KR100762975B1 - Agent for solidifying soil for soil-cement pavement - Google Patents
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Abstract
본 발명은 흙포장 도로의 표층 및 기층 흙을 고화시키는 고화재 및 이를 이용한 흙 고화방법에 관한 것이다. 본 발명의 고화재는 시멘트와 무기염으로 이루어지는데, 시멘트는 포틀랜드 시멘트 또는 혼합시멘트(고로슬래그 시멘트와 플라이애시 시멘트)가 사용되고 무기염은 아윈과 무수석고(또는 황산나트륨)의 혼합물 또는 알루미늄설페이트와 소듐카보네이트의 혼합물이다. The present invention relates to a solidified material for solidifying the surface layer and ground soil of the soil pavement and the soil solidification method using the same. The solidified material of the present invention is composed of cement and inorganic salts, which are used as cement or port cement or blast furnace slag cement and fly ash cement. Mixture of carbonates.
본 발명의 고화재는 최적 함수비의 물을 함유하는 점성토 또는 사질토와 혼합되어 다짐을 통하여 흙을 고화시킴으로써 강도와 내구성이 우수한 친환경적인 흙포장도로를 조성할 수 있다. The solidified material of the present invention can form an environmentally friendly earth pavement with excellent strength and durability by solidifying the soil through the compaction mixed with viscous or sandy soil containing water of the optimum water content.
고화재, 흙, 점성토, 사질토, 시멘트 Solid fire, soil, cohesive soil, sandy soil, cement
Description
도 1은 점성토의 함수비에 따른 압축강도를 나타내는 도.
도 2는 사질토의 함수비에 따른 압축강도를 나타내는 도.
도 3은 점성토의 최적함수비 하에서 RC 혼합률에 따른 압축강도를 나타내는 도.1 is a diagram showing the compressive strength according to the water content of viscous soils.
2 is a diagram showing the compressive strength according to the water content of sandy soil.
3 is a graph showing the compressive strength according to the RC mixing ratio under the optimum ratio of viscous soils.
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도 4는 사질토의 최적함수비 하에서 RC 혼합률에 따른 압축강도를 나타내는 도.4 is a graph showing the compressive strength according to the RC mixing ratio under the optimum water content ratio of sandy soil.
도 5는 점성토의 최적함수비 하에서 NRC 혼합률에 따른 압축강도를 나타내는 도.5 is a graph showing the compressive strength according to the NRC mixing ratio under the optimum ratio of viscous soils.
도 6은 사질토의 최적함수비 하에서 NRC 혼합률에 따른 압축강도를 나타내는 도.6 is a diagram showing the compressive strength according to the NRC mixing ratio under the optimum water content ratio of sandy soil.
본 발명은 흙포장 도로의 표층 및 기층 흙을 고화시키는 고화재 및 이를 이용한 흙 고화방법에 관한 것이다.
흙포장 도로에서 흙의 성질을 개량하는 기술은 우선적으로 흙과 물의 최적함수비에서 외적인 다짐에 의한 흙의 전단강도 증진, 밀도 증대 및 투수계수 감소 등의 효과를 얻을 수 있는 방법과 이러한 기계적인 작용에 의한 효과 외에 화학적 작용에 의한 방법이 있는데, 흙과 무기 및 유기 화학재료를 물과 함께 혼합하여 새로운 반응생성물을 흙속에 생성시켜 흙 입자 사이의 공극을 치밀하게 채워주거나 흙 입자 사이의 정전기적인 인력을 증진시켜 흙의 제 성질을 개선시키는 것이다.The present invention relates to a solidified material for solidifying the surface layer and ground soil of the soil pavement and the soil solidification method using the same.
Techniques to improve the properties of soils on the pavement are to improve the shear strength, increase the density and decrease the permeability coefficient of the soil by external compaction at the optimum ratio of soil and water, and the mechanical action. In addition to the effects of this method, there is a chemical method, which combines soil, inorganic and organic chemicals with water to form new reaction products in the soil, filling the voids between the soil particles densely or electrostatic attraction between the soil particles. By improving the soil's properties.
첫번째 기계적인 다짐에 의한 방법은 지금까지 토질공학에서 오랜 기간동안 검증되어 현재까지 사용되고 있고, 두번째의 화학적인 방법은 국내의 경우 토양의 안정처리재 또는 토양 고화재로 불리어지고 있으며, 그 화학적 조성에 따라 각각의 특성이 다르고 또한 대상 토질에 따라 효과가 달라 안정된 품질확보 및 공통된 시공방법이 제시되고 있지 못한 실정이다.The first method of mechanical compaction has been used in soil engineering for a long time until now, and the second chemical method is called soil stabilization material or soil solidification material in Korea. As the characteristics are different and the effects vary according to the soil quality, stable quality and common construction methods have not been suggested.
또한 기존에 국내에서 개발된 대부분의 고화재는 최근까지 국내의 수요가 많지 않음에 따라 그 성능 및 가격이 외국에 비해 떨어지며, 현장 적용을 하기 위한 충분한 연구 및 현장적용을 하기 위한 시공방법이 개발되지 못하고 있어 사용상의 문제가 제기되고 있다. In addition, since most of the existing fires developed in Korea have not had much domestic demand until recently, their performance and price are inferior to those of other countries.Therefore, sufficient research for the field application and construction methods for site application have not been developed. We do not have and problem on use is raised.
또한, 기존에 개발된 토양 고화재 기술의 대부분은 대도시 지하철공사, 영종도 인천국제공항 개발 및 해안가 지반개량공사에 있어 연약지반 개량 및 안정처리에 사용할 목적으로 주로 개발되어 사용되고 있어 흙포장 도로의 표층흙 고화에 대한 새로운 기술개발이 필요하다. In addition, most of the existing soil solidification technologies have been developed and used mainly for the purpose of improving the soft ground and stabilization in metropolitan subway construction, Yeongjong-do Incheon International Airport development, and shoreline ground improvement construction. New technology development for solidification is needed.
본 발명은 흙포장 도로에 사용되는 흙을 고화시키는 고화재 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 흙포장 도로에 사용되는 흙을 고화시키는 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a solid fire to solidify the soil used on the dirt road.
Another object of the present invention is to provide a method of solidifying the soil used on the dirt road.
본 발명의 흙포장 도로용 흙을 고화시키는 고화재는 시멘트가 사용되는 시멘트계 고화재로 시멘트와 무기염으로 이루어진다.
본 발명의 고화재는 포틀랜드 시멘트 또는 혼합시멘트(고로슬래그 시멘트와 플라이애시 시멘트)에 아윈(calcium sulfoaluminate계)과 무수석고로 이루어지는 무기염이 혼합되어 이루어지는데, 이를 RC(Road Comound) 고화재라 하고 아윈과 무수석고의 혼합물을 RC라고 명명하기로 한다.
또한 본 발명의 RC 고화재는 구성성분 중 무수석고 대신에 황산나트륨이 사용될 수 있다.
또한 본 발명의 고화재는 고로슬래그 시멘트와 플라이애시 시멘트의 혼합시멘트 또는 포틀랜드 시멘트에 알루미늄설페이트와 소듐카보네이트로 이루어지는 무기염이 혼합되어 이루어지는데 이를 NRC(New Road Comound) 고화재라 하고 알루미늄설페이트와 소듐카보네이트의 혼합물을 NRC라고 명명하기로 한다. Solidified material for solidifying the soil for road pavement of the present invention is a cement-based solidified material using cement is composed of cement and inorganic salts.
The solidified material of the present invention is made by mixing an inorganic salt made of calcium sulfoaluminate and anhydrous gypsum in Portland cement or mixed cement (blast furnace slag cement and fly ash cement), which is called RC (Road Comound) solidified material. The mixture of Irwin and anhydrous gypsum will be named RC.
In addition, the RC solidified material of the present invention may be used sodium sulfate instead of anhydrous gypsum among the components.
In addition, the solidified material of the present invention is made of a mixture of blast furnace slag cement and fly ash cement or an inorganic salt made of aluminum sulfate and sodium carbonate mixed with portland cement, which is called NRC (New Road Comound) solidified material and aluminum sulfate and sodium The mixture of carbonates will be named NRC.
본 발명의 흙포장 도로용 고화재와 혼합되는 흙은 통일분류법에 제시된 사질토 및 점성토로 분류하여 사용하고자 하며 이때 사용되는 물의 양은 토질시험에 의해서 구한 최적함수비를 중심으로 결정하였다.The soil mixed with the solidified road for the soil pavement of the present invention is intended to be divided into sandy soil and viscous soil presented in the unified classification method, the amount of water used was determined based on the optimum water content ratio obtained by the soil test.
본 발명의 고화재를 적용할 수 있는 흙포장 도로는 자전거 전용도로, 주차장, 광장, 공원 및 체육시설 등과 같은 근린 생활공간의 포장 도로는 물론 국도, 및 지방도로 등에도 적용할 수 있다.The soil pavement road to which the high fires of the present invention can be applied can be applied to pavement roads of neighborhood living spaces such as bicycle paths, parking lots, plazas, parks, and sports facilities, as well as national roads and local roads.
본 발명의 RC 고화재는 고화재 총중량에 대하여 고로슬래그 시멘트와 플라이애시 시멘트의 혼합시멘트 또는 포틀랜드 시멘트 70~95중량%와 아윈과 무수석고(또는 황산나트륨)로 이루어지는 무기염 5~30중량%로 이루어지되, 상기 무기염은 무기염 총중량에 대하여 아윈 25~75중량% 및 무수석고(또는 황산나트륨) 25~75중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 NRC 고화재는 고화재 총중량에 대하여 고로슬래그 시멘트와 플라이애시 시멘트의 혼합시멘트 또는 포틀랜드 시멘트 90~95중량%와 알루미늄설페이트와 소듐카보네이트로 이루어지는 무기염 5~10중량%로 이루어지되, 상기 무기염은 무기염 총중량에 대하여 알루미늄설페이트 50중량% 및 소듐카보네이트 50중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 고화재는 상기한 배합 비율내에서 도로포장용 표층 및 기층에 요구되는 강도 및 내구성을 만족시킬 수 있는 최적의 배합으로 혼합된다.
본 발명의 고화재는 흙 특히, 점성토와 사질토를 물과 혼합하여 다짐을 통하여 흙을 고화시키게 된다.
본 발명의 고화재를 이용하여 흙을 고화시키는 방법은 점성토 또는 사질토에 본 발명의 RC 고화재 또는 NRC 고화재를 혼합하여 이루어지는 데, 이때 점성토와 사질토는 적절한 량의 물을 함유하여야 한다.
즉, 본 발명의 흙을 고화시키는 방법에서 점성토의 경우에는 점성토 총중량에 대하여 15~35중량%의 물을 함유하고, 사질토의 경우에는 사질토 총중량에 대하여 10~25중량%의 물을 함유한다.
본 발명의 흙을 고화시키는 방법에서 RC 고화재를 이용하여 점성토를 고화시킬 경우에는 점성토 총중량에 대하여 15~35중량%의 물을 함유한 점성토에 RC 고화재를 혼합하여 다짐을 통하여 흙을 고화시키게 된다. 또한 RC 고화재를 이용하여 사질토를 고화시킬 경우에는 사질토 총중량에 대하여 10~25중량%의 물을 함유한 사질토에 RC 고화재를 혼합하여 다짐을 통하여 흙을 고화시키게 된다.
본 발명의 흙을 고화시키는 방법에서 NRC 고화재를 이용하여 점성토를 고화시킬 경우에는 점성토 총중량에 대하여 25중량%의 물을 함유한 점성토에 NRC 고화재를 혼합하여 다짐을 통하여 흙을 고화시키게 된다. 이때, 점성토 총중량에 대하여 25중량%의 물을 함유한 점성토 75~80중량%에 NRC 고화재 20~25중량%를 혼합한다.
또한 NRC 고화재를 이용하여 사질토를 고화시킬 경우에는 사질토 총중량에 대하여 15중량%의 물을 함유한 사질토에 NRC 고화재를 혼합하여 다짐을 통하여 흙을 고화시키게 된다. 이때, 사질토 총중량에 대하여 15중량%의 물을 함유한 사질토 85중량%에 NRC 고화재 15중량%를 혼합한다.
본 발명의 흙 고화방법을 이용하여 흙을 고화시키면, 초기에 고화재와 물의 수화에 의해 불용성의 칼슘설퍼알루미네이트(calcium sulfoaluminate) 또는 에트린자이트(ettringite) 같은 침상구조의 수화물을 최대로 많이 생성하여 흙 입자 사이의 공극을 밀실하게 채워주는 화학적 작용에 의하여 강도와 내구성이 높아진다. 또한 포장용 기계 장비를 이용하는 물리적 고화에 의하여 최종 흙포장 도로의 강도와 내구성이 높아진다. RC solidified material of the present invention is composed of 70 ~ 95% by weight of mixed cement of blast furnace slag cement and fly ash cement or inorganic salt consisting of Irwin and anhydrous gypsum (or sodium sulfate) based on the total weight of solidified fire. However, the inorganic salt is characterized in that it comprises 25 to 75% by weight and 25 to 75% by weight of anhydrous gypsum (or sodium sulfate) based on the total weight of the inorganic salt.
In addition, the NRC solidified material of the present invention is composed of 90 ~ 95% by weight of mixed cement or blast furnace cement or flyland cement or inorganic salt consisting of aluminum sulfate and sodium carbonate based on the total weight of the solidified fire, The inorganic salt is characterized in that it comprises 50% by weight of aluminum sulfate and 50% by weight of sodium carbonate relative to the total weight of the inorganic salt.
The solidifying material of the present invention is mixed in an optimum formulation capable of satisfying the strength and durability required for the surface pavement and base layer for road pavement within the above mixing ratio.
Solidified material of the present invention is to mix the soil, in particular viscous and sandy soils with water to solidify the soil through the compaction.
The soil solidification method using the solidified material of the present invention is made by mixing the RC solidified material or NRC solidified material of the present invention with viscous or sandy soil, wherein the clay and sandy soil should contain an appropriate amount of water.
That is, in the method of solidifying the soil of the present invention, in the case of viscous soil, 15 to 35% by weight of water is contained, and in the case of sandy soil, 10 to 25% by weight of water is included.
In the method of solidifying the soil of the present invention, when the clay is solidified by using RC solidified material, the RC solidified material is mixed with the clay clay containing 15 to 35% by weight of water based on the total weight of the clay. do. In addition, in the case of solidifying sandy soil using RC solidified material, the RC solidified material is mixed with sandy soil containing 10 to 25% by weight of water based on the total weight of sandy soil to solidify the soil.
In the method of solidifying the soil of the present invention, when the clay is solidified using the NRC solidified material, the soil is solidified by mixing the NRC solidified material with the clay containing 25% by weight of water based on the total weight of the clay. At this time, 20 to 25% by weight of NRC solidified material is mixed with 75 to 80% by weight of viscous soils containing 25% by weight of water relative to the total weight of viscous soils.
In addition, when the sandy soil is solidified by using the NRC solidified material, the soil is solidified through the compaction by mixing the NRC solidified material with the sandy soil containing 15% by weight of water based on the total weight of the sandy soil. At this time, 15% by weight of NRC solidified material is mixed with 85% by weight of sandy soil containing 15% by weight of water relative to the total weight of sandy soil.
When the soil is solidified using the soil solidification method of the present invention, the hydrate of the needle-like structure such as calcium sulfoaluminate or ettringite is maximally increased by hydration of the solidified material and water. The strength and durability are enhanced by the chemical action that creates and tightly fills the voids between the soil particles. In addition, the strength and durability of the final soil pavement is increased by physical solidification using the pavement machinery.
상기와 같이 본 발명의 고화재에 사용되는 재료에 대한 범위가 넓은 원인은 고화재가 적용되는 흙포장 도로의 사용목적에 따라 요구되는 강도 및 건조수축 균열 및 수밀성과 같은 내구적 특성에 따라 그 사용량이 결정되기 때문이다.The reason for the wide range of materials used in the solidified material of the present invention as described above is the amount used according to the durable characteristics such as strength and dry shrinkage cracking and watertightness required according to the purpose of the soil pavement to which the solidified material is applied Because it is determined.
상기와 같은 고화재의 다양한 배합특성에서 대표적인 RC와 NRC의 화학성분을 표 1에 나타내었다.Table 1 shows the chemical composition of the typical RC and NRC in the various mixing properties of the solidified material as described above.
다음은 본 발명의 고화재를 다양한 배합비율로 배합하여 점성토 및 사질토에 대하여 시험을 통하여 적용한 실시예이다.The following is an example of applying the solidified material of the present invention in various compounding ratios and applying the test on viscous and sandy soils.
- 대상 시료 Target Sample
시험에 사용한 점성토와 사질토의 구성재료 및 화학성분은 표 2와 같다. 또한 대상토의 입도 분포 특성은 표 3에 나타내었으며, 대상토의 물리, 역학적 특성은 표 4와 같다.Table 2 shows the constituent materials and chemical composition of cohesive and sandy soils used in the test. In addition, the particle size distribution characteristics of the target soil are shown in Table 3, and the physical and mechanical characteristics of the target soil are shown in Table 4.
〈실시예 〉<Example>
RC 고화재의 경우 점성토 도로의 흙과 고화재의 배합조건에 따른 강도특성을 함수비(흙의 중량에 대한 물의 중량비)를 5수준(15, 20, 25, 30 및 35%), 사질토의 경우 강도특성을 함수비(흙의 중량에 대한 물의 중량비)를 4수준(10, 15, 20 및 25%)으로 실시하여 점성토 25%, 사질토 15%의 최적함수비를 결정한 것이 도 1, 2이다.
또한, 각각의 최적함수비에 대하여 점성토는 고화재 중량에 대한 RC 혼합률을 4수준(10, 20, 30 및 40%), 사질토는 고화재 중량에 대한 RC 혼합률을 2수준(20 및 30%)으로 변화시켜 압축강도 특성을 나타낸 것이 도 3, 4이다.In the case of RC solidified fire, strength characteristics (weight ratio of water to weight of soil) in five levels (15, 20, 25, 30 and 35%) were determined according to the mixing conditions of clay and solidified fire in cohesive soil road. Characterized by the water content (weight ratio of water to weight of soil) at four levels (10, 15, 20 and 25%) to determine the optimum water content ratio of 25% viscous soil, 15% sandy soil.
In addition, for each optimum function ratio, clay soils have 4 levels of RC mixing rate (10, 20, 30, and 40%) for solid fire weight, and sandy soils have 2 levels of RC mixing rate for solid fire weight (20 and 30%) 3 and 4 show the compressive strength characteristics by changing
NRC 고화재의 경우 예비실험을 통하여 점성토 25중량%, 사질토 15중량%의 최적함수비를 결정하였다. 또한, 결정된 점성토의 최적함수비에 대하여 OPC(Ordinary Portland Cement)+NRC/SOIL을 20 및 25중량%로 실험을 실시한 것이 도 5이고, 사질토의 최적함수비에 대하여 OPC+NRC/SOIL를 15중량%로 고정하고 NRC/OPC+NRC의 혼합율을 0, 1.5, 3.0, 4.5 및 6.0중량%로 혼합하여 실험을 실시한 것이 도 6이다.In the case of NRC solidified materials, the optimum content ratio of 25% by weight of clay and 15% by weight of sandy soil was determined through preliminary tests. In addition, the experiment was conducted in 20 and 25% by weight of Ordinary Portland Cement (OPC) + NRC / SOIL with respect to the determined optimum soil water content, OPC + NRC / SOIL to 15% by weight relative to the optimum water content of sandy soil 6 is fixed and the experiment was conducted by mixing the mixing ratio of NRC / OPC + NRC at 0, 1.5, 3.0, 4.5 and 6.0 wt%.
상기의 실시예를 통하여 흙에 대한 고화재의 혼합량, 고화재 중량에 대한 시멘트 및 RC(또는 NRC)의 혼합비, 흙의 종류, 흙의 함수비에 따라 고화강도 특성이 3~25 MPa의 범위로 다양하기 때문에 적용되는 흙포장 도로의 사용목적에 따라 최적배합을 결정하여야 한다. Through the above embodiment, the solidification strength characteristics vary depending on the mixing amount of the solidified material to soil, the mixing ratio of cement and RC (or NRC) to the solidified weight, the type of soil, and the water content of the soil in the range of 3 to 25 MPa. Therefore, the optimum mix should be determined according to the purpose of the soil pavement road applied.
본 발명의 고화재를 이용하여 포장된 흙포장 도로는 기존의 아스팔트 및 시멘트 콘크리트 도로포장과는 달리 자연 상태의 흙을 이용함으로써 주변의 자연경관과 조화를 이루어 친환경적이며, 도로현장에 존재하는 흙을 재료로 사용함으로써 자원이 절약되어 경제적이며 도로 포장 공정이 단순화되어 공기가 단축되는 효과가 있다. Soil paved road paved using the solid fire of the present invention, in contrast to the conventional asphalt and cement concrete pavement, by using the soil in the natural state in harmony with the surrounding natural environment, environmentally friendly, By using it as a material, it saves resources and is economical. It also simplifies the road paving process and shortens the air.
또한 본 발명의 고화재는 흙포장 도로용 뿐만 아니라 절토시 사면의 안정용, 흙댐의 전단면, 운하, 개수로, 하천의 라이닝용으로도 다양하게 적용될 수 있다. In addition, the solidified material of the present invention can be applied not only for soil pavement but also for stabilization of slopes during cutting, shear surface of soil dam, canal, channel, lining of rivers.
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|---|---|---|---|---|
| KR101432249B1 (en) | 2012-05-18 | 2014-08-26 | 주식회사 엘에스건설 | composition for soil pavement and construction method of soil pavement using the same |
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| KR20030095815A (en) * | 2002-06-14 | 2003-12-24 | 최연왕 | Manufacturing for color soil pavement thechnique |
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2005
- 2005-02-03 KR KR1020050010091A patent/KR100762975B1/en active IP Right Grant
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