KR101133445B1 - 하수슬러지 또는 준설토가 사용된 경화 조성물을 이용한 개량토 및 그 제조방법 - Google Patents

하수슬러지 또는 준설토가 사용된 경화 조성물을 이용한 개량토 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모래와 자갈, 기존골재등 을 사용하지 않고 이동용 트레일러의 적재함에 장착된 교반장비로 사용지 현장 하수슬러지, 준설토, 산토양, 논토양, 해양토양 ,고체산업폐기물, 석고슬러지, 석분 등을 시멘트와 일정량 혼합하고 토양 경화 조성물인 생수산화마그네슘, 중화된 완결성방수제의 일정량을 기준량의 물에 혼합시켜 이동용 교반장치를 통하여 교반각반하여 제조한 하수슬러지 또는 준설토가 사용된 경화 조성물을 이용한 개량토 및 그 제조방법에 관한 것이며, 토양 경화조성물은 토양베이스 92 ~ 93 중량%, 시멘트 7 ~ 8 중량%, 토양경화혼합물 0.15 ~ 0.5 중량%가 포함되고, 토양베이스는 현지토양, 하수슬러지, 준설토를 하나 이상 선택적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

하수슬러지 또는 준설토가 사용된 경화 조성물을 이용한 개량토 및 그 제조방법 { A developed soil used dredge soil and sewage sludge and its procedure }
본 발명은 하수슬러지 또는 준설토가 사용된 경화 조성물을 이용한 개량토 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모래와 자갈, 기존골재등 을 사용하지 않고 이동용 트레일러의 적재함에 장착된 교반장비로 사용지 현장 하수슬러지, 준설토, 산토양, 논토양, 해양토양 ,고체산업폐기물, 석고슬러지, 석분 등을 시멘트와 일정량 혼합하고 토양 경화 조성물인 생수산화마그네슘, 중화된 완결성방수제의 일정량을 기준량의 물에 혼합시켜 이동용 교반장치를 통하여 교반각반하여 제조한 하수슬러지 또는 준설토가 사용된 경화 조성물을 이용한 개량토 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 생활 및 주거환경 에는 수많은 종류의 지형지물이 존재하게 되고 그 중에는 인위적인 것과 자연적인 연약지반 등이 발생하게 되며 특히 종래에는 생활쓰레기 및 산업폐기물을 매립할때에 매립지의 지반에 아무런 시공처리를 하지 않고 매립하는 경우가 많아 그 생활쓰레기와 각종의 산업폐기물에서 발생하는 침출수가 매립토양을 오염시키며, 더 나아가서 그 매립지의 지하수를 오염시켜 자연환경을 파괴하고 상대적으로 연약한 지반이 형성되게 된다.
종래에는 생활쓰레기 및 산업폐기물을 매립할 때 매립지의 표토에 비닐시트라이닝공법(폴리에틸렌시트라이닝)과 어스라이닝공법 (저점토, 벤토나이트)에 의해 그 매립지를 처리한 후에 매립하였으나 이들의 공법은 차수방지시공에 있어서 여러 가지의 문제점이 발생 하였으며 과도한 시설경비를 필요로 하였다.
또한 연약지반에 토목공사를 할 때에는 다량의 흙 및 돌을 이용하여 복토를 하여야 하는 경우가 있어 과도한 공사비를 지출하여도 해결되지 않아 파일을 박아 시공하는 문제점이 있다.
그리고 비닐시트라이닝공법과 어스라이닝공법은 일반적으로 실용화되고 있으나 정밀시공에 문제가 있다. 해안 매립지등 갯벌과 같은 연약지반에서는 시공할 수 없음은 물론, 시공 후 에는 그 생활쓰레기와 각종 산업폐기물 등 매립물의 하중을 견디지 못하여 그 시트가 파손되는 경향이 있다. 특히 매립물질에 포함한 각종의 파손된 병, 뾰쪽한 금속파편, 예리한 석재파편 등이 라이닝 시트에 가하여져 구멍을 형성하며, 각종폐기물의 부패에 의해 발생되는 유해물(독극물) 은 라이닝 시트에 직접적으로 손상을 주어 현실적으로 많은 문제가 있다.
또한, 어스라이닝공법은 매립지의 법면과 바닥면에 침출수의 유출이 발생하는데 투수계수 10-7cm/sec 이상을 가진 점토입자의 접착에는 문제가 있어 사용할 수 없다.
더 나아가서, 연약지반주입혼합공법(한국 특허공고번호 92-4021,1992.5.22 공고)에서는 각 매립지의 현장토양을 고화 시킬 수 는 있으나, 그 생활쓰레기 및 산업폐기물을 매립할 때 발생하는 우수와 중금속 함유 침출수는, 완전한 방수 콘크리트화가 형성되지 않고 고형화만 되고 내구연한이 짧을 뿐만이 아니라 혹한기 동상방지에 약하며 균열이 발생되어 발생한 균열 내에 투수되어 지하수의 매립토양을 오염시키는 결점이 있다.
즉, 시험결과 그 경화된 토양은 투수계수 10-7cm/sec 이상으로 얻지 못하여 고화토를 통하여 그 지하수나 토양을 그 침출수가 오염시킨다. 그리고 환경부에서 시행하는 환경법규정에 미달되어 침출수를 방지할 수 없다.
따라서, 위 인용한 특허의 주입혼합공법은 사용할 수 없으며 고화(양생) 기간을 7일 이상을 필요로 하는 결점이 있다.
또한 현재 사용되고 있는 토양경화제는 대부분 석유화학 제품에서 추출한 나프탈렌등으로 강산성물질로서 자연 환경오염에 지대한 영양을 끼침은 물론 혹한기 동파에 약하며 마사토이외에는 경화 능력이 약하여 기존 Soil Concrete 공법과 별반 다를 바가 없음은 물론이며 대부분 일본, 미국, 호주등 해외 수입에 의존하여 가격에도 많은 차이가 있으며 내구연한에도 현저히 문제가 발생 하고 있다.
더 나아가 연약지반 처리용 교반토 제조시스템(대한민국특허 제 10-0699675)에서는 강도발현을 위해서 장석을 사용하였으나 자재 수급시 환경파괴 및 고가의 구입비용으로 인한 시공비용 상승 및 장석분과 토양과의 응집력 부족으로 인하여 비효율적이고, 조성물 중에 뇨(尿) 또한 수급의 어려움과 사용시 악취 등으로 인하여 사용상 많은 어려움이 있다.
현존 하고 있는 토양용 교반장치는 수요 및 개발 미약으로 대부분 시멘트 콘크리트용 교반장치를 개조하여 사용하거나 굴삭기등 재래식 장비를 사용하여 교반되고 있어서 토양에 함수되어 있는 기본 수분함량으로 인한 분쇄와 교반이 잘 이루어지지 않음은 물론 교반 속도가 현저히 떨어져 시공 가격상승은 물론 내구연한 미비, 강도미비, 양생 후 곰보현상 등으로 인하여 여러 가지 문제점이 대두 되고 있는 결점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 지금까지의 개발미비로 인한 토양용 교반장치의 문제점을 해소하는 이동이 용이한 특수 교반장치를 개발하고자 하는 목적이 있고, 이를 이용하여 동절기 동파방지 및 내구연한연장과 균열발생 방지를 병행 함으로서 환경파괴의 주범인 고갈될 위기에 처한 하천골재 및 쇄석등 기존골재를 사용하지 않고 사용지 현장 토양을 사용하고자 한다.
그리고 이러한 교반장치에 의해 생산되어 개량된 교반토를 콘크리트와 같은 강도 발현을 갖게 하여 각종 토목 공사에 사용하게 함으로서 환경파괴 및 환경오염의 근본적인 원인을 규명하고자 한다.
또한 침출수의 지하수 유입을 차단함과 동시에 토양의 오염을 방지하기 위하여 균열의 발생 없이 침출수를 완전 방지 되도록 시공할 수 있게 하고자 한다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여 토양 경화조성물은 토양베이스 92 ~ 92.85 중량%, 시멘트 7 ~ 7.8 중량%, 토양경화혼합물 0.15 ~ 0.5 중량%가 포함되고, 토양베이스는 현지토양, 하수슬러지, 준설토를 하나 이상 선택적으로 포함되며, 토양경화혼합물은 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 염화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화나트륨, 염화코발트, 구연산, 염화암모늄, 염화가리, 염화제2철, 황산나트륨, 규산나트륨, 중화처리된 완결성방수제가 포함되어 이루어지며, 상기 토양경화혼합물은 수산화마그네슘 0.002-0.015%, 수산화알루미늄 0.006-0.009%, 염화칼륨 0.0015-0.0045%, 염화칼슘 0.007-0.022%, 염화마그네슘 0.005-0.025%, 염화나트륨 0.008-0.024%, 염화코발트 0.0002-0.0122%, 구연산 0.0015-0.0045%, 염화암모늄 0.0001-0.002%,염화가리 0.0007-0.0021% 염화제2철 0.0002-0.0083% , 황산나트륨 0.0002-0.0015% , 규산나트륨 0.0002-0.0049% , 중화처리된 완결성방수제 0.0002-0.015% 의 중량비로 포함된 것을 특징으로 하며, 개량토에 수분 함량이 10 ~ 25 중량% 함유되도록 수분 공급하는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 또는 준설토를 이용한 경화 조성물을 이용한 개량토를 제공한다.
또한 토양 경화조성물인 생수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 염화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화나트륨, 염화코발트, 구연산, 염화암모늄, 염화가리, 염화제2철, 규산나트륨, 규산, 중화된 완결성방수제가 계량되어 저장되는 토양경화조성물 계량 및 저장 단계; 계량된 약품이 혼합되고, 1차 약품 희석 저장탱크로 공급하는 계량된 약품 혼합단계; 1차 약품 희석 저장탱크에 물을 혼합하여 희석하고, 2차약품 혼합 저장탱크에 저장하는 약품희석 및 저장단계; 호퍼를 통해 한쌍의 밸트콘베이어에 토양베이스를 공급하고, 시멘트저장소에 저장된 시멘트를 토양베이스와 같이 토양베이스가 롤밀과 믹서로 각각 토양베이스를 분쇄하는 1차 분쇄단계; 1차 분쇄된 시멘트와 토양베이스에 경화조성물을 고압스프레이로 분사하고 교반 및 분쇄하는 2차 분쇄단계; 다중스크류에 의하여 교반토를 교반 및 배출하되 2차약품저장탱크의 희석된 토양경화조성물에 의해 수분 함량을 조절하는 수분 함량 조절 및 배출단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 또는 준설토를 이용한 경화 조성물을 이용한 개량토 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의해 연약지반에 구조물의 구축과 이용을 보다 용이하게 할 수 있는 효과가 있고, 각종지반 처리에 용이하여 각종 도로공사의 보조기층제의 대체 효과가 있다.
환경파괴의 주범인 기존 골재를 사용하지 않고, 이동식 토양 교반장치로 토양 경화조성물을 사용하므로 현장토양을 이용해 콘크리트화를 이루어내므로 원지반과 결합력이 우수하고, 재료 분리가 일어나지 않는 효과가 있고, 균열발생없이 완전방수처리가 되는 효과가 있다.
사용지 현장토양을 사용하므로 원 지반과의 결합력이 우수하여 재료 분리가 일어나지 않으며 강도증진, 내구연한 연장 균열방지에 효과가 우수하고 혹한기 동파방지에 우수하다.
그리고 소량의 시멘트 사용하고, 경화되는 과정에서 시멘트의 독성이 어느 정도 중화되는 장점이 있어 친환경 소재로 각종 산책로 및 자전거 전용도로 등 친환경 도로 조성에 사용이 용이한 효과가 있다.
특히 연약지반 처리와 골재수급이 힘든 지역의 각종도로 지반공사, 각종 산업폐기물을 매립할 때에 발생하는 여러 가지의 문제점을 제거하여, 쓰레기 및 각종 폐기물의 매립으로 발생하는 침출수가 그 매립지의 토양과 지하수로 침투되는 것을 완전 차단하는 효과가 있다.
이와 같은 하수슬러지 또는 준설토를 이용한 경화 조성물을 이용한 개량토는 자전거도로, 산책로, 농로 및 농수로 공사, 생활쓰레기 및 산업폐기물의 매립장 조성공사, 비행장 활주로 및 각종 도로의 지반공사, 철도 지반공사, 지하저장 탱크시설 지반공사, 각종 매설관시설의 지반공사, 하천의 바닥 및 주변정리공사, 제방공사, 해안매립지의 조성공사, 골프장 및 운동장의 지반공사, 고체폐기물과 강 바다의 퇴적물 고형화 와 하상의 매립 공사, 보도공사, 산책로공사, 자전거 전용도로 조성공사, 폐기물 매립장 재활용 공사, 토양이용 건축 자제 제조등에 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하수슬러지 또는 준설토가 사용된 경화 조성물을 이용한 개량토의 제조방법에 사용하는 교반 장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 하수슬러지 또는 준설토가 사용된 경화 조성물을 이용한 개량토의 제조방법에 사용하는 교반 장치를 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 하수슬러지 또는 준설토가 사용된 경화 조성물을 이용한 개량토의 제조방법에 사용하는 교반 장치를 도시한 측면도.
도 4는 본 발명의 하수슬러지 또는 준설토가 사용된 경화 조성물을 이용한 개량토의 제조방법에 사용하는 교반 장치에서 사용하는 다중 스크류를 도시한 도면.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 하수슬러지 또는 준설토를 이용한 경화 조성물을 생산하여 사용하는 토목기술 분야로서, 현장토양 및 하수슬러지, 준설토등를 콘크리트화하는 토양 경화조성물인 생수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 염화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화나트륨, 염화코발트, 구연산, 염화암모늄, 염화가리, 염화제2철, 황산나트륨, 규산나트륨, 중화 완결성 방수제의 일정량을 물에 혼합하여 고압 분사하여 교반장치를 통하여 개량된 교반토를 생산하여 시공하게 함으로서 각종 연약지반 및 사용지반을 콘크리트로 타설한 것과 같은 강도를 갖도록 하는 동시에 방수효과도 얻도록 한 토양 경화조성물 및 이동용 개량교반토 생산장치 에 관한 것이다.
본 발명에서 토양 경화조성물은 토양베이스 92 ~ 93 중량%, 시멘트 7 ~ 8 중량%, 토양경화혼합물 0.15 ~ 0.5 중량%가 포함되고, 토양베이스는 현지토양, 하수슬러지, 준설토를 하나 이상 선택적으로 포함하는 것을 주요 구성으로 한다.
토양경화 조성물인 생수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 염화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화나트륨, 염화코발트, 구연산, 염화암모늄, 염화가리, 염화제2철, 류산나트륨, 규산, 중화된 완결성방수제를 일정양의 물에 혼합희석장치를 통에 잘 희석하여 사용한다.
그리고 현장토양, 하수슬러지, 준설토 등의 토양베이스를 시멘트와 같이 특수 교반장치를 통해 일정비율로 개량토를 생산한다. 특수 교반장치의 분쇄 장치인 롤밀(14)에 직접 공급하여 1차적 분쇄과정을 거쳐 1차, 2차 믹서를 이용하여 교반과 이송이 동시에 이루어지게 하여 저장 탱크에 저장되어 있는 물과 잘 혼합한다.
혼합된 토양경화 조성물을 고압분사 살포하고, 4열 다중스크류를 통해 교반과 이송이 동시에 이루어 지도록 하여 개량된 교반토 배출은 쉬지 않고 이루어지게 함으로서 배합 비율의 정밀성과 효율성을 극대화하였다.
이러한 이동식 교반시스템을 사용함으로서 고효율로 개량된 교반토를 생산하여 시공하게 함으로서 각종 연약지반 및 지반을 8MPA-30MPA 의강도로 임의 조정하여 콘크리트로 타설 한 것과 같은 강도를 갖도록 한다.
10-4 ~ 10-10 cm/sec 방수 효과를 얻도록 한 효율적인 토양 경화조성물을 이용한 개량된 교반토를 제공한다.
이를 위하여 본 발명은 이동이 용이한 고효율 토양용 특수교반장치를 사용하여 시멘트와 사용지 현장토양, 토양경화조성물인 생수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 염화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화나트륨, 염화코발트, 구연산, 염화암모늄, 염화가리, 염화제2철, 황산나트륨, 규산나트륨, 중화된완결성방수제 및 물로 조성 시킨다.
그리고 이렇게 생산된 개량 교반토는 콘크리트화 처리에 의해 양생 시간을 3일에서 12시간으로 단축시킴과 동시에 투수계수를 10-4 ~ 10-10 cm/sec 가 되도록 임의로 조정하게 구성된다.
본 발명에서 MgO 파우더가 물(H2O)과 혼합되어 있으면 수산화마그네슘[Mg(OH)2]이라고 명명하는데 생수산화마그네슘은 MgO 파우더를 물에 풀어 희석시켜 만든 것을 말한다. 시중에서 상품화 되지 않았고 또한 통용되는 표기명도 없어 본 발명자가 이 물체를 찾아내 사용 하고 있기 때문에 명명한 상품의 대명사이다.
이를 자세히 설명하면 일반적으로 MgO(H2O)(수산화마그네슘)의 생산과정을 보면 마그네사이트, 생석회나 도르바이트 같은 광석물을 바닷물에 희석 반응시켜 MgO(H2O)를 축출한 것이 MgO 밀크가 되고, MgO 밀크를 수분과 염분 등 불순물을 제거한 것을 케이크라고 한다. 케이크를 800℃?1200℃까지 소성시켜 분쇄하여 밀가루 모양으로 만든 것을 MgO 또는 MgO파우다 라고 하고, MgO파우다에 물(H2O)이 함유되어 있으면 MgO(H2O)(수산화마그네슘)이라고 한다.
그러나 본 기술에서 활용하는 생 MgO 밀크라고 하는 것은 생석회석나 도르바이트 광석류를 바닷물에 희석 반응시켜 축출한 MgO밀크를 소성하지 않고 염분과 기타 불순물만 제거한 우유상태의 밀크를 그대로 상품화하여 각 용도에 활용하는데 이는 기공크기도 소성된 MgO(H2O)의 4배나 더 큰(4 ~ 5미크론) 고체가 아닌 육안으로 하얗게 우유 모양으로 보이는 액상에다 입자와 입자가 서로 엉켜 우무처럼 있는 것으로서 생수산화마그네슘을 일정량 혼합하여 사용하게 되면 내수성이 우수하고 산 알칼리에 강하다.
이 발명의 목적을 실현시키기 위한 구체적 기술구성을 아래에 설명한다.
정지한 그 매립지와 토목공사 현장 지반에 처리하는 토양 경화조성물에 대하여 아래에 설명한다.
토양 경화조성물은 내수성이 우수하고, 산 알칼리에 강하다. 그리고 집중 하중 면에서 볼 때 강도를 강약으로 조성할 수 있고 폐기물과 현지토양중의 어떤 하중 있는 이물질이 있어서도 파손될 염려가 없고, 이 조성물에 의해 얻어진 개량된 현지토는 콘크리트화 되어 강도가 강하며 그 매립지와 초연약지반의 토목공사 현장에서는 주로 3층으로 축조시켜 사용하여 층별로 침출수의 투수가 되지 않도록 하며 또 방수되도록 한다.
실험결과 투수계수 10-4 ~ 10-10 cm/sec 로 조성된다. 이 토양 경화조성물에 의해 얻어진 개량교반토의 특성을 보면, 수산화알루미늄의 혼합으로 물의 흡착능력과 배출능력을 가지고 있고, 이온교환 기능을 가진 토양콘크리트의 역할을 한다.
또, 매립지의 지반이 연약 하여도 염화칼슘의 혼합으로 옥시클레이드가 형성되어 강한 콘크리트의 지지력에 의해 균등침하를 하기 때문에 안전하다. 이것은 이 조성물이 탄력성을 갖고 있기 때문이다.
소량의 시멘트를 사용하며, 염화제2철등의 함유로 PH응집범위가 높고 경화 되는 과정에서 시멘트 독성을 어느 정도 중화 시킨다. 시멘트가 함유되어 어느 정도의 비에도 시공할 수 있으며 흙 암벽을 형성함으로서 영구적으로 안전하다.
다른 공법(시트라이닝공법, 어스라이닝공법, 시멘트콘크리트공법)에 비하여 시공비가 저렴 하고 공기를 단축하며 사후관리가 간단하여 경제적이다.
이와 같이 토양 경화조성물은 실험결과 아래와 같은 조성을 갖는 것이 바람직하다.
토양베이스로 현지토양 92.85%가 가장 바람직한 조성이며, 전술한 범위내에서 적용할 수 있다. 시멘트 7%를 포함하고, (생수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 염화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화나트륨, 염화코발트, 구연산, 염화암모늄, 염화가리, 염화제2철, 규산나트륨, 규산, 중화된완결성방수제)0.15%, 적정량의 물로 조성한다. 본 발명의 전체 개량토에서 물이 항상 10 ~ 25 중량% 함유되도록 하여야 한다.
그리고 본 발명은 토양 경화조성물은 토양베이스 92 ~ 92.85 중량%, 시멘트 7 ~ 7.8 중량%, 토양경화혼합물 0.15 ~ 0.5 중량%가 포함되고, 토양베이스는 현지토양, 하수슬러지, 준설토를 하나 이상 선택적으로 포함되는 것을 기본으로 청구한다.
토양경화 혼합물은 생수산화마그네슘 0.002-0.015%,수산화알루미늄 0.006-0.009%, 염화칼륨 0.0015-0.0045%, 염화칼슘 0.007-0.022%, 염화마그네슘 0.005-0.025%, 염화나트륨 0.008-0.024%, 염화코발트 0.0002-0.0122%, 구연산 0.0015-0.0045%, 염화암모늄 0.0001-0.002%,염화가리 0.0007-0.0021% 염화제2철 0.0002-0.0083% , 황산나트륨 0.0002-0.0015% , 규산나트륨 0.0002-0.0049% , 중화된 완결성방수제 0.0002-0.015%로 조성되는 것이 시험결과 바람직하다.
위와 같은 조성은 현지토양의 물성에 따라 조성비를 변화시켜 토양의 콘크리트화에 대한 강약을 조절할 수 있고, 물의 흡착과 방수를 할 수 있다.
토양 경화조성물에 있어서, 조성물의 혼합비에 따라 토양 콘크리트의 강약과 물의 흡수 및 배출(양이온교환기능) 조절을 할 수 있어서, 침출수 자체를 표층에서 막을 수 있다.
이와같은 효과는 토양 경화조성물 중에서 염화암모늄의 혼합으로 토양 중에 서식하는 바실러스파스티리와 스포로사르시니라는 2종의 박테리아가 방수제와 달리 시멘트의 간극을 충전하여 이루어진다. 그리고 경화조성물에 중화된 완결성방수액이 포함되어 있어 현지토양의 입자표면에 방수피막을 형성한다.
또한 수중에 투하하여 콘크리트화 하여도 유화제 역할은 물론 급속한 응결반응을 진행 시켜 폐기물 및 갯벌과 같이 염분이 함유된 해안토양 이라도 시험결과 12시간 내에 경화시킨다. 그리고 시간이 흐르면 콘크리트화 된다.
일반적으로 토양은 점토와 모래를 주성분으로 하여 토성에 따라 여러 가지의 토양 형태를 취하고 있는바, 식물 등에 의해 흙의 색이 흑갈색으로 되는 것으로, 유기물이 분해하여 생성된 복잡한 고분자 혼합물 등의 토양입자 주위의 부착수에 용해되어 이것이 시멘트 페이스트중 칼슘이온과 반응하여 시멘트수화물 표면에 불 유수막을 형성하고 부의 활동을 하기 때문에 잔결정화의 진행을 방해한다.
토양 경화조성물에 의해 토양의 대전 상태를 제거할 수 있고 이온교환 작용을 이용하여 입자간 배열을 정연하게 하고, 염화암모늄의 성분이 탄산가스와 암모니아를 생성하며 물과의 반응으로 수산화암모늄의 석회암으로 응결하여 토양중의 박테리아가 시멘트의 접착력과 방수력을 높이고 입자간 결합을 좋게 함으로써, 부식토양, 점토, 유기질토등의 연약지반에서도 지지력이 안정된 콘크리트 지반으로 향상시킬 수 있다.
이 발명의 개량교반토 처리에 의한 지반은 시멘트의 성질과 석회성분의 수명을 이어받아 수경 상태로 모래와 자갈의 콘크리트 수명보다 장시간에 걸쳐 지지력을 안정시키며 무공해 물질로 2차적인 공해의 염려가 없다.
이 발명의 토양 경화조성물은 소일시멘트 등의 결점인 강도부족, 칼슘이온의 용출 등에 의한 2차 공해와 노화에 의한 결점을 제거한다.
이 토양 경화조성물에 포함된 각 원소와 광물질성분은 이온화하여 활발하게 활동을 한다.
토양 중에는 고분자화합물의 유기물이 물에 용해한 형태로 다량 함유되어 있어 토양입자를 중심으로 하여 그 부근에 이온 군을 형성함으로써 칼슘이온의 침입을 저해하는 이온과 반응하여 불 유수막을 형성하고 있는 R-COOH를 함유한 흡착수를 가짐과 동시에 토양입자 주변의 물 분자도 이온 군 밖으로 염출하는 효과를 나타낸다. 이와 같은 메카니즘에 의해 토양입자가 상호간의 간격이 좁아지고 전위 저하와 함께 토양입자가 고결화 되어 칼슘이온의 침입을 방해하는 토양 입자간의 미세한 입자가 연결됨으로써 단립화 (aggregation)가 형성된다.
또, 알칼리 액상을 형성하여 시멘트의 수화반응인 칼슘실리카 등의 수화물이 토양입자 사이의 중간역할이 되는 반상결정을 형성하여 급속성장을 한다.
즉 시멘트 페이스트의 유동성은 소실하여 응결반응이 진행됨으로써 토양구조물에 요구되는 전단강도 변형에 대한 저항 내수성이 현저하게 향상된다.
이하에서 전술한 조성의 하수슬러지 또는 준설토를 이용한 경화 조성물을 이용한 개량토 제조방법을 설명한다.
토양 경화조성물인 생수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 염화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화나트륨, 염화코발트, 구연산, 염화암모늄, 염화가리, 염화제2철, 규산나트륨, 규산, 중화된 완결성방수제가 계량되어 저장되는 토양경화조성물 계량 및 저장 단계를 거친다.
토양경화조성물 계량 및 저장 단계후에, 계량된 약품이 혼합되고, 1차 약품 희석 저장탱크로 공급하는 계량된 약품 혼합단계를 거친다. 이단계에서는 약품의 잘 혼합되도록 회전장치를 이용하여 계속 회전시켜준다.
물탱크에 저장된 물을 1차 약품 희석 저장탱크로 보내 물과 계량된 약품을 혼합하여 희석하고, 2차약품 혼합 저장탱크에 저장하는 약품희석 및 저장단계를 거친다.
경화조성물이 완성되면, 호퍼를 통해 한쌍의 밸트콘베이어에 현지토양이나 하수슬러지 등과 같은 토양베이스를 공급하고, 시멘트저장소에 저장된 시멘트를 토양베이스와 같이 토양베이스가 롤밀과 믹서로 각각 토양베이스를 분쇄하는 1차 분쇄단계를 거친다.
1차 분쇄된 시멘트와 토양베이스에 경화조성물을 고압스프레이로 분사하고 교반하며, 이와 같은 경화조성물 첨가와 같이 다시 분쇄하는 2차 분쇄단계를 거친다.
최종적으로 다시한번 교반하면서 이송시키도록 다중스크류를 구성하여 다중스크류에 의해 교반토를 교반 및 배출하고, 2차약품저장탱크의 희석된 토양경화조성물을 분사하여 교반토에 수분을 공급하여 수분 함량을 조절하는 수분 함량 조절 및 배출단계를 거쳐 완성한다.
이와 같은 방법을 효과적으로 사용하기 위하여 아래와 같은 특수 교반 장치를 개발하여 사용하는 것이 바람직하다.
이동 가능한 트레일러 적재함의 상부 일측에 발전기를 장착하여 현장에서 사용이 편리하게 구성하고, 트레일러 적재함의 상부 일측에 약품저장탱크및투입장치(20)에 토양 경화조성물인 생수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 염화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화나트륨, 염화코발트, 구연산, 염화암모늄, 염화가리, 염화제2철, 규산나트륨, 규산, 중화된 완결성방수제가 계량되어 저장된다.
약품저장탱크및투입장치(20)의 인접된 곳에 설치된 제1약품혼합장치(21)에 의하여 계량된 약품이 혼합되고, 이송스크류를 통하여 1차 약품 희석 저장탱크(30)로 공급된다.
물탱크(29)가 적재함의 상면 후방 일측에 고정되고, 물탱크(29)에 저장되어 있는 물이 물이송펌프(24)로 1차 약품 희석 저장탱크(30)로 보내지도록 구성된다.
제1약품혼합장치(21)에 계량되어 공급된 약품은 내부의 회전장치를 통하여 계속 교반되면서 혼합되고, 일정량이 되면 2차 약품 혼합 저장탱크(31)에 보관된다.
이때 각각 1차 약품희석 저장탱크(30), 2차 약품 혼합 저장탱크(31)에 수위 조절스위치가 장착되고, 이 수위조절 스위치가 작동되어 1차 약품희석 저장탱크(30)에서 개량하여 혼합된 조성물을 2차 약품 혼합 저장탱크(31)로 연속하여 이송 하여 보관한다.
이때 제1 약품 혼합장치(21)와 제2 약품혼합 저장장치(22)는 침전 방지를 위하여 계속 회전하도록 구성한다.
적재함 후방 일측에 개폐식 양용 공급 호퍼(16)가 설치되고, 호퍼(16)의 배출구에 계량케이트가 설치된다. 호퍼(16)의 계량 게이트와 연결되도록 밸트콘베이어(17)(18)의 일단이 설치되며, 호퍼(16)를 통하여 공급되는 토양베이스는 계량 게이트를 거쳐 밸트콘베이어(17)(18)로 올려지고, 밸트콘베이어(17)(18)의 타단이 롤밀(14)과 제1믹서(6)로 각각 연결되도록 구성된다.
토양베이스는 밸트콘베이어(17)를 통해 롤밀(14)로 투입되고, 롤밀(14)에서 5mm 이하로 입자로 분쇄되어 제3믹서(8)에 투입된다.
시멘트저장소(19)에 저장되어있는 시멘트가 제1시멘트스크류(1)와 제2시멘트스크류(2)를 거쳐 제3시멘트스크류(3)와 제4시멘트스크류(4)로 분배되어 각각 제3믹서(8)와 제1믹서(6)로 공급되어 교반된다.
시멘트계량은 컨트롤박스에서 공급 속도를 조절하여 공급되고, 시멘트 공급시 콤프레서(26)가 에어를 공급하여 시멘트가 원활하게 공급되도록 유도한다.
제1믹서(6)와 제3믹서(8)의 하부에 설치된 제2믹서(7)와 제4믹서(9)에서 교반과 동시에 2차 약품 혼합 저장탱크(31)에 저장되어 있는 희석된 경화조성물을 약품이송펌프(25)로 고압스프레이 분사한다.
제2믹서(7)와 제4믹서(9)의 하부에 위치하도록 다중스크류(10)가 설치되고, 다중스크류(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 4열의 미닫이형 스크류로 이루어진다. 다중스크류는 4열중 2열이 1개조가 되어 날개가 서로 엇갈리게 배열 설치된다.
다중스크류(10)로 이송된 교반토는 재차 교반되면서 배출되고, 여기에서 부족한 수분을 2차 약품 혼합 저장탱크(31)에 저장되어있는 물에 희석된 토양경화 조성물을 통하여 보충하게 된다.
배출 콘베이어를 통하여 하수슬러지 또는 준설토가 사용된 경화 조성물을 이용한 개량토가 직접 시공하고자 하는 매립지의 바닥과 법면에 개량토를 포설하고 롤러, 다짐기 등으로 다짐하여 시공을 마무리 한다.
1.2.3.4 : 제1, 제2, 제3, 제4 시멘트 스크류
5 : 시멘트 투입 승강기
6 : 제1 믹서 7 : 제2 믹서
8 : 제3 믹서 9 : 제4 믹서
10 : 다중 스크류 14 : 롤밀
16 : 호퍼 17.18 : 밸트 콘베이어
19 : 시멘트 저장조 20 : 약품 저장탱크 및 투입 장치
21 : 제1 약품 혼합장치 22 : 제2 약품혼합 저장장치
23 : 약품 이송펌프 24 : 물 이송펌프
25 : 혼합된 약품 이송펌프 26 : 콤프레서
27 : 용접기 29 : 물 탱크
30 : 1차 약품 희석 저장탱크 32 : 컨트롤박스
31 : 2차 약품 혼합 저장탱크

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 토양 경화조성물은 토양베이스 92 ~ 92.85 중량%, 시멘트 7 ~ 7.8 중량%, 토양경화혼합물 0.15 ~ 0.5 중량%가 포함되고, 토양베이스는 현지토양, 하수슬러지, 준설토를 하나 이상 선택적으로 포함되며,
    토양경화혼합물은 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 염화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화나트륨, 염화코발트, 구연산, 염화암모늄, 염화가리, 염화제2철, 황산나트륨, 규산나트륨, 중화처리된 완결성방수제가 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 하수슬러지 또는 준설토를 이용한 경화 조성물을 이용한 개량토.
  3. 제 2 항에 있어서, 토양경화혼합물은 수산화마그네슘 0.002-0.015%, 수산화알루미늄 0.006-0.009%, 염화칼륨 0.0015-0.0045%, 염화칼슘 0.007-0.022%, 염화마그네슘 0.005-0.025%, 염화나트륨 0.008-0.024%, 염화코발트 0.0002-0.0122%, 구연산 0.0015-0.0045%, 염화암모늄 0.0001-0.002%,염화가리 0.0007-0.0021% 염화제2철 0.0002-0.0083% , 황산나트륨 0.0002-0.0015% , 규산나트륨 0.0002-0.0049% , 중화처리된 완결성방수제 0.0002-0.015% 의 중량비로 포함된 것을 특징으로 하는 하수슬러지 또는 준설토를 이용한 경화 조성물을 이용한 개량토.
  4. 삭제
  5. 토양 경화조성물인 생수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 염화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화나트륨, 염화코발트, 구연산, 염화암모늄, 염화가리, 염화제2철, 규산나트륨, 규산, 중화된 완결성방수제가 계량되어 저장되는 토양경화조성물 계량 및 저장 단계;
    계량된 약품이 혼합되고, 1차 약품 희석 저장탱크로 공급하는 계량된 약품 혼합단계;
    1차 약품 희석 저장탱크에 물을 혼합하여 희석하고, 2차약품 혼합 저장탱크에 저장하는 약품희석 및 저장단계;
    호퍼를 통해 한쌍의 밸트콘베이어에 토양베이스를 공급하고, 시멘트저장소에 저장된 시멘트를 토양베이스와 같이 토양베이스가 롤밀과 믹서로 각각 토양베이스를 분쇄하는 1차 분쇄단계;
    1차 분쇄된 시멘트와 토양베이스에 경화조성물을 고압스프레이로 분사하고 교반 및 분쇄하는 2차 분쇄단계;
    다중스크류에 의하여 교반토를 교반 및 배출하되 2차약품저장탱크의 희석된 토양경화조성물에 의해 수분 함량을 조절하는 수분 함량 조절 및 배출단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 또는 준설토를 이용한 경화 조성물을 이용한 개량토 제조방법.
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