KR101946559B1 - 경량혼합토를 이용한 연약지반 보강공법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 경량혼합토를 이용한 연약지반 보강공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 점성질 토사와 모래가 일정비율로 혼합되고 폴리머를 비롯한 첨가제가 교반된 개량형 경량혼합토를 이용하여 압축강도와 부착강도를 증대시킬 뿐만 아니라, 기반층과 고화 표층간의 계면 박리억제 강도를 높이면서 초기 경화를 촉진하여 초기 강도를 향상시킴으로써 안정적이로 높은 압축강도에 따른 연약지반 보강 기능을 충실히 수행할 수 있도록 개선된 경량혼합토를 이용한 연약지반 보강공법에 관한 것이다.

Description

경량혼합토를 이용한 연약지반 보강공법{Soft ground reinforcement method using lightweight mixture soil}
본 발명은 경량혼합토를 이용한 연약지반 보강공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 점성질 토사와 모래가 일정비율로 혼합되고 폴리머를 비롯한 첨가제가 교반된 개량형 경량혼합토를 이용하여 압축강도와 부착강도를 증대시킬 뿐만 아니라, 기반층과 고화 표층간의 계면 박리억제 강도를 높이면서 초기 경화를 촉진하여 초기 강도를 향상시킴으로써 안정적이로 높은 압축강도에 따른 연약지반 보강 기능을 충실히 수행할 수 있도록 개선된 경량혼합토를 이용한 연약지반 보강공법에 관한 것이다.
일반적으로 해안이나 하천, 호수 등의 지역에서 간척이나 준설 또는 매립에 의하여 조성하는 지역은 그 지표면이 물과 점성토 또는 물과 뻘이 혼합된 습지를 형성하고 있을 뿐만 아니라, 지반의 내부에는 간극수를 내재하여 지반의 전체적인 강도가 매우 약하게 되는 연약지반을 형성하게 되므로, 이와 같은 지역을 공업지역이나 상업지역으로 활용하기 위해서는 연약지반을 부지활용도에 적합하도록 개량하는 작업이 선행되어져야 한다.
상기와 같이 연약지반을 개량하기 위한 공법에는 샌드 드레인(Sand drain)공법이나 페이퍼 드레인(Paper darin)공법과 같이 모래기둥이나 드레인 페이퍼보드(Paper board)를 케이싱에 의하여 지반에 삽입시켜 지중의 간극수를 지표면으로 배출시키므로서 연약지반의 압밀을 촉진시키도록 한 수직배수공법과, 모래다짐말뚝을 지반에 형성시켜 지중 간극수의 배출과 함께 지반의 지지력을 보강시키도록 한 샌드 컴팩션 파일(Sand compactionpile)공법과, 산토(山土)매립 등에 의한 굴착치환공법, 또는 시멘트를 이용한 흙과 혼합하는 시멘트처리공법과 같은 여러 가지의 공법들이 현장여건에 따라 다양하게 채택되어 사용되고 있으며, 특히 넓은 지역의 개량공법에는 상기한 수직배수공법이 공사비에 대한 경제성을 이유로 매우 널리 사용된다.
상기와 같은 연약지반의 개량공법을 시행하기 위해서는 각종 중장비와 많은 량의 기자재들이 연약지반상에 반입되어야 하기 때문에 일차적으로 연약지반의 지표면을 먼저 보강하여야 하며, 이에 주로 사용되는 방법으로는 연약지반의 지표면에 트랜치(Trench:도랑)를 형성시켜 지표면의 수분을 자연건조시키는 방법과, 연약지반의 지표면상에 고장력 특수매트(Gio-grid, Gio-mat, Polyester mat 등)를 깔거나 불도우저로 모래를 밀어서 연약지반상에 모래를 포설시키는 방법과, 상기의 특수매트가 부설된 연약지반의 지표면상에 고압펌프를 이용하여 모래를 물과 함께 살포하는 방법이 사용된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 연약지반 보강공법중에서 트랜치에 의한 자연건조방법은 각종 중장비의 진입이 가능할 정도로 연약지반의 표면을 건조시키는데 매우 많은 시간이 소요되므로 공사기간의 과도한 지연을 초래하게 되는 문제점이 있고, 지표면의 건조가 이루어진 연약지반의 개량에 상기한 수직배수공법을 적용시킬 경우에는 모래기둥이나 드레인 페이퍼가 배출한 지중 간극수의 배수를 위하여 수평배수용 모래층을 지표면상에 별도로 부설하여야 하므로서 공사비용이 과도하게 소요되는 문제점이 있었으며, 트랜치의 심도(深度) 및 경사각도에 대한 제한 뿐만 아니라 지역에 따른 기후의 영향을 매우 심하게 받는 문제점이 있다.
또한, 종래의 연약지반 보강공법중에서 고장력 매트와 불도우저를 이용하는 모래포설방법은 연약지반의 지표면 상에 15ton/㎡(15kg/㎠)의 높은 인장강도를 가지는 고장력 매트를 일차적으로 부설시킨다 하더라도 연약지반의 자체의 지지능력이 매우 약하기 때문에 연약지반의 내부로 진입된 불도우저의 자중에 의하여 연약지반이 부분적으로 침하 또는 융기되는 문제점이 있었으며, 특히 모래포설 개시점에 해당하는 연약지반에는 불도우저의 자중 및 포설된 모래의 하중에 의하여 과도한 국부침강이 발생하게 되므로서, 이 부분에 대량의 모래를 재차 포설해야 하는 문제점이 있다.
상기와 같이 모래포설 개시점에서 발생하는 연약지반의 과도한 국부침하로 인하여 대량의 모래를 재차 포설해야 하므로서 전체적인 공사비용의 상승과 공사기간의 지연을 초래하게 되고, 불도우저가 연약지반상을 주행하는 과정에서 부분적인 침하나 융기가 계속 발생하기 때문에 시방서상에 제시되어 있는 일정한 두께로 모래층을 포설하기가 거의 불가능하게 되며, 이로 인하여 넓은 면적의 연약지반 전 체에 걸쳐 일정한 지내력을 가지는 안정된 지반을 조성할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 연약지반 안정화 공법에서 성토재로 암, 흙(풍화토)을 주재료로 사용하고 있어 성토재의 건조단위중량(rd,max)이 약 18(ton/㎥)으로 연약지반상에 성토될 경우 그 하중에 의한 침하량이 크게 발생된다.
또한, 장기적인 잔류침하량도 크게 발생하여 침하량을 관리하기 위한 추가적인 안정화 공법이 필요하며 그에 따른 공사 기간의 연장이 불가피하다.
이를 개선하기 위해 하기한 [선행기술문헌]인 국내 등록특허 제10-1466563호(2014.11.24.) '경량혼합토를 이용한 연약지반 개량 방법'이 개시된 바 있다.
상기 국내 등록특허는 연약지반 하단에 시멘트기반층을 형성하는 고화처리단계; 상기 시멘트기반층 상에 경량혼합토를 적층하여 경량기반층을 형성하는 단계; 상기 경량기반층 상에 시멘트고화표층을 형성하는 단계; 상기 시멘트고화표층 상에 경량혼합토를 적층하여 경량성토층을 형성하는 단계; 및 상기 경량성토층 상에 토사를 적층하는 단계;를 포함하고, 경량혼합토를 주재료인 토사에 기포 및/또는 폐타이어 분말과 시멘트, 물, 기포제의 혼합구성을 통해 슬러리 형태로 만들어 연역지반의 지지능력을 높이고 압축강도를 향상시키도록 구성한 것임을 알 수 있다.
그런데, 상기 경량혼합토의 경우 폐타이어 분말과 시멘트 일부 및 기포제를 활용하고 있어 초기 강도가 떨어지고, 경화시간이 지연되는 단점으로 인해 시공 효율성이 저하되는 문제가 발견되었다.
또한, 시멘트기반층과의 바인딩 저하에 따라 하중에 따른 박리강도가 증가하여 장기화될 경우 경계면 분리현상이 가속화되는 문제도 발견되었다.
국내 등록특허 제10-0874754호(2008.12.11.) 경량혼합재 생산 플랜트 및 경량혼합재를 이용한 연약지반 개량공법 국내 등록특허 제10-1466563호(2014.11.24.) 경량혼합토를 이용한 연약지반 개량 방법
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 점성질 토사와 모래가 일정비율로 혼합되고 폴리머를 비롯한 첨가제가 교반된 개량형 경량혼합토를 이용하여 압축강도와 부착강도를 증대시킬 뿐만 아니라, 기반층과 고화 표층간의 계면 박리억제 강도를 높이면서 초기 경화를 촉진하여 초기 강도를 향상시킴으로써 안정적이로 높은 압축강도에 따른 연약지반 보강 기능을 충실히 수행할 수 있도록 개선된 경량혼합토를 이용한 연약지반 보강공법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 연약지반 위에 시멘트 몰탈을 이용하여 기반층을 형성하는 제1단계(S100); 상기 기반층 상에 경량혼합토를 적층하여 경량혼합토층을 형성하는 제2단계(S110); 상기 경량혼합토층 위에 고화용 몰탈을 이용하여 고화표층을 형성하는 제3단계(S120); 상기 고화표층 위에 혼합토를 적층하여 성토층을 형성하는 제4단계(S130); 및 상기 성토층 위에 토사를 적층하는 제5단계(S140);를 포함하는 경량혼합토를 이용한 연약지반 보강공법에 있어서;
상기 제2단계(S110)에서 시공되는 경량혼합토층을 구성하는 경량혼합토는 플라이애쉬 4중량%와, 모래가 3:7의 중량비로 혼합된 점성질 토사 25중량%와, 탄화칼슘 1.5중량%와, 1종 플라이애쉬시멘트 10중량%와, 알로펜 분말 2.5중량%와, 칼슘설포알루미네이트 2.5중량%와, 부틸 프로-2-프로페노에이트 3.5중량%와, 각섬석 분말 1.5중량%와, 2-페닐이미다졸 1.5중량% 및 나머지 물로 이루어지고;
상기 제1단계(S100)에서 연약지반 위에 시공되어 기반층을 형성하는 시멘트 몰탈은 초기강도 확보 및 방수성과 내후성 및 강한 접착고정성, 박리억제성을 갖도록 칼슘설포알루미네이트 8.5중량%와, 디페닐디메치콘 2.5중량%와, 크레실 글리시드 에테르 4.5중량%와, 이산화티타늄 2.5중량%와, 에폭시 수지 12중량%와, 에칠헥실메톡시신나메이트 4.5중량%와, 무수석고 6.5중량%와, 우르솔산(Ursolic acid) 4중량%와, 포틀랜트 시멘트 12중량%와, 폴리우레탄수지를 테실에테르로 수용화시킨 액 5.5중량% 및 나머지 물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 경량혼합토를 이용한 연약지반 보강공법을 제공한다.
삭제
또한, 상기 제1단계(S100)와 제2단계(S110) 사이에 망체 형성단계가 더 수행되어 제1단계(S100)에서 시공된 기반층과 제2단계(S110)에서 시공된 경량혼합토층 사이에 아라미드망체가 개재되어 내진성을 강화시킨 것에도 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 점성질 토사와 모래가 일정비율로 혼합되고 폴리머를 비롯한 첨가제가 교반된 개량형 경량혼합토를 이용하여 압축강도와 부착강도를 증대시킬 뿐만 아니라, 기반층과 고화 표층간의 계면 박리억제 강도를 높이면서 초기 경화를 촉진하여 초기 강도를 향상시킴으로써 안정적이로 높은 압축강도에 따른 연약지반 보강 기능을 충실히 수행할 수 있도록 개선시키는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 경량혼합토를 이용한 연약지반 보강공법을 보인 예시적인 플로우챠트이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명에 따른 경량혼합토를 이용한 연약지반 보강공법은 연약지반 하단에 시멘트 몰탈을 이용하여 기반층을 형성하는 제1단계(S100); 상기 기반층 상에 경량혼합토를 적층하여 경량혼합토층을 형성하는 제2단계(S110); 상기 경량혼합토층 위에 고화용 몰탈을 이용하여 고화표층을 형성하는 제3단계(S120); 상기 고화표층 위에 혼합토를 적층하여 성토층을 형성하는 제4단계(S130); 및 상기 성토층 위에 토사를 적층하는 제5단계(S140);를 포함한다.
이와 같은 연약지반 보강공법은 종래 기술에서 시공되고 있는 기본적인 공법이지만, 본 발명에서는 특히 시멘트 몰탈을 이용한 기반층과 경량혼합토층과 시멘트가 포함된 고화용 몰탈을 이용한 고화표층이 교대로 적층되게 할 때 이들 시멘트 몰탈과, 경량혼합토 및 고화용 몰탈의 조성을 달리 구성하여 초기 강도 발현, 초기 경화 촉진, 계면 박리 억제, 압축강도 향상과 함께 내진 성능도 증대시키도록 구성한 것이 가장 큰 특징이다.
여기에서, 상기 제1단계(S100)를 먼저 수행하는 이유는 연약지반의 바닥에 직접 경량혼합토를 적층할 경우 연약지반의 토사 또는 물이나 습기가 경량혼합토로 침투하여 지반 침하가 발생될 우려가 있으므로 이를 방지하기 위한 것이다.
때문에, 상기 제1단계(S100)를 통해 적층되는 기반층은 70-80cm의 두께를 유지함이 바람직하다.
이를 위해, 상기 제1단계(S100)에서 연약지반 위에 시공되는 시멘트 몰탈은 초기강도 확보 및 방수성(방습성)과 내후성 및 강한 접착고정성, 즉 박리억제성을 갖도록 칼슘설포알루미네이트 8.5중량%와, 디페닐디메치콘 2.5중량%와, 크레실 글리시드 에테르 4.5중량%와, 이산화티타늄 2.5중량%와, 에폭시 수지 12중량%와, 에칠헥실메톡시신나메이트 4.5중량%와, 무수석고 6.5중량%와, 우르솔산(Ursolic acid) 4중량%와, 포틀랜트 시멘트 12중량%와, 폴리우레탄수지를 테실에테르로 수용화시킨 액 5.5중량% 및 나머지 물로 이루어진다.
이때, 상기 칼슘설포알루미네이트(calcium sulfo-aluminate)는 3CaO·3Al2O3·CaSO의 화합물로서, 수화하여 에트링가이트(ettringite)를 생성하는 것으로 응결 촉진과 초기 강도 확보를 위해 첨가된다.
또한, 상기 디페닐디메치콘(Diphenyl Dimethincone)은 실록산폴리머로서 수분증발을 억제하고 무기물의 분산성을 증대시키면서 기포발생을 억제하여 기반층의 초기 강도를 증대시키기 위해 첨가된다.
아울러, 상기 크레실 글리시드 에테르(Cresyl glycidyl ether)는 에폭시수지의 안정적인 부착력을 유지하면서 계면에서의 접착력을 극대화시켜 박리억제성을 구현하기 위해 첨가된다.
그리고, 상기 이산화티타늄(titanium dioxide)은 에폭시수지와의 결합에 의해 물에 대한 저항성을 강화시켜 방수성, 방습성을 강화시키기 위해 첨가된다.
또한, 상기 에폭시 수지(Epoxy Resins)는 분자 내에 에폭시기를 갖는 열경화성 수지의 총칭으로서 내후성과 접착성 증대를 위해 첨가된다.
아울러, 상기 에칠헥실메톡시신나메이트(Ethylhexyl Methoxycinnamate)는 통상 자외선 차단 기능제로 많이 사용되지만, 본 발명에서는 자외선 차단기능이 아닌 변색을 억제하면서 경화를 촉진하여 초기 강도 발현에 기여하기 위해 첨가된다.
뿐만 아니라, 상기 알루미나(alumina)는 알루미늄의 산화물로서 내열성 향상은 물론 콘크리트의 강도를 향상시키기 위해 첨가된다.
나아가, 상기 무수석고(anhydrous gypsum)는 결정수를 갖지 않는 황산 칼슘염으로서 콘크리트의 초기 강도 확보를 위해 첨가된다.
그리고, 상기 우르솔산은 침상의 흡수성이 우수한 분체로 유기 증점제를 대체하여 분체 입자표면에 폴리머 입자를 흡착시켜 기반층의 슬럼프를 낮춰 폴리머 입자가 기반층 표면으로 마이그레이션(migration)되는 것을 억제하기 위해 첨가된다.
또한, 상기 폴리우레탄수지를 테실에테르로 수용화시킨 액은 방수성, 내약품성 및 기반층의 기계적 강도를 증대시키면서 균일성을 확보하기 위해 첨가된다.
한편, 상기 제1단계(S100)와 제2단계(S110) 사이에 망체 형성단계가 더 수행되어 제1단계(S100)에서 시공된 기반층과 제2단계(S110)에서 시공된 경량혼합토층 사이에 아라미드망체가 개재되어 내진성을 강화시키도록 더 구성될 수 있다.
이때, 상기 아라미드망체는 섬유로 직조된 망체 형태로서, 아라미드 섬유로 직조된 망체를 멜라민수지와 에테닐 아세테이트가 8:2로 혼합된 혼합액에 함침시켜 건조한 것을 사용한다.
이 경우, 멜라민수지는 내열성을 강화시키고, 에테닐 아세테이트는 스티프니스(stiffness)를 부여하여 강도를 향상시키는데 기여하며, 아라미드섬유는 충격완화에 의한 내진성능을 증대시키는 역할을 할 뿐만 아니라, 이러한 망체가 일종의 앵커링 기능을 수행하여 계면분리를 차단하는데 기여하게 된다.
아울러, 상기 제2단계(S110)를 통해 기반층 위에 구현되는 경량혼합토층을 구성하는 경량혼합토는 플라이애쉬 4중량%와, 모래가 3:7의 중량비로 혼합된 점성질 토사 25중량%와, 탄화칼슘 1.5중량%와, 1종 플라이애쉬시멘트 10중량%와, 알로펜 분말 2.5중량%와, 칼슘설포알루미네이트 2.5중량%와, 부틸 프로-2-프로페노에이트 3.5중량%와, 각섬석 분말 1.5중량%와, 2-페닐이미다졸 1.5중량% 및 나머지 물로 이루어진다.
이때, 플라이애쉬는 일종의 광물성 혼화제로서의 기능을 수행하며, 다공성, 경량성, 단열성을 강화시키며, 주성분인 실리카와 알루미나 및 미량성분으로 CaO, MgO, Na2O, K2O 등을 포함하고 있어 골재와 모래를 대체할 수 있다.
때문에, 골재와 모래 사용량을 줄일 수 있어 비용을 절감하고, 그 만큼 경량화가 가능하여 하중경감에 기여하므로 기반층의 침하를 방지하는데 도움을 준다.
또한, 점성질 토사는 모래를 일정비율, 바람직하게는 모래와 점성질 토사가 3:7의 중량비로 혼합된 것을 사용함으로써 경량화를 유지하면서 충분한 압축강도를 유지할 수 있고, 지지능력은 물론 충격완화를 통한 지반 침하를 억제하도록 구성된다.
뿐만 아니라, 탄화칼슘(CaC2)은 소성을 하지 않고도 조성물들, 특히 바텀애쉬와 모래 등의 결합력을 높여 성형될 수 있도록 첨가되는 성분이다.
즉, 탄화칼슘은 아세틸렌 가스 제조시 발생되는 부산물로 탄화칼슘이 물과의 반응에 의해 수산화칼슘을 만들고, 이 수산화칼슘이 바텀애쉬의 Si, Al, Fe의 성분과 만나서 C-S-H 겔 형태의 포졸란 반응을 일으켜 시멘트의 수화반응처럼 경량혼합토층을 고화시켜 강도 발현이 가능하게 하여 준다.
아울러, 1종 플라이애쉬시멘트는 KS기준 범위내에서 규정한 것을 사용하며, 포틀랜트 시멘트 대비 수화열이 낮고, 구형의 형상을 갖고 있어 배합시 유동성을 개선하고, 워커빌리티 및 흐름성을 향상시키는 특징이 있어 본 발명의 경량혼합토층을 구현하는데 적합하다.
그리고, 알로펜 분말은 3차원 망목구조를 갖고 있어 공극을 형성하되, 투수되지 않고 폐쇄된 셀 형태를 갖도록 하여 완충 기능을 유지하는데 기여한다.
또한, 칼슘설포알루미네이트는 수화반응을 촉진하기 위해 첨가된다.
뿐만 아니라, 부틸 프로-2-프로페노에이트(butyl prop-2-propenoate)는 경량혼합토층의 연성, 충격보강 및 접착성을 부여하는 폴리머로서 경량혼합토층의 휨강도, 부착강도 및 접착력을 증진시켜 층간 분리를 억제하는데 기여한다.
아울러, 각섬석은 0.1-0.2㎛ 입도를 갖는 미분으로서, 칼슘·나트륨·칼륨·마그네슘·철(Ⅱ)·철(Ⅲ)·알루미늄·수산기·플루오르 등을 함유하는 규산염이며, 친환경적인 결합성 강화를 위해 첨가된다.
또한, 2-페닐이미다졸은 조성물의 구조적 안정성을 증대시키면서 가열건조시 열수축률이 적어 열적 안정성을 강화시키 위해 첨가된다.
그리고, 상기 제3단계(S120)를 통해 형성되는 고화 표층을 형성하는 고화 표층물은 PVA 섬유 5중량%, 라텍스 에멀젼 5중량%, 1종 플라이애쉬시멘트 15중량%, 붕규산유리 3.5%, 에테닐 아세테이트 12중량%와, 트랜스-1,2-에틸렌 디카르복실산 8.5중량%와, 모래 5중량%와, 에테닐 아세테이트 1.5중량%와, 트랜스-1,2-에틸렌 디카르복실산 2.5중량%와, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 코폴리머 2.5중량%와, 폴리옥시에틸렌 하이드로겐 코스터 에테르 2.5중량% 및 나머지 물로 이루어진다.
이때, 상기 PVA 섬유는 OH- 그룹을 가지는 친수성물질로서, 본 발명에서는 1종 플라이애쉬시멘트와의 결합을 강화시키기 위해 첨가된다.
이러한 PVA 섬유는 보통 물리,화학적으로 우수한 접착성을 가지고 있고, 인장강도가 900~1600MPa를 가지므로 인장력과 내알칼리성을 요구하는 고화 표층으로 적합하다.
특히, 상기 PVA 섬유는 섬유질이기 때문에 공극을 형성하며, 균열을 저감시키므로 본 발명에서 매우 중요한 물질중 하나라 할 수 있다.
그리고, 상기 라텍스 에멀젼은 1종 플라이애쉬시멘트의 개질제(改質劑)로 사용되기 위해 첨가된다.
또한, 상기 붕규산유리는 규산분 80중량%와 나머지 붕산분 및 기타 불가피한 성분들로 이루어진 것으로 크랙방지를 보강하기 위해 첨가된다. 이러한 붕규산유리는 내열충격성이 뛰어나고 화학적내구성 및 낮은 열팽창율을 가지므로 열팽창과 수축이 적어 크랙 발생을 억제하게 된다.
아울러, 상기 에테닐 아세테이트(CH2CHCOOCH3, molecular weight:86, solubility:1g/50ml 20℃, Tg:28℃, boiling point:72.7℃, melting point:-93.5℃)는 폴리머의 스티프니스(stiffness)와 인장강도 조절용으로 사용된다.
뿐만 아니라, 상기 트랜스-1,2-에틸렌 디카르복실산(C4H4O4, molecular weight:116, melting point:287℃)은 폴리머 입자 표면에 공중합되어 폴리머 입자간 반발력을 제공하여 폴리머 입자간 엉김현상을 방지하고 분산안정성을 부여하는 기능을 한다.
덧붙여, 상기 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 코폴리머(polyoxyethylene polyoxypropylene copolymer)는 내수성을 강화시키기 위해 첨가된다.
특히, 상기 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 코폴리머는 고화 표층의 방수성 및 염화물 침투저항성을 개선하는 효과가 있다.
그리고, 상기 폴리옥시에틸렌 하이드로겐 코스터 에테르(polyoxyethylene hydrogenated coster ether)는 고화시 체적팽창을 억제하여 경화 안정성을 강화시키기 위해 첨가된다.
아울러, 상기 제4단계(S130)를 통해 형성되는 성토층은 흙 또는 모래 등의 토사를 성토재로 하여 적층 형성되며, 이는 당해 분야에서 일반적인 사항이다.
또한, 상기 제5단계(S140)를 통해 적층되는 토사층은 포장층을 적층하기 위한 표면층으로서, 토사로 다짐되며, 포장층은 아스팔트재로 포장되는 층이다.
이하, 실시예에 대하여 설명한다.
[실시예 1]
먼저, 30㎝×30㎝×15㎝ 크기로 기반층-경량혼합토층-고화표층까지만 갖는 공시체를 제조하였다.
그리고, 경화는 재령 7일, 재령 14일, 재령 28일로 표준양생하였다.
이때, 실시예 1은 기반층과 고화 표층은 종래 일반적인 시공방법에 따랐고, 경량혼합토층만 본 발명의 실시예에 따랐다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일하게 하되, 기반층과 경량혼합토층을 본 발명의 실시예에 따라 공시체를 제조하였다.
[실시예 3]
실시예 2와 동일하게 하되, 고화 표층까지 본 발명의 실시예에 따라 공시체를 제조하였다.
먼저, 실시예 1,2,3의 공시체에 대한 압축강도를 측정하였다.
측정결과, 재령 7일, 14일, 28일에 대해 실시예 1은 13.2MPa, 15.7MPa, 19.0MPa로 나타났고, 실시예 2는 16.4MPa, 22.8MPa, 32.1MPa로 나타났으며, 실시예 3은 19.5MPa, 24.8MPa, 36.3MPa로 나타나 일반적인 공시체가 10.2MPa, 12.0MPa, 15.2MPa 수준임에 반해 훨씬 높은 초기 강도와 압축강도를 유지하는 것으로 확인되었다.
또한, 저온에서의 균열저항성을 평가하기 위하여 -10℃와 20℃에서 휨 시험을 실시하였다. 시험은 실시예 1,2,3의 공시체를 -10℃와 20℃의 저온 항온조에 넣고 6시간 이상 양생한 후 50mm/min의 재하 속도로 시편의 중앙부에 하중을 가하였다. 그리고 시험으로부터 구한 하중 변형량 곡선에서 휨 강도및 파괴시의 변형량을 측정하였다. 또한 균열 저항성을 평가하는데 많이 사용되고 있는 터프니스(Toughness)를 계산하였다. 시험결과, 공시체 모두 온도가 증가함에 따라 휨 강도는 감소하였고, 변형률과 터프니스는 증가하는 경향을 나타내었다. 이를 통해 균열저항성이 우수한 것으로 확인되었다.
뿐만 아니라, KSF 2711에 규정한 방법에 따라 염소이온침투저항성을 측정하였고, 그 결과 실시예 1은 560쿨롱, 실시예 2 556쿨롱, 실시예 3은 540쿨롱으로 일반적인 공시체가 1140쿨롱임에 반해 현저히 높은 침투저항성을 갖는 것으로 확인되었다.

Claims (3)

  1. 연약지반 위에 시멘트 몰탈을 이용하여 기반층을 형성하는 제1단계(S100); 상기 기반층 상에 경량혼합토를 적층하여 경량혼합토층을 형성하는 제2단계(S110); 상기 경량혼합토층 위에 고화용 몰탈을 이용하여 고화표층을 형성하는 제3단계(S120); 상기 고화표층 위에 혼합토를 적층하여 성토층을 형성하는 제4단계(S130); 및 상기 성토층 위에 토사를 적층하는 제5단계(S140);를 포함하는 경량혼합토를 이용한 연약지반 보강공법에 있어서;
    상기 제2단계(S110)에서 시공되는 경량혼합토층을 구성하는 경량혼합토는 플라이애쉬 4중량%와, 모래가 3:7의 중량비로 혼합된 점성질 토사 25중량%와, 탄화칼슘 1.5중량%와, 1종 플라이애쉬시멘트 10중량%와, 알로펜 분말 2.5중량%와, 칼슘설포알루미네이트 2.5중량%와, 부틸 프로-2-프로페노에이트 3.5중량%와, 각섬석 분말 1.5중량%와, 2-페닐이미다졸 1.5중량% 및 나머지 물로 이루어지고;
    상기 제1단계(S100)에서 연약지반 위에 시공되어 기반층을 형성하는 시멘트 몰탈은 초기강도 확보 및 방수성과 내후성 및 강한 접착고정성, 박리억제성을 갖도록 칼슘설포알루미네이트 8.5중량%와, 디페닐디메치콘 2.5중량%와, 크레실 글리시드 에테르 4.5중량%와, 이산화티타늄 2.5중량%와, 에폭시 수지 12중량%와, 에칠헥실메톡시신나메이트 4.5중량%와, 무수석고 6.5중량%와, 우르솔산(Ursolic acid) 4중량%와, 포틀랜트 시멘트 12중량%와, 폴리우레탄수지를 테실에테르로 수용화시킨 액 5.5중량% 및 나머지 물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 경량혼합토를 이용한 연약지반 보강공법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1단계(S100)와 제2단계(S110) 사이에 망체 형성단계가 더 수행되어 제1단계(S100)에서 시공된 기반층과 제2단계(S110)에서 시공된 경량혼합토층 사이에 아라미드망체가 개재되어 내진성을 강화시킨 것을 특징으로 하는 경량혼합토를 이용한 연약지반 보강공법.
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