KR101146339B1

KR101146339B1 - 무다짐 무진동 기능성 유동화 채움재

Info

Publication number: KR101146339B1
Application number: KR20090043150A
Authority: KR
Inventors: 김진춘
Original assignee: 주식회사 한국 지오텍
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2012-05-21
Also published as: KR20100124088A

Abstract

본 발명은 무다짐 무진동 기능성 유동화 채움재에 관한 것으로, 토목 및 건축공사 등의 채움 공사시 상재하중을 경감시켜 침하를 예방하고, 인접 구조물에 대한 영향을 최소화하며, 연약지반상의 기초 하부나 지하공동의 충전공사에도 탁월한 효능을 발휘함을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 무다짐 무진동 기능성 유동화 채움재는, 소일크리트 고화재 : 규사와 광미와 플라이애쉬 및 슬래그가 동일 부피비율로 혼합된 충진재 = 1 : 1 ~ 1.5의 부피비로 혼합되고, 상기 고화재와 충진재의 혼합물 20 ~ 90부피%와 공기량 10 ~ 80부피% 혼합되어 고결체가 형성되며, 상기 고결체 1루베당 물 100 ~ 500부피%가 혼합되어 이루어져, 단위 체적중량 : 0.5～ 1.8kgf/㎥, 압축강도 : 5～80kgf/㎠, 유동성 : 200mm 이상이다.

채움재, 무다짐, 고화재, 충진재

Description

무다짐 무진동 기능성 유동화 채움재{HARDENINGLESS AND VIBRATINGLESS FLUIDZING MATERIAL}

본 발명은 건축, 토목 구조물의 시공시 채워지는 채움재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 토목 및 건축공사 등의 채움 공사시 상재하중을 경감시켜 침하를 예방하고, 인접 구조물에 대한 영향을 최소화하며, 연약지반상의 기초 하부나 지하공동의 충전공사에도 탁월한 효능을 발휘할 수 있는 무다짐 무진동 기능성 유동화 채움재에 관한 것이다.

일반적으로 토목공사의 굴착복구 공사에서는 관로 또는 지하 매설물을 설치한 후에 다시 토사를 되메우는 작업을 하는데, 굴착 보수 공사를 수행할 때의 교통 소통의 어려움, 공사장 주위의 민원, 공사 후에 발생하는 하자로 인하여 굴착 복구 공사 방법이 표준화되어 있다.

현재 국내에서는 굴착 복구공사 수행 시 교통흐름과 인근 주민의 불편을 최소로 하기 위해서 공사를 주로 자정에 시작하여 새벽 6시경에 완료하도록 공사 지 침을 정하고 있는 실정이다. 따라서 신속하게 공사를 완료하기 위한 공정상의 특징 때문에 양질의 공사를 실시하기 어려운 상황이다. 부족한 공사시간으로 인해 관의 기초 및 토사의 다짐이 불충분한 경우가 발생하고 토사의 특성상 추가 침하가 발생하기 때문에 재포장 후에 굴착했던 부위를 따라 균열이 발생하는 경우가 발생하게 된다.

다짐에 의한 뒤채움은 도시의 지하에 복잡하게 매설되어 있는 전기, 수도, 가스 등의 공급시설, 하수, 전신전화 등으로 신설, 개보수, 유지보수 과정에도 주로 사용되는 공법으로 현재까지 국내에서 가장 보편적으로 사용되는 뒤채움 공법이다.

굴착복구 및 되메우기용으로 사용할 수 있는 비다짐 무침하 채움재에 관한 발명도 수행이 되었는데 기존의 토사굴착에 비하여 공사 수행속도가 신속하고 시공 후 침하가 전혀 발생하지 않는 채움재의 제조 및 시공방법에 관한 것이다. 화력 발전소에서 부산물로 발생하는 플라이 애쉬와 골재생산 중에 발생하는 40번체를 통과한 폐석분(Screenings), 200번체를 통과한 폐미분(Dust)을 적정 비율로 혼합하고 물과 시멘트를 섞어 액상의 일반 채움재, 굴착복구 되메우기 전용 채움재, 구조용 채움재용으로 적용되는 비다짐 무침하 채움재에 관한 연구가 최근 진행되었다. 하지만 다짐에 의한 뒤채움 공법과 폐석분에 의한 비다짐 공법의 시행과정에서 발생할 수 있는 사회적, 기술적, 경제적 문제점은 다음과 같다.

1) 일반적으로 모래로 뒤채움을 한 도로포장 하부에서 노후 관로의 누수나 다짐불량으로 인한 포장의 침하발생 및 함몰사고 발생가능성이 높다.

2) 지하철 등 건설공사에서는 굴착 잔토의 처리를 위한 사토장의 확보에 어려움이 많으며 건설 잔토를 폐기물로 처리하는 경우에는 처리비용이 추가로 발생한다.

3) 지하 구조물의 채움재로 사용되고 있는 모래는 환경파괴의 문제와 더불어 재료의 구입비용이 부담된다. 그리고 관 하부와 좁은 공간의 뒤채움은 관 하부의 다짐작업이 어려우며 다짐을 하더라도 토사의 특성상 추가 침하가 발생하기 때문에 재포장 후에 굴착했던 부위를 따라 균열이 발생하고 수분이 침투하여 포장의 수명과 매설 관로의 수명을 단축하는 원인이 되고 있다.

4) 최근 사용되는 유동성 뒤채움재는 시멘트와 석탄을 연료로 쓰고 있는 화력발전소들로부터 발생되는 플라이애쉬(Fly ash)를 뒤채움토에 섞어서 시공하는 공법을 활용하고 있다.

그러나 이러한 기존 공법은 늦은 강도발현, 잔토 처리비용 및 모래수급의 어려움, 높은 pH 등 다양한 문제가 발생한다.

5) 기존의 혼화재와 모래의 배합비는 현장 조건에 대한 지침이 없기 때문에 필요 강도의 발현이 나타나지 않은 경우가 많고 타설 이후의 지반 침하, 지진 발생 시 지반의 액상화 등의 문제가 발생한다.

이러한 문제점 이외에도 기존 재료의 양생기간, 기존 시방서의 적용, 경제성, 설계법 변경, 시공장비 개발, 건설 잔토처리 시스템 설치와 같은 경제적, 환경오염 등의 문제로 인해 실용화에 걸림돌이 되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 토목 및 건축공사 등의 채움 공사시 상재하중을 경감시켜 침하를 예방하고, 인접 구조물에 대한 영향을 최소화하며, 연약지반상의 기초 하부나 지하공동의 충전공사에도 탁월한 효능을 발휘할 수 있는 지반의 충전ㆍ매립 및 성토를 위한 무다짐 무진동 기능성 유동화 채움재를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 무다짐 무진동 기능성 유동화 채움재는, 소일크리트 고화재 : 규사와 광미와 플라이애쉬 및 슬래그가 동일 부피비율로 혼합된 충진재 = 1 : 1 ~ 2의 부피비로 혼합되고, 상기 고화재와 충진재의 혼합물 20 ~ 90부피%와 공기량 10 ~ 80부피% 혼합되어 고결체가 형성되며, 상기 고결체 1루베당 물 100 ~ 500부피%가 혼합되어 이루어져, 단위 체적중량 : 0.5 ～ 1.8kgf/㎥, 압축강도 : 5 ～ 80kgf/㎠, 유동성:200mm 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 무다짐 무진동 기능성 유동화 채움재에 의하면, 현장에서 발생하는 건설잔토 및 산업부산물을 재활용함에 따른 건설잔토 반출비용 감소와 환경 안정성 향상, 시공속도 향상에 따른 공기단축과 비용감소 측면에서도 유리하다.

본 발명에 의한 무다짐 무진동 기능성 유동화 채움재는, 소일크리트 고화재와 충진재가 혼합되어 이루어진다.

소일크리트 고화재는 비표면적 3,000cm²/g 이상 진비중 2.4~3.4인 무기계 시멘트 계열인 것이 사용되며, 충진재는 입도 5mm이하로 관리가 가능한 현장발생토 또는 산업부산물을 활용하여 유동성 200mm이상을 확보한다.

소일크리트 고화재와 충진재는 부피비로 1 : 1 ~ 2로 혼합된다.

소일크리트 고화재 대비 충진재가 1 이하이면 소일크리트 고화재의 양이 상대적으로 많아지게 되어 강도는 좋아지나 시공성이 떨어지고 비경제적 이며, 충진재가 2이상이면 혼합성이 좋지 않고 강도가 저하 되는 단점이 있다.

충진재는 산업부산물로서 폐기처분되는 규사와 광미와 플라이애쉬 및 슬래그가 혼합되어 이루어진다.

규사와 광미와 플라이애쉬 및 슬래그는 동일한 기능을 수행하는 것으로 동일 비율로 혼합될 수 있다. 물론, 규사와 광미와 플라이애쉬 및 슬래그는 충진재의 총 부피를 벗어나지 않는 범위에서 서로 다른 혼합비로 혼합될 수도 있다.

소일크리트 고화재와 충진재는 유동성 및 재료의 양을 절약할 수 있고, 단위 체적 중량과 압축 강도를 조절하기 위하여 기포가 혼합된다. 기포는 채움재인 고결 체 내부의 기공율을 말하는 것으로 고결체 1㎥ 당 소일크리트 고화재와 충진재의 혼합물 20 ~ 90부피%, 공기량 10 ~ 80부피%가 혼합된다.

고결체 1㎥ 당 기포가 10부피% 이하 혼합되면 강도 크고 재료양이 많이 투입되어 비경제적이고 80부피% 이상 혼합되면 시공상 기포 손실이 크고 강도가 급결히 떨어져 시공성이 나빠진다.

이러한 고결체는 물과 함께 혼합되어 사용되며 고결체 1루베당 물 100 ~ 500부피%가 혼합된다. 물은 고결체의 유동성을 조절하여 시공성과 충전성을 향상할 수 있다.

이와 같은 채움재는 단위 체적중량 : 0.5～1.8kgf/㎥, 압축강도 : 5～80kgf/㎠, 유동성:200mm 이상이다.

<실시예>

1. 조성(1m³=1000ℓ)

소일크리트 고화재 : 무게 150kg(비중 3.1)→ 부피 50ℓ

충진재 : 무게 250kg(비중 2.7)→ 부피 100ℓ

유동화 채움재(소일크리트 고화재 : 충진재 = 1: 2 → 전체 15%)

기포군 : 600ℓ→ 60%

물 : 무게 250 kg(비중 1)→ 부피 250ℓ → 25%

2. 제조 방법.

무다짐 무진동 기능성 유동화 채움재의 재료배합을 하기 위해 채움재(소일시크리트 시멘트+충진재) 비율, 물시멘트비(W/C), 유동성, 밀도, 압축강도 등을 고려하여 재료배합 계획한다. 재료배합 계획을 설정한 후 유동화 충진재을 제작하고 기포군 형성을 위해 식물성 기포 혼화제를 사용하여 공기량 10 ~ 80부피%를 첨가하여 물과 함께 배합비율에 따라 제작한다.

3. 시험

본 시료의 시험결과

공 종 시험종목	유동화 채움재 시험결과
유동성(실린더법)	250mm
일축압축강도	7.2 (재령10일)
투수계수( )	이하
블리딩율(%)	1% 이하
침 하	3mm이하

본 발명에 의한 무다짐 무진동 기능성 유동화 채움재는, 유동성에 따른 무다짐 무진동, 기공에 따른 배수와 단열, 충진율 등에 의해 지중의 공동부 채움용, 옹벽의 배수성 뒷채움용, 지중 박스 구조물의 단열용, 폐관 채움용, 경량 성토용, 도로 보조기층용 등으로 사용된다.

Claims

소일크리트 고화재 : 규사와 광미와 플라이애쉬 및 슬래그가 동일 부피비율로 혼합된 충진재 = 1 : 1 ~ 2의 부피비로 혼합되고, 상기 소일크리트 고화재와 충진재의 혼합물 20 ~ 90부피%와 공기량 10 ~ 80부피%가 혼합되어 고결체가 형성되며, 상기 고결체 1루베당 물 100 ~ 500부피%가 혼합되어 이루어져, 단위 체적중량 : 0.5～ 1.8kgf/㎥, 압축강도 : 5～80kgf/㎠, 유동성:200mm 이상이고,

상기 소일크리트 고화재는 비표면적 3,000cm²/g 이상 진비중 2.4~3.4인 무기계 시멘트 계열이며, 상기 충진재는 입도 5mm이하인 것을 특징으로 하는 무다짐 무진동 기능성 유동화 채움재.
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