KR102025558B1 - Method of manufacturing composite granule grouting materials - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 혼합 그래뉼 그라우팅재의 제조방법은, 벤토나이트와 보조 성분을 혼합하는 단계, 벤토나이트와 보조 성분의 혼합물을 1차 교반함으로써 구형상의 혼합 그래뉼을 형성하는 단계, 형성된 혼합 그래뉼을 건조하는 단계 및, 구형상의 혼합 그래뉼에 벤토나이트를 혼합 및 2차 교반함으로써 혼합 그래뉼의 외부에 슬러리 형성용의 벤토나이트층을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 그라우팅재는 우수한 열전달 특성과 차수 능력을 갖는다.Method for producing a mixed granule grouting material according to the present invention comprises the steps of mixing the bentonite and auxiliary components, forming a spherical mixing granules by first stirring the mixture of bentonite and auxiliary components, drying the formed mixed granules, and Forming bentonite layer for slurry formation on the outside of the mixing granule by mixing and secondary stirring the bentonite in the spherical mixing granule. The grouting material according to the present invention has excellent heat transfer characteristics and ordering ability.

Description

혼합 그래뉼 그라우팅재의 제조방법 {METHOD OF MANUFACTURING COMPOSITE GRANULE GROUTING MATERIALS}Manufacturing method of mixed granule grouting material {METHOD OF MANUFACTURING COMPOSITE GRANULE GROUTING MATERIALS}

본 발명은 혼합 그래뉼 그라우팅재의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시공시에 물과 벤토나이트 분말을 혼합하여 벤토나이트 슬러리를 만들 필요없이 물만을 사용하여 벤토나이트 슬러리를 만들 수 있어서 시공이 간편하며, 열전도도가 높으면서 차수효과가 증가된 혼합 그래뉼 그라우팅재의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a mixed granule grouting material, and more particularly, it is possible to make bentonite slurry using only water without mixing bentonite slurry by mixing water and bentonite powder at the time of construction, so that the construction is simple and thermal conductivity It relates to a method for producing a mixed granule grouting material with a high degree of increase in order effect.

벤토나이트는 물을 흡수하여 자체적으로 팽창하는 성질을 가지고 있으며, 이 성질을 이용하여 토목 공사의 차수벽 또는 지중열교환기의 열전달층을 보호하기 위한 그라우팅재(Grout)로 많이 이용되고 있다. 그러나 순수한 벤토나이트는 열전도도가 낮기 때문에, 높은 열전달 효율이 요구되는 지열 분야에서 사용하는 경우에는 모래, 알루미나 및 흑연과 같은 보조 성분 중 어느 하나를 혼합하여 사용한다.Bentonite has the property of absorbing water and expanding itself, and it is widely used as grouting material to protect the heat transfer layer of underground wall heat exchanger or civil engineering work. However, since pure bentonite has low thermal conductivity, any one of auxiliary components such as sand, alumina, and graphite may be mixed when used in geothermal applications requiring high heat transfer efficiency.

그라우팅재의 시공시에는, 통상적으로 먼저 분말상태의 벤토나이트와 물을 혼합하고, 상기 모래 등의 보조 성분을 혼합해서 슬러리 상태로 만든 후에 사용을 하게 된다. 하지만, 물과 벤토나이트 분말 및 기타 재료를 혼합하는 경우, 이들 재료 사이의 비중 차이로 인하여 혼합물이 재료별로 분리되는 분리 현상이 나타남으로써 사용이 매우 어려운 문제점이 있었다.In the construction of the grouting material, usually, bentonite in powder form and water are first mixed, and auxiliary components such as sand are mixed to make a slurry and then used. However, when water and bentonite powder and other materials are mixed, there is a problem that it is very difficult to use because of the separation phenomenon that the mixture is separated by material due to the difference in specific gravity between these materials.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 특허 제1471003호에서는 벤토나이트와 모래, 알루미나, 흑연 등을 미리 혼합한 성형체로 만들어 그라우팅재로 사용할 수 있도록 한 그래뉼화된 벤토나이트의 제조 방법이 제시되어 있다. 이 방법에 따르면, 벤토나이트 원료에 보조 성분으로 모래, 알루미나 및 흑연 중 어느 하나를 첨가하여 혼합하고, 이를 가열한 후, 가열에 의하여 성형체를 분쇄하여 혼합 그래뉼로 제조하게 된다. In order to solve such a problem, Patent No. 1,147,3 has proposed a method for producing granulated bentonite, which can be used as a grouting material by making a mixture of bentonite and sand, alumina, graphite, and the like in advance. According to this method, any one of sand, alumina and graphite is added to the bentonite raw material as an auxiliary component and mixed, and after heating, the molded body is pulverized by heating to prepare a mixed granule.

그런데, 이 특허방법을 이용함에 있어서, 구성원료를 고온 (700-1,200℃)으로 소결하는 관계로, 벤토나이트의 열적 변형에 따른 차수성 저하 및 가열에 필요한 에너지 비용 및 냉각공정과 분쇄공정 등의 복잡한 공정으로 인해 생산 원가가 높아지게 된다. 또한 열전도도를 높이기 위하여 모래 등의 보조 성분의 비율이 많아지게 되면, 시간의 경과에 따라 모래와 반응하지 않은 미세한 벤토나이트 분말이 물에 용해되면서 벤토나이트와 모래의 분리층이 다시 발생되는 현상이 발생하기도 한다. However, in using this patent method, since the member material is sintered at a high temperature (700-1,200 ° C.), it is difficult to reduce the orderability due to thermal deformation of bentonite, and the energy cost required for heating, and the complicated processes such as cooling process and grinding process. The process leads to higher production costs. In addition, when the ratio of auxiliary components such as sand increases in order to increase thermal conductivity, a phenomenon in which the separation layer of bentonite and sand occurs again as fine bentonite powder that does not react with sand dissolves in water over time. do.

또한 시공시 주입공정에서 혼합 그래뉼을 물과 혼합하여 슬러리 형태로 만들 경우 차수능력이 떨어지므로, 물과 벤토나이트를 혼합한 슬러리를 준비하고 여기에 혼합 그래뉼을 넣어서 사용하는 등으로 하여, 시공이 불편하다는 문제점이 제기되었다. In addition, when the mixing granules are mixed with water to form a slurry in the injection process during construction, the ordering capacity is lowered. Thus, preparing a slurry in which water and bentonite are mixed and putting the mixed granules therein is inconvenient to construct. The problem was raised.

한국등록특허 제10-1471003호 (그래뉼화된 벤토나이트 성형체의 제조방법 및 이에 따라 제조된 그래뉼화된 벤토나이트 성형체)Korean Registered Patent No. 10-1471003 (Preparation method of granulated bentonite molded body and granulated bentonite molded body prepared accordingly)

따라서 본 발명의 하나의 목적은 열전도도가 충분히 높으면서도 성분 사이의 분리 현상이 나타나지 않는 그라우팅재의 제조방법을 제공함에 있다.Accordingly, one object of the present invention is to provide a method for producing a grouting material that has a sufficiently high thermal conductivity and does not exhibit separation between components.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 열전도도가 충분히 높으면서도 차수 능력이 높은 그라우팅재의 제조방법을 제공하는 것이다.Further, another object of the present invention is to provide a method for producing a grouting material having a high degree of ordering ability while having a sufficiently high thermal conductivity.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 혼합 그래뉼의 생산원가를 낮추고 시공성을 향상시킬 수 있는 그라우팅재의 제조방법을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a method for producing a grouting material that can lower the production cost of the mixing granules and improve the workability.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 벤토나이트와 보조 성분을 혼합하는 단계, 벤토나이트와 보조 성분의 혼합물을 1차 교반함으로써 구형상의 혼합 그래뉼을 형성하는 단계, 형성된 혼합 그래뉼을 건조하는 단계 및, 구형상의 혼합 그래뉼에 벤토나이트를 혼합 및 2차 교반함으로써 혼합 그래뉼의 외부에 슬러리 형성용의 벤토나이트층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 그래뉼 그라우팅재의 제조방법을 제공한다.The present invention for achieving the above object, the step of mixing the bentonite and auxiliary components, forming a spherical mixed granules by first stirring the mixture of bentonite and auxiliary components, drying the formed mixed granules, and It provides a method for producing a mixed granule grouting material comprising the step of forming a bentonite layer for slurry formation on the outside of the mixing granules by mixing and secondary stirring the bentonite in the mixing granules.

바람직하게는, 1차 교반 또는 2차 교반시에 수분을 분무한다.Preferably, water is sprayed on the first or second stirring.

바람직하기로는 보조 성분은 모래, 알루미나 또는 흑연 중의 어느 하나이다.Preferably the auxiliary component is either sand, alumina or graphite.

혼합 그래뉼은 벤토나이트와 모래의 혼합비가 1:1 내지 1:8인 것이 바람직하다. It is preferable that the mixing granule has a mixing ratio of bentonite and sand of 1: 1 to 1: 8.

벤토나이트와 보조 성분을 혼합할 때, 기계적 강도를 높이기 위하여 바인더를 더 포함할 수도 있다.When mixing bentonite and auxiliary components, a binder may be further included to increase mechanical strength.

슬러리 형성용의 벤토나이트층은 유동화제 또는 분산제를 더 포함할 수 있다. The bentonite layer for slurry formation may further comprise a fluidizing agent or a dispersing agent.

바람직하게는, 상기 혼합 그래뉼 그라우팅재의 평균 직경은 1 내지 10 ㎜ 범위이다. Preferably, the average diameter of the mixed granule grouting material is in the range of 1 to 10 mm.

바람직하게는, 모래의 평균 입경은 0.1 내지 5 ㎜ 범위이며, 혼합 그래뉼 그라우팅재의 평균 직경은 1 내지 10 ㎜ 범위이다.Preferably, the average particle diameter of the sand is in the range of 0.1 to 5 mm and the average diameter of the mixed granule grouting material is in the range of 1 to 10 mm.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 벤토나이트와 모래를 미리 혼합 그래뉼로 만들어 분리 현상을 방지함으로써 열전도도를 높일 수 있으며, 혼합 그래뉼의 외부에 슬러리 형성용으로 낮은 밀도의 벤토나이트층을 형성시킴으로써, 시공성이 우수하면서 차수도가 높은 혼합 그래뉼 그라우팅재를 제조할 수 있다.According to the present invention as described above, by making the mixed granules of bentonite and sand in advance to prevent the separation phenomenon, the thermal conductivity can be increased, by forming a low density bentonite layer for slurry formation on the outside of the mixed granules, excellent workability While the high degree of mixing granule grouting material can be produced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 혼합 그래뉼 그라우팅재의 부분 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 혼합 그래뉼 그라우팅재의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 혼합 그래뉼 그래우팅재의 제조공정을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 혼합 그래뉼 그라우팅재의 작용효과를 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 혼합 그래뉼 그라우팅재의 열전도도를 측정한 그래프이다.
도 6은 종래 및 본 발명에 따른 그라우팅재의 수분 투과 특성을 측정한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 효과를 나타내는 사진으로서, 도 7a는 본 발명의 슬러리 형성용 벤토나이트층이 없는 혼합그래뉼에 물을 첨가하여 혼합했을 때의 미세구조를, 도 7b는 슬러리 형성용 벤토나이트층을 가지는 혼합그래뉼에 물을 첨가하여 혼합했을 때의 미세구조를 각각 나타낸다.1 is a partial cross-sectional view of the mixing granule grouting material according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the mixing granule grouting material shown in FIG.
3 is a view illustrating a manufacturing process of the mixed granule grouting material according to the present invention.
Figure 4 is a view illustrating the operation and effect of the mixing granule grouting material according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a graph measuring the thermal conductivity of the mixed granule grouting material shown in FIG.
6 is a graph measuring moisture permeation characteristics of the grouting material according to the prior art and the present invention.
Figure 7 is a photograph showing the effect of the present invention, Figure 7a is a microstructure when mixing by adding water to the mixing granules without the bentonite layer for slurry formation of the present invention, Figure 7b has a bentonite layer for slurry formation The microstructure at the time of mixing by adding water to the mixing granules is shown.

이하에서는, 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명의 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 아니 된다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment according to the present invention. Prior to the description of the present invention, the following specific structures or functional descriptions are merely illustrated for the purpose of describing embodiments according to the inventive concept, and the embodiments according to the inventive concept may be implemented in various forms. However, it should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 혼합 그래뉼 그라우팅재(10)의 부분 단면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 혼합 그래뉼 그라우팅재(10)의 단면도를 나타낸다.1 is a partial cross-sectional view of the mixing granule grouting material 10 according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of the mixing granule grouting material 10 according to the embodiment shown in FIG.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 혼합 그래뉼 그라우팅재(10)는 혼합 그래뉼(100)과 슬러리 형성용 벤토나이트층(200)을 포함한다.As shown, the mixed granule grouting material 10 according to the present embodiment includes a mixed granule 100 and a bentonite layer 200 for slurry formation.

지열 시스템에 이용되는 천공(穿孔)내의 열전달층으로서 기능하는 그라우팅재는, 천공 내에 주입된 후, 지하수 또는 지표수의 침투를 방지할 수 있을 정도로 낮은 수분투과도를 가져야 하며, 자체적으로 유동이 거의 일어나지 않을 정도의 높은 점도를 가져야 한다. 동시에 그라우팅재 자체의 열전도도가 커야 하고, 접착력이 우수하여 지중열 교환기 파이프의 외면 및 천공의 벽면에 기포가 생기지 않도록 밀착되어야 한다. The grouting material, which functions as a heat transfer layer in the perforations used in the geothermal system, should have a low water permeability that can be prevented from infiltration of groundwater or surface water after being injected into the perforation, and hardly flows on its own. It should have a high viscosity of. At the same time, the thermal conductivity of the grouting material itself should be large, and the adhesion should be excellent, so that it is in close contact with air bubbles on the outer surface of the underground heat exchanger pipe and the wall of the perforation.

또한, 화학적으로 안정하여 다른 물질과 반응하지 않는 화학적 불활성을 유지해야 하고, 혼합 및 주입이 용이하여야 한다. 아울러, 저렴한 가격으로 구입할 수 있어야 하고, 작업자가 다룰 때 안전해야 한다.In addition, it must be chemically stable to maintain chemical inertness that does not react with other materials, and must be easy to mix and inject. In addition, it must be available at an affordable price and be safe for the operator to handle.

이를 위하여, 본 발명에 따른 혼합 그래뉼 그라우팅재(10)는 내부에 열전도도가 향상된 혼합 그래뉼(100)과, 외부에 물에 용해되기 쉬운 슬러리 형성용 벤토나이트층(200)을 포함하도록 형성된다.To this end, the mixed granule grouting material 10 according to the present invention is formed to include a mixed granule 100 having improved thermal conductivity therein and a bentonite layer 200 for slurry formation that is easily dissolved in water.

이러한 혼합 그래뉼(100)은 벤토나이트(110) 및 보조 성분으로서 모래(120)를 포함할 수 있으며, 벤토나이트(110)와 모래(120)의 함량 비율은 1:1 내지 1:8 로서, 모래(120)의 함량이 1:8의 범위를 초과할 경우에는 혼합 그래뉼(100)이 그래뉼 형태로 잘 뭉쳐지지 않고, 1:1의 범위보다 적게 포함되는 경우에는 열전달이 충분하지 않게 된다.The mixed granule 100 may include bentonite 110 and sand 120 as auxiliary components, and the content ratio of bentonite 110 and sand 120 is 1: 1 to 1: 8, and sand 120 When the content of c) exceeds the range of 1: 8, the mixed granules 100 are not aggregated well in the form of granules, and when the content is less than the range of 1: 1, heat transfer is not sufficient.

슬러리 형성용 벤토나이트층(200)은 혼합 그래뉼(100)의 외부에 형성되고 벤토나이트(110)로 구성되지만, 그의 밀도는 혼합 그래뉼(100)에 포함되는 벤토나이트에 비하여 낮은 것으로서, 말하자면, 성긴 (loose) 벤토나이트에 의하여 형성되는 층이다.The slurry-forming bentonite layer 200 is formed on the outside of the mixing granule 100 and consists of bentonite 110, but its density is lower than that of the bentonite contained in the mixing granule 100, that is, loose. It is a layer formed by bentonite.

이 슬러리 형성용 벤토나이트층(200)은 유동화제 또는 분산제를 더 포함할 수 있다. 슬러리 형성용 벤토나이트층(200)은 물에 용해되었을 때 혼합 그래뉼(100)간의 경계를 메꾸어 주어 수분투과도를 낮춘다. 따라서 슬러리 형성용 벤토나이트층(200)에 유동화제 또는 분산제가 포함되면 이 작용을 더욱 원활하게 할 수 있다.The slurry forming bentonite layer 200 may further include a fluidizing agent or a dispersing agent. The slurry-forming bentonite layer 200 fills the boundary between the mixing granules 100 when dissolved in water to lower the moisture permeability. Therefore, when the fluidization agent or the dispersant is included in the bentonite layer 200 for slurry formation, this action may be more smoothly performed.

본 실시예에 의한 혼합 그래뉼 그라우팅재(10)의 열전도를 담당하는 혼합 그래뉼(100) 및 슬러리 형성용 벤토나이트층(200)의 벤토나이트(110)는 Na계 벤토나이트일 수 있으며, Ca계 벤토나이트는 NaCO3를 혼합하고 활성화시킨 것일 수 있다. 벤토나이트는 몬모릴로나이트 (montmorillonite)를 주요 성분으로 하며, 몬모릴로나이트의 판상 구조 사이에 Na2+, Ca2+ 등의 양이온들 중 어느 양이온이 우세하게 존재하느냐에 따라, 크게 Na계 벤토나이트와 Ca계 벤토나이트로 나뉠 수 있다.Bentonite 110 of the mixed granule 100 and the bentonite layer 200 for slurry formation, which is responsible for the thermal conduction of the mixed granule grouting material 10 according to the present embodiment, may be Na-based bentonite, and Ca-based bentonite is NaCO 3. May be mixed and activated. Bentonite is mainly composed of montmorillonite, and it can be largely divided into Na-based bentonite and Ca-bentonite, depending on which cations such as Na 2+ and Ca 2+ predominantly exist between the montmorillonite plate structures. have.

자연에서 산출되는 벤토나이트는 주로 Ca계 벤토나이트 형태인데, Na계 벤토나이트는 Ca계 벤토나이트에 비하여 그 점도 및 팽윤이 월등하기 때문에, Ca계 벤토나이트의 양이온을 Na로 치환시켜 Na계 벤토나이트의 형태로 이용한다. Ca계 벤토나이트를 채굴한 후, 분쇄한 다음 Na2CO3 파우더와 혼합한 뒤 적절히 처리하여 활성화시킨 Na계 벤토나이트를 혼합 그래뉼 그라우팅재(10)의 제조에서 사용할 수 있다.Bentonite produced in nature is mainly in the form of Ca-based bentonite, Na-bentonite is excellent in viscosity and swelling compared to Ca-based bentonite, so it is used in the form of Na-based bentonite by replacing the cation of Ca-based bentonite with Na. Ca-based bentonite may be mined, pulverized, mixed with Na 2 CO 3 powder, and then properly treated and activated to activate Na-based bentonite in the preparation of the mixed granule grouting material 10.

도 3은 본 발명에 따른 혼합 그래뉼 그라우팅재(10)를 제조하기 위한 제조장치의 모식도이다. 이 제조장치는 통상 그래뉼레이터 (granulater)로 불리는 교반기(300)로서, 납작한 원통형의 팬(pan)이 경사진 상태로 회전하게 된다. 회전하는 교반기(300)의 상부에는 스크레퍼(400)가 고정식으로 부착되어 있어서, 모래와 벤토나이트가 혼합된 것을 교반기(300) 내에 넣고 회전시키면 모래가 교반기(300)의 상부에 도달하기 전에 스크레퍼(400)에 의하여 아래쪽으로 낙하하고 분무기(500)로부터 분무되는 물에 의하여 모래와 벤토나이트로 구성되는 혼합 그래뉼(100)이 형성된다.Figure 3 is a schematic diagram of a manufacturing apparatus for producing a mixed granule grouting material 10 according to the present invention. This manufacturing apparatus is a stirrer 300, commonly referred to as a granulator, in which a flat cylindrical pan rotates in an inclined state. The scraper 400 is fixedly attached to the upper portion of the rotating stirrer 300. When the sand and bentonite are mixed into the stirrer 300 and rotated, the scraper 400 before the sand reaches the upper portion of the stirrer 300 is rotated. The mixing granules 100 composed of sand and bentonite are formed by falling down by the water) and sprayed from the sprayer 500.

이때 교반기(300)의 경사각과 회전수, 또한 스크레퍼(400)의 위치와 각도를 조정함으로써 임의의 크기의 그래뉼을 얻을 수 있다. At this time, by adjusting the inclination angle and the rotational speed of the stirrer 300, and the position and angle of the scraper 400, granules of any size can be obtained.

교반기는 1회분의 모래 및 벤토나이트를 한꺼번에 처리하는 배치 (batch)식의 장비이거나, 또는 원료를 연속적으로 주입하는 연속식 장비의 어느 것이라도 상관없으며, 모든 과정은 동일하게 진행된다. The stirrer can be either batch equipment that treats batches of sand and bentonite all at once, or continuous equipment that continuously injects raw materials, all of which proceed in the same way.

이와같이 하여 얻어진 혼합 그래뉼을 자연 건조시키거나 약 50 내지 120℃의 온도로 가열하여 수분을 완전히 증발시킴으로써 건조하여 구형의 그래뉼(100)을 얻는다.The mixed granules thus obtained are spontaneously dried or dried by heating to a temperature of about 50 to 120 ° C. to completely evaporate moisture to obtain spherical granules 100.

그리고, 이와같이 하여 건조된 구형상의 혼합 그래뉼(100)을 다시 교반기(300)에 벤토나이트와 함께 넣고 운전변수를 달리한 상태로 2차 교반함으로써 혼합 그래뉼의 외부에 슬러리 형성용의 밀도가 낮은 벤토나이트층(200)을 형성한다.Then, the dried spherical mixed granule 100 thus dried together with bentonite in the stirrer 300 and subjected to secondary agitation with different operating parameters to form a low-density bentonite layer for slurry formation on the outside of the mixed granule ( 200).

이러한 벤토나이트층(200)은, 물에 용해되어 벤토나이트 슬러리를 형성함으로써 혼합 그래뉼(100)들 사이의 경계를 메꾸어 줌으로써, 투수도를 낮추며, 결과적으로 차수능력이 증대된다.The bentonite layer 200 fills the boundary between the mixing granules 100 by dissolving in water to form a bentonite slurry, thereby lowering the water permeability and consequently increasing the water repellency.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 혼합 그래뉼 그라우팅재(10)의 작용을 설명하는 도면이다.4 is a view for explaining the operation of the mixing granule grouting material 10 according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 4(a)는 종래의 방법인 물 및 벤토나이트만을 혼합하여 슬러리(132)의 상태로 만들었을 때의 경우로서, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이 시간이 경과함에 따라 벤토나이트(110)가 침강하여 물(130)의 층과 분리됨을 보여준다.First, FIG. 4 (a) shows a case in which only water and bentonite are mixed to form a slurry 132, which is a conventional method. As shown in FIG. 4 (b), bentonite 110 is formed as time passes. Shows sedimentation and separation from the layer of water 130.

도 4(c)는 또한 종래의 방법에 따라 물과 벤토나이트 및 모래로 슬러리(134)를 만들었을 때의 경우로서, 도 4(d)는 주입 후에 시간이 경과함에 따라 비중 차이에 의해 모래(120), 벤토나이트(110), 물(130)로 층 분리가 일어남을 나타낸다.Figure 4 (c) is also the case when the slurry 134 is made of water, bentonite and sand according to the conventional method, Figure 4 (d) shows the sand 120 due to the difference in specific gravity with time after injection ), Bentonite 110, and water 130 indicate layer separation.

이에 비해, 도 4(e)는 특허 제1471003호에 의한, 슬러리 형성용 벤토나이트층(200)을 가지지 않는 혼합 그래뉼(100)과 물(130)로 슬러리(132)를 만들어 주입하였을 때의 설명으로서, 도 4(f)에 나타낸 바와 같이 시간이 경과하더라도 층 분리는 일어나지 않으며, 혼합 그래뉼(100)은 벤토나이트(110)에 모래(120)가 뭉쳐진 형상으로 되어 있다.On the contrary, FIG. 4 (e) illustrates the mixing granule 100 having no bentonite layer 200 for slurry formation and the slurry 132 made of water 130 according to Patent No. 141003. As shown in FIG. 4 (f), even when time passes, layer separation does not occur, and the mixing granule 100 has a shape in which sand 120 is agglomerated in the bentonite 110.

다만, 열전도도를 높이기 위하여 모래의 비율이 많아지게 되면, 시간의 경과에 따라 모래와 반응하지 않은 미세한 벤토나이트 분말이 물에 용해되면서 벤토나이트와 모래의 분리층이 다시 발생되는 현상이 발생하기도 한다. 또한 시공시에는 물 대신에 물과 벤토나이트를 혼합한 벤토나이트 슬러리를 사용하는 등으로 하여 이용되고 있어서, 시공에 다소 불편하다는 문제점이 있었다. However, when the proportion of sand is increased to increase thermal conductivity, a fine bentonite powder that does not react with sand is dissolved in water as time passes, so that a separation layer of bentonite and sand may occur again. In addition, the construction is used by using a bentonite slurry in which water and bentonite are mixed instead of water, and thus there is a problem in that construction is somewhat inconvenient.

도 4(g)는 열전달을 담당하는 혼합 그래뉼(100)과 슬러리 형성용 벤토나이트층(200)으로 구성된 혼합 그래뉼 그라우팅재(10)를 물과 혼합한 슬러리(132)를 이용하는 경우를 나타낸다. 도 4(h)는 슬러리 형성용 벤토나이트층(200)과 물이 작용하여 벤토나이트가 풍부한 슬러리(140)가 되어 층 분리가 일어나지 않고 우수한 차수능력을 나타냄을 알 수 있다.4 (g) shows a case where a slurry 132 mixed with water is mixed with the mixed granule grouting material 10 composed of the mixed granule 100 responsible for heat transfer and the bentonite layer 200 for slurry formation. 4 (h) shows that the bentonite layer 200 for forming a slurry and water act to form a bentonite-rich slurry 140, which shows excellent orderability without layer separation.

도 5는 도 1에 도시된 혼합 그래뉼 그라우팅재(10)의 열전도도를 측정한 그래프이며, 도 6은 혼합 그래뉼 그라우팅재(10)의 수분 투과 특성을 측정한 그래프이다. 여기서, 그라우팅재의 수분 투과양이 적을수록 우수한 차수능력을 나타낸다.5 is a graph measuring the thermal conductivity of the mixed granule grouting material 10 shown in Figure 1, Figure 6 is a graph measuring the water permeation characteristics of the mixed granule grouting material (10). Here, the smaller the moisture permeation amount of the grouting material, the better the ordering ability.

도 5에 따른 측정 결과, 벤토나이트와 모래의 함량은 1:8까지 사용이 가능하였으며, 이 경우 열전도도는 1.7W/mK 이상이 되었다. 참고로, 기존 방법으로 실제 사용할 수 있는 모래 함량을 최대 30%로 하는 경우 열전도도는 0.8W/mK 미만에 지나지 않았다.As a result of the measurement according to FIG. 5, the bentonite and the sand content were used up to 1: 8, and in this case, the thermal conductivity was 1.7 W / mK or more. For reference, when the sand content that can be actually used by the existing method up to 30%, the thermal conductivity was only less than 0.8 W / mK.

한편, 도 6의 측정데이터에 대한 내용을 표로 나타내면 다음과 같다.Meanwhile, the contents of the measurement data of FIG. 6 are shown in a table as follows.


혼합비
(벤토나이트:모래)
Mixing ratio
(Bentonite: sand)

1:1
1: 1
1:2
1: 2
1:3
1: 3
1:4
1: 4
1:5
1: 5
1:6
1: 6
1:7
1: 7
1:8
1: 8
종래의 그라우팅재
Conventional Grouting Material

29.1
29.1
34.2
34.2
36.1
36.1
38.3
38.3
41.2
41.2
42.6
42.6
45.1
45.1
47.0
47.0
벤토나이트층(200)이
없는 혼합그래뉼
Bentonite layer 200
Mixed Granules

22.1
22.1
19.8
19.8
17.8
17.8
14.5
14.5
15.3
15.3
20.5
20.5
22.1
22.1
23.9
23.9
벤토나이트층(200)을
가진 혼합그래뉼
Bentonite layer 200
Mixed granules

21.2
21.2
17.8
17.8
14.6
14.6
13.6
13.6
12.1
12.1
13.3
13.3
14.3
14.3
15.2
15.2

상기 데이터는, 벤토나이트의 투수효과를 측정하기 위하여 통상적으로 사용되는 바와 같이, 물 100ml에 벤토나이트 6g을 넣어 슬러리를 만든 것을 압력용기에 거름종이를 넣고 7기압의 질소가스로 압력을 가해 통과되는 물의 용량을 측정하는 실험의 결과를 나타낸 것이다. The above data is, as is commonly used to measure the permeation effect of bentonite, a slurry of 6 g of bentonite in 100 ml of water was added to the pressure vessel with a manure paper and pressurized with 7 atm of nitrogen gas to pass the volume of water. It shows the results of the experiment to measure the.

표 1로부터 볼 수 있는 바와 같이, 벤토나이트와 모래의 비는 1:1 ~ 1:8 에 이르기까지 종래의 슬러리 형성용 벤토나이트층(200)이 없는 혼합그래뉼과 비교하여 본 발명의 슬러리 형성용 벤토나이트층(200)을 가지는 혼합그래뉼의 경우가 훨씬 투수량이 적음을 알 수 있다. As can be seen from Table 1, the ratio of bentonite and sand ranges from 1: 1 to 1: 8, compared to the conventional granule without the bentonite layer 200 for slurry formation, and the bentonite layer for slurry formation of the present invention. It can be seen that the mixed granule having 200 has a much lower permeability.

한편, 도 7은 슬러리 형성용 벤토나이트층(200)이 없는 혼합그래뉼에 물을 첨가하여 혼합했을 때 미세구조(도 7a) 및 슬러리 형성용 벤토나이트층(200)을 가지는 혼합그래뉼 그라우팅재(10)에 물을 첨가하여 혼합했을 때 미세구조(도 7b)를 나타내는 사진이다.On the other hand, Figure 7 is a mixed granule without the bentonite layer 200 for slurry formation to the mixed granules grouting material 10 having a fine structure (Fig. 7a) and the slurry formation bentonite layer 200 when water is added to the mixed granules It is a photograph which shows a microstructure (FIG. 7B) when water is added and mixed.

사진으로부터 명확한 바와 같이, 슬러리 형성용 벤토나이트층(200)을 가지는 혼합그래뉼에 물을 첨가하여 혼합했을 때에는, 슬러리 형성용 벤토나이트층(200)이 물에 용해되어 벤토나이트 슬러리를 형성함으로써 혼합 그래뉼(100)들 사이의 경계를 메꾸어 줌으로써, 투수도를 낮추며, 결과적으로 차수능력이 증대됨을 알 수 있다.As apparent from the photograph, when water is added to and mixed with the mixed granule having the bentonite layer 200 for slurry formation, the mixed granule 100 is formed by dissolving the bentonite layer 200 in water to form a bentonite slurry. By bridging the boundaries between them, the permeability can be lowered, and as a result, the ordering capacity can be increased.

상기 발명의 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The detailed description of the invention is intended to be illustrative of the invention, which has been used only for the purpose of illustrating the invention and is not intended to limit the scope of the invention as defined in the appended claims or claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

10 : 혼합 그래뉼 그라우팅재
100 : 혼합 그래뉼
110 : 벤토나이트
120 : 모래
130 : 물
132 : 물과 벤토나이트 슬러리
134 : 물과 모래와 벤토나이트 슬러리
136 : 물과 혼합 그래뉼 슬러리
138 : 물과 혼합 그래뉼 그라우팅재 슬러리
140 : 물과 벤토나이트와 혼합 그래뉼 그라우팅재 슬러리
200 : 슬러리 형성용 벤토나이트층
300 : 교반기
400 : 스크레이퍼
500 : 분무기10: mixed granule grouting material
100: mixed granule
110: bentonite
120: sand
130: water
132: water and bentonite slurry
134: bentonite slurry with water and sand
136: granule slurry mixed with water
138: granule grouting slurry mixed with water
140: granule grouting slurry mixed with water and bentonite
200: bentonite layer for slurry formation
300: Stirrer
400: scraper
500 Spray Gun

Claims (7)

벤토나이트와 모래를 혼합하는 단계;
벤토나이트와 모래의 혼합물을 1차 교반함으로써 구형상의 혼합 그래뉼을 형성하는 단계;
형성된 혼합 그래뉼을 건조하는 단계; 및,
건조된 구형상의 혼합 그래뉼에 벤토나이트를 혼합하고 2차 교반함으로써 혼합 그래뉼의 외부에 슬러리 형성용의 벤토나이트층을 형성하는 단계;
를 포함하며,
상기 혼합 그래뉼은 벤토나이트와 모래의 혼합비가 1:2 내지 1:8 인 것을 특징으로 하는 혼합 그래뉼 그라우팅재의 제조방법.
Mixing bentonite and sand;
Forming a spherical mixing granule by first stirring the mixture of bentonite and sand;
Drying the formed mixed granules; And,
Mixing bentonite with the dried spherical mixing granules and stirring the mixture to form a bentonite layer for slurry formation on the outside of the mixing granules;
Including;
The mixing granule is a method for producing a mixed granule grouting material, characterized in that the mixing ratio of bentonite and sand is 1: 2 to 1: 8.
제 1 항에 있어서,
상기 1차 교반 또는 2차 교반 시에 수분을 분무하는 것을 특징으로 하는 혼합 그래뉼 그라우팅재의 제조방법.
The method of claim 1,
Method of producing a mixed granule grouting material, characterized in that for spraying the water during the first or second stirring.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
벤토나이트와 모래를 혼합할 때, 바인더를 더 포함하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 혼합 그래뉼 그라우팅재의 제조방법.
The method of claim 1,
When mixing bentonite and sand, a method for producing a mixed granule grouting material, characterized in that the mixture further comprises a binder.
제 1 항에 있어서,
상기 슬러리 형성용의 벤토나이트층은 유동화제 또는 분산제를 더 포함하는 것을 혼합 그래뉼 그라우팅재의 제조방법.
The method of claim 1,
Bentonite layer for forming the slurry further comprises a fluidizing agent or a dispersing agent.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 혼합 그래뉼 그라우팅재의 평균 직경이 1 내지 10 ㎜ 범위인 것을 특징으로 하는 혼합 그래뉼 그라우팅재의 제조방법.The method according to claim 1 or 2,
Method for producing a mixed granule grouting material, characterized in that the average diameter of the mixed granule grouting material ranges from 1 to 10 mm.
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