KR100940802B1 - 연약지반 개량용 경화제와 이의 심층혼합처리장치 및 이를 이용한 심층혼합처리공법 - Google Patents

연약지반 개량용 경화제와 이의 심층혼합처리장치 및 이를 이용한 심층혼합처리공법 Download PDF

Info

Publication number
KR100940802B1
KR100940802B1 KR20090037408A KR20090037408A KR100940802B1 KR 100940802 B1 KR100940802 B1 KR 100940802B1 KR 20090037408 A KR20090037408 A KR 20090037408A KR 20090037408 A KR20090037408 A KR 20090037408A KR 100940802 B1 KR100940802 B1 KR 100940802B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
blast furnace
lime
furnace slag
storage tank
mixture
Prior art date
Application number
KR20090037408A
Other languages
English (en)
Inventor
최성희
정진교
박세연
Original Assignee
최성희
정진교
박세연
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 최성희, 정진교, 박세연 filed Critical 최성희
Priority to KR20090037408A priority Critical patent/KR100940802B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100940802B1 publication Critical patent/KR100940802B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/08—Slag cements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C04B18/141—Slags
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/002—Water
    • C04B22/0026—Salt water, e.g. seawater
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/06—Oxides, Hydroxides
    • C04B22/062—Oxides, Hydroxides of the alkali or alkaline-earth metals
    • C04B22/064—Oxides, Hydroxides of the alkali or alkaline-earth metals of the alkaline-earth metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/02—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing inorganic compounds only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00017—Aspects relating to the protection of the environment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00732—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for soil stabilisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/24—Sea water resistance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/70—Grouts, e.g. injection mixtures for cables for prestressed concrete
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/05—Materials having an early high strength, e.g. allowing fast demoulding or formless casting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Abstract

본 발명은 해양 인근 연약지반의 점토층(진흙, 해상 갯벌), 무른 실트층에서의 오거 교반날개의 회전속도를 저회전으로도 슬라임의 교반 효율을 향상시켜 균일하고 연속적인 고강도의 지중구조체를 시공할 수 있도록 한 심층혼합처리장치와 해양지역 지반개량 및 보강공사 시공시 강알칼리촉진제(물유리 등) 및 포틀랜드시멘트를 사용하지 않거나 또는 일부 사용하여, 해양지역에서 쉽게 사용할 수 있는 해수를 이용하여 산업부산물인 고로슬래그 미분말과 천연재료인 석회분말을 적정량 혼합하여 지반고결재를 제조함으로써, 해수를 용이하게 이용할 수 있고, 저발열화와 내해수성을 동시에 달성할 수 있으며, 지반고결재의 초기강도와 장기강도 및 해양에 무해한 지반고결재를 이용한 지반개량공법과 이의 심층혼합처리장치 및 이를 이용한 심층혼합처리공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제는 고로슬래그 35∼80 중량부, 석회 35∼50 중량부, 모래 또는 세골재 10∼120 중량부, 해수 28∼88 중량부로 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제는 포틀랜드시멘트와 고로슬래그를 6:4 또는 4:6의 중량비율로 혼합한 혼합재 35∼80 중량부, 석회 0.5∼5 중량부, 모래 또는 세골재 10∼120 중량부, 해수 28∼88 중량부로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 지중의 교반 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제 심층혼합처리장치는 고로슬래그 또는 고로슬래그 시멘트를 저장하는 고로슬래그 저장조와; 상기 고로슬래그 저장조의 인근에 배치되며, 해수를 저장하는 용수탱크와; 상기 고로슬래그 저장조의 인근에 배치되며, 모래 또는 세골재가 저장되는 모래 저장조와; 상기 고로슬래그 저장조의 인근에 배치되며, 석회를 저장하는 석회 저장조와; 상기 고로슬래그 저장조로부터 고로슬래그 또는 고로슬래그 시멘트가 일정량 공급됨과 동시에 상기 용수탱크로부터 해수가 일정량 공급되어, 이들을 교반 혼합시키는 제1믹서기와; 상기 제 1믹서기에 의해서 혼합 교반된 시멘트 슬러리가 공급되고, 상기 모래 저장조로부터 공급되는 모래 또는 세골재를 교반 혼합시키는 제2믹서기와; 상기 석회 저장조로부터 석회가 일정량 공급됨과 동시에 상기 용수탱크로부터 해수가 일정량 공급되어, 이들을 교반 혼합시키는 제3믹서기와; 상기 제2믹서기를 통해 교반 혼합된 시멘트 슬러리와 모래 또는 세골재 혼합물을 공급하도록 몰탈펌프 공급을 통해 공급관이 형성되고, 상기 공급관의 측면에 제3믹서기를 통해 교반 혼합된 석회혼합물을 고압펌프로 공급하는 석회혼합물 고압분사노즐이 형성되며, 상부에 고압공기를 공급하는 고압공기 분사노즐로 이루어진 제트펌프와; 상기 제트펌프를 통과한 석회혼합물과 시멘트 슬러리와 모래 또는 세골재 혼합물을 혼합시키는 아지테이터와; 상기 아지테이터를 통해 혼합된 경화제를 토출관을 통하여 지중에 주입하도록 경화제 주입통로가 구비됨과 동시에 선단에 교반날개가 구비된 오거 교반날개로 구성됨을 특징으로 한다.
그리고 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제를 이용한 심층혼합처리공법은 육상 또는 해상에 연약지반 개량용 경화제 심층혼합 처리장치를 설치하는 단계; 상기 연약지반 개량용 경화제 심층혼합처리장치의 지중방향으로 경화제가 분사되도록 분사통로가 형성된 오거 교반날개를 지중에 관입시키는 단계; 상기 오거 교반날개를 회전으로 관입과 동시에 경화제를 주입하면서 연약지반과 혼합하는 단계; 설계 심도까지 관입한 상기 오거 교반날개를 회전시키면서 상부방향으로 인발함과 동시에 연약지반과 경화제를 혼합하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
Figure R1020090037408
연약지반, 경화제, 심층혼합처리장치, 심층혼합처리공법

Description

연약지반 개량용 경화제와 이의 심층혼합처리장치 및 이를 이용한 심층혼합처리공법{The deep mixing method of soil stabilization for which a hardener for weak soil stabilization, this mix processor and this were used}
본 발명은 연약지반 개량용 경화제와 이의 심층혼합처리장치 및 이를 이용한 심층혼합처리공법에 관한 것으로, 특히 오거 교반날개의 하부 주입구 및 분사구를 통하여 연약지반 개량용 경화제를 압송 또는 분사시켜 지중의 느슨한 토립자를 경화제가 혼합과 동시에 교반되어 교반된 경화제의 고결에 의하여 지중에 균일하고 연속적인 고강도의 지중구조체를 시공할 수 있는 연약지반 개량용 경화제와 이의 심층혼합처리장치 및 이를 이용한 심층혼합처리공법에 관한 것이다.
일반적으로 심층혼합처리(Deep Cement Mixing, DCM)공법은 석회석, 포틀랜드시멘트 등을 주성분으로 하는 경화제(고화재, 안정제)와 지중의 연약지반을 혼합하여 화학적으로 고결시켜 연약지반을 개량하기 위한 것으로, 특히 연약지반과 경화제가 혼합하면서 발생하는 수화반응 또는 포졸란(Pozzolan) 반응을 통해서 에트링가이트의 생성을 활성화하여 물리적, 화학적으로 고형화된 지중구조체(파일)를 형 성하는 것이다.
이러한 심층혼합처리공법은 1976년부터 일본 운수성 항만기술연구소에 의해서 개발연구가 추진되었으며, 1970년대에는 석회석, 포틀랜드시멘트 등의 경화제를 이용한 공법이 실용화되어 현재 국내에서 연약지반을 개량하기 위한 방안으로 널리 사용되고 있다.
이와 같은 심층혼합처리공법은 오거 교반날개를 지중에 관입하는 공정과, 설계 심도에 관입한 오거 교반날개를 회전시켜 상부방향으로 인발하는 공정과, 상기 오거 교반날개의 인발과 동시에 경화제를 주입하면서 연약지반과 혼합하는 공정으로 이루어진다.
이때, 상기 심층혼합처리공법은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 육상 또는 해상 전용장비에 수직방향으로 설치되는 리더(11, 21)와, 상기 리더(11, 21)를 따라서 승·하강되면서 지중으로 관입 및 인발하되 상부에 형성된 구동모터(12, 22)에 의해서 회전하되 내부에는 지중으로 경화제를 분사할 수 있도록 주입통로를 구비하는 오거 교반날개(13, 23)로 구성되는 심층혼합처리장치를 사용한다.
그러나 종래의 심층혼합처리공법은 연약지반의 특성을 감안하지 않고 단지 회전속도(16-25rpm)를 갖는 오거 교반날개를 이용하여 관입 및 인발공정을 시행하고 있으나, 이는 점토층 교반에 있어서 저회전 속도로는 경화제와 균일한 혼합에 문제점이 발생하여 균일하고 연속적인 고강도의 지중구조체를 시공할 수 없고, 균일하게 혼합하는 기계적인 시공방법으로서 오거 교반날개의 회전속도를 100rpm이상으로 하여야 하나 초기 구동시 공급전압(440V)의 약 80%에 달하는 높은 구동전류 를 필요하게 되므로 순간적으로 과도전류를 발생시켜 구동모터(12, 22)의 기계적인 무리가 발생되어 파손 및 고장의 원인이 되고 있다.
또한, 종래의 심층혼합처리공법은 연약지반의 초기 관입과정에서 발생하는 기동부하는 물론 회전하는 오거 교반날개(13, 23)는 지중의 깊이에 따라서 변화하는 토질과의 마찰에 대한 과부하를 감안하지 않고 단순히 초기 구동시 일률적인 고회전 속도를 갖도록 구동모터(12, 22)를 기동시켜야 하므로, 이로 인해 시공효율이 저하되어 부실시공의 원인이 되어 심각한 폐단이 되고 있다.
아울러, 연약지반은 지중깊이에 따라서 연경도(Consistency)의 특성이 다양한 수많은 지질층이 분포하고 있으나, 종래의 심층혼합처리공법은 단순히 일률적인 회전속도를 갖는 오거 교반날개를 이용하여 관입 및 인발공정을 시행하고 있으므로, 도 1에 도시된 바와 같이, 지반상태가 무른 실트질 또는 점토층에서는 오거 교반날개(13, 23) 회전력에 의해서 슬라임(혼합된 연약지반과 경화제)이 주변으로 비산됨은 물론 지반이 교란되어 시공품질을 저하하는 원인을 제공할 뿐만 아니라 경도가 높은 지반층에서는 오거 교반날개(13, 23)가 관입되는 효율이 제한되어 균일하고 연속적인 지중구조체를 시공할 수 없으므로, 시공품질이 저하되는 단점이 있다.
특히, 종래의 심층혼합처리공법은 연약지반의 연경도에 따라서 효과적인 대응이 곤란하여 작업능률 저하 및 시공불량에 따른 재시공은 물론 시공기간의 연장으로 인한 경제적인 손실이 발생되는 심각한 문제점이 있다.
또한, 종래의 심층혼합처리공법은 원래의 연약지반을 오거 교반날개로 교반 하기 때문에 시공속도에 의해서 지중구조체의 형성이 좌우되므로 절삭토인 연약지반(점성토)의 처리에 특별한 주의가 필요할 뿐만 아니라 지중구조체의 형성과정에서 연약지반이 과다하게 발생될 뿐만 아니라 연약지반을 개량하여 처리한 부분의 개량경 및 개량강도를 확인하기가 곤란한 문제가 있다.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 연약지반의 해상점토층에서 오거 교반날개의 회전속도를 저회전에서도 슬라임의 교반 효율을 향상시켜서 균일하고 연속적인 고강도의 지중구조체를 시공할 수 있도록 한 연약지반 개량용 경화제와 이의 심층혼합처리장치 및 이를 이용한 심층혼합처리공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제는 고로슬래그 35∼80 중량부, 석회 35∼50 중량부, 모래 또는 세골재 10∼120 중량부, 물 또는 해수 28∼88 중량부로 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제는 포틀랜드시멘트와 고로슬래그를 6:4 또는 4:6의 중량비율로 혼합한 혼합재 35∼80 중량부, 석회 0.5∼5 중량부, 모래 또는 세골재 10∼120 중량부, 물 또는 해수 28∼88 중량부로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제 의 심층혼합처리장치는 고로슬래그 또는 고로슬래그 시멘트를 저장하는 고로슬래그 저장조와; 상기 고로슬래그 저장조의 인근에 배치되며, 해수를 저장하는 용수탱크와; 상기 고로슬래그 저장조의 인근에 배치되며, 모래 또는 세골재가 저장되는 모래 저장조와; 상기 고로슬래그 저장조의 인근에 배치되며, 석회를 저장하는 석회 저장조와; 상기 고로슬래그 저장조로부터 고로슬래그 또는 고로슬래그 시멘트가 일정량 공급됨과 동시에 상기 용수탱크로부터 해수가 일정량 공급되어, 이들을 교반 혼합시키는 제1믹서기와; 상기 제 1믹서기에 의해서 혼합 교반된 시멘트 슬러리가 공급되고, 상기 모래 저장조로부터 공급되는 모래 또는 세골재를 교반 혼합시키는 제2믹서기와; 상기 석회 저장조로부터 석회가 일정량 공급됨과 동시에 상기 용수탱크로부터 해수가 일정량 공급되어, 이들을 교반 혼합시키는 제3믹서기와; 상기 제2믹서기를 통해 교반 혼합된 시멘트 슬러리와 모래 또는 세골재 혼합물을 공급하도록 몰탈펌프 공급을 통해 공급관이 형성되고, 상기 공급관의 측면에 제3믹서기를 통해 교반하여 혼합된 석회혼합물을 고압펌프(20-400bar압력)으로 공급하여 고압분사노즐이 분사되며, 상부에 고압공기를 공급하여 고압공기 분사노즐로 이루어진 제트펌프와; 상기 제트펌프를 통과한 석회혼합물과 시멘트 슬러리와 모래 또는 세골재 혼합물을 혼합시키는 아지테이터와; 상기 아지테이터를 통해 혼합하여 교반된 경화제가 토출관을 통하여 지중에 주입하도록 경화제 주입통로가 구비됨과 동시에 선단에 교반날개가 구비된 오거 교반날개로 구성됨을 특징으로 한다.
그리고 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제를 이용한 심층혼합처리공법은 육상 또는 해상에 연약지반 개량용 경화제의 심층혼합처리장치를 설치하는 단계; 상기 연약지반 개량용 경화제는 심층혼합처리장치 의 지중방향으로 경화제가 분사되도록 분사통로가 형성된 오거 교반날개를 지중에 관입시키는 단계; 상기 오거 교반날개의 회전으로 관입과 동시에 경화제를 주입하면서 연약지반과 혼합하는 단계; 설계 심도까지 관입한 상기 오거 교반날개를 회전시키면서 상부방향으로 인발함과 동시에 연약지반과 경화제를 혼합하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제와 이의 혼합처리장치 및 이를 이용한 심층혼합처리공법은 연약지반의 연경도에 따라서 오거 교반날개 회전속도를 저회전으로도 관입 및 인발하는 공정을 수행하여도 교반날개의 교반과 경화제 내의 모래 또는 세골재가 포함되어 점토층의 미세한 공극에서도 교반을 일으키며 그 공극의 틈에 경화제가 침투되어 교반되므로 슬라임의 교반 효율을 증대시켜서 균일하고 연속적인 지중구조체를 시공할 수 있고, 경화제의 제조시 해수를 사용함으로써, 강알칼리촉진제(물유리 등)를 사용하지 않고서도, 동일한 초기강도 및 장기강도를 얻을 수 있으며, 약품구입 비용을 절약할 수 있을 뿐만 아니라 환경오염의 피해를 감소시킨다.
또한, 지반고결재는 해양 인근에서 쉽게 구할 수 있는 해수를 사용함으로써, 민물을 별도로 운반하는데 따른 불편함 및 경비를 절감시킬 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제는 고로슬래그 35∼80 중량부, 석회 35∼50 중량부, 모래 또는 세골재 10∼120 중량부, 물 또는 해수 28∼88 중량부로 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제는 포틀랜드시멘트와 고로슬래그를 6:4 또는 4:6의 중량비율로 혼합한 혼합재 35∼80 중량부, 석회 0.5∼5 중량부, 모래 또는 세골재 10∼120 중량부, 물 또는 해수 28∼88 중량부로 구성된다.
여기서, 상기 고로슬래그는 고로에서 고온으로 철광석을 녹이면 무거운 철성분과 나머지 암석성분인 슬래그로 분리되어 배출되며, 이 슬래그는 고로에서 화산 용암과 같이 흘러나오는데, 냉각을 시키기 위해 고압의 물을 분사하면 급속하게 냉각되며 모래 모양의 작은 입자로 부서지며, 이 작은 입자를 분쇄기에서 시멘트입자 크기로 미세하게 분쇄한 것을 고로슬래그라 한다.
이러한 고로슬래그는 물과 반응하면 시멘트와 같이 경화되는 성질이 있어, 이 특성 때문에 고로슬래그는 시멘트 대체 재료로 사용되고 있다.
또한, 고로슬래그는 철광석의 부산물이 원료이기 때문에 시멘트에 비하여 가격이 매우 저렴한 경제적인 재료이다.
그리고 고로슬래그의 특징을 이용하면 표 1과 같이 다양한 용도를 가진 고부가 가치의 고기능성 콘크리트를 제조할 수 있다.
국외에서는 고로슬래그의 다양한 활용이 이루어지고 있으나, 국내에서는 단순 용도에서만 일부 사용할 뿐으로 다양한 활용방안을 마련할 필요성이 있다.
[표 1] 고로슬래그의 용도
특 징 용 도
1. 유동성 고유동 콘크리트(공사의 저 에너지화, 콘크리트의 품질향상 등)
2. 응결지연효과 大 대량 연속 타설 콘크리트 등
3. 재발열 매스 콘크리트(대형건축물 기초 등)
4. 재령 28일 강도 大 단위 시멘트량 저감 등
5. 장기강도 大 건축물의 내구성 향상, 단위 시멘트량 저감 등
6. 고강도 고층 철근콘크리트 건축물
7. 수밀성 大 지하구조물, 해중ㆍ수중구조물 등
8. 염분차단성 大 해안건축물, 해중ㆍ수중건축물 등
9. 내해수성 大 해상ㆍ해중구조물
10. 내약품성 大 화학공장 건축물, 온천지 건축물, 산성비 대책 등
11. 알칼리반응억제 건축물의 고내구성화 등
한편, 고로슬래그는 보통 포틀랜드시멘트처럼 물과 알칼리촉진제에 접하는 것만으로 자기 촉발적 수화반응을 개시할 수 없는 잠재수경성 물질이다.
즉, 슬래그와 물이 접촉하면 슬래그 입자의 표면에 치밀한 불투수성 겔 박막이 형성됨으로써 입자 속까지 물이 침입하는 것이 방해되고 더 이상 반응이 일어나지 못한다.
그러나 알칼리[Ca(OH)2, KOH, NaOH]나 황산염(CaSO4) 등의 자극을 받으면 이 박막이 파괴되면서 군도구조의 겔로 변화되고, 슬래그로부터 이온의 용출과 불용성의 물질이 석출되면서 경화되기 시작하는데 이러한 수화기구를 잠재수경성이라 한다.
슬래그는 장기적으로 슬래그 질량의 약 10%에 해당하는 Ca(OH)2과 결합하는데, 포틀랜드시멘트는 약 25%의 Ca(OH)2를 생성 방출하기 때문에 이론적으로는 고로슬래그를 시멘트의 75%까지 치환해도 그 전량을 활성화할 수 있다.
고로슬래그 콘크리트의 특성
1) 압축강도
고로슬래그를 사용한 콘크리트의 압축강도는 물의 결합재비, 재령 및 양생 방법 이외에도 고로슬래그의 분말도 및 치환율의 영향을 받는다.
고로슬래그를 사용한 콘크리트의 압축강도는 물의 결합재비{물/결합재(시멘트+고로슬래그 등)의 중량비}와 거의 직선적인 관계에 있고, 또한 치환율이 높을수록 초기의 강도 증진이 작게 되는 경향이 있으나, 잠재수경성 반응에 의하여 장기 재령으로 갈수록 강도는 많이 증진된다.
단, 분말도가 6,000㎠/g 이상인 경우에는 무 혼입과 같은 정도의 초기강도를 얻을 수 있다.
한편, 치환율의 증가에 따라서는 초기 재령에서는 일반적으로 압축강도가 저하되지만, 장기 재령에서는 치환율이 70%가 되어도 압축강도는 상승한다.
양생의 온도가 고로슬래그를 혼입한 콘크리트의 압축강도에 미치는 영향은 고로슬래그를 혼입하지 않은 콘크리트보다 현저하다.
즉, 양생 온도가 저온일 경우에는 초기강도의 증진이 둔화하는 것을 확인할 수 있고, 30℃ 이상의 고온 양생에서는 초기강도가 높게 됨을 알 수 있다.
이러한 경향은 분말도가 낮고 치환율이 높을수록 현저하다.
2) 건조수축
고로슬래그를 사용한 콘크리트의 건조수축은 치환율 및 분말도에 따라 약간 다르기는 하지만 일반적으로 건조일수 5주까지는 치환율 및 분말도가 클수록 증대되는 경향을 나타낸다.
그러나 그 이후에서는 건조수축이 점차 둔화되어 일반 콘크리트와 거의 동등 한 경향을 나타낸다.
3) 중성화
고로슬래그를 사용한 콘크리트는 시멘트의 수화반응에서 발생하는 Ca(OH)2와 고로슬래그의 성분이 반응하여 콘크리트의 알칼리성이 저하되기 때문에 콘크리트의 중성화가 보통 콘크리트에 비해 빠르게 진행된다.
따라서 고로슬래그를 사용하는 경우에는 경화제가 중성화하여 지반의 알칼리성 오염을 줄일 수 있다.
분말도와 중성화의 관계에서는 분말도가 증가할수록 경화제가 밀실하게 됨으로써 중성화 깊이가 작아지는 경향을 보이고 있다.
또한, 초기 수중 양생 기간이 길수록 중성화 깊이는 작아지기 때문에 충분한 습윤양생이 중요하다.
4) 수밀성과 내해수성
수밀성은 콘크리트가 치밀한 정도, 즉 공극량이 적고, 공극직경이 작으며, 공극이 불연속적으로 분포할수록 향상된다.
고로슬래그를 혼입한 경화제에서는 잠재수경성에 의해 생성된 C-S-H겔이 공극 구조를 개선하기 때문에 수밀성이 향상된다.
이러한 수밀성의 향상에 의하여 황산염, 염소 이온의 침투 등에 대한 저항성도 크게 된다.
한편, 내해수성의 경우 고로슬래그는 경화제 중에서 Ca(OH)2과 반응하여 C- S-H 겔을 형성하기 때문에 Ca(OH)2과 해수 중의 황산염 반응에 의한 팽창성 수화물의 생성량을 줄일 수 있어 보통 경화제보다 내해수성이 향상된다.
이러한 내해수성은 고로슬래그에 석회를 첨가함에 따라 향상시킬 수 있는데, 이는 표층부에 치밀한 에트링가이트가 생성됨에 기인한 것으로 알려져 있다.
5) 기타
고로슬래그의 치환율이 증가함에 따라 알칼리 골재반응의 억제효과가 크게 나타나며, 내산성 및 내황산염에 대한 저항성에 있어서 고로슬래그의 치환율 및 분말도의 증가와 물의 결합재비 감소에 따라 크게 향상되므로 고로슬래그를 사용한 콘크리트의 큰 장점 중 하나이다.
종합적으로 고로슬래그를 경화제에 활용하면 장기강도의 증진, 수밀성 향상, 수화열 억제, 화학적 저항성 향상 및 경제성 향상 등의 측면에서 긍정적인 효과가 크다.
또한, 상기 고로슬래그 시멘트는 포틀랜드시멘트 클링커(clinker)에 급랭한 고로슬래그와 소량의 석고를 섞어서 분쇄한 시멘트. 혼합하는 고로슬래그의 양(시멘트 중량에 대한 ％)으로 30％ 이하를 A종, 30∼60％를 B종, 60∼70％를 C종으로 구분한다. 포틀랜드시멘트보다 비중이 약간 낮고 강도의 발생이 약간 늦다. 내해수성·내후성·내약품성이 뛰어나다.
한편, 상기 석회는 생석회(산화칼슘)와 소석회(수산화칼슘)가 있는데, 바람직하게는 소석회로서 일반적으로 시판되는 것을 사용한다.
여기서, 상기 생석회는 산화칼슘(CaO)을 주성분으로 백색의 괴상 또는 분말이다.
산에서 채굴한 석회석을 수세·선별한 후, 소성화로 속에서 900℃∼1000℃의 고온으로 구워서 제조한다.
생석회의 주된 성질
주성분: 산화칼슘
화학식: CaO
식량: 56.1
색: 고순도의 것은 백색, 순도가 낮은 것은 조금 회색, 띠황색(불순물에 의해 착색)
결정구조: 입방정계
진비중: 3.34
겉보기비중: 1.6∼2.8
융점: CaO 2,572℃
비점: 2,850℃
수화열: 물과 반응하면 고열을 발생함.
또한, 상기 소석회는 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 주성분으로 백색의 분말로, 생석회에 물을 반응시켜서 제조한다. 물에 녹기 어렵고, 강한 알칼리성을 나타낸다.
소석회의 주된 성질
주성분: 수산화칼슘
화학식: Ca(OH)2
식량: 74.1
색: 백악색, 생석회보다 흰 분말
결정구조: 육방정의 평판 또는 프리즘 상
비중: 2.24
겉보기: 비중 0.4∼0.55
여기서, 상기 소석회를 비소(As), 카드뮴(Cd), 망간(Mn), 납(Pb), 아연(Zn)으로 오염된 인공오염수로부터 중금속을 제거하는 실험을 한 결과, 소석회 0.3wt%의 첨가만으로 침전 1시간 이후부터 상등액 내 중금속의 제거율이 90% 이상을 나타내었으며, 소석회 0.5wt% 첨가시에는 침전 후 0.5시간에서 95% 이상의 제거율을 나타내어 소석회의 비소(As)와 망간(Mn)의 제거 효율이 매우 높은 것으로 나타났다.
카드뮴(Cd)과 아연(Zn)의 제거효율은 비소(As)와 망간(Mn)의 제거율보다는 낮았으나, 소석회의 첨가량 증가에 따라 제거율이 높아져, 소석회 0.5wt% 첨가시에는 약 75-85%의 제거효율을 나타내어 소석회의 카드뮴(Cd)과 아연(Zn) 제거효율도 높은 것으로 나타났다.
다만, 납(Pb)의 경우 소석회 0.5wt%의 소석회 첨가에 의해서 약 20%의 제거율을 나타내었고, 소석회 1.0wt% 첨가에 의해서 약 44%의 비교적 낮은 제거율을 나타내었다.
그러나 침전 12시간 후 상등액을 모래여과칼럼에 통과시키면서 처리수내 잔류했던 납(Pb)의 제거율은 100%를 나타내었다.
처리수내 잔류하였던 비소(As)와 아연(Zn)들도 대부분 제거되었으며, 다만 카드뮴(Cd)의 모래여과 제거효율은 크게 높지 않은 것으로 나타났다. (표 1)
표 1 소석회를 이용한 중금속 제거 결과
Figure 112009025953489-pat00001
따라서, 상기 소석회는 폐수처리 무기응집제로 사용될 뿐만 아니라, 중금속 토양으로부터 중금속 용출을 낮추는 토양안정제로서 효과가 있다.
한편, 해수는 많은 종류의 염류가 용해되어 있으며 해수 1kg에 포함되어 있는 염류의 총량은 대략 35g 정도이다.
표 2에는 염분농도 3.5%인 해수의 주요성분을 나타내고 있다.
여기서, 염분이라는 것은 '해수 1kg 중에 포함된 고형물질의 총량을 g으로 나타낸 것’으로서 이들 성분 중에서 NaCl 총량은 해수 중 염류의 80% 이상을 점유하고 있음을 알 수 있다.
이들 성분 가운데 시멘트 경화체에 강하게 영향을 미치는 것은 Cl-, SO4 2-, Mg2+ 이고 특히 이들 이온들의 경화체중에서의 확산속도는 다음과 같이 밝혀져 있다.
Cl- > SO4 2- > Na+ > Ca2+ >Mg2+
즉, 황산염의 침투를 의미하는 SO4 이온의 경화체내의 침투는 C3A 수화물과 반응하여 팽창성이 있는 에트링가이트라는 물질을 생성시켜 시멘트 경화체를 파괴한다고 알려져 있다.
그러나 해수로부터 경화체로의 SO4 이온의 침투는 실제로 침투깊이도 경화체의 표층부에 한정될 뿐만 아니라 확산속도 역시 Cl- 이온의 경우보다 훨씬 작아서 이를 침투량으로 환산해 보면, 침투속도는 염소 이온의 수분의 1이고 또한 해수 중의 농도는 염소이온의 약 1/7이기 때문에 SO4 이온의 침투량은 Cl- 이온의 수십 분의 1의 작은 값이 된다.
결과적으로 침투깊이, 확산속도, 해수 중의 농도를 고려하면 SO4 - 이온보다 Cl- 이온의 영향이 더욱 크다고 할 수 있다.
따라서, 콘크리트의 내해수성을 고려할 때 황산염에 의한 경화체의 열화에 우선하여 염화물에 대한 저항성을 증가시키지 않으면 안 된다.
표 2. 해수의 주요성분 및 농도 (염분 3.5%의 해수)
성분 농도(g/kg) 비율(%)
Cl- Na+ SO4 2- MG2+ Ca2+ K+ HCO3- Br- Sr2+ B(OH)4- F- 19.353 10.76 2.712 1.294 0.413 0.387 0.142 0.067 0.008 0.004 0.001 55.10 30.60 7.70 3.70 1.20 1.10 0.40 0.19 0.023 0.011 0.003
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제는 고로슬래그와 석회를 해수로 혼합함으로써, 황산염에 의한 경화제 조직의 약화를 억제하고, 수산화칼슘과 해수의 혼합으로 초기수화반응을 발생하여 강알칼리촉진제(물유리 등)를 첨가한 것과 동일한 효과가 있음을 알 수 있다.
즉, 해양환경에 있는 경화제에서는 항상 포틀랜드시멘트의 수화생성물이 분해될 위험에 처해 있는 것이 명확히 밝혀져 있으므로, 이러한 포틀랜드시멘트 대신에 석회와 고로슬래그 등에 해수를 혼합하여 제조함으로써, 경화제의 내구성 확보에 유리한 효과가 있다.
1. 결합재로서 포틀랜드시멘트를 사용하지 않아서 수화생성물인 C3A가 발생 하지 않아 황산염과 반응하여 체적팽창을 일으키는 물질(에트링가이트)을 만들지 않아서 결과적으로 경화제의 미세구조를 파괴하지 않는다.
2. 석회와 고로슬래그의 잠재수경성에 의해 Ca(OH)2가 칼슘실리케이트 수화물로 변화하고, 강도가 증진하여 수밀성이 향상됨으로써, 부식물질의 침투에 대한 저항성이 높아진다.
3. 고로슬래그를 사용함으로써 표층에서 프리델氏염이 생성되어 염화물이 흡착효과가 높아지는 장점이 있다.
이러한 이유로 초기강도와 장기강도 및 환경오염 피해를 줄임과 동시에 저발열화와 내해수성을 달성할 수 있는 혼합재, 특히 고로슬래그와 석회가 적정량 들어있는 다성분의 혼합형 경화제가 바람직함을 알 수 있다.
여기서, 상기 연약지반 개량용 경화제는 해수가 용수 역할뿐만 아니라 알칼리제인 KOH, NaOH, 물유리 등과 같이 경화촉진제 역할을 하며 단순한 유동성을 위한 용수가 아니라, 경화제에서는 해수의 화학적 구성을 최대한 이용하여 다른 경화촉진제(특히 물유리)를 사용하지 않고 Ca(OH)2에도 초기강도와 장기강도가 동일하다는 것을 발견하고, 해수의 NaCl-과 Ca(OH)2이온화 하면 NaOH와 CaCl이 형성하여 고로슬래그 미분말의 수화작용을 촉진하여 강알칼리촉진제(물유리 등)보다 초기 경화속도가 증진되고 장기강도가 탁월하다.
이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제 심층혼합처리장치에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제 심층혼합처리장치를 도시한 개략도이고, 도 5는 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제 심층혼합처리장치의 제트펌프를 도시한 예시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제의 심층혼합처리장치는 고로슬래그 또는 고로슬래그 시멘트를 저장하는 고로슬래그 저장조(100)와; 상기 고로슬래그 저장조(100)의 인근에 배치되며, 해수를 저장하는 용수탱크(110)와; 상기 고로슬래그 저장조(100)의 인근에 배치되며, 모래 또는 세골재가 저장되는 모래 저장조(120)와; 상기 고로슬래그 저장조(100)의 인근에 배치되며, 석회를 저장하는 석회 저장조(130)와; 상기 고로슬래그 저장조(100)로부터 고로슬래그 또는 고로슬래그 시멘트가 일정량 공급됨과 동시에 상기 용수탱크(110)로부터 해수가 일정량 공급되어, 이들을 교반 혼합시키는 제1믹서기(140)와; 제 1믹서기(140)에 의해서 혼합 교반된 시멘트 슬러리가 공급되고, 상기 모래 저장조(120)로부터 공급되는 모래 또는 세골재를 2차 교반 혼합시키는 제2믹서기(150)와; 상기 석회 저장조(130)로부터 석회가 일정량 공급됨과 동시에 상기 용수탱크(110)로부터 해수가 일정량 공급되어, 이들을 교반 혼합시키는 제3믹서기(160)와; 상기 제2믹서기(150)를 통해 교반 혼합된 시멘트 슬러리와 모래 또는 세골재 혼합물을 공급하도록 몰탈펌프(200) 공급을 통해 공급관(174)이 형성되고, 상기 공급관(174)의 측면에 제3믹서기(160)를 통해 교반 혼합된 석회혼합물을 고압으로 공급하는 고압분사노즐(176)이 형성되며, 상부에 공기를 공급하는 고압공기 분사노즐(178)로 이루어진 제트펌프(170)와; 상기 제트펌프(170)를 통과한 석회슬러리와 시멘트 슬러리와 모래 또는 세골재 혼합물을 혼합시키는 아지테이터(180)와; 상기 아지테이터(180)를 통해 혼합 교반된 경화제를 토출관(172)을 통하여 지중에 주입하도록 경화제 주입통로가 구비됨과 동시에 선단에 교반체가 구비된 오거 교반날개(190)로 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제의 심층혼합처리장치(A)는 도 4에 도시된 바와 같이, 고로슬래그 저장조(100), 용수탱크(110), 모래 저장조(120), 석회 저장조(130), 제1믹서기(140), 제2믹서기(150), 제3믹서기(160), 제트펌프(170), 아지테이터(180) 및 오거 교반날개(190)가 유기적으로 결합되어 이루어진 장치이다.
여기서, 상기 저장조 및 저장조(100, 120, 130)는 고로슬래그 또는 고로슬래그 시멘트, 모래 또는 세골재, 석회 등의 분체물을 저장하는 건조물이다.
또한, 상기 용수탱크(110)는 해수를 저장하는 탱크이다.
그리고 상기 믹서기(140, 150, 160)는 교반 혼합장치로서, 제1믹서기(140)는 고로슬래그 또는 고로슬래그 시멘트와 해수를 교반 혼합시키는 장치이며, 제2믹서기(150)는 제1믹서기(140)에서 교반 혼합된 시멘트 슬러리와 모래 또는 세골재를 교반 혼합시키는 장치이며, 제3믹서기(150)는 석회와 해수를 교반 혼합시키는 장치이다.
또한, 상기 제트펌프(170)는 석회혼합물을 토출관(172)내로 고속분사하는 것에 의해 발생되는 부압을 이용하여 경화제를 흡입 및 토출시키는 장치로, 특히 점토층을 오거 교반날개(190) 선단부분에서 용이하게 혼합을 위해 용수의 양이 많아 경화제의 점성이 떨어져 모래 또는 세골재의 재료분리 현상을 일으켜 주입라인이 막히는 현상이 발생되는바, 이를 해결하기 위한 장치이다.
여기서, 상기 제트펌프(170)는 도 5에 도시된 바와 같이, 토출관(172)의 후단부에 접속함과 동시에 상기 토출관(172)과 동일 축선상으로 개구하여 혼합물을 아지테이터(180) 내로 고속분사하는 석회혼합물 분사노즐(176)과, 이 석회혼합물 분사노즐(176)의 근방에서 상기 토출관(172)의 축선과 교차하는 방향으로 접속 배치되어 상기 토출관(172) 내에 개구 연통하는 공급관(174)이 형성되고, 석회혼합물을 아지테이터(180) 내로 고속분사하는 것에 의해 상기 공급관(174)의 부근에 부압을 발생시켜 경화제를 흡입하여 토출한다.
여기서, 상기 고압공기 분사노즐(178)은 석회혼합물 분사노즐(176)의 주변에 동심원상으로 개구함과 동시에 그 타단은 압송호스를 통해 공기압축기(179)에 연결되어 있다.
그리고 상기 공기압축기(179)의 구동에 의해 고압공기가 고압공기 분사노즐(178)에 공급되며, 이 고압공기는 석회혼합물과 동일분출방향으로 석회혼합물의 주위를 덮은 상태로 분사된다.
또, 석회혼합물 분사노즐(176)은 고압호스 등과 연통하고, 석회혼합물로서의 고압수 등을 가압 공급하는 고압펌프 등의 고압수 공급장치에 연결됨과 동시에 토출관(172) 내에 개구 접속하는 혼합물의 흡입관 타단부는 토출관(172)을 통하여 토출해야 할 혼합물이 삽입된다.
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 제트펌프(170)는 석회혼합물을 석회혼합물 분사노즐(176)로 고속분사함과 동시에 공기압축기(179)에서 보내지는 고압공기가 고압공기 분사노즐(178)을 통해 고속 분사되며, 이것에 의해 석회혼합물은 주위를 고압공기의 층에 덮인 상태로 토출관(172)내를 고속으로 지나가게 된다.
즉, 상기 토출관(172) 내에 있어, 석회공급관(171)의 개구부근을 고속으로 통과하는 석회혼합물 및 고압공기는 그 분사에너지에 의해 개구부근에 부압이 발생되고, 이 부압에 의해서 혼합물이 흡입됨과 동시에 토출관(172) 내로 토출된다.
여기서, 상기 석회혼합물은 고압공기의 분사류에 의해 주위를 덮힌 상태로 토출관(172)내에 분사되므로, 고속분사에 의해 석회혼합물내에 생긴 기포를 고압공기의 분사류에 의해 공동의 발생을 방지함과 동시에 석회공급관(171) 개구부근에 있어, 상기 석회혼합물은 고압공기의 분사류에 의해 주위를 방호하여, 흡입된 석회혼합물과의 직접적인 접촉을 피하면서 토출관(172)으로 토출된다.
또, 상기 석회혼합물의 분사에너지 뿐만 아니라 고압공기의 분사에너지도 공급관(171)의 개구부근에 부압을 발생시키는 에너지로 이용된다.
따라서, 상기한 제트펌프(170)에 의하면, 일시 석회혼합물의 분사노즐(176)에는 이것과 동일분출방향으로 개구하는 고압공기 분사노즐(178)이 구비되어, 석회혼합물은 고압공기의 분사류에 의해 주위를 덮힌 상태로 토출관(172)내에 분사되므로, 공동의 발생을 방지함과 동시에 속도가 급격히 저하되는 것을 방지하면서 경화제의 흡입 및 토출하는 것에 의해 석회혼합물과 고압공기의 분사에너지를 효율적으로 이용하는 작용효과와 몰탈펌프(200)에서 보내온 경화제의 모래 또는 세골재가 재료분리되어 공급관(171)이 막히는 현상을 방지하는 특징이 있다.
이하, 상기한 바와 같은 구성 및 장치로 이루어진 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제를 이용한 심층혼합처리에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제를 이용한 심층혼합처리공법을 도시한 공정도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제를 이용한 심층혼합처리공법은 육상 또는 해상에 고로슬래그 또는 고로슬래그 시멘트를 저장하는 고로슬래그 저장조(100)와; 상기 고로슬래그 저장조(100)의 인근에 배치되며, 해수를 저장하는 용수탱크(110)와; 상기 고로슬래그 저장조(100)의 인근에 배치되며, 모래 또는 세골재가 저장되는 모래 저장조(120)와; 상기 고로슬래그 저장조(100)의 인근에 배치되며, 석회를 저장하는 석회 저장조(130)와; 상기 고로슬래그 저장조(100)로부터 고로슬래그 또는 고로슬래그 시멘트가 일정량 공급됨과 동시에 상기 용수탱크(110)로부터 해수가 일정량 공급되어, 이들을 교반 혼합시키는 제1믹서기(140)와; 제1믹서기(140)에 의해서 혼합 교반된 시멘트 슬러리가 공급되고, 상기 모래 저장조(120)로부터 공급되는 모래 또는 세골재를 2차 교반 혼합시키는 제2믹서기(150)와; 상기 석회 저장조(130)로부터 석회가 일정량 공급됨과 동시에 상기 용수탱크(110)로부터 해수가 일정량 공급되어, 이들을 교반 혼합시키는 제3믹서기(160)와; 상기 제2믹서기(150)를 통해 교반 혼합된 시멘트 슬러리와 모래 또는 세골재 혼합물을 공급하도록 몰탈펌프(200)와 연결한 토출관(172)이 형성되고, 상기 토출관(172)의 측면에 제3믹서기(160)를 통해 교반하여 혼합된 석회혼합물을 고압펌프(20-400bar)로 공급하는 공급관(171)이 형성되며, 상부에 공기를 공급하는 공기관(178)으로 이루어지는 제트펌프(170)와; 상기 제트펌프(170)를 통과한 석회혼합물과 시멘트 슬러리와 모래 또는 세골재 혼합물을 혼합시키는 아지테이터(180)와; 상기 아지테이터(180)를 통해 혼합 교반된 경화제를 토출관(172)을 통하여 경화제가 지중에 주입하도록 경화제 주입통로가 구비됨과 동시에 선단부에 교반날개가 구비된 오거 교반날개(190)로 구성된 연약지반 개량용 경화제의 심층혼합처리장치를 설치하는 단계; 상기 연약지반 개량용 경화제 심층혼합처리장치의 지중방향으로 경화제가 주입되도록 경화제 주입통로가 형성된 오거 교반날개를 지중에 관입시키는 단계; 상기 오거 교반날개는 회전으로 관입과 동시에 경화제를 주입하면서 연약지반과 혼합하는 단계; 설계심도까지 관입한 상기 오거 교반날개를 회전시키면서 상부방향으로 인발함과 동시에 연약지반과 경화제를 교반하는 단계로 이루어진다.
도 1은 종래의 심층혼합처리공법을 공정별로 도시한 공정도,
도 2는 종래의 육상 심층혼합처리장치를 도시한 예시도,
도 3은 종래의 해상 심층혼합처리장치를 도시한 예시도,
도 4는 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제 심층혼합처리장치를 도시한 개략도,
도 5는 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제 심층혼합처리장치의 제트펌프를 도시한 예시도,
도 6은 본 발명에 따른 연약지반 개량용 경화제를 이용한 심층혼합처리공법을 도시한 공정도.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-
100: 고로슬래그 저장조 110: 용수탱크
120: 모래 저장조 130: 석회 저장조
140: 제1믹서기 150: 제2믹서기
160: 제3믹서기 170: 제트펌프
171: 석회공급관 172: 토출관
174: 공급관 176: 석회혼합물 고압분사노즐
178: 고압공기 분사노즐 179: 공기압축기
180: 아지테이터 190: 오거 교반날개
200: 몰탈 펌프 300: 천공장비
A: 심층혼합처리장치

Claims (6)

  1. 육상 또는 해상에 연약지반 개량용 심층혼합처리장치(A)에서 지중방향으로 경화제가 분사되도록 분사통로가 형성된 오거 교반날개(190)을 지중에 관입시키고, 오거 교반날개(190)는 회전으로 관입과 동시에 경화제를 주입하면서 연약지반과 교반하며, 설계심도까지 관입한 상기 오거 교반날개(190)을 회전시키면서 상부방향으로 인발함과 동시에 연약지반과 경화제를 교반하는 연약지반 개량용 심층혼합처리장치에 있어서,
    고로슬래그 또는 고로슬래그 시멘트를 저장하는 고로슬래그 저장조(100)와; 상기 고로슬래그 저장조(100)의 인근에 배치되며, 해수를 저장하는 용수탱크(110)와; 상기 고로슬래그 저장조(100)의 인근에 배치되며, 모래 또는 세골재가 저장되는 모래 또는 세골재 저장조(120)와; 상기 고로슬래그 저장조(100)의 인근에 배치되며, 석회를 저장하는 석회 저장조(130)와; 상기 고로슬래그 저장조(100)부터 고로슬래그 또는 고로슬래그 시멘트가 일정량 공급됨과 동시에 상기 용수탱크(110)로부터 해수가 일정량 공급되어, 이들을 교반 혼합시키는 제1믹서기(140)와; 제 1믹서기(140)에 의해서 혼합 교반된 시멘트 슬러리가 공급되고, 상기 모래 또는 세골재 저장조(120)로부터 공급되는 모래 또는 세골재를 2차 교반 혼합시키는 제2믹서기(150)와; 상기 석회 저장조(130)로부터 석회가 일정량 공급됨과 동시에 상기 용수탱크(110)로부터 용수가 일정량 공급되어, 이들을 교반 혼합시키는 제3믹서기(160)와; 상기 제2믹서기(150)를 통해 교반 혼합된 시멘트 슬러리와 모래 또는 세골재 혼합물을 공급하도록 몰탈펌프(200) 공급을 통해 공급관(174)이 형성되고, 상기 공급관(174)의 측면에 제3믹서기(160)를 통해 교반 혼합된 석회혼합물을 공급하는 석회혼합물 고압분사노즐(176)이 형성되며, 상부에 고압공기를 공급하는 고압공기 분사노즐(178)로 이루어진 제트펌프(170)와; 상기 제트펌프(170)를 통과한 석회혼합물과 시멘트 슬러리와 모래 또는 세골재 혼합물을 혼합시키는 아지테이터(180)와; 상기 아지테이터(180)를 통해 혼합 교반된 경화제를 토출관(172)을 통하여 주입하도록 경화제 주입통로가 구비됨과 동시에 경화제를 선단 교반체에 공급할 수 있도록 연결한 공급관이 구성되고 선단에 오거 교반날개(190)로 구성되고,
    상기 제트펌프(170)는 토출관(172)의 측단부에 접속함과 동시에 상기 토출관(172)과 동일 축선상으로 개구하여 석회혼합물을 토출관(172)내로 고속분사하는 석회혼합물 고압분사노즐(176)과, 이 석회혼합물 분사노즐(176)의 근방에서 상기 토출관(172)의 축선과 교차하는 방향으로 접속 배치되어 상기 토출관(172)내에 개구 연통하는 경화제의 공급관(174)이 형성되고, 석회혼합물을 아지테이터(180)내로 고속분사하는 것에 의해 상기 공급관(174)의 부근에 부압을 발생시켜 혼합물을 흡인 토출하며, 상기 석회혼합물 분사노즐(176)의 주위에, 일단을 공기압축기(179)에 접속하는 한편, 타단이 상기 석회혼합물 분사노즐(176)와 동일분출 방향으로 개구하는 고압공기 분사노즐(178)로 구성됨을 특징으로 하는 연약지반 개량용 경화제의 심층혼합처리장치.
  2. 삭제
  3. 육상 또는 해상에 연약지반 개량용 경화제의 심층혼합처리장치(A)를 설치하는 단계; 상기 연약지반 개량용 경화제의 심층혼합처리장치(A)는 지중방향으로 경화제가 분사되도록 분사통로가 형성된 오거 교반날개(190)를 지중에 관입시키는 단계; 상기 오거 교반날개(190)의 회전으로 관입과 동시에 경화제를 주입하면서 연약지반과 혼합하는 단계; 설계심도까지 관입한 상기 오거 교반날개(190)를 회전시키면서 상부방향으로 인발함과 동시에 연약지반과 경화제를 혼합하는 단계로 이루어지는 연약지반 개량용 경화제를 이용한 심층혼합처리방법 있어서,
    상기 연약지반 개량용 경화제의 심층혼합처리장치(A)는 고로슬래그 또는 고로슬래그 시멘트를 저장하는 고로슬래그 저장조(100)와; 상기 고로슬래그 저장조(100)의 인근에 배치되며, 해수를 저장하는 용수탱크(110)와; 상기 고로슬래그 저장조(100)의 인근에 배치되며, 모래 또는 세골재가 저장되는 모래 저장조(120)와; 상기 고로슬래그 저장조(100)의 인근에 배치되며, 석회를 저장하는 석회 저장조(130)와; 상기 고로슬래그 저장조(100)로부터 고로슬래그 또는 고로슬래그 시멘트가 일정량 공급됨과 동시에 상기 용수탱크(110)로부터 해수가 일정량으로 공급되어, 이들을 교반 혼합시키는 제1믹서기(140)와; 제1믹서기(140)에 의해서 혼합 교반된 시멘트 슬러리가 공급되고, 상기 모래 또는 세골재의 저장조(120)로부터 공급되는 모래 또는 세골재를 2차 교반 혼합시키는 제2믹서기(150)와; 상기 석회 저장조(130)로부터 석회가 일정량 공급됨과 동시에 상기 용수탱크(110)로부터 해수가 일정량 공급되어, 이들을 교반하여 혼합시키는 제3믹서기(160)와; 상기 제2믹서기(150)를 통해 교반 혼합된 시멘트 슬러리와 모래 또는 세골재 혼합물을 공급하도록 몰탈펌프(200) 공급을 통해 공급관(174)이 형성되고, 상기 공급관(174)의 측면에 제3믹서기(160)를 통해 교반하여 혼합된 석회혼합물을 고압펌프(100-400bar압력)로 공급하여 석회혼합물 고압분사노즐(176)로 분사되며, 상부에 고압공기를 공급하는 고압공기 분사노즐(178)로 이루어진 제트펌프(170)와; 상기 제트펌프(170)를 통과한 석회혼합물과 시멘트 슬러리와 모래 또는 세골재 혼합물을 혼합시키는 아지테이터(180)와; 상기 아지테이터(180)를 통해 혼합 교반된 경화제를 토출관(172)을 통하여 주입하도록 경화제 주입통로가 구비됨과 동시에 선단에 교반날개가 구비된 오거 교반날개(190)로 구성되고,
    상기 제트펌프(170)는 토출관(172)의 후단부에 접속함과 동시에 상기 토출관(172)과 동일 축선상으로 개구하여 석회혼합물를 토출관(172)내로 고속분사하는 석회혼합물 고압분사노즐(176)과, 이 석회혼합물 분사노즐(176)의 근방에서 상기 토출관(172)의 축선과 교차하는 방향으로 접속 배치되어 상기 토출관(172)내에 개구 연통하는 공급관(174)이 형성되고, 석회혼합물을 아지테이터(180)내로 고속분사하는 것에 의해 상기 공급관(174)의 부근에 부압을 발생시켜 혼합물을 흡인 토출하며, 상기 석회혼합물 분사노즐(176)의 주위에, 일단을 공기압축기(179)에 접속하는
    한편, 타단이 상기 석회혼합물 고압분사노즐(176)와 동일분출 방향으로 개구하는 고압공기 분사노즐(178)로 구성됨을 특징으로 하는 연약지반 개량용 경화제을 이용한 심층혼합처리공법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
KR20090037408A 2009-04-29 2009-04-29 연약지반 개량용 경화제와 이의 심층혼합처리장치 및 이를 이용한 심층혼합처리공법 KR100940802B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20090037408A KR100940802B1 (ko) 2009-04-29 2009-04-29 연약지반 개량용 경화제와 이의 심층혼합처리장치 및 이를 이용한 심층혼합처리공법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20090037408A KR100940802B1 (ko) 2009-04-29 2009-04-29 연약지반 개량용 경화제와 이의 심층혼합처리장치 및 이를 이용한 심층혼합처리공법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100940802B1 true KR100940802B1 (ko) 2010-02-05

Family

ID=42083087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20090037408A KR100940802B1 (ko) 2009-04-29 2009-04-29 연약지반 개량용 경화제와 이의 심층혼합처리장치 및 이를 이용한 심층혼합처리공법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100940802B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101221465B1 (ko) * 2010-05-27 2013-01-11 주식회사 경호엔지니어링 종합건축사사무소 친환경형 세굴방호공 및 그 시공방법
WO2013105705A1 (ko) * 2012-01-11 2013-07-18 Lee Seung-Jae 흡입구가 장착된 이중오거의 이용 및 현장타설무근콘크리트 기둥의 형성에 의한 연약지반 개량 공법 및 시스템
KR101868071B1 (ko) 2017-08-16 2018-06-18 태광메카텍(주) 선박 적재형 해저 심층 혼합처리장치
KR101950192B1 (ko) 2018-07-04 2019-02-21 초석건설산업(주) 상부 및 하부 토출 기능을 갖는 심층혼합처리장비 및 공법
KR102102864B1 (ko) * 2018-10-31 2020-04-22 청주대학교 산학협력단 고성능 친환경 경화제 및 이를 포함하는 흙 포장 콘크리트 조성물

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2743232B2 (ja) * 1992-08-18 1998-04-22 株式会社日東テクノ・グループ 地盤改善方法
JP2606716Y2 (ja) * 1992-04-28 2001-01-09 株式会社大林組 泥土と固化材の混合装置
KR100870722B1 (ko) * 2008-08-29 2008-11-27 주식회사 동아지질 해상 공사용 심층 교반 장치 및 이를 이용한 시공 방법
KR100884285B1 (ko) * 2008-09-03 2009-02-18 윤재철 연약지반 개량용 경화제와 이의 초고압수분사장치 및 이를 이용한 지반개량 공법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2606716Y2 (ja) * 1992-04-28 2001-01-09 株式会社大林組 泥土と固化材の混合装置
JP2743232B2 (ja) * 1992-08-18 1998-04-22 株式会社日東テクノ・グループ 地盤改善方法
KR100870722B1 (ko) * 2008-08-29 2008-11-27 주식회사 동아지질 해상 공사용 심층 교반 장치 및 이를 이용한 시공 방법
KR100884285B1 (ko) * 2008-09-03 2009-02-18 윤재철 연약지반 개량용 경화제와 이의 초고압수분사장치 및 이를 이용한 지반개량 공법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101221465B1 (ko) * 2010-05-27 2013-01-11 주식회사 경호엔지니어링 종합건축사사무소 친환경형 세굴방호공 및 그 시공방법
WO2013105705A1 (ko) * 2012-01-11 2013-07-18 Lee Seung-Jae 흡입구가 장착된 이중오거의 이용 및 현장타설무근콘크리트 기둥의 형성에 의한 연약지반 개량 공법 및 시스템
KR101868071B1 (ko) 2017-08-16 2018-06-18 태광메카텍(주) 선박 적재형 해저 심층 혼합처리장치
KR101950192B1 (ko) 2018-07-04 2019-02-21 초석건설산업(주) 상부 및 하부 토출 기능을 갖는 심층혼합처리장비 및 공법
KR102102864B1 (ko) * 2018-10-31 2020-04-22 청주대학교 산학협력단 고성능 친환경 경화제 및 이를 포함하는 흙 포장 콘크리트 조성물

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6200381B1 (en) Settable composition and uses therefor
KR100884285B1 (ko) 연약지반 개량용 경화제와 이의 초고압수분사장치 및 이를 이용한 지반개량 공법
KR100940802B1 (ko) 연약지반 개량용 경화제와 이의 심층혼합처리장치 및 이를 이용한 심층혼합처리공법
JP5399573B2 (ja) セメント系深層混合処理用添加剤及びこの添加剤を用いたセメント系深層混合処理改良体の造成方法
JP2007516922A (ja) 流体処理用多孔性粒状材料、セメント系組成物およびそれらの製造方法
CN102442794A (zh) 速凝剂及使用其的喷涂方法
WO2005095300A1 (ja) コンクリート組成物とその製造方法、粘性調整方法、及び、このコンクリート組成物を用いた場所打ちコンクリート杭の構築方法
JP6693770B2 (ja) 地盤改良材およびそれを用いた地盤改良工法
EP1093445B1 (en) Method and grouting composition for filling cracks in stone and concrete constructions
KR102363214B1 (ko) 고로슬래그를 이용한 에코 파일 주면 채움재
CN106284294A (zh) 一种软土增强固化方法
KR100940811B1 (ko) 지반고결재 및 이를 이용한 지반개량공법
KR101550220B1 (ko) 분말 구체방수제, 이의 제조방법 및 이를 이용한 시공방법
CN101289850B (zh) 盐渍土固化剂及其在工程中的应用
CN108424086A (zh) 一种锚固爆破封孔材料及其制备方法
KR100942714B1 (ko) 고압분사 교반장치 및 이를 이용한 지반개량공법
KR100211348B1 (ko) 갯벌을 이용한 기초지반 안정제 및 그 제조방법
KR100989654B1 (ko) 연약지반 개량용 응결속도조절 시멘트를 이용한 삼중관 무회전 인발 제형 고결체 형성방법
KR20130109672A (ko) 현지토 고화 촉진 조성물
KR101392275B1 (ko) 현지토 고화 조성물 및 그의 제조방법
KR101133445B1 (ko) 하수슬러지 또는 준설토가 사용된 경화 조성물을 이용한 개량토 및 그 제조방법
KR100979180B1 (ko) 급결형 마이크로시멘트 조성물
KR101069366B1 (ko) 그라우트 공법
KR20160096753A (ko) 숏크리트 분사방법 및 숏크리트 분사시스템
CN101544891A (zh) 土体稳定剂

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130130

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140128

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee