KR101690072B1 - 담수, 염수, 오염수 복합적용 벤토텍스, 벤토쉬트 방수재의 구성물질 - Google Patents

담수, 염수, 오염수 복합적용 벤토텍스, 벤토쉬트 방수재의 구성물질 Download PDF

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Abstract

본 발명은 벤토나이트, CM파우더, PM파우더, 제올라이트를 사용하면서 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상 조건에 일층 또는 적층으로 적용되는 토목섬유점토차수재로서, 토목섬유점토차수재는 벤토텍스와 벤토쉬트로 구분되고, 일층 적용은 벤토텍스, 벤토쉬트 각각 하나가 적용되는 것이고, 적층 적용은 선층 벤토텍스 + 후층 벤토쉬트, 선층 벤토쉬트 + 후층 벤토텍스, 선층 벤토텍스 + 후층 HDPE쉬트, 선층 벤토텍스 + 후층 벤토혼합토, 선층 벤토쉬트 + 후층 HDPE쉬트, 선층 벤토쉬트 + 후층 벤토혼합토 중 하나로 적용되는 것이고, 벤토나이트는 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상과 만나면 팽창하게 되고, CM파우더와 벤토나이트가 만나면 칼슘실리케이트수화물, 마그네슘실리케이트수화물의 바인딩겔이 형성되고, PM파우더는 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상과 만나면 하이드로겔을 형성하고, 제올라이트는 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상과 만나면 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상에 존재하는 오염물질을 흡착 또는 정화하여 담수, 염수, 오염수의 복합수에 선택적으로 적용되는 벤토텍스, 벤토쉬트 방수재의 구성물질을 특징으로 하는 것이다.

Description

담수, 염수, 오염수 복합적용 벤토텍스, 벤토쉬트 방수재의 구성물질{Material of bentotex, bentosheet for fresh, saline, and contaminated water}
본 발명은 담수, 염수,오염수에 다양하게 적용 가능하도록 담수, 염수, 오염수 복합적용 벤토텍스, 벤토쉬트 방수재의 구성물질에 관한 것이다.
과거로부터 차수방수재로서 아스팔트쉬트, HDPE쉬트 등이 많이 사용되고 있다. 그러나 이들 차수방수재는 화학제품으로 친환경적이지 못하고 재료가 천공되면 자체씰링 기능이 없어 누수되는 단점이 있다.
따라서 아스팔트쉬트, HDPE쉬트 등의 대안으로 천연재료로서 친환경적이고 자체씰링 기능을 가지고 있는 벤토나이트를 주재료로 하는 차수방수재가 개발되어 사용되고 있다. 그러나 벤토나이트는 물에 대하여 팽창성은 좋으나 저항력이 약하고, 염수에 대하여 팽창성이 저감되고, 오염수에 대하여 자신의 투수계수 범위내에서 오염수가 통과될때 오염물을 정화시키지 못하는 단점을 가지고 있다.
따라서 본 발명에서는 상기의 문제점을 개선하기 위하여 담수, 염수,오염수에 다양하게 적용 가능하도록 담수, 염수, 오염수 복합적용 벤토텍스, 벤토쉬트 방수재의 구성물질를 고안하고자 한다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 담수, 염수,오염수에 다양하게 적용 가능하도록 담수, 염수, 오염수 복합적용 벤토텍스, 벤토쉬트 방수재의 구성물질를 고안하는 것이다.
본 발명에서 과제의 해결 수단으로는 벤토나이트, CM파우더, PM파우더, 제올라이트를 사용하면서 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상 조건에 일층 또는 적층으로 적용되는 토목섬유점토차수재 및 이를 이용한 차수방수방법으로서, 토목섬유점토차수재는 벤토텍스와 벤토쉬트로 구분되고, 일층 적용은 벤토텍스, 벤토쉬트 각각 하나가 적용되는 것이고, 적층 적용은 선층 벤토텍스 + 후층 벤토쉬트, 선층 벤토쉬트 + 후층 벤토텍스, 선층 벤토텍스 + 후층 HDPE쉬트, 선층 벤토텍스 + 후층 벤토혼합토, 선층 벤토쉬트 + 후층 HDPE쉬트, 선층 벤토쉬트 + 후층 벤토혼합토 중 하나로 적용되는 것을 고안하는 것으로 한다.
본 발명의 효과는 차수방수재의 구성소재로 벤토나이트를 사용함으로 천연재료로서 친환경적이고 자체씰링 기능을 가지고 있으며, 본 발명에서 고안된 벤토나이트, CM파우더, PM파우더, 제올라이트의 조합으로 얻어진 기능성 벤토나이트는 물에 대하여 팽창성은 좋으면서 저항력이 강하고, 염수에 대하여 팽창성이 증가되고, 오염수에 대하여 자신의 투수계수 범위내에서 오염수가 통과될때 오염물을 정화시키지 효과를 가지고 있다. 그리고 본 발명에서는 팽창기능을 가진 벤토나이트, 바인딩겔기능을 가진 CM파우더, 팽창기능 및 하이드로겔기능을 가진 PM파우더, 오염정화기능을 가진 제올라이트 중 하나 이상의 기능성재료를 사용하여 다양한 현장조건에 대하여 효과적인 차수방수기능을 제공한다. 그리고 본 발명에 의한 벤토텍스, 벤토쉬트, 벤토혼합토, 벤토스프레이의 차수방수재는 담수팽창기능, 염수팽창기능, 오염정화기능 등의 다양한 기능을 가지고 있어 일층용, 적층용 등의 다양한 용도로 적용이 가능한 효과가 있다.
본 발명은 벤토나이트, CM파우더, PM파우더, 제올라이트를 사용하면서 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상 조건에 일층 또는 적층으로 적용되는 토목섬유점토차수재(GCL, geosynthetic clay liner)로서, 토목섬유점토차수재는 벤토텍스와 벤토쉬트로 구분되고, 일층 적용은 벤토텍스, 벤토쉬트 각각 하나가 적용되는 것이고, 적층 적용은 선층 벤토텍스 + 후층 벤토쉬트, 선층 벤토쉬트 + 후층 벤토텍스, 선층 벤토텍스 + 후층 HDPE쉬트, 선층 벤토텍스 + 후층 벤토혼합토, 선층 벤토쉬트 + 후층 HDPE쉬트, 선층 벤토쉬트 + 후층 벤토혼합토 중 하나로 적용되는 것이고, 벤토나이트는 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상과 만나면 팽창하게 되고, CM파우더와 벤토나이트가 만나면 칼슘실리케이트수화물, 마그네슘실리케이트수화물의 바인딩겔이 형성되고, PM파우더는 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상과 만나면 하이드로겔을 형성하고, 제올라이트는 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상과 만나면 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상에 존재하는 오염물질을 흡착 또는 정화하여 담수, 염수, 오염수의 복합수에 선택적으로 적용되는 벤토텍스, 벤토쉬트 방수재의 구성물질을 특징으로 하는 것이다. 본 발명에서 CM파우더는 CaMg계 파우더를 나타내고, PM파우더는 Polymer계 파우더를 나타낸다.
본 발명의 청구항 1은 벤토텍스로 구성된 단층구조 또는, 벤토쉬트로 구성된 단층구조 또는, 벤토텍스와 벤토쉬트가 결합하여 구성된 적층구조 또는, 벤토텍스와 HDPE쉬트가 결합하여 구성된 적층구조 또는, 벤토쉬트와 HDPE쉬트가 결합하여 구성된 적층구조 또는, 벤토텍스와 벤토혼합토가 결합하여 구성된 적층구조 또는, 벤토쉬트와 벤토혼합토가 결합하여 구성된 적층구조 중에서 선택된 어느 하나의 구조로 이루어진 벤토텍스 또는 벤토쉬트를 이용한 다기능성 방수재의, 상기 물질이 염수오염수 조건에서 바인딩겔 형성, 하이드로겔 형성, 오염물질 흡착 또는 정화 중 하나 이상을 하는 것으로 벤토나이트 87∼96.9중량%, CM파우더 3∼10중량%, PM파우더 0.1∼3중량%이거나, 또는 벤토나이트 80∼94중량%, CM파우더 3∼10중량%, 제올라이트 3∼10중량%이고, 상기 바인딩겔 형성은 상기 CM파우더와 벤토나이트가 만나서 Ca(OH)2 + SiO2 + H2O → CaO·SiO2·2H2O (CSH) calcium silicate hydrate, Mg(OH)2 + SiO2 + H2O → MgO·SiO2·2H2O (MSH) magnesium silicate hydrate 중 하나 이상을 형성하는 것이고, 상기 하이드로겔 형성은 상기 PM파우더인 음이온성의 폴리아크릴레이트가 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상과 만나 상기 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상의 물분자(H2O) 중에서 양이온인 수소(H)과 결합을 하여 팽창성 및 결합력을 가진 하이드로겔을 형성하는 것이고, 상기 오염물질 흡착 또는 정화는 상기 제올라이트가 오염수와 만나 오염수에 존재하는 오염물질을 흡착 또는 정화하는 것을 특징으로 하는 담수, 염수, 오염수 복합적용 벤토텍스, 벤토쉬트 방수재의 구성물질에 관한 것이다.
본 발명의 청구항 2는 제 1 항에 있어서, 담수염수 조건에서 물질이 바인딩겔 형성, 하이드로겔 형성 중 하나 이상을 하는 것으로 벤토나이트 90∼97중량%, CM파우더 3∼10중량%이거나, 또는 벤토나이트 87∼96.9중량%, CM파우더 3∼10중량%, PM파우더 0.1∼3중량%인 것을 특징으로 하는 담수, 염수, 오염수 복합적용 벤토텍스, 벤토쉬트 방수재의 구성물질에 관한 것이다.
청구항 3은 제 1 항에 있어서, 담수오염수 조건에서 물질이 바인딩겔 형성, 하이드로겔 형성, 오염물질 흡착 또는 정화 중 하나 이상을 하는 것으로 벤토나이트 90∼97중량%, CM파우더 3∼10중량%이거나, 또는 벤토나이트 80∼94중량%, CM파우더 3∼10중량%, 제올라이트 3∼10중량%인 것을 특징으로 하는 담수, 염수, 오염수 복합적용 벤토텍스, 벤토쉬트 방수재의 구성물질에 관한 것이다.
청구항 4는 제 1 항에 있어서, 담수염수오염수 조건에서 물질은 바인딩겔 형성, 하이드로겔 형성, 오염물질 흡착 또는 정화 중 하나 이상을 하는 것으로 벤토나이트 90∼97중량%, CM파우더 3∼10중량%이거나, 또는 벤토나이트 87∼96.9중량%, CM파우더 3∼10중량%, PM파우더 0.1∼3중량%이거나, 또는 벤토나이트 80∼94중량%, CM파우더 3∼10중량%, 제올라이트 3∼10중량%인 것을 특징으로 하는 담수, 염수, 오염수 복합적용 벤토텍스, 벤토쉬트 방수재의 구성물질에 관한 것이다.
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여기서 벤토텍스는 직포 + [벤토나이트 (90∼97) 95중량% + CM파우더 (3∼10) 5중량%] + 부직포로 구성되고를 상세하게 설명하면, 이는 직포와 부직포 사이에 [벤토나이트 (90∼97) 95중량% + CM파우더 (3∼10) 5중량%]이 매입된후 니들펀칭 등이 되어 일체화된 것이고, (90∼97)는 매입량의 범위를 나타나고, 95중량%은 최적 매입량을 나타내고, 마찬가지로 (3∼10)는 매입량의 범위를 나타나고, 5중량%은 최적 매입량을 나타낸다.
여기서 벤토쉬트는 HDPE쉬트 + [벤토나이트 (87∼96.9) 94중량% + CM파우더 (3∼10) 5중량% + PM파우더 (0.1∼3) 1중량%]로 구성되고를 상세하게 설명하면, 이는 [벤토나이트 (87∼96.9) 94중량% + CM파우더 (3∼10) 5중량% + PM파우더 (0.1∼3) 1중량%]가 접착제 등과 같이 함께 분사 등이 되어 HDPE쉬트에 부착되어 일체화된 것이고, (87∼96.9)는 부착량의 범위를 나타나고, 94중량%은 최적 부착량을 나타내고, 마찬가지로 (3∼10)는 부착량의 범위를 나타나고, 5중량%은 최적 부착량을 나타낸다.
여기서 벤토나이트는 천연 소디엄벤토나이트이고, CM파우더는 Ca성분 80∼98중량%, Mg성분 2∼20중량%의 범위로 혼합된 것으로 이중에서 Ca성분 90중량%와 Mg성분 10중량%이 적정 혼합비이고, 여기서 Ca성분은 80∼98중량% 또는 90중량%(적정치), 즉 Ca성분은 80∼98중량%, 90중량%(적정치)의 둘 중 하나이고, Mg성분은 2∼20중량% 또는 10중량%(적정치), 즉 Mg성분은 2∼20중량%, 10중량%(적정치)의 둘 중 하나이다. PM파우더는 음이온성의 폴리아크릴레이트 폴리머이고, 제올라이트는 천연 제올라이트이다. 여기서 적층 적용은 선층 벤토텍스 + 후층 벤토쉬트에 대하여 상세하게 설명하면 차수방수재가 상하, 좌우 등으로 설치되는 경우 벤토텍스가 선층으로 먼저 설치되고 다음에 벤토쉬트가 후층으로 설치되어 더블라이닝으로 적용되는 것이다.
여기서 벤토나이트는 물에 대하여 팽창성이 크기 때문에 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상과 만나면 팽창하게 되고, CM파우더와 벤토나이트가 만나면 CM파우더의 Ca성분, Mg성분이 벤토나이트의 SiO2성분과 반응하여 Ca(OH)2 + SiO2 + H2O → CaO·SiO2·2H2O (CSH) calcium silicate hydrate, Mg(OH)2 + SiO2 + H2O → MgO·SiO2·2H2O (MSH) magnesium silicate hydrate 중 하나 이상의 결합력을 가진 바인딩겔(bindinggel)이 형성되고, 상기 PM파우더는 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상과 만나면 음이온성의 폴리아크릴레이트의 PM파우더가 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상의 물분자(H2O) 중에서 양이온인 수소(H)과 결합을 하여 염수 등에서 팽창성 및 결합력을 가진 하이드로겔을 형성하고, 따라서 CM파우더는 벤토나이트가 염수조건에서는 팽창성이 약하므로 이의 보완으로 염수조건의 경우에 벤토나이트에 첨가되어 사용 가능하고, 상기 제올라이트는 다공성이 커서 오염정화제로 많이 사용되므로 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상과 만나면 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상에 존재하는 오염물질을 흡착 또는 정화하는 것을 특징으로 한다. 따라서 벤토나이트는 담수조건에 적용성이 크고, CM파우더는 염수조건에 적용성이 크고, PM파우더는 오염수조건에 적용성이 크다.
여기서 수치, 최소수치, 최대수치, 최소와 최대의 범위수치를 설명하면 7) 담수염수오염수 조건에서는 a) 담수 조건에 해당하는 [벤토나이트 (90∼97) 95중량% + CM파우더 (3∼10) 5중량%], b) 염수 조건에 해당하는 [벤토나이트 (87∼96.9) 94중량% + CM파우더 (3∼10) 5중량% + PM파우더 (0.1∼3) 1중량%], c) 오염수 조건에 해당하는 [벤토나이트 (80∼94) 90중량% + CM파우더 (3∼10) 5중량% + 제올라이트 (3∼10) 5중량%], d) 상기 셋의 [ ]에 제시된 벤토나이트, CM파우더, PM파우더, 제올라이트의 수치, 최소수치, 최대수치, 최소와 최대의 범위수치 중 하나를 적용하는 것의 a), b), c), d) 중 하나인 경우를 예를 들면, 이중에서 벤토나이트의 경우를 들면, 여기서 1) 벤토나이트의 수치는 상기에 제시된 벤토나이트에 대한 모든 수치, 즉 a) 벤토나이트 (90∼97)중량%, 95중량%, b) 벤토나이트 (87∼96.9)중량%, 94중량%, c) 벤토나이트 (80∼94)중량%, 90중량% 중 어느 수치 중 하나이고, 2) 벤토나이트의 최소수치는 상기 1)에 열거된 벤토나이트의 수치 중 최소수치인 80중량%이고, 3) 벤토나이트의 최대수치는 상기 1)에 열거된 벤토나이트의 수치 중 최대수치인 97중량%이고, 4) 벤토나이트의 최소와 최대의 범위수치는 2)의 최소수치인 80중량%과 3)의 최대수치인 97중량%의 사이 80∼94중량% 범위의 임의의 수치이고, 이의 일예로 81, 88, 93, 96 등과 같은 수치이다.
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Claims (4)

  1. 벤토텍스로 구성된 단층구조 또는,
    벤토쉬트로 구성된 단층구조 또는,
    벤토텍스와 벤토쉬트가 결합하여 구성된 적층구조 또는,
    벤토텍스와 HDPE쉬트가 결합하여 구성된 적층구조 또는,
    벤토쉬트와 HDPE쉬트가 결합하여 구성된 적층구조 또는,
    벤토텍스와 벤토혼합토가 결합하여 구성된 적층구조 또는,
    벤토쉬트와 벤토혼합토가 결합하여 구성된 적층구조 중에서 선택된
    어느 하나의 구조로 이루어진 벤토텍스 또는 벤토쉬트를 이용한 다기능성 방수재의,
    물질이 염수오염수 조건에서 바인딩겔 형성, 하이드로겔 형성, 오염물질 흡착 또는 정화 중 하나 이상을 하는 것으로 벤토나이트 87∼96.9중량%, CM파우더 3∼10중량%, PM파우더 0.1∼3중량%이거나, 또는 벤토나이트 80∼94중량%, CM파우더 3∼10중량%, 제올라이트 3∼10중량%이고,
    상기 바인딩겔 형성은 상기 CM파우더와 벤토나이트가 만나서 Ca(OH)2 + SiO2 + H2O → CaO·SiO2·2H2O (CSH) calcium silicate hydrate, Mg(OH)2 + SiO2 + H2O → MgO·SiO2·2H2O (MSH) magnesium silicate hydrate 중 하나 이상을 형성하는 것이고,
    상기 하이드로겔 형성은 상기 PM파우더인 음이온성의 폴리아크릴레이트가 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상과 만나 상기 담수, 염수, 오염수 중 하나 이상의 물분자(H2O) 중에서 양이온인 수소(H)과 결합을 하여 팽창성 및 결합력을 가진 하이드로겔을 형성하는 것이고,
    상기 오염물질 흡착 또는 정화는 상기 제올라이트가 오염수와 만나 오염수에 존재하는 오염물질을 흡착 또는 정화하는 것을 특징으로 하는 담수, 염수, 오염수 복합적용 벤토텍스, 벤토쉬트 방수재의 구성물질
  2. 제 1 항에 있어서,
    담수염수 조건에서 물질이 바인딩겔 형성, 하이드로겔 형성 중 하나 이상을 하는 것으로 벤토나이트 90∼97중량%, CM파우더 3∼10중량%이거나, 또는 벤토나이트 87∼96.9중량%, CM파우더 3∼10중량%, PM파우더 0.1∼3중량%인 것을 특징으로 하는 담수, 염수, 오염수 복합적용 벤토텍스, 벤토쉬트 방수재의 구성물질
  3. 제 1 항에 있어서,
    담수오염수 조건에서 물질이 바인딩겔 형성, 하이드로겔 형성, 오염물질 흡착 또는 정화 중 하나 이상을 하는 것으로 벤토나이트 90∼97중량%, CM파우더 3∼10중량%이거나, 또는 벤토나이트 80∼94중량%, CM파우더 3∼10중량%, 제올라이트 3∼10중량%인 것을 특징으로 하는 담수, 염수, 오염수 복합적용 벤토텍스, 벤토쉬트 방수재의 구성물질
  4. 제 1 항에 있어서,
    담수염수오염수 조건에서 물질은 바인딩겔 형성, 하이드로겔 형성, 오염물질 흡착 또는 정화 중 하나 이상을 하는 것으로 벤토나이트 90∼97중량%, CM파우더 3∼10중량%이거나, 또는 벤토나이트 87∼96.9중량%, CM파우더 3∼10중량%, PM파우더 0.1∼3중량%이거나, 또는 벤토나이트 80∼94중량%, CM파우더 3∼10중량%, 제올라이트 3∼10중량%인 것을 특징으로 하는 담수, 염수, 오염수 복합적용 벤토텍스, 벤토쉬트 방수재의 구성물질









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