KR101221465B1 - 친환경형 세굴방호공 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 친환경형 세굴방호공은 토목섬유폼을 사용하여 시공되는 세굴방호공에 있어서, 토목섬유폼에 주입되는 주입재료의 블리딩(bleeding)이 0.01% 이하이고, 배출되는 에어량이 4.0% 이하이고, 주입 30분후의 슬럼프플로우(slumpflow)의 감소가 3.0cm 이하이고, 수중에서의 현탁물질량이 50mg/L이고, 그리고 pH가 12 이하가 되도록 수중 불분리 혼화재를 사용하는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명의 토목섬유폼에 주입되는 주입재료에 고화재가 사용되는데, 그 고화제의 대표적인 예로는 석고, 석회류, 고로슬래그, 플라이애쉬(fly ash), 마그네시아, 급결성 클링커 광물 및 음이온계 응집제를 포함하는 고화재가 있는데, 이 고화재는 이들 성분 외에도 다른 성분들을 함유할 수 있다. 본 발명의 고화재는 석고가 20～40 중량부, 석회류가 50～70 중량부, 고로슬래그가 10～30 중량부, 플라이애쉬가 10～30 중량부, 마그네시아가 4～10 중량부, 급결성 클링커 광물이 5～15 중량부, 그리고 음이온계 응집제가 0.01～1 중량부인 것이 바람직하다.

Description

친환경형 세굴방호공 및 그 시공방법{Anti-Scouring and Anti-Erosion Form Structure and Process therefor}

본 발명은 교량, 교각, 수중보, 하천, 항만, 수공구조물, 가물막이, 가호안, 가축도 등에 시공되는 세굴방호공에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 세굴이나 침식이 일어나는 하상이나 사면 하부에 토목섬유폼을 설치하고, 그 토목섬유폼 내부로 콘크리트, 모르터 또는 고화토사 등을 충진시켜 세굴방호공을 시공할 때 환경오염을 일으키지 않는 친환경형 세굴방호공에 관한 것이다.

세굴이나 침식이 일어나는 하상이나 사면 하부에 토목 섬유폼을 설치하여 세굴방호공을 시공하는 기술은 이제까지 매우 다양하게 개발되어 현장에 적용되어 오고 있다.

세굴방호공은 교량, 교대, 교각, 수중보, 여울공, 낙차공 등의 침식을 예방하거나 세굴을 보수하는 경우, 해안, 운하, 간석지, 수운, 방조제 등과 같이 호안을 형성하는 경우, 계곡, 수로, 측구 등에서의 침식방지와 세굴보수를 위한 경우, 폭우, 홍수 등으로 인한 제방을 복구하는 경우, 하천, 해저, 호수 등에서의 수중파이프를 보호해야 하는 경우, 항만, 간척지, 방조제, 간척제방 등에서의 세굴을 방호해야 하는 경우, 기타 임시 가물막이, 가호안, 가축도 등등 매우 다양한 형태의 현장에 적용되고 있다.

본 발명자는 이미 세굴방호공과 관련된 기술을 개발하여 다수의 특허를 취득한 바 있다. 특허 제119332호에서는 호안공사용 지그재그형 섬유대 및 이를 이용한 공사방법이 개시되어 있고, 특허 제300230호에는 교량 세굴보수 및 침식방지 섬유대와 그 시공방법이 개시되어 있으며, 특허 제411314호에는 수공구조물, 해안 세굴 보수 및 침식방지를 위한 시공방법이 개시되어 있다.

상기 특허를 비롯하여 이제까지 세굴방호공을 시공하는 경우에는 토목섬유폼 내부에 콘크리트, 모르터 또는 고화토를 충진하게 되는데, 그 과정에서 수질을 오염 시키게 되는 문제가 계속되어 왔다.

예를 들어, 수중에서 토목섬유폼에 콘크리트나 모르터를 주입하는 경우에, 시멘트 성분이 토목섬유폼 밖으로 배출되어 시공현장의 수질을 오염시키는 현상이 항상 발생하고 있다. 또한, 토목섬유폼에 고화토사를 주입시키는 경우에는 고화제를 사용하게 되는데, 이 고화제에도 환경을 오염시키는 성분들이 다량 함유됨으로써 환경오염의 원인이 되어 왔다.

본 발명자는 각종 세굴방호공 시공에서 발생하는 상기와 같은 문제점을 해결하고자 연구한 결과, 수중에서 콘크리트나 모르터를 토목섬유폼에 주입하더라도 시멘트 성분이나 기타 유해성분들이 토목섬유폼 밖으로 배출되는 현상을 억제하고, 또한 고화제로 인한 수질환경오염을 개선할 수 있도록 본 발명을 개발하기에 이른 것이다. 다시 말해서, 콘크리트, 모르터, 고화토 등과 같은 주입재료에 유동상태의 수중 불분리 혼화제를 사용하거나, 오염물질이 적게 함유된 토양개량 고화제를 주입하여 오염물질의 배출을 예방할 수 있는 친환경형 세굴방호공에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 세굴방호공 시공시에 발생할 수 있는 수질오염을 예방할 수 있는 새로운 친환경형 세굴방호공을 시공하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 세굴방호공에서 배출될 수 있는 오염물질의 배출을 예방할 수 있는 새로운 친환경형 세굴방호공을 시공하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명의 친환경형 세굴방호공 시공방법은 토목섬유폼을 사용하여 세굴방호공을 시공하는 방법에 있어서, 토목섬유폼에 주입되는 주입재료의 블리딩(bleeding)이 0.01% 이하이고, 배출되는 에어량이 4.0% 이하이고, 주입 30분 후의 슬럼프플로우(slumpflow)의 감소가 3.0cm 이하이고, 수중에서의 현탁물질량이 50mg/L이고, 그리고 pH가 12 이하가 되도록 수중 불분리 혼화재를 사용하는 것을 특징으로 한다.

수중 불분리제는 Hydroxyalkyl Methyl Cellulose계 약 80～90 중량%, 소포제 Hydrocorboxyl Copolymer 약 10～20 중량%로 구성되는 것이 일반적이다.

또한 본 발명의 토목섬유폼에 주입되는 주입재료에 고화재가 사용되는데, 그 고화제의 대표적인 예로는 석고, 석회류, 고로슬래그, 플라이애쉬(fly ash), 마그네시아, 급결성 클링커 광물 및 음이온계 응집제를 포함하는 고화재가 있는데, 이 고화재는 이들 성분 외에도 다른 성분들을 함유할 수 있다.

본 발명의 고화제는 액상 또는 분말로서, 수은 함유량이 0.005mg/ℓ이하이고, 카드뮴이 0.5mg/ℓ이하이고, 비소가 0.1mg/ℓ이하이고, 납이 0.1mg/ℓ이하이고, 6가 크롬이 0.5mg/ℓ이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 고화재는 석고가 20～40 중량부, 석회류가 50～70 중량부, 고로슬래그가 10～30 중량부, 플라이애쉬가 10～30 중량부, 마그네시아가 4～10 중량부, 급결성 클링커 광물이 5～15 중량부, 그리고 음이온계 응집제가 0.01～1 중량부인 것이 바람직하다. 상기 고화재는 고화토의 건조중량에 대하여 1～10 중량%의 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 고화재의 사용량은 공사현장에서의 고화성능에 달려 있지만, 상기 고화재의 경우 1중량% 미만인 경우에는 충분한 고화성능을 발휘할 수 없고, 10중량% 이상인 경우에는 고화재를 필요 이상으로 사용하여 원가를 상승시키는 요인이 된다.

상기 성분의 고화재는 고화성능이 강력하기 때문에 상기와 같이 고화토의 건조중량에 대하여 1～10 중량%의 범위로 사용하지만, 고화성능이 강력하지 않은 고화재인 경우에는 더 많은 양을 사용해야 한다. 예를 들어, 본 발명에서는 이산화규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃)과 산화철(Fe₂O₃), 산화칼슘(CaO)과 산화마그네슘(MgO), 산화나트륨(Na₂O)과 산화칼륨(K₂O), 및 삼산화황(SO₃)을 포함하는 고화재가 사용될 수 잇는데, 이 경우에는 고화성능이 강력하지 않기 때문에 고화토의 건조중량에 대하여 30～40 중량%의 범위로 사용하여야 한다. 상기 고화재는 이산화규소가 25～35 중량부, 산화알루미늄과 산화철이 10～15 중량부, 산화칼슘과 산화마그네슘이 55～70 중량부, 산화나트륨과 산화칼륨이 1～10 중량부, 및 삼산화황이 10～20 중량부인 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명을 하기에 구체적으로 설명한다.

본 발명은 세굴방호공 시공시에 발생할 수 있는 수질오염을 예방할 수 있고 세굴방호공에서 배출될 수 있는 오염물질의 배출을 예방할 수 있는 새로운 친환경형 세굴방호공을 시공하는 방법을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

제1도는 본 발명에 따른 친환경형 세굴방호공의 개략적인 구성을 도시하기 위한 도면이다.
제2도는 본 발명에 따른 친환경형 교량기초보강 공법을 도시하기 위한 도면이다.
제3도는 본 발명에 따른 친환경형 교량기초 우물통 보강공법을 도시하기 위한 도면이다.
제4도는 본 발명에 따른 친환경형 기초파일 보강공법을 도시하기 위한 도면이다.
제5도는 본 발명에 따른 다른 구체예의 친환경형 기초파일 보강공법을 도시하기 위한 도면이다.
제6도는 본 발명에 따른 친환경형 축제공 공법을 도시하기 위한 도면이다.
제7도는 본 발명에 따른 친환경형 가도로공 공법을 도시하기 위한 도면이다.
제8도는 본 발명에 따른 친환경형 세굴방호공 형상을 도시하기 위한 도면으로 (a)는 T=20 평면, 단면도이고, (b)는 T=30~40 평면, 단면도이다.
제9도는 본 발명에 따른 다른 구체예의 친환경형 세굴방호공 토목섬유폼의 형상을 도시하기 위한 평면도이다.
제10도는 본 발명에 따른 친환경형 수공구조물 보수보강 공법을 도시하기 위한 도면이다.
제11도는 본 발명에 따른 친환경형 수공구조물 보수보강 공법을 도시하기 위한 도면이다.
제12도는 본 발명에 따른 친환경형 수중파이프, 수중전선, 통신선 등 보호공 공법을 도시하기 위한 도면으로, (a)는 개략적인 사시도이고, (b)는 한 구체예의 측단면도이고, (c)는 다른 구체예의 측단면도이다.

본 발명은 교량, 교각, 수중보, 하천, 항만, 수공구조물, 가물막이, 가호안, 가축도 등에 시공되는 세굴방호공에 관한 것으로, 세굴이나 침식이 일어나는 하상이나 사면 하부에 토목섬유폼을 설치하고, 그 토목섬유폼 내부로 콘크리트, 모르터 또는 고화토사 등을 충진시켜 세굴방호공을 시공할 때 환경오염을 일으키지 않는 친환경형 세굴방호공에 관한 것이다.

본 발명의 친환경형 세굴방호공 시공방법은 토목섬유폼을 사용하여 세굴방호공을 시공하는 방법에 있어서, 토목섬유폼에 주입되는 주입재료의 블리딩(bleeding)이 0.01 % 이하이고, 배출되는 에어량이 4.0 % 이하이고, 주입 30분후의 슬럼프플로우(slumpflow)의 감소가 3.0 cm 이하이고, 수중에서의 현탁물질량이 50 mg/L이고, 그리고 pH가 12 이하가 되도록 수중 불분리 혼화재를 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 블리딩(bleeding)은 KS F 2414에 의하여 측정하고, 배출되는 에어량은 KS F 2421에 의하여 측정하고, 주입 30분후의 슬럼프플로우(slumpflow)의 감소는 KS F 2402에 의하여 측정하고, 수중에서의 현탁물질량과 pH는 KCI-AD 102에 의하여 측정한다.

상기와 같은 조건에서 수중 불분리 혼화재를 사용하면, 수중에서 토목섬유폼에 콘크리트나 모르터를 주입하는 경우에, 시멘트 성분이 토목섬유폼 밖으로 배출되어 시공현장의 수질오염을 허용치 이내로 억제시킨다. 따라서 이제까지 수질을 오염시키는 문제점을 최대한 개선할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 상기 수중 불분리 혼화재는 히드록시알킬 메틸 셀루로오스가 80～90 중량%, 하이드로카르복실 공중합체가 10～20 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.

상기 수중 불분리 혼화재는 분말 또는 액상으로 사용되는 물 대비 1.0～2.0 중량% 또는 시멘트 대비 0.5～1.0 중량% 의 양으로 사용된다.

또한 본 발명의 토목섬유폼에 주입되는 주입재료에 고화재가 사용되는데, 그 고화제의 대표적인 예로는 석고, 석회류, 고로슬래그, 플라이애쉬(fly ash), 마그네시아, 급결성 클링커 광물 및 음이온계 응집제를 포함하는 고화재가 있는데, 이 고화재는 이들 성분 외에도 다른 성분들을 함유할 수 있다. 고화재를 고화토와 함께 혼합하여 투입시키기 때문에, 섬유폼 내부의 토사를 즉시 고화시킬 수 있는 것이다.

본 발명의 고화재는 석고가 20～40 중량부, 석회류가 50～70 중량부, 고로슬래그가 10～30 중량부, 플라이애쉬가 10～30 중량부, 마그네시아가 4～10 중량부, 급결성 클링커 광물이 5～15 중량부, 그리고 음이온계 응집제가 0.01～1 중량부인 것이 바람직하다. 상기 고화재는 사용되는 시멘트 대비 1～10 중량%의 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 고화재의 사용량은 공사현장에서의 고화성능에 달려 있지만, 상기 고화재의 경우 1중량% 미만인 경우에는 충분한 고화성능을 발휘할 수 없고, 10중량% 이상인 경우에는 고화재를 필요 이상으로 사용하여 원가를 상승시키는 요인이 된다.

상기 성분의 고화재는 고화성능이 강력하기 때문에 상기와 같이 사용되는 시멘트 대비 1～10 중량%의 범위로 사용하지만, 고화성능이 강력하지 않은 고화재인 경우에는 더 많은 양을 사용해야 한다. 예를 들어, 본 발명에서는 이산화규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃)과 산화철(Fe₂O₃), 산화칼슘(CaO)과 산화마그네슘(MgO), 산화나트륨(Na₂O)과 산화칼륨(K₂O), 및 삼산화황(SO₃)을 포함하는 고화재가 사용될 수 잇는데, 이 경우에는 고화성능이 강력하지 않기 때문에 고화토의 건조중량에 대하여 30～40 중량%의 범위로 사용하여야 한다. 상기 고화재는 이산화규소가 25～35 중량부, 산화알루미늄과 산화철이 10～15 중량부, 산화칼슘과 산화마그네슘이 55～70 중량부, 산화나트륨과 산화칼륨이 1～10 중량부, 및 삼산화황이 10～20 중량부인 것이 바람직하다.

상기 고화제는 액상 또는 분말로서, 수은 함유량이 0.005mg/ℓ이하이고, 카드뮴이 0.5mg/ℓ이하이고, 비소가 0.1mg/ℓ이하이고, 납이 0.1mg/ℓ이하이고, 6가 크롬이 0.5mg/ℓ이하인 것이 바람직하다. 상기 고화제는 사용되는 시멘트 대비 1～10 중량%의 양으로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 고화제는 인체에 해로운 중금속과 같은 유해 성분을 기준치보다 훨씬 적은 양으로 함유하고 있기 때문에 친환경적인 세굴방호공을 시공할 수 있다.

본 발명의 세굴방호공은 매우 다양한 형태의 현장에 적용되는데, 교량, 교대, 교각, 수중보, 여울공, 낙차공 등의 침식을 예방하거나 세굴을 보수하는 경우를 비롯하여 해안, 운하, 간석지, 수운, 방조제, 간척제방 등과 같이 호안을 형성하는 경우, 계곡, 수로, 측구 등에서의 침식방지와 세굴보수를 위한 경우, 폭우, 홍수 등으로 인한 제방을 복구하는 경우, 하천, 해저, 호수 등에서의 수중파이프를 보호해야 하는 경우, 항만, 간척지, 방조제 등에서의 세굴을 방호해야 하는 경우, 기타 임시 가물막이, 가호안, 가축도 등에 적용된다. 첨부된 도면은 본 발명의 세굴방호공이 적용되는 몇몇 구체예를 도시한 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 친환경형 세굴방호공의 개략적인 구성을 도시하기 위한 도면이다. 수중의 기초보수공 주변에 섬유폼을 설치하고, 그 상부를 본 발명의 친환경형 세굴방호공(Scouring Protection Form: SPF)으로 시공한 것을 도시한다.

제2도는 본 발명에 따른 친환경형 교량기초보강 공법을 도시하기 위한 도면이다. 제2도는 교량기초보강 공법으로 섬유폼을 교각의 상부에 고정장치로 고정하고 그 내부에 수중 불분리형 혼화재가 혼합된 콘크리트 또는 몰타르를 주입시켜 노후 교각을 보강하는 공법이다.

제3도는 본 발명에 따른 친환경형 교량기초 우물통 보강공법을 도시하기 위한 도면이다. 제3도는 교량기초 우물통을 보강하는 공법으로 섬유폼을 상부에 고정장치로 고정하고 그 내부에 수중 불분리형 혼화재가 혼합된 콘크리트 또는 몰타르를 주입시켜 우물통을 보강하는 공법이다.

제4도는 본 발명에 따른 친환경형 기초파일 보강공법을 도시하기 위한 도면이다. 제4도는 기초파일을 보강하는 공법으로 섬유폼을 파일의 상부에 고정장치로 고정하고 그 내부에 수중 불분리형 혼화재가 혼합된 콘크리트 또는 몰타르를 주입시켜 기초파일을 보강하는 공법이다. 이 시공에서는 퇴적토를 준설하고, 하상고르기 작업을 한 후, 섬유백을 포설시공하고, 수중 불분리형 혼화재가 혼합된 콘크리트 또는 몰타르를 주입시켜 수중에서 자연 양생한다.

제5도는 본 발명에 따른 다른 구체예의 친환경형 기초파일 보강공법을 도시한 것으로 제4도와 유사하다.

제6도는 본 발명에 따른 친환경형 축제공 공법을 도시하기 위한 도면이다. 축제제방의 사면에 친환경형 고화제를 혼합한 고화토사를 주입시켜 양생시킨 섬유폼을 적재하여 시공한다.

제7도는 본 발명에 따른 친환경형 가도로공 공법을 도시하기 위한 도면이다. 가도로의 사면에 섬유폼을 포설하고 본 발명의 친환경형 고화제를 혼합한 고화토사를 주입시켜 양생한다.

제8도는 본 발명에 따른 친환경형 세굴방호공(SPF)의 형상을 도시한 것으로 2겹으로 구성되었으며 다수의 접합부로 접합된 섬유백 내부에 본 발명의 친환경형 수중 불분리 콘크리트 몰타르, 친환경형 고화재를 혼합한 고화토사를 주입시켜 양생한다. 시공되는 세굴방호공의 두께(T)에 따라 접합부의 형상은 (a)정방형 내지는 (b)장방형일 수 있다.

제9도는 본 발명에 따른 다른 구체예의 친환경형 세굴방호공(SPF) 토목섬유폼의 4가지 형상으로 제8도와 유사하다.

제10도는 본 발명에 따른 친환경형 수공구조물 보수보강 공법을 도시하기 위한 도면이다. 수중의 침식면 주변에 섬유폼을 설치하고, 그 상부를 본 발명의 친환경형 세굴방호공(SPF)으로 시공한다.

제11도는 본 발명에 따른 친환경형 수공구조물 보수보강 공법을 도시하기 위한 도면이다. 수중보 하부의 침식면 주변에 본 발명의 친환경형 세굴방호공(SPF)으로 시공한다.

제12도는 본 발명에 따른 친환경형 수공파이프 보호공 공법을 도시하기 위한 도면으로, (a)는 개략적인 사시도이고, (b)는 한 구체예의 측단면도이고, (c)는 다른 구체예의 측단면도이다. 통신 선로를 보호하기 위한 보호공으로, (b)와 같이 파이프 주변을 섬유폼으로 감싸고, 그 내부에 수중 불분리형 혼화재가 혼합된 콘크리트 또는 몰타르를 주입시켜 시공하거나, (c)와 같이 파이프 상부에 섬유폼을 설치하고 그 섬유폼 내부로 수중 불분리형 혼화재가 혼합된 콘크리트 또는 몰타르를 주입시켜 시공한다.

본 발명은 세굴이나 침식이 일어나는 하상이나 사면 하부에 토목섬유폼을 설치하고, 그 토목섬유폼 내부로 콘크리트, 모르터 또는 고화토사 등을 충진시켜 세굴방호공을 시공할 때 환경오염을 일으키지 않는 친환경형 세굴방호공을 제공한다.

상기 도면과 그에 대한 설명들은 본 발명에 따른 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니다. 또한 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (8)

1. 토목섬유폼을 사용하여 시공되는 세굴방호공에 있어서, 토목섬유폼에 주입되는 주입재료의 블리딩(bleeding)이 0.01% 이하이고, 배출되는 에어량이 4.0% 이하이고, 주입 30분후의 슬럼프플로우(slumpflow)의 감소가 3.0cm 이하이고, 수중에서의 현탁물질량이 50mg/L이고, 그리고 pH가 12 이하가 되도록 수중 불분리 혼화재를 사용하고, 상기 수중 불분리 혼화재는 히드록시알킬 메틸 셀루로오스가 80～90 중량%, 및 하이드로카르복실 공중합체가 20～10 중량%로 함유되는 것을 특징으로 하는 친환경형 세굴방호공.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 수중 불분리 혼화재는 분말 또는 액상으로 사용되는 물 대비 1.0～2.0 중량% 또는 시멘트 대비 0.5～1.0 중량% 의 양으로 사용되는 것을 특징으로 하는 친환경형 세굴방호공.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 주입재료가 콘크리트 또는 몰타르인 것을 특징으로 하는 친환경형 세굴방호공.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

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