KR102199931B1 - 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물 및 이를 이용한 터널강관 그라우팅 보강공법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 0.90 내지 1.20의 물-시멘트비(water cement ratio, W/C)로 물 및 시멘트를 포함하고, 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 60 내지 120 중량부의 주재를 포함하는 A액과, 0.90 내지 1.20의 물-시멘트비(water cement ratio, W/C)로 물 및 시멘트를 포함하고, 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 60 내지 120 중량부의 활성화재를 포함하는 B액을 1: 0.8 내지 1.5 부피비율로 혼합하되;
상기 주재는 칼슘 플로라이트 제련부산물 100 중량부에 대하여, 순환유동층 보일러 플라이애시 50 내지 70 중량부, 알루미늄 실리케이트 10 내지 30 중량부, 디메틸실록산 유체 1 내지 10 중량부, 루페올 1 내지 10 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 티란 화합물 1 내지 10 중량부, 고유동화제 0.1 내지 5 중량부 및 지연제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것이고;
[화학식1]
(m 은 0 내지 4 의 정수, n 은 0 내지 2의 정수를 나타낸다.)
상기 활성화재는 비정질 칼슘알루미네이트(C12A7) 100 중량부에 대하여, 칼슘설포 알루미네이트 10 내지 30 중량부, 무수석고 10 내지 30 중량부, 티오에폭시 화합물 1 내지 10 중량부, 이소티오시안산 알릴 0.1 내지 5 중량부, 경화촉진제 0.1 내지 5 중량부 및 고유동화제 0.1 내지 5 중량부를 포함하여;
속경성과 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물 및 이를 이용한 터널강관 그라우팅 보강공법에 관한 것이다.
상기 주재는 칼슘 플로라이트 제련부산물 100 중량부에 대하여, 순환유동층 보일러 플라이애시 50 내지 70 중량부, 알루미늄 실리케이트 10 내지 30 중량부, 디메틸실록산 유체 1 내지 10 중량부, 루페올 1 내지 10 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 티란 화합물 1 내지 10 중량부, 고유동화제 0.1 내지 5 중량부 및 지연제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것이고;
[화학식1]
(m 은 0 내지 4 의 정수, n 은 0 내지 2의 정수를 나타낸다.)
상기 활성화재는 비정질 칼슘알루미네이트(C12A7) 100 중량부에 대하여, 칼슘설포 알루미네이트 10 내지 30 중량부, 무수석고 10 내지 30 중량부, 티오에폭시 화합물 1 내지 10 중량부, 이소티오시안산 알릴 0.1 내지 5 중량부, 경화촉진제 0.1 내지 5 중량부 및 고유동화제 0.1 내지 5 중량부를 포함하여;
속경성과 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물 및 이를 이용한 터널강관 그라우팅 보강공법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 속경성과 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물 및 이를 이용한 터널강관 그라우팅 보강공법에 관한 것이다.
강도와 자립도가 낮은 연약 지반에서 터널을 굴착할 때에는 굴착 공정에 앞서 지반을 보강해야 한다. 이러한 보강방법으로 가장 널리 사용되는 것이 그라우팅 공법이다. 터널 보강을 위한 그라우팅 공법은 터널 굴착 전에 굴착면 전방에 강관 설치 및 그라우트재를 주입하여 원지반의 강도를 증대시킴으로써 터널 굴착면을 안정화시키고 붕괴를 방지한다.
이러한 강관다단 그라우팅 공법의 원리는 다공질 강관을 지반 속에 삽입하고 지반조건에 따라 주입길이를 조정하여 단계별로 그라우트재를 주입하는 싱글패커(Single Packer)방식이다. 주입재로서는 시멘트 밀크를 주재료로 이용하지만 지반조건과 용수 유입상태에 따라 화학약재(Chemical Grout)를 혼합, 병용하여 주입할 수 있다.
상기한 강관다단 그라우팅 공법을 적용하는데 있어서 가장 큰 난제 중 하나는 공기의 단축에 관한 것이다. 위에서 설명하였듯이 강관다단 그라우팅 공법에서는 지반에 주입된 그라우팅 조성물이 경화된 후에 터널 굴착이 가능하기 때문에 경화 속도가 느리면 공기가 지연될 수밖에 없다. 일반적인 양생기준으로 그라우팅 조성물을 주입한 후 약 24 시간 내외의 양생을 하도록 되어 있다. 그 밖에 실내시험 등을 통해 적정 경화시간이 확인된 경우 배합비를 변경할 수 있으며, 압축강도가 2MPa 이상의 강도확보 후 후속공정(발파)을 진행토록 하는 기준이 적용되고 있다.
그러나 실제 현장에서는 공기를 맞추기 위하여 충분한 양생 시간을 확보하지 못하여, 그라우팅 조성물 주입 후 24시간 양생 시간을 만족하지 못한 상태에서 터널 굴착을 하는 사례도 있는 실정이다. 그라우팅 조성물이 충분히 경화하여 지반과 강관이 서로 일체화되지 못한 항태에서 발파 및 굴착이 수행되면, 시공 안전성이 문제될 수 있다.
또한, 중요한 난제 중 다른 하나는 그라우팅 조성물의 양생 시간의 단축이다. 다른 공정에 비하여 그라우팅 조성물의 양생 시간이 공정에서 차지하는 시간 중에 가장 길기 때문에 이를 개선하는 것이 가장 중요하다. 양생 시간 단축의 핵심은 그라우팅 조성물의 물성이다. 현재 적용되고 있는 약 24시간 보다 훨씬 빨리 속결되면서도 적어도 2MPa 이상의 조기 압축강도 발현이 가능한 그라우팅 조성물의 개발이 요구된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현 예는 속경성과 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현 예는 상기 본 발명의 일 구현 예에 따른 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 이용한 터널강관 그라우팅 보강공법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현 예는 0.90 내지 1.20의 물-시멘트비(water cement ratio, W/C)로 물 및 시멘트를 포함하고, 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 60 내지 120 중량부의 주재를 포함하는 A액과, 0.90 내지 1.20의 물-시멘트비(water cement ratio, W/C)로 물 및 시멘트를 포함하고, 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 60 내지 120 중량부의 활성화재를 포함하는 B액을 1: 0.8 내지 1.5 부피비율로 혼합하되;
상기 주재는 칼슘 플로라이트 제련부산물 100 중량부에 대하여, 순환유동층 보일러 플라이애시 50 내지 70 중량부, 알루미늄 실리케이트 10 내지 30 중량부, 디메틸실록산 유체 1 내지 10 중량부, 루페올 1 내지 10 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 티란 화합물 1 내지 10 중량부, 고유동화제 0.1 내지 5 중량부 및 지연제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것이고;
[화학식1]
(m 은 0 내지 4 의 정수, n 은 0 내지 2의 정수를 나타낸다.)
상기 활성화재는 비정질 칼슘알루미네이트(C12A7) 100 중량부에 대하여, 칼슘설포 알루미네이트 10 내지 30 중량부, 무수석고 10 내지 30 중량부, 티오에폭시 화합물 1 내지 10 중량부, 이소티오시안산 알릴 0.1 내지 5 중량부, 경화촉진제 0.1 내지 5 중량부 및 고유동화제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것인 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 제공한다.
상기 주재는 발효 제지슬러지를 더 포함하는 것이고; 상기 발효 제지슬러지는 제지슬러지에 쿠르토박테리아 오세아노세디멘텀(Curtobacterium oceanosedimentum)을 접종하여, 발효시킨 것을 사용할 수 있다.
상기 발효 제지슬러지는 제지슬러지 100 중량부에 대하여, 건식 분쇄된 홍삼박 분말 10 내지 50 중량부, 글루탐산모노나트륨(monosodium glutamate) 0.1 내지 5 중량부 및 사이클로덱스트린(cyclodextrin) 0.1 내지 5 중량부를 더 혼합한 후; 상기 쿠르토박테리아 오세아노세디멘텀(Curtobacterium oceanosedimentum) 5 내지 15 중량부를 접종하여, 25 내지 40 ℃에서 48 내지 96 시간 동안 발효시킨 것을 사용할 수 있다.
상기 루페올은 루핀 추출 루페올인 것이고;
상기 루핀 추출 루페올은 루핀 종자 또는 루핀 종자의 꼬투리를 건조한 후 분쇄하여 루핀 종자 분말 또는 루핀 종자의 꼬투리 분말을 얻는 단계; 및 루핀 종자 분말 또는 루핀 종자의 꼬투리 분말에 추출용매로서 95% 이상 에탄올을 1 : 3 내지 10의 중량비로 가하여 35 내지 80 ℃로 가열하여 루페올을 추출하는 단계를 포함하는 추출방법으로 추출된 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현 예는 상기 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 주입하여 강관과 지반을 일체화시켜 지반의 강도를 증대시키는 터널강관 그라우팅 보강공법으로서,
보강하고자 하는 터널의 지반을 천공하는 단계(S10); 상기 천공으로 강관을 삽입하는 단계(S20); 상기 강관과 천공 사이에 씰링재를 충진하는 단계(S30); 상기 충진된 씰링재가 겔화가 되는 단계(S40); 상기 강관으로 천공에 상기 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물의 A액 및 B액을 각 별개의 주입 펌프로 압송하고 주입구에서 1: 0.8 내지 1.5 부피비율로 합류 및 혼합되어, 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 충진하는 단계(S50); 및 상기 충진된 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 경화시키는 단계(S60);를 포함하는 터널강관 그라우팅 보강공법을 제공한다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물 및 이를 이용한 터널강관 그라우팅 보강공법에 따르면, 지반에 주입 후 4시간 내에 압축강도가 2MPa 이상으로 발현되어, 매우 빠른 시간 내에 강도를 확보할 수 있는 속경성과 높은 조기 고강도 발현이 가능한 효과가 있다. 뿐만 아니라, 가사시간을 30분에서 2시간까지 용이하게 조절할 수 있어 작업성이 매우 우수하고, 블리딩(Bleeding)을 억제하여 지하수에 의한 희석이나 누출이 없어 친환경적인 효과가 있다.
이에 따라 터널강관 그라우팅 보강공법에서 상기 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물의 양생 시간을 기다리기 위해 공기가 지연되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 지반보강효과가 커서 굴착시공의 안전성을 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현 예에 따른 터널강관 그라우팅 보강공법의 개략적인 시공순서도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현 예에 따른 터널강관 그라우팅 보강공법의 개략적인 시공순서를 이미지로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 구현 예에 따른 터널강관 그라우팅 보강공법이 수행되는 막장면을 촬영한 사진이다.
도 4는 터널의 길이방향을 따라 연속적으로 강관이 설치된 모습을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현 예에 따른 터널강관 그라우팅 보강공법의 개략적인 시공순서를 이미지로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 구현 예에 따른 터널강관 그라우팅 보강공법이 수행되는 막장면을 촬영한 사진이다.
도 4는 터널의 길이방향을 따라 연속적으로 강관이 설치된 모습을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구현 예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현 예는 0.90 내지 1.20의 물-시멘트비(water cement ratio, W/C)로 물 및 시멘트를 포함하고, 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 60 내지 120 중량부의 주재를 포함하는 A액과, 0.90 내지 1.20의 물-시멘트비(water cement ratio, W/C)로 물 및 시멘트를 포함하고, 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 60 내지 120 중량부의 활성화재를 포함하는 B액을 1: 0.8 내지 1.5 부피비율로 혼합하되; 상기 주재는 칼슘 플로라이트 제련부산물 100 중량부에 대하여, 순환유동층 보일러 플라이애시 50 내지 70 중량부, 알루미늄 실리케이트 10 내지 30 중량부, 디메틸실록산 유체 1 내지 10 중량부, 루페올 1 내지 10 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 티란 화합물 1 내지 10 중량부, 고유동화제 0.1 내지 5 중량부 및 지연제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것이고;
[화학식1]
(m 은 0 내지 4 의 정수, n 은 0 내지 2의 정수를 나타낸다.)
상기 활성화재는 비정질 칼슘알루미네이트(C12A7) 100 중량부에 대하여, 칼슘설포 알루미네이트 10 내지 30 중량부, 무수석고 10 내지 30 중량부, 티오에폭시 화합물 1 내지 10 중량부, 이소티오시안산 알릴 0.1 내지 5 중량부, 경화촉진제 0.1 내지 5 중량부 및 고유동화제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것인 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물 및 이를 이용한 터널강관 그라우팅 보강공법에 따르면, 지반에 주입 후 4시간 내에 압축강도가 2MPa 이상으로 발현되어, 매우 빠른 시간 내에 강도를 확보할 수 있는 속경성과 높은 조기 고강도 발현이 가능한 효과가 있다. 뿐만 아니라, 가사시간을 30분에서 2시간까지 용이하게 조절할 수 있어 작업성이 매우 우수하고, 블리딩(Bleeding)을 억제하여 지하수에 의한 희석이나 누출이 없어 친환경적인 효과가 있다.
이에 따라 터널강관 그라우팅 보강공법에서 상기 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물의 양생시간을 기다리기 위해 공기가 지연되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 지반보강효과가 커서 굴착시공의 안전성을 도모할 수 있는 효과가 있다.
먼저, 본 발명에서 사용할 수 있는 "시멘트"라 함은 물과 반응에 의해 Ca(OH)2의 생성량을 증진시키고, 생성된 Ca(OH)2가 상기 순환자원(산업 부산물)들의 자극제 역할을 하도록 유도함으로써, 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물의 양생 시 속경성 특성을 부여하고, 에트링자이트의 생성량 증가와 장기 강도 발현을 개선할 수 있는 시멘트를 의미한다. 상기 시멘트는 당분야에서 사용될 수 있는 일반적인 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 예를들면, 보통 포틀랜드 시멘트, 조강 시멘트, 초속경 시멘트, CSA계 시멘트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 또한, 상기 시멘트는 비표면적이 4,000 내지 6,000 cm2/g인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다.
보다 구제적으로 상기 A액에 포함되는 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트를 바람직하게 사용할 수 있고; 상기 B액에 포함되는 시멘트는 조강 시멘트, 초속경 시멘트, CSA계 시멘트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 바람직하게 사용할 수 있다.
한편, 상기 A액에 포함되는 주재는 유동성을 확보하여, 가사시간을 늘릴 수 있고, 지반내 침투성이 우수하여 우수한 고결효과와 고강도의 압축강도 발현, 뿐만 아니라, 블리딩(Bleeding)을 억제하는 기능을 한다.
상기 A액은 0.90 내지 1.20의 물-시멘트비(water cement ratio, W/C)로 물 및 시멘트를 포함하고, 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 60 내지 120 중량부의 주재를 포함함으로써, 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 주재는 칼슘 플로라이트 제련부산물 100 중량부에 대하여, 순환유동층 보일러 플라이애시 50 내지 70 중량부, 알루미늄 실리케이트 10 내지 30 중량부, 디메틸실록산 유체 1 내지 10 중량부, 루페올 1 내지 10 중량부, 상기 화학식 1로 표시되는 티란 화합물 1 내지 10 중량부, 고유동화제 0.1 내지 5 중량부 및 지연제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물은 칼슘 플로라이트 제련시 생성되는 부산물로서, 활성화재에 포함되는 비정질 칼슘알루미네이트(C12A7)와 반응하여, 빠른 시간내에 우수한 초기강도를 발현하고 이를 장시간 동안 유지하는 기능을 한다. 이러한 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물은 CaSO4 100 중량부 기준으로, CaF2 0.5 내지 5 중량부; SO3 50 내지 60 중량부; CaO 40 내지 45 중량부; 및 물 0.1 내지 1 중량부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물은 비표면적이 4,000 내지 6,000 cm2/g인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다.
상기 순환유동층 보일러 플라이애시는 침상형구조인 에트린자이트(AFt상, C3A·3CaSO4·32H2O)를 생성하여 시멘트의 조직을 균질하고, 치밀하게 하여 내구성 증진 및 강도증진 효과를 나타내는 기능을 한다. 상기 순환유동층 보일러 플라이애시는 순환 유동층 보일러에서 공기와 석회를 동시에 주입하여 지속적으로 열을 순환시키면서, 석탄, 페트로코크스, 바이오매스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 연료를 750 내지 950 ℃의 상대적으로 저온에서 완전 연소하는 공정을 통해 배출되는 플라이애시이다. 이러한 순환유동층 보일러 플라이애시는 다량의 CaO, CaSO4, SO3 및 f-CaO가 함유되어 있어, 고가의 생석회나 천연 무수석고를 대체할 수 있는 효과가 있다. 특히, 본 발명에서 사용되는 상기 순환유동층 보일러 플라이애시는 SO3의 함량이 40 중량% 이상이고, CaO의 함량이 23 중량% 이상인 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다. 또한, 상기 순환유동층 보일러 플라이애시는 비표면적이 4,000 내지 6,000 cm2/g인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다.
상기 순환유동층 보일러 플라이애시는 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물 100 중량부에 대하여, 50 내지 70 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 순환유동층 보일러 플라이애시의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 순환유동층 보일러 플라이애시의 함량이 너무 많은 경우에는 응결지연을 유발하여 반응속도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 알루미늄 실리케이트는 자가 응집을 방지하고, 유동성을 확보하여, 가사시간을 늘릴 수 있고 블리딩(Bleeding) 억제 및 씰링재를 통과하기 위한 침투성능을 향상시키는 기능을 한다. 상기 알루미늄 실리케이트는 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 알루미늄 실리케이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 알루미늄 실리케이트의 함량이 너무 많은 경우에는 경화후 강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 디메틸실록산 유체는 유동성을 확보하여, 가사시간을 늘릴 수 있고, 성분간의 접착능력을 향상시켜 강도를 개선하고, 블리딩(Bleeding) 억제 및 씰링재를 통과하기 위한 침투성능을 향상시키는 기능을 한다. 상기 디메틸실록산 유체는 트리메틸실록시 말단화된 폴리디메틸실록산 유체로서 다우 코닝 200 플로이드(fluid) (1000cS)(제조원; Dow Corning Corporation)를 바람직하게 사용할 수 있다. 상기 디메틸실록산 유체는 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 디메틸실록산 유체의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 디메틸실록산 유체의 함량이 너무 많은 경우에는 경화속도가 느려져 속경성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 루페올은 유동성을 확보하여, 가사시간을 늘릴 수 있고 블리딩(Bleeding) 억제 및 씰링재를 통과하기 위한 침투성능을 향상시키는 기능을 한다. 상기 루페올은 루핀 추출 루페올인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 루핀 추출 루페올은 루핀 종자 또는 루핀 종자의 꼬투리를 건조한 후 분쇄하여 루핀 종자 분말 또는 루핀 종자의 꼬투리 분말을 얻는 단계; 및 루핀 종자 분말 또는 루핀 종자의 꼬투리 분말에 추출용매로서 95% 이상 에탄올을 1 : 3 내지 10의 중량비로 가하여 35 내지 80 ℃로 가열하여 루페올을 추출하는 단계를 포함하는 추출방법으로 추출된 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
상기 루페올은 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 루페올의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 루페올의 함량이 너무 많은 경우에는 속경성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 티란 화합물은 성분들 간의 균질한 혼합 및 블리딩(Bleeding)을 효과적으로 억제하여, 치밀하고 우수한 강도를 구현할 수 있는 기능을 한다. 상기 화학식 1로 표시되는 티란 화합물은 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 티란 화합물의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 티란 화합물의 함량이 너무 많은 경우에는 속경성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 고유동화제는 입자와 입자 사이에 윤활막을 형성하여 굳지 않은 상태에서의 주입성을 향상시키는 기능을 한다. 상기 고유동화제는 폴리카르본산계 또는 나프탈렌 설폰산염계 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 고유동화제는 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 고유동화제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 고유동화제의 함량이 너무 많은 경우에는 재료분리현상이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
상기 지연제는 시멘트 수화반응을 억제하여 응결 또는 경화를 지연시켜, 작업성의 저하를 방지하는 기능을 한다. 상기 지연제는 구연산, 붕산, 타르타르산 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 지연제는 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 지연제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 지연제의 함량이 너무 많은 경우에는 속경성이 지나치게 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 주재는 발효 제지슬러지를 더 포함할 수 있다.
제지공정에서 단계별로 발생되는 폐수를 처리하는 과정에서 부산물로 발생되는 제지슬러지는 모두 소각처리하고 있음에도 불구하고, 그 처리해야할 양이 상당히 많고, 이러한 슬러지의 소각처리시 발생하는 제지슬러지 소각재는 국내 산업에서 발생하는 산업부산물로서 연간 80만톤 이상에 달하고 있으며, 그 대부분은 탈수하여 소각한 후 그 소각재(paper ash: PA)는 매립하여 처리되고 있다. 그러나 제지슬러지 소각재를 매립하는 방법에 있어서는 매립지 확보 문제, 침출수 등에 의한 이차적인 오염 문제 등으로 인하여 이의 재활용 방안의 연구가 시급한 실정이다.
또한, 제지슬러지는 종이제조공정 중 펄프의 사용량을 줄이고 종이의 품질을 제고하기 위하여 충진제(Filler)로 석회석 미분말을 사용하게 되는데 잉여 석회석 미분말이 슬러지형태로 배출되어, 고가의 생석회나 천연 무수석고를 대체할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명에서 사용되는 발효 제지슬러지는 유동성을 확보하여, 가사시간을 늘릴 수 있고, 높은 고강도 발현 및 블리딩(Bleeding)을 억제하는 기능을 한다.
보다 구체적으로 상기 발효 제지슬러지는 제지슬러지에 쿠르토박테리아 오세아노세디멘텀(Curtobacterium oceanosedimentum)을 접종하여, 발효시킨 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 이때, 상기 발효 제지슬러지는 수분함량이 30 내지 50 중량%인 제지슬러지 100 중량부에 대하여, 쿠르토박테리아 오세아노세디멘텀(Curtobacterium oceanosedimentum) 5 내지 15 중량부를 접종하여, 25 내지 40 ℃에서 48 내지 96 시간 동안 발효시킨 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 상기 발효 제지슬러지는 수분함량이 30 내지 50 중량%인 제지슬러지 100 중량부에 대하여, 건식 분쇄된 홍삼박 분말 10 내지 50 중량부, 글루탐산모노나트륨(monosodium glutamate) 0.1 내지 5 중량부 및 사이클로덱스트린(cyclodextrin) 0.1 내지 5 중량부를 더 혼합한 후, 쿠르토박테리아 오세아노세디멘텀(Curtobacterium oceanosedimentum) 5 내지 15 중량부를 접종하여, 25 내지 40 ℃에서 48 내지 96 시간 동안 발효시킨 것을 사용함으로써, 상기한 효과를 더욱 향상시킬 뿐만 아니라, 강관을 통한 침투력이 더욱 향상될 수 있는 효과가 있다.
상기 발효 제지슬러지는 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 발효 제지슬러지의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 발효 제지슬러지의 함량이 너무 많은 경우에는 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 B액에 포함되는 활성화재는 경화시간을 빠르게 단축시키고 압축강도는 단시간 내에 높게 발현될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 블리딩(Bleeding)을 억제하는 기능을 한다.
상기 B액은 0.90 내지 1.20의 물-시멘트비(water cement ratio, W/C)로 물 및 시멘트를 포함하고, 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 60 내지 120 중량부의 활성화재를 포함함으로써, 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 활성화재는 비정질 칼슘알루미네이트(C12A7) 100 중량부에 대하여, 칼슘설포 알루미네이트 10 내지 30 중량부, 무수석고 10 내지 30 중량부, 티오에폭시 화합물 1 내지 10 중량부, 이소티오시안산 알릴 0.1 내지 5 중량부, 경화촉진제 0.1 내지 5 중량부 및 고유동화제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 비정질 칼슘알루미네이트(C12A7)는 주재를 포함하는 A액과 혼합되어 빠르게 에트린자이트를 생성하고 시멘트의 조직을 균질하고 치밀하게 하여 빠른 시간 내에 안정적으로 내구성 증진 및 강도를 증진시키는 기능을 한다. 상기 비정질 칼슘알루미네이트(C12A7)는 비표면적이 5,000 내지 7,000 cm2/g인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다.
상기 칼슘설포 알루미네이트는 우수한 강도 향상 효과를 발현하고, 경화과정에서 부피변화 및 주입재의 역류를 방지함으로써 빠른 시간 내에 안정적인 지반 강화 효과를 부여하는 기능을 한다. 상기 칼슘설포 알루미네이트는 상기 비정질 칼슘알루미네이트(C12A7) 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘설포 알루미네이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 칼슘설포 알루미네이트의 함량이 너무 많은 경우에는 반응속도가 지나치게 빨라져 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 무수석고는 침상형구조인 에트린자이트(AFt상, C3A·3CaSO4·32H2O)를 생성하여 시멘트의 조직을 균질하고, 치밀하게 하여 내구성 증진 및 강도증진 효과를 나타낸다. 상기 무수석고는 상기 비정질 칼슘알루미네이트(C12A7) 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 무수석고의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 무수석고의 함량이 너무 많은 경우에는 응결지연을 유발하여 반응속도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 티오에폭시 화합물은 성분들 간의 균질한 혼합 및 블리딩(Bleeding)을 효과적으로 억제하여, 치밀하고 우수한 강도를 구현할 수 있는 기능을 한다. 상기 티오에폭시 화합물는 1,3 및 1,4-비스(β-에피티오프로필티오)시클로헥산, 1,3 및 1,4-비스(β-에피티오프로필티오메틸)시클로헥산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 상기 티오에폭시 화합물은 상기 비정질 칼슘알루미네이트(C12A7) 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 티오에폭시 화합물의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 티오에폭시 화합물의 함량이 너무 많은 경우에는 강도 특성이 저하될 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
상기 이소티오시안산 알릴은 성분들 간의 균질한 혼합 및 씰링재를 통과하기 위한 침투성능을 향상시키는 기능을 한다. 상기 이소티오시안산 알릴은 상기 비정질 칼슘알루미네이트(C12A7) 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 이소티오시안산 알릴의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 이소티오시안산 알릴의 함량이 너무 많은 경우에는 속경성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 경화촉진제는 빠른 반응성으로 인해 경화시간을 줄이고 팽창성 및 수축을 최소화하는 기능을 한다. 상기 경화촉진제는 리튬 카보네이트, 황산칼륨, 황산마그네슘, 염화칼슘, MgO, 실리콘 옥사이드 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 경화촉진제는 상기 비정질 칼슘알루미네이트(C12A7) 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 경화촉진제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 경화촉진제의 함량이 너무 많은 경우에는 급격한 경화로 인한 강도 특성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 고유동화제는 입자와 입자 사이에 윤활막을 형성하여 굳지 않은 상태에서의 주입성을 향상시키는 기능을 한다. 상기 고유동화제는 폴리카르본산계 또는 나프탈렌 설폰산염계 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 고유동화제는 상기 비정질 칼슘알루미네이트(C12A7) 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 고유동화제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 고유동화제의 함량이 너무 많은 경우에는 재료분리현상이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
상기 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물의 A액 및 B액은 각각 별개의 주입 펌프로 압송하고 주입구에서 1: 0.8 내지 1.5 부피비율로 합류 및 혼합되어, 충진될 수 있다.
보다 구체적으로 상기 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물은 1차적으로 강관내에 주재를 포함하는 A액의 주입이 40 내지 90 부피% 범위로 이루어진 이후에; 2차적으로 활성화재를 포함하는 B액을 상기 주재를 포함하는 A액의 나머지량과 함께 합류 및 혼합하여 주입됨으로써, 가사시간을 30분에서 2시간까지 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다. 이로써, 작업성이 매우 개선되는 효과가 있다.
본 발명의 다른 일 구현 예는 상기 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 주입하여 강관과 지반을 일체화시켜 지반의 강도를 증대시키는 터널강관 그라우팅 보강공법을 제공한다.
보다 구체적으로 상기 터널강관 그라우팅 보강공법은 보강하고자 하는 터널의 지반을 천공하는 단계(S10); 상기 천공으로 강관을 삽입하는 단계(S20); 상기 강관과 천공 사이에 씰링재를 충진하는 단계(S30); 상기 충진된 씰링재가 겔화가 되는 단계(S40); 상기 강관으로 천공에 상기 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물의 A액 및 B액을 각 별개의 주입 펌프로 압송하고 주입구에서 1: 0.8 내지 1.5 부피비율로 합류 및 혼합되어, 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 충진하는 단계(S50); 및 상기 충진된 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 경화시키는 단계(S60);를 포함할 수 있다. 이러한 터널강관 그라우팅 보강공법의 개략적인 시공순서도를 도 1에 도시하였다. 또한, 터널강관 그라우팅 보강공법의 개략적인 시공순서 이미지를 도 2에 도시하였다.
보다 구체적으로, 보강하고자 하는 터널의 지반을 천공하는 단계(S10)에서 상기 천공은 도 3에 도시된 바와 같이 아치형 터널의 경우 아치(크라운부)를 따라 연속적으로 수행될 수 있다. 상기 천공이 수행된 지반은 터널 형성 후 터널의 전방 영역이 된다. 천공 각도는 대략 5 내지 10도 정도로 형성될 수 있다.
이후, 상기 천공으로 강관을 삽입하는 단계(S20)에서는 다수의 분사공이 형성되어 있는 강관을 상기 형성한 천공에 삽입한다.
이후, 도 2에서 확인할수 있는 바와 같이 씰링재(seal material)를 주입할 주입관을 설치한 후, 천공홀 전단을 밀폐하는 코킹 작업을 수행한다.
이후, 천공홀이 밀폐되면 상기 강관과 천공 사이에 씰링재를 충진하는 단계(S30) 및 상기 충진된 씰링재가 겔화가 되는 단계(S40)를 수행한다.
이후, 상기 강관으로 천공에 상기 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물의 A액 및 B액을 각 별개의 주입 펌프로 압송하고 주입구에서 1: 0.8 내지 1.5 부피비율로 합류 및 혼합되어, 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 충진하는 단계(S50)에서 상기 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물은 씰링재를 통과한 후 지반으로 주입되어 지반 내 균열을 메우고 지반을 일체화시켜 강도를 강화시킨다.
이후, 상기 충진된 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 경화시키는 단계(S60)를 통하여 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물이 경화되면 막장면을 기계굴착 또는 발파굴착을 수행한다.
이로써 터널강관 그라우팅 보강을 통한 지반 보강을 수행하였는 바, 굴착 과정에서 천정이 붕괴되는 등의 원치 않는 사고를 방지할 수 있고, 굴착설계에 따른 안정적 굴착작업이 가능하다.
이러한 터널강관 그라우팅 보강공법은 터널의 진행방향을 따라 연속적으로 수행되며, 강관은 대략 12m 정도를 사용하는데, 강관 설치시 길이방향을 따라 일부가 겹치게 설치하므로, 최종적으로 강관이 설치된 모습은 도 4에 도시된 바와 같다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물 및 이를 이용한 터널강관 그라우팅 보강공법에 따르면, 지반에 주입 후 4시간 내에 압축강도가 2MPa 이상으로 발현되어, 매우 빠른 시간 내에 강도를 확보할 수 있는 속경성과 높은 조기 고강도 발현이 가능한 효과가 있다. 뿐만 아니라, 가사시간을 30분에서 2시간까지 용이하게 조절할 수 있어 작업성이 매우 우수하고, 블리딩(Bleeding)을 억제하여 지하수에 의한 희석이나 누출이 없어 친환경적인 효과가 있다.
이에 따라 터널강관 그라우팅 보강공법에서 상기 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물의 양생시간을 기다리기 위해 공기가 지연되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 지반보강효과가 커서 굴착시공의 안전성을 도모할 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
<실시예 1>
1.1의 물-시멘트비(water cement ratio, W/C)로 물 및 보통 포틀랜드 시멘트(4800 cm2/g)를 포함하고, 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 77 중량부의 주재를 포함하는 A액과, 1.1의 물-시멘트비(water cement ratio, W/C)로 물 및 조강 시멘트(5530 cm2/g)를 포함하고, 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 83 중량부의 활성화재를 포함하는 B액을 각각 별도로 준비한 후, 상기 A액과 B액을 1: 1 부피비율로 혼합함으로써, 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 주재는 칼슘 플로라이트 제련부산물(5280 cm2/g) 100 중량부에 대하여, 순환유동층 보일러 플라이애시(4570 cm2/g) 52 중량부, 알루미늄 실리케이트 18 중량부, 디메틸실록산 유체 3 중량부, 루페올 2 중량부, 하기 화학식 1-1로 표시되는 티란 화합물 2 중량부, 폴리카르본산계 고유동화제 0.2 중량부 및 구연산 0.8 중량부를 혼합한 것을 사용하였다.
[화학식1-1]
(m 은 3 의 정수, n 은 1)
이때, 상기 칼슘 플로라이트 제련부산물은 CaSO4 100 중량부 기준으로, CaF2 4.8 중량부; SO3 53.2 중량부; CaO 41.7 중량부; 및 물 0.3 중량부를 포함하는 것을 사용하였다.
또한, 상기 순환유동층 보일러 플라이애시는 SO3의 함량이 40 중량% 이상이고, CaO의 함량이 23 중량% 이상인 것을 사용하였다.
또한, 상기 루페올은 루핀 종자 및 루핀 종자의 꼬투리를 건조한 후 분쇄하여 루핀 종자 분말 및 루핀 종자의 꼬투리 분말을 얻는 단계; 및 루핀 종자 분말 및 루핀 종자의 꼬투리 분말에 추출용매로서 98% 에탄올을 1 : 10의 중량비로 가하여 75 ℃로 가열하여 루페올을 추출하는 단계를 포함하는 추출방법으로 추출된 루핀 추출 루페올을 사용하였다.
한편, 상기 활성화재는 비정질 칼슘알루미네이트(C12A7, 6700 cm2/g) 100 중량부에 대하여, 칼슘설포 알루미네이트 17 중량부, 무수석고 23 중량부, 1,4-비스(β-에피티오프로필티오메틸)시클로헥산 7 중량부, 이소티오시안산 알릴 2 중량부, 황산마그네슘 0.8 중량부 및 폴리카르본산계 고유동화제 0.2 중량부를 혼합한 것을 사용하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 제조하되, 상기 주재는 발효 제지슬러지 3 중량부를 더 혼합한 것을 사용하였다.
이때, 상기 발효 제지슬러지는 수분함량이 30 중량%인 제지슬러지 100 중량부에 대하여, 쿠르토박테리아 오세아노세디멘텀(Curtobacterium oceanosedimentum) 11 중량부를 접종하여, 37℃에서 75 시간 동안 발효시킨 것을 사용하였다.
한편, 상기 활성화재의 1,4-비스(β-에피티오프로필티오메틸)시클로헥산 7 중량부를 대신하여; 1,4-비스(β-에피티오프로필티오메틸)시클로헥산 3.5 중량부 및 1,3-비스(β-에피티오프로필티오메틸)시클로헥산 3.5 중량부를 혼합한 것을 사용하였다.
<실시예 3>
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 제조하되, 상기 발효 제지슬러지로서 수분함량이 30 중량%인 제지슬러지 100 중량부에 대하여, 건식 분쇄된 홍삼박 분말 25 중량부, 글루탐산모노나트륨(monosodium glutamate) 2 중량부 및 사이클로덱스트린(cyclodextrin) 3 중량부를 더 혼합한 후, 쿠르토박테리아 오세아노세디멘텀(Curtobacterium oceanosedimentum) 9 중량부를 접종하여, 37 ℃에서 90 시간 동안 발효시킨 것을 사용하였다.
<비교예 1>
1.1의 물-시멘트비(water cement ratio, W/C)로 물 및 보통 포틀랜드 시멘트(4800 cm2/g)를 포함하고, 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 77 중량부의 순환유동층 보일러 플라이애시를 포함하는 A액과, 1.1의 물-시멘트비(water cement ratio, W/C)로 물 및 조강 시멘트(5530 cm2/g)를 포함하고, 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 83 중량부의 칼슘설포 알루미네이트를 포함하는 B액을 각각 별도로 준비한 후, 상기 A액과 B액을 1: 1 부피비율로 혼합함으로써, 비교용 그라우팅 조성물을 제조하였다.
<시험예>
압축강도
실시예 1 내지 3에 의하여 제조된 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물 및 비교예 1에 의하여 제조된 비교용 그라우팅 조성물에 대하여, KS L 5105에 따라, 50 × 50 × 50(mm) 입방 시험체를 준비하였다. 상기 준비된 시험체에 대하여, KS F 2426-'10에 준하여 압축강도를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 구분 | 시간(hr) | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 |
| 경과시간별 압축강도 (Mpa) |
4 | 2.1 | 2.3 | 2.8 | 1.1 |
| 5 | 2.9 | 3.1 | 3.5 | 1.3 | |
| 6 | 3.7 | 3.9 | 4.3 | 1.6 |
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의하여 제조된 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물은 비교예 1에 의하여 제조된 비교용 그라우팅 조성물과 비교하여, 빠른 시간 내에 현저히 우수한 압축강도를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
이로써, 속경성과 조기 고강도 발현이 가능한 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
가사시간
가사시간은 그라우팅 조성물의 작업 가능시간과 관련된 시간으로서, 상기 실시예 1 내지 3에 의하여 제조된 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물 및 비교예 1에 의하여 제조된 비교용 그라우팅 조성물에 대하여, 투명한 폴리에틸렌 봉지에 투입한 후 입구를 폐쇄하여 시료를 정치하였다. 이후, 5분 단위로 봉지의 위에서 손가락으로 눌러 경화되는 것을 느낄 때까지의 시간을 가사시간으로 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 |
| 가사시간(min) | 43 | 50 | 68 | 12 |
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의하여 제조된 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물은 비교예 1에 의하여 제조된 비교용 그라우팅 조성물과 비교하여, 긴 가사시간을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
이로써, 유동성을 확보할 수 있어 작업 효율성이 향상될 수 있을 것으로 기대된다.
A액과 B액의 혼합비율에 따른 가사시간
한편, 상기 실시예 1에 의하여 제조된 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물에 있어서, 주재를 포함하는 A액과, 활성화재를 포함하는 B액의 혼합비율을 하기 표 3에 나타낸 바와 같이 조절하여, 실시예 1-1 내지 1-3의 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 제조하였다.
상기 제조된 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물에 대하여, 혼합비율에 따른 가사시간을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 1-1 | 실시예 1-2 | 실시예 1-3 |
| A액:B액(v:v) | 1:1 | 1:0.8 | 1:1.2 | 1:1.5 |
| 가사시간(min) | 43 | 62 | 37 | 28 |
상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 주재를 포함하는 A액과, 활성화재를 포함하는 B액의 혼합비율에 따라 가사시간을 28분에서 62분까지 용이하게 조절할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
이로써, 가사시간의 조절이 매우 용이하여, 작업 효율성이 더욱 향상될 수 있을 것으로 기대된다.
블리딩율
실시예 1 내지 3에 의하여 제조된 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물 및 비교예 1에 의하여 제조된 비교용 그라우팅 조성물에 대하여, KS F 2433-'11에 준하여 블리딩율을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 |
| 블리딩율(%) | 0 | 0 | 0 | 2.3 |
상기 표 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의하여 제조된 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물은 비교예 1에 의하여 제조된 비교용 그라우팅 조성물과 비교하여, 현저히 감소된 블리딩율을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
이러한 블리딩(Bleeding)을 억제 효과로부터, 지하수에 의한 희석이나 누출이 없어 친환경적인 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (5)
- 0.90 내지 1.20의 물-시멘트비(water cement ratio, W/C)로 물 및 시멘트를 포함하고, 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 60 내지 120 중량부의 주재를 포함하는 A액과, 0.90 내지 1.20의 물-시멘트비(water cement ratio, W/C)로 물 및 시멘트를 포함하고, 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 60 내지 120 중량부의 활성화재를 포함하는 B액을 1: 0.8 내지 1.5 부피비율로 혼합하되;
상기 주재는
칼슘 플로라이트 제련부산물 100 중량부에 대하여, 순환유동층 보일러 플라이애시 50 내지 70 중량부, 알루미늄 실리케이트 10 내지 30 중량부, 디메틸실록산 유체 1 내지 10 중량부, 루페올 1 내지 10 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 티란 화합물 1 내지 10 중량부, 고유동화제 0.1 내지 5 중량부 및 지연제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것이고;
[화학식1]
(m 은 0 내지 4 의 정수, n 은 0 내지 2의 정수를 나타낸다.)
상기 활성화재는
비정질 칼슘알루미네이트(C12A7) 100 중량부에 대하여, 칼슘설포 알루미네이트 10 내지 30 중량부, 무수석고 10 내지 30 중량부, 티오에폭시 화합물 1 내지 10 중량부, 이소티오시안산 알릴 0.1 내지 5 중량부, 경화촉진제 0.1 내지 5 중량부 및 고유동화제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 주재는 발효 제지슬러지를 더 포함하는 것이고;
상기 발효 제지슬러지는 제지슬러지에 쿠르토박테리아 오세아노세디멘텀(Curtobacterium oceanosedimentum)을 접종하여, 발효시킨 것을 특징으로 하는 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물.
- 제2항에 있어서,
상기 발효 제지슬러지는
제지슬러지 100 중량부에 대하여, 건식 분쇄된 홍삼박 분말 10 내지 50 중량부, 글루탐산모노나트륨(monosodium glutamate) 0.1 내지 5 중량부 및 사이클로덱스트린(cyclodextrin) 0.1 내지 5 중량부를 더 혼합한 후;
상기 쿠르토박테리아 오세아노세디멘텀(Curtobacterium oceanosedimentum) 5 내지 15 중량부를 접종하여, 25 내지 40 ℃에서 48 내지 96 시간 동안 발효시킨 것을 특징으로 하는 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 루페올은 루핀 추출 루페올인 것이고;
상기 루핀 추출 루페올은
루핀 종자 또는 루핀 종자의 꼬투리를 건조한 후 분쇄하여 루핀 종자 분말 또는 루핀 종자의 꼬투리 분말을 얻는 단계; 및
루핀 종자 분말 또는 루핀 종자의 꼬투리 분말에 추출용매로서 95% 이상 에탄올을 1 : 3 내지 10의 중량비로 가하여 35 내지 80 ℃로 가열하여 루페올을 추출하는 단계를 포함하는 추출방법으로 추출된 것을 특징으로 하는 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중에서 선택되는 어느 한 항에 따른 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 주입하여 강관과 지반을 일체화시켜 지반의 강도를 증대시키는 터널강관 그라우팅 보강공법으로서,
보강하고자 하는 터널의 지반을 천공하는 단계(S10);
상기 천공으로 강관을 삽입하는 단계(S20);
상기 강관과 천공 사이에 씰링재를 충진하는 단계(S30);
상기 충진된 씰링재가 겔화가 되는 단계(S40);
상기 강관으로 천공에 상기 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물의 A액 및 B액을 각 별개의 주입 펌프로 압송하고 주입구에서 1: 0.8 내지 1.5 부피비율로 합류 및 혼합되어, 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 충진하는 단계(S50); 및
상기 충진된 조기 고강도 발현이 가능한 터널강관 그라우팅 보강용 이액형 그라우팅 조성물을 경화시키는 단계(S60);를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널강관 그라우팅 보강공법.
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