KR101194871B1 - 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반 고화재 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반 고화재 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고로슬래그 미분말 45~65 중량%와, 열병합발전소의 연료 소각시 발생되고 산화칼슘(CaO)의 함량이 40%이상인 플라이애쉬 10~40 중량%와, 산화칼슘(CaO)의 함량이 50%이상이고 황산화물의 함량이 10%이상인 탈황석고 5~30 중량% 및, 산화칼슘(CaO)의 함량이 50%이상인 부산 소석회 1.5~10 중량%를 혼합하여 연약지반 개량용 지반고화재가 조성되고, 상기 연약지반 개량용 지반고화재는 황산염 자극에 의한 포졸란 반응과 잠재수경성 반응에 의해 경화되는 것을 특징으로 하는 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물 및 그 제조방법을 특징으로 한다.

Description

활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반 고화재 조성물 및 그 제조방법{GROUND SOLIDIFIER COMPOSITION USING ACTIVATED SLAG AND POZZOLANIC REACTION AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 연약지반용 물성 개선재가 사용되는 연약지반용 지반고화재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비결정형 고로 슬래그 미분말, 배연탈황 과정에서 발생되는 탈황석고 분말, 유연탄 또는 패트롤코크스를 연료로 사용하는 열병합발전소의 연료 소각시 발생되는 산화칼슘(CaO)의 함량이 40%이상인 플라이 애쉬 팽창재(고칼슘 팽창재), 부산 소석회 및, 제지슬러지 소각재로 이뤄진 그룹에서 적어도 세개 이상의 혼합물을 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용하여 제조하는 연약지반 개량용 지반고화재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 지반상태가 취약한 상황으로 인한 공사지연이 발생되었을 경우, 지반 내부에 화학적 고결을 통한 지반 개량방법이 사용되어 왔으며, 이에 사용된 연약지반용 물성개선재는 초기에는 점토슬러리가 주로 사용되었다가, 그 후에는 포졸란 모르타르, 석회, 시멘트 모르타르 등이 사용되었으나, 현재에는 다양한 화학적 연약지반용 물성개선재를 사용하고 있다.
그런데, 이러한 종래의 연약지반용 물성개선재로 사용된 기존의 시멘트 모르타르계 현탁액은 도 1에 도시된 바와 같이, 주입압을 높이더라도 미세한 간극에는 스며들지 못한다는 문제점이 있어, 이에 대한 대응책으로, 시공성 및 시공결과가 뛰어난 알칼리계 주입제가 많이 사용되었으나, 주입 시 알칼리에 의한 지하수오염 및 침출수 등의 환경오염을 초래하여, 1974년 7월 이후 긴급한 경우를 제외하곤, 사용이 금지되었다.
따라서, 현재에는 염화칼슘 및 유산염 등의 용액과 물유리계를 혼합한 규산겔 생성을 통한 고결방법을 사용하고 있으나, 용탈(leaching, 溶脫) 문제가 대두되고 있는 실정이다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 전술한 바와 같은 다양한 산업부산물 및 산업폐기물을 사용함으로써, 제조단가가 저렴하면서도 품질이 우수하며, 표층혼합처리공법, 심층혼합처리공법(기계교반방식, 고압분사교반방식)및, 약액주입공법에 적용가능한 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물 및 그 제조방법을 제공하고자는 하는 것이다.
본 발명에 따른 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물은 고로슬래그 미분말 45~65 중량%와, 열병합발전소의 연료 소각시 발생되고 산화칼슘(CaO)의 함량이 40%이상인 플라이애쉬(고칼슘 팽창재) 10~40 중량%와, 산화칼슘(CaO)의 함량이 50%이상이고 황산화물의 함량이 10%이상인 탈황석고 5~30 중량% 및, 산화칼슘(CaO)의 함량이 50%이상인 부산 소석회 1.5~10 중량%를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고로슬래그 미분말의 분말도는 4,000cm2/g ~ 10,000cm2/g인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 제강공정에서 발생하는 폐기물 중 배연탈황 과정에서 발생되는 탈황석고를 볼과 혼합하여 볼밀이나 튜브밀에 넣고 분쇄시키는 분쇄단계와;
상기 분쇄되어진 탈황석고를 분급기에 투입하여 입자 크기에 따른 분리를 시키는 분급단계 및;
상기 분쇄 및 분급단계 후 정제되고 산화칼슘(CaO)의 함량이 50%이상이며 황산화물의 함량이 10%이상이 함유된 탈황석고 5~30 중량%에 고로슬래그 미분말 45~65 중량%와, 열병합발전소의 연료 소각시 발생되고 산화칼슘(CaO)의 함량이 40%이상인 플라이애쉬(고칼슘 팽창재) 10~40 중량%와, 산화칼슘(CaO)의 함량이 50%이상인 부산 소석회 1.5~10 중량%를 혼합단계를 포함하여 연약지반 개량용 지반고화재가 제조되고, 상기 연약지반 개량용 지반고화재는 황산염 자극에 의한 포졸란 반응과 잠재수경성 반응에 의해 경화되는 것을 특징으로 하는 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물 제조방법인 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물은 기존 시멘트계 연약지반개량용 고화재와 비교하여 알칼리도를 낮춰 강알칼리에 의한 2차환경오염의 문제발생을 억제시킬 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 고로슬래그 미분말에 배연탈황 과정에서 발생되는 탈황석고에 황산염 자극 및 포졸란 반응을 유도하여 다량의 수화생성물을 생성시켜 치밀한 구조의 경화체 제조가 가능하며, 시멘트계 및 물유리계 고화재와 비교하여 시료토에 존재하는 유기물 및 미분들과의 친화력이 높아 강도저하 영향을 덜 받을 수 있어, 재령이 지남에 따라 더욱 더 우수한 강도증진 효과를 기대할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 기술적으로 시멘트 및 물유리 등을 첨가하지 않더라도 경화반응 유도가 가능하여, 친환경 무기결합재 제조기술이라는 이점이 있다.
또한, 연약지반개량용 고화재에 제조기술은 천연자원 사용을 최소화할 수 있으며, 제로이미션(zero-emission) 개념의 건설소재로 기대된다는 이점이 있다.
도 1은 종래의 시멘트계 연약지반개량용 고화재를 사용한 혼합토의 전자현미경사진.
도 2는 본 발명에 따른 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물 제조방법을 도시한 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물을 사용한 혼합토의 전자현미경사진.
도 4는 본 발명에 따른 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물의 어독성 시험 실시 전 시험체 침지과정을 도시한 도시도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물의 어독성 시험 실시 전경 도시도.
이하, 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통하여 본 발명에 따른 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물 제조방법을 보다 상세히 기술하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 클라이언트나 운용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도면 전체에 걸쳐 같은 참조번호는 같은 구성 요소를 가리킨다.
도 2는 본 발명에 따른 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물 제조방법을 도시한 흐름도이며, 도 3은 본 발명에 따른 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물을 사용한 혼합토의 전자현미경사진이며, 도 4는 본 발명에 따른 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물의 어독성 시험 실시 전 시험체 침지과정을 도시한 도시도이며, 도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물의 어독성 시험 실시 전경 도시도이다.
도 2 및 도 5b를 참조하면, 본 발명에 따른 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물의 제조방법은 다음과 같다.
먼저, 제강공정에서 발생하는 폐기물 중 배연탈황 과정에서 발생되는 탈황석고를 볼과 혼합하여 볼밀이나 튜브밀에 넣고 분쇄시킨다(S210).
이후, 상기 분쇄어진 탈황석고를 분급기에 투입하여 입자크기에 따라 분리시킨다(S220).
그 후, 분급된 탈황석고에 고로슬래그 미분말, 열병합발전소의 연료 소각시 발생되는 산화칼슘(CaO)의 함량이 40%이상인 플라이애쉬(고칼슘 챙창재), 부산 소석회, 또는 제지슬러지 소각재로 이루어진 그룹 중에서 적어도 3개 이상의 물질을 혼합시킨다(S230).
이렇게 조성된 본 발명에 따른 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물은 황산염 자극에 의한 포졸란 반응 및 잠재수경성 반응에 의해 경화된다.
또한, 본 발명에 따른 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물 제조방법은 고로슬래그 미분말 45~65 중량%와, 열병합발전소의 연료 소각시 발생되는 산화칼슘(CaO)의 함량이 40%이상인 플라이 애쉬(고칼슘 챙창재) 10~40중량%와, 탈황석고 5~30 중량% 및, 부산 소석회 1.5~10 중량%로 이루어진다.
여기서, 열병합발전소의 연료 소각시 발생되는 산화칼슘(CaO)의 함량이 40%이상인 플라이 애쉬(고칼슘 챙창재) 10~40 중량%는 같은 중량%의 제지슬러지 소각재로 대체될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물 제조방법은 제강공정에서 발생하는 폐기물 중 배연탈황 과정에서 발생되는 탈황석고를 볼과 혼합하여 볼밀이나 튜브밀에 넣고 분쇄시키는 분쇄단계와; 상기 분쇄되어진 탈황석고를 분급기에 투입하여 입자 크기에 따른 분리를 시키는 분급단계 및; 상기 분쇄 및 분급과정 후 정제된 탈황석고 5~30 중량%에 고로슬래그 미분말 45~65 중량%와, 열병합발전소의 연료 소각시 발생되는 산화칼슘(CaO)의 함량이 40%이상인 플라이애쉬(고칼슘 챙창재) 10~40 중량%와, 부산 소석회 1.5~10 중량%를 혼합하는 혼합단계로 이루어진다..
또한, 상기 고로슬래그 미분말은 제철공장 선철 제조 시 발생되는 산업부산물로 철광석의 불순물이 섞인 암질 산화알미늄(Al2O3)과 화합된 고온에서 용융된 부유물질로서, 상기 고로슬래그 미분말은 분말도 3,000~10,000cm2/g의 분포를 나타내는데, 통상적으로 4,000cm2/g, 8,000cm2/g, 10,000cm2/g 3종류로 분쇄분급하여 사용하는데, 고분말도의 분말이 반응성이 더 좋으나, 분말도가 클수록 에너지 소비가 기하급수적으로 많아져 고가로 된다.
이러한 고로슬래그 미분말의 양은 전체 조성물 중량에 대하여 45~65 중량%인 것이 바람직한데, 이는 상기 함량이 45 중량% 미만인 경우에는 고화재의 강도발현이 강도 발현이 저하되는 문제가 있고, 상기 함량이 65 중량%를 초과하면 초기 반응 및 응결 시간이 지연되는 등 초기 강도 확보에 어려움이 있으며, 경제성이 낮아진다.
또한, 상기 플라이 애쉬 팽창재(고칼슘 챙창재)는 열병합 발전소 및 화력 발전소에서 연료소각시 발생되는 부산물인 플라이애쉬로서, 산화칼슘(CaO)의 함량이 40% 이상이며, 산화칼슘 함량이 높아 구조체로 사용되는 콘크리트에 사용할 수 없다. 상기 플라이 애쉬(고칼슘 챙창재)의 양은 전체 조성물 중량에 대하여 10~40 중량%인 것이 바람직한데, 이는 상기 함량이 10 중량% 미만인 경우에는 탈황석고와 함께 초기 수화반응을 유도할 수 없다는 문제가 있고, 상기 함량이 40 중량%를 초과하면 팽창효과가 크고 단위수량이 증대된다는 문제가 발생한다.
또한, 상기 탈황석고는 가압유동층 보일러에서 배기가스의 탈황 과정에서 발생되는 부산 석고로 산화칼슘의 함량이 50% 이상이고, 황산화물 함량이 10% 이상으로, 고함수 토양에서 초기 수분탈수와 강알칼리 자극제로 사용되는 물질로서, 상기 탈황석고의 양은 전체 조성물 중량에 대하여 5-30 중량%인 것이 바람직한데, 이는 상기 함량이 5 중량% 미만인 경우에는 유동성 향상의 효과가 미미하여 자극의 효과가 약하다는 문제가 있고, 상기 함량이 30 중량%를 초과하면 급속한 초기반응으로 작업성이 저하된다는 문제가 발생한다.
또한, 상기 부산 소석회는 제철소의 소결공정에서 발생하는 산화칼슘이 50% 이상인 부산 소석회로서, 상기 부산 소석회의 양은 전체 조성물 중량에 대하여 1.5-10 중량%인 것이 바람직한데, 이는 상기 함량이 1.5 중량% 미만인 경우에는 초기강도 조절이 어렵다는 문제가 있고, 상기 함량이 10 중량%를 초과하면 응결지연 현상이 발생된다는 문제가 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 연약지반개량용 지반고화재 조성물 제조방법을 실시예와 관련하여 설명한다.
[실시예 1]
먼저, 제철조업에서 선철 제조 시 발생되는 고로 슬래그는 분말도 4,000㎠/g 이상의 것을 45~65 중량%, 산화칼슘 함량이 50%이상이고, 황산화물 함량이 10%이상인 탈황석고는 5~30 중량%, 산화칼슘 함량이 40% 이상을 포함한 플라이 애쉬 팽창재(고칼슘 챙창재)는 10~40 중량%, 산화칼슘이 50%이상인 부산 소석회는 1.5~10 중량%를 균일하게 혼합하여 연약지반개량용 지반고화재 조성물을 제조하였다.
이렇게 제조된 연약지반개량용 지반고화재를 이용하여, 자연함수비인 시료토와 연약지반개량용 지반고화재 사용량을 13 중량% 혼합하고 물/결합재 비율을 70%로 혼합토를 제조하였다.
여기서, 자연함수비인 시료토와 연약지반개량용 지반고화재 사용량을 13 중량% 혼합하는 이유는 시료토 고화를 위한 단위시멘트량이 220kg/m3일때, 자연함수비의 시료토의 단위용적 중량이 1.69이면, 하기의 수학식 1에 의해 그 비율이 산출되기 때문이다.
Figure 112012077785337-pat00008
이렇게 제조된 상기 연약지반 개량용 지반고화재 조성물은 황산염 자극에 의한 포졸란 반응 및 잠재수경성 반응에 의해 경화된다.
[실시예 2]
상기 실시예 1과 동일한 연약지반개량용 지반고화재 사용량을 14 중량% 혼합하고 물/결합재 비율을 70%로 혼합토를 제조하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1과 동일한 연약지반개량용 지반고화재 사용량을 16 중량% 혼합하고 물/결합재 비율을 70%로 혼합토를 제조하였다.
[실시예 4]
상기 실시예 1과 동일한 연약지반개량용 지반고화재 사용량을 18 중량% 혼합하고 물/결합재 비율을 70%로 혼합토를 제조하였다.
[실시예 5]
상기 실시예 1과 동일한 연약지반개량용 지반고화재 사용량을 13 중량% 혼합하고 물/결합재 비율을 80%로 혼합토를 제조하였다.
[실시예 6]
상기 실시예 1과 동일한 연약지반개량용 지반고화재 사용량을 14 중량% 혼합하고 물/결합재 비율을 80%로 혼합토를 제조하였다.
[실시예 7]
상기 실시예 1과 동일한 연약지반개량용 지반고화재 사용량을 16 중량% 혼합하고 물/결합재 비율을 80%로 혼합토를 제조하였다.
[실시예 8]
상기 실시예 1과 동일한 연약지반개량용 지반고화재 사용량을 18 중량% 혼합하고 물/결합재 비율을 80%로 혼합토를 제조하였다.
[연약지반개량용 지반고화재를 이용한 혼합토의 성능시험방법 및 결과]
아래 표 1에 나타낸 바와 같이 혼합토의 압축강도 측정은 KS F 2343 방법에 의해 실시였고, 혼합토의 용출시험방법은 폐기물 공정시험 방법(KSLT)규준을 적용하였으며, 본 발명 제품의 현장 시공 시, 환경안정성 검토를 위한 KS I 3217 시험법에 의거하여 어독성 시험을 실시하였다. 표 2는 시료토로 사용된 준설토의 강열감량에 의한 유기물 함유량 측정 시험결과이다.
표 1
실험 방법 비고
압축강도 KS F 2343 일축압축강도법
용출시험방법 폐기물 공정시험 방법 KSLT
어독성 시험 KS I 3217 준비물 규격
시험수조 아크릴재 50ℓ 이상
온도유지 자동온도조절장치(25℃)
공시어 금붕어(20마리)
pH meter Portable
산소공급 blower 설치
공시체 Ø50×100㎜ (6each)
표 2
시료번호 유기물함량 평균치 비고
1 17.55% 18.30 ※원지반 시료임의 채취(5개)
2 19.90%
3 15.18%
4 21.05%
5 17.83%
(1) 일축압축강도의 변화
아래 표 3은 실시예 1부터 실시예 8에 의해 제조된 혼합토의 일축압축강도의 변화를 보여주고 있다. 이 결과에서 재령 7일에 실시예 1은 0.93MPa, 실시예 2는 0.87MPa, 실시예 3은 1.22MPa, 실시예 4는 1.07MPa, 실시예 5는 1.35MPa, 실시예 6은 1.19MPa, 실시예 7은 1.58MPa, 실시예 8은 1.43MPa로 단위결합재량의 증가에 따라 일축압축강도가 증가하였고, 재령 28일에 실시예 1은 1.96MPa, 실시예 2는 1.84MPa, 실시예 3은 2.22MPa, 실시예 4는 2.10MPa, 실시예 5는 2.33MPa, 실시예 6은 2.19MPa, 실시예 7은 2.55MPa, 실시예 8은 2.35MPa로 단위결합재량의 증가에 따라 일축압축강도가 증가하였다. 이는, 제조된 연약지반개량용 지반고화재는 고로슬래그 미분말에 황산염 자극에 의한 활성화 유도를 통한 슬래그입자의 산성피막으로부터 칼슘이온 및 알루미늄 이온을 용출시키며, 이에 따른 연쇄반응을 유도하여, 다량의 수화생성물인 애트링가이트 및 C-S-H겔 생성을 촉진시킨다. 또한 사용되는 재료들의 높은 CaO성분은 이러한 반응을 더욱 촉진시킬 수 있다. 이러한 고로슬래그 미분말의 첨가재인 배연탈황 과정에서 발생되는 탈황석고에 의한 잠재수경성 유도와 플라이 애쉬 팽창재(고칼슘 챙창재)의 첨가에 의한 활성화 촉진 및 포졸란 반응 유도의 멀티 효과를 통해 실험결과와 같이 재령이 지남에 따라 혼합토의 내부구조를 더욱 견고하게 발달시킬 수 있다.
표 3
구분 단위결합재량 물/결합재 재령 7일 재령 28일
실시예 1 13 70% 0.93 MPa 1.96 MPa
실시예 2 14 70% 0.87 MPa 1.84 MPa
실시예 3 16 70% 1.22 MPa 2.22 MPa
실시예 4 18 70% 1.07 MPa 2.10 MPa
실시예 5 13 80% 1.35 MPa 2.33 MPa
실시예 6 14 80% 1.19 MPa 2.19 MPa
실시예 7 16 80% 1.58 MPa 2.55 MPa
실시예 8 18 80% 1.43 MPa 2.35 MPa
(2) 폐기물공정시험
아래 표 4는 폐기물공정시험법(환경부고시 제2009-132호, 151호)으로 본 발명으로 제조된 연약지반개량용 지반고화재의 환경유해성을 평가한 중금속 용출 시험 결과로 모든 검사항목에서 불검출 되었다.
아래 표 5는 원지반 준설토의 중금속 용출 시험결과이며, 표 6은 보통 포틀랜드 시멘트의 중금속 용출 시험결과이며, 표 7은 본 발명으로 제조된 연약지반개량용 지반고화재를 사용하여 시험한 개량체의 중금속 용출 시험결과이다. 준설토 원시료를 포함한 4가지 시료에서 모두 기름성분이 검출되었다. 준설토 원시료에서는 기름성분이 0.03% 검출되었다. 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 개량체에서는 기름성분이 0.03% 검출되며, 본 발명으로 제조된 연약지반개량용 고화재를 사용한 개량체에서는 기름성분이 0.02% 검출되어, 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 시험체보다 낮은 결과값를 나타내었고, 시료 채취지역이 항만이 인접한 해안지역이며, 원시료 내 기름성분의 수치결과로 미루어 볼 때, 본 발명으로 제조된 연약지반개량용 지반고화재는 환경에 미치는 영향은 미비할 것으로 추정된다.
Figure 112012077785337-pat00009
Figure 112012077785337-pat00010
Figure 112012077785337-pat00011
Figure 112012077785337-pat00012
(3) 어독성 시험
아래 표 8과 같이 본 발명으로 제조된 연약지반개량용 지반고화재에 대하여 금붕어를 이용하여 용출수에 대한 독성정도를 시험한 결과, 폐사된 개체가 없었다.
아래 표 9와 같이 시험기간 중 음성대조구 및 처리구에서는 일반중독증상 및 특이증상은 관찰되지 않았다.
아래 표 10과 같이 pH는 평균 8.04(7.87~8.18)이었다.
아래 표 11과 같이 DO는 평균 6.83㎎/ℓ(5.65㎎/ℓ ~ 8.13㎎/ℓ)이었다.
아래 표 12와 같이 시험용수의 평균수온은 21.9 ℃ (21.6 ℃ ~ 22.1 ℃)이었다.
어독성 시험결과 시험물질인 본 발명으로 제조된 연약지반개량용 지반고화재를 수중에 담근 후 생성되는 용출수의 독성정도 평가결과 처리 수 96시간 경과 기준 치사된 개체가 발견되지 않았으며, 어떠한 중독증상도 발견되지 않아, 환경적으로 안정된 고화재인 것으로 판단된다.
표 8
금붕어의 누적 폐사율
금붕어 개체 수 폐사된 금붕어 개체 수 폐사율 (%)
24시간 48시간 72시간 96시간 48 h 96 h
음성대조구 10 0 0 0 0 0 0
처리구 10 0 0 0 0 0 0
표 9
중독증상 및 특이증상
24시간 48시간 72시간 96시간
음성대조구 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음
처리구 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음
표 10
시험용수의 pH변화
24시간 48시간 72시간 96시간 96 h
음성대조구 7.86 7.59 7.52 7.42 7.54
처리구 7.87 7.80 8.19 8.16 8.18
표 11
시험용수의 DO변화
0시간 24시간 48시간 72시간 96시간
음성대조구 8.13 7.49 6.68 6.20 5.91
처리구 7.89 7.35 6.69 6.26 5.65
표 12
시험용수의 수온변화(℃)
0시간 24시간 48시간 72시간 96시간
음성대조구 21.6 21.9 21.8 21.9 22.1
처리구 21.6 22.0 21.9 22.0 21.7
본 발명에 따른 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물은 기존 시멘트계 연약지반개량용 고화재와 비교하여 알칼리도를 낮춰 강알칼리에 의한 2차환경오염의 문제발생을 억제시킬 수 있다. 또한, 고로슬래그 미분말에 배연탈황 과정에서 발생되는 탈황석고에 황산염 자극 및 포졸란 반응을 유도하여 다량의 수화생성물을 생성시켜 치밀한 구조의 경화체 제조가 가능하며, 시멘트계 및 물유리계 고화재와 비교하여 시료토에 존재하는 유기물 및 미분들과의 친화력이 높아 강도저하 영향을 덜 받을 수 있어, 재령이 지남에 따라 더욱 더 우수한 강도증진 효과를 기대할 수 있다. 또한, 기술적으로 시멘트 및 물유리 등을 첨가하지 않더라도 경화반응 유도가 가능하다. 또한, 연약지반개량용 고화재에 제조기술은 천연자원 사용을 최소화할 수 있으며, 제로이미션(zero-emission) 개념의 건설소재로 기대된다.
이상과 같이 본 발명은 양호한 실시예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이므로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 보호 범위는 본 발명의 기술적 사상의 요지에 속하는 변화 예나 변경 예 또는 조절 예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 고로슬래그 미분말 45~65 중량%와,
    열병합발전소의 연료 소각시 발생되고 산화칼슘(CaO)의 함량이 40%이상인 플라이애쉬 10~40 중량%와,
    산화칼슘(CaO)의 함량이 50%이상이고 황산화물의 함량이 10%이상인 탈황석고 5~30 중량% 및,
    산화칼슘(CaO)의 함량이 50%이상인 부산 소석회 1.5~10 중량%를 혼합하여 연약지반 개량용 지반고화재가 조성되고,
    상기 연약지반 개량용 지반고화재는 황산염 자극에 의한 포졸란 반응과 잠재수경성 반응에 의해 경화되는 것을 특징으로 하는 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고로슬래그 미분말의 분말도는 4,000cm2/g ~ 10,000cm2/g인 것을 특징으로 하는 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물.
  4. 삭제
  5. 제강공정에서 발생하는 폐기물 중 배연탈황 과정에서 발생되는 탈황석고를 볼과 혼합하여 볼밀이나 튜브밀에 넣고 분쇄시키는 분쇄단계와;
    상기 분쇄되어진 탈황석고를 분급기에 투입하여 입자 크기에 따른 분리를 시키는 분급단계 및;
    상기 분쇄 및 분급단계 후 정제되고 산화칼슘(CaO)의 함량이 50%이상이며 황산화물의 함량이 10%이상이 함유된 탈황석고 5~30 중량%에 고로슬래그 미분말 45~65 중량%와, 열병합발전소의 연료 소각시 발생되고 산화칼슘(CaO)의 함량이 40%이상인 플라이애쉬 10~40 중량%와, 산화칼슘(CaO)의 함량이 50%이상인 부산 소석회 1.5~10 중량%를 혼합단계를 포함하여 연약지반 개량용 지반고화재가 제조되고,
    상기 연약지반 개량용 지반고화재는 황산염 자극에 의한 포졸란 반응과 잠재수경성 반응에 의해 경화되는 것을 특징으로 하는 활성화 슬래그 및 포졸란 반응을 이용한 연약지반 개량용 지반고화재 조성물 제조방법.
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