KR100821491B1 - 폐기물 매립지용 고화토 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐기물 매립지용 고화토에 관한 것으로 보다 상세하게는 폐기물 매립지용 고화토에 있어서, 점토, 마사토 또는 이들의 혼합물 85-90중량%를 함유하며 벤토나이트 13-3중량%, 8mm 이하의 석분이 2-7중량%로 혼합하여 다짐도가 향상되고 침하방지, 크랙방지 및 투수 계수가 향상되는 것을 특징으로 하는 폐기물 매립지용 고화토에 관한 것인바, 본 발명의 고화토는 원지반의 성장 및 토질공학적인 측면을 고려하고 있으며 연약지반을 개량하고 지반의 부등침하 현상과 매립장 침출수, 지하의 자연수 유입으로부터 지반의 안정고화된 토양을 유지할 수 있고, 차수막층, 차수막보강층(연약지반개량층)을 구성하여 그 자체가 침출수로부터 자생능력을 갖는 지반구조로 되어 있고, 매립층 주변의 지각변동, 붕괴유실로 인한 방지측면도 고려되는 것에 그 특징이 있다.
Description
본 발명은 폐기물 매립지용 고화토에 관한 것으로 보다 상세하게는 폐기물 매립지용 고화토에 있어서, 점토, 마사토 또는 이들의 혼합물 85-90중량%를 함유하며 벤토나이트 13-3중량%, 8mm 이하의 석분이 2-7중량%로 혼합하여 다짐도가 향상되고 침하방지, 크랙방지 및 투수 계수가 향상되도록 한 폐기물 매립지용 고화토에 관한 것이다.
폐기물매립장의 바닥에는 침출수가 외부로 배출되지 않도록 투수계수가 10 -8cm/sec 이하가 되는 차수시스템을 설치하도록 법적으로 규정하고 있으며 g 차수재로는 보통 순수점토, 벤토나이트혼합토, 단순고화토 등이 사용되고 있다.
하지만 상기 순수점토 차수재는 소정의 투수계수를 가지는 재료를 구하기가 어려워 사실상 적용하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한 상기 점토질의 토사와 벤토나이트를 혼합한 혼합토 차수재는 벤토나이트에 의한 오염물질 흡착성은 있으나 강도가 작아 기초지반이 연약하거나 불량한 경우에는 적용이 어렵다는 문제점이 있다.
그리고 상기 고화토 차수재는 기초지반이 연약하거나 불량한 경우에도 적용이 가능하나 수화균열, 건조균열 등으로 인하여 미세 크랙이 발생하고 오염물질 흡착성이 매우 작은 단점이 있다.
폐기물매립장의 차수재로는 자연점토, 다짐점토, 벤토나이트혼합토 등의 점토류재, 시멘트, 석회, 고화제 등의 고화토류재, HDPE, EPDM 등의 고분자합성재류, GCL(geosynthetic clay liner) 등의 점토 · 고분자합성재류가 있다.
하지만 상기 자연점토, 다짐점토, 벤토나이트 혼합토 등의 점토류재는 차수성 및 흡착성은 양호하나 강도가 없기 때문에 연약지반이나 침하발생지반에서의 적용은 곤란하다는 문제점이 있다.
또한 상기 시멘트, 석회, 고화제 등의 고화토류재는 강도가 있어 연약지반이나 침하발생지반에서의 적용은 가능하나 차수성 및 흡착성이 저조하고 고화토 자체의 수축, 건조 등에 의하여 미세한 균열이 발생된다는 문제점이 있다.
또한 상기 HDPE, EPDM 등의 고분자합성재류는 차수성이 크고 신장성이 크기 때문에 연약지반에의 적용은 가능하나 흡착성이 전혀 없다는 문제점이 있다. 그리고 상기 GCL(geosynthetic clay liner) 등의 점토·고분자합성재류는 차수성, 신장성, 흡착성은 양호하나 점토와 고분자합성재를 결합한 것으로 고가인 단점이 있다.
현재 국내의 경우 해안지역과 같이 기초지반이 바닥이 연약한 지역에 폐기물매립장을 축조하는 경우에는 상기의 차수시스템 중에서 보통 고화토류 차수재를 적용하고 있다.
그러나 현재 국내에서 적용하고 있는 고화토 차수재는 주로 시멘트 또는 석회를 주성분으로 한 고화제이기 때문에 시멘트 및 석회의 수화반응, 발열반응 등에 의하여 고화토차수재 내에 미세한 수화균열, 수축균열 등이 발생하게 된다.
그리고 폐기물의 매립고가 증가함에 따라 작용하중이 커지게 되어 강성체인 고화토차수재가 파손되는 경우가 있다. 이러한 균열 및 파손은 매립지내에 누적되는 침출수를 외부로 흐르게 하는 이동통로를 제공하는 역할을 하게 되어 치명적인 결과를 초래하게 된다.
따라서 이에 대한 보완책이 필요하나 아직까지 이에 대한 뚜렷한 대비책이 강구되지 않은 실정이다. 그리고 플라이애쉬 등과 같은 산업폐기물은 화력발전소 등지에서 다량으로 발생하나 재활용이 미비하여 단순매립에 의존하고 있는 실정이다.
플라이애쉬는 포졸란반응을 가지고 있기 때문에 차수성 및 자경성의 기능을 가지고 있어 차수재의 첨가제로 사용할 수가 있으나 전혀 활용되지 못하고 있는 실정이다. 따라서 차수재의 첨가재료로 이의 적극적인 재활용에 대한 모색이 필요한 실정이다.
점토질의 토사와 벤토나이트의 혼합물로 차수막을 구성하는 어스라이닝 공법은 고결력이 없는 점토질의 토사와 벤토나이트로 이루어진 혼합토의 다짐실험과 투수계수는 아래 표 1과 같다.
| 시험항목 배합인 | 다짐시험(A-a) | 투수계수 (cm/sec) | |
| 최대건조밀도(g/㎠) | 최적함수비(%) | ||
| 벤토나이트 3% | 1.402 | 28.7 | 9.0 × 10-8 |
| 벤토나이트 6% | 1.389 | 29.9 | 6.8 × 10-8 |
| 벤토나이트 9% | 1.371 | 31.0 | 4.2 × 10-8 |
상기와 같은 실험을 통하여 점토질의 토사와 벤토나이트의 혼합물인 혼합토는 지지력의 부족(다짐도 저하)과 유실(침하) 및 혼합토를 이루는 점토의 수분이 전부 증발된 경우 크랙이 발생되는 분리현상 등 큰 문제점을 발생하였으며, 또한 상기 종래 혼합토는 투수 계수가 낮은 문제점이 있었다.
상기한 종래 문제점을 감안하여 안출한 본 발명은 원지반의 성장 및 토질공학적인 측면을 고려하고 있으며 연약지반을 개량하고 지반의 부등침하 현상과 침출수, 자연수 유입으로부터 지반의 안정고화된 토양을 유지할 수 있고, 차수막층, 차수막보강층(연약지반개량층)을 구성하여 그 자체가 오염수로부터 자생능력을 갖는 지반구조되어 있고, 매립층 주변의 지각변동, 붕괴유실로 인한 방지측면도 고려되어 있다. 또 시공성이 양호하고 공기 단축의 이점도 있다.
상기한 본 발명은 폐기물 매립지용 고화토에 있어서, 폐기물 매립지용 고화토에 있어서, 점토, 마사토 또는 이들의 혼합물 85-90중량%를 함유하며 벤토나이트 13-3중량%, 8mm 이하의 석분이 2-7중량%로 혼합하여 다짐도가 향상되고 침하방지, 크랙방지 및 투수 계수가 향상되는 것을 특징으로 하는 폐기물 매립지용 고화토에 의하여 달성된다.
상기한 본 발명은 폐기물 매립지용 고화토에 있어서, 폐기물 매립지용 고화토에 있어서, 점토, 마사토 또는 이들의 혼합물 85-90중량%를 함유하며 벤토나이트 13-3중량%, 8mm 이하의 석분이 2-7중량%로 혼합하여 다짐도가 향상되고 침하방지, 크랙방지 및 투수 계수가 향상되는 것을 특징으로 하는 폐기물 매립지용 고화토에 의하여 달성된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 기본적인 폐기물 매립지용 고화토는 점토, 마사토 또는 이들의 혼합물에 벤토나이트를 혼합하고 그 혼합물에 크기가 8mm 이하의 석분을 혼합하여 다짐도가 향상되고 침하방지, 크랙방지 및 투수 계수가 향상되도록 한 구조이다.
상기 점토 화강토 또는 이들의 혼합물은 85-90중량%, 벤토나이트 13-3중량%, 8mm 이하의 석분이 2-7중량%로 이루어진 구조이다.
특히 석분이 8mm 이상이 되면 다짐도가 저하되는 문제가 있기 때문에 석분의 크기를 석분이 8mm 이하로 하는 것이 바람직하다.
한편 상기 석분은 아래와 같은 물성을 갖고 있다.
화강암 : 비중2.637, 흡수율(%)0.58, 평균압축강도kg/cm2 1,386, 평균경도18.64
안산암 : 비중2.583, 흡수율(%)2.12, 평균압축강도kg/cm2 863.5, 평균경도17.71
석회암 : 비중2.715, 흡수율(%)0.56, 평균압축강도kg/cm2 1,402, 평균경도15.86
응회암 : 비중2.430, 흡수율(%)8.20, 평균압축강도kg/cm2 1,402, 평균경도18.64
점판암 : 비중2.715, 흡수율(%)0.56, 평균압축강도kg/cm2 1,402, 평균경도18.64
본 발명에서 사용되는 벤토나이트는 아래와 같은 물성을 갖고 있다.
벤토나이트의 화학적 조성
| 성 분 | sio2 | Hl2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O |
| 조성비 | 60-70% | 12-20% | 3-5% | 0.2.-2% | 1.0-205% | 1-4% |
수분율(ASTM D 4643-2000) : 9.6%,
이온적근법 - 시료:증류수=1:20으로 상온에서 24시간 방치 후 측정 9.0
몬모릴로나이트 함량(메탈렌블루) : 85% 흡수율(ASTM E 946-1992) : 73
입도시험(ASTM D 421-1985) : 통과율 NO. 20 SIEVE 99.3%
팽윤도(ASTM D 5890-2002) (ml/2.0g) : 24.7
상기와 같은 조건을 갖는 벤토나이트와 석분을 점토, 마사토 또는 이들의 혼합물을 혼합하여 다짐시험 및 투수계수에 관하여 살펴보면 표 2와 같음을 알 수 있다.
| 시험항목 배합인 | 다짐시험(A-a) | 투수계수 (cm/sec) | |
| 최대건조밀도(g/㎠) | 최적함수비(%) | ||
| 석 분 3% | 1.817 | 15.1 | 1.6 × 10-8 |
| 석 분 6% | 1.783 | 17.1 | 6.7 × 10-8 |
| 석 분 9% | 1.730 | 19.2 | 4.4 × 10-8 |
한편 본 발명에 있어서 상기 혼합토를 형성시 사용되는 토사가 점토이면 석분의 크기가 작고 마사토이면 석분의 크기가 큰 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 폐기물 매립지용 고화토는 원지반의 성장 및 토질공학적인 측면을 고려하고 있으며 연약지반을 개량하고 지반의 부등침하 현상과 침출수 자연수 유입으로부터 지반의 안정고화된 토양을 유지할 수 있고, 차수 막층, 차수막보강층(연약지반개량층)을 구성하여 그 자체가 오염수로부터 자생능력을 갖는 지반구조되어 있고, 매립층 주변의 지각변동, 붕괴유실로 인한 방지측면도 고려되어 있다. 또 시공성이 양호하고 공기 단축의 이점이 있다.
Claims (3)
- 폐기물 매립지용 고화토에 있어서,점토, 마사토 또는 이들의 혼합물 85-90중량%를 함유하며 벤토나이트 13-3중량%, 8mm 이하의 석분이 2-7중량%로 혼합하여 다짐도가 향상되고 침하방지, 크랙방지 및 투수 계수가 향상되는 것을 특징으로 하는 폐기물 매립지용 고화토.
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