KR101636283B1 - Pile grouting materials using ferronickel slag - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 페로니켈 슬래그를 활용한 말뚝 주입재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 말뚝 선굴착공법의 시공시 매입말뚝 주입재로 가장 널리 사용되는 1종 보통 시멘트를 대체할 수 있고, 1종 포틀랜트 시멘트 또는 슬래그 시멘트와 동등 이상 성능을 발현할 수 있는 매입 말뚝 시공용 주입재에 관한 것이다.
The present invention relates to a pile casting material using ferronickel slag, and more particularly, to a pile casting material using feronitic slag, and more particularly, to a pile casting material capable of replacing one kind of ordinary cement which is most widely used as a pile- The present invention relates to an injection material for constructing a buried pile which can exhibit performance equal to or higher than that of slag cement.
지반 개량이나 연약 지반 보강을 위한 그라우팅 공법에 있어서 주입재는 지반의 조건과 시공목적에 부합하는 각종 화학적 혼화재료를 배합한 액상 약액 주입재, 시멘트를 주재료로 하고 기타 혼화재를 포함한 모르타르 주입재, 및 모르타르에 골재를 포함한 콘크리트 주입재 등으로 나눌 수 있다. In the grouting method for ground improvement or soft ground reinforcement, the injection material is a liquid chemical injection material containing various chemical admixtures which meet the ground conditions and construction purpose, a mortar injection material containing cement as a main material and other admixtures, And a concrete injection material containing a cement paste.
또한 주입재의 주입 공법은 원지반의 구조를 그대로 둔 채 지반 내 공극으로만 주입액을 주입하는 액상주입공법, 주입압을 높여 원지반을 일부 할열시키며 주입 범위와 보강 효과를 확장하는 할열 주입공법, 원지반을 교반 또는 치환하는 치환공법 및 압밀주입공법 등이 있다. Injection method of injection material is a liquid injection method in which the injection fluid is injected only into the pores in the ground with the structure of the ground as it is, the heat injection technique which partially extends the injection area and increases the injection range and reinforcement effect, Or a substitution method and a consolidation injection method in which substitution is performed.
최근에는 주택이나 대규모 건축, 구축물을 신설하는 건설 현장에 있어서, 원지반을 굴착하고 부상토를 제거한 후 파일(Pile)을 매입하는 파일 공법이 많이 시공되고 있다.
In recent years, there have been a lot of pile construction methods for building houses, large-scale buildings and constructions, for excavating paperboard, removing floating soil, and buying piles.
이러한 매입 말뚝 시공은 지반에 오거(Auger)를 이용해 구멍을 파고 기성 제품인 PHC 말뚝 또는 선단 확장형 말뚝을 심는 방법으로서, 지반과 말뚝의 공간에 포틀랜트 1종 보통시멘트 또는 1종 시멘트에 벤토나이트를 첨가한 분말에 물을 혼합하여 제조된 주입액을 충진하여 말뚝의 마찰력 및 지지력을 강화시키는 방법으로 수행된다.This method of constructing a pile is to use auger to pierce the hole and to plant the PHC pile or extended pile of the foundation product. In this method, bentonite is added to the soil and the pile space in the portland one kind of ordinary cement or one kind of cement And filling the injection liquid prepared by mixing water with the powder to strengthen the frictional force and the supporting force of the pile.
천공 구멍과 말뚝 사이의 주입재는 하중 재하 초기 단계에서 파일의 자립을 위한 채움재 및 파일 주면마찰력을 강화시키는 기능을 발휘하는 것이 기본 역할이다. The injection material between the perforation hole and the pile plays a fundamental role in strengthening the filler material and pile surface friction during the initial stage of loading.
하지만, 상기 1종시멘트는 석회석, 철광석, 점토, 규석 등을 원료로 하고 수입석탄을 연료로 하여 1,450℃의 고온에서 소성하여 제조하고 있는 제품으로서 환경친화적인 재료가 아니라는 문제가 있다.However, the above-mentioned one-kind cement has a problem in that it is not an environment-friendly material because it is manufactured by calcining at 1,450 ° C using imported coal as a raw material, such as limestone, iron ore, clay, and silica.
또한, 벤토나이트는 국내에 천연자원으로 부존하지 않는 광물로서 전량 수입에 의존하고 있는 고가의 재료이며, 염분과 접촉하면 그 팽윤도가 현저히 떨어져 차수성이 크게 저하되는 문제점이 있어 해안가의 말뚝공사 시공의 경우 소요 성능을 발휘하지 못하는 단점이 있다.In addition, bentonite is a high-priced material that does not exist as a natural resource in Korea, and it is a high-priced material that depends on imports. When it comes into contact with salt, its swelling degree is significantly lowered and water permeability is greatly deteriorated. There is a disadvantage that the required performance can not be exhibited.
국내에서는 선굴착 매입{(S.I.P : Soil-cement Injected Precast Pile), (S.A.I.P : Special Auger & Soil-cement Injected Precast Pile), (S.D.A : Separated Doughnut Auger) 등} 말뚝 공법이 일본으로부터 1987년부터 도입되면서 물/시멘트비(W/C)가 83%인 시멘트 주입액이 주로 사용되었으며 이는 현재 토지주택공사의 전문시방서에도 동일하게 규정되어 있다. In Korea, the piling method was introduced from Japan in 1987, and the piling method was introduced in 1987. In the case of piling, Cement injection solution with water / cement ratio (W / C) of 83% was mainly used, which is also specified in the special specification of the land and housing corporation.
물시멘트비가 83%인 시멘트 페이스트 1.0㎥를 만들기 위해서는 시멘트 880kg과 물 730kg이 필요하다. 이는 시멘트의 질량이 3.15 정도이고, 이를 부피로 환산하면 280ℓ(880÷3.15)가 되며, 여기에 물 730ℓ와 더하면 1,010ℓ즉, 약 1.0㎥의 체적이 되기 때문이다. To make 1.0 cement paste with 83% water cement ratio, 880 kg of cement and 730 kg of water are needed. This is because the mass of the cement is about 3.15, and when it is converted into the volume, it becomes 280 L (880 ÷ 3.15), and when it is added with 730 L of water, the volume becomes 1,010 L, that is, about 1.0
그러나 이와 같은 배합비를 갖는 시멘트 페이스트는 주입하더라도 말뚝 주변 지반으로 빠져나가 충진이 되지 않으며, 지하수가 많은 경우에는 희석되어 더욱 빈배합이 되기 때문에 지지력이 떨어지게 된다. 이에 따라 투수성이 큰 지반이나 지하수가 많은 현장에서는 부배합으로 변경하여 사용하고 있어 과도한 시멘트가 지반에 투입되는 현상을 초래한다. However, the cement paste having such a blend ratio does not fill up to the ground around the pile even if it is poured, and when the groundwater is large, the cement paste is diluted and becomes more vacant, so that the bearing capacity is lowered. As a result, in the case of large permeability of the ground or a lot of groundwater, it is used as a substitute for excessive amount of cement.
또한, 시멘트는 지반의 강알칼리 및 육가 크롬에 의한 환경오염을 유발할 수 있고 물이 다량 함유됨에 따라 수화반응 진행 시 시멘트 자체의 체적수축특성에 더해 주변의 지반으로 물이 흡수 및 유실되는 등의 원인으로 과도한 체적 수축이 발생하여 매입 말뚝의 주면 마찰력이 저하되는 문제점을 내포하고 있다. In addition, cement can cause environmental pollution due to strong alkali and hexavalent chromium in the ground, and due to the large amount of water, it causes the volume contraction of the cement itself in addition to the water absorption and loss during the hydration reaction Excessive volume contraction occurs and the frictional force on the main surface of the pile is lowered.
최근에는 이러한 기존의 시멘트를 주입재로 사용하는 문제점을 개선하기 위한 몇가지 기술이 제시되고 있다.
Recently, several techniques for improving the problem of using such conventional cement as an injection material have been proposed.
예를 들면, 대한민국 등록특허 제10-1377552호에서는 산화칼슘 함량이 30~60%인 석탄재 100중량부에 대하여 고로슬래그 미분말 100~300중량부, 페트롤코크스 탈황석고 20~100중량부 및 황산염자극제 20~50중량부의 구성비를 가진 주입재에 팽창재를 석탄재 100중량부에 대하여 40~100중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트를 사용하지 않은 매입말뚝 시공용 밀크 주입재 기술을 제시하였다. For example, in Korean Patent No. 10-1377552, 100 to 300 parts by weight of a blast furnace slag fine powder, 20 to 100 parts by weight of petroleum coke desulfurization gypsum and 20 to 100 parts by weight of a sulfate stimulant 20 To 50 parts by weight based on 100 parts by weight of coal as an expansion material. The present invention also provides a milk injection material for cement-free pile construction.
또한, 대한민국 등록특허 제10-1402877호에서는 고로슬래그 미분말 55~65중량%와 F급 플라이애시 10~20중량%와 산화칼슘 함량이 20% 이상인 C급 플라이애시 10~20 중량%와 탈황석고 2~5중량% 및 제지슬러지 소각재 10~20 중량%를 혼합한 고로 슬래그를 이용한 친환경 에코 채움재 제조 기술을 제시하였다. Also, in Korean Patent No. 10-1402877, it is disclosed that 55 to 65 wt% of blast furnace slag fine powder, 10 to 20 wt% of F grade fly ash, 10 to 20 wt% of C grade fly ash having a calcium oxide content of 20% To 5% by weight of pulp slurry and 10 to 20% by weight of paper ash sludge incineration ash.
또한, 본 출원인의 대한민국 특허 출원 제2013-147586호에서는 고로슬래그 미분말 100중량부에 대하여 페트로 코우크스 탈황석고 5~200중량부와 배합수 50~300중량부를 포함하되, 팽창재가 고로슬래그 미분말 100중량부에 대하여 5~100중량부 더 포함되는 것을 특징으로 하는 기술을 제시하였다.
In addition, in Korean Patent Application No. 2013-147586 of the present applicant, 5 to 200 parts by weight of petroleum gypsum desulfurization gypsum and 50 to 300 parts by weight of compounding water are added to 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder, and the expansion material is blended with 100 parts by weight of blast furnace slag fine powder And 5 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the composition.
이러한 상기 기술 등은 고로슬래그 미분말을 탈황 공정의 부산물로 발생되는 석고에 의한 알칼리 및 황산염자극으로 활성화시키는 알칼리 활성화 슬래그의 이론을 바탕으로 하고, 고 칼슘 소각재를 팽창재로 활용하는 기술 내용이다. 즉, 상기 특허들은 알칼리 활성화 슬래그의 강도발현과 고칼슘 소각재의 팽창성을 활용하여 지반을 조기에 안정시키는 기술이라 할 수 있다. These techniques are based on the theory of alkali activated slag that activates blast furnace slag fine powders as a byproduct of the desulfurization process by alkali and sulfate stimulation by gypsum and is a technical content of utilizing high calcium incineration as an expansion material. That is, the above-mentioned patents can be regarded as a technique for early stabilizing the ground by utilizing the strength development of the alkali activated slag and the expandability of the high calcium incineration ash.
그러나 상기 기술 중 일부는 배합되는 원료의 종류가 5종류 이상이거나, 고가의 약품을 황산염자극제로 활용하는 등 제조공정의 복잡성 및 고가의 원재료비 소요 등의 사유로 현재 상업화되지 못하고 있는 형편이다. However, some of the above technologies have not been commercialized due to reasons such as the complexity of the manufacturing process and the cost of expensive raw materials such as the use of more than five types of raw materials to be mixed or the use of expensive drugs as sulfite stimulants.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 종래 사용되던 주입재인 1종 보통시멘트 및 슬래그시멘트와 동등 이상의 강도를 발현할 수 있고, 별도의 팽창제를 포함하지 않고도 충분한 체적 팽창작용을 발현할 수 있는 말뚝 주입재를 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method for producing a slag cement which is capable of exhibiting strength equal to or higher than that of one kind of ordinary cement and slag cement, And to provide a pile casting material capable of exhibiting an expansion action.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 말뚝 주입재는 페로니켈 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 고로슬래그 미분말 100~ 300중량부 및 수소이온농도(pH) 12 이상이면서 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 50중량% 이상이고 설페이트 옥사이드(Sulfate oxide) 함량이 15중량% 이상인 석고 100~300 중량부를 포함한다. In order to solve the above-described technical problem, the pile forging according to the present invention is characterized in that 100 to 300 parts by weight of a blast furnace slag fine powder is mixed with 100 parts by weight of a ferronickel slag fine powder, and a calcium oxide (calcium oxide) And 100 to 300 parts by weight of gypsum having a sulfur oxide content of 15% by weight or more.
또한 초기 속경성과 강도를 증진시키기 위하여 시멘트를 더 포함하되, 시멘트는 1종 시멘트, 3종 시멘트, 고로슬래그 시멘트 및 플라이애시 시멘트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the cement is further comprised of cement in order to improve the initial quick hardness and strength, and the cement is any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of one kind of cement, three kinds of cement, blast furnace slag cement and fly ash cement.
상기 시멘트는 페로니켈 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 5~200중량부가 혼입되는 것이 바람직하다. It is preferable that the cement is incorporated in an amount of 5 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the ferronickel slag fine powder.
또한 장기강도의 증진을 위한 목적으로 포졸란 활성을 나타내는 플라이애시가 더 포함되는 것이 바람직하다. Further, it is preferable to further include fly ash exhibiting pozzolanic activity for the purpose of promoting long-term strength.
또한 상기 플라이애시는 포졸란 활성을 나타내는 이산화규소 함량이 30중량% 이상인 석탄연소 플라이애시인 것이 바람직하다. The fly ash is preferably a coal-fired fly ash having a silicon dioxide content of 30% by weight or more showing pozzolanic activity.
상기 플라이애시는 페로니켈슬래그 미분말 100중량부에 대하여 5~200중량부 혼입되는 것이 바람직하다.The fly ash is preferably incorporated in an amount of 5 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the ferronickel slag fine powder.
본 발명에 따르면, 페로니켈 슬래그 미분말과 고로슬래그 미분말의 유리화된 CaO, SiO2 성분들이 수소이온농도(pH) 12 이상이며 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 50중량% 이상이고 설페이트 옥사이드(Sulfate oxide) 함량이 15중량% 이상인 석고의 알칼리 및 황산염 자극에 의해 활성화되어 1종 보통시멘트를 말뚝 주입재로 사용하는 것과 동등 이상의 강도를 발현할 수 있다. According to the present invention, the vitrified CaO and SiO 2 components of the ferronickel slag fine powder and the blast furnace slag fine powder have a hydrogen ion concentration (pH) of 12 or more, a calcium oxide content of 50 wt% or more and sulfate oxide It is activated by the alkali and sulphate stimulation of the gypsum having a content of 15 wt% or more, so that the strength equal to or higher than that of using one kind of ordinary cement as a pile filler can be exhibited.
또한, 본 발명에 따른 말뚝 주입재는 페로니켈 슬래그 미분말에 30중량% 이상 함유된 MgO 성분이 배합수(H2O)와 만나 Mg(OH)2로 전이되면서 팽창하는 체적 팽창작용을 이용하여 천공지반과 원지반의 간극을 채워주며 천공구멍과 매입말뚝 사이에 존재할 수 있는 지하수에 의한 주입액의 유실을 방지하여 매입 말뚝의 선단지지력 및 주면마찰력을 기존 시멘트 주입액에 비하여 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, the pile-filling material according to the present invention is characterized in that the MgO component contained in 30 wt% or more of the ferronickel slag is mixed with water (H 2 O) and is expanded to Mg (OH) 2 , And it is effective to prevent the loss of the injection liquid due to the groundwater that may exist between the perforated hole and the embedded pile, thereby greatly improving the end bearing capacity and the frictional force of the embedded pile compared to the existing cement injection fluid .
도 1은 실시예와 비교예에 따른 말뚝 주입재의 배합시간에 따른 체적 변화를 육안으로 관찰한 결과이다.FIG. 1 shows the results of visual observation of the volume change of the pile material according to the mixing time according to the examples and the comparative examples.
이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
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.
The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a,""an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise "and / or" comprising "when used herein should be interpreted as specifying the presence of stated shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups.
본 발명은 페로니켈슬래그 미분말을 이용한 말뚝 또는 선단확장형 말뚝 주입재 조성물에 관한 것으로, 이하에서 말뚝 주입재 조성물에 포함되는 각 구성 성분 및 작용을 설명한다. The present invention relates to a pile or a tip extended pile injection material composition using a ferronickel slag fine powder, and each component and action included in the pile injection material composition will be described below.
본 발명에 의한 말뚝 주입재는 페로니켈 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 고로슬래그 미분말 100~300중량부 및 수소이온농도(pH) 12 이상이면서 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 50중량% 이상이고 설페이트 옥사이드(Sulfate oxide) 함량이 15중량% 이상인 석고 100~300 중량부를 포함한다.
The pile-charging material according to the present invention is characterized in that 100 to 300 parts by weight of a blast furnace slag fine powder, 100 parts by weight of ferro-nickel slag fine powder, 50% by weight or more of calcium oxide with a hydrogen ion concentration (pH) And 100 to 300 parts by weight of gypsum having a sulfate oxide content of 15% by weight or more.
본 발명에서 주원료로 쓰이는 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. Ferronickel slag, which is the main raw material in the present invention, is a byproduct produced in the ferronickel manufacturing process, and the production process of producing 2 million tons per year in Korea is being operated as of 2014. Ferronickel is a term for alloy iron containing 80% of iron and 20% of nickel and is mainly used as a raw material of stainless steel. The raw material of ferronickel is nickel oxide light with serpentinite as a parent rock. In general, the quality of pure nickel is as low as 2 ~ 3% of the ore, and after refining process at 1,500 ℃ or more, about 30 tons of ferronickel slag Is known to occur.
이 페로니켈 슬래그는 일부를 소결용 원료로 사용하거나 도로용 골재, 코크리트용 골재 등으로 일부 재활용 되고 있으나, 대부분을 매립 등으로 폐기하고 있는 형편이다. This ferronickel slag is partially recycled as a raw material for sintering, or as a part of road aggregate or aggregate for cocrit, but most of the ferronickel slag is disposed of by landfill.
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. The mineral composition of ferronickel slag is mainly composed of pyroxene and olivine, similar to natural Olivine. Minerals such as SiO 2 , MgO, FeO and CaO contained in the ferronickel slag are crystallized into amorphous glass and crystalline minerals such as relaxed enstatite, forsterite and diopside. . The ratio of the mineral composition and the amount and properties of the amorphous glass vary depending on the cooling conditions of the ferronickel slag and affect the chemical properties such as reactivity by chemical stimulation.
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. The cooling conditions for the ferronickel slag according to the present invention are water-chain ferronickel quenched by water with slag, and the material used is powdered quench-hardened ferronickel slag. It is generally known that quenching is a prerequisite for increasing the amount of amorphous material and that the greater the amount of amorphous material, the greater the chemical activity.
다음 표 1에 본 발명에서 사용되는 페로니켈 슬래그 미분말의 화학적 조성을 %로 나타내었다. The chemical composition of the ferronickel slag powder used in the present invention is shown in Table 1 below in%.
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. Referring to Table 1, the main chemical components of the ferronickel slag powder are vitrified SiO 2 and MgO. As is well known, SiO 2 The rate at which the strength is developed is activated later than CaO or Al 2 O 3 . Also MgO is a substance that reacts with water and expands when it is transferred to Mg (OH) 2 . It is known that the limit of MgO content in cement is also due to its swelling property.
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.
Therefore, CaO is not contained in the main component of cement, and since it shows swelling property, after the concrete is cured, the ferronickel slag is not used as raw material and admixture material because of fear of cracking due to expansion.
또한, 본 발명의 말뚝 주입재 조성물에 포함되는 고로슬래그 미분말은 제철공정 부산물로 배출되는 고로슬래그를 수쇄 냉각하여 배출된 것을 건조 및 분쇄시킨 비표면적 3,000㎠/g 이상의 것이다. 상기 고로슬래그 미분말은 통상적으로 시중에서 수득이 가능한 제품이다. 고로슬래그 미분말은 주성분이 CaO 및 SiO2로서 알칼리 및 황산염 자극에 의해 잠재수경성을 발휘하여 시멘트와 유사한 고결효과를 나타낸다.In addition, the blast furnace slag fine powder contained in the pile-feeding material composition of the present invention has a specific surface area of not less than 3,000 cm2 / g which is dried and pulverized by cooling the blast furnace slag discharged from the steelmaking process by water- The blast furnace slag fine powder is usually a commercially available product. The blast furnace slag fine powders exhibit a cement-like cement-like effect due to their potential hydraulic properties due to alkali and sulphate stimuli as main components CaO and SiO 2 .
이러한 고로슬래그 미분말은 상기 페로니켈 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 100~300중량부 포함되는 것이 바람직하다. 고로슬래그 미분말의 함량이 100중량부 미만으로 혼입될 경우 상대적으로 잠재수경성 물질인 CaO의 함량이 낮게 되어 요구되는 강도를 발현할 수 없으며, 300중량부를 초과하여 혼입될 경우 강도발현은 가능하나 팽창성 물질인 MgO의 함량이 상대적으로 낮게 되어 요구하는 팽창이 일어나지 않아 소정의 목적을 달성할 수 없게 된다.
The blast furnace slag fine powder is preferably contained in an amount of 100 to 300 parts by weight based on 100 parts by weight of the ferronickel slag fine powder. When the content of the blast furnace slag powder is less than 100 parts by weight, the content of CaO as a latent hydraulic material is relatively low and the required strength can not be exhibited. When the blending amount exceeds 300 parts by weight, The content of MgO is relatively low, so that the required expansion does not occur and the predetermined purpose can not be achieved.
본 발명에 따른 말뚝 주입재 조성물에는 수소이온농도(pH) 12 이상이면서 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 50중량% 이상이고 설페이트 옥사이드(Sulfate oxide) 함량이 15중량% 이상인 석고를 포함한다. The pile-filling material composition according to the present invention includes a gypsum having a hydrogen ion concentration (pH) of 12 or more, a calcium oxide content of 50 wt% or more, and a sulfate oxide content of 15 wt% or more.
또한 상기 석고는 페로니켈 슬래그 및 고로슬래그 미분말의 산성 피막을 알칼리 및 황산염 복합 자극에 의해 단시간 내에 파괴하여 슬래그 내부에서 이온 방출을 가속화시키고 이들과 반응하여 수화초기에 에트린가이트를 다량 생성해준다. 또한, 재령이 경과함에 따라 칼슘실리케이트 수화물을 생성해 강도를 발현해주는 자극제 및 결합재의 동시 역할을 하는 물질이다. In addition, the gypsum breaks down the acidic coating of ferronickel slag and blast furnace slag in a short period of time by accelerating the release of ions in the slag and reacting with them to produce a large amount of etrinite at the beginning of hydration. In addition, it is a substance that simultaneously acts as a stimulant and a binding material for generating calcium silicate hydrate and exhibiting strength as age elapses.
이러한 기능을 수행하는 석고는 수소이온농도(pH) 12 이상, 바람직하기로는 12~12.5의 알칼리를 띄도록 하는 것이 고로슬래그 미분말의 산성 피막을 알칼리 및 황산염 복합 자극시켜 단시간에 파괴시켜 원하는 효과를 얻을 수 있어 바람직하다.The gypsum having such a function is made to have an alkali of pH 12 or more, preferably 12 to 12.5, so that the acidic coating of the blast furnace slag compound is stimulated with an alkali and a sulfate to induce destruction in a short time to obtain a desired effect .
또한, 석고 내 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 50중량% 이상, 바람직하기로는 65 ~ 75 중량%이고, 설페이트 옥사이드(Sulfate oxide) 함량이 15중량% 이상, 바람직하기로는 20 ~ 30 중량%인 것이 바람직하다. It is also preferable that the content of calcium oxide in the gypsum is 50% by weight or more, preferably 65 to 75% by weight and the content of sulfate oxide is 15% by weight or more, preferably 20 to 30% by weight desirable.
일반적으로 품위가 높은 석고의 순도는 칼슘 옥사이드 함량과 설페이트 옥사이드 함량이 95% 이상인 것을 의미한다. 석고에 포한된 이산화규소, 산화제이철, 산화알루미늄 등은 불순물로 간주된다. 따라서 석고 내 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 65중량% 미만이면 알칼리 자극 효과가 충분치 못해 강도발현이 지연될 수 있으며, 석고 내 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 75중량%를 초과하면석고 내의 상대적인 설페이드 옥사이드 함량이 낮게 되어 황산염 자극 효과가 줄어들게 된다. Generally, the purity of high grade gypsum means that the calcium oxide content and the sulfate oxide content are 95% or more. Silicon dioxide, ferric oxide, aluminum oxide and the like contained in the gypsum are regarded as impurities. Therefore, if the content of calcium oxide in the gypsum is less than 65% by weight, the alkali-stimulating effect is not sufficient and the strength development may be delayed. If the calcium oxide content in the gypsum exceeds 75% by weight, The fade oxide content is lowered and the sulfate stimulating effect is reduced.
마찬가지 이유로 석고 내 설페이드 옥사이드 함량이 20중량% 미만이면 황산염 자극 효과가 충분치 않아 강도 발현이 지연될 수 있으며, 설페이드 옥사이드 함량이 30중량%를 초과하게 되면 석고내의 상대적인 칼슘 옥사이드함량이 낮게 되어 알칼리 자극 효과가 줄어들게 된다. If the sulfide oxide content is less than 20 wt%, the effect of the sulfate stimulation is insufficient and the strength development may be delayed. If the sulfide oxide content exceeds 30 wt%, the relative calcium oxide content in the gypsum is lowered, The stimulation effect is reduced.
상기 특징을 가지는 본 발명의 석고의 구체 예로는, 천연 석고, 배연탈황석고, 페트로 코크스 탈황석고, 및 석탄 코크스 탈황석고로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.Specific examples of the gypsum of the present invention having the above characteristics may be one or a mixture of two or more selected from the group consisting of natural gypsum, flue gas desulfurization gypsum, petro coke desulfurization gypsum, and coal coke desulfurized gypsum.
상기 석고는 페로니켈 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 100~300중량부 포함되는 것이 바람직하다. 석고의 함량이 100중량부 미만이면 생석회 성분과 석고 성분을 동시에 함유하고 있는 알칼리 및 황산염 복합 자극제로서 그 효과가 미미하고, 300중량부를 초과하면 페로니켈 슬래그 및 고로슬래그 미분말과 반응하지 못한 잉여량이 존재하여 오히려 강도가 저하될 우려가 있다.
The gypsum is preferably contained in an amount of 100 to 300 parts by weight based on 100 parts by weight of the ferronickel slag fine powder. If the content of gypsum is less than 100 parts by weight, the effect of the alkali and sulfate complex irritant containing the quicklime component and the gypsum component at the same time is insignificant. If the amount of the gypsum is more than 300 parts by weight, surplus amount not reacting with the ferronickel slag and blast furnace slag fine powder There is a possibility that the strength is lowered.
또한 본 발명의 말뚝 주입재 조성물에는 상기 말뚝주입재의 조기강도를 향상시키기 위하여 시멘트가 더 포함될 수 있다. 상기 시멘트는 1종 포틀랜트 시멘트, 3종 포틀랜트 시멘트, 고로슬래그 시멘트, 플라이애시 시멘트 중 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물로서 시중에서 일반적으로 판매되는 제품이다. In addition, the pile casting material composition of the present invention may further include cement to improve the early strength of the pile casting material. The cement is any one commercially available in the market as either one kind of portland cement, three kinds of portland cement, blast furnace slag cement, fly ash cement, or a mixture of two or more kinds.
상기 시멘트는 상기 페로니켈 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 5~200중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 상기 시멘트의 함량이 5중량부 미만이면 말뚝 주입재의 양생 시 속경성 및 강도증진 효과가 부족하고, 200중량부를 초과하게 되면 상대적으로 고가인 재료가 포함되어 경제성이 하락하며 수화반응시 체적이 수축할 우려가 있다.
It is preferable that the cement contains 5 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the ferronickel slag fine powder. If the content of the cement is less than 5 parts by weight, the effect of improving the fastness and strength in curing of the pile grouting material is insufficient. If the content of the cement exceeds 200 parts by weight, the material cost is lowered, There is a concern.
또한 본 발명의 말뚝 주입재 조성물에는 말뚝 주입재의 장기적인 고결강도를 향상시키기 위하여 포졸란 활성을 나타내는 플라이애시가 더 포함될 수 있다. In addition, the pile material composition of the present invention may further include fly ash exhibiting pozzolanic activity in order to improve the long-term cement strength of the pile material.
상기 플라이애시는 포졸란 활성을 나타내는 이산화규소 함량이 30중량% 이상, 바람직하기로는 45 ~ 65중량%인 석탄연소 플라이애시인 것이 포졸란 활성 발현을 위해 바람직하다. The fly ash is preferably a coal-fired fly ash having a silicon dioxide content of 30 wt% or more, preferably 45 to 65 wt%, which exhibits pozzolan activity, for pozzolan activity expression.
상기 플라이애시는 페로니켈 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 5~200중량부 혼입되는 것이 바람직하다. 상기 플라이애시의 혼입량이 5중량부 미만이면 포졸란활성 물질이 부족하여 말뚝 주입재의 장기강도 향상에 대한 효과가 부족하며, 200중량부를 초과하면 장기적인 포졸란 활성의 증가로 장기강도는 상승하나 상대적으로 초기강도가 하락하게 되어 소정의 목적을 달성할 수 없다.
The fly ash is preferably incorporated in an amount of 5 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the ferronickel slag fine powder. If the amount of the fly ash is less than 5 parts by weight, the effect of improving the long-term strength of the peg injecting material is insufficient due to insufficient pozzolanic active materials. If the amount of the fly ash is more than 200 parts by weight, The predetermined purpose can not be achieved.
본 발명에 따른 말뚝 주입재는 상기 각 구성 성분들을 소정의 혼합비로 배합함으로써 제조될 수 있다.The pile casting material according to the present invention can be manufactured by compounding the respective components in a predetermined mixing ratio.
또한, 상기 말뚝 주입재에 물을 혼합하여 물/바인더 비율(W/B ratio)가 사용하는 용도에 맞도록 그 농도를 조절하여 물을 첨가한 다음, 충분히 혼합하여 주입액을 제조하여 사용할 수 있다.
Further, the water may be mixed with the pile grouting material and the water / binder ratio (W / B ratio) may be adjusted to suit the application to be used, water may be added, and the mixture may be sufficiently mixed to prepare an injection solution.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다. 또한 이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한하는 것으로 이해되어져서는 아니된다.
Hereinafter, preferred embodiments and comparative examples of the present invention will be described. The following examples are intended to illustrate the invention and should not be construed as limiting the scope of the invention.
실시예Example
먼저, 수쇄 급냉 페로니켈 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 고로슬래그 미분말 200중량부, 페트로 코크스 탈황석고(pH 12.4, 칼슘 옥사이드 함량 72 중량%, 설페이트 옥사이드 함량이 25 중량%인 것임) 200중량부, 1종 시멘트 50중량부 및 이산화규소 함량이 49%인 플라이애시 50중량부를 균일하게 혼합하여 말뚝 주입재를 제조하였다. 200 parts by weight of blast furnace slag fine powder, 200 parts by weight of Petro coke desulfurization gypsum (pH 12.4, calcium oxide content 72% by weight, sulfate oxide content 25% by weight), and 1 part by weight 50 parts by weight of cement and 50 parts by weight of fly ash having a silicon dioxide content of 49% were uniformly mixed to prepare a pile filler.
다음으로 말뚝 주입재에 물/바인더비(W/B) 83%가 되도록 물을 첨가하여 강제식 믹서로 충분히 혼합하여 주입액을 제조하였다. Next, water was added to the pile filler so as to have a water / binder ratio (W / B) of 83%, and sufficiently mixed with a forced mixer to prepare an injection solution.
다음으로 실제 시공시 Auger 천공 구멍에서 매입 말뚝 주면 흙이 무너져 주입액에 혼입되는 것을 고려하여 주입액 중량비로 점성토 흙을 50%, 60%, 70%, 100% 혼입하여 유동성을 측정하였고, 주입액 중량비로 점성토 흙을 70% 혼입한 압축강도 공시체를 제작하여 재령에 따른 압축강도를 측정하였다.
Next, in consideration of the fact that the soil of the pile is collapsed in the Auger hole at the time of actual construction, the fluidity is measured by mixing 50%, 60%, 70%, and 100% Compressive strength specimens were prepared by mixing 70% clay soil with weight ratio.
비교예Comparative Example : 1종 보통시멘트를 사용한 말뚝 주입재 : 1 kind of pile injection material using ordinary cement
먼저, 말뚝 주입재로서 1종 시멘트를 사용하고, 물/바인더(W/B) 비율이 83%가 되도록 물을 첨가하여 강제식 믹서로 충분히 혼합하여 주입액을 제조하였다. First, water was added so that the ratio of water / binder (W / B) was 83% and sufficiently mixed with a forced mixer to prepare an injection solution.
다음으로 실제 시공시 천공 구멍의 매입 말뚝 주면 흙이 무너져 주입액에 혼입되는 것을 고려하여 주입액 중량비로 점성토 흙을 50%, 60%, 70%, 100% 혼입하여 유동성을 측정하였고, 주입액 대비 중량비로 점성토 흙을 70% 혼입한 압축강도 공시체를 제작하여 재령에 따른 재령에 따른 압축강도를 실시예와 비교 측정하였다.
Next, in consideration of the fact that the soil of the pierced hole was collapsed into the infusion liquid during the actual construction, the fluidity was measured by mixing 50%, 60%, 70%, and 100% of the clay soil with the weight ratio of the infusion liquid. Compressive strength specimens were prepared by mixing 70% clay soil with a weight ratio. Compressive strengths according to age were compared with the experimental results.
실험예Experimental Example : 말뚝 주입재의 성능시험방법 및 결과 : Performance Test Method and Result of Pile Filler
아래 표 2에 나타낸 바와 같이 플로우 시험은 KS F 2594, 압축강도시험은 KS F 2343 방법, 재료분리 정도와 체적변화는 육안검사를 실시하였다.As shown in Table 2 below, the flow test was performed with KS F 2594, the compressive strength test with KS F 2343 method, and the material separation degree and volume change were visually inspected.
(1) (One) 플로우Flow 시험 결과 Test result
말뚝 주입재의 유동성 변화(플로우)를 측정한 결과를 다음 표 3에 나타내었다.The flowability change (flow) of the pile injection material was measured and the results are shown in Table 3 below.
상기 표 3을 참조하면, 전반적으로 흙의 혼입율이 증가함에 따라 유동성은 감소하는 특성을 보였다. Referring to Table 3, the fluidity decreases as the soil incorporation rate increases.
또한, 본 발명에 따른 실시예는 비교예인 1종 보통시멘트에 비하여 유동성이 약간 저하되는 경향을 보였다. 이는 시멘트의 질량인 3.15에 비해 본 발명의 주입재가 질량이 3.03으로서 상대적으로 낮기 때문에 분체량이 많아져 상대적인 표면적이 커서 유동성이 저하된 것으로 판단된다. In addition, the examples according to the present invention showed a tendency that the fluidity was slightly lower than that of the one-kind ordinary cement, which is a comparative example. This is because the injected material of the present invention has a relatively low mass of 3.03 as compared with the cement weight of 3.15, so that the amount of the powder is increased and the relative surface area is large.
그러나 말뚝 주입재의 경우 주입관의 이송 저하 및 막힘 현상이 없는 상태에서의 유동성 저하는 오히려 재료분리 저항성이 커지며 사질토 등의 공극이 큰 지반에서는 유리하게 작용할 수 있다.
However, in the case of pile grouting material, the lowering of fluidity in the absence of the drop of the feed pipe and the clogging phenomenon causes the material separation resistance to be larger, and it can be advantageous in the ground where the pores such as sandy soil are large.
(2) (2) 일축압축강도의Uniaxial compressive strength 변화 change
다음 표 4에 실시예 및 비교예의 흙 혼입 비율에 따른 일축압축강도 실험결과를 나타내었다. Table 4 shows the results of uniaxial compressive strength test according to the mixing ratio of soil in the examples and comparative examples.
상기 표 4와 같이, 실시예의 경우 비교예인 1종 시멘트에 비하여 초기 강도는 동등한 수준이었으나 장기강도가 상당히 높게 발현되었으며, 이는 시멘트량이 상대적으로 부족하지만 페로니켈 슬래그 및 고로슬래그 미분말이 페트로 코크스 탈황석고의 자극을 받아 잠재 수경성이 발현되었으며, 플라이애시의 포졸란 활성에 기인한 것으로 판단된다. 즉 페트로 코크스의 황산염 및 알칼리 자극에 의해 페로니켈슬래그 및 고로슬래그 미분말과 플라이애시의 비정질 물질이 지속적으로 수화물을 만들어낸 결과로 판단된다. As shown in Table 4, in the case of the example, the initial strength was comparable to that of the first-grade cement, but the long-term strength was remarkably high. This indicates that the ferronickel slag and the blast- It was thought that the potential hydraulicity was expressed by stimulation and was due to the pozzolanic activity of fly ash. That is, it is judged that ferro-nickel slag, blast furnace slag fine powder and fly ash amorphous material continuously produce hydrates by the sulfuric acid and alkali stimulus of petro coke.
또한, 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.
In addition, when the same amount of injection was used, the compressive strength of the example was excellent, so that the same strength as that of the one-kind cement can be exhibited even when the unit bonding amount is reduced at the actual site application, .
(3) (3) 재료분리정도Degree of material separation 및 체적변화 확인 And volume change confirmation
실시예와 비교예 모두 재료분리는 발생하지 않아 현장 시공성을 보장할 수 있었다.In both of the examples and the comparative examples, material separation did not occur, thus ensuring the workability in the field.
또한, 배합 후 72시간 체적 변화를 육안으로 관찰한 결과, 다음 도 1에서와 같이 실시예는 페로니켈 슬래그 미분말을에 다량 포함된 MgO의 팽창성에 의해 수축 발생량을 보상하고도 체적이 증가하였으나, 비교예는 체적 수축이 발생함을 육안으로 확인할 수 있었다. As a result of visual observation of the volume change for 72 hours after the blending, as shown in the following Fig. 1, the volume of the Example was increased by compensating for the amount of shrinkage due to the swelling property of MgO containing a large amount of ferronickel slag fine powder, In the example, it was visually confirmed that volume contraction occurred.
Claims (6)
고로슬래그 미분말 100~300중량부와
수소이온농도(pH) 12~12.5이고, 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 65 ~ 75 중량%이고, 설페이트 옥사이드(Sulfate oxide) 함량이 20 ~ 30 중량%이며, 상기 칼슘 옥사이드와 설페이트 옥사이드를 합한 함량이 95% 이상인 석고 100~300중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝 주입재.To 100 parts by weight of a ferronickel slag fine powder obtained by pulverizing water-quenched ferronickel slag in which slag was quenched by water,
100 to 300 parts by weight of fine blast furnace slag powder
Wherein the pH value is 12 to 12.5, the content of calcium oxide is 65 to 75 wt%, the content of sulfate oxide is 20 to 30 wt%, the content of calcium oxide and sulfate oxide And 100 to 300 parts by weight of gypsum having 95% or more of gypsum.
상기 말뚝 주입재는 시멘트를 더 포함할 수 있으며, 상기 시멘트는 1종 시멘트, 3종 시멘트, 고로슬래그 시멘트 및 플라이애시 시멘트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 말뚝 주입재. The method according to claim 1,
Wherein the pile-filling material may further include cement, and the cement is any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of one kind of cement, three kinds of cement, blast furnace slag cement and fly ash cement.
상기 시멘트는 페로니켈 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 5~200중량부가 혼입되는 것을 특징으로 하는 말뚝 주입재. 3. The method of claim 2,
Wherein the cement is incorporated in an amount of 5 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the ferronickel slag fine powder.
상기 말뚝 주입재는 플라이애시가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 말뚝 주입재. The method according to claim 1,
Wherein the pile feeder further comprises fly ash.
상기 플라이애시는 이산화규소(SiO2) 함량이 30중량% 이상인 석탄연소 플라이애시인 것을 특징으로 하는 말뚝 주입재.5. The method of claim 4,
The fly ash is a silicon dioxide (SiO 2) Pile juipjae, it characterized in that the content is 30 wt% or more of coal combustion fly ash.
상기 플라이애시는 페로니켈 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 5~200중량부 혼입되는 것을 특징으로 하는 말뚝 주입재. 6. The method of claim 5,
Wherein the fly ash is incorporated in an amount of 5 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the ferronickel slag fine powder.
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