KR101423123B1 - 폐기물 매립장 지반조성용 차수층 시공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 혼합토의 고결화작용 촉진 및 강도증진을 위해 최적함수비에 맞게 고화제가 살포되도록 하며 양생과정에서 크랙이 발생되지 않도록 하는 폐기물 매립장 지반조성용 차수층 시공방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폐기물 매립장 지반조성용 차수층 시공방법은, 차수층 시공을 위한 계획된 위치에 터파기를 진행하며 현장토를 준비하는 단계(S10); 돌과 이물질 등 불순물을 포함하는 현장토로부터 상기 불순물이 제거되도록 선별하여 모토를 준비하는 단계(S20); 준비된 모토 중 일부에 보통 포틀랜드 시멘트와 토질 안정제를 혼합하여 바닥면과 사면에 보강층을 형성하는 단계(S30); 상기 보강층의 바닥면 상부에 차수층을 시공하는 단계(S40)로 이루어지며, 상기 차수층 시공 단계(S40)는 준비된 모토 100 중량부에 대해, 보통 포틀랜드 시멘트 10 ~ 15 중량부 및 벤토나이트 3 ~ 5 중량부를 골고루 혼합하여 고화용 혼합토를 형성하는 단계(S41); 고화제수용액을 상기 모토 중량 대비 1 ~ 5 중량부를 준비하고, 상기 고화제수용액을 고압분무기를 이용하여 상기 고화용 혼합토에 골고루 살포하여 형성되는 차수층고화토를 준비하는 단계(S42); 고화제수용액이 살포되어 혼합된 상기 차수층고화토를 바닥면에 형성된 보강층의 상부에 고르게 포설정형하는 단계(S43); 포설정형된 차수층고화토를 다짐하는 단계(S44); 및 다짐 후 일정기간 양생하는 단계(S45)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폐기물 매립장 지반조성용 차수층 시공방법은, 차수층 시공을 위한 계획된 위치에 터파기를 진행하며 현장토를 준비하는 단계(S10); 돌과 이물질 등 불순물을 포함하는 현장토로부터 상기 불순물이 제거되도록 선별하여 모토를 준비하는 단계(S20); 준비된 모토 중 일부에 보통 포틀랜드 시멘트와 토질 안정제를 혼합하여 바닥면과 사면에 보강층을 형성하는 단계(S30); 상기 보강층의 바닥면 상부에 차수층을 시공하는 단계(S40)로 이루어지며, 상기 차수층 시공 단계(S40)는 준비된 모토 100 중량부에 대해, 보통 포틀랜드 시멘트 10 ~ 15 중량부 및 벤토나이트 3 ~ 5 중량부를 골고루 혼합하여 고화용 혼합토를 형성하는 단계(S41); 고화제수용액을 상기 모토 중량 대비 1 ~ 5 중량부를 준비하고, 상기 고화제수용액을 고압분무기를 이용하여 상기 고화용 혼합토에 골고루 살포하여 형성되는 차수층고화토를 준비하는 단계(S42); 고화제수용액이 살포되어 혼합된 상기 차수층고화토를 바닥면에 형성된 보강층의 상부에 고르게 포설정형하는 단계(S43); 포설정형된 차수층고화토를 다짐하는 단계(S44); 및 다짐 후 일정기간 양생하는 단계(S45)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 폐기물 매립장 지반조성용 차수층 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고화용 혼합토의 고결화작용 촉진 및 강도증진을 위해 최적함수비에 맞게 고화제가 살포되도록 하며 양생과정에서 크랙이 발생되지 않도록 하는 폐기물 매립장 지반조성용 차수층 시공방법에 관한 것이다.
폐기물 매립장의 바닥면에는 투수계수가 10-7cm/sec 이하가 되는 차수층을 형성하도록 법으로 규제하고 있고, 진입도로 지반, 비위생 매립지, 해안 매립지 연약지반, 골프장 연못의 차수시설 또는 폐기물 매립장 최종복토층의 차단층에도 일정 수치 이하의 투수계수를 만족하도록 차수층이 형성될 필요가 있다.
점토와 벤토나이트의 혼합물을 이용하는 혼합토공법의 경우, 자체 고결력이 없어 지하수위 상승 또는 침출수의 대량유출시 유출부위가 함몰되는 등의 문제가 있고, 시공 완료 후에도 후속공정을 위해 진입되는 중장비에 의해 바닥면의 쏠림현상 또는 손상이 발생하는 문제가 있다.
국내등록특허 제10-0356344호(등록일자: 2002.09.28.)는 폐기물 매립장 차수벽의 설치방법에 관한 것으로서, 고분자수지계 킬레이트제를 중간층에 형성하여 고화토내부의 공극 또는 균열로 인해 침출수가 투과될 때 상기 고분자수지계 킬레이트제에 의해 침출수 중에 포함된 중금속 등의 유해물질을 흡착 여과할 수 있는 것을 특징으로 하고 있다. 그러나, 상기 기술은 고화토고결층을 이중으로 형성하고 그 사이에 유해물질 흡착차단층을 형성하는 과정을 통해 시공비용이 상승하는 문제가 있다. 또한 상기 기술에 의하면, 여전히 하부의 고화토고결층에 크랙이 발생함으로써 유해물질 흡착차단층을 통과한 침출수에 의해 환경오염이 발생할 수 있고, 현장토가 함유하고 있는 함수비에 따라 생석회를 별도로 첨가해야 함으로써 시공과정이 복잡해지는 문제가 있다.
본 발명은 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명에 의하면 고화용 혼합토가 낙하되는 과정에서 고화제가 살포되도록 함으로써 최적함수비가 갖춰진 상태에서 다짐성형이 가능하도록 하고, 양생과정에서 수분 증발이 서서히 이루어지도록 함으로써 크랙 발생이 최소화될 수 있는 폐기물 매립장 지반조성용 차수층 시공방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폐기물 매립장 지반조성용 차수층 시공방법은, 차수층 시공을 위한 계획된 위치에 터파기를 진행하며 현장토를 준비하는 단계(S10); 돌과 이물질 등 불순물을 포함하는 현장토로부터 상기 불순물이 제거되도록 선별하여 모토를 준비하는 단계(S20); 준비된 모토 중 일부에 보통 포틀랜드 시멘트와 토질 안정제를 혼합하여 바닥면과 사면에 보강층을 형성하는 단계(S30); 상기 보강층의 바닥면 상부에 차수층을 시공하는 단계(S40)로 이루어지며, 상기 차수층 시공 단계(S40)는 준비된 모토 100 중량부에 대해, 보통 포틀랜드 시멘트 10 ~ 15 중량부 및 벤토나이트 3 ~ 5 중량부를 골고루 혼합하여 고화용 혼합토를 형성하는 단계(S41); 고화제가 용해되어 있는 고화제수용액을 준비하고, 상기 모토 100 중량부에 대해 고화제가 0.05 ~ 0.2 중량부 혼합될 수 있도록, 상기 고화제수용액을 상기 고화용 혼합토에 골고루 살포하여 차수층고화토를 준비하는 단계(S42); 고화제가 수용액 상태로 살포되어 혼합된 상기 차수층고화토를 바닥면에 형성된 보강층의 상부에 고르게 포설정형하는 단계(S43); 포설정형된 차수층고화토를 다짐하는 단계(S44); 및 다짐 후 일정기간 양생하는 단계(S45)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 S43단계 이전에 바닥면에 형성되는 보강층의 상부에 고화제가 살포된 차수층고화토의 접착이 용이하게 이루어지도록 살수가 이루어지도록 하며, 상기 S43 단계의 포설정형과 S44단계의 다짐은 소정의 두께로 2회 ~ 5회에 걸쳐 분할하여 시공되며, 상기 S42 단계는 고화용 혼합토를 일정 높이에서 일정량씩 낙하시키는 상태에서 고화제 수용액이 낙하되는 고화토용 혼합토에 살포되도록 하며, 상기 S42 단계에서 고화토용 혼합토를 일정 높이에서 일정량씩 낙하시키는 상태에서 고화제 수용액이 낙하되는 고화토용 혼합토에 살포되도록 하는 과정은 2회 ~ 5회 반복 실시되도록 하되, 최적 함수비 만족을 위해 지중 함수비 측정장치를 통해 고화용 혼합토에 대한 함수비가 수시로 측정될 수 있도록 하고(S42-1), 고화용 혼합토가 함유한 함수비에 따라 고화제의 수용액 농도가 다르게 설정될 수 있도록 하며(S42-2), 수시로 측정되는 상기 고화용 혼합토의 함수비에 따라 설정되는 농도를 갖는 고화제 수용액을 상기 고화용 혼합토에 살포하며(S42-3), 상기 고화용 혼합토는 3 ~ 5 m의 높이에서 분당 100 ~ 200 kg 씩 낙하되는 상태에서 고화제 수용액이 살포되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 S30단계는 모토 100 중량부에 대해 보통 포틀랜트 시멘트 5 ~ 15 중량부와 토질 안정제로 나프탈렌 또는 생석회 2 ~ 6 중량부를 골고루 혼합하여 보강층용 혼합토로 준비한 상태에서, 고화제가 용해되어 있는 고화제수용액을 준비하고, 상기 모토 100 중량부에 대해 고화제가 0.05 ~ 0.2 중량부 혼합될 수 있도록 상기 고화제수용액을 상기 보강층용 혼합토에 골고루 살포하여 보강층용 고화토를 준비하며, 고화제가 수용액 상태로 살포되어 혼합된 상기 보강층용 고화토를 계획된 위치의 지반을 형성하는 바닥면 및 사면에 고르게 포설정형하고, 포설정형된 상기 보강층용 고화토를 다짐 후 양생하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 고화용 혼합토가 낙하되는 과정에서 고화제가 살포되도록 함으로써 최적함수비가 갖춰진 상태에서 고화토의 다짐성형이 가능한 장점이 있고, 양생과정에서 수분 증발이 서서히 이루어지도록 함으로써 크랙 발생이 최소화될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차수층 시공방법의 시공과정을 나타내는 흐름도면.
도 2는 본 발명에 따른 차수층 시공방법 중 차수층의 시공과정을 구체적으로 나타내는 흐름도면.
도 3은 본 발명에 따른 차수층이 시공되는 폐기물 매립장을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 차수층 시공방법 중 차수층의 시공과정을 구체적으로 나타내는 흐름도면.
도 3은 본 발명에 따른 차수층이 시공되는 폐기물 매립장을 나타내는 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 차수층 시공방법의 시공과정을 나타내는 흐름도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 차수층 시공방법 중 차수층의 시공과정을 구체적으로 나타내는 흐름도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 차수층(10)이 시공되는 폐기물 매립장을 나타내는 도면이다. 본 발명은 폐기물 매립장 등을 위한 계획된 위치에 터파기를 진행하며, 터파기를 통해 얻어진 현장토를 이용하여 보강층 및 차수층을 형성하도록 한다. 터파기 및 현장토 준비가 이루어진 상태에서 이후 모토준비, 보강층 형성 및 차수층 형성 과정으로 순차적으로 시공되게 된다.
기초지반이 연약한 곳은 지반변형 또는 침하현상이 발생하지 않도록 해야 하며, 충분한 지지력을 유지할 수 있도록 하부지반치환 또는 고화처리 등의 방법으로 지반 개량이 이루어지도록 한 후 차수층이 형성될 수 있도록 한다. 또한 성토부분은 충분한 지지력이 확보될 수 있도록 다짐이 이루어져야 하고, 지하수 및 사면의 용출수 및 우수를 고려하여 배수처리시설이 충분히 이루어져야 한다.
이를 위해 본 발명에서는 먼저, 차수층 시공을 위한 계획된 위치에 터파기를 진행하며, 터파기는 설계되는 매립장의 크기에 맞도록 일정 크기의 면적을 갖는 바닥면과, 일정 높이를 가지며 일정 각도를 갖되 상부로 갈수록 점차 넓어지는 형태로 진행될 수 있다. 본 발명에서는 터파기 과정에서 얻어진 현장토로부터 돌과 이물질 등 불순물이 제거되도록 선별하여 모토를 준비하도록 한다(S10 ~ S20). 종래에는 폐주물사 또는 플라이애쉬 등을 현장토에 함께 사용하기도 하였으나, 플라이애쉬 등이 다양한 용도로 사용됨으로 인해 확보에 어려움이 있어, 현장토를 선별하여 모토로 사용할 수 있도록 한다. 그러나, 상기 폐주물사 또는 플라이애쉬 등의 사용이 필요할 경우 선별된 현장토에 혼합하여 모토로 사용할 수 있음은 물론이다. 이때 현장토에 혼합되는 상기 폐주물사 또는 플라이애쉬의 혼합량은 현장토의 종류, 함수율, 또는 함께 혼합되는 첨가물의 첨가량에 따라 다양하게 변화될 수 있다.
모토의 선별은 현장에 선별기를 투입하여 이루어질 수 있으며, 바람직하기는 30 ~ 50 mm의 굵기를 갖도록 선별한다. 모토가 50 mm를 초과하여 선별되는 경우 모토가 굵어 공극이 커져 바람직하지 못하고, 30 mm 미만의 굵기로 선별되는 경우 공극은 작아지나 함께 혼합되는 시멘트의 양이 많아지게 되어 바람직하지 못하다. 해성토, 점토, 이성토 등 점성이 많은 흙의 경우 함수비가 높은 특성으로 1차로 먼저 분쇄 후 건조시키도록 하며, 이후 선별이 이루어질 수 있도록 한다.
모토가 준비된 후에는 준비된 모토 중 일부에 보통 포틀랜드 시멘트와 토질 안정제를 혼합하여 바닥면과 사면에 보강층을 형성하도록 한다(S30). 전술한 바와 같이, 기초 지반이 연약한 곳에 매립장을 시공하는 경우 지반변형과 침하현상이 발생하지 않도록 함과 함께, 충분한 지지력을 유지할 수 있도록 해야 한다. 이를 위해 하부지반치환 및 고화처리 등을 통해 지반 개량을 한 후 차수층이 형성되도록 한다.
바닥면의 경우 상부에 형성되는 차수층으로부터 스며들 수 있는 물질을 차단시킴과 함께 지반에 따라 연약지반 또는 불량지반을 개량하기 위해 차수층 하부에 보강층을 형성함이 바람직하다. 바닥면에 형성되는 보강층을 통해 침출수 또는 지하수 등에 의해 차수층의 유실 또는 매립장의 붕괴가 방지될 수 있다. 또한 사면의 경우에도 매립물이 쌓이면서 측면으로 스며드는 오염물질을 제거하기 위해 보강층을 형성함이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 상기 보강층은 모토 100 중량부에 대해 보통 포틀랜트 시멘트 5 ~ 15 중량부와 토질 안정제로 나프탈렌 또는 생석회 2 ~ 6 중량부를 골고루 혼합하여 보강층용 혼합토로 준비한 상태에서, 상기 모토 100 중량부에 대해 고화제가 0.05 ~ 0.2 중량부 혼합되도록 하여 보강층용 고화토를 준비하도록 한다. 이를 위해 오염되지 않은 하천수, 지하수, 수돗물 등에 고화제가 용해되도록 하여 고화제수용액을 제조할 수 있고, 제조된 상기 고화제수용액을 상기 보강층용 혼합토에 고압분무기를 이용하여 골고루 살포함으로써, 보강층용 혼합토에 포함된 모토 100 중량부에 대해 고화제가 0.05 ~ 0.2 중량부 혼합될 수 있도록 한다. 이후, 고화제가 수용액상태로 살포되어 혼합된 보강층용 고화토를 계획된 위치의 지반을 형성하는 바닥면 및 사면에 고르게 포설정형하고, 포설정형된 상기 보강층용 고화토를 다짐 후 양생하는 과정으로 이루어진다.
보통 포틀랜드 시멘트는 선별된 모토와 결합하여 포졸란 반응을 일으켜 고결화하여 모토의 강도를 증진시키고 공극을 최소화하기 위한 것으로서, 상기 보통 포틀랜드 시멘트가 5 중량부 미만으로 혼합되는 경우 강도증진이 미약하고 공극의 메움이 약해 바람직하지 못하고, 15 중량부를 초과하여 혼합되는 경우 강도증진 및 공극의 메움에는 효과적이나 경제적이지 못하다.
토질 안정제로 사용되는 나프탈렌 또는 생석회는 연약지반 또는 불량지반의 토질을 안정화하기 위한 것으로서, 2 중량부 미만으로 혼합되는 경우 연약지반 또는 불량지반의 토질 개선이 미미하게 이루어져 바람직하지 못하고, 6 중량부를 초과하여 혼합되는 경우 토질 개선이 이루어짐은 좋으나 경제성이 떨어져 바람직하지 못하다.
상기 모토, 보통 포틀랜드 시멘트 및 토질 안정제를 혼합하여 보강층용 혼합토를 제조하는 과정은 후술하는 고화용 혼합토와 동일 과정으로 수행될 수 있다. 즉, 백호우에 버킷 스태빌라이저(Bucket Stabilizer)를 장착한 혼합기를 이용하여 3 ~ 5회 이상 반복하여 실시하며, 현장 상황에 따라 상기 혼합기를 이동시키면서 보강층용 혼합토가 완전하게 혼합될 수 있도록 한다.
고화제 또한 후술하는 차수층 형성과정에서 사용되는 고화제와 동일하게 제조하여 사용가능하며, 후술하는 고화용 혼합토에 살포되는 과정과 동일한 과정을 통해 보강층용 혼합토에 살포되어 보강층용 고화토를 형성하도록 한다.
포설정형 및 다짐 후 양생 과정 또한 후술하는 차수층에서 실시되는 과정과 동일하게 이루어질 수 있다. 다만, 사면에 형성되는 보강층의 경우 백호우의 무한궤도 및 진동롤러에 의한 다짐이 어려운 특성상, 컴팩트 롤러 또는 사면용 다짐기를 이용하여 다짐횟수가 3 ~ 5회 이루어지도록 함으로써 압축강도가 4 ~ 10 kgf/cm2를 만족할 수 있도록 한다.
보강층이 형성된 후에는 상기 보강층의 바닥면 상부에 차수층을 시공하도록 한다(S40). 상기 차수층 시공과정은 도 2를 참조하면, 먼저 준비된 모토에 보통 포틀랜드 시멘트와 벤토나이트를 준비하도록 하며, 모토와 골고루 혼합하여 고화용 혼합토를 형성하도록 한다(S41). 상기 보통 포틀랜드 시멘트와 벤토나이트는 모토 100 중량부에 대해 각각 10 ~ 15 중량부 및 3 ~ 5 중량부가 혼합되도록 한다.
보통 포틀랜드 시멘트는 선별된 모토와 결합하여 포졸란 반응을 일으켜 고결화함으로써, 강도를 증진시키고 공극을 최소화하여 투수계수를 확보하는 역할을 한다. 상기 보통 포틀랜드 시멘트가 10 중량부 미만으로 혼합되는 경우 강도증진이 미약하고 공극의 메움이 약해 투수계수 확보에 어려움이 있고, 15 중량부를 초과하여 혼합되는 경우 강도증진 및 공극의 메움에는 효과적이나 경제적이지 못해 바람직하지 못하다.
벤토나이트는 몬모릴로라이트를 주성분으로 하는 천연광물로서 물과 반응하여 부피를 팽창시킴으로써 공극을 폐쇄하는 역할을 한다. 또한 각종 오염물질에 대한 흡착성능이 있어 침출수로부터 오염물질을 제거하는 능력이 있다. 그러나, 상기 벤토나이트는 강도가 작아 기초지반이 연약하거나 불량할 경우 단독 적용이 어려우며, 상기 보통 포틀랜드 시멘트와 함께 사용됨으로써 상기 보통 포틀랜트 시멘트가 혼합된 혼합토가 수축, 건조되면서 발생할 수 있는 미세 균열 등을 방지할 수 있게 된다. 상기 벤토나이트가 3 중량부 미만으로 첨가되는 경우, 벤토나이트가 물과 반응하여 팽창된다 하더라도 공극을 폐쇄하는 기능이 미미하여 바람직하지 못하고, 5 중량부를 초과하여 첨가되는 경우, 벤토나이트가 지나치게 많아 오히려 팽창이 저해되면서 차수효과가 저감될 수 있어 바람직하지 못하다.
본 발명에서는 모토, 보통 포틀랜드 시멘트 및 벤토나이트가 골고루 혼합되도록 한다. 현장에서 이루어지는 특성상, 백호우에 버킷 스태빌라이저(Bucket Stabilizer)를 장착한 혼합기를 이용하여 3 ~ 5회 이상 반복하여 실시하며, 현장 상황에 따라 상기 혼합기를 이동시키면서 고화용 혼합토가 완전하게 혼합될 수 있도록 한다. 고화용 혼합토가 골고루 혼합되지 않을 경우, 혼합정도에 따라 차수층의 강도증진, 공극 메움 및/또는 오염물질 제거 능력에 차이가 있을 수 있으며, 이로 인해 투수계수가 고르게 형성되지 못하는 문제가 발생될 수 있다.
상기 S41단계 이후 후술하는 고화제 살포과정을 통해 상기 고화용 혼합토는 한번 더 골고루 혼합될 수 있으며, 이를 통해 차수층의 성능이 어느 위치에서든지 동일하게 유지될 수 있다.
고화용 혼합토가 준비된 후에는, 고화제를 수용액으로 준비한 후 상기 고화용 혼합토에 골고루 살포하는 과정을 수행한다(S42). 상기 고화제는 수용성으로서 물에 쉽게 용해되고, 토사다짐의 기본인 OMC(최적함수비)에 맞추어 시공될 수 있도록 해주며, 보통 포틀랜드 시멘트가 모토와 반응할 때 방해물질인 유기산을 고정함으로써 포졸란 반응이 원할하게 일어나도록 하며, 이를 통해 고결화작용을 촉진시키고 강도를 증진시키는 역할을 한다.
본 발명에서는 상기 고화제를 물에 녹여 수용액으로 만든 후 모토, 보통 포틀랜드 시멘트 및 벤토나이트가 혼합된 고화용 혼합토에 고압의 분무기로 살포하도록 한다. 수용액에 사용되는 물은 유기물에 오염되지 않은 하천수 또는 지하수를 사용할 수 있으며, 고화제가 용해된 물이 시멘트와 모토와의 입자간 결합시 다량의 결합수를 충족시키는 역할을 하게 된다.
상기 고화제로는 염화나트륨 5 ~ 10%, 염화칼슘 5 ~ 10%, 염화칼륨 0.01 ~ 0.1%, 염화마그네슘 0.5 ~ 2%를 주요성분으로 하는 pH 5 ~ 10의 무기성 고화제가 사용될 수 있다. 상기 고화제에 포함된 Ca, Mg, Na, Al 또는 K 등의 알칼리 또는 알칼리토금속과 모토에 포함된 유기산이 이온교환되면서 모토 속의 유기성분이 고정되게 되며, 이를 통해 연약지반 또는 불량지반이 안정화되게 된다.
본 발명에서는 모토 100 중량부, 보통 포틀랜드 시멘트 10 ~ 15 중량부 및 벤토나이트 3 ~ 5 중량부를 골고루 혼합하여 고화용 혼합토를 준비한 상태에서, 상기 모토 100 중량부에 대해 고화제가 0.05 ~ 0.2 중량부 혼합되도록 한다. 이를 위해 오염되지 않은 하천수, 지하수, 수돗물 등에 고화제가 용해되도록 하여 고화제수용액을 제조할 수 있고, 제조된 상기 고화제수용액을 상기 고화용 혼합토에 고압분무기를 이용하여 골고루 살포함으로써, 고화용 혼합토에 포함된 모토 100 중량부에 대해 고화제가 0.05 ~ 0.2 중량부 혼합될 수 있도록 한다.
고화제가 0.05 중량부 미만으로 혼합되는 경우 유기산의 고정이 원활하게 이루어지지 못해 고결화작용 및 강도증진 효과가 미미하여 바람직하지 못하고, 0.2 중량부를 초과하여 혼합되는 경우 고결화 및 강도증진 효과의 향상은 이루어지나 경제성이 떨어져 바람직하지 못하다.
본 발명에서는 고화제수용액을 고화용 혼합토에 살포시, 상기 고화용 혼합토를 일정 높이에서 일정량씩 낙하시키는 상태에서 상기 고화제가 수용액 상태로 살포되도록 하며, 현장 상황에 따라 30 ~ 50 바아(bar)의 압력을 갖는 고압분무기를 이용하여 살포되도록 한다. 현장에서 고화용 혼합토가 골고루 혼합되었다 하더라도, 고화제를 수용액상태로 살포하여 혼합하는 경우 재차 혼합이 이루어져야 하며, 일정 높이로 쌓여있는 형태의 고화용 혼합토에 고화제가 골고루 포함되도록 혼합하는 것은 쉽지 않다.
본 발명에서는 고화용 혼합토를 포클레인 등의 기계장치를 이용하여 3 ~ 5 m의 높이에서 분당 100 ~ 200 kg 씩 낙하시키는 상태에서 고화제가 수용액으로 살포될 수 있도록 하며, 상기 과정은 2 ~ 5회 반복되도록 함으로써 고화제가 고화용 혼합토에 골고루 혼합될 수 있도록 한다. 2회 미만으로 혼합되는 경우 고화제가 고화용 혼합토에 골고루 분포되지 못할 가능성이 있으며, 5회를 초과하는 경우 고화제가 고화용 혼합토에 골고루 분포되었음에도 시공시간만 연장될 수 있어 바람직하지 못하다
상기 과정을 통해 시공 현장에 다량 쌓여있는 고화용 혼합토가 골고루 혼합될 수 있으며, 이를 통해 차수층의 투수계수, 강도가 고르게 형성될 수 있다.
고화제의 수용액은 예를 들면 오염되지 않은 하천수, 지하수 또는 수돗물 1L에 대해 고화제를 0.05 ~ 1g 등 적당량을 자유롭게 용해하여 얻어질 수 있으며, 상기 고화제의 수용액은 고화용 혼합토가 함유하고 있는 함수비에 따라 농도가 가변될 수 있도록 한다. 즉, 최적함수비를 만족하기 위해 지중 함수비 측정장치를 통해 고화용 혼합토에 대한 함수비가 수시로 측정될 수 있도록 하고(S42-1), 고화용 혼합토가 함유한 함수비에 따라 고화제의 수용액 농도가 다르게 설정될 수 있도록 하며(S42-2), 수시로 측정된 상기 고화용 혼합토의 함수비에 따라 설정되는 농도를 갖는 고화제 수용액을 상기 고화용 혼합토에 살포하게 된다(S42-3). 즉, 고화용 혼합토의 함수비가 높을 경우 고화제의 수용액 농도를 높게 하고 물의 살포량을 적게 하되, 고화용 혼합토의 함수비가 낮을 경우에는 상기 고화제의 수용액 농도를 낮게 유지하고 물의 살포량을 많게 하여 최적함수비가 만족될 수 있도록 한다. 본 발명에 의하면, 고화제의 수용액 살포시 최적함수비가 만족되는 과정을 통해 최적의 조건에서 정형다짐이 가능하게 된다.
고화용 혼합토에 고화제를 수용액 상태로 살포하여 골고루 혼합하여 차수층고화토를 준비한 후에는, 바닥면에 형성된 보강층의 상부에 상기 차수층고화토를 고르게 포설 및 다짐정형하게 된다(S43, S44). 포설 및 다짐은 시공두께에 따라 1회 이상 이루어질 수 있다. 즉, 시공두께가 높을 경우, 포설 및 층 다짐을 10 cm ~ 30 cm 의 두께로 분할하여 시공하도록 하며, 바람직하기는 2 ~ 5회에 걸쳐 포설 및 층 다짐이 이루어지도록 한다. 포설 및 다짐은 예를 들면, 1차 포설 후 백호우로 티스를 이용하여 규준틀에 맞춰 정형다짐하고, 이후 적정 규격의 진동롤러로 다짐하도록 한다. 이후 2차 및 3차의 포설 및 층 다짐도 동일한 과정을 반복하도록 하며, 다짐횟수가 6회 이상 이루어지도록 함으로써 차수층이 안정되게 형성될 수 있도록 한다.
본 발명에서는 상기 S43단계 전에 필요에 따라 차수층이 형성되는 보강층의 바닥면 상부에 살수가 이루어질 수 있다. 이는 상기 바닥면 상부에 포설되는 차수층고화토가 보강층의 바닥면에 접착이 잘 이루어지도록 하기 위한 것으로서, 살수과정을 통해 보강층 바닥면의 상부와 차수층고화토 접착이 용이하게 이루어지면서 차수층이 안정되게 형성될 수 있다.
포설 및 다짐이 마무리된 후에는 일정기간 양생하도록 한다(S45). 차수층의 표면은 고온에서 건조되거나, 급격한 온도변화로 인해 균열 등이 이루어지지 않도록 충분히 양생하는 기간을 갖도록 한다. 이를 위해 본 발명은 시공이 완료된 표면에 진동, 충격 또는 하중이 가해지지 않도록 보호하되, 차수층 표면이 건조되지 않도록 폴리염화비닐 또는 부직포 등을 이용하여 차수층을 덮도록 하며, 양생기간은 5 ~ 9일의 범위에서 이루어지도록 한다. 양생기간이 5일 미만으로 이루어지는 경우 양생기간이 짧아 미세 크랙이 발생할 우려가 있고, 9일을 초과하는 경우 시공기간이 증가되어 바람직하지 못하다.
본 발명에 의하면, 보통 포틀랜드 시멘트와 모토가 반응하며 고형화될 때, 모토에 남아있는 유기성분에 의해 상호 분리되는 현상을 고화제를 통해 방지할 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 고화제를 이용하여 모토에 남아있는 유기성분을 분해하여 상기 보통 포틀랜드 시멘트에 의한 모토의 고화를 촉진시키게 되며, 이때 차수층고화토의 공극 사이에 벤토나이트가 혼합되면서 입자 사이의 공극이 메워짐과 동시에 포졸란 반응을 통해 간극을 좁혀 투수계수를 만족하는 차수층이 형성되게 된다.
본 발명의 시공과정을 통해 투수계수가 10-7cm/sec 인 법규를 만족할 수 있고, 압축강도가 σ28 기준 20 ~ 40kgf/cm2로 유지됨으로써 시공 중 건축장비의 무게 또는 시공완료 후 매립폐기물의 하중에 따른 지지력이 유지될 수 있게 된다.
표 1은 본 발명에 적용되는 고화제에 포함된 성분과 pH 및 비중을 나타낸다.
| 시험항목 | 단위 | 결과치 | 시험방법 |
| Ca | % | 7.2 | KS L 5120 : 2004 (준용, ICP) |
| Mg | % | 1.2 | KS L 5120 : 2004 (준용, ICP) |
| Na | % | 6.9 | KS L 5120 : 2004 (준용, ICP) |
| NH4 + (1w/v%용액) | w/v% | 0.12 | Standards Methods : 2005 |
| Cl- (1w/v%용액_ | w/v% | 0.33 | Standards Methods : 2005 |
| SO4 2 - (1w/v%용액) | mg/L | 13.3 | Standards Methods : 2005 |
| Al | % | 0.02 | KS L 5120 : 2004 (준용, ICP) |
| K | % | 0.04 | KS L 5120 : 2004 (준용, ICP) |
| pH(10w/v%, 20℃) | - | 6.6 | KS M 0011 : 1998 |
| 비중(10w/v%, 20℃) | - | 1.040 | KS A 0601 : 2001 |
상기 표 1은 본 발명에 사용되는 고화제에 대한 시험적 분석을 통해 얻어진 결과로서, 본 발명의 고화제에는 칼슘 7.2%, 마그네슘 1.2%, 나트륨 6.9%, 칼륨 0.04%가 함유되어 있음을 알 수 있다. 상기 고화제에 포함된 칼슘, 마그네슘 등의 알칼리 또는 알칼리토금속과 모토에 포함된 유기산이 이온교환되면서 모토 속의 유기성분이 고정됨으로써 연약지반 또는 불량지반이 안정화되며, 또한 SO4 2 -가 13.3mg/L 함유되어 있어 수화반응에 의한 고결화를 촉진시킬 수 있음을 알 수 있다.
일반적으로, pH 9 이상일 경우 암모니아 가스로 인해 특유의 악취가 발생할 수 있으나, 본 발명에 사용되는 고화제의 경우 pH가 6.6으로 악취가 거의 발생되지 않아 위생적인 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
10: 차수층
Claims (5)
- 폐기물 매립장 지반조성용 차수층 시공방법에 있어서,
차수층 시공을 위한 계획된 위치에 터파기를 진행하며 현장토를 준비하는 단계(S10);
돌과 이물질 등 불순물을 포함하는 현장토로부터 상기 불순물이 제거되도록 선별하여 모토를 준비하는 단계(S20);
준비된 모토 중 일부에 보통 포틀랜드 시멘트와 토질 안정제를 혼합하여 바닥면과 사면에 보강층을 형성하는 단계(S30);
상기 보강층의 바닥면 상부에 차수층을 시공하는 단계(S40);
로 이루어지며,
상기 차수층 시공 단계(S40)는,
준비된 모토 100 중량부에 대해, 보통 포틀랜드 시멘트 10 ~ 15 중량부 및 벤토나이트 3 ~ 5 중량부를 골고루 혼합하여 고화용 혼합토를 형성하는 단계(S41);
고화제가 용해되어 있는 고화제수용액을 준비하고, 상기 모토 100 중량부에 대해 고화제가 0.05 ~ 0.2 중량부 혼합될 수 있도록, 상기 고화제수용액을 상기 고화용 혼합토에 골고루 살포하여 차수층고화토를 준비하는 단계(S42);
고화제가 수용액 상태로 살포되어 혼합된 상기 차수층고화토를 바닥면에 형성된 보강층의 상부에 고르게 포설정형하는 단계(S43);
포설정형된 차수층고화토를 다짐하는 단계(S44); 및
다짐 후 일정기간 양생하는 단계(S45);
로 이루어지며,
상기 S43단계 이전에,
바닥면에 형성되는 보강층의 상부에 고화제가 살포된 차수층고화토의 접착이 용이하게 이루어지도록 살수가 이루어지며,
상기 S43 단계의 포설정형과 S44단계의 다짐은,
소정의 두께로 2회 ~ 5회에 걸쳐 분할하여 시공되며,
상기 S42 단계는,
고화용 혼합토를 일정 높이에서 일정량씩 낙하시키는 상태에서 고화제 수용액이 낙하되는 고화토용 혼합토에 살포되도록 하며, 상기 S42 단계에서 고화토용 혼합토를 일정 높이에서 일정량씩 낙하시키는 상태에서 고화제 수용액이 낙하되는 고화토용 혼합토에 살포되도록 하는 과정은 2회 ~ 5회 반복 실시되도록 하되,
지중 함수비 측정장치를 통해 고화용 혼합토에 대한 함수비가 수시로 측정될 수 있도록 하고(S42-1),
고화용 혼합토가 함유한 함수비에 따라 고화제의 수용액 농도가 다르게 설정될 수 있도록 하며(S42-2),
수시로 측정되는 상기 고화용 혼합토의 함수비에 따라 설정되는 농도를 갖는 고화제 수용액을 상기 고화용 혼합토에 살포하며(S42-3),
상기 고화용 혼합토는 3 ~ 5 m의 높이에서 분당 100 ~ 200 kg 씩 낙하되는 상태에서 고화제 수용액이 살포되는 것을 특징으로 하는 폐기물 매립장 지반조성용 차수층 시공방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 S30단계는,
모토 100 중량부에 대해 보통 포틀랜트 시멘트 5 ~ 15 중량부와 토질 안정제로 나프탈렌 또는 생석회 2 ~ 6 중량부를 골고루 혼합하여 보강층용 혼합토로 준비한 상태에서, 고화제가 용해되어 있는 고화제수용액을 준비하고, 상기 모토 100 중량부에 대해 고화제가 0.05 ~ 0.2 중량부 혼합될 수 있도록 상기 고화제수용액을 상기 보강층용 혼합토에 골고루 살포하여 보강층용 고화토를 준비하며, 고화제가 수용액 상태로 살포되어 혼합된 상기 보강층용 고화토를 계획된 위치의 지반을 형성하는 바닥면 및 사면에 고르게 포설정형하고, 포설정형된 상기 보강층용 고화토를 다짐 후 양생하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐기물 매립장 지반조성용 차수층 시공방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140015233A KR101423123B1 (ko) | 2014-02-11 | 2014-02-11 | 폐기물 매립장 지반조성용 차수층 시공방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140015233A KR101423123B1 (ko) | 2014-02-11 | 2014-02-11 | 폐기물 매립장 지반조성용 차수층 시공방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101423123B1 true KR101423123B1 (ko) | 2014-07-25 |
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ID=51742990
Family Applications (1)
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| KR1020140015233A KR101423123B1 (ko) | 2014-02-11 | 2014-02-11 | 폐기물 매립장 지반조성용 차수층 시공방법 |
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| KR (1) | KR101423123B1 (ko) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2014
- 2014-02-11 KR KR1020140015233A patent/KR101423123B1/ko active IP Right Grant
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