KR101788677B1

KR101788677B1 - 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재

Info

Publication number: KR101788677B1
Application number: KR1020170074095A
Authority: KR
Inventors: 박병수; 정길수
Original assignee: 강원도립대학교산학협력단; 테라텍 주식회사
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2017-10-20

Abstract

본 발명은 모래를 대신하여 지중 매설관을 포함한 관의 기초 및 복토에 사용되는 것으로,
토사: 버텀애쉬; 시멘트: 레드머드 및 증점제를 포함한 시멘트바인더; 유동화제; 및, 배합수;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재를 제공하고자 한다.

Description

버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재{the filling material with high fluidity and low strength using bottom ash}

본 발명은 지중 매설관 등 관 기초 및 복토에 사용되는 속경성의 고유동 저강도 채움재에 관한 것으로, 화력발전 과정에서 발생되는 폐석탄회와 같은 버텀애쉬 및 현장에서 발생하는 토사를 주재료로 하여 시멘트, 레드머드(보오크사이트 부산물), 증점제, 유동화제 및 배합수를 이용한 채움재 제조에 관한 것으로 높은 유동성으로 비다짐에 의한 자가충전 및 속경성을 통한 공정관리를 개선하고, 목표강도 확보를 위한 소요 시멘트량 절감을 특징으로 하는 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재에 관한 것이다.

일반적으로 지중에 매설되는 관 주변의 기초채움재는 굴착폭이 협소하여 다짐이 어려우므로 보통 모래를 사용하며, 연약지반 등 일부 조건에서만 콘크리트를 사용한다.

상기 모래의 경우, 관로가 파손되어 누수가 발생하거나 우수 또는 지하수 등에 의해 쇄굴 또는 침식되는 등 유실가능성이 높기 때문에 싱크홀을 유발하는 지반침하현상이 발생되는 문제점이 지적되어 왔다.

그리고 상기 콘크리트의 경우, 매설관 기초채움재로 사용하게 되면 작업후 응결되는데 필요한 소요시간이 길어 후속작업에 영향을 주어 공기를 지연시키고, 초속경시멘트를 사용하는 경우에는 비용상승의 원인이 되는 문제점이 있다.

이에 본 발명자는 본 발명을 통하여 현장에서 발생되는 토사, 버텀애쉬와 레드머드와 같은 산업부산물, 시멘트 등의 취득이 용이한 저가의 재료를 채움재로 활용하여 고결체를 형성함으로써 유실가능성을 낮추고자 하였으며,

다짐을 하지 않고 기초 채움이 가능하도록 충분한 유동성을 지니고, 후속작업이 지연되지 않도록 채움후 빠른 시간내에 경화될 수 있는 속경성을 지니며, 매설관 개보수시 굴착이 수월하도록 낮은 강도를 유지하는 것을 특징으로 하는 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재를 개발하기에 이르렀다.

[문헌 1] 대한민국 등록특허 제10-0387105호 ‘비다짐 무침하 채움재, 그의 제조방법 및 그를 이용한시공방법’, 2003년05월28일 [문헌 2] 대한민국 등록특허 제10-1732118호 ‘발포성 개구부 채움재 및 시공방법’, 2017년04월25일

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것이다. 그 목적은 토사, 버텀애쉬와 레드머드와 같은 산업부산물, 시멘트 등의 취득이 용이한 저가의 재료를 채움재로 활용하여 고결체를 형성함으로써 유실가능성을 낮추고,

다짐을 하지 않고 기초 채움이 가능하도록 충분한 유동성을 지니며, 후속작업이 지연되지 않도록 채움후 빠른 시간내에 경화될 수 있는 속경성을 지니고, 매설관 개보수시 굴착이 수월하도록 낮은 강도를 유지하는 것을 특징으로 하는 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재를 제공하고자 한다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 모래를 대신하여 지중 매설관을 포함한 관의 기초 및 복토에 사용되는 것으로,

토사: 버텀애쉬; 시멘트: 레드머드 및 증점제를 포함한 시멘트바인더; 유동화제; 및, 배합수;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재를 제공하고자 한다.

본 발명에 따르면 토사, 버텀애쉬와 레드머드와 같은 산업부산물, 시멘트 등의 취득이 용이한 저가의 재료를 채움재로 활용하여 고결체를 형성함으로써 유실가능성을 낮출 수 있다.

그리고 다짐을 하지 않고 기초 채움이 가능하도록 충분한 유동성을 지니며, 후속작업이 지연되지 않도록 채움후 빠른 시간내에 경화될 수 있는 속경성을 지니고, 매설관 개보수시 굴착이 수월하도록 낮은 강도를 유지하는 것을 특징으로 하는 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재를 제공한다.

도 1 내지 7은 본 발명인 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재의 시험성적서이다.
도 8은 본 발명인 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재의 배합비를 나타내는 표이다.
도 9는 본 발명인 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재의 실시예이다.
도 10은 본 발명인 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재의 시험결과이다.

이하 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

도 8은 본 발명인 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재의 배합비를 나타내는 표이다.

본 발명의 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재는 모래를 대신하여 지중 매설관을 포함한 관의 기초 및 복토에 사용되는 것으로,

토사: 버텀애쉬; 시멘트: 레드머드 및 증점제를 포함한 시멘트바인더; 유동화제; 및, 배합수;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 토사, 상기 버텀애쉬 및 상기 시멘트를 주재료로 하되,

상기 토사는 단위배합량 900~1,100(kg/㎥)이고,

상기 버텀애쉬는 단위배합량 500~700(kg/㎥)이고,

상기 시멘트는 단위배합량 100~300(kg/㎥)인,

것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 시멘트의 부피를 100으로 할 때 상기 레드머드 및 상기 증점제의 부피는 각각 0.5~5 및 0.2~2.0이고,

상기 주재료의 부피를 100으로 할 때 상기 유동화제 및 상기 배합수의 부피는 각각 0.5~2.0 및 12~25인,

것을 특징으로 하며,

상기 시멘트의 부피를 100으로 할 때 AE제 0.1~1.0이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 토사는 뒤채움재로 활용이 가능한 수준의 양질토사를 말하며,

상기 버텀애쉬는 석탄을 이용한 화력발전 과정에서 발생되는 부산물을 말한다.

상기 토사와 상기 버텀애쉬 이 두 재료의 단위중량 차는 약 1.6배로서 중량비 보다는 체적비를 기준으로 배합하는 방법을 권장한다.

특히 상기 버텀애쉬는 흡수율이 높고, 유동성이 낮아, 상기 버텀애쉬 사용량이 증가하는 경우 배합수의 과다한 증가로 재료분리 가능성이 높아져 품질관리에 어려움이 따른다. 따라서 버텀애쉬의 사용량은 체적비 기준 60%이하를 권장한다.

상기 시멘트는 주로 포틀랜드 시멘트를 사용하며, 고결체의 소요강도에 따라 단위체적(1㎥)당 100~300kg을 사용한다.

상기 레드머드는 보오크사이트를 이용한 알루미늄 제련과정에서 발생되는 산업부산물로 대부분 산화철()과 산화알루미나(), 산화규소()로 구성되어 있으며, 산화규소()와 산화나트륨()의 몰비와 농도 그리고 소듐알루미네이트(Sodium Aluminate) 성분의 잔류량에 따라 급결제나 경화제로 사용가능하다.

상기 증점제는 셀룰로스 계열을 증점제를 사용하며, 본 발명에서 증점제는 시멘트 사용량을 기준으로 0.2~2.0% 범위 내에서 사용한다. 왜냐하면 0.2% 이하의 경우에는 그 효과를 기대하기 어렵고, 2.0% 이상의 경우에는 과다사용에 의한 유동성 및 강도저하의 원인이 되기 때문이다.

상기 유동화제는 리그닌계와 폴리카본산계 유동화제를 혼합하여 사용하며, 토사와 버텀애쉬의 유동성이 낮아 주재료 전체 사용량을 기준으로 0.5~2.0% 범위로 사용하는 것이 바람직하다.

0.5% 이하의 경우에는 유동성을 확보하기 어렵고, 2.0% 이상의 경우에는 유동성 향상은 기대할 수 있으나 과다사용에 따른 경제성이 저하되고 리그닌계에 포함된 당밀성분에 의해 응결지연이 발생된다.

상기 AE제의 사용으로 공기량이 증가하여 본 발명의 채움재 강도는 감소하나, 워커빌리티가 증가하고 단위수량, 재료분리 및 블리딩 감소효과가 기대되며 동결융해 저항성이 증대된다.

상기 AE제 사용량은 유동화제에 포함된 기포제량에 따라 사용량을 조절하되 시멘트량을 기준으로 최대 1.0%가 넘지 않도록 한다.

상기 배합수는 주로 물을 말하며, 재료의 유동성을 유발하는 힘으로 배합수량이 증가할수록 슬러리 상태로 배합된 간극수의 전단력이 증가하여 유동성이 증가한다. 그러나 배합수량이 과다한 경우 블리딩이나 재료분리 현상이 발생되므로 사용량은 주재료 전체 사용량을 기준으로 12~25% 범위로 하는 것이 바람직하다.

도 9는 본 발명인 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재의 실시예이고,

도 10은 본 발명인 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재의 시험결과이다.

도 9의 표(실시예)는 도 10의 표(시험결과)에 나타난 발명의 효과를 검증하기 위하여 재료구성 및 성분비 조건에 대한 실내시험을 실시하였으며, 구체적인 시험조건은 표에서와 같이 조건별로 주재료 50kg을 혼합하고 혼화재료와 배합수를 추가배합하여 시험을 수행하였다.

도 10의 표(시험결과)를 분석하여 볼 때,

본 발명은 목표로 한 고유동성을 확보함을 알 수 있으며, 고강도는 아니더라도 채움재가 보유해야 할 최소한의 압축강도를 확보했음을 알 수 있다. 그리고 응결시간에 있어서 속경성 또한 확보했음을 확인할 수 있다.

결론적으로,

본 발명의 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재는,

① 성능적 측면에서 속경성의 저강도 고유동 채움재로서, 큰 유동성을 지녀 비다짐 조건으로 기초채움이 가능하고, 경화시간이 빨라 후속공정에 영향이 적으며, 강도가 낮아 매설관 개보수작업시 굴착작업이 용이하다.

그리고 ② 환경적, 경제적 측면에서 폐기물인 저가의 버텀애쉬, 레드머드 등 산업부산물을 활용하고, 시멘트 사용량을 최소화하여 환경친화적이며 경제성이 높은 특징이 있다.

본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다.

따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

Claims

삭제
모래를 대신하여 지중 매설관을 포함한 관의 기초 및 복토에 사용되는 것으로,
토사: 버텀애쉬; 시멘트: 레드머드 및 증점제를 포함한 시멘트바인더; 유동화제; 및, 배합수;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재에서,
상기 토사, 상기 버텀애쉬 및 상기 시멘트를 주재료로 하되,
상기 토사는 단위배합량 900~1,100(kg/㎥)이고,
상기 버텀애쉬는 단위배합량 500~700(kg/㎥)이고,
상기 시멘트는 단위배합량 100~300(kg/㎥)인,
것을 특징으로 하는 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재.
제2항에서,
상기 시멘트의 부피를 100으로 할 때 상기 레드머드 및 상기 증점제의 부피는 각각 0.5~5 및 0.2~2.0이고,
상기 주재료의 부피를 100으로 할 때 상기 유동화제 및 상기 배합수의 부피는 각각 0.5~2.0 및 12~25인,
것을 특징으로 하는 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재.
제3항에서,
상기 시멘트의 부피를 100으로 할 때 AE제 0.1~1.0이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 버텀애쉬를 활용한 고유동 저강도 채움재.