KR101636280B1 - 팽창성 그라우트 조성물 - Google Patents

팽창성 그라우트 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR101636280B1
KR101636280B1 KR1020150014804A KR20150014804A KR101636280B1 KR 101636280 B1 KR101636280 B1 KR 101636280B1 KR 1020150014804 A KR1020150014804 A KR 1020150014804A KR 20150014804 A KR20150014804 A KR 20150014804A KR 101636280 B1 KR101636280 B1 KR 101636280B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cement
weight
parts
fine aggregates
blast furnace
Prior art date
Application number
KR1020150014804A
Other languages
English (en)
Inventor
박원춘
Original Assignee
건설자원기술단 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 건설자원기술단 주식회사 filed Critical 건설자원기술단 주식회사
Priority to KR1020150014804A priority Critical patent/KR101636280B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101636280B1 publication Critical patent/KR101636280B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/10—Clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

본 발명은 3종 고로슬래그시멘트 100중량부에 대하여 페로니켈 슬래그 미분말 50~200중량부와 경소백운석 미분말 50~200중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 팽창성 그라우트 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 페로니켈슬래그 미분말과 경소백운석 미분말의 유리화된 CaO, SiO2 성분들이 3종 고로슬래그 시멘트의 수화반응시 생성되는 알칼리 및 황산염의 자극에 의해 활성화되어 1종 보통시멘트를 팽창성 그라우트로 사용할 때와 동등 이상의 강도를 발현할 수 있다.
또한, 팽창재로 벤토나이트 또는 발포제로서 알루미늄 분말을 사용하지 않으면서 페로니켈 슬래그 미분말과 경소백운석 미분말에 각각 30중량% 이상 함유된 MgO 성분이 배합수(H2O)와 만나 Mg(OH)2로 전이되면서 강도를 발현하는 동시에 팽창하는 체적 팽창작용을 이용하여 천공구멍과 배면 공동을 효율적으로 충진하는 효과가 있다.

Description

팽창성 그라우트 조성물 {EXPANSION GROUTING MATERIALS}
본 발명은 팽창성 그라우트 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시멘트의 함량을 최소화한 소일 네일링 공법(soil-nailing method)용, 터널 구조물 등의 배면 주입용, 각종 흙막이 공사 배면 주입용 등으로 사용되는 팽창성 그라우트 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 터파기, 흙막이, 철도 및 도로에 인접한 자연 및 인공 사면의 보강, 지하구조물 및 터널 등과 같은 토목 관련 시설물 축조에 필요한 굴착 지보체계 및 기존 옹벽의 보수 또는 옹벽을 설치하는 공사에서 소일네일링(soil-nailing method)은 지반의 붕괴와 균열이 쉽게 일어날 수 있는 토사나 토사와 암벽이 혼조된 연약지반인 경우, 굴착면이나 주변의 인접한 지반이 균열되고 무너지는 현상이 발생되는 위험을 예방하기 위한 안전조치로서 시공된다.
즉, 소일네일링이란 비탈면이나 터파기 굴착면을 자립할 수 있는 안정높이로 굴착함과 동시에 숏크리트(shotcrete; 뿜어붙이기 콘크리트)로 표면 보호면을 시공하고 굴착배면을 천공하여 철근이나 와이어 등의 인장응력, 전단응력 및 휨모멘트에 저항 할 수 있는 네일(nail)을 삽입한 후, 그라우팅하여 보강토체를 조성함으로써 연약지반의 전단 저항력을 향상시켜 굴착한 연약지반에서 발생할 수 있는 균열이나 붕괴 등의 문제점을 해결하는 것이다.
소일네일링의 시공방법을 살펴보면, 지정된 굴착심도 만큼 굴착하여 원 지반이 자립하는지 확인된 후, 굴착 즉시 원 지반의 이완을 막기 위해 굴착면에 숏크리트를 타설한다. 이후, 요구되는 심도까지 천공기를 사용해 굴착하고 천공된 앵커공 내부에 네일을 삽입한다. 이렇게 네일이 삽입된 앵커공 내부에 보강콘크리트로 그라우팅 함으로써, 원지반과의 절개면 또는 사면의 부착력이 향상되도록 하는 것이다.
이때 사용되는 보강콘크리트는 공사의 목적에 부합되게 가시설용으로는 낮은 강도의 흙 콘크리트가 선택될 수 있고 또는 반영구적인 벽체가 형성되도록 시멘트 철근콘크리트가 시공될 수 있는 것이다.
또한 터널 등 구조물의 배면 주입공사나 각종 흙막이 공사 중 배면 주입공사가 대단히 중요하다. 일반적으로 터널의 복공 두께를 결정할 때 여러 가지 요인을 고려하게 되는데 그 여러 가지 전제 중 제일 중요한 것은 토압이 터널의 전면에 균등하게 작용한다는 것이다. 그러나 아무리 시공을 잘 한다 하더라도 터널의 배면에 공동을 남기지 않는다는 것은 불가능하며, 공동이 있다고 가정되면 터널 콘크리트의 배면에 불균등한 토압이 국부적으로 작용할 수 있다는 의미이다. 따라서 터널공사시 배면 주입공은 터널의 안전유지를 위하여 반드시 시공되어야 한다. 또한 기초공사의 각종 흙막이공사에서도 상기와 같은 이유로 배면 주입공이 반드시 필요하다.
이러한 경우 사용되는 배면 주입재는 일반적으로 시멘트를 주원료로 하고 부원료로 팽창성과 유동성을 향상시킬 목적으로 플라이애시 석고 등을 소량 혼합하여 결합재를 구성하고 골재로는 규사 등을 혼합하여 제조된다.
시멘트의 경우 강도를 발현하는 수화과정에서 수축을 하는 특성 때문에 팽창성을 부여하기 위하여 팽창재로서 벤토나이트를 사용하거나, 발포제로서 알루미늄 분말을 사용해 왔다.
예를 들어, 한국 등록 특허 제10-0377829호에는 시멘트 38%, 플라이애시 50%, 벤토나이트 12%의 중량비로 그라우트재를 구성하고 이 배합재료와 물을 중량비로 1 대 0.8이 되도록 혼합하는 터널 배면 공동 주입용 그라우트 기술을 제시하였다.
그러나, 상기 벤토나이트는 국내에 천연자원으로 부존하지 않는 광물로서 전량 수입에 의존하고 있는 고가의 재료이며, 알루미늄 분말은 발포성능을 최대한 발현하기 위해 높은 분말도를 가진 미립자를 사용해야 하는 특성과 알루미늄의 비중이 낮은 특성 때문에 취급 및 혼합이 곤란하며 이 역시 상당히 고가의 제품으로서 경제성이 저하되는 문제가 있다.
한국 등록 특허 제10-0377829호
이에 본 발명은 상술한 종래기술의 제반 문제점을 보완하여 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 종래 1종 보통시멘트를 팽창성 그라우트로 사용한 것과 동등 이상의 강도를 발현할 수 있으며, 별도의 팽창제를 포함하지 않고도 충분한 체적 팽창작용을 발현할 수 있는 팽창성 그라우트 조성물을 제공하는 데 있다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 팽창성 그라우트 조성물은 제3종 고로슬래그 시멘트 100중량부에 대하여 페로니켈 슬래그 미분말 50~200중량부와 경소백운석 미분말 50~200중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 페로니켈 슬래그 미분말은 물에 의해 슬래그를 급냉시킨 수쇄 급냉 페로니켈 슬래그를 분말화시킨 것일 수 있다.
상기 팽창성 그라우트 조성물은 플라이애시가 더 포함될 수 있다.
상기 플라이애시는 이산화규소(SiO2) 함량이 30중량% 이상인 석탄연소 플라이애시가 바람직하다.
상기 플라이애시는 상기 제3종 고로슬래그 시멘트 100중량부에 대하여 10~100중량부 혼입되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 페로니켈슬래그 미분말과 경소백운석 미분말의 유리화된 CaO, SiO2 성분들이 3종 고로슬래그 시멘트의 수화반응시 생성되는 알칼리 및 황산염의 자극에 의해 활성화되어 1종 보통시멘트를 팽창성 그라우트로 사용할 때와 동등 이상의 강도를 발현할 수 있다.
또한, 팽창재로 벤토나이트 또는 발포제로서 알루미늄 분말을 사용하지 않으면서 페로니켈 슬래그 미분말과 경소백운석 미분말에 각각 30중량% 이상 함유된 MgO 성분이 배합수(H2O)와 만나 Mg(OH)2로 전이되면서 강도를 발현하는 동시에 팽창하는 체적 팽창작용을 이용하여 천공구멍과 배면 공동을 효율적으로 충진하는 효과가 있다.
도 1은 실시예와 비교예에 따른 팽창성 그라우트의 배합시간에 따른 체적 변화를 육안으로 관찰한 결과이다.
이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 발명은 가시설용 흙콘크리트 및 시멘트 철근콘크리트에 사용되는 시멘트를 완전히 대체하며, 또한 보강콘크리트 시공 후 2차 그라우팅에 사용하는 시멘트 밀크까지 완전히 대체하며 팽창성까지 부여하여 원지반과의 부착력을 강화시켜 완벽한 시공을 보장하는 팽창성 그라우트 조성물에 관한 것으로, 이하에서 팽창성 그라우트 조성물에 포함되는 각 구성 성분 및 작용을 설명한다.
본 발명에 의한 팽창성 그라우트 조성물은 제3종 고로슬래그 시멘트 100중량부에 대하여 페로니켈 슬래그 미분말 50~200중량부와 경소백운석 미분말 50~200중량부를 포함한다.
본 발명에서 사용되는 제3종 고로슬래그 시멘트는 KS(한국산업규격) 인증제품으로서, 그 구성 성분은 1종 포틀랜트 시멘트 약 50%, 고로슬래그 미분말 약 45%, 석고 약 5%의 비율로 구성되어 있다.
상기 제3종 고로슬래그 시멘트가 강도를 발현하는 원리는 1종 포틀랜트 시멘트가 먼저 물과 반응하여 수화반응을 개시하는데, 수화 초기에 시멘트 중의 CaO 성분이 배합수와 결합하여 Ca(OH)2로 전이되며, 상기 전이된 Ca(OH)2 알칼리 성분이 고로슬래그 미분말을 자극하여 고로슬래그의 잠재수경성을 활성화시키는 역할을 한다. 또한 소량 포함된 석고도 마찬가지로 알칼리 및 황산염 자극제로서 기능하여 고로슬래그의 잠재수경성을 활성화시키는 역할을 수행한다.
또한 본 발명의 팽창성 그라우트 조성물에 포함되는 페로니켈 슬래그는 페로니켈 제조공정에서 발생되는 부산물로 2014년 현재 우리나라에서 연간 200만톤 발생하는 제조공정이 가동되고 있다. 페로니켈이란 철 80%와 니켈 20%를 함유한 합금철을 일컫는 용어로서, 주로 스테인레스강의 원료로 사용된다. 페로니켈의 원료는 사문암을 모암으로 하는 산화니켈광이며 일반적으로 순수한 니켈의 품위는 원광의 2~3%로 낮은 편이고 1,500℃ 이상의 정련공정을 거쳐 니켈 1톤 생산 시 약 30톤의 페로니켈 슬래그가 발생한다고 알려져 있다.
이 페로니켈 슬래그는 일부를 소결용 원료로 사용하거나 도로용 골재, 코크리트용 골재 등으로 일부 재활용 되고 있으나, 대부분을 매립 등으로 폐기하고 있는 형편이다.
페로니켈 슬래그의 광물 조성은 휘석과 감람석을 주체로 하고 있어 천연의 감람암(Olivine)과 유사하다. 페로니켈 슬래그에 포함된 SiO2, MgO, FeO, CaO 등을 광물분석을 해보면 완화휘석(Enstatite), 고토 감람석(Forsterite), 투휘석(Diopside) 등의 결정성 광물과 비정질 유리(glass) 상으로 형성되어 있다. 이와 같은 광물 조성의 비율과 비정질 유리상의 양과 성질은 페로니켈 슬래그의 냉각조건 등에 의해 변화하여 화학적 자극에 의한 반응성 등 화학적 성질에 영향을 미친다.
본 발명에 의한 페로니켈 슬래그의 냉각조건은 물에 의해 슬래그를 급냉한 수쇄 페로니켈이며, 사용 재료는 수쇄 급냉 페로니켈 슬래그를 분말화한 것이다. 비정질 물질의 양이 많을수록 화학적 활성도가 크다는 것과 비정질 물질의 양이 많아지기 위해서는 급냉이 필수조건이라는 것은 일반적으로 널리 알려진 사실이다.
다음 표 1에 본 발명에서 사용되는 페로니켈 슬래그 미분말의 화학적 조성을 %로 나타내었다.
함량(%) 화학 조성
SiO2 MgO CaO Al2O3 T-Fe T-Ni
Fe-Ni 슬래그 52.4 35.6 0.9 1.6 4.6 0.03
상기 표 1을 참조하면, 페로니켈 슬래그 미분말의 주요 화학 성분은 유리화된 SiO2와 MgO이다. 잘 알려진 바와 같이 SiO2는 활성화하여 강도가 발현하는 속도가 CaO나 Al2O3에 비하여 늦게 개시된다. 또한 MgO는 물과 반응하며 Mg(OH)2로 전이되면서 팽창하는 물질이다. 시멘트에서는 MgO의 함량을 제한하고 있는 것도 팽창성 때문이라 알려져 있다.
따라서 시멘트의 주성분인 CaO를 거의 함유하고 있지 않으며, 팽창성을 나타내기 때문에 콘크리트가 양생된 후 팽창에 의한 균열을 우려하여 페로니켈 슬래그가 시멘트의 원료 및 혼화재료로 사용되지 못하고 있는 것이다.
그러나, 본 발명에서는 이러한 팽창성을 오히려 이용하여 지반의 구속압을 증가시키는 재료로 활용하는 데 특징이 있다.
본 발명에 따른 팽창성 그라우트 조성물은 상기 페로니켈 슬래그 미분말은 3종 고로슬래그 시멘트 100중량부에 대하여 50~200중량부 혼입되는 것이 바람직하다. 상기 페로니켈 슬래그 미분말이 50중량부 미만으로 혼입될 경우 팽창성 물질인 MgO의 함량이 상대적으로 낮게 되어 요구하는 팽창이 일어나지 않아 소정의 목적을 달성할 수 없게 되며, 200중량부를 초과하여 혼입될 경우 팽창효과는 더욱 커지나 상대적으로 잠재수경성 물질인 CaO의 함량이 낮게 되어 요구되는 강도를 발현 할 수 없게 된다.
또한, 본 발명에 따른 팽창성 그라우트 조성물은 경소백운석을 포함하는데, 상기 경소백운석은 백운석을 비교적 낮은 온도에서 하소하여 생산한 물질이다.
아래의 하소온도에 따른 흡열반응(반응식 1)과 같이 600 ~ 800℃의 온도에서 MgCO3가 먼저 탈탄산되어 반응성이 높은 비정질 상태의 활성마그네시아로 전이되며, 800 ~ 1000℃의 온도에서 CaCO3가 탈탄산되어 반응성이 높은 산화칼슘으로 전이된다.
(반응식 1)
600~800℃ : CaMg(CO3)2 = CaCO3 + MgO + CO2↑
800~1000℃ : CaCO3 + MgO = CaO + MgO + CO2↑
또한, 본 발명에 따른 경소백운석 미분말의 화학적 조성은 다음 표 2와 같다.
성분(%) SiO2 MgO CaO Al2O3 Fe2O3 SO3
경소백운석
(Light Burned Dolomite)		 4.3 30.6 52.3 3.7 1.8 0.7
이 경소백운석의 활성 마그네시아는 다음 반응식 2와 같이, 초기 반응성이 매우 강한 비정질(Amorphous) 상태로 존재하기 때문에 시멘트와 혼합되어 물과 수화 반응하면 결정질의 Brucite를 형성한다.
(반응식 2)
Figure 112015010290248-pat00001
위의 수화 반응식과 같이 수화 초기에는 다량의 Brucite(Mg(OH)2) 겔이 형성되면서 많은 양의 과잉수분을 결정수로서 가두어 두며, 이는 시멘트의 수화초기에 생성되는 ettringite와 같은 공극 수화물의 비율을 상대적으로 줄이는 결과가 되어 치밀한 조직을 형성하고 그 결과 압축강도 상승에 기여한다.
또한 활성 마그네시아는 수화시 생석회나 반수석고 등의 팽창재와 유사한 팽창작용을 하는데 그 반응식은 다음과 같다.
(반응식 3)
Figure 112015010290248-pat00002
수화반응시 MgO로부터 형성되는 Mg(OH)2 결정의 부피는 MgO와 H2O 부피의 합보다 두배 이상 팽창하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 경소백운석의 이러한 팽창작용과 CaO가 Ca(OH)2로 지속적으로 전이되는 알칼리 자극효과를 복합적으로 활용하는 것이다.
한편, 백운석을 아주 높은 고온에서 연소(사연소:Dead-Burn)하여 탈탄산된 MgO는 사연소 마그네시아(Periclase)라 하는데 이는 활성마그네시아와 같이 초기에 팽창작용을 하는 것이 아니라 경화 후기 매우 늦은 재령에서 지나친 팽창을 유발하여 콘크리트 구조물의 균열을 일으키게 된다. 시멘트의 소성온도는 1,450℃ 이상이기 때문에 시멘트 클링커 제조과정에서 생성된 MgO는 사연소 마그네시아(Periclase)이며 이러한 이유로 시멘트 제조시에는 MgO의 함량을 엄격히 제한하고 있다.
상기 경소백운석은 제3종 고로슬래그시멘트 100중량부에 대하여 50~200중량부 혼입되는 것이 바람직하다. 경소백운석이 50중량부 미만으로 혼입되면 페로니켈슬래그의 유리화된 규산 성분을 자극하여 활성화시키기 위한 알칼리 자극제로서 그 효과가 미미하고, 200중량부를 초과하면 페로니켈슬래그 및 고로슬래그와 반응하지 못한 잉여량이 존재할 수 있으며, MgO 성분의 과다로 과팽창을 나타내거나 강도가 저하될 우려가 있다.
또한 본 발명에 따른 말뚝 주입재 조성물에는 선택적으로 장기 강도의 증진을 위하여 포졸란 활성을 나타내는 플라이애시가 더 포함될 수 있다.
상기 플라이애시는 포졸란 활성을 나타내는 이산화규소 함량이 30중량% 이상, 바람직하기로는 45 ~ 65중량%인 석탄연소 플라이애시인 것이 포졸란 활성 발현을 위해 바람직하다.
상기 플라이애시는 3종 고로슬래그 시멘트 100중량부에 대하여 10~100중량부 혼입되는 것이 바람직하다. 플라이애시가 10중량부 미만으로 혼입되면 포졸란 활성효과가 미미하여 장기강도의 증진을 기대하기 어렵고, 100중량부를 초과하여 혼입되면 장기강도는 증가하나 초기강도가 하락할 우려가 있다.
본 발명에 따른 팽창성 그라우트 조성물은 상기 각 구성 성분들을 소정의 혼합비로 배합함으로써 제조될 수 있다.
또한, 상기 팽창성 그라우트 조성물에 물을 혼합하여 물/바인더 비율(W/B ratio)가 사용하는 용도에 맞도록 그 농도를 조절하여 물을 첨가한 다음, 충분히 혼합하여 팽창성 그라우트 주입액을 제조하여 사용할 수 있다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다. 또한 이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한하는 것으로 이해되어져서는 아니된다.
실시예
먼저, 3종 고로슬래그 시멘트(1종 포틀랜트 시멘트 50%, 고로슬래그 미분말 45%, 석고 5%의 비율로 혼합된 것임) 100중량부에 대하여 수쇄 급냉 페로니켈 슬래그 미분말 100중량부, 경소백운석 미분말 100중량부 및 이산화규소 함량이 49%인 플라이애시 50중량부를 균일하게 혼합하여 팽창성 그라우트를 제조하였다.
다음으로 팽창성 그라우트에 물바인더비(W/B)가 83%가 되도록 물을 첨가하여 강제식 믹서로 충분히 혼합하여 주입액을 제조하였다.
다음으로 실제 시공시 Auger 천공 구멍에서 주면 흙이 무너지거나 배면 주입시 공동주변의 흙이 주입액에 혼입되는 것을 고려하여 주입액 중량비로 점성토 흙을 50%, 60%, 70%, 100% 혼입하여 유동성을 측정하였고, 주입액 중량비로 점성토 흙을 70% 혼입한 일축 압축강도 공시체를 제작하여 재령에 따른 압축강도를 측정하였다.
비교예 : 1종 보통 포틀랜트 시멘트 사용 예
먼저, 팽창성 그라우트로서 1종 포틀랜트 시멘트를 사용하고, 물바인더비(W/B) 83%가 되도록 물을 첨가하여 강제식 믹서로 충분히 혼합하여 주입액을 제조하였다.
다음으로 실제 시공시 Auger 천공 구멍에서 주면 흙이 무너지거나 배면 주입시 공동주변의 흙이 주입액에 혼입되는 것을 고려하여 주입액 중량비로 점성토 흙을 50%, 60%, 70%, 100% 혼입하여 유동성을 측정하였고, 주입액 대비 중량비로 점성토 흙을 70% 혼입한 일축 압축강도 공시체를 제작하여 재령에 따른 압축강도를 실시예와 비교 측정하였다.
실험예 : 팽창성 그라우트의 성능시험방법 및 결과
아래 표 3에 나타낸 바와 같이 플로우 시험은 KS F 2594, 압축강도시험은 KS F 2343방법, 재료분리 정도와 체적변화는 육안검사를 실시하였다.
실험 방법 비고
슬럼프 플로우 KS F 2594 슬럼프 플로우 시험방법
압축강도 KS F 2343 일축압축강도시험방법
재료분리 정도 육안검사
체적변화 육안검사
(1) 플로우 시험 결과
말뚝 주입재의 유동성 변화(플로우)를 측정한 결과를 다음 표 4에 나타내었다.
플로우 단위(cm) 흙 중량비(%)
0 50 60 70 100
실시예 66 40 38 35 30
비교예 68 42 40 36 31
상기 표 4를 참조하면, 팽창성 그라우트의 유동성 변화를 관찰한 결과 전반적으로 흙의 혼입율이 증가함에 따라 유동성은 감소하는 특성을 보였다.
3종 고로슬래그 시멘트를 사용한 본 발명에 따른 실시예는 비교예인 1종 보통시멘트를 사용한 팽창성 그라우트에 비하여 유동성이 약간 저하되는 경향을 보였다. 이는 시멘트의 질량인 3.15에 비해 본 발명의 주입재가 질량이 3.08 로서 상대적으로 낮기 때문에 분체량이 많아져 상대적인 표면적이 커서 유동성이 저하된 것으로 판단된다.
그러나 팽창성 그라우트의 경우 주입관의 이송 저하 및 막힘 현상이 없는 상태에서의 유동성 저하는 오히려 재료분리 저항성이 커지며 사질토 등의 공극이 큰 지반에서는 유리하게 작용할 수 있다.
(2) 일축압축강도의 변화
다음 표 5에 실시예 및 비교예의 흙 혼입 비율에 따른 일축압축강도 실험결과를 나타내었다.
재령 3일 7일 28일
흙 중량비(%) 70% 70% 70%
실시예 압축강도(MPa) 10.7 16.4 25.7
비교예 압축강도(MPa) 10.9 15.5 18.9
상기 표 5를 참조하면, 실시예의 경우 비교예인 1종 시멘트에 비하여 초기 강도는 동등한 수준이었으나 장기강도가 상당히 높게 발현되었으며, 이는 시멘트량이 상대적으로 부족하지만 경소백운석 및 페로니켈슬래그 미분말이 알칼리 자극을 받아 잠재 수경성이 발현되었으며, 플라이애시의 포졸란활성에 기인한 것으로 판단된다. 즉 시멘트 수화물의 알칼리자극 및 경소백운석의 알칼리 복합자극에 의해 경소백운석 및 페로니켈 슬래그 미분말과 플라이애시의 비정질 물질이 지속적으로 수화물을 만들어낸 결과로 판단된다.
상기 표 5에서 알 수 있는 바와 같이, 동일한 양의 주입량을 사용하였을 시 실시예의 압축강도가 우수하게 나타난 바, 실제 현장 적용 시 단위 결합재량을 감소하여도 1종 시멘트와 동일한 강도를 발현할 수 있어 경제적인 시공을 보장할 수 있을 것이라 판단된다.
(3) 재료분리정도 및 체적변화 확인
실시예와 비교예 모두 재료분리는 발생하지 않아 현장 시공성을 보장할 수 있었다.
또한, 배합 후 72시간 체적 변화를 육안으로 관찰한 결과, 실시예는 다량 포함된 MgO의 팽창성에 의해 수축 발생량을 보상하고도 체적이 증가하였으나, 비교예는 체적 수축이 발생함을 육안으로 확인할 수 있었다.

Claims (5)

1종 포틀랜트 시멘트 50%, 고로슬래그 미분말 45%, 석고 5%의 비율로 구성된 3종 고로슬래그시멘트 100중량부에 대하여,
물에 의해 슬래그를 급냉시킨 수쇄 급냉 페로니켈 슬래그를 분말화시킨 페로니켈 슬래그 미분말 50~200중량부와
경소백운석 미분말 50~200중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 팽창성 그라우트 조성물.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 팽창성 그라우트 조성물은 플라이애시가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 팽창성 그라우트 조성물.
제 3 항에 있어서,
상기 플라이애시는 이산화규소(SiO2) 함량이 30중량% 이상인 석탄연소 플라이애시인 것을 특징으로 하는 팽창성 그라우트 조성물.
제 3 항에 있어서,
상기 플라이애시는 3종 고로슬래그시멘트 100중량부에 대하여 10~100중량부 혼입되는 것을 특징으로 하는 팽창성 그라우트 조성물.
KR1020150014804A 2015-01-30 2015-01-30 팽창성 그라우트 조성물 KR101636280B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150014804A KR101636280B1 (ko) 2015-01-30 2015-01-30 팽창성 그라우트 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150014804A KR101636280B1 (ko) 2015-01-30 2015-01-30 팽창성 그라우트 조성물

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101636280B1 true KR101636280B1 (ko) 2016-07-08

Family

ID=56504581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150014804A KR101636280B1 (ko) 2015-01-30 2015-01-30 팽창성 그라우트 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101636280B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101944249B1 (ko) * 2017-12-29 2019-01-31 한국세라믹기술원 페로니켈 슬래그 혼합 시멘트계 결합재, 이를 이용한 시멘트 모르타르 조성물, 시멘트 콘크리트 조성물 및 경량 콘크리트 조성물
KR20200113342A (ko) * 2019-03-25 2020-10-07 (주)유성아이엔씨 시멘트 함량을 저감시킨 무수축 내열 그라우트재.
CN113880535A (zh) * 2021-10-29 2022-01-04 沈阳建筑大学 一种低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料
KR102374871B1 (ko) * 2021-10-21 2022-03-16 공병하 무기질 콘크리트 표면 보호용 도막재 및 그 시공 방법
KR102651244B1 (ko) 2024-01-19 2024-03-27 (주)한일카본 그라우트 조성물 및 이를 이용한 사면보강 시공방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06220452A (ja) * 1991-12-06 1994-08-09 Sol Cie シーリング又は圧密化のための注入グラウト
KR100377829B1 (ko) 2000-04-07 2003-03-29 대덕공영주식회사 터널의 라이닝 배면 공동용 그라우팅 주입재료
KR20100130470A (ko) * 2009-06-03 2010-12-13 권종길 석탄회를 이용한 연약지반 말뚝시공용 밀크주입재 조성물
KR20120048133A (ko) * 2010-11-05 2012-05-15 한국세라믹기술원 페로니켈 슬래그를 포함하는 시멘트, 모르타르 및 콘크리트용 혼합재

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06220452A (ja) * 1991-12-06 1994-08-09 Sol Cie シーリング又は圧密化のための注入グラウト
KR100377829B1 (ko) 2000-04-07 2003-03-29 대덕공영주식회사 터널의 라이닝 배면 공동용 그라우팅 주입재료
KR20100130470A (ko) * 2009-06-03 2010-12-13 권종길 석탄회를 이용한 연약지반 말뚝시공용 밀크주입재 조성물
KR20120048133A (ko) * 2010-11-05 2012-05-15 한국세라믹기술원 페로니켈 슬래그를 포함하는 시멘트, 모르타르 및 콘크리트용 혼합재

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101944249B1 (ko) * 2017-12-29 2019-01-31 한국세라믹기술원 페로니켈 슬래그 혼합 시멘트계 결합재, 이를 이용한 시멘트 모르타르 조성물, 시멘트 콘크리트 조성물 및 경량 콘크리트 조성물
KR20200113342A (ko) * 2019-03-25 2020-10-07 (주)유성아이엔씨 시멘트 함량을 저감시킨 무수축 내열 그라우트재.
KR102240724B1 (ko) * 2019-03-25 2021-04-16 주식회사 하이콘코리아 시멘트 함량을 저감시킨 무수축 내열 그라우트재.
KR102374871B1 (ko) * 2021-10-21 2022-03-16 공병하 무기질 콘크리트 표면 보호용 도막재 및 그 시공 방법
CN113880535A (zh) * 2021-10-29 2022-01-04 沈阳建筑大学 一种低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料
CN113880535B (zh) * 2021-10-29 2023-10-13 沈阳建筑大学 一种低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料
KR102651244B1 (ko) 2024-01-19 2024-03-27 (주)한일카본 그라우트 조성물 및 이를 이용한 사면보강 시공방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101638084B1 (ko) 페로니켈 슬래그를 활용한 팽창성 그라우트 조성물
KR101636280B1 (ko) 팽창성 그라우트 조성물
KR101662721B1 (ko) 경량 그라우트 조성물 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법
KR101636283B1 (ko) 페로니켈 슬래그를 활용한 말뚝 주입재
RU2464408C2 (ru) Цементные композиции с низкой теплотой гидратации и способы их применения
CN106220126B (zh) 一种地基加固的灌浆材料
KR101908533B1 (ko) 고강도 및 고내구성 경량 그라우트재 조성물 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법
KR101680348B1 (ko) 말뚝 주입재 조성물
KR101645586B1 (ko) 초조강형 그라우트 조성물 및 이를 이용한 조기인장 그라우팅 공법
EP1900703A1 (en) Low density cements for use in cementing operations
US20220135476A1 (en) Geosynthsesis binder comprising a calcium- alkaline activator and a silico-aluminous compound
KR101347086B1 (ko) 지반 보강용 그라우트 조성물 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법
KR101736367B1 (ko) 고압분사 지반개량공법용 그라우트 조성물
KR20180002288A (ko) 그라우트재 조성물, 이를 이용한 고유동성 그라우트
WO1986001795A1 (en) Foamed cement compositions for stowing cavities
KR20180052969A (ko) 토목공사용 팽창성 모르타르 조성물
JP2013177279A (ja) 吹付材料およびそれを用いた吹付け工法
KR102457167B1 (ko) 친환경 지반주입 보강 그라우트 조성물 및 이를 이용한 시공방법
KR101473228B1 (ko) 고강도 급결성 고화제 조성물
KR101636277B1 (ko) 경소백운석을 활용한 말뚝 주입재 조성물
KR101627675B1 (ko) 소일 네일링 공법용 팽창성 그라우트 조성물
JP3498880B2 (ja) 水硬性注入材料及び注入工法
KR101636279B1 (ko) 경소백운석을 활용한 팽창성 그라우트 조성물
KR20140098416A (ko) 지반개량을 위한 고화토 형성방법
US6939834B1 (en) Grout for making watertight screens

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190617

Year of fee payment: 4