KR101341103B1 - 지반 경화용 조성물 및 그것을 포함하는 지반 경화체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토양 중에 함유되어 경화를 방해하는 유기물질이 있음에도 불구하고 우수한 지반 경화 성능을 발휘하게 해주는 지반 경화용 조성물을 제공한다. 본발명의 조성물은 중탄산염 10~20 중량%, 염화물 또는 리그닌술폰산염 40~60 중량%, 아황산염 10~20 중량%, 스테아린산칼슘 3~10 중량%, 및 아민염 0~5 중량%를 포함한다. 본 발명은 또한 상기한 지반 경화용 조성물을 포함하는 지반 경화체를 제공한다.

Description

지반 경화용 조성물 및 그것을 포함하는 지반 경화체{Composition for Ground Hardening And Ground Mortar Including the Same}

본 발명은 지반 경화용 조성물 및 그것을 포함하는 지반 경화체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 토양 중에 함유되어 경화를 방해하는 유기물질이 있음에도 불구하고 우수한 지반 경화 성능을 발휘하게 해주는 지반 경화용 조성물 및 그것을 포함하는 지반 경화체에 관한 것이다.

일반적으로 도로의 지반(노반 및 노상)을 개량하여 다지기 위하여 흙시멘트(soil cement)가 사용된다. 흙시멘트는 노상(路床)이나 노반(路盤)의 흙에 시멘트를 섞어서 안정처리한 것이다.

그런데, 시멘트만을 경화제로 사용할 경우 양생작업이 곤란하고 양생기간이 길 뿐만 아니라 흙속에 있는 휴민산 등이 시멘트의 고결성을 저해하므로 고화강도가 크게 떨어지며 특히 유기토양, 점토토양, 실트토양에는 고화력이 떨어지기 때문에 모래 또는 자갈 등에 사용하는 양의 2배 이상을 사용해도 균열수축이 일어나 소정의 고결강도를 구현시킬 수 없는 문제점을 내포하고 있으며, 시멘트 수화반응과정에 의한 흙 입자의 경화 및 간극 충진에 의한 개량이 이루어지나 점성토인 경우 흙과 개량제의 혼합이 어렵고 더구나 흙 속에 유기물이 다량 함유된 경우에는 개량 효과가 현격히 떨어지는 문제점이 있다.

한편, 단순 시멘트 공법 이외에도 규산염을 주성분으로 한 이액법(감수제, 분산제를 주요한 구성재료로 하는 방법) 그리고 경화제 분말을 물에 용해하여 공급하는 일액법이 있다. 규산염을 주성분으로 한 이액법은 알카리 공해를 일으킬 위험이 있을 뿐만 아니라 장시간이 경과되면 강도저하를 유발하여 장기 조치로는 부적당하고, 일액법은 강도발현이 충분하지 못하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명자는 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명을 안출하였다. 따라서, 본 발명의 목적은 토양 중에 함유되어 강도발현과 경화를 방해하는 유기물질이 있음에도 불구하고 우수한 지반 경화 성능을 발휘하게 해주는 지반 경화용 조성물 및 그것을 포함하는 지반 경화체를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 시멘트에 혼화되어 사용될 때 시멘트의 일부를 플라이애쉬, 고로슬래그 및 실리카 흄(fume)과 같은 산업폐기물자원순환기술의 일환으로 대체할 수 있게 함으로써 폐기물 자원의 재활용에 기여하고 또한 개량할 지반의 현장에서 채취한 토양을 사용할 수 있게 해주는 지반 경화용 조성물 및 그것을 포함하는 지반 경화체를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지반 경화용 조성물은 중탄산염 10~20 중량%, 염화물 또는 리그닌술폰산염 40~60 중량%, 아황산염 10~20 중량%, 스테아린산칼슘 3~10 중량%, 아민염 0~5 중량%, 및 NaOH, 구연산 및 인산염으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 최소한 하나의 성분 0~5 중량%를 포함한다.

상기에서, 상기 중탄산염은 중탄산칼슘이고, 상기 아황산염은 아황산칼슘인 것이 바람직하다. 또한 상기 지반 경화용 조성물은 화성암 규소를 용해시키는 작용을 하는 NaOH, 구연산 및 인산염으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 최소한 하나의 성분을 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명은 상기한 지반 경화용 조성물을 포함하는 지반 경화체를 제공한다. 본 발명에 따른 지반 경화체는 토양, 상기 토양에 대하여 15~30 중량%의 무기 경화제, 및 상기 무기 경화제에 대하여 0.05~0.3 중량%의 상기 지반 경화용 조성물을 포함한다.

상기에서, 상기 무기 경화제는 시멘트일 수 있고, 또한 시멘트 30~95 중량%, 플라이애쉬, 고로슬래그 및 실리카 흄으로 이루어진 그룹으로부터 최소한 하나 이상 선택되는 포졸란 반응성 재료 5~70 중량%의 혼합물일 수 있다.

본 발명의 지반 경화용 조성물은 아황산칼슘의 화학반응에 의하여 석고가 생성되는 것에 의하여 고강도 발현과 우수한 경화 성능을 발휘할 수 있을 뿐만 아니라 무기염류 및 유기금속염류의 조합에 의하여 토양입자의 브라운 운동으로 인하여 표면전하를 중화함으로써 토양 중에 함유된 유기물질의 경화 방해를 극복하고 시멘트의 수화반응 및 플라이애쉬 등의 포졸란 반응이 촉진되게 하여 우수한 지반 경화 성능을 발휘하게 해준다.

또한 본 발명의 지반 경화용 조성물은 시멘트에 혼화되어 사용될 때 화학적으로 이온교환에 의한 바란스를 좋게 형성하여 시멘트의 일부를 플라이애쉬, 고로슬래그 및 실리카 흄(fume)과 같은 산업폐기물자원순환기술의 일환으로 대체할 수 있게 함으로써 자원의 재활용에 기여하고 또한 개량할 지반의 현장에서 채취한 토양을 사용할 수 있게 해준다.

본 발명에 따른 지반 경화체는 초기 강도는 다소 낮으나 장기 강도는 매우 높으며, 시간이 장기화될수록 강도가 향상되므로 도로 지반의 내구성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실험예 16에서 수행한 지반 경화제 조성물 강도시험 중 7일 압축 강도에 대한 시험 성적서이다.
도 2는 본 발명의 실험예 16에서 수행한 지반 경화제 조성물 강도시험 중 14일 압축 강도에 대한 시험 성적서이다.
도 3은 본 발명의 실험예 17에서 수행한 지반 경화제 조성물 강도시험 중 7일 압축 강도에 대한 시험 성적서이다.
도 4는 본 발명의 실험예 17에서 수행한 지반 경화제 조성물 강도시험 중 14일 압축 강도에 대한 시험 성적서이다.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명은 도로의 지반(노반 및 노상)을 개량하기 위하여 사용되는 지반 경화용 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 지반 경화용 조성물은 중탄산염 10~20 중량%, 염화물 또는 리그닌술폰산염 40~60 중량%, 아황산염 10~20 중량%, 스테아린산칼슘 3~10 중량%, 아민염 0~5 중량%, 및 NaOH, 구연산 및 인산염으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 최소한 하나의 성분 0~5 중량%를 포함한다.

상기에서, 중탄산염은 중탄산칼슘인 것이 바람직하고, 아황산염은 아황산칼슘인 것이 바람직하다.

상기 리그닌술폰산염은 나트륨염, 칼슘염, 마그네슘염 등을 포함하며, 특히 화성암 규소를 용해시키는 작용을 하는 염화나트륨, 염화칼슘, 염화마그네슘 등의 염화물과 리그닌술폰산의 반응에 의하여 형성되는 것일 수 있다.

본 발명의 지반 경화용 조성물에 있어서, 아황산칼슘은 화학반응에 의하여 석고를 생성하는 것인데, 이러한 화학반응에 의하여 강력한 강도발현과 경화성능을 발휘하게 해준다.

토양을 시멘트에 의하여 높은 강도로 경화시키는 과정에서, 토양 중에 유기물질이 포함되어 있으면 유기물질에 칼슘이온 등이 흡착되기 때문에 시멘트는 토양에 대하여 경화능력이 저하된다.

시멘트의 이러한 경화능력 저하를 보완하기 위하여, 본 발명은 적합한 무기염류 및 유기금속염류의 조합에 의하여 토양입자의 브라운 운동으로 인하여 표면전하를 중화함으로써 토양 중에 함유된 유기물질의 경화 방해를 극복하고 각종 무기질이온과 양이온 교환성 등에 의하여 시멘트의 수화반응을 촉진하여 우수한 지반 경화 성능을 발휘하게 해준다.

이 때 유기금속염에 의하여 일종의 가교반응도 함께 진행된다.

따라서, 본 발명의 지반경화용 조성물은 시멘트에 혼화되어 사용될 때, 개량할 지반의 현장에서 채취한 토양을 화학적으로 이온교환에 의한 바란스를 좋게 형성할 수 있게 해준다.

또한 시멘트의 일부를 플라이애쉬, 고로슬래그 및 실리카 흄과 같은 포졸란 반응성 재료로 대체하는 경우에는, 본 발명의 지반 경화용 조성물은 플라이애쉬 등의 포졸란 반응도 또한 촉진되게 하여 우수한 지반 경화 성능을 발휘하게 해준다. 따라서, 본 발명의 지반 경화용 조성물은 화학적으로 이온교환에 의한 토양의 바란스를 균형있게 형성하여 시멘트에 혼화되어 사용될 때 시멘트의 일부를 플라이애쉬, 고로슬래그 및 실리카 흄(fume)과 같은 산업폐기물로 대체할 수 있게 함으로써 자원의 재활용에 기여한다.

결과적으로, 본 발명의 지반 경화용 조성물은 토양 중에 함유되어 경화를 방해하는 유기물질이 있음에도 불구하고 우수한 지반 경화 성능을 발휘하게 해준다.

본 발명에 따른 지반 경화용 조성물은 NaOH, 구연산 및 인산염으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 최소한 하나의 성분을 더 포함할 수 있다.

이러한 성분들은 분산성능을 제공하거나 높은 강도로 경화성능을 더욱 더 보강하여 준다.

이러한 성분들은 전체 조성물의 5 중량% 이내의 양으로 사용될 수 있다.

본 발명은 또한 상기한 지반 경화용 조성물을 포함하는 지반 경화체를 제공한다.

본 발명에 따른 지반 경화체는 토양, 상기 토양에 대하여 15~30 중량%의 무기 경화제, 및 상기 무기 경화제에 대하여 0.05~0.3 중량%의 상기 지반 경화용 조성물을 포함한다.

상기에서, 상기 무기 경화제는 시멘트일 수 있고, 또한 시멘트 30~95 중량%, 플라이애쉬, 고로슬래그 및 실리카 흄으로 이루어진 그룹으로부터 최소한 하나 이상 선택되는 포졸란 반응성 재료 5~70 중량%의 혼합물일 수 있다.

지반 경화용 조성물은 무기 경화제의 중량에 대하여 0.05 중량% 이상, 바람직하게는 0.1 중량% 이상이면 본 발명에서 목적으로 하는 바를 달성할 수 있으며, 그 양이 많더라도 목적 달성에는 크게 영향을 끼치지 않는다.

다만 너무 많이 사용할 경우에는 성능 향상이 별로 없이 비용만 증가하므로 바람직하지 않다.

더욱 구체적으로, 0.1~0.15 중량%가 적당하고, 0.2 중량% 이상 또는 많더라도 0.3 중량% 이상인 경우에는, 성능 향상 없이 비용만 증가하므로 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 지반 경화체는 지반을 다질 현장에 있는 토양을 그대로 사용하여 형성될 수 있는 것이다.

이러한 지반 경화체는 현장토를 먼저 일군 후 그것에 무기 경화제를 살포한 후 다시 한번 일구어서 현장토와 무기 경화제를 혼합하고, 이어서 본 발명의 지반 경화용 조성물을 적당량의 물에 용해시킨 것을 혼합된 현장토 위에 살수한 다음에 다짐을 함에 의하여 토양개량층으로 형성될 수 있다.

토양에 대한 무기 경화제의 양은 모래, 사질토, 점토, 충적토, 점성토, 화산토 등과 같은 토양의 종류, 지방도, 국도, 고속도로, 간이포장, 아스팔트포장 등과 같은 표층의 용도, 및 연약지반, 보통지반, 양호지반 등과 같은 지반의 종류에 따라 적절하게 선택할 수 있으며, 예를 들어, 각종 토양 중량 1000 kg에 대하여, 무기경화제 사용량은 100~300 kg 가량 혼합할 수 있고, 통상적으로는 150~250 kg 정도면 충분하다.

일반 모래와 시멘트가 혼합되어 형성되는 기존 시멘트 몰탈에서 시멘트는 35~45 중량% 혼합되어야 건축재료로서 충분한 강도를 가지게 되는데, 본 발명은 유기질의 현장토를 사용하여 지반 경화체를 형성하면서도 모래를 사용하는 시멘트 몰탈에 비하여 무기 경화제 혼합을 15~20 중량% 로 절감하여 사용할 수 있다는 특징을 가진다.

이러한 기술적 특징은 본 발명의 지반 경화용 조성물을 사용함으로써 얻어지는 것이다.

본 발명은 또한 특수한 지반 경화용 조성물을 사용함으로써 시멘트의 일부를 플라이애쉬, 고로슬래그 및 실리카 흄(fume)과 같은 산업폐기물자원순환기술의 일환으로 대체할 수 있게 함으로써 산업자원의 재활용에 기여하는 것이다.

본 발명의 지반 경화체에 사용되는 플라이애쉬는 화력발전소에서 석탄 미분탄을 연소한 후 부산물로 발생되는 석탄재의 일종이다.

화력발전소에서 석탄 미분탄의 연소후 부산물로 발생되는 석탄재(회분)는 발생하는 위치에 따라 플라이애쉬(Fly Ash), 바텀애쉬(Bottom Ash), 신더애쉬(Cinder Ash) 및 세노스피어(Cenosphere)로 구분되며, 이 중에서 70~80% 가량이 플라이애쉬이다.

이들 중 플라이애쉬는 이미 오래전부터 콘크리트 혼화제로서 천연 포졸란과 함께 플라이애쉬를 규정하였고, 국내에서 KS 규격에 규정하고 있다.

플라이애쉬는 인공적 포졸란 반응을 생성시키며, 거의 수경성이 없지만 석회와 시멘트의 수화생성물인 수산화칼슘과 상온에서 서서히 반응하여 불용성의 칼슘실리케이트 및 칼슘알루미네이트 수화물을 생성하여 브라운 운동에 의하여 경화하는 포졸란 반응을 하며, 이것의 입형은 원형을 이루고 있다.

본 발명의 지반 경화체의 형성과정에서 플라이애쉬는 혼합물의 유동성과 수화열을 개선시켜 준다.

따라서, 플라이애쉬를 사용할 경우에는 폐기물자원순환의 활용화와 자원절약에 따른 경제적인 이점을 얻을 수 있으며 또한 다음과 같은 장점을 얻을 수 있다.

즉, 1) 본 발명에서 플라이애쉬를 포함하는 무기 경화제를 흙과 혼합하여 경화시키면 초기강도는 작으나 장기강도는 향상된다.

2) 수화열 저하에 의하여 포장도로 전체의 온도가 감소하며,

3) 수밀성이 향상된다.

4) 건조, 습윤에 따른 체적변화와 동결융해에 대한 저항성이 좀 더향상된다.

5) 알칼리 실리카 반응의 억제에 효과가 있다.

한편, 다음과 같은 단점도 있다. 즉, 1) 미연소 탄소량이 존재하고, 2) 입자표면에서의 유기 혼화제가 흡착될 수 있으며, 3) 입경 1 ㎛ 이하의 미립분의 영향이 존재하며 제조공장의 시기에 따라 품질변동이 발생한다.

그러나 이러한 문제점으로부터 유래하는 강도증강의 방해는 본 발명에서 사용하는 상기한 지반 경화용 조성물에 의하여 해결될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 제시한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 예시에 불과할 뿐이므로, 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 이해되어서는 아니 된다.

1). 제조예

지반 경화용 조성물을 제조하기 위하여 중탄산칼슘 15 kg, 리그닌술폰산염 50 kg, 아황산칼슘 15 kg, 스테아린산칼슘 5 kg, NaOH 1 kg, 구연산나트륨 1 kg, 인산염 1 kg을 아래 실험예에 기재된 양의 물에 녹여 수용액을 만들어서 아래 실험예에서 사용하였다.

2). 실시예

먼저 무기 경화제와 토양을 시험 배합량에 의하여 상기 제조한 예의 지반 경화용 조성물과 함께 잘 혼합하여 공시체(空試體) 형틀에 넣고 잘 다진 후에 숙성 및 양생하여 지반 경화체를 얻었다.

무기 경화제에 포함되는 포졸란 반응성 재료로는 플라이애쉬를 사용하였다.

<실험예 1>

시멘트 200 kg, 마사토(함수율 8~9%) 1190 kg, 지반경화용 조성물 0.2 kg(물을 제외한 중량, 이하 동일), 감수제(EMS) 0.666 kg, AE제(519H) 0.154 kg, 물 242 L을 혼합하여 2400 m x 800 m x 150 m의 공시체 2개를 제작하였다.

이 공시체를 KS F 2405 (2005년)의 시험방법에 의하여 7일 압축강도를 측정한 결과 4.88 MPa 임을 확인하였다.

<실험예 2>

시멘트 280 kg, 마사토(함수율 8~9%) 1122 kg, 지반경화용 조성물 0.2 kg, 감수제(EMS) 0.666 kg, AE제(519H) 0.154 kg, 물 242 L을 혼합하여 2400 m x 800 m x 100 m의 공시체 2개를 제작하였다.

이 공시체를 KS F 2405 (2005년)의 시험방법에 의하여 7일 압축강도를 측정한 결과 8.70 MPa 임을 확인하였다.

<실험예 3>

시멘트 280 kg, 일반흙(유기질토양, 함수율 8~9%) 1122 kg, 지반경화용 조성물 0.2 kg, 감수제(EMS) 0.666 kg, AE제(519H) 0.154 kg, 물 200 L을 혼합하여 1200 m x 800 m x 100 m의 공시체 2개를 제작하였다.

이 공시체를 KS F 2405 (2005년)의 시험방법에 의하여 7일 압축강도를 측정한 결과 6.68 MPa 임을 확인하였다.

<실험예 4>

시멘트 280 kg, 마사토(함수율 8~9%) 570 kg, 일반흙(유기질토양, 함수율 8~9%) 570 kg, 지반경화용 조성물 0.2 kg, 감수제(EMS) 0.666 kg, AE제(519H) 0.154 kg, 물 200 L을 혼합하여 1200 m x 800 m x 100 m의 공시체 2개를 제작하였다.

이 공시체를 KS F 2405 (2005년)의 시험방법에 의하여 7일 압축강도를 측정한 결과 9.20 MPa 임을 확인하였다. 또한 40일 압축강도를 측정한 결과는 10.27 MPa이었다.

상기 실험들에 의하여 본 발명의 지반 경화용 조성물을 사용하면 유기질 토양과 시멘트를 혼합하여 지반 경화체를 형성하여 충분한 강도를 얻을 수 있음을 확인하였다.

이에 시멘트의 일부를 플라이애쉬로 대체할 경우에도 충분한 강도를 얻을 수 있는지를 확인하기 위하여 동일한 실험을 반복하였다.

<실험예 5>

시멘트 127 kg, 플라이애쉬 23 kg(전체 무기 경화제의 15%), 마사토(함수율 8~9%) 1000 kg, 지반경화용 조성물 0.15 kg, 액상 강화제(아크릴계 폴리머가 물에 분산된 상태의 것, 이하 동일) 1.5 kg 및 적당량의 물을 혼합하여 공시체를 제작하였다.

이 공시체를 KS F 2405 (2005년)의 시험방법에 의하여 14일 압축강도를 측정한 결과 7.8 MPa이었고, 28일 압축강도를 측정한 결과 9.3 MPa이었다.

<실험예 6>

시멘트 112 kg, 플라이애쉬 38 kg(전체 무기 경화제의 25%), 마사토(함수율 8~9%) 1000 kg, 지반경화용 조성물 0.15 kg, 액상 강화제 1.5 kg 및 적당량의 물을 혼합하여 공시체를 제작하였다.

이 공시체를 KS F 2405 (2005년)의 시험방법에 의하여 14일 압축강도를 측정한 결과 7.1 MPa이었고, 28일 압축강도를 측정한 결과 8.9 MPa이었다.

상기 실험들에 의하여 본 발명의 지반 경화용 조성물을 사용하면 유기질 토양과 혼합되는 무기 경화제에서 시멘트의 일부를 플라이애쉬로 대체할 경우에도 충분한 강도를 얻을 수 있음을 확인하였다.

이에 시멘트를 대체하는 플라이애쉬의 양이 어느 정도까지 가능한지를 확인하기 위하여 실험을 수행하였다.

<실험예 7>

시멘트 0.96 kg(전체 무기 경화제의 40%), 플라이애쉬 1.44 kg(전체 무기 경화제의 60%), 유기질토양(함수율 12%, 유기질토양:모래=7:3) 10 kg, 지반경화용 조성물 0.004 kg, 액상 강화제 0.46 kg 및 적당량의 물을 혼합하여 공시체를 제작하였다.

이 공시체를 KS F 2405 (2005년)의 시험방법에 의하여 7일 압축강도를 측정한 결과 4.88 MPa이었다.

<실험예 8>

시멘트 0.96 kg(전체 무기 경화제의 40%), 플라이애쉬 1.44 kg(전체 무기 경화제의 60%), 슬러지 폐기물(함수율 11%) 10 kg, 지반경화용 조성물 0.004 kg, 액상 강화제 0.46 kg 및 적당량의 물을 혼합하여 공시체를 제작하였다.

이 공시체를 KS F 2405 (2005년)의 시험방법에 의하여 7일 압축강도를 측정한 결과 6.52 MPa이었다.

<실험예 9>

시멘트 0.96 kg(전체 무기 경화제의 40%), 플라이애쉬 1.44 kg(전체 무기 경화제의 60%), 건축폐기물(함수율 11%, 벽돌, 건물벽체 파쇄한 것) 10 kg, 지반경화용 조성물 0.004 kg, 액상 강화제 0.46 kg 및 적당량의 물을 혼합하여 공시체를 제작하였다.

이 공시체를 KS F 2405 (2005년)의 시험방법에 의하여 7일 압축강도를 측정한 결과 7.5 MPa이었다.

<실험예 10>

시멘트 0.96 kg(전체 무기 경화제의 40%), 플라이애쉬 1.44 kg(전체 무기 경화제의 60%), 아스콘폐기물(함수율 12%, 아스콘폐기물:모래=1:1) 10 kg, 지반경화용 조성물 0.004 kg, 액상 강화제 0.46 kg 및 적당량의 물을 혼합하여 공시체를 제작하였다.

이 공시체를 KS F 2405 (2005년)의 시험방법에 의하여 7일 압축강도를 측정한 결과 6.82 MPa이었다.

<실험예 11>

시멘트 3.6 kg(전체 무기 경화제의 40%), 플라이애쉬 5.4 kg(전체 무기 경화제의 60%), 유기질토양(함수율 12%, 황토:모래=1:1) 36 kg, 지반경화용 조성물 10.8 g, 액상 강화제 144 g(519H, 아크릴계 고분자 고형분 48 g) 및 적당량의 물을 혼합하여 공시체를 제작하였다.

이 공시체를 KS F 2405 (2005년)의 시험방법에 의하여 7일 압축강도를 측정한 결과 2.89 MPa이었고, 60일 압축강도를 측정한 결과 3.82 MPa이었다.

초기강도는 기준치 3 MPa보다 다소 낮으나 장기강도는 충분히 적용할 수 있는 수치였다.

<실험예 12>

시멘트 3.6 kg(전체 무기 경화제의 40%), 플라이애쉬 5.4 kg(전체 무기 경화제의 60%), 유기질토양(함수율 12%, 황토:모래=1:1) 36 kg, 지반경화용 조성물 10.8 g, 액상 강화제 144 g(MMA 고분자 고형분 48 g) 및 적당량의 물을 혼합하여 공시체를 제작하였다.

이 공시체를 KS F 2405 (2005년)의 시험방법에 의하여 7일 압축강도를 측정한 결과 3.13 MPa이었고, 60일 압축강도를 측정한 결과 4.43 MPa이었다.

초기강도는 기준치 3 MPa보다 약간 상회하였으나 장기강도는 기준치를 확실하게 상회하였다.

<실험예 13>

시멘트 3.6 kg(전체 무기 경화제의 40%), 플라이애쉬 5.4 kg(전체 무기 경화제의 60%), 유기질토양(함수율 12%, 황토:모래=1:1) 36 kg, 지반경화용 조성물 10.8 g, 액상 강화제(EMS) 144 g 및 적당량의 물을 혼합하여 공시체를 제작하였다.

이 공시체를 KS F 2405 (2005년)의 시험방법에 의하여 7일 압축강도를 측정한 결과 2.27 MPa이었고, 60일 압축강도를 측정한 결과 3.23 MPa이었다.

초기강도는 기준치 3 MPa보다 낮으나 장기강도는 기준치를 상회하였다.

상기 실험들에 의하여 본 발명의 지반 경화용 조성물을 사용하면 유기질 토양과 혼합되는 무기 경화제에서 시멘트의 60% 이상까지 플라이애쉬로 대체할 경우에도 충분한 강도를 얻을 수 있음을 확인하였다.

한편, 시멘트 대신에 플라이애쉬만을 무기 경화제로 사용하는 경우에도 충분한 강도의 경화체를 얻을 수 있는지를 실험하였다.

<실험예 14>

플라이애쉬 2 kg, 황토(함수율 11%) 10 kg, 지반경화용 조성물 0.003 kg, 액상 강화제 0.4 kg 및 적당량의 물을 혼합하여 공시체를 제작하였다.

공시체를 탈형하였으나 모두 허물어져서 강도 테스트를 할 수 없었다.

<실험예 15>

플라이애쉬 2 kg, 마사토(함수율 11%) 10 kg, 지반경화용 조성물 0.003 kg, 액상 강화제 0.4 kg 및 적당량의 물을 혼합하여 공시체를 제작하였다.

공시체를 탈형하였으나 모두 허물어져서 강도 테스트를 할 수 없었다.

상기 실험들에 의하여 본 발명의 지반 경화용 조성물을 사용하더라도, 플라이애쉬만을 무기 경화제로 사용하는 경우에는 유기질 토양의 경화체를 실질적으로 얻을 수 없음을 확인하였다.

<실험예 16> 지반 경화제 조성물 강도시험: 폐기물 재활용 공시체 사용

점성토(주: 황토) 16.5 ㎏, 시멘트 2.5 ㎏, 지반 경화용 조성물 0.018 ㎏, 화공약품 제조시 발생하는 산업폐기물 0.009 ㎏ 및 물을 혼합하여 공시체(함수율 약 12％)를 제작하고, 이에 대하여 KSF 2405 (2010년) 시험방법에 의하여 7일 압축 강도를 측정한 결과 18.0 및 18.7 ㎫가 얻어졌고(도 1 참조), 14일 압축강도를 측정한 결과 19.9 및 19.7 ㎫가 얻어졌다(도 2 참조).

<실험예 17> 지반 경화제 조성물 강도시험: 점토질 공시체 사용

점성토(주: 황토) 16.5 ㎏, 시멘트 2.5 ㎏, 지반 경화용 조성물 0.028 ㎏ 및 물을 혼합하여 공시체(함수율 약 12％)를 제작하고, 이에 대하여 KSF 2405 (2010년) 시험 방법에 의하여 7일 압축강도를 측정한 결과 18.4 및 18.7 ㎫가 얻어졌고(도 3 참조), 14일 압축강도를 측정한 결과 22.0 및 21.6 ㎫가 얻어졌다(도 4 참조).

상기 시험들에 의하여, 본 발명의 지반 경화제 조성물을 사용하여 석탄재, 유기질 토양, 슬러지 폐기물, 건축 폐기물, 아스콘 폐기물, 플라이애쉬(마사토, 점성토, 유기질 토양) 등의 토양에 무리 없이 지반경화제로서 일액법에 의한 방법으로, 종래 기술로부터는 예측 불가능한 우수한 강도 발현을 조성함으로써 도로지반의 개량은 물론 점토, 실트질 토양의 지반경화로 인한 제반 문제점을 보완할 수 있음이 확인되었다.

Claims (5)

1. 중탄산염 10~20 중량%, 염화물 또는 리그닌술폰산염 40~60 중량%, 아황산염 10~20 중량%, 스테아린산칼슘 3~10 중량%, 아민염 0~5 중량%, 및 NaOH, 구연산 및 인산염으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 최소한 하나의 성분 0~5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 경화용 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 중탄산염은 중탄산칼슘이고, 상기 아황산염은 아황산칼슘인 것을 특징으로 하는 지반 경화용 조성물.
3. 삭제
4. 토양, 상기 토양에 대하여 15~30 중량%의 무기 경화제, 및 상기 무기 경화제에 대하여 0.05~0.3 중량%의 제1항 또는 제2항에 따른 상기 지반 경화용 조성물을 포함하는 지반 경화체.
5. 제4항에 있어서, 상기 무기 경화제는 시멘트이거나, 시멘트 30~95 중량%, 플라이애쉬, 고로슬래그 및 실리카 흄으로 이루어진 그룹으로부터 하나 이상 선택되는 포졸란 반응성 재료 5~70 중량%의 혼합물인 것을 특징으로 하는 지반 경화체.

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