KR101290592B1 - 지반안정제 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시멘트를 포함하지 않는 지반안정제에 있어서, 지반안정제 총 중량에 대하여, 질석, 진주암 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 광물 5~30중량%; 폐석고, 폐석회 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 산업부산물 40~70중량%; 황토, 점토 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 흙 10~40중량%; 및 제올라이트, 규조토, 고령토, 플라이애쉬, 탄산칼슘, 소석회, 실리카흄 및 규산소다 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 첨가제 1~10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정제에 관한 것이다.

Description

지반안정제{SOIL STABILIZER}
본 발명은 지반안정제에 관한 것이다.
일반적으로 지반안정제는 총 중량에 대하여 70~80% 이상의 시멘트를 함유하고 있다. 시멘트의 함량이 너무 높으면 지반의 강도는 강화될지라도, 지반의 투수성이 저하되는 문제가 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 시멘트의 양을 줄인 슬래그와 플라이애쉬를 혼합한 시멘트를 개발하였고, 이를 지반안정제에 적용하였다. 또한, 지반안정제의 단가를 낮추기 위하여, 비교적 가격이 고가인 슬래그를 플라이애쉬로 대체하기 위하여 노력하였다.
하지만, 상기와 같이 지반안정제에 시멘트의 사용량을 줄이고, 포졸란 재료인 플라이애쉬를 혼합하는 개발들은, 포졸란 물질의 활성도를 증가시켜야 하는데, 이는 아직 미흡한 실정이다.
한편, 화학공장 등에서 발생하는 인산석고 등의 폐석고의 처리방법으로는 재활용하는 방법, 강이나 바다에 폐기하는 방법, 석고장 등에 적치하는 방법 등이 있다. 폐석고의 처리방법 중 가장 바람직한 방법으로는, 재활용하는 방법, 즉 시멘트 및 석고보드의 원료로 이용하는 것이다.
그러나, 폐석고 중에서도 인산석고는 비경제적이고, 매우 강산성 물질이고, 중금속(Cr, Cd) 및 방사능 물질(radon)을 함유하고 있으므로 일반폐기물로 분류되므로 재활용하기는 어렵다. 따라서 인산석고는 대부분이 석고장 등에 적치되고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 시멘트를 포함하지 않는 지반안정제를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 산업부산물을 재활용할 수 있고, 산업부산물을 사용할지라도 중금속 등이 방출되지 않아 환경친화적인 지반안정제를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 지반의 강도를 강화시키면서 투수성이 향상된 지반안정제를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 원지반과의 친화성이 강화된 지반안정제를 제공하는 것이다.
본 발명은 시멘트를 포함하지 않는 지반안정제에 있어서, 지반안정제 총 중량에 대하여, 질석, 진주암 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 광물 5~30중량%; 폐석고, 폐석회 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 산업부산물 40~70중량%; 황토, 점토 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 흙 10~40중량%; 및 제올라이트, 규조토, 고령토, 플라이애쉬, 탄산칼슘, 소석회, 실리카흄 및 규산소다 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 첨가제 1~10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정제를 제공한다.
본 발명은 상기 산업부산물의 수분함유량이 5~15중량%인 것을 특징으로 하는 지반안정제를 제공한다.
본 발명은 상기 폐석고가 인산석고인 것을 특징으로 하는 지반안정제를 제공한다.
본 발명은 상기 광물의 입경이 1~5㎜가 되도록 분쇄한 후, 700~1,200℃에서 급속가열하여 10~15배로 박리팽창시킨 것을 특징으로 하는 지반안정제를 제공한다.
본 발명은 토양 100중량부에 대하여, 상기 지반안정제를 20~30중량부 혼합하여 지반을 안정시키는 것을 특징으로 하는 지반안정방법을 제공한다.
본 발명은 상기 토양이 연약지반의 토양 또는 해안점토인 것을 특징으로 하는 지반안정방법을 제공한다.
본 발명의 지반안정제는 시멘트를 포함하지 않고도 지반을 안정시킬 수 있다. 또한 본 발명의 지반안정제는 산업부산물을 재활용할 수 있고, 산업부산물을 사용할 지라도 중금속 등이 방출되지 않아 환경친화적이다. 또한 본 발명의 지반안정제는 지반의 강도를 강화시키면서 투수성을 향상시킨다. 또한 본 발명의 지반안정제는 원지반과의 친화성이 우수하다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 시멘트를 포함하지 않고, 광물, 산업부산물, 흙 및 첨가제를 포함하는 지반안정제를 제공한다.
본 발명의 지반안정제에 포함되는 광물은 질석, 진주암 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함한다. 상기 광물은 지반안정제 총 중량에 대하여, 5~30중량%로 포함되고, 10~20중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하는 지반안정제를 이용하면, 지반의 강도를 저하시키지 않으면서 지반의 투수성이 우수해진다.
상기 질석은 흑운모가 풍화 또는 열수변질에 의해서 생성된 광물로서, 그 내부에 물분자가 결합되어 있어 고온으로 가열되면 광물 내부의 수분이 증발하면서 형성되는 기포로 인해 내부에 무수한 기공이 형성되고 원석 부피의 20~40배까지 팽창하는 성질을 갖는다.
상기 진주암은 화산암이 급속히 냉각될 때 형성되는 흑요석으로, 그 내부에 함유된 수분은 고온으로 가열될 때 증발하고 부풀어 올라 미세한 다공질의 하얀 광물성이 되고 산도가 중성이며 양분함량이 거의 없다. 따라서 잡초, 종자, 병원균 및 해충 등이 전혀 서식하지 않는다.
상기 질석 및 진주암은 입경이 1~5㎜가 되도록 분쇄한 후, 700~1,200℃에서 급속가열하여 10~15배로 박리팽창시킨 것이 바람직하다. 상기 박리팽창은 공지의 팽창로(expansion furnace)로 된 팽창장치를 사용한다.
본 발명의 지반안정제에 포함되는 산업부산물은 폐석고, 폐석회 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함한다. 상기 산업부산물은 지반안정제 총 중량에 대하여, 40~70중량%로 포함되고, 50~60중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하는 지반안정제를 이용하면, 시멘트를 사용하지 않으면서도 포졸란 반응을 일으켜 지반안정층의 고결력을 증강시켜 시멘트와 비슷한 강도 및 투수성이 우수한 지반을 구현할 수 있다. 또한 산업부산물을 재활용하는 것이므로 환경친화적이고 원지반과의 친화성도 우수하다.
상기 산업부산물의 수분함유량이 5~15중량%인 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 안정화하고자 하는 지반의 수분을 흡수하여 지반의 강도를 개선시킬 수 있다. 또한 상기 산업부산물은 pH 6.5~7.0으로 중성화된 것이 바람직하다. 중성화된 산업부산물에서는 기포가 발생하게 되므로, 지반안정제가 경량화되고 투수성이 우수해질 수 있다.
상기 산업부산물은 인산석고에서 유래된 폐석고인 것이 바람직하다.
본 발명의 지반안정제에 포함되는 흙은 황토, 점토 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함한다. 상기 흙은 지반안정제 총 중량에 대하여 10~40중량%로 포함된다. 상술한 범위를 만족하는 지반안정제를 이용하면, 상기 산업부산물을 중성화시켜 보다 환경친화적인 지반안정제를 구현할 수 있다.
본 발명의 지반안정제에 포함되는 첨가제는 제올라이트, 규조토, 고령토, 플라이애쉬, 탄산칼슘, 소석회, 실리카흄 및 규산소다 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함한다.
상기 제올라이트, 규조토, 고령토는 지반의 강도를 증진시켜주는 물질이다. 상기 플라이애쉬는 포졸란물질로서 포졸란 반응을 일으키는 물질이다. 상기 탄산칼슘은 지반의 강도발현을 도와주는 물질이다. 상기 실리카흄은 비정질 실리카로서 상기 산업부산물의 수화활동을 원활하게 하여 포졸란 반응을 활성화시켜주는 물질이다. 상기 규산소다는 상기 산업부산물의 양생제 또는 안정제로 사용되며 토양의 고결력과 강도를 유지시켜주는 물질이다.
상기 첨가제는 지반안정제 총 중량에 대하여 1~10중량%로 포함되고, 3~7중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위로 지반안정제에 포함되면, 지반의 강도증진, 포졸란 반응을 활성화시켜 지반의 안정을 도울 수 있다.
본 발명의 지반안정제는 광물, 산업부산물, 흙 및 첨가제를 혼합하고, 300~400℃에서 저속회전하고 건조시키는 것이 바람직하다. 상기 조건에서 혼합된 지반안정제를 물에 직접 타설하면 산업부산물인 폐석고의 응집력이 플라이애쉬의 화학반응에 힘을 받아 미네랄 성분은 물론 원적외선 방출과 음이온의 교환능력이 발생되게 된다. 이러한 작용으로 무공의 지반안정제를 제공할 수 있다.
본 발명은 토양 100중량부에 대하여, 본 발명의 지반안정제를 20~30중량부 혼합하여 지반을 안정시키는 것을 특징으로 하는 지반안정방법을 제공한다. 상술한 범위로 혼합하면 과도한 경제적 손실 없이도 지반을 안정화시킬 수 있다.
본 발명은 상기 토양이 연약지반의 토양 또는 해안점토인 것을 특징으로 하는 지반안정방법을 제공한다.
본 발명의 지반안정제는 시멘트를 포함하지 않고도 지반을 안정시킬 수 있다. 또한 본 발명의 지반안정제는 산업부산물을 재활용할 수 있고, 산업부산물을 사용할 지라도 중금속 등이 방출되지 않아 환경친화적이다. 또한 본 발명의 지반안정제는 지반의 강도를 강화시키면서 투수성을 향상시킨다. 또한 본 발명의 지반안정제는 원지반과의 친화성이 우수하다.
이하에서, 실시예 및 시험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기의 실시예 및 시험예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예1, 비교예1 및 비교예2: 지반안정제의 제조
하기 표 1의 구성성분 및 함량으로 지반안정제를 제조하였다. 이때, 질석의 화학성분은 하기 표 2와 같고 진주암의 화학성분은 하기 표 3과 같다. 또한 인산석고의 화학성분은 하기 표 4와 같다.
질석 진주암 폐석고(인산석고) 황토 플라이애쉬 제올라이트 시멘트
실시예1
(중량%)		 15 10 60 10 2 3 -
비교예1
(중량%)		 - - 85 10 2 3 -
비교예2 15 10 - 10 2 3 60
SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO K2O Na2O 강열감량 수분 pH
(측정온도: 20.8℃)
함량
(중량%)		 30.7 7.26 18.4 2.22 21.40 2.21 0.22 8.9 7.5 8.1
SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO K2O Na2O 강열감량 수분 pH (측정온도: 20.8℃)
함량
(중량%)		 71.1 0.88 19.0 0.73 0.31 5.49 1.19 1.0 0.2 6.7
석고 인산염 플로오르화물 모래 가용성 염류
함량(중량%) 85 1 1 8 5
시험예: 지반안정제의 특성 평가
토양(모래) 100㎏에 실시예1, 비교예1 및 비교예2의 지반안정제를 25㎏을 첨가, 교반하면서 최적함수비에 해당하는 물을 넣고, 평탄화 작업으로 20㎝이하가 되도록 다짐하였다. 한달 동안의 양생기간을 거쳐 코어채취를 시험하였다.
실시예1 비교예1 비교예2
일축압축강도(kgf/㎠) 205 185 198
투수계수(cm/s) 5.23*10-2 0.23*10-2 5.03*10-2
표 5를 참조하면, 질석, 진주암 및 폐석고가 모두 포함된 실시예1의 지반안정제를 이용하면 강도 및 투수성이 모두 우수하나, 질석 및 진주암이 포함되지 않은 비교예1의 경우 투수성이 저하됨을 알 수 있다. 또한 실시예1에 비하여 비교예1이 일축강도가 낮음을 알 수 있다. 또한, 실시예1과 비교하여 폐석고 대신에 시멘트가 포함된 비교예2는 강도 및 투수계수가 우수하지는 못하나, 유사하여 나쁘지 않음을 알 수 있다. 이러한 결과로 폐석고를 사용하여도 시멘트를 포함한 지반안정제와 비슷한 지반강도를 구현할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (6)

  1. 시멘트를 포함하지 않는 지반안정제에 있어서,
    지반안정제 총 중량에 대하여,
    질석, 진주암 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 광물 5~30중량%;
    폐석고, 폐석회 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 산업부산물 40~70중량%;
    황토, 점토 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 흙 10~40중량%; 및
    제올라이트, 규조토, 고령토, 플라이애쉬, 탄산칼슘, 소석회, 실리카흄 및 규산소다 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 첨가제 1~10중량%를 포함하며,
    상기 광물은 입경이 1~5㎜가 되도록 분쇄한 후, 700~1,200℃에서 급속가열하여 10~15배로 박리팽창시킨 것을 특징으로 하는 지반안정제.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 산업부산물의 수분함유량은 5~15중량%인 것을 특징으로 하는 지반안정제.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 폐석고는 인산석고인 것을 특징으로 하는 지반안정제.
  4. 삭제
  5. 토양 100중량부에 대하여,
    청구항 1 기재의 지반안정제를 20~30중량부 혼합하여 지반을 안정시키는 것을 특징으로 하는 지반안정방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 토양은 연약지반의 토양 또는 해안점토인 것을 특징으로 하는 지반안정방법.
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