KR100471195B1 - 충전, 매립 및 성토를 위한 기포혼합 경량 소일시멘트 및 그 제조방법 - Google Patents

충전, 매립 및 성토를 위한 기포혼합 경량 소일시멘트 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 토목 및 건축공사의 충전ㆍ매립 및 성토작업시 상재하중을 경감시켜 침하를 예방하고, 인접 구조물에 대한 영향을 최소화하며, 연약지반상의 기초 하부나 지하공동의 충전공사에도 탁월한 효능을 발휘할 수 있는 지반의 충전ㆍ매립 및 성토를 위한 기포혼합 경량 소일 시멘트를 제공하고자 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 고결체 1㎥당 기포혼합량을 10∼40%까지 조정하여 단위 체적 중량과 고결체의 압축강도를 조절하고, 포틀랜드시멘트 포졸란계 고화재를 100∼500kgf까지 조정하여 고결체의 압축강도를 조절하며, 혼합수를 100∼500kgf까지 조정하여 미고결 혼합체의 유동성을 100∼200mm 정도 확보함으로써 시공성과 재료의 충전성을 향상시킨다. 또한, 혼합토나 모래 등을 단독 또는 혼합하여 500∼1000kgf까지 사용하여 충전ㆍ매립 및 성토를 위한 기포혼합 경량 소일 시멘트의 혼합물이 조성되고, 이렇게 제조된 기포혼합 경량 소일 시멘트는 작은 공극에도 충전이 가능하고, 펌프압송성이 우수하여 현장에서의 시공성이 양호하다.

Description

충전, 매립 및 성토를 위한 기포혼합 경량 소일 시멘트 및 그 제조방법 {Light weight soil cement having an air bubble for infilling, reclamation and banking and manufacturing method thereof}
토목ㆍ건축 구조물의 시공에 있어서 최근 충전ㆍ매립 및 성토공법이 주목을 받고 있다. 이 공법은 연약지반, 절토사면, 험준한 산악지대 또는 기존 구조물이 접해 있는 공동부, 관로 매설공사의 뒷채움 등에 그 용도가 확대되고 있다.
본 발명은 상기 개소에 적용할 수 있는 경량성, 시공성이 우수하고, 주변에서 발생되는 건설부산물을 유용하게 이용할 수 있는 충전ㆍ매립 및 성토를 위한 기포혼합 경량 소일시멘트 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 토목 및 건축공사시 상재하중을 경감시켜 침하를 예방하고, 인접 구조물에 대한 영향도 최소화하며, 연약지반상의 기초 하부나 지하공동의 충전 등 각종 충전공사에도 탁월한 효능을 발휘할 수 있는 충전ㆍ매립 및 성토를 위한 기포혼합 경량 소일시멘트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 폐갱도나 동굴과 같은 공동부는 지반이 취약하여 하중이 가해지거나 진동이 가해지면 붕괴의 우려가 있다. 특히, 터널 내벽의 경우 고속으로 주행하는 철도나 차량이 통과하게 되면, 매우 강력한 풍압과 진동이 작용하게 되어, 터널과 근접하여 위치하는 공동부는 크게 영향을 받아 붕괴되고, 그로 인해 터널의 내구성이 취약해지거나 심하면 붕괴하게 된다. 따라서, 터널과 근접하여 공동부가 형성되어 있는 경우에는 노선의 설계를 변경하여 시공하거나, 공동부를 시멘트 몰탈 또는 흙 등으로 채움 작업을 시행하게 된다. 그러나, 시멘트 몰탈의 경우는 자체 중량이 크므로 시공 후 지반침하가 발생할 우려가 있고, 흙 채움의 경우에는 결합력이 약하고 유동성이 낮아 공동부를 완전하게 충전할 수 없을 뿐만 아니라 펌프압송이 어렵기 때문에 현장에서 대형 제조장치를 번거롭게 이동해야 하는 문제가 있다.
본 발명은 이상과 같은 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 토목 및 건축공사의 충전ㆍ매립 및 성토시 상재하중을 경감시켜 침하를 예방하고, 인접 구조물에 대한 영향을 최소화하며, 연약지반상의 기초 하부나 지하공동의 충전공사에도 탁월한 효능을 발휘할 수 있는 충전ㆍ매립 및 성토를 위한 기포혼합 경량 소일시멘트 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 충전ㆍ매립 및 성토를 위한 기포혼합 경량 소일시멘트는,
공기량 10∼40%, 소일크리트 고화재와 혼합토의 혼합물 90∼60%로 구성되되, 소일크리트 고화재:혼합토=1:1∼1:5의 비율로 혼합되고, 혼합물의 물리적 특성은 단위 체적중량:0.5∼1.5kgf/㎥, 압축강도:3∼10kgf/㎠, 유동성:100∼200mm인 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 소일크리트 고화재는 포틀랜드시멘트 1∼5종에 슬래그 분말, 플라이애시, 실리카흄, 화산재, 제올라이트, 왕겨재(rice husk), 규조토 등 포졸란물질이 20∼80% 혼합된 것이다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 충전ㆍ매립 및 성토를 위한 기포혼합 경량 소일시멘트의 제조방법은,
공사 현장에서 발생하는 잔토와 소일크리트 고화재 및 물을 소정의 배합비로 혼합하여 소일시멘트 슬러리를 제조하는 단계;
기포제와 물을 소정 비율로 섞어 기포를 발생시키는 단계; 및
상기 단계에서 만들어진 소일시멘트 슬러리와 기포군을 균질하게 혼합하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
통상, 건설현장에서 발생되는 점토계통 발생토에 시멘트포졸란계 고화재(예를 들면, 소일크리트 고화재)를 첨가하고, 기포제를 혼합하며, 혼합수를 혼합한 기포혼합 경량 소일시멘트에 대한 표준 배합설계에 관한 일 실시예는 다음의 표 1과 같다.
유동값 (mm) 기포량 (%) 혼합수 (kgf/㎥) 소일크리트고화재 첨가량(kgf/㎥) 점토계 혼합토 (㎥/㎥)
100∼200 20±2 300 150 450
그리고, 상기 표 1의 실시예에 관한 물리적 특성치는 아래의 표 2와 같다.
유동값 (mm) 기포량 (%) 단위용적중량 (tf/㎥) 압축강도(kgf/㎠)
7일 28일
175 21 1.34 3.5 5.1
이상과 같은 본 발명의 기포혼합 경량 소일시멘트의 사용과 관련하여, 건설현장에서 발생하는 혼합수와 건설잔토에 소일크리트고화재를 첨가한 유동성이 큰 소일시멘트에 발포된 기포군을 혼합한 기포혼합 경량 소일시멘트를 충전ㆍ매립 및 성토공사에 적용할 경우 친환경 건설공사를 시행할 수 있고, 경제성이 우수하고, 여러 가지 장점을 갖는다.
즉, 기포의 혼합량을 변화시킴으로써 단위 체적 중량을 0.6tf/㎥에서 최대 1.4tf/㎥의 범위로 조정이 가능하며, 자유롭게 설계변경이 가능하다. 또한, 유동값이 200mm 정도에서도 충분히 안정성을 확보할 수 있는 고유동성의 재료이기 때문에펌프압송이 용이하여 현장에서 시공성이 양호하고, 특히 작은 공극에도 충전이 가능하다.
따라서, 도 1의 (A) 내지 (E)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기포혼합 경량 소일시멘트(100)가 연약지반의 기초하부 충전이나, 옹벽내 충전, 지하공동 충전, 호안내 충전, 관내 충전이나 매립 공사 등에 채용될 경우 탁월한 효능을 발휘할 수 있다.
그리고, 도 2의 (A) 내지 (F)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기포혼합 경량 소일시멘트(100)가 도로의 성토나 급경사지 성토, 인공산 성토, 교대 배면의 성토, 경량 성토, 터널 입구 성토 공사 등에 채용될 경우에도 탁월한 효능을 발휘할 수 있다.
또한, 도 3의 (A) 내지 (D)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기포혼합 경량 소일시멘트(100)가 관 뒷채움이나 박스칼버트 뒷채움, 단열판이나 인공산의 뒷채움 공사 등에 채용될 경우에도 탁월한 효능을 발휘할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 충전ㆍ매립 및 성토를 위한 기포혼합 경량 소일시멘트의 제조방법을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 충전ㆍ매립 및 성토를 위한 기포혼합 경량 소일시멘트의 제조방법은 먼저 공사 현장에서 발생하는 잔토와 소일크리트 고화재 및 물을 소정의 배합비로 혼합 장치에 의해 혼합하여 소일시멘트 슬러리를 제조하게 된다(S401). 이때, 현장에서 발생하는 건설잔토의 일부를 모래로 대체할 수도 있다. 또한, 상기 소일크리트 고화재는 포틀랜드시멘트 1∼5종에 슬래그 분말, 플라이애시, 실리카흄, 화산재, 제올라이트, 왕겨재(rice husk), 규조토 등 포졸란물질이 20∼80% 혼합된 것이다.
소일 시멘트 슬러리의 제조가 완료되면, 기포제와 물을 소정 비율로 섞어 기포를 발생시킨다(S402). 이때, 기포의 발생을 위해 발포 장치가 채용되며, 또한 압축공기의 공급을 위해 컴프레샤가 채용된다.
이렇게 하여 소일 시멘트 슬러리와 기포군이 만들어지면, 그 소일시멘트 슬러리와 기포군을 균질하게 혼합한다(S403). 이때, 이들의 균질한 혼합을 위해 스태틱 믹서(static mixer)가 채용된다. 여기서, 소일 시멘트 슬러리와 기포군의 혼합물에 있어서, 공기량은 10∼40%, 소일크리트 고화재:혼합토=1:1∼1:5의 혼합물로 구성되고, 단위수량은 100∼500 kgf이다. 또한, 혼합물의 물리적 특성은 단위 체적중량:0.5∼1.5kgf/㎥, 압축강도:3∼10kgf/㎠ 및 유동성:100∼200mm로 설계된다.
여기서, 상기 단위 체적중량이 0.5∼1.5kgf/㎥인 본 발명의 경량 소일시멘트는 일반적인 소일시멘트 중량의 30∼90% 수준의 경량성을 확보하기 때문에 충전, 매립 및 성토 공사시에 상재하중을 경감시켜 주어서 구조물의 안전성이 향상된다.또한, 상기 압축강도가 3∼10kgf/㎠인 본 발명의 경량 소일시멘트는 충전, 매립 및 성토 공사시에 충분한 내하력을 확보하는 수준이므로 구조물의 안전성을 확보하는데 문제가 없다. 또한, 상기 유동성이 100∼200mm인 본 발명의 경량 소일시멘트는 충전, 매립 및 성토 공사시에 별도의 다짐작업이 추가되지 않고 중력다짐만으로도 충분히 다져지는 특성을 갖는다. 이상에 의해 기포혼합 경량 소일시멘트가 만들어지면, 펌프로 압송하여 현장에 타설하게 된다.
이상의 설명에서와 같은 본 발명에 따른 기포혼합 경량 소일시멘트를 이용하여 지반의 충전ㆍ매립 및 성토공사를 수행할 경우, 기포의 혼합량을 변화시킴으로써 단위 체적 중량을 다양하게 조정할 수 있고, 유동값이 100∼200mm 정도에서도 재료분리의 발생없이 충분히 안정성을 확보할 수 있으며, 작은 공극에도 충전이 가능하고, 펌프압송성이 우수하여 현장에서의 시공성이 우수하다. 따라서, 본 발명의 기포혼합 경량 소일시멘트를 이용한 충전ㆍ매립 및 성토공법이 각종 토목 및 건축공사에 채용될 경우 상재하중을 경감시켜 침하를 예방하고, 인접 구조물에 대한 영향도 최소화하며, 연약지반상의 기초 하부나 지하공동의 충전 등 각종 충전공사에도 탁월한 효능을 발휘할 수 있는 장점이 있다.
도 1의 (A) 내지 (E)는 본 발명에 따른 충전ㆍ매립 및 성토를 위한 기포혼합 경량 소일시멘트가 각종 충전이나 매립공사에 채용된 경우를 보여주는 도면.
도 2의 (A) 내지 (F)는 본 발명에 따른 충전ㆍ매립 및 성토를 위한 기포혼합 경량 소일시멘트가 각종 성토 공사에 채용된 경우를 보여주는 도면.
도 3의 (A) 내지 (D)는 본 발명에 따른 충전ㆍ매립 및 성토를 위한 기포혼합 경량 소일시멘트가 각종 뒷채움 공사에 채용된 경우를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 충전ㆍ매립 및 성토를 위한 기포혼합 경량 소일시멘트의 제조방법을 보여주는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100...(본 발명의)기포혼합 경량 소일시멘트

Claims (3)

  1. 공기량 10∼40%, 소일크리트 고화재와 혼합토의 혼합물 90∼60%로 구성되되, 소일크리트 고화재:혼합토=1:1∼1:5의 비율로 혼합되고, 혼합물의 물리적 특성은 단위 체적중량:0.5∼1.5kgf/㎥, 압축강도:3∼10kgf/㎠, 유동성:100∼200mm인 것을 특징으로 하는 충전ㆍ매립 및 성토를 위한 기포혼합 경량 소일시멘트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 소일크리트 고화재는 포틀랜드시멘트 1∼5종에 슬래그 분말, 플라이애시, 실리카흄, 화산재, 제올라이트, 왕겨재(rice husk), 규조토 등의 포졸란물질이 20∼80% 혼합된 것을 특징으로 하는 충전ㆍ매립 및 성토를 위한 기포혼합 경량 소일시멘트.
  3. 공사 현장에서 발생하는 잔토와 소일크리트 고화재 및 물을 소정의 배합비로 혼합하여 소일시멘트 슬러리를 제조하는 단계;
    기포제와 물을 소정 비율로 섞어 기포를 발생시키는 단계; 및
    상기 단계에서 만들어진 소일시멘트 슬러리와 기포군을 균질하게 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전ㆍ매립 및 성토를 위한 기포혼합 경량 소일시멘트의 제조방법.
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