KR101769417B1 - 선처리 및 후처리를 통한 하이브리드 차수 그라우팅 공법 - Google Patents

선처리 및 후처리를 통한 하이브리드 차수 그라우팅 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제방 및 저수지의 호안 등의 누수방지나 토질 안정화를 위하여 지반의 갈라진 틈 및 공동(空洞) 등에 충전재를 주입하고 고결화하여 균열 및 누수부분을 보수하는 것으로, 보다 상세하게는 지반내 균열부위에 미생물 용액과 염화칼슘 용액을 주입관을 통해 차례로 지반에 주입하여 탄산칼슘을 생성하는 선처리 단계 및 상기 선처리 단계 후 합성실리카용액, 섬유 파쇄제 및 고로슬래그 미분말, 시멘트가 혼합된 혼합물을 주입관으로 지반에 주입하는 후처리 단계로 이루어지며, 그에 따른 효과는 미생물 혼합용액의 선처리 공정을 통해 기존 누수 손상 발생부 및 취약부에 탄산칼슘을 생성하여 신속하게 공극을 채우는 역할을 실시하고, 더불어 후처리공정을 실시하여 지반 균열의 차수 및 보강효과가 높고, 규산나트륨과 시멘트로만 이루어진 기존의 그라우트재료를 사용하여 용탈현상이 발생되고, 그에 따라서 환경오염 문제가 발생되는 것을 미생물을 이용하여 신속한 선처리를 실시하고, 합성실리카를 이용하여 후처리를 실시하여 용탈현상을 방지하여 친환경적인 공법을 실시하므로 주변 지역의 오염을 불식시키며, 선처리 및 후처리공정을 통한 지반의 보강효과가 종래 공법들의 차수효과보다 더 뛰어나며 간편한 시공성을 갖고, 후처리공정에서 고강도, 고탄성의 섬유가 그라우트재재 내에서 그물망을 형성하여, 유수에 의해 그라우트재 파손을 지연시키며, 그에 따라서 내구성이 향상된다.

Description

선처리 및 후처리를 통한 하이브리드 차수 그라우팅 공법{Hybrid cut off wall grouting method by pre-treatment and post-treatment}
본 발명은 제방 및 저수지 호안 등의 누수방지나 토질 안정화를 위하여 지반의 갈라진 틈 및 공동(空洞) 등에 충전재를 주입하고 고결화하여 균열 및 누수부분을 보수하는 것으로, 보다 상세하게는 지반내 균열부위에 미생물 용액과 염화칼슘 용액을 주입관을 통해 차례로 지반에 주입하여 탄산칼슘을 생성하는 선처리 단계 및 상기 선처리 단계 후 합성실리카용액, 섬유 파쇄제 및 고로슬래그 미분말, 시멘트가 혼합된 혼합물을 주입관으로 지반에 주입하는 후처리 단계로 이루어지는 선처리 및 후처리를 통한 하이브리드 차수 그라우팅 공법에 관한 것이다.
국내 고속철도, 지하철, 항만, 공항, 댐, 저수지, 호안 및 공업단지조성등의 대규모 산업시설물들은 노후화 및 기초공사의 부실시공으로 인하여 발생되는 균열, 누수 및 부등침하 등의 문제점들이 발생되고 있고, 진동과 지진에 의하여 상기의 문제점이 더 큰 사고로 이어지는 불상사가 발생되고 있다. 특히 노후 저수지의 경우 40~50년이 경과된 저수지가 대다수에 이르러 안전에 큰 위험성이 내재되어 있다. 따라서 상기의 대규모 시설들의 기초지반을 보강하는 그라우트(Grout)가 요구되고 있다.
일반적으로 그라우트(Grout)는 지반의 개량, 누수 등의 방지를 목적으로 토사 또는 암반의 틈새 등에 그라우트를 주입하는 것으로 시멘트, 페이스트 또는 모르타르 등을 펌프를 사용하여 압입주입등을 실시하는 것이다. 암반내 틈 등의 공극부에는 시멘트, 골재, 벤토나이트 등과 물의 혼합물인 그라우트액을 주입하여 충전하므로써 암반의 고결도를 높이고, 암반의 역학적 특성 및 투수성을 개량하는 공법으로 주교공법(注膠工法)이라고도 한다.
또한, 그라우트의 종류는 시공목적에 따라 지수 그라우트, 지반개량 그라우트, 충전 그라우트, 보강 그라우트 등이 있고, 주입장소에 따라 공동 그라우트, 균열 그라우트, 공극 그라우트등이 있으며, 그라우트재의 종류는 시멘트계, 철분질계, 아스팔계, 약액 그라우트(케미컬그라우트), 고로슬래그 미분말 등으로 분류되고, 초기의 그라우트에는 시멘트, 물, 점토 등을 사용하는 시멘트계 그라우트가 사용되었으나, 1919년 케미컬 그라우트가 발명되어 사용범위가 넓어졌으며, 최근에는 미생물을 이용한 탄산칼슘을 발생시키는 기술 및 고로슬래그 미분말을 비닐 중합과 크로뮴리그닌의 발견으로 그라우트 기술이 발전 되고 있다.
상기의 현탁액 또는 약액을 주입하는 공법인 주입공법은 지반 내에 설치한 주입관을 통하여 주입재를 지중에 압송, 충진하고, 일정한 시간(gel-time) 동안 경화시켜 지반을 고결시키는 지반개량 공법으로 지반의 불투수화 또는 지반강도증대를 목적으로 하며, 직접적인 차수공 또는 지반개량공으로써 비교적 간편하게 소규모로도 실시할 수 있고, 소음, 진동, 교통난 등의 공해가 적으며 공기가 짧다.
반면, 물유리계 사용으로 용탈현상이 발생되어 차수성 및 강도가 감소 될 수 있고, 각 지반의 여건에 다라 약액을 선정하여 시공하게 될 때 지하수의 오염과 환경에 미치는 영향을 고려하는 측면은 미미하며, 점성토에서는 침투주입이 되지 않고 수압파쇄현상(Hydraulic Fracturing)에 의한 맥상주입이 되기 쉽고, 고압 분사의 경우 해성점토 또는 매립지층에서 그 효과가 크게 감소하며, 지반의 유기에 따른 피해가 발생 될 수도 있고, 공사가 끝난 후에 사후 관리도 적절하게 이뤄지지 못하고 있는 실정이다.
콘크리트와 지반의 균열을 보수하는 선행기술들로는 한국등록특허 제10-1303136호(2013.09.09.) 친환경 아크릴계 균열 주입제 및 이를 이용한 균열 콘크리트 보수공법으로 수분산 우레탄-아크릴레이트 하이브리드 고무와 스티렌-부타디엔고무가 포함되어 있는 (a) 수용성 아크릴계 방수제 54~60중량%와, (b)변성 라텍스계 모다인 32~39중량%와, (c)수용성 보조 접착제 1~3중량%와,(d)수용성 보조 방수제 0.5~3.0중량%와,(e)수용성 아크릴 실라트 1~4중량%를 혼합하여 구성되는 친환경 아크릴계 균열 주입제 및 이를 이용한 균열 콘크트리트 보수공법을 제공하고, 한국등록특허 제10-1343086호(2014.01.16.) 무기계 그라우팅 재료의 제조방법과 무기계 그라우팅 재료를 이용한 콘크리트 균열 보수방법은 탄산칼슘 미분말을 형성할 수 있는 미생물을 무기계 그라우팅 재료에 혼합하여 무기계 그라우팅 재료내에 있는 미세균열과 미세공극 사이에서 미생물이 탄산칼슘 입자를 형성하도록 하고, 이로써 기존 무기계 그라우팅 재료의 치밀성 및 수밀성을 증가시킬 수 있는 무기계 그라우팅 재료 및 그 제조방법과 이 재료를 이용한 콘크리트 균열 보수방법에 관한 그라우팅 재료의 제조방법과 균열 보수방법에 관한것이다.
한국등록특허 제10-1303136호(2013.09.09.) 한국등록특허 제10-1343086호(2014.01.16.)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 종래 일반적인 기술과 선행기술들이 가지고 있는 그라우팅 시공시 초기 누수로 급결재(물유리계)의 과다사용으로 용탈현상을 방지하고, 차수효과를 높이는 것으로 미생물을 이용한 미생물 혼합액을 지반에 선처리 공정을 실시하여 초기 누수를 억제하고 급결재(물유리계)를 전혀 사용하지 않음으로써, 시간에 따른 용탈현상을 방지하며, 친환경 그라우트재를 제공하고 합성실리카 및 섬유보강재가 함유된 시멘트 그라우트재를 주입하는 후처리 공정을 실시하고, 후처리 공정에서 토목섬유로 고강도, 고탄성의 섬유 파쇄제를 추가로 혼합하여 차수효과를 높이는 선처리 및 후처리를 통한 하이브리드 차수 그라우팅 공법을 제공한다.
상기와 같은 문제점을 해결하고 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선처리 및 후처리를 통한 하이브리드 차수 그라우팅 공법은 지반내 균열부위에 미생물 용액과 염화칼슘 용액을 주입관을 통해 차례로 지반에 주입하여 탄산칼슘을 생성하는 선처리 단계; 및 상기 선처리 단계 후 합성실리카용액 및 섬유 파쇄제와 시멘트 또는 고로슬래그 미분말이 혼합된 혼합물을 주입관으로 지반에 주입하는 후처리 단계;로 이루어진다.
상기 미생물 용액에서 미생물은 바실러스 수도피르무스(Bacillus pseudofirmus), 스포로사르시나 파스테우리(Sporosarcina pasteurii) 중 선택된 하나를 사용한다.
상기 미생물 용액 및 염화칼슘 용액은 각각 물 리터당 0.01~0.5M 농도로 이루어진다.
상기 합성실리카용액은 합성실리카분말과 물을 포함하는 것으로, 합성실리카분말과 물이 부피비율로 0.7~1.2:8~10, 2~4:6~8 및 0.5~1.5:0.5~1.5의 비율로 이루어진 합성실리카용액중 선택된 하나를 사용한다.
상기 합성실리카용액은 급결액과 완결액으로 제조될 수 있고, 이때 합성실리카와 물은 부피비율은 급결액일때 1:0.5~1.5을 사용하며, 완결액일때 0.7~1.2:8~10를 사용한다.
상기 섬유 파쇄제는 고강도, 고탄성의 특성을 지닌 아라미드섬유, 탄소섬유 및 플론섬유 중 선택된 하나를 사용한다.
상기 합성실리카용액은 5~20 중량%, 섬유 파쇄제는 5~20 중량% 및 시멘트 또는 고로슬래그 미분말 60~90 중량%으로 이루어진다.
상기 주입관은 3개로 구비되되, 선처리 단계에서의 미생물 용액, 염화칼슘 용액을 주입하는 관과 후처리 단계에서 합성실리카용액과 섬유 파쇄제와 시멘트 또는 고로슬래그 미분말의 혼합용액을 주입하는 관으로 나누어져 있는 선처리 및 후처리를 통한 하이브리드 차수 그라우팅 공법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 선처리 및 후처리를 통한 하이브리드 차수 그라우팅 공법은 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 본 발명은 미생물 혼합용액의 선처리 공정을 통해 기존 누수 손상 발생부 및 취약부에 탄산칼슘을 생성하여 신속하게 공극을 채우는 역할을 실시하고, 더불어 후처리공정을 실시하여 지반 균열의 차수 및 보강효과가 높다.
(2) 본 발명은 규산나트륨과 시멘트로만 이루어진 기존의 그라우트재료를 사용하여 용탈현상이 발생되고, 그에 따라서 환경오염 문제가 발생되는 것을 미생물을 이용하여 신속한 선처리를 실시하고, 합성실리카를 이용하여 후처리를 실시하여 용탈현상을 방지하여 친환경적인 공법을 실시하므로 주변 지역의 오염을 불식시킨다.
(3) 본 발명은 선처리 및 후처리공정을 통한 지반의 보강효과가 종래 공법들의 차수효과보다 더 뛰어나며 간편한 시공성을 갖는다.
(4) 본 발명은 후처리공정에서 고강도, 고탄성의 섬유가 그라우트재재 내에서 그물망을 형성하여, 유수에 의해 그라우트재 파손을 지연시키며, 그에 따라서 내구성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선처리 및 후처리를 통한 하이브리드 차수 그라우팅 공법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 장비를 나타내는 모식도이다.
본 발명의 명칭은 "선처리 및 후처리를 통한 하이브리드 차수 그라우팅 공법"으로 통상의 기술자가 쉽게 알 수 있도록 구체적인 내용을 기재하고, 충분히 유추 가능한 별도의 기재는 생략하며 필요 경우 실시예 및 도면을 기재한다. 또한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 정의된 용어들은 한정 해석하지 아니하며, 운용자의 의도 또는 관례등에 따라 달라질 수 있고, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 발명의 일면에 있어서,
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선처리 및 후처리를 통한 하이브리드 차수 그라우팅 공법의 흐름도로 상기 도 1을 참고하여 하기에 더욱 상세하게 개진한다.
지반의 균열에 충전재를 주입하는 그라우팅 공법에 있어서,
상기 그라우팅 공법은
지반내 균열부위에 미생물 용액과 염화칼슘 용액을 주입관을 통해 차례로 지반에 주입하여 탄산칼슘을 생성하는 선처리 단계; 및
상기 선처리 단계 후 합성실리카용액 및 섬유 파쇄제와 시멘트 또는 고로슬래그 미분말이 혼합된 혼합물을 주입관으로 지반에 주입하는 후처리 단계;로 이루어진다.
상기 미생물 용액에서 미생물은 바실러스 수도피르무스(Bacillus pseudofirmus), 스포로사르시나 파스테우리(Sporosarcina pasteurii) 중 선택된 하나를 사용한다.
상기 미생물 용액 및 염화칼슘 용액은 각각 물 리터당 0.01~0.5M(몰농도)로 이루어지며, 상기 미생물 용액과 염화칼슘 용액은 혼합됨과 동시에 탄산칼슘이 발생되어 고결화가 진행되므로 지반에 주입시 미생물 용액을 먼저 주입하고, 그 후에 염화칼슘을 주입하는 것이 바람직하다.
미생물은 요소를 먹잇감으로 삼아 생장된 미생물을 통해 생성된 탄산이온CO3 2-)과 2개의 암모늄이온(NH4 +)을 생성한다. 아래 식은 미생물과 요소의 반응을 나타내는 식으로 요소가 분해됨에 따라 탄산이온과 암모늄이온이 생성 되어졌다.
CO(NH2)2 + 2H2O → CO3 2- + 2NH4 +
요소를 먹잇감으로 삼아 생장된 미생물을 통해 생성된 탄산이온(CO3 2-)과 염화칼슘(CaCl2)을 수용액화하여 생성된 칼슘이온(Ca2 +)의 반응을 통해 탄산칼슘(CaCO3) 침전이 아래와 같이 발생한다.
CO3 2- + Ca2+ → CaCO3
탄산이온(CO3 2-)은 물과 반응 시 세가지 상태로 존재할 수 있다. 즉, 탄산이온(CO3 2-), 탄산수소이온(HCO3 -), 탄산(H2CO3)으로 각각 존재 할 수 있으며, 미생물로 인해 발생되는 탄산칼슘 침전은 탄산염 반응에 따라 다르게 발생한다. 하기의 식들은 탄산수소이온(HCO3 -)과 칼슘이온(Ca2 +)의 반응으로 탄산칼슘(CaCO3)과 물(H2O)을 생성시키는 식과 2개의 탄산수소이온(H2CO3)과 칼슘이온(Ca2 +)의 반응으로 탄산칼슘(CaCO3)과 이산화탄소(CO2), 그리고 물(H2O)을 생성시키는 식이다.
Ca2+ + HCO3- → CaCO3↓ + H2O
Ca2+ + 2HCO3 - ↔ CaCO3↓ + H2O + CO2
pH의 감소로 인한 변화는 미생물의 활성을 유발시키며, 요소의 분해는 높은 pH 환경에서 발생됨을 위 식을 통해서 알 수 있고, 미생물 반응을 통해서 생성된 탄산칼슘(CaCO3)은 지반 내의 공극을 채워 주며, 결합력을 높여주어 지반의 고결화(Cementation)가 형성된다.
따라서 추가의 일면에 있어서,
상기 미생물 용액에서 미생물과 물을 혼합시 물의 종류를 pH 9~12를 나타내는 알칼리수를 이용하여 향후 탄산칼슘 발현의 효과를 높일 수 있다.
상기 합성실리카용액은 합성실리카분말과 물을 포함하는 것으로, 합성실리카분말과 물이 부피비율로 0.7~1.2:8~10, 2~4:6~8 및 0.5~1.5:0.5~1.5의 비율로 이루어진 합성실리카용액중 선택된 하나를 사용한다.
상기 합성실리카는 흡착제, 건조제, 연마제, 촉매담체, 보강제, 점증제, 고결방지, 가공조제, 블로킹방지제 및 소광제등으로 사용되고 있고, 크게는 Pyrogenic 실리카와 침강형 실리카로 나누어지며, Pyrogenic 실리카는 용융 실리카 및 흄드 실리카 등이 있고, 침강형 실리카는 알카리형 실리카 및 산성형 실리카가 있다. 본 발명에서는 침강형 실리카를 사용하고, 알카리형 실리카는 실리카의 강도가 낮고, 구상 실리카겔과 화이트 카본등이 있으며, 산성형 실리카에 비해 빨리 겔화가 진행되며 실리카의 형태구조 불균형하고, 산성형 실리카는 겔화속도가 느리며, 실리카의 강도가 약하며, 제품의 재형성 및 품질의 균일성이 보장된다.
합성실리카는 산성 실리카졸의 제조방법과 동일하고, 산성액 중에 규산나트륨 용액을 첨가하여 제조하며, 산성 실리카졸은 일정시간이 경과하면 겔화하는 특성이 있어서 제조 후 장시간 보관에 단점이 있는데 비해 합성실리카는 규산나트륨을 원료로 사용하나 제조 후 장기간 보관할 수 있다.
합성실리카의 pH는 11~12 상태이고, 합성실리카 속의 전해질이 시멘트입자에 흡착되는 것으로 시멘트 현탁액에 혼합되어 시멘트의 수화 주성분인 수산화칼슘이 합성실리카의 규산 및 전해질과 결합하여 시멘트-실리케이트 겔이 생성된다.
상기 합성실리카용액은 급결액과 완결액으로 제조될 수 있고, 이때 합성실리카와 물은 부피비율은 급결액일때 0.5~1.5:0.5~1.5을 사용하며, 완결액일때 0.7~1.2:8~10를 사용한다.
상기 섬유 파쇄제는 고강도, 고탄성의 특성을 지닌 아라미드섬유, 탄소섬유 및 플론섬유 중 선택된 하나를 사용한다.
상기 합성실리카용액은 5~20 중량% 와 섬유 파쇄제는 5~20 중량% 및 시멘트 및 고로슬래그 미분말 60~90 중량%으로 이루어진다.
상기 아라미드섬유는 아마이드결합 -CONH가 벤젠고리와 같은 방향족고리를 결합시켜 고분자 폴리아마이드를 형성하고, 인장강도, 강인성, 내열성이 뛰어나며 고강력 및 고탄성률을 가지며, 5㎜ 정동의 굵기의 가느다란 실이지만, 2ton의 무게를 들어올릴 정도의 막강한 힘을 가지고 있으며, 불에 타거나 녹지 않고, 500℃가 넘어야 검게 탄화(炭化)되고, 힘을 가해도 늘어나지 않아 플라스틱 보강재로도 사용되고 있다. 또한, 상기 아라미드섬유 뿐만 아니라 고강도, 고탄성의 특성을 지닌 탄소섬유 또는 플론섬유등을 사용하여도 무방하다.
일반적으로 흙의 직경을 살펴보면 모래는 0.075~4.75㎜, 실트는 0.02~0.075㎜, 점토는 0.002㎜미만의 입자크기를 가지고 있고, 미생물이 0.4㎛보다 작은 구멍을 통과하기 어렵고 미생물 자체가 흙 입자에 붙어 0.06~0.1㎜의 크기를 형성함으로 본 발명은 지반을 이루는 층중에 모래 또는 실트층에서 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 주입관은 3개로 구비되되, 선처리 단계에서의 미생물 용액, 염화칼슘 용액을 주입하는 관과 후처리 단계에서 합성실리카용액과 섬유 파쇄제 및 시멘트 또는 고로슬래그 미분말의 혼합용액을 주입하는 관으로 나누어져 있다.
상기 주입관은 선처리단계에서 미생물 용액을 주입하는 관에 염화칼슘용액을 주입하면 관 내부 표면에서 두 용액이 반응하여 관이 막히는 현상이 발생하며, 후처리단계의 혼합액을 주입하는 관을 따로 두어 관의 막힘 현상을 방지한다.
실시예 : 댐(저수지·댐(1종, 2종 포함)) 균열 및 누수의 상태평가에 따른 선처리 공정 및 후처리 공정 실시
본 발명의 그라우트 공정에 있어서, 미생물 용액과 염화칼슘 용액을 지반하에 형성된 균열과 누수 부위에 주입하는 선처리공정을 통해 균열부위의 공극을 줄이는 선처리공정 후 합성실리카용액과 섬유 파쇄제 및 시멘트 또는 고로슬래그 미분말의 혼합용액을 주입하여 그라우트 공정을 실시하는 것으로 미생물용액과 염화칼슘에 의한 선처리 공정을 실시하여 용탈현상을 방지함으로써 2차오염을 방지하고, 효과적인 지반 고결화를 실시한다.
반면, 균열 크기 및 유출수량에 따른 공정의 변화가 가능하다. 국토해양부 및 한국시설안전공단의 안전점검 및 정밀안전진단 세부지침해설서(댐)에서 제공되는 상태평가 항목 및 기준으로 볼때 댐마루 균열이 종·횡방향 균열길이 1~5m이하, 제정의 10% 이하인 상태(b,c 등급)와 상류사면 누수에서 댐체를 통한 누수가 크게 증가하지 않는 보통인 이하의상태(b,c 등급)와 하류사면의 누수에서 댐체의 과도한 누수의 징후가 시작되는 경미한 상태(0.1~1.0L/sec)(b, c 등급)에서는 본 발명의 후처리 공정만 실시 가능하며, 동 세부지침해설서 댐마루 종·횡방향 균열길이 1~5m 이상, 제정의 50%이상 및 난간이 기우러진 이하의 상태(d, e 등급)와 상류사면의 누수에서 댐체를 통한 누수가 크게 증가하지 않는 보통 이하의 상태(d, e 등급)와 하류사면의 누수에서 댐체의 과도한 누수로 탁류발생, 평소 누수량보다 증가시(1.0L/sec 이상) 이상의 상태(d, e 등급)에서는 본 발명의 선처리 공정 및 후처리 공정을 다 실시하여 균열 상태에 따라 공정을 변화함으로써 공정시 소요되는 비용을 절감 할수 있으며, 하기 표 1은 댐의 상태평가에 따른 본 발명 적용 가능 공정을 보여준다.
또한, 상태평가에 따른 b, c 등급에서도 선처리 공정을 실시하는 것은 무방하며, d등급에서도 평가자 및 관련 업무 전문가의 의견에 따라서 선처리 공정만 실시할 수 있다.
구분 방법 비고
균열 및 유입수가 많은 경우
(누수에 대한 상태평가 D, E 등급일 경우)		 선처리 공정+후처리 공정
균열 및 유출수가 적은 경우
(누수에 대한 상태평가 B, C 등급일 경우)		 후처리 공정
시험예 1: 합성실리카분말과 물이 부피비율에 따른 압축강도 비교
시멘트량을 200㎏에 산성형 실리카와 물(400ℓ)을 부피비율로 1:9, 3:7 및 1:1의 비율로 이루어진 배합물을 함유시킨 후 시멘트와 합성하여 일정시간 동안 겔화 한 뒤 일축압축강도를 비교하였으며 그 결과가 하기 표 2와 같이 나타났다.
Figure 112017034807037-pat00001
상기 표 1를 살펴보면 일축압축강도가 합성실리카와 물의 부피비율에 따른 합성실리카 용액이 1:9, 1:1, 3:7의 순서로 고강도가 발현된 것을 확인할 수 있었다. 반면 재령 24에 발생된 일축압축강도는 1:1, 3:7, 1:9로 나타내고 있으므로 단시간내에 강도 발현이 필요한 경우에는 0.5~1.5:0.5~1.5 급결용, 2~4:6~8를 표준용, 0.7~1.2:8~10를 완결용으로 사용하는 것이 바람직하다.
추가의 일면에 있어서,
상기 섬유 파쇄제는 아라미드섬유, 탄소섬유 및 플론섬유를 사용하되 바잘트 섬유로 대체가능한다.
바잘트 섬유는(Basalt Fiber)는 산업용으로 사용되는 섬유중 하나로서 천연 광물인 현무암에서 추출되는 무기섬유로 불연, 방열, 내열, 방음, 흡음 성능뿐만 아니라 내마모성, 내침식성, 경량 및 고강도 특성을 가지고 있으며, 현무암으로 제조되어 국내 자원으로 생산 가능하여 생산 단가 및 에너지를 절약할 수 있다. 또한, 인장에 일부 취약한 특성을 갖는 콘트리트의 상기 취약점을 보완할 수 있다.
또한, 3개의 관으로 이루어진 상기 주입관은 지반에 투입시 3개의 관이 동시에 지반 하방으로 투입되며, 이때 지반에 주입관을 넣을수 있도록 생성되는 천공 면적이 3개관의 관보다 더 넓은 면적으로 이루어지고, 첫번째로 주입되는 미생물 용액을 주입하면서 미생물 용액을 주입하는 주입관은 미생물 용액을 주입하면서 상방으로 상승시켜 지반 아래의 산재되어 있는 균열부위에 주입되며, 그 다음 순서로 염화칼슘 용액을 주입하는 주입관도 염화칼슘용액을 주입하면서 상승되어 제거되며, 마지막으로 후처리 단계인 시멘트 혼합물도 주입되면서 상승되어 제거되어 지반 아래에 산재되어 분포되어있는 균열부위에 균등하게 주입되도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 선처리 및 후처리를 통한 하이브리드 차수 그라우팅 공법은 미생물 혼합용액이 선처리 공정을 통해 기존 누수 손상 발생부 및 취약부에 탄산칼슘을 생성하여 신속하게 공극을 채우는 역할을 실시하고, 더불어 후처리공정을 실시하여 지반 균열의 차수 및 보강효과가 높고, 규산나트륨과 시멘트로만 이루어진 기존의 그라우트재료를 사용하여 용탈현상이 발생되고, 그에 따라서 환경오염 문제가 발생되는 것을 미생물을 이용하여 신속한 선처리를 실시하고, 합성실리카를 이용하여 후처리를 실시하여 용탈현상을 방지하여 친환경적인 공법을 실시하므로 주변 지역의 오염을 불식시키며, 선처리 및 후처리공정을 통한 지반의 보강효과가 종래 공법들의 차수효과보다 더 뛰어나며 간편한 시공성을 갖고, 후처리공정에서 아라미드계열의 섬유가 그라우트재재 내에서 그물망을 형성하여, 유수에 의해 그라우트재 파손을 지연시키며, 그에 따라서 내구성이 향상된다.
상기와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술은 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (8)

  1. 지반의 균열에 충전재를 주입하는 그라우팅 공법에 있어서,
    상기 그라우팅 공법은
    지반내 균열부위에 미생물 용액과 염화칼슘 용액을 주입관을 통해 차례로 지반에 주입하여 탄산칼슘을 생성하는 선처리 단계; 및
    상기 선처리 단계 후 합성실리카용액 및 섬유 파쇄제와 시멘트 또는 고로슬래그 미분말이 혼합된 혼합물을 주입관으로 지반에 주입하는 후처리 단계;로 이루어지고,
    상기 미생물 용액에서 미생물은 바실러스 수도피르무스(Bacillus pseudofirmus), 스포로사르시나 파스테우리(Sporosarcina pasteurii) 중 선택된 하나를 사용하며,
    상기 미생물 용액 및 염화칼슘 용액은 각각 몰 리터당 0.01~0.5M 농도로 이루어지고,
    상기 합성실리카용액은 합성실리카분말과 물을 포함하는 것으로, 합성실리카분말과 물이 부피비율로 0.7~1.2:8~10, 2~4:6~8 및 0.5~1.5:0.5~1.5의 비율로 이루어진 합성실리카용액중 선택된 하나를 사용하며,
    상기 섬유 파쇄제는 고강도, 고탄성의 특성을 지닌 아라미드섬유, 탄소섬유 및 플론섬유 중 선택된 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 선처리 및 후처리를 통한 하이브리드 차수 그라우팅 공법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 합성실리카용액은 급결액과 완결액으로 제조될 수 있고, 이때 합성실리카와 물은 부피비율은 급결액일때 0.5~1.5:0.5~1.5을 사용하며, 완결액일때 0.7~1.2:8~10를 사용하는 것을 특징으로 하는 선처리 및 후처리를 통한 하이브리드 차수 그라우팅 공법.
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 합성실리카용액은 5~20 중량%, 섬유 파쇄제는 5~20 중량% 및 시멘트 또는 고로슬래그 미분말 60~90 중량%으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선처리 및 후처리를 통한 하이브리드 차수 그라우팅 공법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 주입관은 3개로 구비되되, 선처리 단계에서의 미생물 용액, 염화칼슘 용액을 주입하는 관과 후처리 단계에서 합성실리카용액과 섬유 파쇄제와 시멘트 또는 고로슬래그 미분말의 혼합용액을 주입하는 관으로 나누어져 있는 것을 특징으로 하는 선처리 및 후처리를 통한 하이브리드 차수 그라우팅 공법.
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