KR101737362B1 - 자기치유성 그라우팅재 및 이를 이용한 그라우팅 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의하면, 본 발명에 의하면, 응고제 또는 접착제 역할을 하는 물유리 100 중량부와 이에 대하여, 물 70 내지 80 중량부가 혼합된 A액과; 물유리 100 중량부에 대하여, 경화제 역할을 하는 시멘트 50 내지 70 중량부, 방수제 역할을 하는 벤토나이트 5 내지 7 중량부, 물 120 내지 130 중량부, 성장형 결정체 역할을 하는 자기치유제 0.5 내지 0.7 중량부 및 물유리의 친수성을 조절하는 역할을 하는 수산화나트륨 20 내지 80 중량부가 혼합된 B액을 포함하는 자기치유성 그라우팅재가 제공된다.

Description

자기치유성 그라우팅재 및 이를 이용한 그라우팅 공법{Grouting materials for self healing and grouting method using thereof}

본 발명은 자기치유성 그라우팅재 및 이를 이용한 그라우팅 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물유리를 기반으로 하는 A액과 시멘트를 기반으로 하는 B액이 동시에 지반에 주입된 후 혼합 및 경화되면서 그라우팅시 B액에 수산화나트륨 용액이 소정량 더 첨가 혼합되어 물유리의 겔화 속도가 지연되는 것을 통하여 그라우팅 블록의 내부 중심부까지 A액과 B액의 혼합물이 고르게 혼합되도록 하고 이에 그라우팅 블록의 내구성이 향상되도록 할 수 있는 자기치유성 그라우팅재 및 이를 이용한 그라우팅 공법에 관한 것이다.

일반적으로 그라우트(grout) 또는 그라우팅(grouting)은 건축물 시공, 토목 공사 등 있어서 시공된 구조물, 예를 들어 콘크리트 구조물의 균열, 공극 등에 충전물을 채워 넣음으로써, 콘크리트 구조물의 강도를 보강하고 누수를 방지하여 방수성을 향상시키는 작업을 의미하며, 일반 건축물 뿐만 아니라 지수 구조물, 지반 구조물, 터널, 교량 등의 장기 안정성 확보 및 개량 보수에 있어서 그라우팅은 매우 중요하다.

그라우트는 시공 목적에 따라 지수 그라우트, 지반 개량 그라우트, 충전 그라우트, 보강 그라우트 등으로 분류할 수 있고, 주입 장소에 따라 공동 그라우트, 균열 그라우트, 공극 그라우트 등으로 나눌 수 있다.

그라우팅시 구조물의 균열이나 공극 등에 채워지는 물질을 그라우트재라고 하며, 그라우트재를 건축물 등의 균열 부위 또는 공극에 주입하는 방법으로는 중력에 의한 자체 주입 또는 펌프 등의 주입 장비를 이용한 가압 주입 방식이 있다.

그라우트재의 종류로는 시멘트계, 철분질계, 아스팔트계, 케미켈계 등이 있고, 초기에는 시멘트에 물과 점토를 혼합한 시멘트계가 주로 이용되다가 케미컬계가 개발된 이후로 그 사용이 확대되었으며, 최근에는 비닐 중합과 크롬리그닌이 발견되어 새로운 그라우트재의 개발이 활발해지고 있다. 부가적인 물질로서 팽창제를 포함하여 수축을 저감시키고, 폴리머를 포함하여 방수성을 향상시킴과 동시에, 인장 강도 및 휨 강도를 보강하는 경우도 있다. 또한, 물유리 등을 포함시켜 경화 시간을 단축시키는 경우도 있다.

이에, 등록특허 10-1507091호 등에 개시된 바 있는 그라우트재는, 도 1에 도시된 바와 같이, 규산소다계(물유리) 용액을 기반으로 하는 A액(1)과, 시멘트계와 물을 기반으로 하는 B액(2)을 포함하고, A액(1)과 B액(2)이 각각 가압주입방식의 그라우팅장비(3)를 통하여 지반에 그라우팅시 A액(1)과 B액(2)의 혼합물이 상호간 혼합된 후 경화되는 것을 통해 소정 면적의 그라우팅블록(4)이 생성되도록 하여 용탈방지, 내구성증대, 차수안정성향상 등의 효과를 제공하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 그라우트재 즉, 규산소다계와 시멘트를 기반으로 하는 그라우트재의 경우, 규산소다의 점도가 높아 시멘트 중의 칼슘과 급속히 반응하게 되고 이에, 단시간에 시멘트와 함께 겔화가 이루어지며 또한, A액(1)과 B(2)으로 구분된 상태에서 동시에 지반에 주입되기 때문에, 그라우팅블록(4)이 전반적으로 A액(1)의 혼합물과 B액(2)의 혼합물이 고르게 혼합되지 못하고 부분적으로 A액(1)만의 혼합물 결정체인 A결정체(5)와 B액(2)만의 혼합물 결정체인 B결정체(6)가 형성되는 문제점이 있다.

즉, A액(1)의 혼합물과 B액(2)의 혼합물이 지중에서 접촉시 소정의 시간이 확보되어야 상호간 주입 압력에 의해 분산되면서 혼합이 발생된 후 경화가 진행되어야 하는데, 상기와 같이 규산소다의 점도가 높아 시멘트 중의 칼슘과 급속히 반응하게 되는 경우 A액(1)과 B액(2)의 혼합물들이 충분히 섞이지 않은 상태에서 경화가 진행되어 그라우팅블록(4)의 표면에는 A액(1)과 B액(2)의 혼합물 결정체인 A/B결정체(7)가 형성되지만, 그 내부에는 A결정체(5)와 B결정체(6)가 부분적으로 존재하게 된다.

또한, 상기와 같이 부분적으로 A결정체(5)와 B결정체(6)가 그라우팅블록(4)에 전반적으로 형성되는 경우, 그라우팅블록(4)의 표면으로부터 중심부까지 공극이 연통된 상태로 발생하는 문제점이 있고, 이 상태에서 공극을 통해 지반의 수분이 침투되는 경우 팽창제 등이 수분과 반응하게 되어 그라우팅블록(4)에 균열이 발생되며, 이에, 그라우팅블록(4)의 파손에 따른 용탈, 내구성저하, 차수성능저하 등의 문제점이 발생하게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 물유리를 기반으로 하는 A액과 시멘트를 기반으로 하는 B액이 동시에 지반에 주입된 후 혼합 및 경화되면서 그라우팅시 B액에 수산화나트륨 용액이 소정량 더 첨가 혼합되어 물유리의 겔화 속도가 지연되는 것을 통하여 그라우팅 블록의 내부 중심부까지 A액과 B액의 혼합물이 고르게 혼합되도록 하고 이에 그라우팅 블록의 내구성이 향상되도록 할 수 있는 자기치유성 그라우팅재 및 이를 이용한 그라우팅 공법을 제공하는 것이다.

한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이를 위하여, 본 발명에 의하면, 응고제 또는 접착제 역할을 하는 물유리 100 중량부와 이에 대하여, 물 70 내지 80 중량부가 혼합된 A액과; 물유리 100 중량부에 대하여, 경화제 역할을 하는 시멘트 50 내지 70 중량부, 방수제 역할을 하는 벤토나이트 5 내지 7 중량부, 물 120 내지 130 중량부, 성장형 결정체 역할을 하는 자기치유제 0.5 내지 0.7 중량부 및 물유리의 친수성을 조절하는 역할을 하는 수산화나트륨 20 내지 80 중량부가 혼합된 B액을 포함하는 자기치유성 그라우팅재가 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 응고제 또는 접착제 역할을 하는 물유리 100 중량부와 이에 대하여, 물 70 내지 80 중량부가 혼합된 A액과; 물유리 100 중량부에 대하여, 경화제 역할을 하는 시멘트 50 내지 70 중량부, 방수제 역할을 하는 벤토나이트 5 내지 7 중량부, 물 120 내지 130 중량부, 성장형 결정체 역할을 하는 자기치유제 0.5 내지 0.7 중량부 및 물유리의 친수성을 조절하는 역할을 하는 수산화나트륨 20 내지 80 중량부가 혼합된 B액이 제조된 후, A액과 B액이 각각 소정크기의 저장탱크에 보관된 상태에서 저장탱크로부터 지반의 해당 위치까지 연장된 그라우팅장비에 의해 A액과 B액이 지반 속에 소정의 압력에 의해 가압 주입되어 A액과 B액의 혼합물이 상호간 혼합된 후 경화되는 것을 통해 소정 면적의 그라우팅블록이 생성되는 자기치유성 그라우트재를 이용한 그라우팅 공법이 제공된다.

따라서 본 발명에 의하면, 물유리를 기반으로 하는 A액과 시멘트를 기반으로 하는 B액이 동시에 지반에 주입된 후 혼합 및 경화되면서 그라우팅시 B액에 수산화나트륨 용액이 소정량 더 첨가 혼합되어 물유리의 겔화 속도가 지연되는 것을 통하여 그라우팅 블록의 내부 중심부까지 A액과 B액의 혼합물이 고르게 혼합되도록 하고 그라우팅 블록의 내구성이 향상되도록 할 수 있다.

한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 그라우팅재 및 이를 이용한 그라우팅 공법에 의해 생성되는 그라우팅블록을 나타낸 도면; 및
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그라우팅재 및 이를 이용한 그라우팅 공법에 의해 생성되는 그라우팅블록을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그라우팅재 및 이를 이용한 그라우팅 공법에 의해 생성되는 그라우팅블록을 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그라우팅재는, 응고제 또는 접착제 역할을 하는 물유리 100 중량부와 이에 대하여, 물 70 내지 80 중량부가 혼합된 A액(1)과, 물유리 100 중량부에 대하여, 경화제 역할을 하는 시멘트 50 내지 70 중량부, 방수제 역할을 하는 벤토나이트 5 내지 7 중량부, 물 120 내지 130 중량부, 성장형 결정체 역할을 하는 자기치유제 0.5 내지 0.7 중량부 및 물유리의 친수성을 조절하는 역할을 하는 수산화나트륨 20 내지 80 중량부가 혼합된 B액(2)을 포함하며, A액(1)과 B액(2)은 각각 가압주입방식의 그라우팅장비(3)를 통하여 지반에 그라우팅시 A액(1)과 B액(2)의 혼합물이 상호간 혼합된 후 경화되는 것을 통해 소정 면적의 그라우팅블록(4)이 생성되도록 하여 용탈방지, 내구성증대, 차수안정성향상 등의 효과를 제공한다.

물유리(또는 규산소다계 용액)는, 시멘트와 반응하여 짧은 시간 동안 겔화를 형성하여 초기 차수성능과 장기적인 물리성능을 확보할 수 있는 재료로서, 그라우트 1㎥에 대하여 300 내지 400㎏을 100 중량부로 하는 것이 바람직하다.

이때, 물유리가 400㎏을 초과하면 시멘트와 미반응한 잔존물이 용탈되어 토양 및 지하수 오염 영향을 미칠 우려가 있고, 물유리가 300㎏에 미만하면 겔 타임이 지연되어 경화가 아주 오랫동안 진행되어 물리성능이 낮아지게 되는 문제점이 있다.

여기서, 물유리는, 산화소다(Na2O)와 무수규산(SiO2)이 여러 비율로 결합된 규산소다일 수 있으며, 보다 바람직하게는, 그라우팅장비(3)를 통하여 가압주입시 비중 40 이상, 이산화규소 28 내지 38%, 산화나트륨 9 내지 10%, 철 0.02% 이하, 그리고 물불용분 0.2% 이하의 물엿형 무색 내지 약간 착색된 액체를 가지는 규산소다3호인 것이 좋으며, 규산모노머가 중합되고 고분자화되어 규산 콜로이드가 형성되고 이 콜로이드 입자들이 집합 및 중합하여 연속적인 구조인 실록산 결합체를 형성하여 겔화가 이루어진다.

물은, 겔화 반응 이온의 해리를 통한 겔화 형성 반응을 위한 재료로서, 물유리 100 중량부에 대하여 70 내지 80 중량부를 가진다.

이때, 물이 880 중량부를 초과하면 겔 타임이 저하되고 그라우트의 물리성능이 저하되며, 물이 70 중량부에 미만하면 이송/주입을 위한 작업성이 크게 저하되는 문제점이 있다.

여기서, 물은 그라우트 1㎥에 대하여 200 내지 300㎏이 사용되는 것이 바람직하다.

시멘트는, 수화반응에 의한 겔을 형성하고 강도 등 물리성능을 확보하기 위한 재료로서, 물유리 100 중량부에 대하여 50 내지 70 중량부를 가진다.

이때, 시멘트가 70 중량부를 초과하면 물과 혼합된 상태에서 경화가 발생되어 이송/주입을 위한 작업성이 크게 저하되고, 시멘트가 50 중량부에 미만하면 물리성능이 부족한 문제점이 있다.

여기서, 시멘트는, 그라우트 1㎥에 대하여 150 내지 250㎏이 사용되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는, 분말도 8,000㎤/g 이상, 입자크기 1㎛ 이하가 입도 분포의 80% 이상인 마이크로 시멘트인 것이 좋으며, 이를 통하여, A액(1)과 B액(2)의 혼합물과 가압 분산을 통해 혼합시 혼합율이 향상되도록 하고 이를 통하여, 그라우팅블록(4)이 향상된 내구성을 가지도록 할 수 있다.

벤토나이트는, 수화반응시 많은 양의 물을 흡수해 원래 부피의 여러 배로 팽창된 후 겔화 상태가 되어 그라우팅블록(4)의 공극을 충전 누수를 방지하고 강도를 향상시켜 차수기능을 확보하기 위한 재료로서, 물유리 100 중량부에 대하여 5 내지 7 중량부를 가진다.

이때, 벤토나이트가 7 중량부를 초과하면 그라우팅블록(4)의 공극이 충분히 충전된 후 남은 잔여물이 용탈되어 토양을 오염시키게 되고, 벤토나이트가 5 중량부에 미만하면 그라우팅블록(4)의 공극을 충분히 충전하지 못하여 강도가 저하되는 문제점이 있다.

여기서, 벤토나이트는, 그라우트 1㎥에 대하여 15 내지 25㎏이 사용되는 것이 바람직하다.

물은, 분체의 분산과 겔화 반응 이온의 해리를 통한 겔화 형성 반응을 위한 재료로서, 물유리 100 중량부에 대하여 120 내지 130 중량부를 가진다.

이때, 물이 130 중량부를 초과하면 겔 타임이 저하되고 그라우트의 물리성능이 저하되며, 물이 120 중량부에 미만하면 이송/주입을 위한 작업성이 크게 저하되는 문제점이 있다.

여기서, 물은 그라우트 1㎥에 대하여 430 내지 440㎏이 사용되는 것이 바람직하다.

자기치유제는, 그라우팅블록(4)과 지반 사이 또는 그라우팅블록(4)에 발생된 공극에 미세결정을 형성하면서 충전되어 자가 증식 기능을 위한 성장형 결정체 재료로서, 물유리 100 중량부에 대하여 0.5 내지 0.7 중량부를 가진다.

이때, 자기치유제가 0.7 중량부를 초과하면 결정체에 의해 오히려 공극의 부피가 증가되어 그라우팅블록(4)의 물리성능이 저하되고, 자기치유제가 0.5 중량부에 미만하면 미세결정 형성 특성이 낮아 충전 특성이 저하되는 문제점이 있다.

여기서, 자기치유제는, 그라우트 1㎥에 대하여 0.15 내지 0.25㎏이 사용되는 것이 바람직하고, 공지의 자기치유 혼화재나 성장형 결정체(crystalline)가 함유된 유기 화합물인 페네트론 사의 자기치유제가 사용될 수 있으며, 일예로, Al2(SO4)3, AlK(SO4)2 중에서 하나 이상에 의한 수용성 무기질계 겔화재 5~25중량%, CaSO4, CaSO42H2O, CaSO41/2H2O 중 하나 이상이 35~70중량%이고 Na2SO4, K2SO4 중 하나 이상이 30~65중량%로 구성된 알카리 설페이트 5~45중량%, Na2O 함량이 35중량% 이상이면서 겉보기밀도가 0.4~0.7g/㎤인 알루민산나트륨 5~25중량%, 실리카퓸, 반응성 실리카 분말 중 하나 이상에 의한 수용성 실리카 25~85중량%로 조성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기와 같은 자기치유제를 가지는 그라우트재는, 일반적으로, 시멘트가 물과 접촉하게 되면서 수산화칼슘이 용출되고 이때, 수산화칼슘으로부터 공기 중으로 탄산칼슘이 석출되어 공극이 메워지는 방식으로 자기치유(Autogenuous healing)가 이루어지며, 이는, 화학식 1과 같이 표현된다.

화학식 1

CaO + H2O ----> Ca(OH)2

Ca(OH)2 + CO2 ----> CaCO3 + H2O

또한, 상기와 같은 자기치유제를 가지는 그라우트재는, 상기 자기치유 단계에서 미수화된 시멘트에 잔존하는 수화생성물과 점토광물의 음(-)전하의 포졸란 반응에 의해 상전이가 발생되어 재수화가 이루어져 결정이 형성되는 방식으로 재수화(Rehydration)가 이루어지며, 이는, 화학식 2와 같이 표현된다.

화학식 2

Ca(OH)2 + (-)전하 ----> Ca++2

또한, 상기와 같은 자기치유제를 가지는 그라우트재는, 상기 재수화 단계에서 자기치유제에 함유된 나노 첨가물이나 금속-탄산염 화합물에 의해 재수화반응이 촉진되어 그라우팅블록(4)의 자기치유 효율이 극대화된다.

수산화나트륨은, 물유리의 친수성을 조절하는 역할을 하는 겔화 속도 조절 재료로서, 물유리 100 중량부에 대하여 20 내지 80 중량부를 가진다.

이때, 수산화나트륨이 80 중량부를 초과하면 액상의 규산소다에 포함된 나트륨 이온이 수분에 의해 풀어지는 친수성으로 쉽게 변화되어 액상의 규산소다가 점도가 낮은 젤라틴상의 규산물로 형성되어 지반에 도포시 수산화칼슘과의 화학반응이 발생되지 못할 정도로 강도가 저하되어 A액(1)과 B액(2)의 혼합물이 고르게 혼합되더라도 경화 시간이 지연되어 결국 혼합물의 침전 등으로 인하여 전반적으로 A액과 B액의 혼합물이 고르게 혼합되지 못한 그라우팅블록(4)이 생성되고 경화 등에 작업 시간도 많이 소요되며, 수산화나트륨이 20 중량부에 미만하면 액상의 규산소다에 포함된 나트륨 이온이 수분에 의해 풀어지는 친수성으로 원활히 변화되지 못하여 액상의 규산소다가 점도가 높은 젤라틴상의 규산물로 형성되어 지반에 도포시 수산화칼슘과의 화학반응이 신속하게 발생되어 빠르게 겔화되어 A액(1)과 B액(2)의 혼합물이 고르게 혼합되기도 전에 경화가 시작되어 전반적으로 A액(1)과 B액(2)의 혼합물이 고르게 혼합되지 못하고 표면에만 A액(1)과 B액(2)의 혼합물이 결정화된 그라우팅블록(4)이 생성되는 문제점이 있다.

여기서, 수산화나트륨은, 그라우트 1㎥에 대하여 70 내지 280㎏이 사용되는 것이 바람직하다.

즉, 상기와 같이, 수산화나트륨이 물유리 100 중량부에 대하여 20 내지 80 중량부를 가지면서 혼합되는 경우, 물유리와 시멘트 등의 혼합물이 충분히 혼합될 수 있도록 물유리의 겔화 시간이 지연됨에 따라 전반적으로 A액(1)과 B액(2)의 혼합물이 고르게 혼합 및 경화된 그라우팅블록(4)이 생성되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 수산화나트륨에 의하면, 물유리 용액에 혼합되는 양에 따라 점도가 적은 알카리 실리케이트 수용액 상태일 경우에는 알카리 이온인 나트륨과 알루미나가 규산의 음이온 사슬을 짧게 하여 겔화를 지연시키기 때문에 겔화에 필요한 시간이 길어지게 되어 A액(1)과 B액(2)의 혼합물이 충분히 혼합된 상태에서 수산화나트륨에 의해 부식되는 시멘트의 수산화칼슘과 반응하여 즉, 수산화칼슘의 칼슘 양이온이 규산의 음이온과 사슬 결합해 칼슘 실리케이트 사슬을 형성하고 이것들이 상호간 결합해 겔화 되면서 알카리 칼슘 실리케이트가 되어 겔화시 발생되는 공극이 충전되도록 할 수 있고, 이를 통하여 그라우팅블록(4)의 개질 및 자기치유를 가능하게 할 수도 있다.

따라서 상기와 같은 수산화나트륨에 의하면, 물유리와의 중량비에 따라서 물유리의 겔화 속도가 조절되도록 함으로써, 물유리와 시멘트의 혼합물의 혼합율 향상에 따른 그라우팅블록(4)의 강도 향상 및 개질을 가능하게 하고, 산성비에 대하여 산성 성분을 중화시키고 이산화탄소를 흡수해 이산화탄소가 수산화칼슘과 반응해 탄산칼슘이되도록 하여 그라우팅블록(4)이 중성화되는 현상을 억제하는 등 방수성 향상 이외의 효과를 가지도록 할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그라우팅재를 이용한 그라우팅 공법에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 물유리 100 중량부에 이에 대하여, 물 70 내지 80 중량부가 혼합된 A액(1)이 제조되고, 물유리 100 중량부에 대하여, 시멘트 50 내지 70 중량부, 벤토나이트 5 내지 7 중량부, 물 120 내지 130 중량부, 자기치유제 0.5 내지 0.7 중량부 및 수산화나트륨 20 내지 80 중량부가 혼합된 B액(2)이 제조된다.

이후, 상기 A액(1)과 B액(2)이 각각 소정크기의 저장탱크에 보관된 상태에서 저장탱크로부터 지반의 해당 위치까지 연장된 파이프와 펌프 등으로 구성된 가압주입방식의 그라우팅장비(3)에 의해 상기 A액(1)과 B액(2)이 지반 속에 소정의 압력에 의해 가압 주입되면서, A액(1)과 B액(2)의 혼합물이 상호간 혼합된 후 경화되는 것을 통해 소정 면적의 그라우팅블록(4)이 생성된다.

이때, 상기 B액(2)에 혼합된 수산화나트륨에 의해 A액(1)의 물유리 겔화 속도가 지연 조절됨에 따라, A액(1)의 혼합물과 B액(2)의 혼합물이 지중에서 접촉시 소정의 시간이 확보되고 이에, 상기 혼합물들이 상호간 주입 압력에 의해 분산되면서 혼합이 발생된 후 경화가 진행되며, 이를 통하여, 종래와 같이, 물유리와 시멘트가 급속히 반응하여 A액(1)과 B액(2)의 혼합물들이 충분히 섞이지 않은 상태에서 경화가 진행되어 그라우팅블록(4)의 표면에는 A액(1)과 B액(2)의 혼합물 결정체인 A/B결정체(7)가 형성되고 그 내부에는 A결정체(5)와 B결정체(6)가 부분적으로 존재하지 않고, 그라우팅블록(4)의 표면과 내부까지 전반적으로 A액(1)과 B액(2)의 혼합물 결정체인 A/B결정체(7)가 형성된다.

따라서 상기와 같은 공법에 의해 생성된 그라우팅블록(4)은, 용탈방지, 내구성증대, 차수안정성향상 등의 효과를 제공할 수 있다.

이하, 상기와 같이 본 발명의 바람직한 실시예의 그라우팅재를 이용한 그라우팅 공법에 의해 생성된 그라우팅블록의 특성을 실시예와 비교예로 대조하여 설명하기로 한다.

실시예

물유리 100 중량부에 이에 대하여, 물 70 내지 80 중량부가 혼합된 A액(1)을 제조하고, 물유리 100 중량부에 대하여, 시멘트 50 내지 70 중량부, 벤토나이트 5 내지 7 중량부, 물 120 내지 130 중량부, 자기치유제 0.5 내지 0.7 중량부 및 수산화나트륨 20 내지 80 중량부가 혼합된 B액(2)을 제조한 후, 직경 10cm, 높이 30cm, 공극률 40%, 투수계수 5.0*10^-2cm/sec, 주입압 2kgf/㎠의 특성을 가지는 가압주입방식의 그라우팅장비(3)를 통하여, 상기 A액(1)과 B액(2)을 지반 속에 소정의 압력에 의해 가압 주입시키면서 A액(1)과 B액(2)의 혼합물이 상호간 혼합된 후 경화되는 것을 통해 소정 면적의 그라우팅블록(4)이 생성되도록 하였으며, 이때의 겔타임, 주입량, 침투거리, 일축압축강도, 투수계수 및 내구성을 측정 및 계산하였고, 그 결과는 표 1과 같다.

비교예

물유리 100 중량부에 이에 대하여, 물 70 내지 80 중량부가 혼합된 A액(1)을 제조하고, 물유리 100 중량부에 대하여, 시멘트 50 내지 70 중량부, 벤토나이트 5 내지 7 중량부, 물 120 내지 130 중량부가 혼합된 B액(2)을 제조한 후, 직경 10cm, 높이 30cm, 공극률 40%, 투수계수 5.0*10^-2cm/sec, 주입압 2kgf/㎠의 특성을 가지는 가압주입방식의 그라우팅장비(3)를 통하여, 상기 A액(1)과 B액(2)을 지반 속에 소정의 압력에 의해 가압 주입시키면서 A액(1)과 B액(2)의 혼합물이 상호간 혼합된 후 경화되는 것을 통해 소정 면적의 그라우팅블록(4)이 생성되도록 하였으며, 이때의 겔타임, 주입량, 침투거리, 일축압축강도, 투수계수 및 내구성을 측정 및 계산하였고, 그 결과는 표 1과 같다.

구분	실시예	비교예	비고
겔타임(sec)	55	48	실시예의 물유리의 겔화 시간이 비해 지연됨
주입량(ml)	745	760	실시예의 공극이 충전되고 용탈이 방지되며 차수가 개선됨
침투거리(mm)	100	100	동일
일축압축강도 (kgf/㎠)	15.0	7.5	실시예의 혼합물에 대한 혼합율이 향상되고 자기치유에 따른 강도가 향상됨.
투수계수(cm/sec)	2.5*10^-5	1.5*10^-4	실시예의 자기치유 및 공극 충전에 따른 방수 기능 향상됨.
내구성(mm)	-0.5	-5	실시예의 물유리 겔화 시간 지연에 따른 혼합율 향상됨.

이에, 상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예에 따른 그라우트재는, 일반적인 물유리만을 주성분으로 하는 무기질 침투성 그라우트재인 비교예에 비하여 수산화나트륨의 전체 무게에 대한 중량비의 조절에 따라 물유리와 시멘트의 겔화 시간 조절이 가능한 알카리 칼슘 실리케이트의 형성을 가능하게 하여 물유리와 시멘트의 혼합율이 향상되도록 하여 그라우팅블록(4)의 용탈방지, 내구성증대, 차수안정성향상 등의 효과를 제공할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 그라우트재에 의하면, A액(1)과 B액(2)이 충분히 혼합된 상태에서 경화가 진행됨에 따라 방수제 기능을 제공하는 벤토나이트가 그라우팅블록(4)의 표면 뿐만 아니라 내부 중심부까지 고르게 분포된 상태에서 경화가 이루어질 수 있고, 이를 통하여, 공극을 통해 지반 속의 물이 침투되더라도 중심부까지 침투되는 것이 억제되도록 할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (5)

1. 응고제 또는 접착제 역할을 하는 물유리 100 중량부와 이에 대하여, 물 70 내지 80 중량부가 혼합된 A액(1)과;
   물유리 100 중량부에 대하여,
   경화제 역할을 하는 시멘트 50 내지 70 중량부,
   방수제 역할을 하는 벤토나이트 5 내지 7 중량부,
   물 120 내지 130 중량부,
   성장형 결정체 역할을 하는 자기치유제 0.5 내지 0.7 중량부 및
   물유리의 친수성을 조절하는 역할을 하는 수산화나트륨 20 내지 80 중량부가 혼합된 B액(2)을 포함하고,
   자기치유제는,
   Al2(SO4)3, AlK(SO4)2 중에서 하나 이상에 의한 수용성 무기질계 겔화재 5~25중량%,
   CaSO4, CaSO42H2O, CaSO41/2H2O 중 하나 이상이 35~70중량%이고 Na2SO4, K2SO4 중 하나 이상이 30~65중량%로 구성된 알카리 설페이트 5~45중량%,
   Na2O 함량이 35중량% 이상이면서 겉보기밀도가 0.4~0.7g/㎤인 알루민산나트륨 5~25중량% 및
   실리카퓸, 반응성 실리카 분말 중 하나 이상에 의한 수용성 실리카 25~85중량%로 조성되는 것을 특징으로 하는 자기치유성 그라우팅재.
2. 제1항에 있어서, 물유리는,
   비중 40 이상, 이산화규소 28 내지 38%, 산화나트륨 9 내지 10%, 철 0.02% 이하, 그리고 물불용분 0.2% 이하의 물엿형 무색 내지 약간 착색된 액체를 가지는 규산소다3호인 것을 특징으로 하는 자기치유성 그라우팅재.
3. 제2항에 있어서, 시멘트는,
   분말도 8,000㎤/g 이상, 입자크기 1㎛ 이하가 입도 분포의 80% 이상인 마이크로 시멘트인 것을 특징으로 하는 자기치유성 그라우팅재.
4. 삭제
5. 응고제 또는 접착제 역할을 하는 물유리 100 중량부와 이에 대하여, 물 70 내지 80 중량부가 혼합된 A액(1)과;
   물유리 100 중량부에 대하여,
   경화제 역할을 하는 시멘트 50 내지 70 중량부,
   방수제 역할을 하는 벤토나이트 5 내지 7 중량부,
   물 120 내지 130 중량부,
   성장형 결정체 역할을 하는 자기치유제 0.5 내지 0.7 중량부 및
   물유리의 친수성을 조절하는 역할을 하는 수산화나트륨 20 내지 80 중량부가 혼합된 B액(2)이 제조된 후,
   A액(1)과 B액(2)이 각각 소정크기의 저장탱크에 보관된 상태에서 저장탱크로부터 지반의 해당 위치까지 연장된 그라우팅장비(3)에 의해 A액(1)과 B액(2)이 지반 속에 소정의 압력에 의해 가압 주입되어 A액(1)과 B액(2)의 혼합물이 상호간 혼합된 후 경화되는 것을 통해 소정 면적의 그라우팅블록(4)이 생성되며,
   자기치유제는,
   Al2(SO4)3, AlK(SO4)2 중에서 하나 이상에 의한 수용성 무기질계 겔화재 5~25중량%,
   CaSO4, CaSO42H2O, CaSO41/2H2O 중 하나 이상이 35~70중량%이고 Na2SO4, K2SO4 중 하나 이상이 30~65중량%로 구성된 알카리 설페이트 5~45중량%,
   Na2O 함량이 35중량% 이상이면서 겉보기밀도가 0.4~0.7g/㎤인 알루민산나트륨 5~25중량% 및
   실리카퓸, 반응성 실리카 분말 중 하나 이상에 의한 수용성 실리카 25~85중량%로 조성되는 것을 특징으로 하는 자기치유성 그라우트재를 이용한 그라우팅 공법.

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