KR101068107B1 - 약액 그라우팅 자동 제조 장치 및 약액 그라우팅 주입 방법 - Google Patents

Abstract

약액 그라우팅 자동 제조 장치 및 주입 방법이 제공된다. 장치는 물이 저장된 물 탱크; 물 탱크에 저장된 물을 펌핑하는 제1 펌프; 규산 소다가 저장된 규산 소다 탱크; 규산 소다를 펌핑하는 제2 펌프; 제1 펌프로부터의 물과 규산 소다 탱크로부터의 규산 소다를 제공받고 혼합하여 희석 규산 소다를 생성하는 혼합조; 제1 펌프에 의해 펌핑된 물을 혼합조로 전달하는 제1 배관; 물 탱크로부터 혼합조로 공급되는 물의 양을 조절하는 제1 공급 밸브; 제2 펌프에 의해 펌핑된 규산 소다를 혼합조로 전달하는 제2 배관; 규산 소다 탱크로부터 혼합조로 공급되는 규산 소다의 양을 조절하는 제2 공급 밸브; 혼합조 내에 저장된 희석 규산 소다의 무게를 감지하여 규산 소다의 농도를 인식하는 로드 셀; 규산 소다에 대한 원하는 농도 범위 입력하기 위한 입력부; 인식된 규산 소다의 농도가 입력된 상기 규산 소다에 대한 원하는 농도 범위에 속하는 지의 여부를 판단하고 판단 결과에 따라 제1 및 제2 공급 밸브의 개폐를 제어하는 제어부; 산성 약액이 저장된 산성 약액 탱크; 산성 약액을 펌핑하는 제3 펌프; 희석 규산 소다가 저장되는 희석 규산 소다 저유조; 희석 규산 소다를 펌핑하는 제4 펌프; 펌핑된 산성 약액과 희석 규산 소다를 혼합하여 고농도 실리카 졸을 생성하는 혼합기; 및 고농도 실리카 졸이 저장되는 실리카 졸 저유조를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

약액 그라우팅 자동 제조 장치 및 약액 그라우팅 주입 방법{Automatic grouting manufacturing appratus and grouting injecting method}

본 발명은 약액 그라우팅 자동 제조장치에 관한 것으로, 특히 소정의 실리게이트 나트륨(규산소다)을 물 또는 활성 첨가재를 자동으로 썩어 제조하며, 이와 같이 제조된 약액을 이용하여 지반에 주입하여 지반을 보강 또는 차수를 목적으로 한 약액 자동 제조장치 및 약액 주입 방법에 관한 것이다.

일반적으로 토질 안정화용 약액으로 실리게이트나트륨(규산소다)에 겔화제를 더한 실리게이트나트륨(규산소다)계는 무수히 제공되어 왔다. 여기서, 토질 안정용 약액의 겔화제로서 알칼리토류 금속염 또는 산성제를 이용하는 경우에는 혼합이 부족하면 면상의 규산염 겔이 발생되어 침전물이 석출되며, 균일한 실리게이트나트륨(규산소다) 용액을 얻는 것이 곤란해진다.

그리고 이와 같은 실리게이트나트륨 겔이 발생된 토질 안정화용 약액은 그 자체의 겔화 특성이 충분히 발휘되지 않을 뿐만 아니라 침전물을 함유하기 때문에 지반에 주입시 침투가 곤란하고, 게다가, 강도도 현저히 떨어진다. 또, 실리게이트나트륨(규산소다)에 알칼리 토류 금속염 또는 산성제의 용액과 시멘트의 혼탁액을 혼합한 경우에도, 면상의 규산염 겔(침전물)이 석출되어, 상기와 같은 문제가 발생된다.

종래에는 약액의 혼합을 충분히 하기 위해서 여러 가지의 제조장치가 제안된다. 예컨대, 실리카 졸 제조장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 일측의 희석 규산 소다조(1)와 타측의 고농도 현산액조(4)가 설치되며, 각각의 조(1, 4)가 압송관(2)에 의해서 연결됨과 동시에 희석 규산 소다와 고농도 현산액을 압송시키는 압송 펌프(3)가 설치되며, 압송된 희석 규산 소다와 고농도 현산액을 혼합시키도록 제조장치(5)가 설치되며, 상기 제조장치(5)의 아래에 혼합된 실리카 졸을 저장하는 실리카 졸조(7)가 설치된 구조이다. 상기한 실리카 졸 제조장치에 의하면 2종 이상의 약액을 균일하게 혼합하는 것이 가능하지만, 대량의 약액을 처리하는 경우, 처리 능력이 부족하여, 균일 혼합이 곤란해지는 문제가 있다. 또, 혼합에 시간을 요하는 경우에 약액의 혼합에 있어서도 균일 혼합이 이루어지지 않는 문제가 있다. 그리고 상기한 문제를 해결하기 위해서는 약액 제조장치의 대형화가 필요하지만, 이러한 대책에 의하면, 경제적으로 불리할 뿐만 아니라 장치의 취급이 어려워져, 현장에 있어 작업성이 떨어지는 문제를 내포하고 있다. 또한, pH농도가 맞지 않을 때에는 산성 약액 조정을 즉시 할 필요가 있는데, 종래의 장치로는 불가능한 문제가 있다.

이와 같은, 문제점을 해결하고자 본원 발명(특허 10-0683020)에 의해 개발된 실리카 졸 자동 제조 장치를 이용하여 실리카 졸을 제조하면 실리카블록이 침적되지 않는 실리카 졸 액을 제조 할수 있는 데는 지장이 없으나, 지반의 토질 공극 또는 대수층 투수계수에 따라 규산소다 약액 량과 물의 혼합비율을 수시로 복잡한 지반 상태에 따라 규정한 비율로 원하는 비중을, 시공 중에도 희석규산소다를 소량으로 생산도 가능 할수 있어야 지반 토양 종류 또는 상황에 맞추어 시공을 할 수 있으나, 기존의 본원 특허 장치로 전극봉(6 0)의 상하 움직임에 따라 희석 규산액의 고정된 비중을 조정하면 연속적으로 실리카졸 생산은 가능하나 생산 중에 비중을 조절이 필요시 일단 200L 혼합조(20)에 저장한 희석규산소다를 전부 소진한 후 전극봉으로 재 조절해야 하며, 이와 같이 하여도 정확한 비중을 조절할 수 없는 어려움이 있고 타 약액 주입공법에 사용시 본 장치를 사용할 시 많은 문제점이 발생하고 있어 사용을 하지 않고 있다.

본 발명은 이상과 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 2종 이상의 약액을 높은 처리능력으로 균일하게 혼합하는 것이 가능하고, 혼합조 내에 저장된 규산 소다의 농도에 따라 혼합조로 공급되는 물 및 규산 소다의 양을 작업중에도 원하는 비중을 정확히 조절함으로써 변화에 의한 토질에 원하는 희석 규산 소다를 획득할 수 있어 어떠한 약액 주입 공법에도 사용 할수 있는 약액 그라우팅 자동 제조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 약액 그라우팅 자동 제조 장치를 이용하여 약액을 지반에 주입하는 그라우팅 주입 방법을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 약액 그라우팅 자동 제조 장치는 물이 저장된 물 탱크; 상기 물 탱크 내에 설치되어 상기 물 탱크에 저장된 물을 펌핑하는 제1 펌프; 상기 물과 혼합될 규산 소다가 저장된 규산 소다 탱크; 상기 규산 소다 탱크에 저장된 상기 규산 소다를 펌핑하는 제2 펌프; 상기 물 탱크 및 상기 규산 소다 탱크와 배관 연결되어 상기 제1 펌프로부터의 상기 물과 상기 규산 소다 탱크로부터의 상기 규산 소다를 제공받고 교반 날개에 의해 혼합하여 희석 규산 소다를 생성하는 혼합조; 상기 제1 펌프에 의해 펌핑된 상기 물을 상기 혼합조로 전달하는 제1 배관; 상기 제1 배관에 설치되어 상기 물 탱크로부터 상기 혼합조로 공급되는 물의 양을 조절하는 제1 공급 밸브; 상기 제2 펌프에 의해 펌핑된 상기 규산 소다를 상기 혼합조로 전달하는 제2 배관; 상기 제2 배관에 설치되어 상기 규산 소다 탱크로부터 상기 혼합조로 공급되는 상기 규산 소다의 양을 조절하는 제2 공급 밸브; 상기 혼합조의 하면에 설치되어 상기 혼합조 내에 저장된 희석 규산 소다의 무게를 감지하여 상기 규산 소다의 농도를 인식하는 로드 셀; 상기 규산 소다와 물의량에 대한 원하는 중량 범위 입력하기 위한 입력부; 상기 로드 셀에 의해 인식된 상기 규산 소다의 중량비가 상기 입력부에 의해 입력된 상기 규산 소다에 대한 원하는 농도 범위에 속하는 지의 여부를 판단하고 판단 결과에 따라 상기 제1 공급 밸브 및 상기 제2 공급 밸브의 개폐를 제어하는 제어부; 상기 희석 규산 소다에 혼합될 산성 약액이 저장된 산성 약액 탱크; 상기 산성 약액 탱크에 저장된 상기 산성 약액을 펌핑하는 제3 펌프; 상기 혼합조로부터 제공받은 상기 희석 규산 소다가 저장되는 희석 규산 소다 저유조(52); 상기 희석 규산 소다 저유조에 저장된 상기 희석 규산 소다를 펌핑하는 제4 펌프; 상기 산성 약액 탱크 및 상기 희석 규산 소다 저유조에 각각 배관 연결되어 상기 제3 펌프에 의해 펌핑된 상기 산성 약액과 상기 제4 펌프에 의해 펌핑된 상기 희석 규산 소다를 혼합하여 고농도 실리카 졸을 생성하는 혼합기; 및 상기 혼합기에 의해 생성된 상기 고농도 실리카 졸이 저장되는 실리카 졸 저유조를 포함하는 특징과 약액자동 제조 장치로 제조한 약액을 지반에 주입하여 충전함을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 약액 자동 제조장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 2종 이상의 약액을 높은 처리능력으로 균일하게 혼합하는 것이 가능하며, 특히 연약지반의 강화나 지수 등을 목적으로 하는 토질 안정용 약액의 성분인 물유리와 알칼리 토류 금속염 또는 산성의 수용액과의 혼합과 같이, 반응성을 가지는 복수 약액의 혼합에 있어서도, 높은 처리 능력을 유지하면서 균일한 약액 제조가 가능한 장점이 있다.

둘째, 본 발명을 지반 보강용 그라우트재로 사용할 경우에는 여러 가지 우수한 특성을 나타내며, 그 중에서 지반조건에 맞춰 겔화 시간의 정밀 조절이 가능하고, pH 값을 신속, 정확하게 조절할 수 있으므로, 각종 현장여건에 맞는 약액 제조가 가능한 장점이 있다.

셋째, 혼합조 내에 저장된 규산 소다의 농도에 따라 혼합조로 공급되는 물 및 규산 소다의 양을 작업중에도 조절함에도 균일한 희석 규산 소다를 획득할 수 있다.

넷째, 본 발명에 따른 제조장치에 의해 제조된 실리카 졸을 시멘트 그라우트재와 혼합하여 사용하면, 비록 겔화 시간이 긴 수용액을 사용하여도 시멘트 그라우트재 중의 알칼리와 약산성 실리카 졸의 혼합에 의한 중화작용에 의하여 혼화제는 중성에 가깝게 되므로 겔화 시간이 단축되고 급속히 고결하게 되므로 거친 지반이나 지하수가 유동하는 지반에 주입하여도 주입액의 이동이나 유실을 방지하여 소정범위에서 고결시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 실리카 졸 제조장치를 도시한 배치도이다.
도 2는 본 발명에 따른 실리카 졸 자동 제조장치를 도시한 계통도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제3 펌프의 일예인 다이아프램 펌프를 나타낸 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 작용 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 실리카 졸 자동 제조장치를 도시한 계통도이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실리카 졸 자동 제조장치는 물 탱크(70), 제1 펌프(71), 규산 소다 탱크(12), 제2 펌프(14), 혼합조(20), 제1 배관(210), 제1 공급 밸브(220), 제2 배관(230), 제2 공급 밸브(240), 로드 셀(250), 입력부(260), 제어부(270), 산성 약액 탱크(32), 제3 펌프(34), 희석 규산 소다 저유조(52), 제4 펌프(54), 혼합기(42), 및 실리카 졸 저유조(40)를 포함한다.

물 탱크(70)에는 물이 저장된다. 제1 펌프(71)는 상기 물 탱크(70) 내에 설치되어 상기 물 탱크에 저장된 물을 펌핑한다. 규산 소다 탱크(12)에는 상기 물과 혼합될 규산 소다가 저장된다. 제2 펌프(14)는 상기 규산 소다 탱크(12)에 저장된 상기 규산 소다를 펌핑한다. 혼합조(20)는 상기 물 탱크(70) 및 상기 규산 소다 탱크(12)와 배관 연결되어 상기 제1 펌프(71)로부터의 상기 물과 상기 규산 소다 탱크(12)로부터의 상기 규산 소다를 제공받고 교반 날개(22)에 의해 혼합하여 희석 규산 소다를 생성한다.

제1 배관(210)은 상기 제1 펌프(71)에 의해 펌핑된 상기 물을 상기 혼합조(20)로 전달한다. 제1 공급 밸브(220)는 상기 제1 배관(210)에 설치되어 상기 물 탱크(70)로부터 상기 혼합조(20)로 공급되는 물의 양을 조절한다. 제2 배관(230)은 상기 제2 펌프(14)에 의해 펌핑된 상기 규산 소다를 상기 혼합조(20)로 전달한다. 제2 공급 밸브(240)는 상기 제2 배관(230)에 설치되어 상기 규산 소다 탱크(12)로부터 상기 혼합조(20)로 공급되는 상기 규산 소다의 양을 조절한다. 로드 셀(250)은 상기 혼합조(20)의 중,하면에 설치되어 상기 혼합조(20) 내에 저장된 희석 규산 소다의 무게를 감지하여 상기 규산 소다의 중량비를 인식한다. 입력부(260)는 상기 규산 소다에 대한 원하는 중량비 범위를 입력한다.

제어부(270)는 상기 로드 셀(250)에 의해 인식된 상기 규산 소다의 중량비가 상기 입력부(260)에 의해 입력된 상기 원하는 중량비 범위에 속하는 지의 여부를 판단하고 판단 결과에 따라 상기 제1 공급 밸브(220) 및 제2 공급 밸브(240)의 개폐를 제어한다. 상기 규산 소다의 중량비가 상기 규산 소다의 원하는 중량비 범위에 근접하면 상기 제어부(270)는 상기 제1 공급 밸브(220)를 개방하여 물을 공급하고 상기 제2 공급 밸브(240)를 폐쇄한다. 그리고 물의 중량비가 입력부(260)에 의해 입력된 원하는 중량비에 근접하면 제1공급 밸브(240)를 폐쇄하고 ,적절한 시간에 맞추어 희석한 다음 희석규산소다는 희석규산소다 저유조에 보내진다. 한편 혼합조(20)에는 입력부에 인식된 중량비에 따라 연속적으로 작동한다. 산성 약액 탱크(32)에는 상기 희석 규산 소다에 혼합될 산성 약액이 저장된다.

제3 펌프(34)는 상기 산성 약액 탱크(32)에 저장된 상기 산성 약액을 펌핑한다. 도 3은 도 2에 도시된 제3 펌프의 일예인 다이아프램 펌프를 나타낸 단면도이다. 도 3을 참조하면, 상기 제3 펌프는 모터의 회전력을 감속하고 편심 기구인 웜휠 축(310), 슬라이더(320), 및 스프링(330)에 의하여 회전 운동을 왕복 운동으로 변화시키며, 상기 왕복 운동은 슬라이더 축(340)에 직결된 다이아프램(350)에 의하여 펌프실 내의 용적을 변화시키며 상기 펌프실 내의 용적 변화 및 체크 볼(360)의 작용에 의하여 펌프 작동을 하고 다이알(370)을 회전시켜 상기 슬라이더(320)의 편심 운동량을 변화시킴으로써 행정 길이를 조절하는 방식으로 상기 산성 약액의 토출량을 조절기구(370)으로 원하는 조정량을 조절하는 다이아프램 펌프를 포함하는 약액 정량 펌프이다.

희석 규산 소다 저유조(52)에는 상기 혼합조(20)로부터 제공받은 상기 희석 규산 소다가 저장된다. 제4 펌프(54)는 상기 희석 규산 소다 저유조(52)에 저장된 상기 희석 규산 소다를 펌핑한다. 혼합기(42)는 상기 산성 약액 탱크(32) 및 희석 규산 소다 저유조(52)에 각각 배관 연결되어 상기 제3 펌프(34)에 의해 펌핑된 상기 산성 약액과 상기 제4 펌프(54)에 의해 펌핑된 상기 희석 규산 소다를 혼합하여 고농도 실리카 졸을 생성한다. 또한, 상기 고농도 실리카 졸 믹서(42)는 적어도 2개 이상의 약액 공급구를 가지는 약액 혼합실과 이 약액 혼합실에 접속된 통상 노즐로 되어, 이 통상 노즐의 출구측 내부에, 흘러내리는 약액의 흐름과 반대 방향의 약액을 발생시키도록 동일하게 작동하는 회전날개가 구비된다. 실리카 졸 저유조(40)에는 상기 혼합기(42)에 의해 생성된 상기 고농도 실리카 졸이 저장된다. 여기서, 상기 실리카 졸의 제조는 비례 혼합방식을 채용하며, 혼합기(42)를 이용하여 제조하되, 희석 농도 33% 이하, pH=2까지의 실리카 졸을 안정되게 제조할 수 있다.

실리카 졸은 다음과 같은 단계를 거쳐 만들어지는데, 우선 물 탱크(70) 및 규산 소다 탱크(12)에 보관중인 물 및 규산 소다를 각각의 배관(210 및 230)을 통해 제1 펌프(71) 및 제2 펌프(14)를 이용하여 혼합조(20)로 보내 희석 규산 소다를 만들어 배관을 통해 희석 규산 소다 저유조(52)에 보관한다. 즉, 상기 제3 펌프(34) 및 제4 펌프(54)에 각각 배관이 연결 설치되어 있으므로 이들에 의해서 산성 약액 및 희석 규산 소다를 혼합기(42)로 보낸다. 여기서, 상기 규산 소다, 산성 약액 및 희석 규산 소다를 보낼 때는 주로 제2, 제3, 및 제4 펌프(14, 34, 및 54)를 사용하나, 별도의 개폐 밸브 같은 것을 사용하여 보낼 수도 있음을 밝혀둔다. 특히, 상기 혼합조(20)에는 교반 날개(22)가 설치되어 있으며, 규산 소다와 물을 교반 날개(22)로 혼합하여 희석 규산 소다를 생성한다. 이때, 상기 혼합조(20)의 하면에는 로드 셀(250)이 설치되어 상기 혼합조 내에 저장된 희석 규산 소다의 무게를 감지하여 상기 규산 소다의 농도를 인식하고, 제어부(270)는 상기 로드 셀(250)에 의해 인식된 상기 규산 소다의 농도가 상기 입력부(260)에 의해 입력된 상기 규산 소다의 원하는 중량비 범위에 속하는 지의 여부를 판단하고 판단 결과에 따라 상기 제1 공급 밸브(220) 및 제2 공급 밸브(240)의 개폐를 제어한다.

한편, 상기 실리카 졸 저유조(40)의 상부에는 혼합기(42)가 설치되며, 상기 혼합기(42)의 약액 공급구를 통해 산성 약액 및 희석 규산 소다가 공급된 약액을 약액 혼합실에서 회전 날개(도시안됨)에 의해서 혼합하되, 제조된 실리카 졸의 pH농도가 잘못되었을 경우에는 다이아프램 펌프로 구성된 제 3 펌프(34)로 pH 농도를 조절할 수 있다.

여기서, 상술한 바와 같이 규산 소다, 산성 약액 및 희석 규산 소다는 각각의 탱크(12, 32) 및 저유조(52)에서 배관을 거쳐 제2, 제3, 및 제4 펌프(14, 34, 및 54)의 작동에 의해서 상기 제2, 제3, 및 제4 펌프(14, 34, 및 54)에 연결된 배관의 단부에서 혼합조(20) 및 혼합기(42)에 공급된다. 이때의 공급 압력은 0.5~30/인데 바람직하게는 제2, 제3, 및 제4 펌프(14, 34, 및 54)를 조정하여 수 /로 조정하면, 규산 소다, 산성 약액 및 희석 규산 소다를 공급하기에 충분하다. 여기서, 고속으로 회전하는 교반기를 사용하면 혼합이 충분하게 이루어짐은 자명한 사실이다.

따라서, 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 약액 자동 제조장치를 이용하여 실리카 졸을 제조하면 실리카블록이 침적되지 않는 실리카 졸액을 제조할 수 있음을 밝혀둔다.

이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 약액 자동 제조장치를 이용한 지반에 주입하는 방법에 대해 설명한다.

약액 주입 공법에는 약액(A)로 하고 고화재 및 기타 첨가재(B)로 하여 지반에 주입하는 공법을 반현탁형 그라우팅 이라는 용어를 사용하며,약액 만(A)액,(B)액를 지반에 주입하는 공법을 용액형 그라우팅이라 명칭하며, 주입약액 종류에 따라 규산소다를 이용한 무기계에서는 알칼리성 또는 비알칼리성으로 나누어 지며, 주입방식은 1SHOT.1.5SHOT,2SHOT방식이 있고 선단부분에는 이중관 또는 다중관 및 팩커를이용하여 지반에 주입하는 방법을 사용한다.

상기 고화재는 포트랜드 시멘트, 고로슬래그 시멘트, 마이크로 시멘트, 초미립자 슬래그.후라이애쉬, 마이크로흄, 석회(소석회)중 어느 하나가 첨가되거나 또는 이종 이상이 첨가됨을 특징으로 하는 지반 고결재을 말한다. 알칼리성 반현탁형 약액은 규산소다3호와 물의비율을 3:7 에서 1:1 비율로 설계 시방서에 규정하여 사용하며 비중은 1.17 ~ 1.20이다. 비알칼성 실리카졸 반현탁형 약액은 규산소다와 물의 희석비중이 1.03 ~ 1.12이며 희석한 규산소다를 산으로 재 희석하여 pH0.8-2로 설계시방서에 규정하여 사용한다.

이와 같이 상기 약액 자동 제조장치로 설계 시방서에 규정하여 약액을 제조시 예를들어 본 발명 장치로 이용하면 알칼리성 반현탁형 약액 3:7로 약액을 제조시 입력부에 규산소다3호 비중1.39를 83.4kg ,물140kg를 입력하면 로드셀(250)의 인식에 의해 제어부에서 제1,2펌프(71,14)및 제1,2 공급밸브(220,240)를 작동하여 혼합조(20)에서 200L 기준으로 비중 1.17 약액를 제조하여 희석규산저장조(52)에 저장하여 규정한 약액을 지반주입에 사용하게 한다.

비알칼성 실리카졸 반현탁형 약액 희석규산소다 비중1.08이며 pH1.2 약액 제조시는 혼합조(20)200L 기준으로 입력부에 규산소다3호 비중1.39를 40kg, 물160kg를 입력하면 로드셀(250)의 인식에 의해 제어부에서 제1,2펌프(71,14)및 제1,2 공급밸브(220,240)를 작동하여 희석규산소다를 제조하여 희석규산저장조(52)에 보내져 희석규산저장조(52)에 저장하고, 저장한 희석규산소다 및 산성약액 를 제3 펌프(34) 및 제4 펌프(54)에 의해서 산성 약액 및 희석 규산 소다를 혼합기(42)로 보낸다. 실리카 졸 저유조(40)의 상부에는 혼합기(42)가 설치되며, 상기 혼합기(42)의 약액 공급구를 통해 산성 약액 및 희석 규산 소다가 공급된 약액을 약액 혼합실에서 회전 날개(도시안됨)에 의해서 혼합하되, 제조된 실리카 졸의 pH농도가 잘못되었을 경우에는 다이아프램 펌프로 구성된 제 3 펌프(34)로 pH농도를 pH테스트 용지로 확인하면서 다이알(370)를 회전하여 pH1.2 조절하여 약액을 제조하여 실리카 졸 저유조(40)저장하여 규정한 약액을 지반주입에 사용하게 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 약액 자동 제조장치를 이용하여 약액 주입 공법 설계 시방서에 설정한 품질이 양호한 약액을 제조 생산하여 지반에 주입할 수 있다. 예를 들어 지하공간 공사중 지하수 유입이 심하여 지반에 문제가 발생되어 공사가 중단하는 경우에 초 급결 그라우팅 약액으로 사용하여 지하수를 순간 차단하여 공사에 지장이 없도록 본 발명 약액 자동 제조 장치로 규산소다 3호를 물로 희석하여 비중을 1.23-1.35를 제조하여 A액으로 하고 별도의 믹서기 200ℓ 용기내에 고화재 60kg ~ 120kg, 황산마그네슘 1kg ~ 6kg, 중탄산소다 15kg ~ 45kg, 벤토나이트 1kg ~ 4kg,나머지 물을 B액으로 제조한 초 급결재 약액을 2SHOT방식으로 와이 관을 이용 요크대로 지반에 주입하여 확인한 결과 주입재가 지하수와 혼합하지 않고 겔화와 동시에 경화가 촉진하여 지하수를 차단되고 원활이 공사가 진행하였다.

본 발명 약액 제조 장치를 이용 규산소다3호를 알칼리 토금속염 화학물을 사용 규산소다를 활성화하는 방식으로 규산소다와 물을 희석하여 비중 1.17 ~ 1.20 로 희석 제조한 희석규산소다를 알칼리 토금속염 화학물인 황산 마그네슘 7 ~ 13중량% 로 재 희석하여 A액하고,별도의 믹서기를 사용 200ℓ 용기 내에 고화재 60~120kg,중탄산소다는 고화재 중량의 8~15중량 %, 나머지물을 B액으로 하여 A액 및 B액을 맨젯트 튜브 내에 팩커를 사용하여 2SHOT 방식으로 지반에 순결로 주입한 결과 주입 범위 내에 맥상 침투 주입 하였다.

반현탁형 주입재는 시멘트입자로 인해 사질토에서는 침투주입이 불가능하고 용액형 주입재로 지반에 주입을 하여야 하나 기존에는 약품이 고가로 인하여 용액형 자체를 취급을 곤란해 하였다. 그러나 본 발명 약액 제조 장치로 약품 중 가격이 저렴한 규산소다 3호로 비중이 1.03 ~ 1.20로 희석 제조한 희석규산소다를 산으로 재 희석하여 pH0.8 ~ 2로 제조한 비 알칼리 실리카졸을 A액으로 하고 규산소다3호를 물로 희석하여 비중이1.03-1.20 희석 규산소다를 B액으로 하여 A액과B액을 이중관롯드를 사용하여 2SHOT 방식으로 지반에 순결로 주입한 결과 주입 범위 내에 침투 주입 하였다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

12: 규산 소다 탱크 14: 제2 펌프
20: 혼합조 22: 교반 날개
32: 산성 약액 탱크 34: 제3 펌프
40: 실리카 졸 저유조 42: 혼합기
52: 희석 규산 소다 저유조 54: 제4 펌프
60: 전극봉 70: 물 탱크
71: 제1 펌프 210: 제1 배관
220: 제1 공급 밸브 230: 제2 배관
240: 제2 공급 밸브 250: 로드 셀
260: 입력부 270: 제어부
310: 웜휠 축 320: 슬라이더
330: 스프링 340: 슬라이더 축
350: 다이아프램 360: 체크 볼
370: 다이알(조절기구)

Claims (7)

1. 물이 저장된 물 저장조;
   상기 물 저장조 내에 설치되어 상기 물 저장조에 저장된 물을 펌핑하는 제1 펌프;
   상기 물과 혼합될 규산 소다가 저장된 규산 소다 탱크;
   상기 규산 소다 탱크에 저장된 상기 규산 소다를 펌핑하는 제2 펌프;
   상기 물 탱크 및 상기 규산 소다 탱크와 배관 연결되어 상기 제1 펌프로부터의 상기 물과 상기 규산 소다 탱크로부터의 상기 규산 소다를 제공받고 교반 날개에 의해 혼합하여 희석 규산 소다를 생성하는 혼합조;
   상기 제1 펌프에 의해 펌핑된 상기 물을 상기 혼합조로 전달하는 제1 배관;
   상기 제1 배관에 설치되어 상기 물 탱크로부터 상기 혼합조로 공급되는 물의 양을 조절하는 제1 공급 밸브;
   상기 제2 펌프에 의해 펌핑된 상기 규산 소다를 상기 혼합조로 전달하는 제2 배관;
   상기 제2 배관에 설치되어 상기 규산 소다 탱크로부터 상기 혼합조로 공급되는 상기 규산 소다의 양을 조절하는 제2 공급 밸브;
   상기 혼합조의 하면에 설치되어 상기 혼합조 내에 저장된 희석 규산 소다의 무게를 감지하여 상기 규산 소다와 물의 중량비를 인식하는 로드 셀;
   상기 규산 소다와 물에 대한 원하는 농도 중량비 입력하기 위한 입력부;
   상기 로드 셀에 의해 인식된 상기 규산 소다의 중량비가 상기 입력부에 의해 입력된 상기 규산 소다또는 물에 대한 원하는 중량비 범위에 속하는 지의 여부를 판단하고 판단 결과에 따라 상기 제1 공급 밸브 및 상기 제2 공급 밸브의 개폐를 제어하는 제어부;
   상기 희석 규산 소다에 혼합될 산성 약액이 저장된 산성 약액 탱크;
   상기 산성 약액 탱크에 저장된 상기 산성 약액을 펌핑하는 제3 펌프;
   상기 혼합조로부터 제공받은 상기 희석 규산 소다가 저장되는 희석 규산 소다 저유조;
   상기 희석 규산 소다 저유조에 저장된 상기 희석 규산 소다를 펌핑하는 제4 펌프;
   상기 산성 약액 탱크 및 상기 희석 규산 소다 저유조에 각각 배관 연결되어 상기 제3 펌프에 의해 펌핑된 상기 산성 약액과 상기 제4 펌프에 의해 펌핑된 상기 희석 규산 소다를 혼합하여 고농도 실리카 졸을 생성하는 혼합기; 및
   상기 혼합기에 의해 생성된 상기 고농도 실리카 졸이 저장되는 실리카 졸 저유조를 포함하는 약액 그라우팅 자동 제조 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 입력부의 지시에 의해 상기 규산 소다의 중량이 상기 규산 소다의 원하는 중량비에 근접하면 상기 제어부는 상기 제1 공급 밸브를 개방하여 물을 공급하고 상기 제2펌프를 정지한 후 제2 공급 밸브를 폐쇄하며, 상기 물의 중량이 원하는 중량비에 근접하면 제1공급 밸브를 패쇄하고 일정 시간 조합조에서 희석후 희석 규산소다가 희석 규산소다 저장조에 보내지고, 상기 조합조에서는 연속적으로 상기 입력부의 지시에 의해 연속 작동하는 약액 그라우팅 자동 제조 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 제3 펌프는 모터의 회전력을 감속하고 편심 기구인 웜휠 축, 슬라이더, 및 스프링에 의하여 회전 운동을 왕복 운동으로 변화시키며, 상기 왕복 운동은 슬라이더 축에 직결된 다이아프램에 의하여 펌프실 내의 용적을 변화시키며 상기 펌프실 내의 용적 변화 및 체크 볼의 작용에 의하여 펌프 작동을 하고 다이알을 회전시켜 상기 슬라이더의 편심 운동량을 변화시킴으로써 행정 길이를 조절하는 방식으로 상기 산성 약액의 토출량을 다이알로 원하는 조절량을 조절하는 다이아프램 펌프를 포함하는 약액 그라우팅 자동 제조 장치.
4. 청구항 1 내지 3 중의 어느 한 항에 기재된 상기 약액 그라우팅 자동 제조 장치에 의해 제조한 비중 1.03 ~ 1.20이고 pH 0.8 ~ 2로 실리카 졸 저유조에 저장한 실리카졸 약액을 A액으로 하고, 희석 규산 소다 저유조에 저장한 희석규산소다 비중 1.03 ~ 1,20를 B액으로 하고, 상기 A액 및 상기 B액을 가변펌프로 이용하여 지반조건에 알맞은 그라우트재량을 조정하여, 이중관 로드 및 다중관 또는 별도의 주입호스가 구비된 패커형 그라우팅 장치를 통해서 각각 주입한 A액 및 B액을 주입 선단 장치에서 분사 혼합하여 지반을 개량하는 약액 자동 제조 장치를 이용한 약액 그라우팅 주입 방법.
5. 청구항 1 또는 2에 기재된 상기 약액 그라우팅 자동 제조 장치에 의해 제조한 비중1.08 ~ 1.35를 규산 소다 저유조에 저장한 희석규산소다를 A액으로 하고, 별도의 믹서기을 이용하여 200ℓ의 용기 내에 고화재 60kg ~ 120kg , 벤토나이트 1kg ~ 4kg 또는 고화재 60kg ~ 120kg, 중탄산소다 15kg ~ 45kg, 벤토나이트 1kg ~ 4kg, 황산 마그네슘 1kg ~ 6kg, 나머지 물로 혼합하여 B액으로 하고, A액과 B액을 가변펌프로 이용하여 지반조건에 알맞은 그라우트재량을 조정하여, 이중관 로드 및 다중관 또는 별도의 주입호스가 구비된 패커형 그라우팅 장치를 통해서 각각 주입한 A액, B액을 주입선단장치에서 분사 혼합하여 지반을 개량하는 약액 자동 제조 장치를 이용한 약액 그라우팅 주입 방법.
6. 청구항 5에 있어서,상기 고화재는 포트랜드 시멘트, 고로슬리그 시멘트, 마이크로시멘트, 초미립자 슬래그, 후라이 애쉬, 마이크로흄, 석회(소석회)중 어느 하나가 첨가되거나 또는 이종 이상이 첨가됨을 특징으로 하는 지반고결재로 지반을 개량하는 약액 자동 제조 장치를 이용한 약액 그라우팅 주입 방법.
7. 청구항 1 내지 3 중의 어느 한 항에 기재된 상기 장치에 의해 제조한 비중 1.17 ~ 1.20 로 희석 제조한 희석규산소다를 알칼리 토금속염 화학물인 황산마그내슘 7 ~ 13중량%로 재 희석하여 실리카 졸 저유조에 저장한 활성 실리게이트 약액을 A액하고, 별도의 믹서기를 사용 200L용기 내에 고화재 60 ~ 120kg, 중탄산소다는 고화재중량의 8 ~ 15중량%, 나머지물을 B액으로 하여 A액과 B액 가변펌프로 이용하여 지반조건에 알맞은 그라우트재량을 조정하여, 이중관 로드 및 다중관 또는 별도의 주입호스가 구비된 패커형그라우팅 장치를 통해서 각각 주입한 A액 및 B액을 주입선단장치에서 분사 혼합하여 지반을 개량하는 약액 자동 제조 장치를 이용한 약액 그라우팅 주입 방법.

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