KR100563975B1 - The components of the ground-strengthening material for the repairing the ground sinking of cultural assets and the manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 문화재 지반 침하를 보수하기 위하여 지반 침하의 원인이 되는 연약지반 및 결손지반에 주입, 충전하여 경화시키는 지반강화재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분말상의 혼합물과 액상의 첨가재로 구성되어 있으며, 상기 분말상의 혼합물은 지반강화재의 주재료로서 흙 40~60중량%와, 강회와 알루미나 시멘트를 70~90:30~10의 중량비로 배합한 시멘트혼합재 10~30중량%와, 포졸란계 광물질 10~30중량%와, α형 반수석고 5~15중량%로 되어 있고, 상기 액상의 첨가재는 지반강도, 수밀성 및 유동성을 향상시키기 위하여 첨가하는 것으로서 10~20중량% 농도의 수용액상태로 상기 혼합물 중량대비 1.0~2.4중량% 첨가되는 규불화아연(ZnSiF6)과 농도 30~50중량%의 수용액상태로 상기 혼합물 중량대비 0.7~1.5중량% 첨가되는 나프탈렌계 유동화제로 되어 있는 것을 특징으로 하는 문화재 보수를 위한 지반강화재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ground reinforcement composition and a method for preparing the ground reinforcing material to be cured by injecting, filling and curing the soft ground and defect ground causing the ground settlement in order to repair the cultural settlement ground, more specifically, the powder mixture and liquid additives The powdery mixture is composed of 40 to 60% by weight of soil as the main material of the ground reinforcement material, 10 to 30% by weight of cement mixture containing lime and alumina cement in a weight ratio of 70 to 90:30 to 10, and pozzolan 10-30% by weight of the mineral material, and 5-15% by weight of α-type hemihydrate gypsum. The liquid additive is added to improve the ground strength, water-tightness and fluidity, in an aqueous solution of 10-20% by weight. Zinc fluoride (ZnSiF 6 ) to be added 1.0 to 2.4% by weight relative to the weight of the mixture and naphthalene-based fluidization is added to 0.7 to 1.5% by weight relative to the weight of the mixture in an aqueous solution of 30 to 50% by weight It relates to a ground reinforcement composition and a method of manufacturing the same for the cultural property repair.
문화재, 지반강화재, 지반 침하Cultural property, ground reinforcement, ground subsidence
Description
도 1은 본 발명에 따른 지반강화재 조성물의 제조방법을 도시한 공정도.1 is a process chart showing a method for producing a ground reinforcement composition according to the present invention.
도 2는 실시예 1 내지 실시예 4에 따라 제조된 지반강화재를 대상으로 재령 1일에서의 지반강도 측정값을 도시한 그래프도.Figure 2 is a graph showing the ground strength measurement value at the age of 1 for the ground reinforcement prepared according to Examples 1 to 4.
도 3은 실시예 1 내지 실시예 4에 따라 제조된 지반강화재를 대상으로 재령 1일에서의 투수율 측정값을 도시한 그래프도.Figure 3 is a graph showing the permeability measurement value at the age of 1 for the ground reinforcement prepared according to Examples 1 to 4.
본 발명은 문화재 지반 침하를 보수하기 위하여 지반 침하의 원인이 되는 연약지반 및 결손지반에 주입, 충전하여 경화시키는 지반강화재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분말상의 혼합물과 액상의 첨가재로 구성되어 있으며, 상기 분말상의 혼합물은 지반강화재의 주재료로서 흙 40~60중량%와, 강 회와 알루미나 시멘트를 70~90:30~10의 중량비로 배합한 시멘트혼합재 10~30중량%와, 포졸란계 광물질 10~30중량%와, α형 반수석고 5~15중량%로 되어 있고, 상기 액상의 첨가재는 지반강도, 수밀성 및 유동성을 향상시키기 위하여 첨가하는 것으로서, 10~20중량% 농도의 수용액상태인 규불화아연(ZnSiF6)을 상기 혼합물 중량대비 1.0~2.4중량% 첨가하고, 30~50중량% 농도의 수용액상태인 나프탈렌계 유동화제를 상기 혼합물 중량대비 0.7~1.5중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 문화재 보수를 위한 지반강화재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ground reinforcement composition and a method for preparing the ground reinforcing material to be cured by injecting, filling and curing the soft ground and defect ground causing the ground settlement in order to repair the cultural settlement ground, more specifically, the powder mixture and liquid additives The powdery mixture is composed of 40 to 60% by weight of soil as the main material of the ground reinforcement, 10 to 30% by weight of the cement mixture in which the weight ratio of lime and alumina cement is 70 to 90:30 to 10, 10 to 30% by weight of pozzolanic minerals and 5 to 15% by weight of α-type hemihydrate gypsum, and the liquid additive is added to improve the ground strength, water-tightness and fluidity, and is an aqueous solution having a concentration of 10 to 20% by weight. Zinc silicate (ZnSiF 6 ) in a state is added 1.0 to 2.4% by weight based on the weight of the mixture, and a naphthalene-based fluidizing agent in an aqueous solution of 30 to 50% by weight is added in an amount of 0.7 to 1.5% by weight. It relates to a ground reinforcement composition for the cultural property repair, characterized in that the addition and method for producing the same.
일반적으로 석조 및 목재로 이루어진 문화재는 오랜 세월동안 일조(日照), 온도변화와 같은 반복적인 기후변화 혹은 강우, 바람에 의한 침식작용과 이끼, 곰팡이 등의 미생물 작용에 의해 문화재의 외관이 풍화된 결과 박리현상을 유발하고, 균열의 발달에 따른 열화(裂化)로 인해 문화재의 변형과 구조물의 균형변화를 초래하게 된다. 특히 석조구조물에 있어서 이러한 구조물의 균형변화는 문화재를 받치고 있는 토양 및 지반의 연약화로 이어지며, 이로 인한 지반 침하는 큰 자중을 지닌 석조구조물의 지대석을 밀어내거나, 부재료들이 균형을 잃어 석재들이 탈락되거나 이완되는 현상을 유발함으로써 구조물의 전체균형에 큰 영향을 미쳐 문화재로서의 소중한 가치를 손상시킨다.In general, cultural assets made of stone and wood are the result of repeated weather changes such as sunshine, temperature change, or the appearance of cultural properties due to microorganisms such as rain, wind erosion and moss and mold. Delamination is caused, and deterioration due to the development of cracks causes deformation of cultural properties and balance change of structures. Especially in stone structures, the balance change of the structure leads to the weakening of the soil and the ground supporting cultural property, which pushes the ground stones of the stone structures with high self-gravity, or the materials are unbalanced, causing the stones to fall out. By causing the phenomenon of relaxation, it greatly affects the overall balance of the structure, which damages the precious value as a cultural property.
한편, 흙이나 석조 또는 목조로 만들어진 문화재의 지반 침하에 영향을 미치는 요인으로서는 일조, 온도변화, 물에 의한 침식[水食], 바람에 의한 침식[風食]과 같은 물리적 침식작용, 염류 혹은 용탈(溶脫) 등에 의한 화학적 침식작용, 동식 물, 균류, 미생물 등이 원인이 되는 생물학적 침식작용으로 구분된다.On the other hand, factors affecting the ground subsidence of cultural properties made of soil, stone, or wood include physical erosion such as sunshine, temperature change, water erosion, wind erosion, salt or leaching. It is classified into biological erosion caused by chemical erosion by plants (i), animals, plants, fungi and microorganisms.
이와 같이 문화재에 대한 다양한 침식형태와 이로 인한 지반 침하로부터 문화재가 손상되는 것을 방지하기 위한 방법에 있어서, 야스시(T. Yasushi)의 1999년 일본특허 제11012064호 ‘흙 또는 돌로 된 문화재의 강화보존제 및 강화보존방법’에서는 흙이나 돌로 된 문화재의 풍화 및 열화현상을 억제하기 위해 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 철(Fe), 칼슘(Ca), 티탄(Ti), 마그네슘(Mg), 망간(Mn) 및 동(Cu)을 함유하는 금속알콕사이드(M-OR)를 알코올계 용매중에서 용해시키고, 산촉매를 가한 상태에서 가수분해(hydrolysis)시켜 얻어진 젤(gel)상의 생성물을 강화보존제로 사용하여 문화재가 풍화되어 열화되거나 침하된 부분에 대하여 도포, 산포 및 함침 등의 기술로 보수하는 방법이 공지되어 있다. 이외에도 코조(K. Kozo) 등의 일본특허 제8336813호 ‘출토품 및 실외에 있는 문화재의 보존처리방법’에서는 크실렌(xylene), 아세톤(acetone), 에틸아세테이트(ethyl acetate)와 같은 유기용제에 함불소수지(fluorine-containing resin)를 용해시킨 재료로 문화재의 지반 침하 부분 혹은 결손부위를 함침하여 보수함으로써 내후성, 부식저항성, 수밀성을 개선하는 방법이 공지되어 있다.As described above, in a method for preventing damage to cultural properties from various types of erosion of the cultural property and ground subsidence, T. Yasushi's 1999 Japanese Patent No. 11012064 `` Reinforcement preservation agent of cultural property of soil or stone and Reinforced preservation methods' include silicon (Si), aluminum (Al), iron (Fe), calcium (Ca), titanium (Ti), magnesium (Mg) and manganese in order to suppress the weathering and deterioration of cultural properties of soil or stone. A gel-like product obtained by dissolving a metal alkoxide (M-OR) containing (Mn) and copper (Cu) in an alcoholic solvent and hydrolyzing in the presence of an acid catalyst was used as a preservative. There is known a method for repairing a portion of the cultural property which has been weathered and degraded or submerged by techniques such as coating, spraying and impregnation. In addition, K. Kozo et al., Japanese Patent No. 8,337,813, `` Preservation and treatment of excavated products and cultural assets in the open air, '' fluorine-containing organic solvents such as xylene, acetone, and ethyl acetate. It is known to improve weather resistance, corrosion resistance and watertightness by impregnating and repairing subsided or missing areas of cultural properties with materials containing a fluorine-containing resin.
이와는 달리 국내의 경우에는 문화재를 보수하기 위한 기술이 아직 보고되지 않고 있으며, 다만 대한민국 특허출원 제2001-0003996호 ‘생약제의 휘발성 추출물을 유효성분으로 하는 문화재보존용 살생물제 조성물 및 그를 이용한 문화재 보존방법’과 대한민국 특허출원 제1997-046260호 ‘문화재 수장고용 조습패널 및 그 제조방법’이 공지되어 있을 뿐이어서 주로 문화재의 보존에 국한되어 있으며, 외 국의 경우에도 근본적으로 문화재의 지반 침하로 인해 발생되는 문제점을 보수하기 위한 기술개발은 아직 이루어지지 않고 있는 실정이다. In contrast, in Korea, no technology for repairing cultural property has been reported yet, but Korean Patent Application No. 2001-0003996 'Biocide composition for cultural property preservation using volatile extract of herbal medicine and cultural property preservation using the same Method 'and Korean Patent Application No. 1997-046260,' Humidity Panel for Cultural Assets Employment and its Manufacturing Method 'are known only, and are mainly limited to the preservation of cultural properties. The development of technology for repairing the problem is not yet made.
한편, 문화재의 손실단면을 보수 및 복원하기 위해서는 종래에는 아크릴(acryl), 폴리에스터(polyester), 초산비닐(vinyl acetate), 이소시아네이트(isocyanate), 폴리에티렌글리콜(PEG), 에폭시(epoxy)와 같은 수지 및 경화제를 이용하여 열화 및 결손 부분에 대한 함침처리하는 방법이 널리 사용되었으나, 이들은 주로 소규모 유물이나 실내에서 보수가 가능한 소형 건축물의 경우에 한해 적용되고 있다. 그러나 대형 석조물 및 석탑 등의 큰 구조물과 같이 결손 부위 및 지반이 침하된 단면부재가 클 경우에는 수지로 전체를 함침하여 강화하는 방법은 불가능하다.On the other hand, in order to repair and restore the loss of the cultural properties of the conventional acryl (acryl), polyester (polyester), vinyl acetate (vinyl acetate), isocyanate (isocyanate), polystyrene glycol (PEG), epoxy (epoxy) and Using the same resin and hardening agent, the method of impregnating deterioration and defects has been widely used, but they are mainly applied to small buildings or small buildings that can be repaired indoors. However, in the case of large sections such as large structures such as large masonry and stone towers where the defects and ground subside, the method of impregnating and strengthening the whole with resin is impossible.
즉, 상기와 같이 본 발명이 속하는 분야의 종래기술에 있어서, 문화재의 열화현상을 억제하고, 그에 따른 지반 침하를 보수하기 위해서 수지계 화합물을 주재료로 사용하여 주입, 함침공법에 의해 문화재의 손상부위 및 지반 강화가 요구되는 부분에 대하여 보수하여왔으나, 대형석조물과 같은 문화재의 지반 침하시 적절한 지반강화재의 개발은 매우 미흡한 실정이었다. 따라서, 종래 수지 및 경화제를 사용한 기술 외에도 대형구조물의 지반 침하로 인해 보수 단면이 큰 경우에 적합한 문화재 보수재료 내지 지반강화재의 개발이 필요하였다.That is, in the prior art in the field to which the present invention belongs as described above, in order to suppress the deterioration of cultural properties and to repair the ground subsidence accordingly, the damaged parts of the cultural properties by injection, impregnation method using resin-based compound as the main material and Although it has been repaired for the parts that require ground reinforcement, the development of appropriate ground reinforcement for the settlement of the cultural assets such as large stone structures has been insufficient. Therefore, in addition to the technology using conventional resins and hardeners, it is necessary to develop cultural properties repair materials or ground reinforcements suitable for large repair sections due to ground subsidence of large structures.
이에 본 출원인은 대한민국 공개특허 제2002-0083647호에서 ‘지내력 증진을 위한 강회 그라우트 제조법’을 공개하였다. 상기 공개특허의 그라우트는 1.2mm 체로 통과된 흙 50~80 중량%, 강회 15~40 중량%, 백시멘트 또는 알루미나 시멘트 5~20 중량%, 조강제 0~5 중량% 등의 고형분으로만 구성되어 있는 것으로서 물과 함께 상기 고형분들을 혼합하더라도 시공 초기에 펌핑(pumping)이 용이할 정도의 높은 유동성을 지니고 있지는 못하였고, 충전·주입 후에는 빠른 경화에 의한 충분한 조기강도가 확보되어야 하고 보수한 후에도 지반 침하가 재발되지 않도록 구조물 자중을 견딜 수 있는 충분한 지반강도를 발현되어야 함에도 불구하고 그 강도가 재령 1일에서 40kgf/㎠에 불과하였으며, 투수율이 20% 이상으로서 초기강도와 내구력을 지속적으로 유지하기 곤란하였고, 장기적으로는 내후성, 내수성 및 내화학성이 부족한 문제점들이 있었다.In this regard, the present applicant has disclosed 'a method of manufacturing grout grout for improving endurance' in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-0083647. The grout of the disclosed patent consists only of solids such as 50 to 80% by weight of soil passed through a 1.2 mm sieve, 15 to 40% by weight of lime, 5 to 20% by weight of cement or alumina cement, 0 to 5% by weight of crude steel, etc. Even if the solids were mixed with water, they did not have high fluidity that could be easily pumped at the beginning of construction, and after filling and injection, sufficient early strength by rapid hardening had to be ensured, and even after repair Although the ground strength should be developed to withstand the weight of the structure so that the settlement does not recur, the strength was only 40kg f / ㎠ at 1 day of age, and the permeability was more than 20% to maintain the initial strength and durability. It was difficult, and in the long term there were problems of lack of weather resistance, water resistance and chemical resistance.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로 지반침하에 의해 손상되는 문화재를 보수하기 위하여 재령 1일에도 70 kgf/㎠이상의 지반강도를 확보하는 것이 가능하고, 펌핑에 적합한 충분한 유동성을 지니며, 투수율이 20%이하로 개선되어 장기적으로 내후성, 내수성 및 내화학성이 우수한 지반강화재 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 데에 목적이 있다.The present invention is to solve the conventional problems as described above to ensure the ground strength of 70 kg f / ㎠ or more in order to repair cultural property damaged by ground subsidence, sufficient fluidity suitable for pumping It has an object to provide a ground reinforcement composition and a method of manufacturing the same having excellent permeability, water resistance and chemical resistance in the long term improved permeability of less than 20%.
이를 위하여 본 발명에 따른 지반강화재 조성물은 분말상의 혼합물과 액상의 첨가재로 구성되어 있으며, 상기 분말상의 혼합물은 지반강화재의 주재료로서 흙 40~60중량%와, 강회와 알루미나 시멘트를 70~90:30~10의 중량비로 배합한 시멘트혼합재 10~30중량%와, 포졸란계 광물질 10~30중량%와, α형 반수석고 5~15중량%로 되 어 있고, 상기 액상의 첨가재는 지반강도, 수밀성 및 유동성을 향상시키기 위하여 첨가하는 것으로서, 10~20중량% 농도의 수용액상태인 규불화아연(ZnSiF6)을 상기 혼합물 중량대비 1.0~2.4중량% 첨가하고, 30~50중량% 농도의 수용액상태인 나프탈렌계 유동화제를 상기 혼합물 중량대비 0.7~1.5중량% 첨가하는 데에 그 특징이 있다.
For this purpose, the ground reinforcement composition according to the present invention is composed of a powdery mixture and a liquid additive, the powdery mixture is the main material of the ground reinforcement soil 40 ~ 60% by weight, lime and
본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration of the present invention in detail as follows.
본 발명에 따른 문화재 지반 침하를 보수하기 위한 지반강화재 조성물은 지반 침하의 원인이 되는 연약지반 및 결손지반에 주입, 충전하여 경화시키기 위한 것으로서 분말상의 혼합물과 액상의 첨가재로 구성되어 있다. The ground reinforcement composition for repairing the ground subsidence of cultural properties according to the present invention is to harden by injecting, filling into the soft ground and the defective ground which causes ground subsidence, and is composed of a powdery mixture and a liquid additive.
상기 분말상의 혼합물은 지반강화재의 주재료로서 흙 40~60중량%와, 강회와 알루미나 시멘트를 70~90:30~10의 중량비로 배합한 시멘트혼합재 10~30중량%와, 포졸란계 광물질 10~30중량%와, α형 반수석고 5~15중량%로 되어 있으며, 상기 액상의 첨가재는 지반강도, 수밀성 및 유동성을 향상시키기 위하여 첨가되는 것으로서, 10~20중량% 농도의 수용액상태인 규불화아연(ZnSiF6)을 상기 혼합물 중량대비 1.0~2.4중량% 첨가하고, 30~50중량% 농도의 수용액상태인 나프탈렌계 유동화제를 상기 혼합물 중량대비 0.7~1.5중량% 첨가하여 구성되는 것이다.The powdery mixture is composed of 40 to 60% by weight of soil as the main material of the ground reinforcement material, 10 to 30% by weight of cement mixture containing lime and alumina cement in a weight ratio of 70 to 90:30 to 10, and
상기 흙은 본래 문화재의 지반을 구성하는 지반재료이므로 보수 이후의 이질감을 줄일 수 있도록 백토, 마사토 및 기타 문화재의 지반을 구성하는 재료와 유사 한 흙을 사용하며, 강회는 생석회(lime), 소석회(quicklime), 석회석(limestone) 등을 사용하고, 포졸란계 광물질은 제철소의 제강공정 중 고로에서 채취된 비철성분을 급냉한 고로슬래그(blast furnace quenched slag) 또는 화력발전소의 연료 연소시 전기집진기에서 포집되는 플라이애쉬(fly ash) 등을 사용하며, α형 반수석고(半水石膏; CaSO4·½H2O)는 배연탈황석고(排煙脫黃石膏), 인산석고(燐酸石膏) 등의 이수석고(二水石膏; CaSO4·2H2O)로부터 결정수를 탈수하여 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하다.Since the soil is a ground material that constitutes the ground of cultural property, soil similar to that of the ground of white soil, masato and other cultural properties is used to reduce the heterogeneity after repair, and the lecture is made of quicklime and lime. quicklime, limestone, etc., and the pozzolanic minerals are collected in the blast furnace quenched slag, which is quenched from the blast furnace during the steelmaking process of the steel mill, or by the electrostatic precipitator during fuel combustion of the thermal power plant. Fly ash is used, and α-type half-water gypsum (CaSO 4 · ½H 2 O) is used for hydrated gypsum such as flue gas desulfurization gypsum and phosphate gypsum (燐 酸 石膏). It is preferable to use what was manufactured by dehydrating crystal water from CaSO 4 .2H 2 O).
한편, 상기 액상상태의 규불화아연은 산화아연(ZnO), 탄산아연(ZnCO3), 황산아연(ZnSO4) 및 수산화아연(Zn(OH)2) 등 금속염(metal salt) 형태의 아연원을 규불화수소산(H2SiF6)과 반응시켜 제조되는 것을 사용하되, 이 때 사용되는 규불화수소산의 적절한 농도는 10∼40중량%이며, 불산 및 인산 제조공정중에 부산물로 발생된 규불화수소산 또는 불산(HF)에 SiO2를 용해시켜 제조한 규불화수소산을 사용할 수도 있다.On the other hand, the zinc silicate in the liquid phase is a zinc salt (ZnO), zinc carbonate (ZnCO 3 ), zinc sulfate (ZnSO 4 ) and zinc hydroxide (Zn (OH) 2 ), such as metal salt (ZnO) source of zinc (metal salt) Hydrofluoric acid (H 2 SiF 6 ) is prepared by reacting with a suitable concentration of hydrofluoric acid used at this time is 10 to 40% by weight, hydrofluoric acid generated as a by-product during the hydrofluoric acid and phosphoric acid manufacturing process or Hydrofluoric acid produced by dissolving SiO 2 in hydrofluoric acid (HF) may be used.
또한, 상기 액상상태의 나프탈렌계 유동화제(naphthalenic superplasticizer)는 나프탈렌과 포르말린의 축합반응에 의해 제조되어 시판되는 NSF(Naphtalene Sulfonated Formaldehyde Condensate; 나프탈렌 술폰산 포르말린 축합물 - 예:(주)대화 제품)를 사용한다.In addition, the liquid naphthalenic superplasticizer (naphthalenic superplasticizer) is prepared by the condensation reaction of naphthalene and formalin and commercially available NSF (Naphtalene Sulfonated Formaldehyde Condensate; do.
이상과 같이 구성된 지반강화재를 지반 침하의 원인이 되는 연약지반 및 결 손지반에 주입, 충전하여 경화시키는 시공을 할 때에는 지반강화재 중량의 20~30중량%에 해당하는 양의 물과 혼합하여 시공하게 된다.When the ground reinforcement composed of the above is injected, filled, and hardened into the soft ground and the defect ground causing the ground subsidence, mix and mix with 20 ~ 30% by weight of water. do.
도 1은 지반강화재를 제조하는 공정도를 도시한 것으로서 먼저 횡축으로 2단 blade가 장착된 혼합용량 0.5㎥의 건식 혼합기에 강회와 알루미나 시멘트를 70~90:30~10의 중량비로 예비 혼합하고, 다음으로 1.2mm체를 통과한 흙을 서서히 투입하면서 40~60rpm의 혼합속도로 100~140분간 1차 건식 혼합을 실시한다. 1차 혼합 후 포졸란계 광물질을 혼합기에 투입하면서 1차 혼합 때와 같은 혼합속도로 50~70분간 2차 혼합을 진행하고, α형 반수석고를 최종적으로 연속투입하여 3차 건식 혼합을 진행하고, 각 성분별 입자의 크기를 균일하게 하기 위하여 최종 혼합물을 해머밀(hammer mill)로 분쇄한 후, 배출된 미분쇄물(微粉碎物)을 지반강화재의 분말상 혼합물 구성성분으로 한다. 한편, 액상상태의 규불화아연 및 나프탈렌계 유동화제 등의 첨가제는 현장 보수시 수용액 상태로 직접 상기 혼합물에 주입하여 사용한다.Figure 1 shows a process chart for manufacturing ground reinforcement, preliminarily mixed with alumina cement in a weight ratio of 70 ~ 90: 30 ~ 10 in a dry mixer having a mixing capacity of 0.5 ㎥ equipped with a two-stage blade in the horizontal axis, and then The primary dry mixing is carried out for 100 to 140 minutes at a mixing speed of 40 to 60 rpm while slowly introducing the soil passing through the 1.2 mm sieve. After the first mixing, the pozzolanic mineral material is introduced into the mixer, and the second mixing is performed for 50 to 70 minutes at the same mixing speed as in the first mixing, and the α type hemihydrate gypsum is finally added continuously to perform the third dry mixing. In order to make the particle size of each component uniform, the final mixture is pulverized with a hammer mill, and the discharged fine pulverized product is used as a powder mixture component of the ground reinforcement material. On the other hand, additives such as zinc silicate and naphthalene-based fluidizing agent in the liquid state is injected directly into the mixture in the form of an aqueous solution at the time of site maintenance.
본 발명의 지반강화재 제조방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the ground reinforcement manufacturing method of the present invention.
강회와 알루미나 시멘트를 70~90:30~10의 중량비로 예비혼합한 시멘트혼합재 10~30중량%에 백토, 마사토, 기타 흙 중에서 선택된 흙 40~60중량%와, 포졸란계 광물질 10~30중량%와, α형 반수석고 5~15중량%를 혼합한 후 분쇄하여 분말상의 혼합물을 만들고, 현장 보수시 상기 혼합물 100중량%에 대하여 10~20중량% 농도의 수용 액상태인 규불화아연(ZnSiF6)을 1.0~2.4중량% 혼합하고, 30~50중량% 농도의 수용액상태인 나프탈렌계 유동화제를 0.7~1.5중량% 혼합하여 상기 혼합물에 주입하여 문화재 지반 침하를 보수하기 위한 지반강화재 조성물을 제조한다.10 to 30% by weight of cement mixtures preliminarily mixed with lime and alumina cement in a weight ratio of 70 to 90:30 to 10, 40 to 60% by weight of soil selected from white clay, masato and other soils, and 10 to 30% by weight of pozzolan minerals And, after mixing 5 ~ 15% by weight of α-type hemihydrate gypsum to pulverize to make a powdery mixture, zinc sulfide (ZnSiF 6 ) in the aqueous solution of 10 to 20% by weight with respect to 100% by weight of the mixture at the time of site repair 1.0 to 2.4% by weight, and mixed with naphthalene-based fluidizing agent in an aqueous solution of 30 to 50% by weight concentration 0.7 to 1.5% by weight to the mixture to prepare a ground reinforcement composition for repairing the settlement of cultural properties.
상기와 같이 제조된 지반강화재를 사용하여 지반 침하로 인해 손상된 문화재를 보수하는 데 있어서 각 조성물의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the action of each composition in repairing the cultural property damaged by ground subsidence using the ground reinforcement prepared as described above are as follows.
주재료인 흙은 본래 지반을 구성하는 지반재료이므로 보수 이후의 이질감을 줄일 수 있으며, 강회와 알루미나 시멘트를 배합한 시멘트혼합재에서 속경성을 지닌 알루미나 시멘트에 의해 보수시 경화반응이 촉진되어 보수작업을 단축할 수 있으므로 문화재의 빠른 복원이 가능하다. 또한 알루미나 시멘트의 수화로 인한 알칼리 환경에서는 강회의 경화반응도 더욱 촉진되게 되는 것이다.Soil, which is the main material, is the ground material that constitutes the ground, so it can reduce the heterogeneity after repairing and shorten the repair work by promoting the hardening reaction during repair by alumina cement with fast hardening in cement mixtures with lime and alumina cement. This allows for quick restoration of cultural property. In addition, in the alkaline environment due to the hydration of the alumina cement, the curing reaction of the lime will be further promoted.
포졸란계 광물질은 가용성 실리카를 함유하므로 시멘트의 수화에 따른 알칼리 환경에서 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 반응하여 겔상의 수화생성물로 칼슘실리케이트의 생성반응을 촉진시켜 조기강도를 촉진하고 구조적 결함을 제거하여 장기적인 강도증진 및 내구력 증진 작용을 한다. α형 반수석고는 수경성 무기화합물로 경화속도가 빠르고, 경화강도가 매우 높으며, 다른 무기화합물과의 수화활성이 크므로 조기강도의 확보가 가능하여 지반의 지내력을 증진시키는 작용을 한다. 첨가재인 규불화아연은 지반강화재 조성물이 수화될 때에 알카리 환경에서 규불화이온(SiF6 2-)이 해리되고 이들이 알카리 금속이온과 반응하여 난용성의 금속불화물(metal fluoride) 미립자를 생성시키는데, 이들 미립자가 지반 구조중 결함이나 결손부위를 충전함으로써 지반의 수밀성을 개선하며, 금속불화물과 동시에 생성되는 비정질 실리카는 상기 포졸란계 광물질의 작용과 같이 지반에 대한 강도 및 내구력을 증진시킨다. 나프탈렌계 유동화제는 지반강화재를 물과 반죽한 상태에서 펌핑에 용이한 유동성을 확보하기 위하여 보수시 현장에서 직접 적용하는 것으로서 감수(減水)작용에 의해 강도를 향상시키는 작용을 한다.Since pozzolanic minerals contain soluble silica, they react with calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) in an alkaline environment following the hydration of cement to promote the formation reaction of calcium silicates as a gel-like hydration product to promote early strength and eliminate structural defects. Long-term strength and durability to enhance the action. α-type hemihydrate gypsum is a hydraulic inorganic compound, which has a fast curing speed, a very high curing strength, and a large hydration activity with other inorganic compounds, thus ensuring early strength, thereby improving the durability of the ground. As an additive, zinc fluoride dissolves fluoride ions (SiF 6 2- ) in an alkaline environment when the ground reinforcement composition is hydrated, and they react with alkali metal ions to produce poorly soluble metal fluoride particles. The fine particles improve the water tightness of the ground by filling defects or defects in the ground structure, and the amorphous silica produced simultaneously with the metal fluoride enhances the strength and durability of the ground as the action of the pozzolanic mineral. Naphthalene-based fluidizing agent is applied directly in the field at the time of repair in order to secure the fluidity for easy pumping in the state of kneading the ground reinforcement with water serves to improve the strength by the water-reducing action.
본 발명을 경화시험체 제작을 통한 실시예에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the present invention in detail by the embodiment through the production of a test specimen as follows.
각 실시예는 지반강화재 중 흙을 제외한 분말상 혼합물의 함량 변화와 규불화아연의 사용유무에 따라 각기 구분하였으며, 재령 1일에서의 지반강도 변화 및 투수율을 평가하기 위한 경화 시험체를 제작하기 위하여 주재료인 분말상 혼합물 중 흙의 함량을 50중량%로 균일하게 하고, 나프탈렌계 유동화제의 첨가량을 상기 혼합물에 대하여 1.0중량%로 고정한 상태에서 실시하였다. 한편, 각 실시예에서 경화시험체의 양생(curing)은 상대습도 90%인 습기함에서 실온(20℃)으로 양생온도를 고정하고, 시험체 제조 후부터 1일간 기건양생 하였다.Each example was divided according to the change in the content of the powder mixture except the soil and the presence or absence of zinc silicate in the ground reinforcement, and the main material for preparing a hardened specimen to evaluate the change in soil strength and permeability at 1 day The content of soil in the powdery mixture was uniformed to 50% by weight, and the addition amount of the naphthalene-based fluidizing agent was carried out in a state of fixing to 1.0% by weight relative to the mixture. On the other hand, the curing of the cured test body in each Example (curing) fixed the curing temperature at room temperature (20 ℃) in the humidity of 90% relative humidity, and was cured for 1 day from the test body production.
이 때 지반강도의 측정은 각 실시예별로 제조된 시험체를 1일간 기건양생한 경화시험체를 대상으로 KSF 2405에 따라 측정하였고, 지반강화재 조성물의 수밀성 시험은 재령 1일 이상 경과된 상태에서 상기 지반강도의 측정을 위해 사용된 경화 시험체를 대상으로 KSF 2451에 따라 실시하였다. 즉, 5kgf/㎠의 투수압력에서 1시간 동안 경화시험체를 투과한 투수량(g)을 지반강화재를 투입하지 않고 흙과 알루미나 시멘트로만 경화시킨 시험체의 투수량(g)으로 나눈 투수율(%)로서 경화시험체의 수밀성을 평가하였다.At this time, the ground strength was measured in accordance with KSF 2405 for the test specimens prepared for each day by curing the test specimen prepared for each day, and the watertightness test of the ground reinforcement composition was carried out for at least one day. The hardening test body used for the measurement of was carried out in accordance with KSF 2451. That is, the permeation rate (g) permeated through the cured test body for 1 hour at a permeation pressure of 5 kg f / cm 2 was cured as a permeability (%) divided by the permeation rate (g) of the test body cured only with soil and alumina cement without adding ground reinforcement. The watertightness of the test body was evaluated.
<실시예 1><Example 1>
1.2mm체를 통과한 흙 50중량%와, 생석회와 알루미나 시멘트를 80:20 중량비로 배합한 시멘트혼합재 10중량%와, 고로슬래그 30중량%와, α형 반수석고 10중량%를 혼합하여 100중량%로 하고, 이 혼합물에 대하여 40중량% 농도의 수용액상태인 나프탈렌계 유동화제(NSF) 1.0중량%를 첨가하여 이를 기건 양생하였다. 이때 지반강화재를 함유한 경화시험체를 성형하기 위한 혼수량은 지반강화재 중량대비 25중량%의 물을 혼합하였다.100% by mixing 50% by weight of soil that passed through the 1.2 mm sieve, 10% by weight of cement mixture containing 80% by weight of quicklime and alumina cement, 30% by weight of blast furnace slag, and 10% by weight of α-type hemihydrate gypsum. %, And 1.0% by weight of naphthalene-based fluidizing agent (NSF) in an aqueous solution at a concentration of 40% by weight was added to the mixture to cure this. At this time, the amount of coma for molding the cured test body containing the ground reinforcement was mixed with 25% by weight of water relative to the weight of the ground reinforcement.
<실시예 2><Example 2>
1.2mm체를 통과한 흙 50중량%와, 생석회와 알루미나 시멘트를 80:20 중량비로 배합한 시멘트혼합재 25중량%와, 고로슬래그 20중량%와, α형 반수석고 5중량%를 혼합하여 100중량%로 하고, 이 혼합물에 대하여 40중량% 농도의 수용액상태인 나프탈렌계 유동화제(NSF) 1.0중량% 및 15중량% 농도의 수용액상태인 규불화아연 1.0중량%를 첨가하여 이를 기건 양생하였다. 이때 지반강화재를 함유한 경화시험체 를 성형하기 위한 혼수량은 지반강화재 중량대비 25중량%의 물을 혼합하였다.100% by mixing 50% by weight of soil that passed through the 1.2 mm sieve, 25% by weight of cement mixture containing 80% by weight of quicklime and alumina cement, 20% by weight of blast furnace slag, and 5% by weight of α-type hemihydrate gypsum. To this mixture, 1.0% by weight of naphthalene-based fluidizing agent (NSF) in a 40% by weight aqueous solution and 1.0% by weight of zinc fluoride in an aqueous solution at 15% by weight were added to dry the resulting mixture. At this time, the amount of coma for forming the hardened test body containing the ground reinforcement was mixed with 25% by weight of water relative to the weight of the ground reinforcement.
<실시예 3><Example 3>
1.2mm 체를 통과한 흙 50중량%와, 생석회와 알루미나 시멘트를 80:20 중량비로 배합한 시멘트혼합재 30중량%와, 고로슬래그 10중량%와, α형 반수석고 10중량%를 혼합하여 100중량%로 하고, 이 혼합물에 대하여 40중량% 농도의 수용액상태인 나프탈렌계 유동화제(NSF) 1.0중량%를 첨가하여 이를 기건 양생하였다. 이때 지반강화재를 함유한 경화시험체를 성형하기 위한 혼수량은 지반강화재 중량대비 25중량%의 물을 혼합하였다.100% by mixing 50% by weight of soil passed through the 1.2 mm sieve, 30% by weight of cement mixture containing 80% by weight of quicklime and alumina cement, 10% by weight of blast furnace slag, and 10% by weight of α-type hemihydrate gypsum. %, And 1.0% by weight of naphthalene-based fluidizing agent (NSF) in an aqueous solution at a concentration of 40% by weight was added to the mixture to cure this. At this time, the amount of coma for molding the cured test body containing the ground reinforcement was mixed with 25% by weight of water relative to the weight of the ground reinforcement.
<실시예 4><Example 4>
1.2mm체를 통과한 흙 50중량%와, 생석회와 알루미나 시멘트를 80:20 중량비로 배합한 시멘트혼합재 25중량%와, 고로슬래그 10중량%와, α형 반수석고 15중량%를 혼합하여 100중량%로 하고, 이 혼합물에 대하여 40중량% 농도의 수용액상태인 나프탈렌계 유동화제(NSF) 1.0중량% 및 15중량% 농도의 수용액상태인 규불화아연 2.4중량%를 첨가하여 이를 기건 양생하였다. 이때 지반강화재를 함유한 경화시험체를 성형하기 위한 혼수량은 지반강화재 중량대비 25중량%의 물을 혼합하였다.100% by mixing 50% by weight of soil that passed through the 1.2 mm sieve, 25% by weight of cement mixture containing 80% by weight of quicklime and alumina cement, 10% by weight of blast furnace slag, and 15% by weight of α-type hemihydrate gypsum. To this mixture, 1.0% by weight of a naphthalene-based fluidizing agent (NSF) in a 40% by weight aqueous solution and 2.4% by weight of zinc fluoride in an aqueous solution at a concentration of 15% by weight were added thereto. At this time, the amount of coma for molding the cured test body containing the ground reinforcement was mixed with 25% by weight of water relative to the weight of the ground reinforcement.
상기 각 실시예에 따른 지반강화재 조성물의 구성을 요약하면 다음의 표 1과 같다.The structure of the ground reinforcement composition according to each embodiment is summarized in Table 1 below.
도 2는 실시예 1 내지 실시예 4에 따라 제조된 지반강화재를 대상으로 재령 1일에서의 지반강도 결과값을 도시한 그래프도이다. 지반강도를 측정한 결과 대체로 강회 및 알루미나 혼합물의 함량이 증가할수록, 포졸란 광물질의 함량이 감소할수록, 반수석고 함량이 증가할수록 지반강도가 증가하는 경향이 있는 것으로 나타났다. 특히 규불화아연을 첨가하면 지반강도가 높아지는 경향을 보였으며, 규불화아연을 2.4 중량% 첨가한 실시예 4의 지반강도가 약 107 kgf/㎠로 가장 높게 나타났다. 따라서 다른 부재료의 함량변화보다 규불화아연의 소량 첨가에 의해서도 지반강도를 크게 향상시킬 수 있으며, 이로부터 규불화아연이 수밀성 향상(투수율 감소) 외에도 조강효과를 지님을 알 수 있었다. 한편 지반강도가 가장 낮은 실시예 1의 경우에도 지반강도 70 kgf/㎠ 이상을 확보하는 것이 가능하였다.FIG. 2 is a graph showing the ground strength results at age 1 for ground reinforced materials manufactured according to Examples 1 to 4. FIG. As a result of measuring soil strength, ground strength tended to increase with increasing content of lime and alumina mixture, with decreasing pozzolan mineral content, and with increasing hemihydrate gypsum content. In particular, the addition of zinc silicate showed a tendency to increase the ground strength, the ground strength of Example 4 added 2.4% by weight of zinc silicate was the highest was about 107 kg f / ㎠. Therefore, the ground strength can be greatly improved by adding a small amount of zinc silicate rather than the content change of other subsidiary materials. From this, it can be seen that zinc silicate has a roughening effect in addition to water tightness (reduced permeability). On the other hand, even in the case of Example 1 having the lowest ground strength, it was possible to secure the ground strength of 70 kg f / ㎠ or more.
도 3은 실시예 1 내지 실시예 4에서 따라 제조된 지반강화재를 대상으로 재령 1일에서의 투수율(%) 측정값을 도시한 그래프도이다.3 is a graph showing the permeability (%) measured value at the age of 1 for the ground reinforcement prepared in Examples 1 to 4.
주재료인 흙과 알루미나 시멘트 만으로 제조한 경화시험체의 투수량 대비 각 실시예의 투수율로부터 알루미나 시멘트이외의 부재료를 적절히 배합하여 제조된 경화시험체는 재령 1일에서 투수율이 20% 이하로 감소하는 것으로 확인되었으며, 특히 이러한 경향은 알루미나 시멘트를 제외한 부재료의 배합과 함께 규불화아연의 첨가에 의해서 더욱 현저한 것으로 확인되었는데, 이중 실시예 4의 경우 투수율이 2% 이하로 크게 감소하는 결과로부터 경화시험체의 수밀성이 크게 개선됨을 확인하였다.From the permeation rate of each example compared to the permeation rate of the cured test bodies made of only the soil and alumina cement as the main materials, the cured test bodies prepared by appropriately mixing the non-alumina cement with the alumina cement were found to have a permeability of 20% or less at 1 day of age. This tendency was found to be more prominent by the addition of zinc silicate with the addition of subsidiary materials except for alumina cement. In the case of Example 4, the water tightness of the cured test body was greatly improved from the result that the permeability was greatly reduced to 2% or less. Confirmed.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 문화재의 지반 침하를 보수하기 위한 지반강화재 조성물에 의하면, 각각의 조성물의 함량 조절에 의해 지반에 적절한 내력(bearing capacity)을 부여함으로써 재령 1일에도 70 kgf/㎠이상의 지반강도를 확보하는 것이 가능하고, 펌핑에 적합한 충분한 유동성을 지니고 있으며, 20% 이하의 투수율을 지니도록 개선할 수 있게 되는 효과가 있는 것이다.As described above, according to the ground reinforcement composition for repairing the ground subsidence of the cultural property according to the present invention, 70 kg f / ㎠ even in 1 day by giving an appropriate bearing capacity to the ground by adjusting the content of each composition It is possible to secure the above ground strength, have sufficient fluidity suitable for pumping, and have an effect of improving to have a permeability of 20% or less.
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2003
- 2003-03-12 KR KR1020030015402A patent/KR100563975B1/en not_active IP Right Cessation
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