KR101764645B1 - 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재 및 이를 이용한 친환경 무시멘트 그라우팅 약액조성물 - Google Patents

고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재 및 이를 이용한 친환경 무시멘트 그라우팅 약액조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재 및 이를 이용한 친환경 무시멘트 그라우팅 약액조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 고로슬래그를 주재료로 이용함으로써 친환경적이고, 소석회, 염화칼슘, 수산화나트륨을 다양하게 배합하여 종래 시멘트현탁액에 비해 뛰어난 호모겔 강도를 가지는 동시에 겔화 시간을 다양하게 조절할 수 있어서 현장조건에 따라 호환성 있게 사용할 수 있는 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재 및 이를 이용한 친환경 무시멘트 그라우팅 약액조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재는 그라우팅 약액조성물의 조성에 혼합되는 복합재에 있어서, 상기 복합재 전체중량에 대해 고로슬래그 미분말 50 내지 95중량%; 소석회 2 내지 25중량%; 및 수산화나트륨 및 염화칼슘 중에서 적어도 하나 이상이 나머지 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재를 이용한 친환경 무시멘트 그라우팅 약액조성물은 액상규산나트륨을 물로 희석한 B액과, 복합재와 물을 혼합한 A액을 혼합하여 조성하는 그라우팅 약액조성물에 있어서, 상기 A액은 복합재로서 전술한 복합재 중에서 선택하여 포함하고, 상기 복합재의 100중량부에 대하여 물 50 내지 500 중량부로 조성된 것을 특징으로 한다.

Description

고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재 및 이를 이용한 친환경 무시멘트 그라우팅 약액조성물{GROUTING COMPONENTS WITH BLAST FURNACE SLAG AND GROUTING CHEMICAL LIQUID AGENCY USING IT}
본 발명은 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재 및 이를 이용한 친환경 무시멘트 그라우팅 약액조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 고로슬래그를 주재료로 이용함으로써 친환경적이고, 소석회, 염화칼슘, 수산화나트륨을 다양하게 배합하여 종래 시멘트현탁액에 비해 뛰어난 호모겔 강도를 가지는 동시에 겔화 시간을 다양하게 조절할 수 있어서 현장조건에 따라 호환성 있게 사용할 수 있는 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재 및 이를 이용한 친환경 무시멘트 그라우팅 약액조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 토목 및 건축 구조물의 건설 또는 기존 구조물의 증축이나 리모델링 공사시 지반의 안전상의 문제점을 해결하기 위해서 차수시공, 지반강화, 기초보강 등이 필요하며 이러한 지반차수 개량, 개량공법으로 그라우팅 공법이 이용된다.
이러한 그라우팅 시공시 약액 주입공법이란 지반 속에 시멘트 액과 같은 주입재를 펌프의 압력으로 주입하여 지반내의 공극이나 균열을 충전시켜 용수의 유출을 막거나 연약 지층을 굳게 하여 지반의 붕괴를 방지하는 것으로 주입재로는 시멘트액, 모르타르액, 물유리액과 같은 약액 등이 사용된다.
그리고, 주입재는 시멘트를 주재료 하여 조성하므로 친환경이지 못하고 비교적 가격이 비싸며 여러 가지 문제점을 초래하고 있다. 특히 환경적인 측면에서 전 세계적으로 진행되는 기후변화 및 지구온난화 재앙의 주요 원인인 온실가스를 감축하기 위해 선진국(교토의정서, 2005)만이 아닌 개도국 모두(신기후체제, 2015)를 포함하는 노력의 필요성이 가중되고 있다. 온실가스 기여도에서 88.6%에 해당하는 이산화탄소(CO2)의 경우, 시멘트(Cement) 1톤을 생산하려면 약 0.9톤의 이산화탄소가 배출되는데 국내의 시멘트 생산량은 연간 약 6,000만톤으로서 해마다 약 5,400만톤의 방대한 이산화탄소가 배출되는 실정이므로 이에 대한 대책으로 시멘트 대체재의 개발은 전 방면에서 이루어져야 할 시대적 과제이다.
그리고, 시멘트는 대기오염을 발생시키는 온실가스를 배출하는 주요 원천일 뿐만 아니라, 지반 보강을 위해 땅속에 주입된 후엔 강알칼리성과 중금속 용출 특성으로 인해 토양 및 지하수오염의 원천이 될 수 있다. 그러나, 고로슬래그는 제련, 제강 등 일련의 철강 제조 공정에 따른 부산물로서 배출되는 폐기물이며 화학적 안정성이 우수하므로 시멘트를 100% 대치할 수 있다면 산업폐기물을 재활용하는 것일 뿐만 아니라 대기오염을 줄이고, 토양 및 수질을 보존하면서도 경제적인 재료가 된다.
이러한 점을 고려하여 시멘트 대체재로서 고로슬래그의 활용 방안이 연구되었으나 주로 시멘트콘크리트 분야에서 시멘트 역할을 대체하는 연구(알칼리 활성 슬래그 결합재)에 집중됨으로써 장기강도, 저수화열, 화학적 내구성 등의 많은 장점들에도 불구하고 응결지연에 따른 초기강도 저하, 많은 미세균열, 초기 급결 현상 등의 뚜렷한 약점 때문에 그 한계 또한 분명했었다.
그러나 지반을 개량하는 그라우트 분야에서 시멘트의 대체재로서 고로슬래그의 급속한 유동성 저하 및 초기 급결 현상(겔화)은 오히려 장점이 될 수 있으며 공법 특성상 그라우트재의 강도(1~3MPa)에는 시멘트콘크리트 만큼의 초기 고강도값(30MPa 이상)을 요구하지 않는다.
아울러 고로슬래그의 미세한 입자 크기는 지반 침투를 양호하게 하며 본래의 강점인 우수한 장기강도, 수밀성, 화학적 내구성, 알칼리 반응억제, 내해수성, 내동해성 등으로 인해 훌륭한 그라우트 재료가 될 수 있다.
이에 따라, 근래에는 고로슬래그를 이용한 그라우팅 약액 조성물에 대한 연구개발이 이루어지고 있으며, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1631476호로 개시된 바와 같은 '그라우팅 약액 조성물 제조방법', 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1610647호로 개시된 바와 같은 '그라우팅 약액 조성물 제조방법', 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1564382호로 개시된 바와 같은 '콤팩션 그라우팅 공법용 친환경 모르타르 조성물'과 같은 기술이 제안되어 있다.
전술한 종래 고로슬래그를 이용한 그라우팅 약액 조성물들은 폐기물인 고로슬래그를 이용한다는 점에서 친환경적인 장점이 있지만, 기존의 시멘트현탁액에 비해 호모겔 강도가 떨어지고 겔화 시간이 불규칙하고 표준화가 되어 있지 않아서 현장에서 실질적인 적용이 제한되는 실정에 있다.
그리고, 종래 고로슬래그를 이용한 그라우팅 약액 조성물은 여전히 고가의 시멘트를 일부 포함하고 있으므로 제조비용이 상승되고 이산화탄소의 발생을 근본적으로 방지할 수 없어서 대기오염을 초래하고 있는 단점이 있다.
이에 따라, 고로슬래그를 이용하면서도 다양한 겔화시간과 우수한 강도를 갖는 친환경 무시멘트 그라우팅 약액조성물의 개발이 절실히 요구되고 있다.
한국등록특허 등록번호 제10-1631476호 '그라우팅 약액 조성물 제조방법' 한국등록특허 등록번호 제10-1610647호 '그라우팅 약액 조성물 제조방법' 한국등록특허 등록번호 제10-1564382호 '콜팩션 그라우팅 공법용 친환경 모르타르 조성물'
본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 고로슬래그를 주재료로 이용함으로써 친환경적이고, 소석회, 염화칼슘, 수산화나트륨을 다양하게 배합하여 종래 시멘트현탁액에 비해 뛰어난 호모겔 강도를 가지는 동시에 겔화 시간을 다양하게 조절할 수 있어서 현장조건에 따라 호환성 있게 사용할 수 있는 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재 및 이를 이용한 친환경 무시멘트 그라우팅 약액조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 고로슬래그를 주재료로 하여 조성하면서도 겔화시간이 짧고 강도가 우수하여 순결(초급결)이 요구되는 현장의 그라우트재로 활용할 수 있도록 한 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재 및 이를 이용한 친환경 무시멘트 그라우팅 약액조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 고로슬래그를 주재료로 하여 조성하면서도 겔화시간이 2분 이상이고 강도가 우수하여 완결이 요구되는 현장의 그라우트재로 활용할 수 있도록 한 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재 및 이를 이용한 친환경 무시멘트 그라우팅 약액조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재는 그라우팅 약액조성물의 조성에 혼합되는 복합재에 있어서, 상기 복합재 전체중량에 대해 고로슬래그 미분말 50 내지 95중량%; 소석회 2 내지 25중량%; 및 수산화나트륨 및 염화칼슘 중에서 적어도 하나 이상이 나머지 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 고로슬래그 미분말은 분말도 3,000~10,000 ㎠/g 이고, 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 30~60 중량%, 실리케이트 옥사이드(Silicate oxide) 함량이 20~50 중량%, 알루미늄 옥사이드(Aluminium oxide) 5~20 중량%가 되도록 조성되고, 상기 소석회는 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 60~90 중량% 이상이 되도록 조성되며, 상기 염화칼슘은 칼슘 클로라이드(Calcium chloride) 함량이 70 중량% 이상이 되도록 조성되고, 상기 수산화나트륨은 소듐 하이드로옥사이드 (Sodium hydroxide) 함량이 70 중량% 이상이 되도록 조성된 것을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재는 소석회 함량을 8 내지 20중량% 범위로 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재는 그라우팅 약액조성물의 강도가 우수하면서도 순결될 수 있도록 상기 고로슬래그 미분말 71 내지 76중량%, 상기 소석회 12 내지 20중량%, 상기 수산화나트륨 4 내지 6중량%, 상기 염화칼슘 7 내지 10중량% 범위로 조성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재는 그라우팅 약액조성물의 강도가 우수하면서도 완결될 수 있도록 상기 고로슬래그 미분말 90 내지 95중량%, 상기 소석회 2 내지 7중량%, 상기 수산화나트륨 3 내지 5중량% 범위로 포함하여 조성될 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재를 이용한 친환경 무시멘트 그라우팅 약액조성물은 복합재와 물을 혼합한 A액과 액상규산나트륨을 물로 희석한 B액을 혼합하여 조성하는 그라우팅 약액조성물에 있어서, 상기 A액은 복합재로서 전술한 복합재 중에서 선택하여 포함하고, 상기 복합재의 100중량부에 대하여 물 50 내지 500 중량부로 조성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 B액은 물 100 중량부에 대하여 상기 액상규산나트륨 20 내지 150 중량부로 조성될 수 있다.
본 발명에 따른 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재 및 이를 이용한 친환경 무시멘트 그라우팅 약액조성물에 의하면, 소석회, 수산화나트륨 및 염화칼슘의 배합농도를 적절하게 조절하면서 종래 시멘트현탁액에 비해 뛰어난 호모겔 강도를 가지는 동시에 겔화시간을 다양하게 조절할 수 있으므로 현장조건에 따라 순결(초급결), 급결 및 완결용으로 호환성 있게 사용할 수 있고, 고로슬래그를 주재료로 이용함으로써 친환경적이고 제조비용이 저렴하여 공사비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 그래프1 내지 6과 표1에 의거하여 상세히 설명하되, 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재를 이용한 친환경 무시멘트 그라우팅 약액조성물은 복합재와 물을 혼합한 A액과 액상규산나트륨을 물로 희석한 B액을 혼합하여 조성한 것으로, 복합재는 시멘트를 전혀 사용하지 않고 고로슬래그를 주성분을 하여 조성한 점에 주요한 특징이 있다.
상기 B액은 물 100 중량부에 대하여 규산나트륨 20 내지 150 중량부로 조성되는 것으로, 규산나트륨 100리터(ℓ)와 물 100리터를 혼합하여 B액의 전체중량에 대해 규산나트륨 58중량%이고 물 42중량%로 조성한 것을 대표적으로 적용할 수 있다.
여기서, 규산나트륨은 겔화시간을 단축하기 위해 첨가하는 첨가제로서, 물유리, 액상규산소다 등으로 호칭되는 알카리-규산계 유리수용액은 이 분야에 적용되는 것을 다양하게 변경하여 적용할 수 있음은 물론이다.
상기 A액은 이하 구체적으로 기술되는 복합재 100중량부에 대하여 물 50 내지 500 중량부 범위로 조성되는 것으로, 복합재 37리터와 물 163리터를 혼합하여 A액 전체중량에 대한 복합재 40중량%이고 물 60중량%로 조성한 것을 대표적으로 적용할 수 있다.
한편, 상기 복합재는 전체중량에서 고로슬래그 미분말 50 내지 95중량%, 소석회 2 내지 25중량%, 및 수산화나트륨 및 염화칼슘 중에서 적어도 하나 이상이 나머지 중량%로 포함하여 구성한다.
상기 고로슬래그 미분말은 분말도(비표면적) 3,000~10,000 ㎠/g 인 것을 적용할 수 있지만, 대표적으로 아래 표1과 같은 물성 값과 화학조성을 갖고 비표면적 값이 5,020㎠/g 인 것을 적용한다. 그리고, 고로슬래그 미분말은 이하의 구체적인 실시예에서 얻어진 측정값에 의해 따르면 고로슬래그 미분말 전체 중량에 대해 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 30~60 중량%, 실리케이트 옥사이드(Silicate oxide) 함량이 20~50 중량%, 알루미늄 옥사이드(Aluminium oxide) 5~20 중량%가 되도록 조성한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
시험항목 단 위 시험방법 시험결과 비 고
밀도 g/㎤ KS F 2563:2009 2.90 (20)℃, (65)% R.H.
비표면적(Blaine) ㎠/g KS F 2563:2009 5,020 (20)℃, (65)% R.H.
플로값비 % KS F 2563:2009 103 (20)℃, (65)% R.H.
활성도 지수(7일) % KS F 2563:2009 84 (20)℃, (65)% R.H.
활성도 지수(28일) % KS F 2563:2009 103 (20)℃, (65)% R.H.
감열감량 % KS F 2563:2009 0.09 (20)℃, (65)% R.H.
MgO % KS F 2563:2009 3.26 (25)℃, (50)% R.H.
SO3 % KS F 2563:2009 2.20 (25)℃, (50)% R.H.
염화물 이온 % KS F 2563:2009 0.01 (25)℃, (50)% R.H.
상기 소석회는 겔화 시간의 촉진 및 지연을 위한 첨가제로서, 이하의 구체적인 실시예에서 얻어진 측정값에 의해 따르면 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 60~90 중량% 이상이 되도록 조성한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 염화칼슘은 겔화 시간의 촉진을 위한 첨가제로서, 이하의 구체적인 실시예에서 얻어진 측정값에 의해 따르면 칼슘 클로라이드(Calcium chloride) 함량이 70 중량% 이상이 되도록 조성한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 수산화나트륨은 강도 증진과 그라우트 품질의 향상을 위한 첨가제로서, 다양한 실험에서 얻어진 측정값에 의해 따르면 소듐 하이드로옥사이드 (Sodium hydroxide) 함량이 70 중량% 이상이 되도록 조성한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 복합재는 희망하는 겔화시간과 압축강도에 따라 겔화지연 특성과 pH 상승작용을 발휘하는 황산칼륨, pH 상승작용을 발휘하는 수산화칼륨, 분산기능과 Ca2 +를 공급하는 황산칼슘(석고) 중에서 적어도 하나 이상이 고로슬래그 미분말 100중량부에 대하여 1 내지 10중량부 범위내에서 더 배합함으로써 겔화시간과 압축강도를 조절할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 구체적으로 설명한다.
[그래프1]
Figure 112016111690289-pat00001
[그래프2]
Figure 112016111690289-pat00002
구분 그라우트 규산나트륨 겔화시간 (Sec) 28일 압축강도 (㎏f/㎠)
물 200 물 250 물 300 물 200 물 250 물 300
비교예 시멘트 100 50 37 48 51 32~34 21~22 11~12
실시예1 복합재 100 50 18 16 15 50~64 42~48 37~40
위 그래프1은 실시예 1과 비교예에 따른 그라우팅 약액조성물의 겔화시간을 나타낸 그래프이고, 그래프2는 실시예 1과 비교예에 따른 그라우팅 약액조성물을 28일간 경화시킨 후 압축강도를 나타낸 그래프이며, 표2는 비교예 및 실시예 1의 실험 측정값을 도표로 나타낸 것이다.
비교예는 시멘트 100중량%에 대하여 물 2OO, 250, 300 중량%, 규산나트륨 50중량%를 각각 배합하여 조성한 그라우팅 약액조성물을 시험용기에 투입하여 실험하면서 측정값을 나타낸 것으로, 그래프1에 따르면 물 중량에 따른 겔화시간의 변화 추이는 물 중량의 증가에 따라 겔화시간이 증가되지만, 겔화시간은 대체로 30 내지 60초 범위로 나타남을 알 수 있다.
그리고, 비교예는 그래프2 및 표2에 따르면 물 중량을 줄일 경우 압축강도를 증가시킬 수 있지만 대체로 10㎏f/㎠ 이상에서 40㎏f/㎠ 미만 범위의 강도가 나타남을 알 수 있다.
이에 비해, 실시예 1에 따른 복합재를 투입한 그라우팅 약액조성물은 고로슬래그 미분말 100중량%에 대하여 물 2OO, 250, 300 중량%, 규산나트륨 50중량%를 각각 배합하여 조성한 그라우팅 약액조성물을 시험용기에 투입하여 실험하면서 측정값을 나타낸 것으로, 그래프1 및 표2에 따르면 물 중량에 따른 겔화시간의 변화를 추이는 비교적 일정하며, 대체로 30 미만의 범위로 나타남을 알 수 있다.
그리고, 실시예 1의 복합재는 그래프2에 따르면 물 중량을 줄일 경우 압축강도가 증가하고 30㎏f/㎠ 이상에서 90㎏f/㎠ 미만 범위의 강도가 나타남을 알 수 있다.
위 비교예와 실시예 1을 요약하면 고로슬래그 미분말을 복합재로 사용할 경우 시멘트를 사용하는 비교예에 비해 겔화시간이 평균 70% 이상 단축되고, 강도는 평균 2배 이상으로 상승 됨을 알 수 있다.
[그래프3]
Figure 112016111690289-pat00003
[그래프4]
Figure 112016111690289-pat00004
위 그래프3은 실시예 2에 따른 그라우팅 약액조성물의 겔화시간을 나타낸 그래프이고, 그래프4는 실시예 2에 따른 그라우팅 약액조성물을 28일간 경화시킨 후 압축강도를 나타낸 그래프이다.
실시예 2는 복합재 및 물로 조성된 A액을 규산나트륨 및 물로 구성되는 B액과 혼합하여 조성한 그라우팅 약액조성물로서, 고로슬래그 미분말 100중량%에 대하여 물 250중량%, 규산나트륨 125중량%를 각각 배합함에 더하여 복합재에 소석회를 배합하여 조성한 그라우팅 약액조성물을 시험용기에 투입하여 실험하면서 측정값을 나타낸 것으로, 그래프3 및 그래프4에 따르면 고로슬래그 미분말 중량에 대한 소석회의 배합농도에 따른 겔화시간은 폭넓게 분포함을 알 수 있다.
그리고, 이하의 표3에 나타난 바와 같이 겔화시간이 순결(겔화시간 15초 이내인 경우를 의미함)과 급결(겔화시간 2분 이상인 경우를 의미함) 사이의 범위에 속하는 영역의 주목할 만한 배합비율(표3의 Case4 내지 Case9 참조)을 얻을 수 있었다.
또한, 2분 이상의 겔화시간이 필요할 경우엔 호모겔강도 값이 기준치 이하로 저하되고, 30초 이내로 겔화 시간을 적용해야 할 경우 첨가하여야 할 소석회 양이 기하급수적으로 증가함을 알 수 있다. 따라서, 겔화시간 15초 이내(순결)로 단축하거나 겔화시간을 2분 이상(급결)으로 증가시키고자 할 경우 겔화 촉진 및 지연을 위한 첨가제가 필요함을 알게 되었다. 여기서, 호모겔강도(homogel strength)는 고결물의 압축강도를 의미한다.
이에 따라, 본 출원인은 복합재 및 물로 조성된 A액을 규산나트륨 및 물로 구성되는 B액과 혼합하여 그라우팅 약액조성물을 조성하되, 규산나트륨 및 소석회의 배합비율(배합농도)를 조정하면서 다양한 첨가제를 적용하면서 실험(실시예 3)한 결과, 이하의 그래프5 및 그래프6에 나타난 바와 같이 고로슬래그 미분말 60 내지 95중량%, 소석회 2 내지 25중량%, 수산화나트륨 및 염화칼슘 중에서 적어도 하나 이상의 물질을 나머지 중량%로 배합한 복합재를 조성할 경우 의미있는 겔화시간과 압축강도가 나타남을 확인하였다. 이때 복합재 100중량%에 대하여 물 250중량%, 규산나트륨 125중량%을 혼합한 그라우팅 약액조성물을 조성하여 실험용기에 투입하고 시간변화에 따른 겔화시간과 호모겔강도를 측정한 결과 주목할 만한 결과를 얻게 되었다.
특히, 수산화나트륨 3 내지 6중량%, 염화칼슘 4 내지 10중량% 범위로 추가로 배합하고, 추가되는 첨가제의 배합량에 따라 고로슬래그 미분말 및 소석회의 배합량을 가감하면서 실험한 결과 이하 표3에 나타난 바와 같은 만족할 만한 결과를 얻을 수 있었다.
구분 복합재 100 중량% 조성비 겔화 시간 호모겔 강도(7일)
Case 1 슬래그 65%, 소석회 20%, NaOH 6%, CaCl2 10% 10 ~ 12초 10 ~ 20 ㎏f/㎠
Case 2 슬래그 71%, 소석회 18%, NaOH 4%, CaCl2 7% 12 ~ 15초 20 ~ 30 ㎏f/㎠
Case 3 슬래그 76%, 소석회 12%, NaOH 5%, CaCl2 8% 15 ~ 20초 20 ~ 30 ㎏f/㎠
Case 4 슬래그 80%, 소석회 20% 20 ~ 30초 20 ~ 30 ㎏f/㎠
Case 5 슬래그 82%, 소석회 18% 30 ~ 40초 30 ~ 40 ㎏f/㎠
Case 6 슬래그 85%, 소석회 15% 40 ~ 50초 30 ~ 40 ㎏f/㎠
Case 7 슬래그 87%, 소석회 13% 50 ~ 60초 30 ~ 40 ㎏f/㎠
Case 8 슬래그 89%, 소석회 11% 60 ~ 75초 30 ~ 40 ㎏f/㎠
Case 9 슬래그 91%, 소석회 9% 75 ~ 90초 10 ~ 20 ㎏f/㎠
Case 10 슬래그 90%, 소석회 7%, NaOH 3% 90초 ~ 3분 10 ~ 20 ㎏f/㎠
Case 11 슬래그 91%, 소석회 5%, NaOH 5% 3 ~ 5분 10 ~ 20 ㎏f/㎠
Case 12 슬래그 93%, 소석회 3%, NaOH 5% 5 ~ 7분 10 ~ 20 ㎏f/㎠
Case 13 슬래그 95%, 소석회 2%, NaOH 3% 7 ~ 10분 10 ~ 20 ㎏f/㎠
Case 14 슬래그 93%, 소석회 2%, NaOH 5% 10분 이상 10 ~ 20 ㎏f/㎠
[그래프5]
Figure 112016111690289-pat00005
[그래프6]
Figure 112016111690289-pat00006
위 표3은 실시예 2 및 실시예 3을 통해 얻어진 주목할 만한 배합비율에 따른 겔화시간 및 호모겔강도를 도표화 한 것이고, 그래프5는 표3의 각 케이스별로 조성된 복합재가 포함된 그라우팅 약액조성물의 겔화시간을 나타낸 그래프이고, 그래프6은 표3의 각 케이스별로 조성된 복합재가 포함된 그라우팅 약액조성물을 7일간 경화시킨 후 압축강도를 나타낸 그래프이다.
표3의 각 케이스 별 복합재가 포함된 그라우팅 약액조성물은 그래프5에 도시된 바와 같이 겔화시간은 폭넓게 분포함을 알 수 있고, 그래프6에 도시된 바와 같이 호모겔강도가 최소 10㎏f/㎠ 이상으로 양호한 강도 특성을 가지고 있음을 알 수 있다. 그리고, 모든 케이스의 복합재가 포함된 그라우팅 약액조성물은 7일이 경과한 후에 10 ~ 80㎏f/㎠ 이상의 고강도의 압축강도값이 얻어짐을 확인할 수 있었다.
특히, 표3의 케이스1 내지 케이스3에 나타난 바와 같이 고로슬래그 미분말 71 내지 76중량%, 소석회 12 내지 20중량%, 수산화나트륨 4 내지 6중량%, 염화칼슘 7 내지 10중량% 범위로 조성된 복합재를 사용할 경우 겔화시간이 10 내지 20초 범위로 나타나고 호모겔강도 또한 우수하므로 순결(초급결)이 요구되는 현장의 그라우트재로 활용할 수 있다.
그리고, 표3의 케이스10 내지 케이스14에 나타난 바와 같이 고로슬래그 미분말 90 내지 95중량%, 소석회 2 내지 7중량%, 수산화나트륨 3 내지 5중량% 범위로 조성된 복합재를 사용할 경우 겔화시간이 1분 30초 내지 10분 이상의 범위로 나타나고 호모겔강도 또한 우수하므로 겔화시간에 맞게 급결 및 완결(겔화시간 10분 이상인 경우를 의미함)이 요구되는 현장의 그라우트재로 활용할 수 있다.
아울러, 표3의 케이스4 내지 케이스9에 나타난 바와 같이 고로슬래그 미분말 81 내지 91중량%, 소석회 8 내지 20중량% 범위로 조성된 복합재를 사용할 경우 겔화시간이 20초 내지 1분 30초 범위로 나타나고 호모겔강도 또한 우수하므로 순결과 급결 사이의 겔화시간이 요구되는 현장의 그라우트재로 활용할 수 있다.
결국, 본 발명에 따른 그라우팅 약액조성물용 복합재 및 이를 이용한 친환경 무시멘트 그라우팅 약액조성물에 따르면 종래 시멘트현탁액에 비해 뛰어난 호모겔 강도를 가지는 동시에 겔화시간을 다양하게 조절할 수 있어서 소석회, 수산화나트륨 및 염화칼슘의 배합농도를 조절하면서 현장조건에 따라 호환성 있게 사용할 수 있고, 고로슬래그를 주재료로 이용함으로써 친환경적이고 제조비용이 저렴하여 공사비를 절감할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재 및 이를 이용한 친환경 무시멘트 그라우팅 약액조성물를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.
상기한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (7)

  1. 그라우팅 약액조성물의 조성에 혼합되는 복합재에 있어서,
    상기 복합재 전체중량에 대해 고로슬래그 미분말 71 내지 76중량%, 소석회 12 내지 20중량%, 수산화나트륨 4 내지 6중량%, 염화칼슘 7 내지 10중량% 범위로 조성된 것을 특징으로 하는 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고로슬래그 미분말은 분말도 3,000~10,000 ㎠/g 이고, 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 30~60 중량%, 실리케이트 옥사이드(Silicate oxide) 함량이 20~50 중량%, 알루미늄 옥사이드(Aluminium oxide) 5~20 중량%가 되도록 조성되고,
    상기 소석회는 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 60~90 중량% 이상이 되도록 조성되며,
    상기 염화칼슘은 칼슘 클로라이드(Calcium chloride) 함량이 70 중량% 이상이 되도록 조성되고,
    상기 수산화나트륨은 소듐 하이드로옥사이드 (Sodium hydroxide) 함량이 70 중량% 이상이 되도록 조성된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 복합재와 물을 혼합한 A액을 액상규산나트륨을 물로 희석한 B액과 혼합하여 조성하는 그라우팅 약액조성물에 있어서,
    상기 A액은 상기 복합재로서 제1항 또는 제2항의 복합재를 포함하고, 상기 복합재의 100중량부에 대하여 물 50 내지 500 중량부로 조성된 것을 특징으로 하는 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재를 이용한 친환경 무시멘트 그라우팅 약액조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 B액은 물 100 중량부에 대하여 상기 액상규산나트륨 20 내지 150 중량부로 조성된 것을 특징으로 하는 고로슬래그를 주성분으로 하는 그라우팅 약액조성물용 복합재를 이용한 친환경 무시멘트 그라우팅 약액조성물.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110845213A (zh) * 2019-11-29 2020-02-28 江苏建筑职业技术学院 一种软弱地层隧道超前深孔注浆加固材料及其制备方法
KR102221164B1 (ko) 2020-10-05 2021-02-25 옥윤찬 이중관로드 기반 위치이동식 그라우팅공법
CN113548866A (zh) * 2021-07-16 2021-10-26 泰安泰烁岩层控制科技有限公司 一种亲泥性注浆加固材料及注浆工艺
KR102337977B1 (ko) * 2021-05-12 2021-12-14 주식회사 두원이엔씨 지반차수 및 보강용 그라우팅 약액 조성물 및 이를 이용한 시공방법
KR102454865B1 (ko) 2022-02-15 2022-10-18 (주)대우건설 무기계 급결재와 무시멘트를 이용한 지반차수 및 보강용 친환경 그라우트재 조성물

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100702417B1 (ko) 2006-03-31 2007-04-02 전북대학교산학협력단 지반주입재용 무기결합재 조성물 및 그 제조방법
KR101610647B1 (ko) 2014-08-14 2016-04-11 주식회사 지안산업 그라우팅 약액 조성물 제조방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100702417B1 (ko) 2006-03-31 2007-04-02 전북대학교산학협력단 지반주입재용 무기결합재 조성물 및 그 제조방법
KR101610647B1 (ko) 2014-08-14 2016-04-11 주식회사 지안산업 그라우팅 약액 조성물 제조방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
오명현, 알칼리 활성 슬래그 기반 그라우트재의 성능에 관한 연구, 전남대학교 대학원 건축공학과 공학 석사학위논문, 2015. 02.*

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110845213A (zh) * 2019-11-29 2020-02-28 江苏建筑职业技术学院 一种软弱地层隧道超前深孔注浆加固材料及其制备方法
CN110845213B (zh) * 2019-11-29 2021-12-10 江苏建筑职业技术学院 一种软弱地层隧道超前深孔注浆加固材料及其制备方法
KR102221164B1 (ko) 2020-10-05 2021-02-25 옥윤찬 이중관로드 기반 위치이동식 그라우팅공법
KR102337977B1 (ko) * 2021-05-12 2021-12-14 주식회사 두원이엔씨 지반차수 및 보강용 그라우팅 약액 조성물 및 이를 이용한 시공방법
CN113548866A (zh) * 2021-07-16 2021-10-26 泰安泰烁岩层控制科技有限公司 一种亲泥性注浆加固材料及注浆工艺
KR102454865B1 (ko) 2022-02-15 2022-10-18 (주)대우건설 무기계 급결재와 무시멘트를 이용한 지반차수 및 보강용 친환경 그라우트재 조성물

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