칼슘과 혼화재 속의 석회와 혼화재 속의 SiO2,Al2O3가 결합하여 생성된 규산칼슘 등에서 발생된 Ca++이온에 의하여 토립자의 응집고결이 가중된다.
여기서, 상기 고화토(20)의 강도가 커지면 차수효과 및 수축균열 방지, 충격력에 저항성이 증대되나 상기한 바와 같은 화학조성 성분으로만 완벽하게 고화토(20)의 균열을 방지할 수 없다.
따라서, 본 발명에 의한 매립장 차수재는 고화토(20)에 상기한 바와 같은 이형보강재(30)를 추가하여 고화토(20)와의 부착력을 증가시켜 전단 및 휨강도를 분산함으로써 강도증가, 투수계수 감소 및 균열방지를 극대화하게 되는 것이다.
한편, 상기 매립장 차수재는 볏짚(15)을 더욱 포함하여 구성되는 것도 가능하다. 이는 상기 볏짚(15)은 이형보강재(30)와 비교하여 강도는 떨어지나 값이 싸고 이형보강재(30)와 동일한 역할을 수행할 수 있으므로 상기 고화토(20) 내에 첨가하는 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 매립장 차수재의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 매립장 차수재는 종래 매립지에서 사용되는 고화토(20)의 건조수축 및 온도변화에 의한 균열을 최대한 방지하기 위하여 개발하였다.
본 발명에 의한 매립장 차수재는 매립지 조성시 국내 어느 현장에서도 손쉽게 구할수 있는 양질토(점토,모래,실트등이 포함)에 벤토나이트, 혼화제를 혼합한 고화토(20)에 이형보강재(30)를 포함시킴으로써 고화토(20)에 의한 차수를 효과적으로 수행함과 동시에 상기 교화토의 수축균열을 가장 효과적으로 방지하고자 한다.
즉, 상기 고화토(20) 내에 건조수축 및 온도변화에 의해 발생된 크랙(21)은 상기 이형보강재(30)에 이르게 되면 더 이상 크랙(21)이 진행되지 못하게 된다.
이에 대해, 첨부된 도4를 참조하여 보면, 상기 고화토(20) 내의 지점(k)에서 발생된 크랙(21)은 상기 이형보강재(30)에 접하는 지점(k')에 이르러 상기 이형보강재(30)에 의해 차단되어 더 이상 크랙(21)이 진행될 수 없게 되는 것이다.
또한, 상기 이형보강재(30)의 표면에 형성된 돌기(33)는 도면에 도시된 화살표 방향으로 고화토(20)에 부착하여 상기 고화토(20)를 단단하게 잡아주는 역할을 수행하므로 상기 돌기(33) 사이의 고화토(20)에 발생된 크랙(21)이 더 이상 벌어지는 것을 방지하게 된다.
따라서, 상기 이형보강재(30)가 상기 크랙(21)의 진행을 차단시키는 차단재 역할을 수행할 뿐만 아니라, 상기 이형보강재(30)의 표면에 형성된 돌기(33)가 상기 이형보강재(30) 주위의 고화토(20)를 단단하게 잡아주는 역할을 수행하므로, 발생된 크랙(21)이 더 이상 진행되는 것을 방해하여 상기 고화토(20)의 균열을 방지하게 되는 것이다.
이와 같이 고화토(20)의 균열을 방지하는 이형보강재(30)로서 별도로 제작된 표면에 다수의 마디 등의 돌기(33)가 형성되어 있는 이형PE재를 사용할 수 있지만, 차수재 건조비용을 절약하기 위하여 이형보강재(30)와 비교하여 강도는 떨어지나 값이 싸고 이형보강재(30)와 동일한 역할을 수행할 수 있는 볏짚(15)을 상기 이형보강재(30)와 함께 사용할 수도 있다.
한편, 본 발명에 의한 매립장 차수재의 시공방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
매립장 차수재의 시공방법은 매립장 공사시 지하수가 발생하면 PE 필름을 설치하고 양질토, 벤토나이트, 혼화재 및 이형보강재(30)를 일정량 혼합한 차수재를 매립지 바닥 및 사면에 정해진 일정한 두께로 포설 한다.
여기서, 고화토(20) 슬럼프는 현장배합시 고화토(20)가 물이 흐르지 않는 즉 손으로 만지면 말랑말랑한 상태로서 최소 슬럼프를 유지하면서 타설한다.
한편, 매립장 바닥은 물이 없는 젖은 상태를 유지하고 공사시 지하수가 발생하면 포설을 중지하고 배수작업을 하면서 0.07mm이상 두께의 PE 필름을 깔고 고화토(20) 타설작업을 진행한다.
여기서, 고화토(20)에 이형보강재(30) 혼합은 고화토(20)의 강도, 균열 및 투수계수에 영향을 미치므로 최대한 골고루 혼합을 하여야 한다. 포설완료된 후 거적 등으로 2일 이상 습윤양생한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 매립장 차수재는 고화토에 이형보강재를 추가하여 고화토의 부착력을 증가시킴으로서 건조수축 및 온도변화에 의해 발생되는 수축균열을 효율적으로 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 본 발명에 의한 매립장 차수재는 이형PE재로 구성된 이형보강재를 사용함으로서, 차수재의 인장강도, 전단강도, 휨강도를 증가시키고, 진동과 충격력에대한 저항성을 극대화하고, 연약지반의 개량 및 강도 극대화를 할 수 있는 효과가 있게 된다.
Claims (3)
- 양질토, 벤토나이트, 혼화제로 구성된 고화토를 포함하는 매립장 차수재에 있어서,상기 매립장 차수재는 외면에 다수의 돌기가 형성된 장형의 이형보강재를 포함하고, 상기 고화토는 양질토 70-94중량%, 벤토나이트 3-15중량%, 혼화제 3-15중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 매립장 차수재.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 매립장 차수재는 볏짚을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 매립장 차수재.
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