KR101078044B1 - 그라우팅 조성물 및 이를 이용한 그라우팅 공법 - Google Patents

그라우팅 조성물 및 이를 이용한 그라우팅 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 그라우팅 조성물은 (a) SiO2 16 내지 26.5 중량%, (b) Na2O 3 내지 7 중량% 및 (c) 물 66.5 내지 81 중량%로 이루어진 규산소다 화합물을 포함한다. 또한 본 발명의 그라우팅 공법은 (a) 급결용 시멘트와 물로 구성된 제1슬러리 및 16 내지 26.5 중량％의 SiO2, 3 내지 7 중량％의 Na2O 및 66.5 내지 81 중량%의 물로 이루어진 규산소다 화합물로 구성된 제2슬러리를 혼합한 급결용 그라우팅재를 지반에 주입하는 1차 주입단계 및 (b) 상기 주입된 급결용 그라우팅재에 완결용 시멘트와 물로 구성된 제3슬러리 및 16 내지 26.5 중량％의 SiO2, 3 내지 7 중량％의 Na2O 및 66.5 내지 81 중량%의 물로 이루어진 규산소다 화합물로 구성된 제4슬러리를 혼합한 완결용 그라우팅재를 주입하는 2차 주입단계로 이루어진다.
그라우팅, 규산소다, 경화제, 겔화

Description

그라우팅 조성물 및 이를 이용한 그라우팅 공법{Grouting Composition and Method of Construction Using Thereof}
본 발명은 그라우팅 조성물 및 이를 이용한 그라우팅 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 원하는 겔화시간을 용이하게 조절할 수 있는 그라우팅 조성물 및 이를 이용한 그라우팅 공법에 관한 것이다.
그라우팅 공법이라 함은 주입펌프 등을 이용하여 토사 또는 암반의 틈새 등에 그라우트(grout)를 주입하는 공법으로, 주입관을 지반에 설치하고, 그 주입관을 통해 그라우트를 분산시켜 그라우트와 같은 그라우트재에 의해 지반이 고결되도록 하여 대상 지반의 지내력을 증가시키고, 투수 계수를 감소시켜 차수성을 향상시키며, 압축성을 줄이고 시공시 발생하는 소음 및 진동을 감소시켜 저진동, 저소음의 공사를 가능케하며, 공기를 단축하는 공법이다.
통상, 지반 보강을 목적으로 실시하는 그라우팅 시공 단계는 ① 천공 단계 ② 2중관 롯드(rod)를 삽입하는 단계, ③ 특수 시멘트와 규산소다를 혼합한 급결용 그라우트재를 주입하는 단계, ④ 특수 시멘트와 규산소다를 혼합한 완결용 그라우트재를 주입하는 단계의 순서로 이루어진다.
이러한 공법은, 주로 토류벽 배면, 차수 그라우트, 터널, 댐, 방조제 차수 및 보가 그라우트, 자립식 토류벽용 그라우트 등에 적용된다.
그라우트는 1887년 독일에서 물유리(water glass)와 염화칼슘을 사용한 것을 최초로, 이후 1901년 벨기에에서 묽은 물유리와 묽은 산을 이용하였으며, 1906년에는 물유리와 황산알루미늄을 사용하였고, 1925년 독일에서 농축된 물유리와 강력한 염화칼슘 용액을 사용하였다.
최근, 외국의 경우에는 화산 지질이 많은 곳을 중심으로 하여 합성 실리카와 습식으로 분쇄된 초미립 시멘트, 또는 실리카 졸과 경화제를 그라우트재로 사용하기도 한다. 한편, 국내에서는 상기의 재료들이 규산에 비하여 가격이 매우 비싸기 때문에 그 사용이 거의 없으며, 국내의 지질 특성상 지하수와 천공이 많아서 입자가 미세한 특수 시멘트와 이에 적합한 규산소다를 그라우트재로 사용하게 되었다.
상기 규산소다는 수용성 규산염 중 가장 널리 사용되고 있는 무기화합물로서 일반적인 화학조성은 Na2O,nSiO2,xH2O로 표시되며, 물에 대한 용해성이 있기 때문에 물유리라고도 한다. 상기 n은 몰비(molar ratio)를 나타낸다. 상기 규산소다는 SiO2 /Na2O의 몰비와 농도에 따라 다양한 성질을 나타내고, 비율에 따라 다양한 용도로 사용되고 있다.
상기 규산소다는 그라우팅 재료 이외에도 실리카겔, 비누와 세제, 주물, 제 지, 요업, 섬유, 용접봉 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 특히, 상기 규산소다는 토목기초공사에서 널리 사용되고 있는데, 그 이유는, 규산소다의 겔화 성질이 토양 안정화와 화학적 반응에 의해 기공이 많은 토양 구조를 견고화할 수 있기 때문이다.
이하, 종래의 규산소다를 주 재료로 사용하는 그라우팅 공법에 대해 설명하도록 한다.
상기 그라우팅 공법은 2중관 롯드에 특수 선단장치(rocket)를 결합시켜 대상지반에 유도 공간을 형성하고, 상기 유도 공간을 통해 대상 지반에 제1그라우팅재를 1차적으로 주입하여 지하공간의 물을 차수한 후, 상기 1차적으로 주입된 제1그라우팅재에 제2그라우팅재를 2차적으로 주입하는 공법이다.
상기 1차로 주입되는 제1그라우팅재는 겔화가 빠르게 진행되는 급결용 그라우팅재로서, 급결용 시멘트와 물이 혼합된 제1슬러리 및 규산소다와 물이 혼합된 제2슬러리의 혼합물로 구성되며, 주입 즉시 신속히 굳어지는 특성이 있어서, 우선적으로 지하수를 차단시키는 역할을 하게 된다. 통상, 상기 1차 주입시 제1그라우팅재가 겔화되는 급결시간은 6∼12초 이내이다.
반면, 상기 2차로 주입되는 제2그라우팅재는 상기 제1그라우팅재보다 서서히 겔화가 진행되는 완결용 그라우팅재로서, 완결용 시멘트와 물이 혼합된 제1슬러리 및 규산소다와 물이 혼합된 제2슬러리의 혼합물로 구성되며, 겔화시간은 느리지만 강도가 강해서 상기 제1그라우팅재의 강도를 유지 및 강화시키는 역할을 하게 된다. 통상, 상기 2차 주입시 제2그라우팅재가 겔화되는 완결시간은 40∼90초이다.
한편, 지하수의 흐름 구간의 현장 등에서 그라우팅 공법을 진행하는 경우, 상기 그라우팅 공법시 1차로 주입되는 제1그라우팅재가 지중에 주입 후 겔화 전에 물에 유실이 될 수 있어서, 2차로 주입되는 제2그라우팅재의 주입이 불가능해질 수 있다. 이를 방지하기 위해서는 상기 1차 주입시 제1그라우팅재가 5초 이내에 겔화되어야 한다. 바람직하게, 상기 제1그라우팅재의 급결용 시멘트와 물, 그리고, 규산소다와 물로 구성된 각각의 슬러리가 혼합되는 즉시 5초 이내에 겔화되어야 한다.
그러나, 수량이 많거나 수맥의 속도가 빠른 현장에서는 6∼12초 내에 겔화가 되는 급결시간을 만족시킬 수 없을 뿐만 아니라 5초 이내에 겔화가 되는 초급결시간을 만족시키기는 것이 불가능하다.
그래서, 현재 수량이 많거나 수맥의 속도가 빠른 현장에서는 상기 제1그라우팅재의 급결시간을 만족시킴과 아울러 급결시간을 5초 이내의 초급결로 이루기 위하여 규산소다의 조성 또는 점도를 조절하는 경우가 있다.
그러나, 상기 짧은 급결시간을 얻기 위하여 규산소다의 조성을 조절하는 경우에는, 급결용 겔화시간 뿐만 아니라 완결용 겔화시간도 함께 짧아지게 되어서 급결성, 초급결성 및 완결성을 동시에 만족하는 규산소다의 생산이 불가능하다.
또한, 상기 짧은 급결시간을 얻기 위하여 규산소다의 점도를 조절하는 경우에는, 15℃ 이하에서 그라우팅재의 유동성이 급격히 떨어지게 되고, 이로 인해, 봄, 가을, 겨울에 실시하는 현장 공사에는 그 사용이 어려운 문제점이 있다.
한편, 그라우팅용 규산소다에 염산, 황산, 질산등의 유,무기산을 첨가하는 방법을 통해 겔화시간을 빠르게 할 수는 있으나, 이러한 물질들은 환경 문제 이외에 시멘트를 열화시키는 원인이 되기도 한다.
따라서 본 발명자들은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 원하는 겔화시간을 용이하게 조절할 수 있고, 급결성, 초급결성 및 완결성을 동시에 만족시킬 수 있으며, 기온에 상관없이 사용할 수 있어 상용성이 우수하고, 원재료비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 시공이 편리한 그라우팅 조성물 및 이를 이용한 그라우팅 공법을 개발하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은 원하는 겔화시간을 용이하게 조절할 수 있는 그라우팅 조성물 및 이를 이용한 그라우팅 공법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 급결성, 초급결성 및 완결성을 동시에 만족시킬 수 있는 그라우팅 조성물 및 이를 이용한 그라우팅 공법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기온에 상관없이 사용할 수 있어 상용성이 우수한 그라우팅 조성물 및 이를 이용한 그라우팅 공법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 원재료비를 절감할 수 있고, 시공이 편리한 그라우팅 조성물 및 이를 이용한 그라우팅 공법을 제공하는 것이다.
본 발명의 그라우팅 조성물은 (a) SiO2 16 내지 26.5 중량%; (b) Na2O 3 내지 7 중량%; 및 (c) 물 66.5 내지 81 중량%;로 이루어진 규산소다 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 규산소다 화합물은 비중이 1.1 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 규산소다 화합물은 몰비가 3 내지 5인 것을 특징으로 한다.
상기 그라우팅 조성물은 경화제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 경화제는 칼슘포메이트와 폴리인산나트륨(Sodium Polyphosphate), 트리폴리인산나트륨(Sodium Tripoly Phosphate) 및 킬레이트고리를 가지는 킬레이트 화합물인 에틸렌디아민4초산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 단독 또는 2종 이상의 화합물인 것을 특징으로 한다.
상기 경화제는 규산소다 100 중량%에 대하여 1 내지 20 중량％를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 그라우팅 공법은 (a) 급결용 시멘트와 물로 구성된 제1슬러리; 및 16 내지 26.5 중량％의 SiO2, 3 내지 7 중량％의 Na2O 및 66.5 내지 81 중량%의 물로 이루어진 규산소다 화합물로 구성된 제2슬러리;를 혼합한 급결용 그라우팅재를 지반에 주입하는 1차 주입단계; (b) 상기 주입된 급결용 그라우팅재에 완결용 시멘트와 물로 구성된 제3슬러리; 및 16 내지 26.5 중량％의 SiO2, 3 내지 7 중량％의 Na2O 및 66.5 내지 81 중량%의 물로 이루어진 규산소다 화합물로 구성된 제4슬러리;를 혼합한 완결용 그라우팅재를 주입하는 2차 주입단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 규산소다 화합물은 비중이 1.1 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 규산소다 화합물은 몰비가 3 내지 5인 것을 특징으로 한다.
상기 1차 주입단계는 상기 급결용 그라우팅재에 경화제를 첨가하는 것을 특징으로 한다.
상기 경화제는 칼슘포메이트와 폴리인산나트륨, 트리폴리인산나트륨 및 킬레이트고리를 가지는 킬레이트 화합물인 에틸렌디아민4초산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 단독 또는 2종 이상의 화합물인 것을 특징으로 한다.
상기 경화제는 규산소다 100 중량%에 대하여 1 내지 20 중량％를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 급결용 그라우팅재 및 완결용 그라우팅재는 마이크로 실리카 그라우팅 (Micro Silica Grouting) 공법으로 혼합하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 원하는 겔화시간을 용이하게 조절할 수 있고, 급결성, 초급결성 및 완결성을 동시에 만족시킬 수 있으며, 기온에 상관없이 사용할 수 있어 상용성 이 우수하고, 국내 지질특성상 지하수와 천공이 많은 장소에서 지중의 투입량이 많은 규산소다를 사용하여 합성실리카 또는 실리카 졸을 사용하는 것에 비해 원재료비를 절감할 수 있고, 시공이 편리한 그라우팅 조성물 및 이를 이용한 그라우팅 공법을 제공하는 발명의 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 그라우팅 공법에 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 그라우팅 공법을 다양한 다른 방법으로 구현할 수 있을 것이다.
본 발명의 그라우팅 조성물은 (a) SiO2 16 내지 26.5 중량% (b) Na2O 3 내지 7 중량% 및 (c) 물 66.5 내지 81 중량%로 이루어진 규산소다 화합물을 포함하고, 상기 규산소다 화합물은 비중이 1.1 이상이고, 몰비가 3 내지 5인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 그라우팅 공법은, (a) 급결용 시멘트와 물로 구성된 제1슬러리 및 16 내지 26.5 중량％의 SiO2, 3 내지 7 중량％의 Na2O 및 66.5 내지 81 중량%의 물로 이루어진 규산소다 화합물로 구성된 제2슬러리;를 혼합한 급결용 그라우팅재를 지반에 주입하는 1차 주입단계, (b) 상기 주입된 급결용 그라우팅재 에 완결용 시멘트와 물로 구성된 제3슬러리 및 16 내지 26.5 중량％의 SiO2, 3 내지 7 중량％의 Na2O 및 66.5 내지 81 중량%의 물로 이루어진 규산소다 화합물로 구성된 제4슬러리;를 혼합한 완결용 그라우팅재를 주입하는 2차 주입단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이처럼, 본 발명은 비중이 1.1이상, 몰비는 3∼5이며, 16∼26.5wt％의 SiO2와 3∼7wt％의 Na2O로 구성된 규산소다를 사용하여 그라우팅 공법을 진행하는 경우, 그라우팅재의 겔화시간 조절이 가능하다.
보다 상세하게는, 상기 그라우팅 공법에서 그라우팅 재료를 혼합한 후 요구되는 겔화시간은 대개 완결시간은 40∼90초이며, 급결시간 6∼12초 이내이다. 그러나, 수량이 많거나 수맥의 속도가 빠른 현장에서는 6∼12초 내의 급결시간을 얻을 수 없게 된다.
이에, 본 발명에서는 그라우팅 공법시 비중이 1.1이상, 몰비는 3∼5이며, 16∼26.5wt％의 SiO2와 3∼7wt％의 Na2O로 구성된 규산소다를 주 재료로 사용하게 되면, 원하는 완결시간을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 수량이 많거나 수맥의 속도가 빠른 현장에서도 소망하는 6∼12초 내의 급결시간을 얻을 수 있기 때문에 원활한 그라우팅 공법을 진행할 수 있다.
한편, 지하수의 흐름 구간의 현장 등에서는 아주 빠른 겔화를 진행하기 위해 5초 이내의 초급결시간을 원하는 경우가 발생하는데, 본 발명에서는 상기 규산소다 를 포함하는 그라우팅재에 겔화시간을 빠르게 하는 칼슘포메이트와 특수규산의 강도를 좋게하는 폴리인산나트륨(Sodium Polyphosphate), 트리폴리인산나트륨(Sodium Tripoly Phosphate) 및 킬레이트고리를 가지는 킬레이트 화합물인 에틸렌디아민4초산으로 구성된 그룹으로부터 단독 또는 2종 이상의 화합물인 경화제를 첨가함으로써, 그라우팅 공법시 5초 이내의 초급결시간을 얻을 수 있게 된다.
바람직하게는, 상기 그라우팅 공법시 상기 규산소다 대비 1∼20wt％의 중량을 갖는 경화제를 물에 첨가한 후 사용하게 되면 2∼8초의 초급결시간을 얻을 수 있게 된다.
상기 경화제의 중량을 1wt％ 이하로 만들 경우에는 농도가 낮아 겔화시간을 짧게 해주는 효과과 미미하게 되고, 20wt％ 이상으로 만들 경우에는 불용분이 생기게 되어 현장에서 사용시 재교반 및 불용분을 다시 용해시켜야 하는 문제로 품질의 불균형을 초래하므로 바람직하지 않다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 규산소다를 포함하는 그라우팅재를 사용하여 지반 보강하는 그라우팅 공법시, 비중이 1.1이상, 몰비는 3∼5이며, 16∼26.5wt％의 SiO2와 3∼7wt％의 Na2O를 포함하는 규산소다를 사용함으로써, 20℃의 온도에서 5∼12초의 급결시간과, 40∼90초의 완결시간을 얻을 수 있고, 더불어, 5초 이내의 초급결시간을 얻을 수 있게 되어, 원하는 그라우팅 공법을 진행할 수 있게 된다.
이하, 본 발명에서는 실시예1 내지 실시예7을 통하여 본 발명에 따른 규산소다를 포함하는 그라우팅재를 사용하여 상기 규산소다의 몰비를 변형시키면서 완결 시간 및 급결시간을 측정하는 그라우팅 공법에 대해 설명하도록 한다.
실시예 1
급결용 특수시멘트(MSG-E)를 10.8g과 물 21.55g을 혼합한 제1슬러리를 준비하고, KS규격 3종 규산소다로 비중 1.380, 점도 3.5 푸아즈(poise, 이하,'P'라 칭함), 29.0 wt％의 SiO2, 0.95 wt％의 Na2O인 제품 13g과 물 15g을 혼합한 제2슬러리를 100cc 비이커에 담았다. 초시계를 준비하고 상기 제1슬러리와 제2슬러리를 서로 혼합한 급결용 그라우팅재를 양쪽의 비이커로 이동시키면서 혼합 순간부터 겔화되는 시간을 측정하였다. 이때, 측정된 겔화시간은 급결시간이 된다.
그리고, 완결용 특수시멘트(MSG-G)를 10.8g과 물 21.55g을 혼합한 제1슬러리를 준비하고, KS규격 3종 규산소다로 비중 1.380, 점도 3.5P, 29.0wt％의 SiO2, 0.95wt％의 Na2O인 제품 13g과 물 15g을 혼합한 제2슬러리를 100cc 비이커에 담았다. 초시계를 준비하고 상기 제1슬러리와 제2슬러리를 서로 혼합한 완결용 그라우팅재를 양쪽의 비이커로 이동시키면서 혼합 순간부터 겔화되는 시간을 측정하였다. 이때, 측정된 겔화시간은 완결시간이 된다.
상기 급결시간 및 완결시간은 시험 오차를 줄이기 위하여 같은 방법을 3회 실시 후 그 평균값을 측정하였다.
실시예 2
몰비를 변형시킨 규산소다로 비중 1.290, SiO2 26.0 wt％, Na2O 6.6wt％인 제품을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 급결 및 완결 시간을 측정하였다.
실시예 3
몰비를 변형시킨 규산소다로 비중 1.236, SiO2 21.0 wt％, Na2O 5.16 wt％인 제품을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 급결 및 완결 시간을 측정하였다.
실시예 4
몰비를 변형시킨 규산소다로 비중 1.236, SiO2 20.53 wt％, Na2O 5.14 wt％인 제품을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 급결 및 완결 시간을 측정하였다.
실시예 5
경화제인 에틸렌디아민4초산 1g과 증류수 88g을 혼합하여 초음파 분산 후, 경화제인 칼슘포메이트 11g을 첨가하여 10분간 교반 후, 40∼60℃의 중탕으로 가열하면서 불용분이 없도록 30분간 교반하였다. 상온에서 냉각된 조성물 3g을 채취하여 100cc 비이커에 물 18.55g과 혼합한 후, 여기에 급결용 시멘트(MSG-E) 10.8g을 넣고 잘 저어서 제1슬러리로 준비하였다. 몰비를 변형시킨 규산소다 비중 1.236, 점도 3.5P, 21.0wt％의 SiO2, 5.16wt％의 Na2O인 제품 13g과 물 15g을 혼합한 제2슬러리를 100cc 비이커에 담았다. 초시계를 준비하고 상기 제1슬러리와 제2슬러리를 서로 혼합한 급결용 그라우팅재를 양쪽의 비이커로 이동시키면서 혼합 순간부터 겔화되는 시간을 측정하였다. 이때, 측정된 겔화시간은 급결시간이 된다.
상기 급결시간은 시험 오차를 줄이기 위하여 같은 방법으로 3회 실시 후, 평균값을 측정하였다.
실시예 6
경화제인 에틸렌디아민4초산 1g과 증류수 88g을 혼합하여 초음파 분산 후, 경화제인 칼슘포메이트 11g을 첨가하여 10분간 교반 후, 40∼60℃의 중탕으로 가열하면서 불용분이 없도록 30분간 교반하였다. 상온에서 냉각된 조성물 2g을 채취하여 100cc 비이커에 물 19.55g과 혼합한 후, 여기에 급결용 시멘트(MSG-E) 10.8g을 넣고 잘 저어서 제1슬러리로 준비하였다. 몰비를 변형시킨 규산소다 비중 1.236, 점도 3.5P, 21.0wt％의 SiO2, 5.16wt％의 Na2O인 제품 13g과 물 15g을 혼합한 제2슬러리를 100cc 비이커에 담았다. 초시계를 준비하고 상기 제1슬러리와 제2슬러리를 서로 혼합한 급결용 그라우팅재를 양쪽의 비이커로 이동시키면서 혼합 순간부터 겔화되는 시간을 측정하였다. 이때, 측정된 겔화시간은 급결시간이 된다.
실시예 7
경화제인 에틸렌디아민4초산 1g과 증류수 88g을 혼합하여 초음파 분산 후, 경화제인 칼슘포메이트 11g을 첨가하여 10분간 교반 후, 40∼60℃의 중탕으로 가열하면서 불용분이 없도록 30분간 교반하였다. 상온에서 냉각된 조성물 2g을 채취하여 100cc 비이커에 물 19.55g과 혼합한 후, 여기에 급결용 시멘트(MSG-E) 10.8g을 넣고 잘 저어서 제1슬러리로 준비하였다. 몰비를 변형시킨 규산소다 비중 1.290, 점도 3.5P, 26.0wt％의 SiO2, 6.6wt％의 Na2O인 제품 13g과 물 15g을 혼합한 제2슬러리를 100cc 비이커에 담았다. 초시계를 준비하고 상기 제1슬러리와 제2슬러리를 서로 혼합한 급결용 그라우팅재를 양쪽의 비이커로 이동시키면서 혼합 순간부터 겔화되는 시간을 측정하였다. 이때, 측정된 겔화시간은 급결시간이 된다.
상기 실시예1 내지 상기 실시예7의 공정조건은 20℃의 온도에서 물은 일반 공업용수를 사용하였다.
표 1은 실시예 1 내지 실시예 7에 따른 그라우팅 공법시 완결시간 및 급결시간을 측정한 것이다.
표 1
Figure 112008076003064-pat00001
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 실시예 3에서 비중 1.236, 점도 3.5P, 21.0wt％의 SiO2, 5.16wt％의 Na2O로 구성된 규산소다를 포함하는 그라우팅 공법시, 급결시간은 10초이고, 완결시간은 42초로 구현할 수 있게 된다. 즉, 상기 실시예 3의 경우에 그라우팅 공법시 가장 적합한 급결시간 및 완결시간을 얻을 수 있게 된다.
한편, 상기 실시예 3과 동일한 규산소다를 사용하면서 경화제 조성물을 투여한 실시예 5와 실시예 6의 경우에서는 겔화시간이 급격히 짧아진 것을 알 수 있고, 경화제 조성물을 투여하지 않은 실시예 1 내지 실시예 4의 경우에는 급결시간이 모두 5초 이상인 것을 알 수 있다. 즉, 그라우팅재에 경화제 조성물을 투여하는 경우에 급결시간이 짧아진다는 것을 알 수 있다.
또한, 경화제 조성물 3g을 혼합한 실시예 5의 경우가 경화제 조성물 2g을 혼합한 실시예 6의 경우보다 급결시간이 빠른 것을 알 수 있다.
이처럼, 본 발명은, 그라우팅 공법시 비중 1.236, 점도 3.5P, 21.0wt％의 SiO2, 5.16wt％의 Na2O로 구성된 규산소다를 포함하는 경우에 20℃의 온도에서 가장 적합한 급결시간 및 완결시간을 얻을 수 있게 되고, 경우에 따라 초급결시간을 얻기 위해서는 실시예 5 및 실시예 6과 같이 그라우팅재에 경화제 조성물을 투여하는 것이 바람직하다.
표 2는 상기 실시예3과 실시예5의 그라우팅재의 강도에 대한 시험 결과를 나타낸 것이다.
표 2
Figure 112008076003064-pat00002
표 2를 참조하면, 상기 실시예 3과 실시예 5에 제시된 그라우팅재의 강도 측정 7일 후, 15kgf/㎠ 이상이고, 강도 측정 28일 후 25kgf/㎠ 이상인 것을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 비중이 1.1이상, 몰비는 3∼5이며, 16∼26.5wt％의 SiO2와 3∼7wt％의 Na2O를 포함하는 규산소다를 그라우팅재의 주재료로 사용함으로써 기온이 떨어지는 현장에서도 5℃ 이상에서 규산소다의 유동성을 확보할 수 있고, 완결시간 및 급결시간에서 만족스러운 겔화시간을 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 경화제의 사용량에 따라 2∼8초 범위의 겔화시간이 가능하도록 개발하여 공사 구간 중 수량이 많거나 수맥의 속도가 빠른 현장에서도 차수 목적으로 사용할 수 있다.

Claims (13)

  1. 몰비가 3.94 내지 4.07이며, 20.53∼26 중량％의 SiO2, 5.14∼6.6 중량％의 Na2O 및 67.4~74.33 중량%의 물로 이루어진 규산소다 화합물을 포함하는 그라우팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 규산소다 화합물은 비중이 1.1 이상인 것을 특징으로 하는 그라우팅 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그라우팅 조성물은 경화제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 경화제는 칼슘포메이트와 폴리인산나트륨(Sodium Polyphosphate), 트리폴리인산나트륨(Sodium Tripoly Phosphate) 및 킬레이트고리를 가지는 킬레이트 화합물인 에틸렌디아민4초산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 단독 또는 2종 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 그라우팅 조성물.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 경화제는 규산소다 100 중량%에 대하여 1 내지 20 중량％를 갖는 것을 특징으로 하는 그라우팅 조성물.
  7. (a) 급결용 시멘트와 물로 구성된 제1슬러리; 및 몰비가 3.94 내지 4.07이며, 20.53∼26 중량％의 SiO2, 5.14∼6.6 중량％의 Na2O 및 67.4~74.33 중량%의 물로 이루어진 규산소다 화합물을 포함하는 제2슬러리;를 혼합한 급결용 그라우팅재를 지반에 주입하는 1차 주입단계; 및
    (b) 상기 주입된 급결용 그라우팅재에 완결용 시멘트와 물로 구성된 제3슬러리; 및 몰비가 3.94 내지 4.07이며, 20.53∼26 중량％의 SiO2, 5.14∼6.6 중량％의 Na2O 및 67.4~74.33 중량%의 물로 이루어진 규산소다 화합물을 포함하는 제4슬러리;를 혼합한 완결용 그라우팅재를 주입하는 2차 주입단계;
    로 이루어지는 것을 특징으로 그라우팅 공법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (a) 및 (b) 단계의 규산소다 화합물은 비중이 1.1 이상인 것을 특징으로 하는 그라우팅 공법.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 1차 주입단계는 상기 급결용 그라우팅재에 경화제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 공법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 경화제는 칼슘포메이트와 폴리인산나트륨, 트리폴리인산나트륨 및 킬레이트고리를 가지는 킬레이트 화합물인 에틸렌디아민4초산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 단독 또는 2종 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 그라우팅 공법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 경화제는 규산소다 100 중량%에 대하여 1 내지 20 중량％를 갖는 것을 특징으로 하는 그라우팅 공법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 급결용 그라우팅재 및 완결용 그라우팅재는 마이크로 실리카 그라우팅(Micro Silica Grouting) 공법으로 혼합하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 공법.
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