KR101674025B1 - 패브릭 폼을 이용한 사면 보호 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패브릭 폼을 이용한 사면 보호 공법을 제공한다.
본 발명에 따른 패브릭 폼을 이용한 사면 보호 기술은 현장의 토사와 산업 공정 중 배출되는 부산물인 순환 자원을 이용하여 시멘트를 포함하지 않고도 기존의 토목섬유대 충전용 시멘트 모르타르와 동등 이상의 강도와 유동성을 확보할 수 있으며, 시멘트 사용을 배제함으로써 생태계 파괴의 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다. 또한, 현장의 토사를 그대로 배합하여 사용할 수 있으므로 경제성을 획기적으로 증대시킬 수 있고, 시공성도 우수한 장점이 있다.또한, 패브릭 폼이 채움재가 주입됨에 따라 하부로 흘러내려 현장에서의 시공성이 열악해지는 문제를 해결하기 위하여 패브릭 폼을 양쪽 및 중간 부분에서 지지하도록 하여 하부로 흘러내림을 방지할 수 있는 구조를 포함함으로써 내구성 및 안정성을 높일 수 있는 장점이 있다.

Description

패브릭 폼을 이용한 사면 보호 공법{Fabric form for protecting slope area using eco-friendly inorganic binder composition and construction method of protecting slope area using the same }

본 발명은 패브릭 폼을 이용한 사면 보호 공법에 관한 것으로서, 호안이나 하천, 산비탈 등의 사면에 침식이나 토사의 유실을 방지하기 위하여 사면을 보호하는 패브릭 폼 및 상기 패브릭 폼을 이용한 사면 보호 공법에 관한 것이다.

일반적으로 하천, 호안, 절개지, 해안 등에는 물 또는 해수의 범람을 방지하거나 수로를 유지하기 위하여 제방이나 둑이 설치된다. 이와 같은 제방이나 둑 또는 공원이나 절개지의 사면에는 안정화를 위해 토목 구조물이 설치되는데, 이러한 토목 구조물은 하천이나 호안에 흐르는 물에 의한 침식을 방지하고 물의 범람에 의한 피해를 줄이기 위한 구조물로서, 최근에는 자연 경관과의 조화 및 동식물의 서식처를 제공할 수 있도록 친환경적인 하천 조성이 요구됨에 따라 식생이 가능하도록 하는 구조물의 설치가 늘어나고 있는 실정이다.

현재 불안정한 사면을 안정화시키기 위해 다양한 사면 보호 공법이 시행되고 있으며, 특히 사면의 기울기가 급격하거나 암반 등으로 이루어진 사면의 경우에는 콘크리트 구조물을 옹벽의 형식으로 축조하여 사면을 지지하도록 하는 콘크리트 옹벽 공법 및 숏크리트 공법 등이 이용되고 있다.

그러나, 콘크리트 옹벽 공법의 경우는 견고함이 우수하고 시공 후 붕괴의 위험은 없으나 사면 내부에서 고립된 물이 콘크리트의 내측벽을 침식하게 되는 경우나 해빙기에 동결 및 해빙 과정에서 콘크리트 옹벽이 급속도로 붕괴될 위험이 있으며, 외관이 좋지 않고 식생에 불리하므로 친환경적인 공법과는 거리가 멀다.

또한, 숏크리트 공법의 경우는 급속경화제의 사용으로 시공이 간편하고 빠르나 사면상에 식생이 이루어지도록 하는 것은 거의 불가능하여 친환경적인 공법과는 거리가 멀고, 숏크리트의 벽체 내부와 사면 사이에 토사 유실로 인한 사면 붕괴를 야기할 수 있다는 문제가 있다.

따라서 토사 유실을 방지하고 식생이 가능하도록 하기 위하여 최근에는 블록이나 석재를 이용하는 방법이 많이 이용되고 있다. 또한, 최근에는 고강도 토목 섬유로 제직된 패브릭 폼을 이용하여 사면을 보호하는 방법(토목섬유튜브공법)도 활용되고 있다.

패브릭 폼을 이용한 사면 보호 방법(토목섬유튜브공법)은 고분자 합성섬유인 지오텍스타일을 활용하여 하천 및 해안 구조물을 비롯하여 다양한 토목구조물을 축조할 수 있는 최신 공법으로서, 고강도의 토목섬유로 제직된 두겹의 섬유 거푸집(패브릭 폼) 사이에 유동 상태의 모르타르 등 채움재를 주입하고 양생시켜 매트를 형성함에 의해 사면을 보호하는 공법이다.

이러한 토목섬유튜브공법은 토목섬유의 필터 및 배수기능을 복합적으로 활용하는 공법으로 과거의 모래주머니, 게비언 등의 개념에서 최근 수리학적 채움기법으로 적용하여 해안선 유지, 해안 보호 이안재, 교량가축도용 등으로 그 사용빈도가 점차 증가되고 있다. 또한, 토목섬유튜브공법은 경제적이며 시공성이 우수하고 환경 친화적인 하천 및 해안 구조물 축조공법으로서 기존의 사석 및 콘크리트 구조물을 대체할 수 있는 공법이다.

상기 토목섬유튜브공법은 고강도 토목섬유인 지오텍스타일을 특수 재봉하여 튜브 형태의 긴 포대로 만들어 내부에 모래 및 모르타르 등을 수리학적 방법으로 충진하여 하천 및 해안 구조물을 건설하는 것이 일반적이다. 이 때 내부 채움재로 사용되는 모래 및 시멘트 모르타르는 시공성과 경제성을 고려하면 비경제적이라 할 수 있다. 다시 말해, 기존의 토목섬유튜브공법은 현장의 가용 토사를 충분히 활용하지 못하는 단점이 있고, 또한 시멘트 모르타르의 경우는 해안가로 시멘트액이 유입되어 어류를 비롯한 생태계 파괴의 원인이 될 수 있는 문제가 있다.

이러한 토목섬유튜브공법에 관한 종래의 개발 기술을 소개하면 다음과 같다.

우선, 대한민국 등록특허 제10-0632494호는 PET 재질로 직조된 상부직물과 하부직물로 이루어지고 이들을 서류 접합부에 의해 접합하여 얻어진 사면 보호 섬유거푸집에 모르타르를 주입하여 돌출부를 형성하고 상기 돌출부 내측으로 접합부가 형성되도록 하며, 접합부를 절개하고 토사를 채워 자연 잔디 등을 식재할 수 있게 한 섬유 거푸집 보호 공법을 제안하였다. 그러나, 이 기술에서는 섬유 거푸집의 하부 쪽으로 모르타르가 집중되어 거푸집의 형태가 일정하게 이루어지기 어렵다는 문제가 있다. 또한, 일반적인 시멘트 모르타르를 사용하므로 경제성이 높지 않고 생태계 파괴라는 문제에 관해서는 해결 방법을 제시하고 있지 못하다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-0839233호는 사면 보호용 섬유거푸집을 구성함에 있어서 상면 섬유재와 하면 섬유재 사이에 성형재를 충전하는 양생 과정에서 성형재의 무게로 인해 하단에 하중이 집중되는 문제를 개선하기 위해 섬유재의 길이 방향으로 섬유 보호재를 구비하여 인장 강도를 높이고 거푸집의 내구성을 강화하는 기술을 제안하였다. 이 기술에서는 섬유 거푸집의 좌우 양쪽 가장자리에 섬유거푸집을 부착함으로써 별도의 내구성을 강화하는 보호부재를 설치할 필요가 없고 평평하고 직선부를 갖는 일반적 지형뿐만 아니라 돌출부나 만곡부가 있는 지형에서도 시공이 용이하다는 것을 장점으로 설명한다. 그러나, 단지 섬유보호대를 가장자리에 설치한 것만으로 거푸집의 내구성과 인장강도가 충분히 강화될 수는 없는 것이고, 또한, 채움재로서 일반적인 시멘트 모르타르를 사용하므로 경제성이 높지 않고 생태계 파괴라는 문제에 관해서는 해결 방법을 제시하고 있지 못하다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-0795036호는 상부 직물과 하부 직물의 접합부 사이에 일정한 간격으로 식생조직부를 구성하고 상기 식생조직부에는 일정한 폭으로 일체접합부를 구성하여 그 중심에 일체접합부와 같이 조직이 일체화되면서 위사 및 경사를 비접합부에 비하여 4~8배 간격으로 위입하여 제직된 절개가능한 식생부를 구비한 것을 특징으로 섬유 거푸집에 관한 기술을 제안한다. 이 기술에서는 모르타르 채움재를 주입시 적당한 강도를 유지할 수 있고 우수기나 홍수기에 사면의 침식이나 통사의 유실을 방지하며, 식생이 가능하므로 자연 생태계를 보존하며 시공이 가능하다는 점을 장점으로 설명하고 있다. 그러나, 이 기술에서는 거푸집을 보호하는 것에 관해 언급이 없고, 또한, 일반적인 시멘트 모르타르를 사용하므로 경제성이 높지 않고 생태계 파괴라는 문제에 관해서는 해결 방법을 제시하고 있지 못하다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1131897호는 사면용 섬유대와 하천용 섬유대의 연결 구조를 갖는 복합 섬유대에 관한 기술을 제안한다. 이 기술에서는 사면용 섬유대와 하천용 섬유대를 일체로 연결되도록 하여 모르타르가 사면용 섬유대를 거쳐 하천용 섬유대에 연속하여 주입될 수 있도록 함으로써 시공의 효율성을 높이고 시공 시간을 절감시키는 효과가 있음을 설명하고 있다. 그러나, 사면용 섬유대 단독일 경우에도 모르타르의 주입이 용이하지 않은 현실적 상황을 감안하면 사면용 섬유대에 하천용 섬유대를 연결하여 모르타르를 주입할 때 주입이 원활히 이루어질지에 대해서는 미지수이며, 또한, 일반적인 시멘트 모르타르를 사용하므로 경제성이 높지 않고 생태계 파괴라는 문제에 관해서는 해결 방법을 제시하고 있지 못하다.

따라서, 사면을 보호하고 안정화시킴에 있어서 패브릭 폼을 이용하는 토목섬유튜브공법에 있어서 경제성과 시공성을 향상시키면서 패브릭 폼의 내구성 및 안정성을 높이는 동시에, 생태계 파괴의 문제를 해결할 수 있는 새로운 기술에 대한 개발 필요성이 매우 큰 상황이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 상황을 고려하여 개발된 것으로서, 사면을 보호하고 안정화하기 위한 토목섬유튜브공법에 있어서, 시멘트 모르타르를 사용하지 않고 현장 토사의 사용 비율을 대폭 높임에 의해 경제성과 시공성을 향상시키면서 패브릭 폼이 하부로 흘러내림을 방지할 수 있는 구조를 포함함으로써 내구성 및 안정성을 높이는 동시에, 시멘트 사용을 배제함으로써 생태계 파괴의 문제를 해결할 수 있는 새로운 기술을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

사면에 접하는 하부 패브릭과 상기 하부 패브릭의 상부에 위치하여 채움재를 충진할 때 채움재가 채워지지 않도록 하부 패브릭 및 상부 패브릭이 상호 결합되어 구성된 규칙적 또는 비규칙적인 다수의 접합부와 상기 접합부 사이에 형성된 비접합부로 이루어짐으로써 상기 비접합부에 채움재가 충진되어 사면을 보호하는 기능을 수행하는 패브릭 폼으로서,

상기 패브릭 폼의 길이방향으로 가장자리 양측 및 중간에 일정 간격을 두고 섬유 자루 형태로 보강부가 구비되어 상기 패브릭 폼에 채움재를 주입하기 전에 상기 보강부에 보강재를 주입하여 충전시킴에 의해 패브릭 폼을 지지하도록 하며,

상기 패브릭 폼에 주입되는 채움재는 현장토사 35~75 중량%, 20~55 중량%의 무기 결합재 및 분산재 0.1~10 중량%를 포함하여 구성되고, 상기 무기 결합재는 고로슬래그 미분말 25~50 중량%, 합성 포졸란 물질 15~40 중량% 및 25~35 중량%의 강도 활성화제로 구성되며, 상기 합성 포졸란 물질은 플라이애시와 제지 애시를 100:100~200 중량비로 혼합하여 구성되고, 상기 강도 활성화제는 생석회 100 중량부에 대하여 유연탄 또는 페트로 코크스의 열병합 애시 부산물 200~300 중량부를 혼합하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 친환경 무기 결합재를 사용하는 것을 특징으로 하는 사면 보호용 패브릭 폼을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보강부에 충진되는 상기 보강재는 상기 채움재와 동일하거나 다른 것을 사용하되 상기 채움재가 주입되기 전에 일괄 주입되어 양생되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보강부는 상기 패브릭 폼과 일체형으로 제직에 의해 구성되되, 상기 보강부의 보강재가 상기 패브릭 폼의 비접합부로 누출되지 않고 폐쇄되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패브릭 폼의 접합부는 가운데 부분의 조직을 주변부보다 밀집되지 않도록 하여 식생부가 구비되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패브릭 폼은 지오텍스타일, 지오멤브레인, 지오그리드, 지오네트, 지오웹, 지오매트, 지오파이프, 토목섬유 점토 차수재 및 지오컴포지트 중 선택된 1종이 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패브릭 폼은 장섬유와 단섬유를 랜덤하게 배열하여 결합시킨 지오텍스타일의 토목섬유가 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패브릭 폼의 재질은 폴리프로필렌, 폴리에스테르 또는 나일론 섬유가 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

(a) 사면을 정리하는 단계;

(b) 상기 정리된 사면에 상기 본 발명에 따른 사면 보호용 패브릭 폼을 포설하고 고정시키는 단계;

(c) 상기 포설된 패브릭 폼의 보강부에 보강재를 일괄 주입하는 단계.

(d) 상기 주입된 보강재가 양생된 후에, 상기 패브릭 폼의 채움재 주입구를 통해 채움재를 주입하되, 상기 채움재는 현장토사 35~75 중량%, 20~55 중량%의 무기 결합재 및 분산재 0.1~10 중량%를 포함하여 구성되며, 상기 무기 결함재는 고로슬래그 미분말 25~50 중량%, 합성 포졸란 물질 15~40 중량% 및 25~35 중량%의 강도 활성화제로 구성되고, 상기 합성 포졸란 물질은 플라이애시와 제지 애시를 100:100~200 중량비로 혼합하여 구성되며, 상기 강도 활성화제는 생석회 100 중량부에 대하여 유연탄 또는 페트로 코크스의 열병합 애시 부산물 200~300 중량부를 혼합하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 친환경 무기 결합재 조성물을 사용하여 상기 패브릭 폼의 비접합부를 충진하는 단계; 및

(e) 상기 비접합부에 충진된 채움재가 양생되고 난 후 상기 채움재 주입구를 폐쇄하는 단계;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 패브릭 폼을 이용한 사면 보호 공법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패브릭 폼을 길이 방향으로 일정 길이만큼 나누어서 상기 (d)에서 (e) 과정을 바텀-업(bottom-up) 방식으로 반복하여 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 패브릭 폼을 이용한 사면 보호 기술(토목섬유튜브공법)은 현장 토사의 사용 비율을 대폭 높임에 의해 재료비 절감 효과가 크므로 경제성이 우수하고 현장의 토사를 그대로 이용할 수 있으므로 시공성도 우수한 장점이 있다. 또한, 패브릭 폼이 채움재가 주입됨에 따라 하부로 흘러내려 현장에서의 시공성이 열악해지는 문제를 해결하기 위하여 패브릭 폼을 양쪽 및 중간 부분에서 지지하도록 하여 하부로 흘러내림을 방지할 수 있는 구조를 포함함으로써 내구성 및 안정성을 높일 수 있다. 또한, 시멘트 사용을 배제함으로써 생태계 파괴의 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에서 사용되는 패브릭 폼(채움재가 채워지기 전)의 형태를 평면적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 기술에서 사용되는 패브릭 폼(채움재가 채워진 후)의 형태를 나타낸 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 일반적으로 사용되는 패브릭 폼의 측단면을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패브릭 폼(채움재가 채워지기 전)의 일 형태를 평면적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 패브릭 폼(채움재가 채워지기 전)의 일 형태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 패브릭 폼(채움재가 채워진 후)의 일 형태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 패브릭 폼(채움재가 채워지기 전)의 일 형태를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패브릭 폼(채움재가 채워진 후)의 일 형태를 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다.

도 1은 종래 기술에서 사용되는 패브릭 폼(채움재가 채워지기 전)의 형태를 평면적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 종래 기술에서 사용되는 패브릭 폼(채움재가 채워진 후)의 형태를 나타낸 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 사면 보호 공법에 사용되는 패브릭 폼은 보통 폴리에스테르나 나일론 등의 섬유 재질로 직조된 상부 섬유 및 하부 섬유로 이루어지고 이들이 서로 접합부(11)에 의해 규칙적 또는 비규칙적으로 접합된 패브릭 폼으로서, 이와 같은 패브릭 폼의 주입구(13)를 통해 모르타르 등의 채움재를 주입하여 양생함으로써 돌출부(비접합부)(12)와 접합부(11)가 일정 패턴으로 형성된다.

이와 같은 패브릭 폼은 먼저 일정한 넓이와 폭을 갖는 패브릭 폼을 사면에 설치하고 패브릭 폼의 내부로 채움재를 주입하면 접합부를 제외한 공간으로 채움재가 충전되며 채움재의 잉여수가 섬유의 틈새를 통해 배출되어 내부에 충전된 채움재가 양생된다. 이와 같이 채움재가 충분히 양생되면 접합부를 일부 절개하여 토사를 채워 잔디 등의 식물을 식목하게 된다.

일부 기술에서는 접합부에 망사 형태의 식생용 접합부를 구성하여 접합부를 절개하지 않고도 식생이 가능하도록 하는 방법을 사용하고 있다. (대한민국 등록특허 제10-0795036호 등)

도 3a 및 도 3b는 일반적으로 사용되는 패브릭 폼의 측단면을 나타낸 도면이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 주입구를 통해 채움재를 주입하면 채움재가 상호 내통된 비접합부(12)에 채워지면서 물이 배출되고 채움재(14)가 양생되어 상기 비접합부(12)에 채움재가 충전된 형태로 사면 보호용 패브릭 폼이 완성된다. 또한, 섬유의 접합부 중간을 망사(15) 형태로 구성하여 상하 개통되게 함으로써 별도의 절개 작업 없이도 식생이 가능하도록 구성할 수도 있다.

이와 같은 종래의 패브릭 폼은 채움재가 주입될 경우 보통 채움재의 하중이 하부로 집중되기 때문에 상하 불균형이 발생되어 시공 불량이 발생하기 쉽다. 특히 상하로 길이가 긴 사면에 패브릭 폼을 포설하여 채움재를 주입할 경우에는 상하 채움재의 불균일 충전이 되는 것을 방지하기 위해 높이를 일정 구간으로 나누어 단계적으로 채움재 주입 작업을 실시하기도 한다.

한편, 종래의 방법에 있어서는, 상면 패브릭와 하면 패브릭 사이에 채움재를 충진하고 양생하는 과정에서 채움재의 무게로 인해 하단에 하중이 집중되는 문제를 개선하기 위해 패브릭의 길이 방향으로 섬유보호재(16)를 구비하여 인장 강도를 높이고 거푸집의 내구성을 강화하는 기술을 사용하였다(대한민국 등록특허 제10-0839233호). 이러한 섬유보호재(16)는 보통 상면 패브릭과 하면 패브릭 중의 일부분이나 양쪽 모두에 단단한 섬유보호재를 봉제 등의 방법으로 부착하여 하중의 하단 집중 문제를 개선시키는 목적으로 사용되고 있으나, 단지 섬유보호대를 가장자리에 설치한 것만으로 거푸집의 내구성과 인장강도가 충분히 강화될 수는 없으므로 이에 대한 해결이 필요한 상황이다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하여, 패브릭 폼이 채움재가 주입 및 양생되는 과정에서 하부로 하중이 집중되어 안정성이 저하되는 문제를 해결할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패브릭 폼(채움재가 채워지기 전)의 일 형태를 평면적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 패브릭 폼(채움재가 채워지기 전)의 일 형태를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 패브릭 폼(채움재가 채워진 후)의 일 형태를 나타낸 도면이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 사면 보호용 패브릭 폼은

사면의 길이와 폭에 맞도록 소정의 길이와 폭을 갖고 사면에 접하는 패브릭(섬유재)으로 구성되며, 사면에 접하는 하부 패브릭과 상기 하부 패브릭의 상부에 위치하여 채움재를 충진할 때 채움재가 채워지지 않도록 하부 패브릭 및 상부 패브릭이 상호 결합되어 구성된 규칙적 또는 비규칙적인 다수의 접합부(21)와 상기 접합부 사이에 형성된 비접합부(22)로 이루어짐으로써 상기 비접합부에 채움재가 충진되어 사면을 보호하는 기능을 수행하는 패브릭 폼(섬유 거푸집)이다.

보통, 기존의 패브릭 폼은 접합부와 비접합부가 교대로 구성되어 좌우로 일정하게 배열되어 있고 채움재 주입구(23)가 상단에 구비되는데, 본 발명에 따른 패브릭 폼은 접합부(21)와 비접합부(22)가 규칙적 또는 비규칙적으로 배열되고 상기 패브릭 폼을 지지할 수 있도록 패브릭 폼의 길이방향으로 가장자리 양측 및 중간에 일정 간격을 두고 섬유 자루 형태로 보강부(24)가 구비된다. 상기 보강부는 샹기 패브릭 폼에 채움재를 주입하기 전에 상기 보강부에 보강재(25)를 주입하여 충전시킴에 의해 패브릭 폼을 지지하도록 한다.

즉, 본 발명에 따른 패브릭 폼에 있어서 상기 보강부(24)는 하부 패브릭 및 상부 패브릭에 연속되게 연결되며, 보통 제직에 의해 자루 형태로 연결된다. 즉, 상기 보강부(24)는 상부는 개방되고 하부는 폐쇄되어 상부로부터 주입관을 이용해 보강재를 주입할 수 있도록 구비된다.

상기 보강부의 상부 개방구는 주입관이 삽입되어 원활한 주입이 이루어지도록 일반적으로 사용되는 주입관의 직경보다는 크게 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 보강부(24)는 전체 패브릭 폼의 폭에 있어서 복수개로 구성되어 하나의 보강부에 주입되는 보강재의 양이 크게 증가하지 않도록 조절하는 것이 바람직하다.

상기 보강부가 복수개로 구비되는 경우 주입 장비로부터 보강재를 공급하는 주입관은 복수개로 분기되어 한꺼번에 보강재가 주입되도록 할 수 있다.

이러한 보강부에 충진되는 상기 보강재는 패브릭 폼의 비접합부에 주입되는 채움재와 동일한 것을 사용할 수도 있고 다른 것을 사용할 수도 있으나, 모두 패브릭을 통해 잉여수가 배출되고 양생이 일어날 수 있는 재료를 사용하는 것이 좋다. 바람직하기로는 본 발명에서 사용되는 채움재와 동일한 친환경 재료를 사용하는 것이 좋다.

또한, 상기 보강부(24)에는 잔골재와 결합재로 이루어진 보강재를 채워 보호할 수도 있다. 이 때 상기 섬유 자루 형태의 보강부에 보강재를 채우고 사면에 앵커나 고정핀을 이용하여 고정하면 이후 상기 보강재가 경화된 후에는 상기 패브릭 폼의 채움재 주입를 통해 채움재가 주입될 경우에도 하중에 의한 영향을 줄일 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 보강부는 상기 패브릭 폼과 일체형으로 제직에 의해 구성되되, 상기 보강부의 보강재가 상기 패브릭 폼의 비접합부로 누출되지 않고 폐쇄되도록 구성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 보강부의 역할은 패브릭 폼을 지지하기 위한 역할을 하므로 여기의 재료가 패브릭 폼의 비접합부로 누출되는 것은 좋지 않기 때문이다.

본 발명에서 상기 보강부는 채움재의 하중이 크게 문제되지 않는 경우, 예를 들어 패브릭 폼의 상하 높이가 크지 않은 경우 등에는 생략할 수 있다.

본 발명에서 상기 패브릭 폼은 지오텍스타일, 지오멤브레인, 지오그리드, 지오네트, 지오웹, 지오매트, 지오파이프, 토목섬유 점토 차수재 및 지오컴포지트 중 선택된 1종이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

더욱 구체적으로, 본 발명에서 상기 패브릭 폼은 장섬유와 단섬유를 랜덤하게 배열하여 결합시킨 지오텍스타일의 토목섬유가 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 패브릭 폼의 섬유 재질은 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 나일론 재질 등의 합성 섬유나 바잘트 재질의 광물 섬유를 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니고 일정 정도의 내구성과 강도를 구비한 섬유라면 다른 종류의 섬유도 사용 가능하다.

또한, 본 발명의 일 예에 있어서, 상기 패브릭 폼의 접합부는 가운데 부분의 조직을 주변부보다 밀집되지 않도록 하여 식생부(27)가 구비되도록 할 수도 있다.(도 8 참조)

본 발명에서 사용되는 상기 채움재는 현장 토사와 결합재 및 분산재를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하다. 즉, 본 발명에서 사용되는 채움재는 현장토사 35~75 중량%, 무기 결합재 20~55 중량% 및 분산재 0.1~10 중량%를 포함하여 구성된다.

이 때 상기 무기 결합재는 비시멘트계를 사용하며, 구체적으로는 고로슬래그 미분말 25~50 중량%, 합성 포졸란 물질 15~40 중량% 및 25~35 중량%의 강도 활성화제로 구성된다.

본 발명에서 상기 고로슬래그 미분말은 현장토사와 강도 활성화제와 반응하여 수화물을 생성하고 강도를 발현하는 역할을 하는 성분으로서, 상기 고로슬래그 미분말은 무기 결합재 조성 중에 25~50 중량%의 범위로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 고로 슬래그 미분말의 함량이 25 중량% 미만이면 강도 발현에 필요한 수화물 생성이 어렵고 50 중량%를 넘으면 겨울철 공사시 양생이 길어지거나 양생 불량으로 강도 발현이 되지 않는 문제점이 있으므로 상기 범위에서 사용되는 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로, 상기 고로슬래그 미분말의 분말도는 3,800~7,500 cm²/g의 것을 사용하는 것이 좋다.

본 발명에서 상기 합성 포졸란 물질은 현장토사와의 결속력을 강화하고 양생 균형을 유도하기 위해 사용되는 성분으로서, 상기 합성 포졸란 물질은 석탄 화력 발전소에서 배출되는 플라이애시와 제지 연소시 발생하는 제지 애시를 100:100~200 중량비로 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 제지 애시의 비율이 100 중량비 미만이면 SiO₂와 Al₂O₃의 강도에 기여하는 포졸란 물질이 부족하여 강도 발현이 어렵고, 200 중량비를 초과하면 고로슬래그 미분말의 양에 비해 제지 애시의 MgO 성분이 많아지게 되어 과팽창으로 인한 균열 발생 가능성이 있으므로 바람직하지 않다.

상기 합성 포졸란 물질은 무기 결합재 조성 중에 15~40 중량%의 범위로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 합성 포졸란 물질이 15 중량% 미만이면 포졸란 작용이 부족하여 현장토사와의 결속력이 어렵고 유동성이 나빠지며, 40 중량%를 초과하면 초기 반응이 늦어져 양생의 불균형이 발생하여 강도 발현이 어렵게 된다.

본 발명에서 상기 강도 활성화제는 고로슬래그와 포졸란 물질을 자극하여 강도를 발현시키는 역할을 하는 성분으로서, 본 발명에서 상기 강도 활성화제로는 생석회와 유연탄 또는 페트로 코크스의 열병합 애시 부산물을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로, 사이 강도 활성화제는 순도 85% 이상의 생석회 100 중량부에 대하여 유연탄 또는 페트로 코크스를 연료로 사용하는 열병합 연소시 발생하는 열병합 애시 부산물 200~300 중량부를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이 때 상기 열병합 애시 부산물의 입자크기는 100㎛ 이하이고, 구성 성분은 CaO+CaSO₄ 성분의 합이 80% 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 강도 활성화제는 무기 결합재 중에 25~35 중량%의 범위로 사용되는 것이 바람직한데, 상기 강도 활성화제의 사용량이 25 중량% 미만이면 고로 슬래그와 포졸란 물질을 자극하는 정도가 약하여 강도 발현이 어렵고, 35 중량%를 초과하면 반응이 지나치게 빨라져 유동성이 떨어지는 문제점이 발생하여 작업성이 나빠지므로 바람직하지 않다.

본 발명에서 상기 분산재는 결합재의 입자 표면에 흡착하여 입자 표면에 전하를 주어 입자들끼리 상호 반력을 일으키므로, 응집된 입자를 분산시켜 유동을 증가시켜 감수 효과로 인한 강도 증진이 가능하게 한다. 상기 분산재로서는 통상의 감수제를 사용할 수 있으며, 예를 들어 리그닌술포네이트, 폴리나프탈렌술포네이트, 폴리멜라민술포네이트 또는 폴리카복실레이트계 감수제로 이루어진 군으로부터 단독 또는 둘 이상 혼합사용이 가능하다. 상기 분산제의 함량은 상기 채움재 전체에 대하여 0.1 ~ 10 중량%의 범위로 사용되는 것이 바람직하며, 0.1 중량% 미만으로 사용하는 경우 상기 성능 발현이 이루어지지 않으며, 10 중량%를 초과하는 경우 과다 사용으로 인해 점성이 저하하여 재료분리가 발생되는 단점을 지닌다.

이어서, 상기 본 발명에 따른 패브릭 폼을 이용하여 사면을 보호 시공하는 공법에 관하여 설명한다.

본 발명에 따른 사면 보호 공법은

(a) 사면을 정리하는 단계;

(b) 상기 정리된 사면에 상기 본 발명에 따른 사면 보호용 패브릭 폼을 포설하고 고정시키는 단계;

(c) 상기 포설된 패브릭 폼의 보강부에 보강재를 일괄 주입하는 단계.

(d) 상기 주입된 보강재가 양생된 후에, 상기 패브릭 폼의 채움재 주입구를 통해 채움재를 주입하되, 상기 채움재는 현장토사 35~75 중량%, 20~55 중량%의 무기 결합재 및 분산재 0.1~10 중량%를 포함하여 구성되며, 상기 무기 결함재는 고로슬래그 미분말 25~50 중량%, 합성 포졸란 물질 15~40 중량% 및 25~35 중량%의 강도 활성화제로 구성되고, 상기 합성 포졸란 물질은 플라이애시와 제지 애시를 100:100~200 중량비로 혼합하여 구성되며, 상기 강도 활성화제는 생석회 100 중량부에 대하여 유연탄 또는 페트로 코크스의 열병합 애시 부산물 200~300 중량부를 혼합하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 친환경 무기 결합재 조성물을 사용하여 상기 패브릭 폼의 비접합부를 충진하는 단계; 및

(e) 상기 비접합부에 충진된 채움재가 양생되고 난 후 상기 채움재 주입구를 폐쇄하는 단계;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 사면 보호 공법을 더욱 상세히 설명하면,

먼저, 사면을 적당한 각도로 절취하여 정리하고, 정리된 사면에 본 발명에 따른 패브릭 폼을 포설하고, 패브릭 폼의 접합부 등을 고정핀 등을 이용하여 고정시킨다.

이어서, 상기 포설된 패브릭 폼의 보강부에 보강재를 일괄 주입하는데, 분기관에 의해 복수개로 분기된 주입관을 상기 보강부에 하부까지 삽입한 후 아래에서 위 방향으로 바텀-업(bottom-up) 방식으로 보강재를 주입하여 상기 보강부에 보강재가 충전되도록 한다.

이어서 상기 보강재가 양생되면 채움재 주입구를 통해 채움재를 주입하고 양생시킨 다음, 채움재 주입구를 봉제 등을 이용하여 폐쇄함으로써 사면의 침식 및 유실을 방지하는 사면 보호 시공이 완료된다.

또한, 상하로 긴 사면의 경우에 있어서는, 상기 패브릭 폼을 길이 방향으로 일정 길이만큼 나누어서 상기 (d)에서 (e) 과정을 바텀-업(bottom-up) 방식으로 반복하여 수행할 수도 있다. 예를 들어, 사면의 길이가 약 40미터인 경우에 패브릭 폼을 시공할 경우에는 상하 일정 길이, 예를 들어 10미터 간격으로 나누어서 우선 최하부 10미터 구간 상부의 주입구(23)를 통하여 채움재를 충전하고 봉제 등을 이용하여 주입구(23)를 폐쇄한 후 양생이 완료되면 다시 그 상부 10미터 구간에 채움재를 충전하고 주입구(23)를 폐쇄한 후 양생을 실시하는 방법으로 총 4회에 걸쳐 채움재 충전과 주입구 폐쇄 및 채움재 양생 공정을 진행할 수도 있다.

또한, 본 발명에서 상기 패브릭 폼을 사면에 시공하고 난 후 상기 패브릭 폼 내의 채움재가 양생되면 이후 상기 패브릭 폼의 식생부(27)에 식생토를 취하하거나 토사를 채움에 의해 식물의 생장이 가능하도록 함으로써 친환경적인 사면 보호가 가능하게 된다.

이상, 본 발명에 따른 패브릭 폼을 이용한 사면 안정화 시공 공법에 관하여 설명하였다. 상기 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 패브릭 폼을 이용한 사면 보호 기술은 현장의 토사와 산업 공정 중 배출되는 부산물인 순환 자원을 이용하여 시멘트를 포함하지 않고도 기존의 토목섬유대 충전용 시멘트 모르타르와 동등 이상의 강도와 유동성을 확보할 수 있으며, 시멘트 사용을 배제함으로써 생태계 파괴의 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다. 또한, 현장의 토사를 그대로 배합하여 사용할 수 있으므로 경제성을 획기적으로 증대시킬 수 있고, 시공성도 우수한 장점이 있다.또한, 패브릭 폼이 채움재가 주입됨에 따라 하부로 흘러내려 현장에서의 시공성이 열악해지는 문제를 해결하기 위하여 패브릭 폼을 양쪽 및 중간 부분에서 지지하도록 하여 하부로 흘러내림을 방지할 수 있는 구조를 포함함으로써 내구성 및 안정성을 높일 수 있는 장점이 있다.

11: 접합부 12: 비접합부
13: 주입구 14: 채움재
15: 망사 16: 섬유보호대
21: 접합부 22: 비접합부
23: 채움재 주입구 24: 보강부
25: 보강재 26: 길이방향 구분선
27: 식생부

Claims (9)

1. (a) 사면을 정리하는 단계;
   (b) 상기 정리된 사면에 패브릭 폼을 포설하고 고정시키는 단계로서, 상기 패브릭 폼은
   사면에 접하는 하부 패브릭과 상기 하부 패브릭의 상부에 위치하여 채움재를 충진할 때 채움재가 채워지지 않도록 하부 패브릭 및 상부 패브릭이 상호 결합되어 구성된 규칙적 또는 비규칙적인 다수의 접합부와 상기 접합부 사이에 형성된 비접합부로 이루어짐으로써 상기 비접합부에 채움재가 충진되어 사면을 보호하는 기능을 수행하는 패브릭 폼으로서,
   상기 패브릭 폼의 길이방향으로 가장자리 양측 및 중간에 일정 간격을 두고 섬유 자루 형태로 보강부가 구비되어 상기 패브릭 폼에 채움재를 주입하기 전에 상기 보강부에 보강재를 주입하여 충전시킴에 의해 패브릭 폼을 지지하도록 하는 패브릭 폼을 사용하여 사면에 포설하고 고정시키는 단계;
   (c) 상기 포설된 패브릭 폼의 보강부에 보강재를 일괄 주입하는 단계로서, 상기 보강재는 상기 채움재가 패브릭 폼의 비접합부에 주입되기 전에 상기 보강부에 일괄 주입되어 양생되며, 상기 보강부는 상기 패브릭 폼의 비접합부와 폐쇄되도록 구성되어 상기 보강재가 상기 패브릭 폼의 비접합부로 누출되지 않도록 하는 단계;
   (d) 상기 주입된 보강재가 양생된 후에 상기 패브릭 폼의 채움재 주입구를 통해 채움재를 주입하되, 상기 채움재는 현장토사 35~75 중량%, 20~55 량%의 무기 결합재 및 분산재 0.1~10 중량%를 포함하여 구성되며, 상기 무기 결함재는 고로슬래그 미분말 25~50 중량%, 합성 포졸란 물질 15~40 중량% 및 25~35 중량%의 강도 활성화제로 구성되고, 상기 합성 포졸란 물질은 플라이애시와 제지 애시를 100:100~200 중량비로 혼합하여 구성되며, 상기 강도 활성화제는 생석회 100 중량부에 대하여 유연탄 또는 페트로 코크스의 열병합 애시 부산물 200~300 중량부를 혼합하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 친환경 무기 결합재 조성물을 사용하여 상기 패브릭 폼의 비접합부를 충진하는 단계; 및
   (e) 상기 비접합부에 충진된 채움재가 양생되고 난 후 상기 채움재 주입구를 폐쇄하는 단계;
   를 포함하여 구성되며,
   상기 (c)에서 상기 보강부에 보강재를 주입함에 있어 상기 보강부는 상부는 개방되고 하부는 폐쇄되어 상부로부터 주입관을 통해 보강재를 주입하되, 상기 보강부의 상부 개방구는 주입 장비의 주입관 직경보다 크게 구성되도록 하고,
   상기 보강부는 상기 패브릭 폼의 전체 폭에 있어서 복수개로 구성되도록 하며 주입 장비로부터 보강재를 공급하는 주입관이 복수개로 분기되도록 하여 하나의 보강부에 주입되는 보강재의 양이 조절되도록 하며,
   상기 보강부에는 보강재가 채워지고 난 후 앵커 또는 고정핀을 이용하여 상기 보강부를 사면에 고정하고 상기 보강재가 경화된 후에 상기 패브릭 폼에 채움재를 주입하며,
   상기 (c)에서 상기 보강재가 주입 및 양생된 후 상기 (d) 내지 (e) 과정을 바텀-업(bottom-up) 방식으로 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 패브릭 폼을 이용한 사면 보호 공법.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 패브릭 폼의 접합부는 가운데 부분의 조직을 주변부보다 밀집되지 않도록 하여 식생부가 구비되도록 하는 것을 특징으로 하는 패브릭 폼을 이용한 사면 보호 공법.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 패브릭 폼은 지오텍스타일, 지오멤브레인, 지오그리드, 지오네트, 지오웹, 지오매트, 지오파이프, 토목섬유 점토 차수재 및 지오컴포지트 중 선택된 1종이 사용되는 것을 특징으로 하는 패브릭 폼을 이용한 사면 보호 공법.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 패브릭 폼은 장섬유와 단섬유를 랜덤하게 배열하여 결합시킨 지오텍스타일의 토목섬유가 사용되는 것을 특징으로 하는 패브릭 폼을 이용한 사면 보호 공법.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 패브릭 폼의 재질은 폴리프로필렌, 폴리에스테르 또는 나일론 섬유가 사용되는 것을 특징으로 하는 패브릭 폼을 이용한 사면 보호 공법.
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