KR101666074B1

KR101666074B1 - 고함수비의 점성준설토를 이용하여 준설과 동시에 급속부지 조성이 가능하도록 하는 급속부지 조성처리시스템 및 이를 이용한 급속부지 조성방법

Info

Publication number: KR101666074B1
Application number: KR1020160005290A
Authority: KR
Inventors: 홍은국
Original assignee: 한국경량혼합토 주식회사
Priority date: 2016-01-15
Filing date: 2016-01-15
Publication date: 2016-10-14

Abstract

본 발명은 해양, 하천, 호수, 항구 등의 바닥으로부터 펌프로 뽑아낸 고함수 점성준설토를 1차 침강, 2차 침강 처리하고, 이와 같은 침강처리에 의해 수분 함량을 최소화한 준설토를 경량혼합토 플랜트로 공급하여 경량혼합토를 제조함과 동시에 매립부지에 압송·성토함으로써, 고함수의 점성준설토를 통한 급속 부지조성이 가능하도록 하는 급속부지 조성처리시스템 및 이를 이용한 급속부지 조성방법에 관한 것이다.

Description

고함수비의 점성준설토를 이용하여 준설과 동시에 급속부지 조성이 가능하도록 하는 급속부지 조성처리시스템 및 이를 이용한 급속부지 조성방법{SYSTEM THAT ALLOW FOR HIGH-SPEED SITE RENOVATION USING HIGH WATER CONTENT DREDGED SEDIMENT AND DREDGING WORK AT THE SAME TIME AND METHOD FOR HIHG-SPEED SITE RENOVATION}

준설이란 하천이나 해안의 수저에 쌓인 점토나 모래 등을 파내어 바닥을 깊게 하는 일로써 이러한 준설작업으로 인하여 발생하는 암석, 자갈, 모래, 점토 등을 통칭하여 준설토라 부른다.

준설토는 발생위치에 따라서 항만, 저수지, 하천 준설토 등으로 구분할 수 있다.

Gravel과 Sand와 같이 입자가 거칠고 큰 준설토의 경우 골재로서의 활용이나 육상 부지조성, 부지개량, 복토재, 해변보완 등과 같은 공학적인 재활용에 적합하게 분류되어 재활용률이 높고, 육상 서식지 개발과 양식어장의 저질개선과 같은 환경 증진용 재활용에도 활용이 가능하다. 그러나 대부분의 준설토는 silt와 clay가 다량 함유되어 있어, 건설 골재로서 재활용시 전처리 비용 등의 경제적인 비용이 발생하여 재활용하기에 비효율적이다.

하수 준설토는 준설오니의 영향으로 기존의 모래에 비하여 비중 값이 조금 작으나, 비교적 균질하고 유해폐기물의 혼입이 적기 때문에 입도 분포가 비교적 양호하고 중금속 용출시험결과도 유해물질이 법적 허용기준보다 현저히 낮아 건설재료로 재활용이 아주 용이한 특징이 있다.

준설토는 물량확보가 용이하고 경제적인 재료이기 때문에, 해안 지역에서 시행되는 대부분의 매립공사는 해저의 퇴적물을 준설하여 폰드(Pond) 내로 펌핑하여 매립지를 조성한다. 이때 폰드 내로 유입되는 준설토는 묽은 흙과 물의 혼합물인 슬러지 상태로 준설선으로부터 운송되며, 바로 침강하는 것이 아니라 점차 확산되어 침강, 퇴적된다.

준설 초기의 매립지반은 매우 큰 고함수비 상태로 존재하기 때문에 침강이 완료된 후 장시간 동안 자중압밀이 진행되어 침하가 크게 발생하고 유효응력이 점차 증가한다. 이러한 일련의 침강-자중압밀 과정은 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 추후 매립지 사용을 위한 흙의 안정화 계획 수립에 지대한 영향을 미치게 된다.

기존에는 수저에 있는 대규모의 점성토를 준설하고자 하는 경우는 고비용의 전처리, 즉 침강, 탈수, 고화 등의 과정을 거친 후 매립하거나, 대규모 폰드형태의 투기장을 조성 후 특별한 처리 없이 방치하다가 필요시 장시간의 복잡한 지반개량의 방법을 이용하여 부지를 조성하였다. 그러나 이와 같은 기존 방법은 시간적인 측면, 경제성 및 환경적 측면에서 많은 문제를 일으켰으며, 이외에 지반의 안정적 측면에서 불안정성이 매우 높아 지반 조성 후, 용도별 적절한 활용을 위해서는 추가적으로 막대한 시공비용을 토지 사용자들이 부담해야 했다. 따라서 이와 같은 기존 방식의 개선이 시급한 실정이다.

대한민국 등록특허 10-0955073(등록일자 2010.04.20) 대한민국 공개특허 10-2004-0100704(공개일자 2004.12.02) 대한민국 공개특허 10-2014-0114711(공개일자 2014.09.29) 대한민국 등록특허 10-1477769(등록일자 2014.12.23) 대한민국 등록특허 10-1466563(등록일자 2014.11.24)

본 발명은 기존의 문제점들을 해결하기 위하여 해양, 하천, 호수, 항구 등의 바닥으로부터 펌프로 뽑아낸 고함수비의 점성준설토를 준설과 동시에 소규모의 침강지를 통한 1차 침강, 2차 침강 처리하고, 이와 같은 침강처리에 의해 수분 함량을 최소화한 준설토를 경량혼합토 플랜트로 공급하여 경량혼합토를 제조·매립함으로써, 고함수의 점성준설토를 통한 경제적이며 지반의 안정성과 활용성이 높은 급속 부지조성이 가능하도록 하는 급속부지 조성처리시스템 및 이를 이용한 급속부지 조성방법을 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여,

본 발명은 하천, 호수, 항구, 바다 등의 바닥으로부터 펌핑 과정을 통해 뽑아 올린 점성준설토의 1차 침강처리를 위한 1차 침강지와,

상기 1차 침강지와 이격되어, 1차 침강지에서 침강되지 않은 상부의 부유 준설토를 공급받아 2차 침강처리하는 2차 침강지와,

상기 1차 침강지와 2차 침강지의 사이에 형성되어, 1차 침강지 및 2차 침강지로부터 펌핑 과정을 통해 뽑아낸 점성준설토를 임시 저장하는 점성준설토 임시수토장과,

상기 1차 침강지와 2차 침강지 사이에 형성되어, 1차 침강지 및 2차 침강지에 침강된 저함수비의 준설토를 펌핑 과정을 통해 뽑아내고, 이와 같이 뽑아낸 준설토를 혼합하여 임시 저장하는 준설토 임시수토장과,

상기 준설토 임시수토장으로부터 준설토를 공급받아 경량혼합토를 제조하는 경량혼합토 플랜트와,

상기 경량혼합토 플랜트를 통해 조성된 경량혼합토로 매립하는 매립지를 포함하여 이루어지는 준설과 동시에 고함수비의 점성준설토를 이용한 급속부지 조성처리시스템을 제공한다.

그리고 상기 급속부지 조성처리시스템을 이용한 급속부지 조성방법으로는,

하천, 호수, 항구, 바다 등의 바닥으로부터 펌핑 과정을 통해 뽑아 올린 점성준설토를 1차 침강지에 침강시키는 1차 침강 단계와,

1차 침강 단계를 거친 후, 1차 침강지 내의 미세 부유토를 함유하고 있는 준설토를 2차 침강지로 이송하여 침강시키는 2차 침강 단계와,

2차 침강 단계를 거친 최종 준설수를 외부로 방류하는 단계와,

준설수 방류 후, 상기 1차 침강지와 2차 침강지의 바닥에 적층되어 있는 준설토를 경량혼합토 플랜트로 이송하기 전에, 임시수토장으로 임시 수토하여 혼합하는 단계와,

혼합된 준설토를 경량혼합토 플랜트로 이송하여 경량혼합토를 제조하는 단계와,

상기 경량혼합토를 근거리에 임시 적치하거나 또는 원거리의 매립지로 직접 압송하여 부지를 조성하는 단계를 포함하여 이루어지는 점성준설토를 이용한 급속부지 조성방법을 제공한다.

본 발명에 따른 준설과 동시에 고함수비의 점성준설토를 이용한 급속부지 조성처리시스템 및 이를 이용한 급속부지 조성방법은 다음의 효과를 갖는다.

첫째, 점성준설토와 같은 고함수 준설토를 이용한 급속 부지 조성이 가능하다.

둘째, 준설토 투기를 위한 대규모의 호안 구축을 최소화하거나 생략할 수 있다.

셋째, 기존 방식을 통해 연약 점성준설토 매립지를 준설완료 후 활용하고자 할 경우에 발생하는, 매립 후 준설매립토 내에 존재하는 다량의 수분제거를 위한 다양한 탈수처리공법과, 이와 같은 탈수처리공법을 실시하기 전에 장비진입이 가능하도록 하기 위해 반드시 표층처리 공법을 시행해야 하는 점,

상기 표층처리 공법을 시행하기 위한 모래 등의 포설과, 표층처리공법을 통한 수분제거 및 압밀을 촉진하기 위해, 하중이 무거운 토래/토사 등을 높이 적치하여 재하 하는 과정과, 이 과정에서 침하된 체적만큼의 필요한 토사를 외부로부터 토취 등의 방법으로 보충해야 하는 점,

이러한 여러 과정으로 막대한 예산을 들여 조성한 투기장 호안을 효율적으로 이용하지 못하고 있으며, 경제 및 시간상으로 발생하는 점 등의 많은 문제점을 본 발명의 준설과 동시에 고함수비의 준설토를 이용한 급속부지 조성처리시스템을 통해 해결할 수 있다.

넷째, 고함수 준설토를 이용하여 급속 부지 조성이 가능하여, 매립용 토사를 위한 토취행위로 산림파괴를 하지않아도 된다.

다섯째, 본 발명에 따라 제조된 경량혼합토를 이용하는 경우, 매립 후 지반 부등침하 위험을 최소화할 수 있다.

여섯째, 지진 발생시 준설 매립지의 가장 취약점인 지반 액상화 최소화하여 재난피해를 최소화할 수 있다.

일곱째, 준설 완료와 동시에 부지조성 완료 가능하여, 준설 매립부지에서 발생하는 유기물의 부패와 악취를 예방할 수 있고, 준설매립부지를 준설완료와 동시에 활용할 수 있어 국토를 효율적으로 이용할 수 있다는 장점을 갖는다.

도 1은 본 발명의 급속부지 조성처리시스템을 통한 부지조성 과정을 보인 도면.
도 2는 본 발명에 따른 급속부지 조성처리시스템을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 급속부지 조성처리시스템을 구성하는 경량혼합토 플랜트의 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 급속부지 조성방법에 따른 순서도.

이하, 본 발명에 따른 점성준설토를 이용한 급속부지 조성처리시스템 및 이를 이용한 급속부지 조성방법에 대해 도면과 함께 구체적으로 살펴보도록 한다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이,

본 발명에 따른 점성준설토를 이용한 급속부지 조성처리시스템(1)은 하천, 호수, 항구, 바다 등의 바닥으로부터 펌핑 과정을 통해 뽑아 올린 점성준설토의 1차 침강처리를 위한 1차 침강지(10)와,

상기 1차 침강지(10)와 이격되어, 1차 침강지(10)에서 침강되지 않아 많은 부유토를 함유하고 있는 상부의 부유 준설토를 공급받아 2차 침강처리하는 2차 침강지(20)와,

상기 1차 침강지(10)와 2차 침강지(20)의 사이에 형성되어, 1차 침강지(10) 및 2차 침강지(20)에 침강된 저함수비의 준설토를 펌핑 과정을 통해 뽑아내고, 이와 같이 뽑아낸 준설토를 혼합하여 임시 저장하는 준설토 임시수토장(30)과,

상기 준설토 임시수토장(30)으로부터 준설토를 공급받아 경량혼합토를 제조하는 경량혼합토 플랜트(40)과,

상기 경량혼합토 플랜트(40)를 통해 조성된 경량혼합토로 매립하는 매립지(50)를 포함하여 이루어진다.

1차 침강지(10) 내의 저함수 준설토인 1차 침강 잔류토와, 2차 침강지(20) 내의 저함수 준설토인 침강된 미세 부유토를 혼합한 혼합준설토를 이용하여 경량혼합토를 제조하고,

이와 같이 제조된 경량혼합토를 근거리 또는 원거리의 매립지로 직접 압송하여 바로 부지조성이 가능하다는 특징이 있다.

본 발명에 따른 급속부지 조성처리시스템은 기존 부지조성방법과 달리, 1차 침강지(10)와 2차 침강지(20)를 설치하여, 1차 침강지(10)에서 1차 침강과정을 거친 후,

1차 침강지(10) 내에서 침강되지 못한 상부의 부유 준설토를 2차 침강지(20)로 이송하여, 2차 침강과정을 거쳐 준설수 내에 포함되어 있는 미세부유토를 침강시키고, 준설토가 포함되어 있지 않은 깨끗한 상태의 준설수를 외부로 방류한 다음,

이와 같이 제조된 경량혼합토를 근거리 또는 원거리의 매립지로 직접 압송하여 바로 부지를 조성한다.

이와 같은 급속부지 조성처리시스템은 기존 준설토를 이용한 부지 조성방법과 달리 단시간 내에 고함수의 준설토를 이용하여 부지를 조성할 수 있는 큰 장점을 갖는다.

기존 방식은 사전에 준설토 투기장을 조성한 후, 준설하여 준설토를 투기장에 방치, 표층처리, PBD 공법 적용, 모래포설, 성토재하, 성토 제거를 통한 부지를 조성함으로써, 부지 조성에 상당한 시간과 비용이 소용되는 문제가 있었으나, 본 발명에서 제시하는 방식을 적용하게 할 경우 점성준설토와 같은 매우 연약한 토질의 준설토를 준설 완료와 동시에 부지조성 완료가 가능하여 급속으로 부지를 조성할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명은 고함수 상태의 준설토를 이용하여 부지를 조성함에 있어, 상기 1차 침강지(10)와 2차 침강지(20)를 통해 고함수 준설토의 함수량을 최소화하고, 이와 같이 수분함량을 최소화한, 1차 침강지(10)와 2차 침강지(20)의 준설토를 준설토 임시수토장(30)에서 혼합한 후, 혼합 준설토를 경량혼합토 플랜트(40)에 공급함으로써, 경량혼합토 플랜트(40)를 통해 경량혼합토가 제조되고, 이와 같이 제조된 경량혼합토는 근거리에 임시 적치되거나 또는 원거리의 매립지로 직접 압송되어 부지를 조성하게 된다.

상기 1차 침강지(10)와 2차 침강지(20) 사이에는 일정 수용 공간을 갖는 준설토 임시수토장(30)을 둠으로써, 상기 1차 침강지(10)로부터 뽑아낸 준설토인 1차 침강 잔류토와, 2차 침강지(20)로부터 뽑아낸 준설토인 2차 침강 미세부유토를 일시적으로 수토한 후, 혼합하여 적정 함수비를 갖는 혼합 준설토를 조성하게 된다.

이와 같은 준설토 임시수토장(30)으로 인해, 비교적 빨리 침강되는 100~200%의 저함수비를 갖는 1차 침강지 준설토와 비교적 침강이 느린 200~400%의 고함수비를 갖는 2차 침강지 준설토를 경량혼합토 플랜트(40)로 이송하기 전에, 준설토 임시수토장(30)으로 수토하여 혼합함으로써, 200~300%의 적정 함수비와 재료의 균일성을 이룬 혼합 준설토를 지속적으로 상기 경량혼합토 플랜트(40)로 공급될 수 있도록 한다.

또한 이와 같은 준설토 임시수토장(30)을 둠으로써, 경량혼합토 플랜트(40)를 통해 준설과 동시에 효율적으로 경량혼합토를 제조하여 바로 매립지(20)를 매립할 수 있도록 한다.

상기 경량혼합토 플랜트(40)는 도 3에 도시한 바와 같이, 고화재를 공급하는 고화재저장사이로(401)와, 상기 고화재저장사이로(401)로부터 공급되는 고화재를 혼합부까지 이송하는 컨베이어(402, 403, 404)와,

상기 컨베이어를 통해 공급되는 고화재와, 준설토 임시수토장(30)으로부터 공급되는 혼합 준설토를 혼합하여 혼합물을 조성하는 혼합부(405)와,

상기 혼합부(405)를 통해 고화재와 혼합을 이룬 준설토를 매립지로 압송하는 과정 중에 기포를 공급하는 기포공급부(406)를 포함하여 이루어진다.

상기 고화재는 소정의 강도를 확보하기 위하여 첨가하는 것으로서, 시멘트계 재료, 굴껍질, 산업부산물을 활용한 고화재, 친환경 토양안정재 NSS(natural stabilizer soil) 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상을 사용한다. 준설토로부터 제조된 경량혼합토의 강도는 상기 고화재의 첨가량에 의해 결정된다.

상기 시멘트계 재료로는 1종 또는 2종 포틀랜드 시멘트가 주로 사용된다. 시멘트의 혼합비는 기대하는 개량효과나 흙의 종류에 따라 다르지만, 대부분 경량혼합토의 전체 중량에 대해 2~5wt% 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 이때 흙 속에 점토성분 및 함수비가 증가할수록 시멘트의 양도 증가한다.

시멘트의 고화 메카니즘은 물리적 혼합이 아니라 화학적 상호작용에 의해 이루어지는 것으로서, 시멘트는 클링커 구성광물이라는 시멘트 화합물이 물과 반응하는 수화반응을 통해 수화물을 생성하면서 응결하고 경화된다. 시멘트의 주성분 클링커광물은 알루민산 3석회(3CaO·Al₂O₃,C₃A), 규산 3석회(3CaO·SiO₂,C₃S), 규산 2석회(2CaO·SiO₂,C₂S), 알루민산 철산 4석회(4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃, C₄AF)이며 이러한 클링커광물에 따라 수화반응으로 생성되는 수화물은 수화에 따라 알루민산 석회(3CaOAl₂O₃mH₂O), 규산석회(mCaOSiO₂nH₂O), 철산석회(CaOFe₂O₃nH₂O) 등의 수화물을 만들며 수산화석회(Ca(OH₂))를 유리시켜 콜로이드상에서 결정상으로 성장시켜 경화가 진행된다.

수화작용은 장기에 걸쳐 진행되며 초기의 응결과정을 걸쳐서 경화과정으로 진행된다. 이 기간은 전체에서 보면 단기간이나 시멘트의 결합력에 있어서 중요하다.

또한 준설토에 고화재를 첨가하면 수화반응에 의해서 발생한 가변성을 띤 Ca⁺²이온이 증가하게 되어 칼륨(K⁺), 나트륨(Na⁺) 이온을 완전히 대체하게 되는데, 이는 양전하를 띤 Ca⁺² 이온이 음전하를 띤 토립자의 표면으로 흡착되는 현상이다. 흙과 고화재의 상호작용은 주로 응집력을 증가시키고 고화재 함량이 증가할수록 고화재의 수화작용으로 인하여 흙덩어리 사이의 공극을 채우게 되는 결과가 되어 역학적으로 큰 강도와 불투수성인 흙 포장이 된다.

시멘트로는 광의의 시멘트에 포함되는 종류는 많으나 시멘트, 고로시멘트, 공업용 석회 및 소석회를 주요 대상으로 한다. 이밖에 실리커 시멘트, 도로마이트석회, 고로슬러그를 주재로 하는 것과 카바이트재 등이 있다.

상기 시멘트를 이용한 고화재의 기능을 향상시키기 위해, 플라이애쉬 등의 포졸란 물질을 첨가제로 사용되기도 한다.

상기 굴껍질은 초음파 수세 후에 건조한 것을 열처리하여 분쇄한 평균 입경이 35~45 ㎛인 것을 사용한다.

굴껍질은 광물상이 Calcite로 96% 이상이 CaCO₃ 이다. 굴 껍질을 수직으로 파단하여 단면을 살펴보면 치밀적 판상구조인 sheet layer와 비표면적이 큰 다공성 구조의 bulky layer로 구성되어 있다. 이 두 층의 화학조성과 미구조가 다른 점을 이용하여 bulky layer 부분만 탈탄산함으로서 Silica와의 수열 처리시 Tobermorite 나 Xonotlite와 같은 결합상을 형성하도록 하고 탈탄산이 되지 않은 sheet layer 부분은 미반응 Silica와 함께 경화체에 남아 골재역할을 하도록 한 것이 굴패각 고화재이다.

상기 산업부산물을 활용한 고화재는 고로슬래그 미분말을 기본재료로 인산석고 및 알칼리 복합 활성화제를 이용하여 제작된 비소성 무기결합재(non sintering binder)로서, CaO 45.4%, SiO₂ 29.8%, Al₂O₃ 10.2%, SO₃ 7.3%, MgO 4%, Fe₂O₃ 1.1%, K₂O 0.8%의 성분조성을 갖는다.

시멘트를 제조하는 과정에서 발생하는 석회석의 무분별한 채굴로 인한 자연 훼손과 이산화탄소의 배출을 저감시킨다는 점에서 일반 시멘트보다 경제적이며 친환경적이라는 장점을 꼽을 수 있다.

상기 친환경 토양안정재 NSS(natural stabilizer soil)는 천연섬유와 추출한 단섬유와 석회를 혼합한 재료를 주원료로 하는 것으로서, 흙의 전단강도를 증가시켜 지반의 지지력과 내구성을 향상시키며, 침수와 동해를 동시에 방지하는 특징이 있다.

상기 기포는 경량화재로서, 지반재료를 경량화하기 위해 혼합하는 재료이다. 상기 기포는 기포제를 물, 해수 또는 담수에 희석하여 발포한 후에 사용한다.

경량성과 유동성 확보를 위해 사용되는 기포제는 공기압, 온도, 유기물 함량, 발포 후 경과시간 등에 큰 영향을 받는다. 기포제의 종류에는 동물성 단백질 형태의 기포제와 표면장력에 의해 기포가 형성되는 계면활성제가 있으며 기포제는 형상에 관계없이 시멘트가 응결하고 경화될 때까지 기포를 안정되게 유지되어야 한다.

더욱 구체적으로는, 기포의 생성을 위하여 기포제와 물을 1:20의 중량비율로 혼합하고 사전에 발포시켜 사용한다. 상기 기포제는 합성계면활성제 기포제로서 고급 Alcohol 유황 에스테르계 화합물이다.

상기 기포제에는 동물성, 식물성, 합성유계 등이 있으며 계면 활성 작용을 이용하여 물리적으로 기포를 도입한 것이다.

기포를 발생시키는 방법은 기포기를 이용하여 물리적으로 사전에 발포를 시키는 방법과 발포제를 시료에 혼합시켜 수화반응에 의해 가스를 발생시키는 방법으로 구분된다. 이때 기포제는 경량성과 유동성을 확보하기 위해서 기포를 내부에 균일하게 분산시키는 것이 중요하므로 온도의 영향을 크게 받는 발포제를 혼합시키는 방법은 거의 사용하지 않는다.

상기 동물성 기포제의 경우, 비중 1.2, pH(4℃) 7.0, 비누화값 210, 침전값 10, 염분농도 4.2%이고,

식물성 기포제의 경우, 비중 1.03, pH(4℃) 7.1, 비누화값 5.3, 침전값 0, 염분농도 1.7%이다.

합성 계면활성제의 수용액은 발포가 용이하여 기포제로서 많이 사용된다. 기포제로서 사용되는 계면활성제는 형상에 관계없이 기포를 시멘트가 응결 경화할 때까지 안정되게 유지하여야 한다. 양성 계면활성제는 산성, 알카리성에 관계없이 계면 활성 작용을 나타내므로 기포제로서 우수한 성능을 나타내고 있다. 비이온 계면활성제는 이온성에 영향을 받지 않아 기포제로서 사용할 수 있지만 전반적으로 기포성이 약하고 슬러리 중의 기포 안전성이 불안정하여 단독으로 사용되지 않는다.

상기 제시된 고화재 종류 외에 철강슬래그를 사용할 수도 있다. 단 이때의 배합비율은 슬래그 판매사별 성분의 차이가 있으므로 현장배합비로 결정한다. 또한 필요시 시메트를 첨가할 수도 있다.

상기 철강슬래그는 고로슬래그와 제강슬래그로 나뉜다.

고로 슬래그는 용광로에서 철광석이 코크스 석회석과 함께 넣어져 용융되는 과정에서 얻어지는데 조강 톤당 약 정도의 슬래그가 얻어진다. 이때 약 ℃의 온도에서 용융되는데 사용된 냉각방식에 따라 서냉슬래그 급냉슬래그로 나뉜다.

급냉슬래그는 포틀랜드 시멘트와 구성 성분이 비슷해 시멘트 원료로 사용되기도 하고 잠재수경성이 있어서 시멘트의 혼합재로도 사용된다 하지만 서냉슬래그는 공기 중에서 냉각될 때 안정한 물질로 결정화되기 때문에 도로 노반재나 콘크리트용 굵은 골재 등으로 사용되고 있다.

준설토 철강슬래그 혼합토의 일축압축강도는 순수 준설토의 일축압축강도 보다 크게 나타났고 양생일수 및 혼합률이 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였다. 또한 강도는 슬래그 20~40% 혼합시 순수 준설토에 비해 약 2.27~11.77배 증가한다.

준설토 철강슬래그 혼합토의 지지력은 순수 준설토의 지지력에 비해 크게 나타났고 양생일수 및 혼합률이 증가함에 따라 증가하는 경향을 보인다 또한 지지력은 슬래그 20~40% 혼합시 순수 준설토에 비해 약 7.6~33.6배 증가한다.

경량혼합토는 단위 중량과 전단 강도를 사용목적에 맞게 조절할 수 있다. 사용재료의 단위 중량을 줄이기 위하여 기포(air-foam)를 혼합하고, 원하는 전단강도의 발현을 위하여 고화재인 시멘트 등을 사용한다.

단위 중량은 해안가에서 사용될 때 경량토가 물에 뜨는 것을 방지하기 위하여 10kN/㎥ ~ 14kN/㎥으로 설계하고, 매립성토재로 사용할 경우 일축압축강도의 범위를 50kPa ~ 100kPa가 되도록 설계한다.

다음으로 본 발명의 준설토를 이용한 급속부지 조성처리시스템을 통해 급속부지 조성방법에 대해 살펴보도록 한다.

본 발명에서는 상기 제시된 준설토를 이용한 급속부지 조성처리시스템을 통해 급속부지를 조성하는 방법을 제공하며,

이는 하천, 호수, 항구, 바다 등의 바닥으로부터 펌핑 과정을 통해 뽑아 올린 준설토를 1차 침강지에 침강시키는 1차 침강 단계와,

1차 침강 단계를 거친 후, 1차 침강지에서 침강되지 못한, 미세 부유토를 많이 함유하고 있는 미침강 준설토를 2차 침강지로 이송하여 침강시키는 2차 침강 단계와,

준설수 방류 후, 상기 1차 침강지와 2차 침강지의 바닥에 침강되어 있는 저함수비의 준설토를 펌핑 과정을 통해 뽑아내어 준설토 임시수토장(30)에 임시 수토한 후, 1차 침강지의 준설토와 2차 침강지의 준설토를 혼합하는 단계와,

상기 준설토 임시수토장(30)에서 혼합된 준설토를 경량혼합토 플랜트(40)로 이송하여, 경량혼합토 플랜트(40)를 통해 경량혼합토를 제조하는 단계와,

상기 제조된 경량혼합토를 압송펌프를 이용하여 매립지(50)로 이송·매립하여 부지를 조성하는 단계 포함하여 이루어진다.

상기 1차 침강단계는 모래, 자갈 등을 침강시키는 과정이며, 2차 침강단계는 1차 침강단계에서 침강된 준설토를 제외한, 미침강 상태의 준설토를 전체적으로 공급받아 침강처리되지 않은 미세부유토를 2차 침강처리하는 과정이다.

이와 같이 고함수 점성준설토를 이용하여 1차 침강과정과 2차 침강과정을 거쳐 모래, 자갈, 미세 부유토의 침강을 유도한 후, 나머지 준설수는 외부로 방류함으로써, 저 함수 상태의 1차 침강잔류토와, 2차 침강 미세부유토를 혼합 이용하여 균일한 품질의 경량혼합토를 제조할 수 있다.

본 발명에서는 기존 방식과 달리, 900% 이상의 고함수 상태의 점성준설토를 투기장으로 바로 이송하지 않고, 1차 침강과정과 2차 침강과정을 거친 100~400% 함수비의 준설토를 활용하여, 경량혼합토 플랜트를 거쳐 경량혼합토를 제조함으로써, 준설과 동시에 부지 조성이 이루어짐으로써 준설완료와 부지 조성완료가 동일 시점에 이루어질 수 있도록 함으로써, 기존 방식과 달리 급속 부지 조성이 가능하다.

다음으로 본 발명에 따라 제조된 경량혼합토를 이용한 강도특성을 확인하도록 한다.

[시험예]

본 발명에 따른 경량혼합토의 강도 특성을 파악하기 위하여 시험 인자로써 준설토의 함수비, 고화재의 함량, 양생일을 변화시켜 공시체를 제작하였다. 공시체 제작시 함수비는 자연함수비를 포함하여 100%, 200%, 400%로 하였으며 함수비 조절은 해수를 이용하였다. 고화재 함량은 공시체의 중량비로써 2%, 3%, 5%로 변화시켜 PVC관을 이용하여 공시체를 제작하였다.

탈수 경과시간 및 경량혼합토의 성토재로서의 적합성을 파악하기 위해 일축압축시험과 다짐시험, 용출용수 시험을 실시하였다. 시험에 사용된 공시체는 각각의 배합조건별로 양생일 7, 14, 28일에 따른 시험을 실시하였다.

시험결과, 고함수비의 점성준설토를 지반 매립용 성토재로 활용하는데 있어서 토질적으로 매우 우수하였으며, 특히 준설토내에 함유된 유기물질의 부패로 인하여 나타나는 악취를 방지하고, 준설토 내에 오염물질이 함유되었을 경우의 용출억제와, 지하수 유입에 따른 매립부지의 액상화 방지 등에서 매우 효과적임을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따른 준설과 동시에 고함수비의 점성준설토를 이용하여 부지를 조성하는 급속부지 조성처리시스템은 준설토 투기를 위한 호안 구축을 최소화하거나 또는 불필요하고, 연약 준설토의 활용이 가능하며, 매립용 토사 확보를 위한 토취비를 줄일 수 있고, 매립 후 지반 부등침하 위험 최소화, 지진 발생시 지반 액상화 최소화의 효과 및 준설 완료와 동시에 부지조성 완료가 가능하다는 장점이 있어 산업상 이용가능성이 크다.

1 : 급속부지 조성처리시스템
10: 1차 침강지
20: 2차 침강지
30: 준설토 임시수토장
40: 경량혼합토 플랜트
50: 매립지
401: 혼합부
402: 기포공급부
403: 기포혼합부
404: 압송부

Claims

하천, 호수, 항구, 바다 등의 바닥으로부터 펌핑 과정을 통해 뽑아 올린 준설토의 1차 침강처리를 위한 1차 침강지(10)와,
상기 1차 침강지(10)와 이격되어, 1차 침강지(10)에서 침강되지 않은 상부의 부유 준설토를 공급받아 2차 침강처리하는 2차 침강지(20)와,
상기 1차 침강지(10)와 2차 침강지(20)의 사이에 형성되어, 1차 침강지(10) 및 2차 침강지(20)에 침강된 저함수비의 준설토를 펌핑 과정을 통해 뽑아내고, 이와 같이 뽑아낸 준설토를 혼합하여 임시 저장하는 준설토 임시수토장(30)과,
상기 준설토 임시수토장(30)으로부터 준설토를 공급받아 경량혼합토를 제조하는 경량혼합토 플랜트(40)와,
상기 경량혼합토 플랜트(40)를 통해 조성된 경량혼합토로 매립하는 매립지(50)를 포함하여 이루어지는 것으로서,

상기 경량혼합토 플랜트(40)는 고화재를 공급하는 고화재저장사이로(401)와, 상기 고화재저장사이로(401)로부터 공급되는 고화재를 혼합부까지 이송하는 컨베이어(402, 403, 404)와,
상기 컨베이어를 통해 공급되는 고화재와, 준설토 임시수토장(30)으로부터 공급되는 혼합 준설토를 혼합하여 혼합물을 조성하는 혼합부(405)와,
상기 혼합부(405)를 통해 고화재와 혼합을 이룬 준설토를 매립지로 압송하는 과정 중에 기포를 공급하는 기포공급부(406)를 포함하여 이루어지는 것임을 특징으로 하는 고함수비의 점성준설토를 이용하여 준설과 동시에 급속부지 조성이 가능하도록 하는 급속부지 조성처리시스템.
삭제
청구항 1에 있어서,
준설토 임시수토장(30)은 100~200%인 저함수비의 1차 침강지 준설토와, 200~400%인 고함수비의 2차 침강지 준설토를 혼합하여, 200~300%의 적정 함수비를 갖는 균일 혼합 준설토를 조성한 후, 경량혼합토 플랜트(40)로 공급하는 것임을 특징으로 하는 고함수비의 점성준설토를 이용하여 준설과 동시에 급속부지 조성이 가능하도록 하는 급속부지 조성처리시스템.
삭제
하천, 호수, 항구, 바다 등의 바닥으로부터 펌핑 과정을 통해 뽑아 올린 준설토를 1차 침강지에 침강시키는 1차 침강 단계와,
1차 침강 단계를 거친 후, 1차 침강지에서 침강되지 못한, 미세 부유토를 많이 함유하고 있는 미침강 준설토를 2차 침강지로 이송하여 침강시키는 2차 침강 단계와,
2차 침강 단계를 거친 최종 준설수를 외부로 방류하는 단계와,
준설수 방류 후, 상기 1차 침강지와 2차 침강지의 바닥에 침강되어 있는 저함수비의 준설토를 펌핑 과정을 통해 뽑아내어 준설토 임시수토장(30)에 임시 수토한 후, 100~200%인 저함수비의 1차 침강지 준설토와 200~400%인 고함수비의 2차 침강지 준설토를 혼합하여, 200~300%의 적정 함수비를 갖는 균일 혼합 준설토를 조성하는 단계와,
상기 준설토 임시수토장(30)에서 혼합된 준설토를 경량혼합토 플랜트(40)로 이송하여, 경량혼합토 플랜트(40)를 통해 경량혼합토를 제조하는 단계와,
상기 제조된 경량혼합토를 압송펌프를 이용하여 매립지(50)로 이송·매립하여 부지를 조성하는 단계 포함하여 이루어지는 것임을 특징으로 하는 급속부지 조성처리시스템을 이용한 급속부지 조성방법.