KR101658573B1

KR101658573B1 - 자가다짐형 속경성 경량기포 모르타르 조성물을 이용한 되메움 시공방법

Info

Publication number: KR101658573B1
Application number: KR1020160040392A
Authority: KR
Inventors: 안지환; 전성일
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2016-04-01
Publication date: 2016-09-21

Abstract

본 발명은 포틀랜드 시멘트와 플라이애시를 결합재로 포함하는 모르타르에 기포제를 혼입하여 경량화와 재굴착성을 확보하고, 추가적으로 강도발현 촉진제의 첨가를 통하여 작업시간의 효율을 개선한 자가다짐형 속경성 경량기포 모르타르 조성물을 현장에서 제조하면서 굴착부에 타설하여 되메움 시공하는 방법에 관한 것이다.

Description

자가다짐형 속경성 경량기포 모르타르 조성물을 이용한 되메움 시공방법{Backfilling Method using Composition of Self Compacting and Rapid Setting Light-Weighted Foam Mortar}

본 발명은 굴착복구 공사를 수행한 후, 굴착부를 되메움 시공하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 포틀랜드 시멘트와 플라이애시를 결합재로 포함하는 모르타르에 기포제를 혼입하여 경량화와 재굴착성을 확보하고, 추가적으로 강도발현 촉진제의 첨가를 통하여 작업시간의 효율을 개선한 자가다짐형 속경성 경량기포 모르타르 조성물을 현장에서 제조하면서 굴착부에 타설하여 되메움 시공하는 방법에 관한 것이다.

상하수도관 확장이나 교체, 보도/차도공사, 전기공사 등 다양한 유형으로 시행되고 있는 굴착복구 공사의 경우, 일반적으로 모래가 되메움재로 활용되고 있다. 그런데 모래로 이루어진 되메움재의 경우, 다짐작업이 물다짐 형태로 이루어지기 때문에 적정한 다짐밀도 확보가 어렵다는 한계가 있다. 이러한 이유로, 굴착복구 공사 후 도로포장을 하였을 때, 되메우기층의 다짐불량으로 인한 포장 표면부의 침하와 균열 발생이 빈번히 발생하고 있다.

또한 현행 굴착복구 공사를 수행함에 있어서, 대도시의 경우에는 민원발생 최소화를 위해 야간 굴착을 원칙으로 하고 있으며, 당일 굴착 및 당일복구를 준수하기 위하여 노력하고 있는 실정이여서, 더욱 굴착복구 공사의 시공품질관리에 어려움을 겪고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2015-0033206호에는 "수송관로를 되메우는데 사용되는 조성물"의 일예가 개시되어 있는데, 이러한 종래 기술의 조성물은 타이어 분말을 포함하는 것으로서, 관로의 직선부 최소 설치길이의 감소를 목적으로 할 뿐이며, 위에서 언급한 되메우기층의 다짐불량 문제를 해소하는데는 전혀 적합하지 않다.

대한민국 공개특허공보 제10-2015-0033206호(2015. 04. 01. 공개).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 굴착복구 공사에서 관로 주변부를 덮도록 사용되었을 때 충분한 지지력을 발휘함으로써 굴착복구 공사 후 설치된 도로포장층에 처짐 및 균열이 발생하는 것을 예방하여 굴착복구 공사후의 도로포장부의 공용성을 증진시킬 수 있는 모르타르 조성물을 현장에서 제조하면서 굴착부에 타설하여 시공하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 고유동성을 보유하고 있어서 자가다짐(self compaction)이 가능하고 작업시간이 최소화되도록 하여 작업의 효율성을 극대화시킬 수 있는 모르타르 조성물을 현장에서 제조하면서 굴착부에 타설하여 시공하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

더 나아가, 본 발명은 경량이어서 하부지반에 가하는 자중을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 재(再)굴착성이 확보될 수 있도록 하는 모르타르 조성물을 현장에서 제조하면서 굴착부에 타설하여 시공하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 굴착복구 공사를 수행할 때 굴착부에 모르타르 조성물을 타설하여 되메움하는 방법으로서, 모래와 결합재(binder)와 물을 혼합하여 교반하여 모르타르를 제조하는데, 결합재로서는 포틀랜드 시멘트와 플라이애시를 이용하되 플라이애시의 치환율이 중량비로서 60~80%(바람직하게는 70%)가 되도록 하며, 물-결합재비(w/c ratio)(중량비) 60~70%, 및 결합재의 양 400~500㎏/㎥이 되도록 교반하여 모르타르를 제조하는 단계; 제조된 모르타르를 이송장비에 의해 현장으로 이송하는 단계; 이송장비로 이송되어 온 모르타르에 기포제와 지연제를 투입하여 교반하되, 고성능 감수제는 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때 0초과 ~ 1중량부로 투입하고, 기포제는 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때 0초과 ~ 12중량부로 투입하며, 지연제는 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때 01. ~ 3중량부로 투입하여 교반하는 단계; 및 고성능 감수제와 기포제와 지연제가 투입되어 교반된 모르타르 조성물을 배출하면서, 강도발현 촉진제를 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때 3 ~ 7중량부로 투입하여 모르타르 조성물과 교반하여 굴착부에 타설하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착복구 공사 중의 굴착부 되메움 시공방법이 제공된다.

본 발명에 의하면, 앞서 기재한 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 구체적으로 본 발명에 따른 경량기포 모르타르 되메움재 조성물은 타설 후 약 30분~2시간 안에 초결이 발생하여 다음 공정을 신속하게 진행할 수 있게 되는 장점이 있다. 또한 본 발명에 따른 경량기포 모르타르 되메움재 조성물은 기포제의 첨가를 통하여 고유동성이 확보되며 자가다짐이 가능하게 되므로, 작업자가 굴착부위에 직접 들어가 타설 작업을 할 필요가 없게 되어, 작업효율성이 향상되는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 경량기포 모르타르 되메움재 조성물은 기포제 첨가를 통해, 모르타르의 공기량이 10~30% 정도 확보가 되어 저밀도를 나타내며, 그에 따라 하부 지반에 가하는 자중을 최소화할 수 있고, 매설된 관로 주변부의 흙의 다짐밀도와 유사한 밀도를 발휘하게 된다. 그럼에도 불구하고 본 발명에 따른 경량기포 모르타르 되메움재 조성물을 이용하여 되메움하게 되면, 지지력이 증가하여 굴착복구 후 도로포장부의 침하 및 균열을 억제할 수 있으며, 궁극적으로 굴착복구공사 구간의 도로포장체 수명을 증진시킬 있게 되는 효과가 발휘된다.

더 나아가 본 발명에 따른 경량기포 모르타르 되메움재 조성물은 낮은 압축강도와 저밀도의 특성을 보이므로, 향후 관로 주변 유지보수 공사 시 재굴착이 용이하다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예와 비교예에 대한 공기량 측정결과를 보여주는 벤다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 실시예와 비교예에 대한 슬럼프 플로우 측정결과를 보여주는 벤다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 실시예와 비교예에 대한 단위용적질량 측정결과를 보여주는 벤다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 실시예와 비교예에 대한 응결실험결과를 보여주는 벤다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 실시예와 비교예에 대한 압축강도 실험결과를 보여주는 벤다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예 및 일부 비교예에 대한 강도발현 촉진제 첨가비율에 따른 초결시간의 측정결과를 보여주는 그래프도이다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예 및 일부 비교예에 대한 플라이애시 치환비율에 따른 28일 압축강도의 측정결과를 보여주는 그래프도이다.
도 8과 도 9는 각각 본 발명의 실시예와 비교예에 대한 물-결합재비에 따른 28일 압축강도의 측정결과를 보여주는 그래프도이다.
도 10는 각각 굴착복구 공사 시 관로 주변부를 되메움한 상태를 보여주는 개략적인 관로 길이 방향의 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 자가다짐형 속경성 경량기포 모르타르 되메움재 조성물(이하, "경량 모르타르 조성물"이라고 약칭함)은, 굴착복구 공사를 수행할 때 굴착부의 되메움재로서 활용되는 것으로서, 모래, 결합재(binder), 강도발현 촉진제, 기포제 및 고성능 감수제를 포함하는 조성을 가지고 있다.

특히, 본 발명의 경량 모르타르 조성물에서 물-결합재비(w/c ratio)는 60~70%이며, 결합재의 양은 400~500㎏/㎥이다. 결합재의 양이 400㎏/㎥ 미만이면 경량 모르타르 조성물의 빠른 강도발현이 어렵게 되며, 결합재의 양이 500㎏/㎥을 초과하면 경량 모르타르 조성물의 재령 28일 압축강도가 8MPa 이상을 나타내어 재굴착이 어렵게 될 뿐만 아니라, 경제성 측면에서도 불리하다. 물-결합재비(중량비)가 60% 미만이면 경량 모르타르 조성물의 재령 28일 압축강도가 8MPa 이상을 나타내어 재굴착이 어렵게 되며, 반면에 물-결합재비가 70%를 초과하면 경량 모르타르 조성물의 빠른 강도발현이 어렵게 된다.

본 발명에서 결합재는 포틀랜드 시멘트와 플라이애시의 혼합물로 이루어지는데, 플라이애시의 치환율은 중량비로서 60~80%이다(즉, 결합재의 전체 중량을 100중량부라고 할 때, 플라이애시는 60 내지 80중량부가 되는 것이다). 플라이애시 치환율이 60% 미만이면 경량 모르타르 조성물의 재령 28일 압축강도가 8MPa 이상을 나타내어 재굴착이 어려우며, 플라이애시 치환율이 80%를 초과하면 경량 모르타르 조성물의 빠른 강도발현이 어렵게 될 뿐만 아니라, 블리딩수에 플라이애시가 떠서 뭉쳐지는 현상이 발생하여 모르타르 성능을 저하시키게 된다. 따라서 본 발명에서는 플라이애시의 치환율을 중량비로서 60~80%가 되도록 함으로써, 빠른 강도 발현 및 재굴착 가능성을 확보하면서도 포틀랜드 시멘트의 사용량을 줄여서 경제성을 향상시키고 친환경성을 극대화시킨다.

한편, 본 발명의 경량 되메움재 조성물에는, 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때 강도발현 촉진제 3 ~ 7중량부, 고성능 감수제 0 초과 ~ 1중량부, 기포제 0 초과 ~ 12중량부, 및 지연제 0.1 ~ 3중량부로 포함된다. 즉, 본 발명의 경량 되메움재 조성물에는, 결합재에 더하여, 강도발현 촉진제, 고성능 감수제 및 기포제가 위와 같이 중량비율로 더 추가하여 포함되어 있는 것이다. 본 발명에서는, 공기량 10 ~ 30%를 가지도록 상기한 조성성분들이 혼합함으로써 경량 되메움재 조성물을 제조하게 된다.

경량 되메움재 조성물에 있어서, 하부지반에 가하는 영향을 최소화하고, 재굴착성 확보를 위해서는 "저밀도"의 특성을 가져야 하며, 자가다짐성능 확보를 위해서는 "고유동성능"이 필요하다. 일반적으로 고성능 감수제를 이용하여 해당 성능을 확보할 수 있다. 자가다짐을 위해서는 고성능 감수제의 첨가량이 많아지게 되고, 그에 따라 전체 결합재 양도 크게 증가해야 한다. 만일 고성능감수제 첨가량만을 증가시켜 유동성을 증진시킨다면 재료분리가 발생할 가능성이 높아지게 된다. 이러한 이유에서 본 발명에서는 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때 0 초과 ~ 1중량부로 고성능 감수제를 포함한다.

한편, 기포제를 사용할 경우 고유동성능을 확보하면서 재료분리가 발생하지 않는 장점이 있다. 따라서 본 발명에서는 기포제는 저밀도, 그리고 낮은 압축강도와 고유동성을 확보하기 위하여 기포제가 첨가되는데, 구체적으로 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때 기포제를 0 초과 ~ 12중량부로 포함된다. 기포제의 함유량이 0중량부일 경우, 즉 기포제가 첨가되지 않을 경우에는, 저밀도와 고유동성능의 확보가 어렵게 되고, 반면에 기포제의 함유량이 12중량부를 초과하는 경우, 과도한 공기량이 발생하여 30%를 초과하게 되고 빠른 강도발현이 어려워진다. 기포제로는 광물성 기포제, 동물성 단백질기포제, 식물성 기포제(합성기포제)등을 이용할 수 있으며, 기포제는 선(先)기포 방식이나 후(後)기포 방식의 어느 것을 이용하여 본 발명의 경량 되메움재 조성물에 포함되어도 무방하다.

강도발현 촉진제는, 빠른 응결을 통한 굴착복구 공사 진행의 신속성을 확보하기 위하여 첨가되는 것으로서, 칼리프리계 급결제, 시멘트광물계 급결제, CSA계 초속경재료 등을 강도발현 촉진제로서 이용할 수 있다. 본 발명에서 강도발현 촉진제는 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때, 3 ~ 7중량부로 함유된다. 강도발현 촉진제의 함유량이 3중량부 미만일 경우에는 2시간 이내의 초결 발생이 어렵게 되며, 7중량부 초과일 경우에는 초결이 너무 빨라져서 작업성 확보가 어렵게 된다.

한편, 본 발명에는 지연제가 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때 0.1 ~ 3중량부로 포함된다. 지연제의 사용량은 대기 온도조건에 따라 달라질 수 있는데, 예를 들어 대기온도가 높은 경우 지연제의 사용량이 증가하게 되며, 반대로 대기온도가 낮은 경우에는 지연제의 사용량이 감소하게 된다. 일반적으로 여름철 더운 날씨에서는 지연제가 3중량부까지 첨가될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 경량 모르타르 조성물은, 공기량 10 ~ 30%를 가지게 된다. 공기량이 지나치게 많은 경우 응결이 지연되고, 최소지지력을 확보하기 위한 압축강도를 얻기 어렵게 되는데, 본 발명의 경량 모르타르 조성물은 위와 같은 공기량을 가짐으로써 최적의 성능을 발휘하게 된다.

또한 본 발명의 경량 모르타르 조성물은 고유동성을 통한 자가다짐 효과를 확보할 수 있도록 슬럼프 플로우 500mm 이상을 가지며, 저밀도 확보를 위하여 단위용적질량 1.8 ton/m3 이하이고, 빠른 응결을 통한 공사진행의 신속성 확보를 위하여 초결 30~120분 이내에 강도가 발현되는데, 최소 지지력의 확보와 재굴착성 확보를 위하여 압축강도 1MPa~8MPa의 특성을 가지게 된다.

위와 같은 경량 모르타르 조성물을 제조하기 위한 본 발명의 제조방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.

우선 모래, 시멘트, 플라이애시, 물 및 고성능 감수제를 함께 투입하여 교반한다. 구체적으로는 포틀랜드 시멘트와 플라이애시를 결합재로 이용하되 플라이애시의 치환율이 중량비로서 60~80%되며, 물-결합재비(w/c ratio) 60~70%, 및 결합재의 양 400~500㎏/㎥이 되도록 공장에서 교반된 모르타르를 레미콘 트럭 등의 이송장비에 의해 현장으로 이송하는 단계를 수행한다.

현장에서는, 이송장비로 이송되어 온 모르타르에 기포제와 지연제를 투입하여 교반하는 단계를 수행한다. 모르타르를 이송해온 레미콘 트럭에 직접 기포제와 지연제를 투입하는 것이 바람직하며, 이 때 교반 시간은 약 1분인 것이 바람직하다. 기포제의 투입량은 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때 기포제 0 초과 ~ 12중량부가 되도록 하며, 지연제의 투입량은 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때 기포제 0.1 ~ 3중량부가 되도록 한다.

본 발명의 경량 모르타르 조성물이 속경성을 가지도록 하기 위해서는 앞서 설명한 것처럼 강도발현 촉진제가 포함되는데, 강도발현 촉진제로 인한 재료의 급결을 방지하기 위하여, 강도발현 촉진제를 투입하기에 앞서서, 미리 지연제를 투입하여 고르게 분산되도록 교반하는 것이다.

이와 같이, 기포제와 지연제까지 투입되어 교반된 후에는, 강도발현 촉진제를 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때 3 ~7 중량부로 투입하여 약 1분간 교반한 후 배출하여 되메움이 필요한 공간 즉, 굴착부에 타설하는 단계를 수행한다.

기포제와 지연제가 투입되어 교반된 모르타르는 펌프 등을 이용하여 배출관을 통해서 배출되는데, 배출관 내부에는 연속식 믹서(스크류 믹서)를 설치하여, 배출관 내에 강도발현 촉진제를 투입하면서 모르타르와 강도발현 촉진제를 연속식 믹서로 교반하면서 배출시켜서, 굴착부에 직접 타설하는 것이 바람직하다.

다음에서는 본 발명의 구체적인 실시예와 비교예를 예시하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

표 1에는 본 발명의 구체적인 실시예 및 비교예에서 결합재로서 이용된 플라이애시와 포틀랜드 시멘트의 화학성분이 정리되어 있다.

표 2에는 본 발명에 따른 경량 모르타르 조성물의 실시예 및 이와 대비되는 비교예의 조성이 정리되어 있다. 본 발명의 실시예에 사용된 재료는, 모래, 포틀랜드 시멘트, 플라이애시, 고성능 감수제, 기포제, 지연제 및 강도발현 촉진제이며, 표 2에서 위 재료들의 단위는 중량부이다(즉, 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때의 중량부). 결합재는 포틀랜드 시멘트와 플라이애시는 결합재인데, 실시예 및 비교예에 대하여 결합재의 양은 450㎏/㎥로 하였다. 플라이애시의 치환율을 50~90%로 하였고, 물-결합재비는 0.6~0.7로 하였으며, 강도발현 촉진제는 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때 0중량부 초과 7중량부 이하로 첨가하였다. 기포제는 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때 0중량부 초과 12중량부 이하로 첨가하였다. 고성능 감수제는 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때 0중량부 초과 1중량부 이하로 첨가하였으며, 지연제는 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때 0.3중량부로 첨가하였다.

표 2에 정리된 본 발명의 실시예 및 비교예에서 기포제로는 식물성 기포제를 이용하였으며, 물과 기포제가 중량비 40:1의 비율로 교반된 것을 사용하였다.

표 2에 정리된 본 발명의 실시예와 비교예에 대해 각각 공기량, 슬럼프 플로우량, 단위용적질량 및 초결시간을 측정하였으며, 응결실험과 압축강도실험을 수행하였다.

도 1에는 위와 같은 본 발명의 실시예와 비교예에 대한 공기량 측정결과를 보여주는 벤다이어그램이 도시되어 있다. 굴착복구 공사 후, 복구용으로 이용되는 되메움재는, 자중을 줄이기 위하여 공기량이 약 10~30%가 되어야 한다. 도 1에서 알 수 있듯이, 기포제를 사용한 본 발명에 따른 실시예는 충분한 공기량이 확보된 것을 확인할 수 있으나, 기포제를 사용하지 않은 비교예의 경우에는 공기량이 5% 미만을 나타내고 있다. 공기량이 30%를 초과하면 응결이 지연되는 현상으로 빠른 공정이 이루어지기 어렵게 되는데, 본 발명의 실시예는 모두 공기량이 30% 미만이어서 응결 지연의 문제도 발생하지 않는다.

도 2에는 위와 같은 본 발명의 실시예와 비교예에 대한 슬럼프 플로우 측정결과를 보여주는 벤다이어그램이 도시되어 있다. 굴착복구 공사 시 관로 주변부의 되메움 작업은 인력이 들어가 작업하기는 어려운 측면이 있다. 따라서 되메움재는 자가다짐 성능을 가지는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 실시예의 경우, 기포제 첨가를 통해 유동성이 증가하여 모든 배합에서 슬럼프 플로우가 500mm 이상을 나타내어, 유동성이 상당히 우수하다는 점을 확인할 수 있다. 이와 같이 우수한 유동성을 가진다는 것은 되메움재로서 충분한 자가다짐 성능을 발휘함을 의미한다. 그러나 비교예의 경우 슬럼프 플로우가 약 300mm 이하로 나타나 자가다짐 성능을 만족하지 못하였다.

도 3에는 위와 같은 본 발명의 실시예와 비교예에 대한 단위용적질량 측정결과를 보여주는 벤다이어그램이 도시되어 있다. 되메움재의 경우, 하부 지반에 가하는 하중을 최소화하는 것이 중요한데, 본 발명에 따른 실시예의 경우, 비교예에 비해 단위용적질량이 크게 낮음을 알 수 있다. 또한 본 발명에 따른 실시예의 단위용적질량은 약 1.6~1.8 ton/m³을 나타내어 일반적인 흙의 다짐밀도와 유사한 값을 나타내고 있음이 확인되었다.

도 4에는 위와 같은 본 발명의 실시예와 비교예에 대한 응결실험결과를 보여주는 벤다이어그램이 도시되어 있다. 굴착복구 공사의 경우 빠른 공사진행을 위해 관로 주변부 되메움재의 양생기간을 최소화하는 것이 중요한다. 본 발명에 따른 실시예의 경우 대부분 30분 이내에서 초결이 발생하여, 타설 후 30분 이후에 다음 공정이 진행될 수 있어 급속 시공이 가능하다. 또한 본 발명에 따른 모든 실시예합에서 최대 2시간 이내에는 초결이 발생하고 있으며, 이는 비교예 1~3에 비해 응결을 크게 앞당긴 것이다. 비교예 1~3의 경우, 초결이 약 300분을 초과하였다.

도 5에는 위와 같은 본 발명의 실시예와 비교예에 대한 압축강도 실험결과를 보여주는 벤다이어그램이 도시되어 있다. 되메움부의 재굴착성을 확보하기 위해서는 모르타르가 낮은 압축강도를 유지하는 것이 좋으며, 통상적으로 8MPa 이하를 나타내는 것이 바람직하다. 압축강도 실험결과, 본 발명의 모든 실시예에서 약 8MPa 미만을 나타내어 재굴착이 가능한 것으로 확인되었다.

도 6에는 표 2에 기재된 본 발명의 실시예 14번, 19번, 20번, 21번, 22번 그리고 비교예 7번과 8번에 대한 강도발현 촉진제 첨가비율에 따른 초결시간의 측정결과를 보여주는 그래프도가 도시되어 있다. 강도발현 촉진제를 2%를 첨가할 경우, 초결이 120분을 초과하여 빠른 급속시공이 어려우며, 강도발현 촉진제를 8% 첨가할 경우 초결이 20분 미만으로 너무 급속하게 진행되어 본 발명의 경량 모르타르 조성물이 포설되는 과정에서 층분리현상이 발생할 수 있다. 이러한 결과는 본 발명에서 강도발현 촉진제의 함유량 3~7%가 바람직한 범위라는 점을 재확인하는 것이다.

도 7에는 표 2에 기재된 본 발명의 실시예 7번, 8번, 9번 그리고 비교예 9번과 10번에 대한 플라이애시 치환비율에 따른 28일 압축강도의 측정결과를 보여주는 그래프도가 도시되어 있는데, 플라이애시 치환율이 60% 미만이면 압축강도가 8MPa 이상을 나타내어 재굴착이 어려우며, 플라이애시 치환율이 80%를 초과하면 빠른 강도발현이 어렵고 28일 압축강도가 1MPa 이하를 나타내어 충분한 지지력 확보가 어렵다는 점, 그리고 이와 같이 플라이애시가 치환율이 높을 경우 블리딩수에 플라이애시가 떠서 뭉쳐지는 현상이 발생하여 모르타르 성능을 저하시킨다는 점을 위 실험을 통해서 재확인하였으며, 이러한 결과는 본 발명에서의 플라이애시 치환율 60~80%이 매우 바람직한 범위라는 것을 보여주는 것이다.

도 8과 도 9에는 각각 본 발명의 실시예와 비교예에 대한 물-결합재비에 따른 28일 압축강도의 측정결과를 보여주는 그래프도가 도시되어 있는데, 도 8에는 표 2에 기재된 본 발명의 실시예 1번, 4번, 7번 및 비교예 11에 대한 측정결과가 도시되어 있고, 도 9에는 표 2에 기재된 본 발명의 실시예 12번, 15번, 18번 및 비교예 12에 대한 측정결과가 도시되어 있다. 되메움재에서 물-결합재비가 0.55일 경우 압축강도가 8MPa을 초과하여 재굴착을 어렵게 할 수 있으며, 물-결합재비가 0.75인 경우 압축강도가 1MPa 미만을 나타내어 충분한 지지력 확보가 어려울 수 있다. 위와 같은 실험에 의해, 본 발명에서의 물-결합재 비 0.6~0.7가 바람직한 것임이 확인되었으며, 특히 <실시예 14>가 가장 바람직한 것으로 나타났다.

이상에서 살펴본 것처럼, 본 발명에 따른 경량 모르타르 조성물은, 시멘트와 플라이애시를 기반으로 모르타르 배합에 기포제와 강도발현 촉진제를 첨가함으로써, 자가다짐형 속경성 경량기포 모르타르가 형성되어, 굴착복구 공사 시 관로 주변부의 되메움재로 매우 유용하게 사용될 수 있게 된다.

특히, 앞서 본 발명의 실시예와 비교예의 비교 실험에서 확인되었듯이, 본 발명에 따른 경량 모르타르 조성물은, 타설 후 약 30분~2시간 안에 초결이 발생하여 다음 공정을 신속하게 진행할 수 있게 되는 장점을 가질 뿐만 아니라, 기포제를 포함함으로써 고유동성이 확보되어 우수한 자가다짐 성능을 발휘하게 됨으로써 작업자가 굴착부위에 직접 들어가 타설 작업을 할 필요가 없게 되며, 그에 따라 굴착복구 작업을 매우 효율적으로 수행할 수 있게 된다.

또한 본 발명에서는 기포제의 첨가를 통해, 경량 모르타르 조성물의 공기량이 10~30% 정도 확보가 되어 저밀도를 나타내며, 그에 따라 하부지반에 가하는 자중을 최소화할 수 있다. 본 발명의 경량 모르타르 조성물에서는, 매설관 주변부의 흙의 다짐밀도와 유사한 다짐밀도가 발현되지만, 하부 지지력이 증가하게 되므로 굴착복구 공사 후 도로포장을 하였을 때, 도로포장부의 침하 및 균열을 억제할 수 있으며, 궁극적으로 굴착복구공사 구간의 도로포장체 수명을 증진시킬 수 있게 된다. 더 나아가, 본 발명의 경량 모르타르 조성물은 낮은 압축강도와 저밀도의 특성을 가지므로, 후 관로 주변 유지보수 공사 시 재굴착이 용이하게 되는 장점도 가지게 된다.

도 10에는 각각 굴착복구 공사 시 관로 주변부를 되메움한 상태를 보여주는 개략적인 관로 길이 방향의 단면도가 도시되어 있는데, 도 10의 (a)에는 모래를 이용한 종래의 방식이 도시되어 있으며, 도 10의 (b) 및 (c)에는 각각 본 발명에 따른 경량 모르타르 조성물을 사용하되, 관로의 하부 및 관로의 중간 이하의 부분에만 본 발명의 경량 모르타르 조성물을 이용하여 되메움한 상태가 도시되어 있다. 도 10의 (d)에는 본 발명의 경량 모르타르 조성물만으로 되메움을 한 상태가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 경량 모르타르 조성물은 이와 같이 굴착복구 공사 시 관로 주변부의 되메움재로 매우 유용하게 사용될 수 있지만, 그 용도는 이에 한정되지 않으며, 기타 교량접속부 뒤채움부, 싱크홀 발생 구간의 급속 보수의 경우에도 매우 유용하게 사용될 수 있다.

Claims

굴착복구 공사를 수행할 때 굴착부에 모르타르 조성물을 타설하여 되메움하는 방법으로서,
모래와 결합재(binder)와 물을 혼합하여 교반함으로써 모르타르를 제조하는데, 결합재로서는 포틀랜드 시멘트와 플라이애시를 이용하되 플라이애시의 치환율이 중량비로서 60~80%가 되도록 하며, 물-결합재비(w/c ratio) 60~70%, 및 결합재 450㎏/㎥이 되도록 교반하여 모르타르를 제조하는 단계;
제조된 모르타르를 레미콘 트럭에 의해 현장으로 이송하는 단계;
레미콘 트럭으로 이송되어 온 모르타르에 고성능 감수제와 기포제를 투입하여 레미콘 트럭 내에서 모르타르, 고성능 감수제 및 기포제를 교반하되, 고성능 감수제는 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때 0.5~1중량부로 투입하고, 기포제는 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때 7중량부로 투입하여 교반하는 단계; 및
모르타르에 고성능 감수제와 기포제가 투입되고 교반되어 레미콘 트럭에 담겨져 있는 모르타르 조성물을, 스크류 믹서가 내부에 구비되어 있는 배출관을 통해 배출시켜서 굴착부에 타설하게 되는데, 배출관 내에 강도발현 촉진제를 결합재의 중량을 100중량부라고 하였을 때 3~7중량부로 투입하면서 모르타르 조성물과 강도발현 촉진제를 스크류 믹서로 교반하면서 배출시켜서 굴착부에 타설하는 단계를 포함하며;
강도발현 촉진제, 기포제 및 고성능 감수제가 투입되고 교반되어 타설된 모르타르 조성물은,
공기량은 10~30%이고;
슬럼프 플로우는 500mm 이상이며;
초결은 30~120분 이내에 발현되고;
압축강도는 1MPa~8MPa이며;
단위용적질량은 1.6~1.8 ton/m³인 것을 특징으로 하는 굴착복구 공사 중의 굴착부 되메움 시공방법.
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