KR102249216B1 - Ground improvement deep mix processing method using soil stabilizer composition without cement - Google Patents

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Abstract

A deep mixing construction method for improving the ground by using a cementless solidifying composition according to the present invention comprises: a drilling step of drilling a bore hole in the ground; a step of preparing a solidifying composition by mixing a binder and sludge wherein the binder contains at least any one of calcium sulfate, iron trioxide, and barium hydroxide; and a curing step of mixing the solidification composition with the soil around the drilled hole to perform curing. The deep mixing construction method for improving the ground by using the cementless solidifying composition according to the present invention prepares a hardened body by mixing the sludge, the solidifying composition and the soil without using cement, thereby providing improved strength and initial hardening speed with an eco-friendly property to guarantee durability and economic feasibility.

Description

무시멘트 고화성 조성물을 이용한 지반 개량 심층혼합 처리공법{GROUND IMPROVEMENT DEEP MIX PROCESSING METHOD USING SOIL STABILIZER COMPOSITION WITHOUT CEMENT}Ground Improving Deep Mixing Treatment Method Using Cementless Solidifying Composition {GROUND IMPROVEMENT DEEP MIX PROCESSING METHOD USING SOIL STABILIZER COMPOSITION WITHOUT CEMENT}

본 발명은 무시멘트 고화성 조성물을 이용한 지반 개량 심층혼합 처리공법에 관한 것으로서, 보다 상세히는 시공과정과 제작과정에서 환경적인 문제를 유발하는 시멘트를 사용하지 않아 친환경성을 기본으로 제공하면서도 경화체의 강도를 증가시키고 시공 기간을 단축시킬 수 있는 고화성 조성물을 적용함으로써 경화체의 내구성과 경제성을 겸비한, 무시멘트 고화성 조성물을 이용한 지반 개량 심층혼합 처리공법에 관한 것이다. The present invention relates to a ground improvement deep-layer mixing treatment method using a cementless cementitious composition, and more specifically, the strength of a hardened body while providing eco-friendliness as a basis because no cement that causes environmental problems in the construction and manufacturing process is used. It relates to a ground improvement deep-layer mixing treatment method using a cementless solidifying composition that has both durability and economy of a hardened body by applying a solidifying composition that can increase and shorten the construction period.

일반적으로 심층혼합 처리공법은 연약한 지반의 안정성을 증대시키는 목적의 공법을 의미하는데, 구체적으로 지면 또는 해저면을 굴착하고 지반이 무너지는 것을 방지하는 벽체인 케이싱(Casing)을 설치하여 보어 홀(bore hole)을 생성시킨 다음 지반의 흙과 그라우트(grout)를 교반하여 지반을 고결화하는 공법이다. In general, the deep mixing treatment method refers to a method for the purpose of increasing the stability of the soft ground. Specifically, a wall chain casing that excavates the ground or sea floor and prevents the ground from collapsing is installed to prevent boreholes. hole) and then agitating the soil and grout of the ground to solidify the ground.

이러한 그라우트에는 흔히 시멘트가 적용되는바, 시멘트는 물이나 수용액과 혼합될 시 경화되는 성질을 가진 무기질 재료로서, 다양한 시공법과 제조법이 소개되어 있어 현장 기술자들에게 매우 친숙한 재료이다.Cement is commonly applied to such grout. Cement is an inorganic material that hardens when mixed with water or an aqueous solution. Various construction methods and manufacturing methods are introduced, making it a very familiar material to field engineers.

그러나 시멘트는 1톤을 제조하는데 이산화탄소 0.7 내지 1톤이 배출되고, 지반에서 경화된 이후에는 주변 토양과 지하수, 해수를 알칼리화 시킴과 함께 크롬, 납과 같은 중금속의 용탈을 유발함으로써 농작물과 어류에 악영향을 미치는 등의 환경 문제를 발생시키는 문제점이 따랐다.However, 1 ton of cement is produced, and 0.7 to 1 ton of carbon dioxide is discharged, and after hardening in the ground, it alkalizes the surrounding soil, groundwater, and seawater, and causes the leaching of heavy metals such as chromium and lead, which adversely affects crops and fish. There was a problem that caused environmental problems, such as affecting.

이와 같은 환경 문제를 가진 시멘트는 장기적으로 보아 대체되어야 함이 옳은바, 시멘트를 사용하지 않고 기반을 고결화 할 수 있는 물질을 이용한 무시멘트(시멘트가 없는) 공법에 대한 관심이 높아지고 있다.Since it is correct that cement with such environmental problems should be replaced in the long run, interest in the cementless (cement-free) method using a material that can solidify the foundation without using cement is increasing.

특히, 슬러지는 소각, 제지, 용융과 같은 다양한 공정의 부산물로 수득되는데, 기존에는 슬러지를 지정된 매립장에 묻어버리는 식으로 처분해 왔으나 최근 슬러지를 그라우트로 사용하여 시멘트를 사용하지 않고 토양을 고결화할 수 있는 기능이 부각되었다.In particular, sludge is obtained as a by-product of various processes such as incineration, paper making, and melting.In the past, sludge has been disposed of by burying it in a designated landfill, but recently, sludge can be used as grout to solidify the soil without using cement. A function that has been highlighted.

더불어, 슬러지를 이용한 그라우팅 조성물은 시멘트를 이용한 그라우팅 조성물에 비하여 내화학성과 내화성이 우수한 장점 또한 보유하였다.In addition, the grouting composition using sludge also possessed the advantages of superior chemical resistance and fire resistance compared to the grouting composition using cement.

이에 따라, 슬러지를 포함함으로써 시멘트 없이도 경화가 가능해 시멘트에 의한 환경 문제를 해소하면서도 지반을 지지하는 기능을 제공할 수 있는 물질 내지 공법에 대한 관심이 높아지고 있다.Accordingly, by including sludge, it is possible to harden without cement, so there is increasing interest in materials or methods that can provide a function of supporting the ground while solving environmental problems caused by cement.

이에 대한 선행기술로, 한국 등록 특허 제 10-0855686호(발명의 명칭: 무시멘트 알칼리 활성 결합재)가 등록되어 있다. As a prior art for this, Korean Patent Registration No. 10-0855686 (name of the invention: cementless alkali active binder) has been registered.

상기 선행기술은 고로 슬래그 ; 및 나트륨계를 포함하는 알카리성 무기질 재료;를 포함하는데, 상기 알카리성 무기질 재료는 규산나트륨 및 액상형의 물유리 중 어느 하나 이상이고, 상기 알카리성 무기질 재료에 포함된 나트륨계 대 고로슬래그의 중량비가 0.038 내지 0.088로서, 상기 나트륨계의 중량은 Na20로 환산된 값인 것을 특징으로 하는 무시멘트 알카리 활성 결합재를 제시하고 있다.The prior art is blast furnace slag; And an alkaline inorganic material including sodium-based; wherein the alkaline inorganic material is at least one of sodium silicate and liquid water glass, and the weight ratio of sodium-based to blast furnace slag contained in the alkaline inorganic material is 0.038 to 0.088. , The sodium-based weight is presented a cementless alkali active binder, characterized in that the value converted to Na 2 0.

상기 선행기술에 의하면 알칼리 계열 결합재를 통해 고로 슬래그를 경화시킴으로써 시멘트 없이 지반을 고결화하는 공법에 적용되는 것이 가능하나, 알칼리 계열의 결합재는 주변 토양과 수질의 알칼리화를 유도할 수 있어 시멘트와 같은 환경문제를 유발할 수 있다.According to the prior art, it is possible to apply to a method of solidifying the ground without cement by hardening the blast furnace slag through an alkali-based binder, but the alkali-based binder can induce alkalinization of the surrounding soil and water quality, so that the environment such as cement It can cause problems.

또한, 알칼리 계열 결합재는 현장 시공자에게 널리 사용되고 있는 공지의 물질이므로 이를 대체 내지 보완할 수 있는 물질이 요구된다.In addition, since the alkali-based binder is a known material widely used by field builders, a material capable of replacing or supplementing it is required.

더불어, 고로 슬래그는 슬러지의 일종으로 볼 수 있으나 건조수축이 심하게 발생하고 동해에 취약하여 공정비용 절감의 목적 외에 기능적인 장점이 부족하므로 고로 슬래그 또한 대체 내지 보완할 수 있는 물질이 요구된다.In addition, blast furnace slag can be regarded as a type of sludge, but it has severe drying shrinkage and is vulnerable to the East Sea, so it lacks functional advantages other than the purpose of reducing process cost, so a material that can replace or supplement blast furnace slag is also required.

따라서, 무시멘트 공법에 적용 가능하여 친환경적인 성질을 보유하면서도, 알칼리 계열 결합재와 고로 슬래그를 대체 내지 보완할 수 있는 물질을 적용한, 신규하고 진보한 무시멘트 고화성 조성물을 이용한 지반 개량 심층혼합 처리공법을 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.Therefore, it can be applied to the cementless method and has eco-friendly properties, but a new and advanced cementitious solidifying composition is used to improve the ground by applying a material that can replace or supplement alkali-based binders and blast furnace slag. There is a need to develop a new product.

본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 기존의 무시멘트 공법에 적용된 알칼리 계열 결합재와 고로 슬래그를 대체 내지 보완할 수 있는 물질을 적용한 무시멘트 기반의 조성물을 이용한 지반 개량 심층혼합 처리공법을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.The present invention was conceived to overcome the problems of the above technology, and ground improvement deep mixing treatment using a cement-based composition applying a material capable of replacing or supplementing the alkali-based binder and blast furnace slag applied to the existing cementation method Its main purpose is to provide a construction method.

본 발명의 다른 목적은, 고로 슬래그를 대체하는 물질로 다양한 산업과 공정에서 발생된 부산물을 적용하는 것이다.Another object of the present invention is to apply by-products generated in various industries and processes as a material replacing blast furnace slag.

본 발명의 또 다른 목적은, 알칼리 계열 결합재를 대체하는 물질에 시멘트 없이 지반을 경화하는 기능을 제공하는 물질과 수분의 침투를 막는 역할을 수행하는 물질을 포함하는 것이다.Another object of the present invention is to include a material that provides a function of hardening the ground without cement in a material replacing an alkali-based binder, and a material that serves to prevent the penetration of moisture.

본 발명의 추가 목적은, 지반을 경화하는 기능을 제공하는 물질에 경화에 의한 부피 수축을 보상할 수 있는 물질을 추가로 포함하는 것이다.A further object of the present invention is to further include a material capable of compensating for volumetric shrinkage due to curing in a material that provides a function of hardening the ground.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 무시멘트 고화성 조성물을 이용한 지반 개량 심층혼합 처리공법은, 지면에 보어 홀(bore hole)을 천공하는 천공 단계; 황산칼슘(Calcium sulfate), 삼산화철(Iron(Ⅲ) oxide), 수산화바륨(Barium hydroxide) 중 적어도 어느 하나를 포함한 결합재와 슬러지를 혼합하여 고화성 조성물을 제조하는 단계; 상기 고화성 조성물을 상기 천공 주변의 토양과 혼합하여 양생하는 양생 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the ground improvement deep-layer mixing treatment method using the cementless solidifying composition according to the present invention comprises: a drilling step of drilling a bore hole in the ground; Preparing a solidifying composition by mixing sludge and a binder containing at least one of calcium sulfate, iron(III) oxide, and barium hydroxide; It characterized in that it comprises a; curing step of curing by mixing the solidified composition with the soil around the perforation.

또한, 상기 슬러지는, 하수처리 부산물, 정수처리 부산물, 소각처리 부산물 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In addition, the sludge is characterized in that at least one of a sewage treatment by-product, a water treatment by-product, and an incineration treatment by-product.

더불어, 상기 결합재는, 상기 황산칼슘(Calcium sulfate)을 포함한 고화제 70 내지 90 중량부와, 수산화마그네슘(Magnesium hydroxide) 및 스테아르산(Stearic acid)을 포함한 수밀성 보강제 10 내지 30 중량부를 포함한 것을 특징으로 한다.In addition, the binder comprises 70 to 90 parts by weight of a solidifying agent including calcium sulfate and 10 to 30 parts by weight of a watertight reinforcing agent including magnesium hydroxide and stearic acid. do.

추가적으로, 상기 고화제는 알루민산칼슘(Calcium aluminate) 및 수산화칼슘(Calcium hydroxide)을 포함한 팽창 보조제를 포함하는 것을 특징으로 한다.Additionally, the solidifying agent is characterized in that it contains an expansion aid including calcium aluminate and calcium hydroxide.

본 발명에 따른 무시멘트 고화성 조성물을 이용한 지반 개량 심층혼합 처리공법에 의하면, According to the ground improvement deep mixing treatment method using the cementitious solidifying composition according to the present invention,

1) 시멘트를 사용하지 않고 슬러지, 고화성 조성물, 토양을 혼합하여 경화체를 제조함으로써 친환경적인 성질과 함께 증진된 강도와 초기 경화속도를 제공해 내구성과 경제성을 보장할 수 있고,1) By mixing sludge, solidifying composition, and soil without using cement to produce a hardened body, it is possible to guarantee durability and economy by providing enhanced strength and initial hardening speed along with eco-friendly properties.

2) 산업 부산물인 슬러지를 이용하여 경화체의 내구성을 유지하면서도 슬러지의 처분 방법을 제시해 친환경적인 성질을 부각할 수 있으며,2) Using sludge, which is an industrial by-product, while maintaining the durability of the hardened body, it is possible to highlight eco-friendly properties by suggesting a method of disposing of sludge.

3) 수산화나트륨 위주인 기존의 알칼리성 경화재를 대체함으로써 토양의 고결화 기능을 수행함은 물론이고 주변 토양과 수질의 알칼리화를 예방할 수도 있을 뿐만 아니라,3) By replacing the existing alkaline hardening material, which is mainly sodium hydroxide, it not only performs the function of consolidating the soil, but also prevents alkalizing of the surrounding soil and water quality.

4) 지반 내에서 지속적으로 지하수와 해수에 노출되는 경화체에 수밀성을 보강하여 장기적인 내구성 또한 제공할 수 있다.4) Long-term durability can also be provided by reinforcing watertightness to hardened bodies that are continuously exposed to groundwater and seawater within the ground.

도 1은 본 발명의 심층혼합 처리공법의 기본적인 단계를 도시한 순서도.
도 2는 본 발명의 심층혼합 처리공법을 예시한 개념도.
도 3은 본 발명의 고화제를 제조하는 방법을 도시한 순서도.
도 4는 본 발명의 수밀성 보강제를 제조하는 방법을 도시한 순서도.1 is a flow chart showing the basic steps of the deep mixing processing method of the present invention.
Figure 2 is a conceptual diagram illustrating the deep mixing processing method of the present invention.
Figure 3 is a flow chart showing a method of manufacturing the solidifying agent of the present invention.
Figure 4 is a flow chart showing a method of manufacturing the watertight reinforcing agent of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings are not drawn to scale, and the same reference numerals in each drawing refer to the same components.

도 1은 본 발명의 심층혼합 처리공법의 기본적인 단계를 도시한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 심층혼합 처리공법을 예시한 개념도이다.1 is a flowchart showing the basic steps of the deep mixing processing method of the present invention, and FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating the deep mixing processing method of the present invention.

도 1을 보아 알 수 있듯이, 본 발명의 심층혼합 처리공법은 천공 단계(S110), 고화성 조성물을 제조하는 단계(S120), 양생 단계(S130)를 포함한다.As can be seen from Figure 1, the depth mixing treatment method of the present invention includes a perforation step (S110), a step of preparing a solidifying composition (S120), a curing step (S130).

본 발명의 천공 단계(S110)는 지면에 보어 홀(bore hole)을 천공하는 단계이다. The drilling step (S110) of the present invention is a step of drilling a bore hole in the ground.

여기서, 지면이라 함은 심층혼합 처리공법이 적용되는 시공면을 의미하는바, 강의 하저 면이나 특히 바다의 해저 면을 포괄하는 뜻일 수 있다. 즉, 본 발명의 심층혼합 처리공법은 깊은 바다에 해양 구조물을 설치하는 시공에 적용되는 것이 가능하다는 의미이다. Here, the term "ground" refers to a construction surface to which the deep mixing treatment method is applied, and may mean that the bottom surface of a river or especially the sea floor of the sea is covered. That is, the depth mixing treatment method of the present invention means that it is possible to be applied to the construction of installing offshore structures in deep sea.

보어 홀은 스크류, 윙, 엣지와 같은 다양한 형태의 비트를 장착한 공지의 오거 비트(auger bit)로 천공된 구멍을 의미하는 것으로서, 이 구멍에는 케이싱(casing)을 삽입하여 지반이 무너지지 않도록 지지하는 것이 가능하다. Bore hole refers to a hole drilled with a known auger bit equipped with various types of bits such as screws, wings, and edges, and a casing is inserted into the hole to support the ground from collapsing. It is possible.

이때, 케이싱은 일반적으로 외주면에 통공이 구비되지 않고 보어 홀의 직경보다 작거나 같은 직경을 가진 관으로서, 토사가 보어 홀 내부로 흘러내리지 않도록 막는 기능을 수행한다.In this case, the casing is a pipe having no through hole in the outer circumferential surface and having a diameter smaller than or equal to the diameter of the bore hole, and functions to prevent soil from flowing down into the bore hole.

이러한 천공 단계(S110)는 공지의 천공 공법과 크게 다르지 않을 수 있으므로 추가적인 설명은 생략한다.Since this drilling step (S110) may not be significantly different from the known drilling method, an additional description will be omitted.

본 발명의 고화성 조성물 제조하는 단계(S120)는 슬러지와 결합재를 혼합하여 고화성 조성물을 제조하는 단계이다.The step of preparing the solidifying composition of the present invention (S120) is a step of preparing a solidifying composition by mixing sludge and a binder.

슬러지는 일반적으로 하수처리, 소각, 제지와 같은 다양한 공정의 불순물이나 부산물을 의미하는바, 본 발명에서 슬러지는 이에 더해 시멘트를 사용하지 않고 지반을 고결화할 수 있는 물질을 뜻한다.Sludge generally refers to impurities or by-products of various processes such as sewage treatment, incineration, and paper making. In the present invention, sludge refers to a material capable of solidifying the ground without using cement in addition to this.

이러한 슬러지는 물과 혼합될 시 산화칼슘(CaO)과 이산화규소(SiO2)가 용출되는데, 후술할 결합재에 의해 산화칼슘과 이산화규소의 수화 반응이 유도되어 CaO-SiO2-H2O와 같이 단단한 수화물을 형성하면서 경화될 수 있다.These sludges there is a calcium oxide (CaO) and silicon dioxide (SiO 2) eluting oxide upon being mixed with water, the hydration reaction of calcium oxide and silicon dioxide by a later-described binding material is guided, such as CaO-SiO 2 -H 2 O It can be cured while forming a hard hydrate.

결합재는 슬러지의 수화 반응을 유도해 경화시키는 기능을 수행하는 물질로서, 황산칼슘(Calcium sulfate), 삼산화철(Iron(Ⅲ) oxide), 수산화바륨(Barium hydroxide) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The binder is a material that performs a function of hardening by inducing a hydration reaction of the sludge, and may include at least one of calcium sulfate, iron (III) oxide, and barium hydroxide. .

황산칼슘은 슬러지의 수화 반응을 유도하는 기능을 수행하는 것은 물론이고, 슬러지의 초기 반응 속도를 증가시킴으로써 빠르게 경화되도록 하는 역할과 함께 수화물의 결합 강도를 증가시켜 우수한 강도를 보장할 수 있는 물질이다.Calcium sulfate is a material that not only performs the function of inducing the hydration reaction of the sludge, but also serves to rapidly cure by increasing the initial reaction rate of the sludge, and increases the bonding strength of the hydrate to ensure excellent strength.

이러한 황산칼슘은 전체 고화성 조성물 중량 대비, 5 내지 20 중량부로 포함되는 것이 바람직한데, 이는 5 중량부 미만에서는 수화반응을 유도하는 기능이 구현되지 않을 수 있기 때문이고, 20 중량부 이상에서는 잔류하는 황산칼슘이 수화물의 강도를 약화시킬 수 있기 때문이다. Such calcium sulfate is preferably included in an amount of 5 to 20 parts by weight, based on the weight of the total solidifying composition, because the function of inducing a hydration reaction may not be implemented in less than 5 parts by weight, and in more than 20 parts by weight, This is because calcium sulfate can weaken the strength of the hydrate.

삼산화철은 수화반응의 초기 반응 속도를 매우 빠르게 증가시킬 수 있는 물질이다. 이러한 삼산화철은 상술한 황산칼슘과 같은 이유로 전체 고화성 조성물 중량 대비 5 내지 8 중량부로 포함되는 것이 바람직한바, 황산칼슘에 비하여 중량부의 범위가 좁으므로 숙련된 기술자의 취급이 요구될 수 있다. Iron trioxide is a material that can very quickly increase the initial reaction rate of the hydration reaction. Such iron trioxide is preferably included in an amount of 5 to 8 parts by weight based on the total weight of the solidifying composition for the same reason as the above-described calcium sulfate. Since the range of parts by weight is narrower than that of calcium sulfate, handling of an experienced technician may be required.

수산화바륨은 수화반응을 유도하는 알칼리성 물질인바, 알칼리성을 통해 수화반응 중 슬러지의 표면에 생길 수 있는 피막을 제거하여 고강도의 수화물을 생성시킬 수 있다.Since barium hydroxide is an alkaline substance that induces a hydration reaction, it can generate a high-strength hydrate by removing a film that may occur on the surface of the sludge during the hydration reaction through alkalinity.

이러한 수산화바륨은 토양의 알칼리화를 유발할 수도 있는 개연성이 따를 수 있으므로 전체 고화성 조성물 중량 대비 5 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.Such barium hydroxide is preferably included in an amount of 5 to 10 parts by weight based on the total weight of the solidifying composition, since there is a possibility that it may cause alkalizing of the soil.

다시 말해, 본 발명의 고화성 조성물은 수화반응을 유도하는 물을 매개로 슬러지와 결합재가 혼합된 것일 수 있는데, 예를 들어 고화성 조성물은 물 30 내지 40 중량부, 슬러지 45 내지 55 중량부, 결합재 5 내지 20 중량부의 혼합물일 수 있다.In other words, the solidifying composition of the present invention may be a mixture of sludge and a binder through water that induces a hydration reaction. For example, the solidifying composition is 30 to 40 parts by weight of water, 45 to 55 parts by weight of sludge, It may be a mixture of 5 to 20 parts by weight of the binder.

여기서, 물은 슬러지의 함수율에 따라 다양한 W/B비(물/혼합물 중량비)로 혼합될 수 있는데, 예를 들어 고화성 조성물이 1kg이고 슬러지의 함수율이 70%로 습윤한 상태인 경우 물은 50%의 W/B비로 포함될 수 있는바, 이때 고화성 조성물은 물 0.33L, 슬러지 0.49kg, 결합재 0.18kg을 혼합한 것일 수 있다.Here, water can be mixed in various W/B ratios (water/mixture weight ratio) according to the moisture content of the sludge.For example, when the solidifying composition is 1 kg and the moisture content of the sludge is 70%, the water is 50 A bar may be included in a% W/B ratio, at this time, the solidifying composition may be a mixture of 0.33L of water, 0.49kg of sludge, and 0.18kg of a binder.

본 발명의 양생 단계(S130)는 고화성 조성물을 천공 주변의 토양과 혼합하여 양생하는 단계이다.The curing step (S130) of the present invention is a step of curing by mixing the solidifying composition with the soil around the perforation.

일반적으로 양생은 온도 변화, 충격, 하중과 같이 경화체에 영향을 주는 요인으로부터 지반을 고결화하는 물질(예를 들어, 그라우트제)이 충분히 경화될 때까지 보호하는 것을 뜻한다.In general, curing refers to protecting the material (eg, grout agent) that solidifies the ground from factors that affect the hardened body such as temperature change, impact, and load until it is sufficiently hardened.

여기서, "경화체"는 경화되어 지반을 지지하는 심층혼합 처리공법의 결과물인바, 특히 본 발명에서 "경화체"라 함은 고화성 조성물과 토양의 혼합물이 경화된 것을 의미한다.Here, the "hardened body" is a result of the deep-layer mixing treatment method that is hardened to support the ground, and in particular, the "hardened body" in the present invention means that the mixture of the solidifying composition and the soil is hardened.

이러한 양생은 통상적으로 타설 후 약 28일까지를 의미하는데, 물론 이 기간은 환경에 따라 가변될 수 있고, 경화체의 경화된 정도를 육안으로 판단하기 어려우므로 주입된 고화성 조성물과 토양의 양을 고려하여 충분한 양생 기간을 설정하는 것이 바람직하다.Such curing usually means up to about 28 days after pouring, of course, this period may vary depending on the environment, and it is difficult to determine the degree of hardening of the hardened body with the naked eye, so consider the amount of injected solidifying composition and soil. Therefore, it is desirable to set a sufficient curing period.

이러한 양생 단계(S130)는 앞서 언급하였듯이 천공 주변의 토양과 고화성 조성물을 혼합하는 과정이 포함되어 있는바, 양생 단계(S130)의 혼합하는 과정은 도 2와 같이 상술한 보어 홀 내부에서 이루어짐으로써, 일반적인 심층혼합 처리공정의 그라우트제 주입 과정과 같을 수 있다.This curing step (S130) includes a process of mixing the soil around the perforation and the solidifying composition as mentioned above, and the mixing process of the curing step (S130) is performed inside the above-described bore hole as shown in FIG. , It may be the same as the grout injection process of the general deep mixing treatment process.

상술한 공법은 일반적인 시멘트가 사용되지 않는 심층혼합 처리공정과 같거나 유사한데, 본 발명의 심층혼합 처리공법은 상술한 고화성 조성물을 특화시켜 경화체의 초기 경화 속도와 결합 강도를 강화하는 것을 주요 특징으로 한다.The above-described method is the same as or similar to the deep-layer mixing treatment process in which a general cement is not used.The main feature of the deep-layer mixing treatment method of the present invention is to enhance the initial hardening speed and bonding strength of the hardened body by specializing the above-described solidifying composition. It is done.

정리하면, 본 발명의 심층혼합 처리공법은 각종 환경문제를 유발하는 시멘트를 사용하지 않아 친환경적인 면을 보유한 것을 기본으로 하되, 경화체의 초기 경화 속도를 증가시켜 시공기간의 단축을 통한 경제성을 도모하고, 강도가 증진된 경화체를 통해 장기적인 내구성을 보장할 수 있는 특징을 제공한다.In summary, the deep-layer mixing treatment method of the present invention is based on the fact that it does not use cement that causes various environmental problems and thus has an eco-friendly aspect, but by increasing the initial hardening speed of the hardened body, economical efficiency is achieved by shortening the construction period. In addition, it provides features that can guarantee long-term durability through a hardened body with improved strength.

더하여, 상술한 슬러지는 하수처리 부산물, 정수처리 부산물, 소각처리 부산물 중 적어도 어느 하나일 수 있다.In addition, the sludge described above may be at least one of a sewage treatment by-product, a water treatment by-product, and an incineration treatment by-product.

하수처리 부산물은 일반적으로 하수처리시설에서 오물을 처리하면서 발생된 슬러지를 의미하는바, 본 발명에서 하수처리 부산물은 열분해를 통해 중금속과 수분을 제거하여 자원화된 것일 수 있다.Sewage treatment by-product generally refers to sludge generated while treating waste in a sewage treatment facility. In the present invention, the sewage treatment by-product may be a resource by removing heavy metals and moisture through pyrolysis.

이러한 하수처리 부산물에는 다량의 탄소, 규소와 함께 산소가 포함되는데, 결합재를 매개로 수화반응이 유도되어 강하게 결합될 수 있다.These sewage treatment by-products contain oxygen along with a large amount of carbon and silicon, and a hydration reaction may be induced through a binder to be strongly bonded.

더불어, 하수처리 부산물에는 황이 포함되는 것이 보편적인데, 황은 수화 반응 중 슬러지의 표면에 형성되어 반응성을 저하시킬 수 있는 피막을 파괴하는 기능을 제공할 수 있어 결과적으로 수화물의 강도를 증가시키는 것이 가능하다. In addition, it is common to include sulfur in sewage treatment by-products, and sulfur is formed on the surface of the sludge during the hydration reaction and can provide a function of destroying the film that can reduce the reactivity, and as a result, it is possible to increase the strength of the hydrate. .

정수처리 부산물은 정수처리시설에서 오염된 물을 정화해 공업용수 내지 식수를 생산하면서 발생한 슬러지를 의미하는바, 본 발명에서 정수처리 부산물은 상술한 하수처리 부산물과 같이 중금속과 수분이 제거된 것일 수 있다.Water treatment by-product refers to sludge generated while producing industrial water or drinking water by purifying contaminated water in a water treatment facility, and in the present invention, the water treatment by-product may be one in which heavy metals and moisture have been removed like the above-described sewage treatment by-products. have.

이러한 정수처리 부산물에는 탄소, 규소와 함께 알루미늄이 포함되어 있는데, 알루미늄은 수화과정 중 수산화알루미늄(Al(OH)3)으로 환원된 다음 산화칼슘(CaO), 황과 반응하여 고강도의 광물인 에트린자이트(ettringite)를 형성함으로써 고강도의 경화체를 제공하는 기능을 수행할 수 있다.These water treatment by-products contain aluminum along with carbon and silicon, and aluminum is reduced to aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ) during the hydration process and then reacts with calcium oxide (CaO) and sulfur to form a high-strength mineral ethrin. By forming a zite (ettringite) can perform the function of providing a high-strength hardened body.

소각처리 부산물은 산업적인 연소과정에서 발생되는 슬러지로서, 대표적으로 바텀애쉬(bottom ash)를 예시할 수 있다.Incineration treatment by-products are sludge generated in an industrial combustion process, and representatively, bottom ash can be exemplified.

바텀애쉬는 석탄과 같은 탄화물의 보일러 연소실의 저면에 깔리는 재로서, 비산하는 플라이애쉬(Fly ash)에 비하여 수득이 용이하고, 산화칼슘(CaO)과 이산화규소(SiO2)가 미리 생성되어 있어 빠른 수화반응을 일으킬 수 있는 장점이 있다.Bottom ash is an ash laid on the bottom of the boiler combustion chamber for carbides such as coal. It is easy to obtain compared to fly ash that scatters, and calcium oxide (CaO) and silicon dioxide (SiO 2 ) are produced in advance, so it is fast. There is an advantage that can cause a hydration reaction.

이와 같은, 하수처리 부산물, 정수처리 부산물, 소각처리 부산물, 즉 슬러지는 대부분 매립 또는 해양투기와 같은 방식으로 처리되고 있는데, 이는 당연하게도 환경오염을 유발하게 된다.Such, sewage treatment by-products, water treatment by-products, incineration treatment by-products, that is, sludge are mostly treated in a manner such as landfill or ocean dumping, which naturally causes environmental pollution.

즉, 본 발명의 심층혼합 처리공법은 고화성 조성물에 슬러지를 포함시킴으로써, 경화체의 강도를 보장하는 것은 물론이고 슬러지의 처분 방법을 제시하여 친환경적인 성질 또한 추구할 수 있는 특성을 제공한다. That is, the deep-layer mixing treatment method of the present invention not only guarantees the strength of the hardened body by including sludge in the solidifying composition, but also provides a method for disposing of the sludge to provide characteristics that can also pursue eco-friendly properties.

추가적으로, 상술한 결합재는 고화제와 수밀성 보강제를 포함한다.Additionally, the above-described binder includes a solidifying agent and a watertight reinforcing agent.

고화제는 슬러지의 수화반응을 유도하는 결합재의 기본적인 기능을 구현하는 역할을 수행한다.The solidifying agent plays the role of realizing the basic function of the binder that induces the hydration reaction of the sludge.

이러한 고화제는 앞서 언급한 황산칼슘을 포함하는데, 황산칼슘은 삼산화철과 수산화바륨에 비하여 다양한 중량부로 포함될 수 있고 토양의 알칼리화를 유발하지 않는 장점이 있는 물질이다.Such a solidifying agent includes the aforementioned calcium sulfate, which can be included in various parts by weight compared to iron trioxide and barium hydroxide, and has an advantage that does not cause alkalizing of the soil.

더불어, 고화제에는 슬러지와 황산칼슘의 연결을 보조하는 바인더 역할을 수행하는 산화마그네슘(Magnesium oxide)과 수화 반응의 초기 반응 속도를 증가시키는 타타르산(Tartaric acid)과 같은 물질이 포함되어 제조될 수 있는바, 고화제의 구체적인 제조 방법은 후술하도록 한다.In addition, the solidifying agent may be prepared by including substances such as magnesium oxide, which serves as a binder that assists in the connection of sludge and calcium sulfate, and tartaric acid, which increases the initial reaction rate of the hydration reaction. As there is, a specific method of manufacturing the solidifying agent will be described later.

수밀성 보강제는 본 발명의 고화성 조성물과 흙이 혼합되어 굳어진 경화체의 내측으로 물이 스며들지 못하도록 하는 성질, 즉 수밀성을 증진시키는 기능을 제공한다. 이러한 수밀성 보강제는 수산화마그네슘(Magnesium hydroxide)과 스테아르산(Stearic acid)을 포함할 수 있다.The watertightness reinforcing agent provides a property of preventing water from penetrating into the hardened hardened body by mixing the solidifying composition of the present invention and soil, that is, improving watertightness. The watertightness enhancer may include magnesium hydroxide and stearic acid.

수산화마그네슘은 물에 대한 용해도가 매우 낮은 물질로서, 약한 염기성을 보여 암모니아 생성을 억제할 수 있다. 여기서, 암모니아는 경화체의 표면에 수분이 침투할 수 있는 공극과 전체적인 강도를 떨어트리는 기포를 형성하게 되므로 생성을 억제할 필요성이 요구된다.Magnesium hydroxide is a material with very low solubility in water, and exhibits weak basicity and can suppress the formation of ammonia. Here, since ammonia forms pores through which moisture can penetrate the surface of the cured body and air bubbles that reduce the overall strength, the need to suppress the formation of ammonia is required.

스테아르산은 흡열성을 가진 포화지방산으로서, 경화체 심부의 열을 흡수하여 경화체 표면과의 경화 속도를 맞춰주어 심부와 표면의 부피 차이에 의한 균열 발생을 억제하는 역할을 수행한다. 즉, 균열을 통해 물이 침투하는 것을 방지할 수 있다.Stearic acid is a saturated fatty acid with endothermic properties. It absorbs heat from the core of the hardened body and adjusts the curing speed with the surface of the hardened body, thereby suppressing the occurrence of cracks due to the volume difference between the core and the surface. In other words, it is possible to prevent water from penetrating through the cracks.

이러한 고화제와 수밀성 보강제를 포함한 결합재는 고화제를 70 내지 90 중량부로, 수밀성 보강제를 10 내지 30 중량부로 혼합한 것일 수 있는데, 이와 같은 비율로 혼합된 결합재는 기본적인 기능인 수화반응 유도기능을 수행하면서도 경화체의 수밀성을 증진시켜 내구성을 보장하는 것이 가능하다.The binder including the solidifying agent and the watertight reinforcing agent may be a mixture of 70 to 90 parts by weight of the solidifying agent and 10 to 30 parts by weight of the watertight reinforcing agent. It is possible to ensure durability by improving the watertightness of the hardened body.

이하, 첨부된 실시예와 함께 본 발명의 고화성 조성물의 특성을 설명하고자 하는데, 특히 본 발명의 고화성 조성물의 특성에 대하여 경화체의 압축강도, 투수계수, 초기 경화시간이라는 3가지 세부 특성으로 구별하여 설명한다.Hereinafter, the characteristics of the solidifying composition of the present invention will be described together with the accompanying examples. In particular, the characteristics of the solidifying composition of the present invention are divided into three detailed characteristics: compressive strength, water permeability, and initial curing time of the cured product. This will be explained.

일반적으로, 압축강도는 일반적인 그라우팅재(본 발명에서는 고화성 조성물)의 내구성과 파괴 저항성을 판단하는 지표로서, 압축강도가 증가함에 따라서 그라우팅재가 치밀하게 경화되었다는 것을 알 수 있다.In general, the compressive strength is an index for determining the durability and fracture resistance of a general grouting material (solidification composition in the present invention), and it can be seen that the grouting material is densely hardened as the compressive strength increases.

투수계수는 그라우팅재의 수밀성을 판단하는 지표로서, 투수계수가 낮게 측정된 경우 그라우팅재에 수분이 잘 침투하지 못하여 장기적인 내구성을 보장한다고 판단할 수 있다.The water permeability coefficient is an index for determining the watertightness of the grouting material, and when the water permeability coefficient is measured low, it can be determined that moisture does not penetrate well into the grouting material, thereby ensuring long-term durability.

초기 경화시간은 그라우팅재가 일정 압축강도를 보유하기까지 소요되는 시간으로서, 초기 경화시간이 짧을 경우 빠르게 지반을 고결화 할 수 있어 전체적인 시공기간을 단축시키는 것은 물론이고 천공 내에서 그라우팅재의 형태가 변형될 가능성을 낮출 수 있다. The initial hardening time is the time it takes for the grouting material to retain a certain compressive strength.If the initial hardening time is short, the ground can be quickly solidified, thus shortening the overall construction period and changing the shape of the grouting material within the perforation. You can lower the likelihood.

이와 같은 지표를 근거로, 본 발명의 고화성 조성물을 적용한 경화체(이하 '경화체')와, 본 발명의 고화성 조성물에 대비되는 비교 물질을 적용한 그라우팅재(이하 '그라우팅재')를 비교하여 설명한다.Based on such an index, the cured product to which the solidifying composition of the present invention is applied (hereinafter,'cured body') and the grouting material to which the comparative material compared to the solidifying composition of the present invention is applied (hereinafter,'grouting material') are compared and described. do.

이때, 본 발명의 경화체는 실시예 1,2로, 그라우팅재는 비교예 1,2로 구분하여 제시한다. At this time, the cured body of the present invention is presented in Examples 1 and 2, and the grouting material is divided into Comparative Examples 1 and 2.

<실시예 1><Example 1>

물 670mL(이때, 물의 비중은 1로 가정하고 하기의 다른 실시예 또한 마찬가지이다), 정수처리장 슬러지 970g, 결합재 360g을 혼합하여 고화성 조성물을 제조하였다.670 mL of water (at this time, the specific gravity of water is assumed to be 1 and the following other examples are also the same), 970 g of sludge from a water treatment plant, and 360 g of a binder were mixed to prepare a solidifying composition.

여기서, 정수처리장 슬러지는 별도의 중금속 제거 과정을 거치지 않고 함수율 70%로 습윤한 상태인 정수처리장 슬러지를 적용하였다.Here, the sludge from the water treatment plant was applied to the sludge from the water treatment plant, which was wet with a moisture content of 70% without going through a separate heavy metal removal process.

또한, 결합재는 고화제인 황산칼슘 288g과 수밀성 보강제 72g을 혼합하여 제조하였고, 수밀성 보강제는 수산화마그네슘 50g, 스테아르산 22g을 혼합하여 제조하였다.In addition, the binder was prepared by mixing 288 g of calcium sulfate as a solidifying agent and 72 g of a watertight reinforcing agent, and 50 g of magnesium hydroxide and 22 g of stearic acid were mixed as the watertight reinforcing agent.

더불어, 물은 정수처리장 슬러지가 습윤한 상태인 것을 반영해 W/B 비(물/혼합물 중량비) 50%로 혼합하였다. In addition, water was mixed at a W/B ratio (water/mixture weight ratio) of 50%, reflecting that the sludge of the water treatment plant was wet.

그다음, 고화성 조성물을 10m 깊이에서 채취된 흙 3.5kg, 물 1.5L와 혼합하고, 10*10*2cm3 체적의 성형 틀 8개에 나누어 부은 다음 20℃에서 24시간 동안 경화시켜 8개의 경화체를 제조하였다. 여기서, 경화체는 물을 혼합한 흙과 고화성 조성물을 7:3비율로 혼합한 다음 경화한 것이다.Then, the solidifying composition was mixed with 3.5kg of soil and 1.5L of water collected at a depth of 10m, poured into 8 molding molds of 10*10*2cm 3 volume, and then cured at 20℃ for 24 hours to form 8 hardened bodies. Was prepared. Here, the cured product is obtained by mixing soil mixed with water and a solidifying composition in a ratio of 7:3 and then cured.

다시 말해, 실시예 1은 본 발명의 고화성 조성물, 보다 구체적으로 수밀성 보강제와 고화제로 이루어진 결합재와 정수처리장에서 발생한 슬러지를 혼합한 경화체를 제조한 것이다.In other words, Example 1 is to prepare a cured product obtained by mixing the solidifying composition of the present invention, more specifically, a binder composed of a watertight reinforcing agent and a solidifying agent, and sludge generated in a water treatment plant.

제조된 경화체들은 실제 시공 시 지하수 또는 해수에 노출된 지반에서 장시간 침식되는 것을 반영해 10m 깊이에서 채취된 흙과 물을 7:3 부피비로 혼합한 혼합물과 함께 수조에 묻어 10℃에서 28일간 방치시켜 최종적인 시료를 완성하였다. The manufactured hardened bodies reflect the long-term erosion on the ground exposed to groundwater or seawater during actual construction, and buried in a water tank with a mixture of soil and water collected at a depth of 10m at a volume ratio of 7:3 and left at 10℃ for 28 days. The final sample was completed.

<실시예 2><Example 2>

물 540mL, 실시예 1과 같은 정수처리장 슬러지 970g, 황산칼슘 360g을 혼합하여 고화성 조성물을 제조하였다.A solidifying composition was prepared by mixing 540 mL of water, 970 g of sludge from a water treatment plant as in Example 1, and 360 g of calcium sulfate.

즉, 실시예 2의 결합재는 실시예 1의 결합재에서 수밀성 보강제를 제외한 것으로서, 물은 실시예 1과 같이 W/B비 50%로 혼합하였다. That is, the binder of Example 2 is the one excluding the watertightness reinforcing agent from the binder of Example 1, and water was mixed at a W/B ratio of 50% as in Example 1.

그다음, 고화성 조성물을 10m 깊이에서 채취된 흙 3.5kg, 물 1.5L와 혼합하고, 10*10*2cm3 체적의 성형 틀 8개에 나누어 부은 다음 20℃에서 24시간 동안 경화시켜 8개의 경화체를 제조하였다.Then, the solidifying composition was mixed with 3.5kg of soil and 1.5L of water collected at a depth of 10m, poured into 8 molding molds of 10*10*2cm 3 volume, and then cured at 20℃ for 24 hours to form 8 hardened bodies. Was prepared.

이렇게 제조된 경화체들은 실시예 1과 같이 실제 심층 지반과 비슷하게 맞춰진 흙과 물을 7:3 부피비로 혼합한 혼합물과 함께 수조에 묻어 10℃에서 28일동안 방치시켜 최종적인 시료를 완성하였다.The thus prepared hardened bodies were buried in a water bath with a mixture of soil and water mixed in a volume ratio of 7:3 as in Example 1 and left at 10° C. for 28 days to complete a final sample.

<비교예 1><Comparative Example 1>

물 640mL, 실시예 1과 같은 정수처리장 슬러지 990g, 수산화나트륨 370g을 혼합하여 비교 물질을 제조하였다.A comparative material was prepared by mixing 640 mL of water, 990 g of sludge from a water treatment plant as in Example 1, and 370 g of sodium hydroxide.

이러한 비교 물질은 황산칼슘 대신에 알칼리성 자극제인 수산화나트륨을 포함한 것이다.This comparative substance contains sodium hydroxide, an alkaline irritant, instead of calcium sulfate.

더불어, 물은 수산화나트륨이 황산칼슘에 비하여 물이 적게 요구되는 것을 반영해 W/B비 47%로 혼합하였다In addition, water was mixed at a W/B ratio of 47%, reflecting that sodium hydroxide required less water than calcium sulfate.

그다음, 비교 물질을 10m 깊이에서 채취된 흙 3.5kg, 물 1.5L와 혼합하고, 10*10*2cm3 체적의 성형 틀 8개에 나누어 부은 다음 20℃에서 24시간 동안 경화시켜 8개의 그라우팅재를 제조하였다.Then, the comparative material was mixed with 3.5kg of soil collected at a depth of 10m and 1.5L of water, poured into 8 molding molds with a volume of 10*10*2cm 3 , and then hardened at 20℃ for 24 hours to make 8 grouting materials. Was prepared.

이렇게 제조된 그라우팅재들은 실시예 1과 같이 실제 심층 지반과 비슷하게 맞춰진 흙과 물을 7:3 부피비로 혼합한 혼합물과 함께 수조에 묻어 10℃에서 28일동안 방치시켜 최종적인 시료를 완성하였다.The thus-prepared grouting materials were buried in a water bath with a mixture of soil and water mixed in a volume ratio of 7:3 as in Example 1 and left at 10° C. for 28 days to complete a final sample.

<비교예 2><Comparative Example 2>

물 640mL, 고로 슬래그 990g, 수산화나트륨 370g을 혼합하여 비교 물질을 제조하였다.A comparative material was prepared by mixing 640 mL of water, 990 g of blast furnace slag, and 370 g of sodium hydroxide.

이러한 비교 물질은 정수처리장 슬러지 대신에 고로 슬래그를 포함하고, 황산칼슘 대신에 알칼리성 자극제인 수산화나트륨을 포함한 것이다.These comparative substances include blast furnace slag instead of water treatment plant sludge, and sodium hydroxide, an alkaline irritant, instead of calcium sulfate.

여기서, 물은 비교예 1과 같이 W/B비 47%로 혼합하였다.Here, water was mixed at a W/B ratio of 47% as in Comparative Example 1.

그다음, 비교 물질을 10m 깊이에서 채취된 흙 3.5kg, 물 1.5L와 혼합하고, 10*10*2cm3체적의 성형 틀 8개에 나누어 부은 다음 20℃에서 24시간 동안 경화시켜 8개의 그라우팅재를 제조하였다.Then, the comparative material was mixed with 3.5kg of soil collected at a depth of 10m and 1.5L of water, poured into 8 molding molds with a volume of 10*10*2cm 3 , and then hardened at 20℃ for 24 hours to make 8 grouting materials. Was prepared.

이렇게 제조된 들은 실시예 1과 같이 실제 심층 지반과 비슷하게 맞춰진 흙과 물을 7:3 부피비로 혼합한 혼합물과 함께 수조에 묻어 10℃에서 28일동안 방치시켜 최종적인 시료를 완성하였다.Thus prepared, as in Example 1, soil and water were mixed in a volume ratio of 7:3 together with a mixture of soil and water in a volume ratio of 7:3, as in Example 1, and left to stand at 10° C. for 28 days to complete a final sample.

<지표 별 측정 방법><Measurement method by indicator>

이와 같이 제조된 실시예 1,2의 시료와 비교예 1,2의 시료(이하, "시료들"이라 한다)에 대해서 상술한 지표인 압축강도, 투수계수, 초기 경화시간을 측정하였고, 구체적인 지표 별 측정 방법은 다음과 같다.The compressive strength, water permeability, and initial curing time, which are the above-described indicators, were measured for the samples of Example 1 and 2 and the samples of Comparative Example 1 and 2 (hereinafter referred to as "samples") prepared as described above, and specific indicators Star measurement method is as follows.

압축강도는 전동식 압축강도 시험기(예를 들어, 흥진정밀 사의 HCT-S)를 이용하여 시료들이 파괴될 때 까지 압력을 가하고 파괴될 때 까지 시료들에 가해진 최대 압력을 측정하였다. 압축강도의 단위는 MPa(mega pascal)이다 Compressive strength was measured using an electric compressive strength tester (for example, HCT-S of Heungjin Precision Co., Ltd.) until the samples were destroyed, and the maximum pressure applied to the samples until they were destroyed. The unit of compressive strength is MPa (mega pascal).

투수계수는 ROWCELL 실험법을 통해 측정하였는데, ROWCELL 실험법은 챔버 내에서 시료들에 물을 분사하면서 분사 노즐과 압력 배출구의 압력 차이를 통해 투수계수를 산출하는 실험법이다. 투수계수의 단위는 cm/sec이다.The permeability coefficient was measured through the ROWCELL test method. The ROWCELL test method is an test method that calculates the water permeability through the pressure difference between the spray nozzle and the pressure outlet while spraying water onto samples in the chamber. The unit of permeability coefficient is cm/sec.

초기 경화시간은 8개씩 제조된 시료들을 방치 7일차부터 28일차 까지 3일 단위로, 즉 7일, 10일, 13일, 16일, 19일, 22일, 25일, 28일이 경과될 때마다 하나씩 압축강도를 측정하여 압축강도가 2MPa을 넘어선 시점을 초기 경화시간으로 반영하였다.The initial curing time is when 8 samples are left to stand from the 7th day to the 28th day in increments of 3 days, that is, when 7 days, 10 days, 13 days, 16 days, 19 days, 22 days, 25 days, 28 days elapse. The compressive strength was measured one at a time, and the time point when the compressive strength exceeded 2 MPa was reflected as the initial hardening time.

<측정 결과><Measurement result>

이러한 실시예 및 비교예의 지표 별 측정 결과를 다음의 표 1에 정리하였다.The measurement results for each index of the Examples and Comparative Examples are summarized in Table 1 below.

압축강도(MPa)Compressive strength (MPa) 투수계수(cm/sec)Permeability coefficient (cm/sec) 초기 경화시간(일)Initial curing time (days) 실시예 1Example 1 3.33.3 7.1*10-5 7.1*10 -5 1616 실시예 2Example 2 3.43.4 1.3*10-4 1.3*10 -4 1313 비교예 1Comparative Example 1 2.72.7 6,6*10-4 6,6*10 -4 2222 비교예 2Comparative Example 2 2.62.6 5.4*10-4 5.4*10 -4 2222

표 1을 보아 알 수 있듯이, 실시예 1,2와 비교예 1,2를 비교하면 실시예 1,2가 높은 압축강도와 빠른 초기 경화시간을 가지는 것을 보이는데, 이를 통해 황산칼슘이 무시멘트 공법에 흔히 적용되는 알칼리성 자극제인 수산화나트륨보다 높은 강도와 경화속도를 제공하는 것을 알 수 있다.As can be seen from Table 1, when comparing Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, it is shown that Example 1 and 2 have high compressive strength and fast initial hardening time. It can be seen that it provides higher strength and hardening speed than sodium hydroxide, which is a commonly applied alkaline stimulant.

더불어, 실시예 1과 실시예 2를 비교하면 압축강도에서는 크게 차이를 보이지 않으나 실시예 1이 낮은 투수계수를 보유한 것을 알 수 있는데, 이는 실시예 1에 포함된 수밀성 보강제의 작용으로 볼 수 있다.In addition, when comparing Example 1 and Example 2, there is no significant difference in compressive strength, but it can be seen that Example 1 has a low water permeability, which can be seen as an action of the watertightness reinforcing agent included in Example 1.

또한, 비교예 1과 비교예 2를 비교하면 측정결과가 크게 차이를 보이지 않는데, 이를 통해 정수처리 슬러지와 고로 슬래그 중 시공자가 경제성이 있다고 판단하거나 현장조달이 용이한 재료를 선택적으로 적용하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다.In addition, when comparing Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the measurement results do not show a significant difference.Through this, it is possible for the contractor to judge that there is economic feasibility among water treatment sludge and blast furnace slag, or to selectively apply a material that is easily procured on-site. You can see that it is.

정리하면, 본 발명의 고화성 조성물은 결합재로 적용된 황산칼슘을 통해 우수한 압축강도를 제공하여 경화체의 내구성과 내충격성을 보장하고, 빠른 초기 경화속도 또한 제공하여 시공기간을 단축시킬 수 있는 특성을 보유한다.In summary, the solidifying composition of the present invention provides excellent compressive strength through calcium sulfate applied as a binder to ensure the durability and impact resistance of the hardened body, and also provides a fast initial curing speed, thereby reducing the construction period. do.

더불어, 고화성 조성물은 결합재에 포함될 수 있는 수밀성 보강제를 통해 해수 또는 지하수의 침투에 저항성이 증진됨으로써, 경화체의 장기적인 내구성을 보장할 수 있는 특성 또한 제공한다. In addition, the solidifying composition also provides properties that can ensure long-term durability of the cured body by improving resistance to penetration of seawater or groundwater through a watertight reinforcing agent that may be included in the binder.

도 3은 본 발명의 고화제를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.3 is a flow chart showing a method of manufacturing the solidifying agent of the present invention.

도 3을 보아 알 수 있듯이, 상술한 고화제는 1차 용액 제조 단계(S210), 2차 용액 제조 단계(S220), 제 1 혼합 단계(S230)를 거쳐 제조될 수 있다.As can be seen from FIG. 3, the above-described solidifying agent may be prepared through a first solution preparation step (S210), a second solution preparation step (S220), and a first mixing step (S230).

먼저, 1차 용액 제조 단계(S210)는 물 70 내지 80 중량부, 황산칼슘 20 내지 30 중량부를 50 내지 80℃에서 30 내지 60분 동안 혼합하여 1차 용액을 제조하는 과정이다.First, the first solution preparation step (S210) is a process of preparing a first solution by mixing 70 to 80 parts by weight of water and 20 to 30 parts by weight of calcium sulfate at 50 to 80°C for 30 to 60 minutes.

황산칼슘은 상술하였듯이 슬러지의 수화반응을 유도하는 기능을 제공하고, 경화체에 내구성의 증진과 초기 경화시간의 감축을 부가할 수 있는 물질이다.Calcium sulfate, as described above, is a material that provides a function of inducing a hydration reaction of sludge, and can increase durability and reduce initial curing time to a cured product.

다음, 2차 용액 제조 단계(S220)는 1차 용액 80 내지 90 중량부, 산화마그네슘(Magnesium oxide) 5 내지 10 중량부, 타타르산(Tartaric acid) 5 내지 10 중량부를 50 내지 80℃에서 1 내지 2시간 동안 혼합하여 2차 용액을 제조하는 과정이다.Next, the second solution preparation step (S220) includes 80 to 90 parts by weight of the first solution, 5 to 10 parts by weight of magnesium oxide, and 5 to 10 parts by weight of tartaric acid at 50 to 80°C. This is a process of preparing a second solution by mixing for 2 hours.

여기서, 산화마그네슘은 슬러지와 황산칼슘의 연결을 보조하여 경화체의 강도를 증진시킬 수 있는 바인더로서, 1차 용액의 물과 반응하여 일부가 수산화마그네슘(Mg(OH)2)이 되는데 수산화마그네슘을 통해 경화체에 기포를 형성하고 악취를 유발하는 암모니아의 생성을 억제할 수도 있다. 더불어, 타타르산은 주석산으로도 불리는 유기산으로서 고화제의 초기 반응속도를 증가시키는 촉진제의 역할을 수행한다.Here, magnesium oxide is a binder that can improve the strength of the cured body by assisting the connection between the sludge and calcium sulfate, and reacts with water in the first solution to partially become magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ). It is also possible to suppress the formation of ammonia that forms air bubbles in the cured body and causes odor. In addition, tartaric acid is an organic acid, also called tartaric acid, and acts as an accelerator to increase the initial reaction rate of the solidifying agent.

마지막으로, 제 1 혼합 단계(S230)는 2차 용액 75 내지 85 중량부, 알루민산칼슘(Calcium aluminate) 및 수산화칼슘(Calcium hydroxide)을 포함한 팽창 보조제 10 내지 15 중량부, 아타풀자이트(Attapulgite) 5 내지 10 중량부를 혼합하는 과정이다.Finally, the first mixing step (S230) includes 75 to 85 parts by weight of the secondary solution, 10 to 15 parts by weight of an expansion aid including calcium aluminate and calcium hydroxide, and attapulgite 5 It is a process of mixing to 10 parts by weight.

아타풀자이트는 다공성의 전달체 역할을 수행하는 광물로서 황산칼슘과 슬러지의 접촉을 보조하고, 나아가서는 아타풀자이트에 경화체가 흡착되며 경화됨으로써 경화체의 강도를 증진시킬 수도 있다.Attapulgite is a mineral that acts as a porous carrier and assists the contact between calcium sulfate and sludge, and further, the hardened body is adsorbed to attapulgite and hardened, thereby enhancing the strength of the hardened body.

여기서, 팽창 보조제는 경화체가 경화되는 도중 동반되는 부피수축을 보상하여 경화체의 표면과 심부의 부피차이에 의한 균열 발생을 감소시키는 역할을 수행하는 것으로서 알루민산칼슘과 수산화칼슘을 포함한다.Here, the expansion aid plays a role of reducing the occurrence of cracks due to the difference in volume between the surface and the core of the hardened body by compensating the volume contraction accompanying the hardened body during hardening, and includes calcium aluminate and calcium hydroxide.

알루민산칼슘은 수화되어 산화칼슘(CaO)과 산화알루미늄(Al2O3)을 생성하는바, 구체적으로는 물과 혼합되어 산화칼슘(CaO)-산화알루미늄(Al2O3)-물(H2O)의 새로운 분자 구조를 이룬다. 이와 같은 분자 구조의 알루민산칼슘은 판상의 결정을 형성하는데 판상의 결정이 켜켜이 쌓여 나가듯이 성장하면서 결과적으로 경화체의 부피를 팽창시키는 것이 가능하다.Calcium aluminate is hydrated to produce calcium oxide (CaO) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ). Specifically, calcium oxide (CaO)-aluminum oxide (Al 2 O 3 )-water (H 2 O) to form a new molecular structure. Calcium aluminate having such a molecular structure forms plate-shaped crystals, and it is possible to expand the volume of the cured body as the plate-shaped crystals grow as they are piled up.

수산화칼슘은 수산기를 포함하여 물에 잘 분해되지 않는 특성을 가진 물질로서 수화된 알루민산칼슘의 층상구조의 틈에 위치하여 부피 팽창을 보조하는 것은 물론이고 각 층사이의 반발력을 제공하여 팽창 보조제의 지지력을 보강하는 기능을 제공한다.Calcium hydroxide is a material that is not easily decomposed in water, including hydroxyl groups, and is located in the gap in the layered structure of hydrated calcium aluminate to assist volume expansion and provide repulsive force between each layer to support expansion aids. Provides a function to reinforce.

이러한 과정을 통해 제조된 고화제는 슬러지의 수화반응을 유도하는 결합재의 기본적인 작용을 제공하는 것은 물론이고, 산화마그네슘을 포함하여 경화체의 강도를 보강하는 한편 타타르산을 포함하여 초기 반응속도를 증진시킬 수 있는 특성을 제공한다.The solidifying agent prepared through this process not only provides the basic function of the binder that induces the hydration reaction of the sludge, but also enhances the strength of the cured body by including magnesium oxide and increases the initial reaction rate by including tartaric acid. Provides the ability to be able to.

나아가, 상술한 팽창 보조제는 1차 물질 제조 단계, 2차 물질 제조 단계, 가열 단계를 거쳐 제조될 수 있다.Furthermore, the above-described expansion aid may be prepared through a first material manufacturing step, a second material manufacturing step, and a heating step.

먼저, 1차 물질 제조 단계는 물 70 내지 80 중량부, 알루민산칼슘(Calcium aluminate) 20 내지 30 중량부를 100 내지 300rpm으로 30 내지 60분 동안 혼합하여 1차 물질을 제조하는 과정이다. 여기서, 알루민산칼슘에 대해서는 상술하였으므로 구체적인 설명은 생략한다. 더불어 물은 알루민산칼슘의 분산매이다.First, the step of preparing the primary material is a process of preparing a primary material by mixing 70 to 80 parts by weight of water and 20 to 30 parts by weight of calcium aluminate at 100 to 300 rpm for 30 to 60 minutes. Here, since the calcium aluminate has been described above, a detailed description will be omitted. In addition, water is a dispersion medium for calcium aluminate.

다음, 2차 물질 제조 단계는 1차 물질 70 내지 80 중량부, 수산화칼슘(Calcium hydroxide) 20 내지 30 중량부를 50 내지 80℃에서 1 내지 2시간 동안 혼합하여 2차 물질을 제조하는 과정인바, 수산화칼슘에 대해서도 상술하였으므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.Next, the secondary material manufacturing step is a process of preparing a secondary material by mixing 70 to 80 parts by weight of the primary material and 20 to 30 parts by weight of calcium hydroxide at 50 to 80°C for 1 to 2 hours. Also, since it has been described above, a detailed description will be omitted.

이와 같은 1차 물질 제조 단계와 2차 물질 제조 단계에 포함된 알루민산칼슘과 수산화칼슘에 대해서는 상술하였으므로 구체적인 설명은 생략한다.Since calcium aluminate and calcium hydroxide included in the step of preparing the first material and the step of preparing the second material have been described above, detailed descriptions are omitted.

마지막으로, 가열 단계는 2차 물질 80 내지 95 중량부, 산화마그네슘(Magnesium oxide) 5 내지 15 중량부를 30 내지 60분 동안 혼합한 다음 200 내지 400℃에서 3 내지 5시간 동안 가열하여 물이 증발된 분말상의 팽창재를 수득하는 과정이다.Finally, in the heating step, 80 to 95 parts by weight of the secondary material and 5 to 15 parts by weight of magnesium oxide are mixed for 30 to 60 minutes, and then heated at 200 to 400° C. for 3 to 5 hours to evaporate water. This is a process of obtaining a powdery expanding material.

산화마그네슘은 상술하였듯이 물과 반응하여 일부 수산화마그네슘이 되는데, 수산화마그네슘은 산화마그네슘보다 큰 분자량과 낮은 밀도를 보유한 물질이다. As described above, magnesium oxide reacts with water to form some magnesium hydroxide. Magnesium hydroxide is a material having a higher molecular weight and lower density than magnesium oxide.

즉, 수산화마그네슘은 산화마그네슘보다 큰 부피를 차지하게 되므로 이를 통해 경화체의 부피 수축을 보상하는 것이 가능하다.That is, since magnesium hydroxide occupies a larger volume than magnesium oxide, it is possible to compensate for the volume shrinkage of the cured body through this.

이러한 과정을 통해 제조된 팽창 보조제는 상술하였듯이 경화체의 경화 도중 필연적으로 동반되는 부피 수축을 보상함으로써, 경화체의 균열 발생 가능성을 낮추고 이를 통해 경화체의 내구성을 증진시키는 역할을 수행한다.As described above, the expansion aid prepared through this process compensates for the volume shrinkage that inevitably accompanies during the curing of the cured product, thereby lowering the possibility of cracking of the cured product and thereby enhancing the durability of the cured product.

추가적으로, 상술한 가열 단계에는 지연 보조제가 포함될 수 있다. Additionally, a delay aid may be included in the above-described heating step.

지연 보조제는, 팽창 보조제의 부피 팽창을 지연시킴으로써, 혼합 중 내지 보관 중 팽창 보조제의 부피가 증가되어 정작 경화체의 부피 감소를 보상하거나 지탱하지 못하게 되는 개연성을 방지하는 역할을 수행한다.The delay aid plays a role of preventing the possibility that the volume of the expansion aid is increased during mixing or during storage by delaying the volume expansion of the expansion aid, thereby compensating for a decrease in the volume of the cured body or not being able to support it.

이러한 지연 보조제가 포함된 가열 단계는 2차 물질 80 내지 90 중량부, 산화마그네슘(Magnesium oxide) 5 내지 10 중량부, 지연 보조제 5 내지 10 중량부를 100 내지 300rpm으로 30 내지 60분 동안 혼합한 다음 200 내지 400℃에서 1 내지 2시간 동안 가열하는 단계일 수 있다.The heating step containing such a delay aid includes 80 to 90 parts by weight of a secondary material, 5 to 10 parts by weight of magnesium oxide, 5 to 10 parts by weight of a delay aid, and then mixing for 30 to 60 minutes at 100 to 300 rpm, and then 200 To 400 ℃ may be a step of heating for 1 to 2 hours.

더불어, 지연 보조제는 규불화마그네슘(Magnesium hexafluorosilicate) 및 에틸렌디아민테트라아세트산(Ethylenediamine tetraaceticacid)을 포함할 수 있다.In addition, the delay aid may include magnesium hexafluorosilicate and ethylenediamine tetraaceticacid.

규불화마그네슘은 수산기에서 결합을 제공하는 부위인 산소를 끌어당겨 수화반응을 지연시킬 수 있는 무기계 지연 물질로서, 팽창 보조제에 포함된 알루민산칼슘과 산화마그네슘의 수화를 지연시키는 기능을 수행한다.Magnesium silicate is an inorganic retarding material capable of delaying the hydration reaction by attracting oxygen, which is a site providing bonding in the hydroxyl group, and performs a function of delaying the hydration of calcium aluminate and magnesium oxide contained in the expansion aid.

에틸렌디아민테트라아세트산은 여섯 자리의 리간드(Ligand)를 통해 금속이온과 결합하여 킬레이트를 이룰 수 있는 물질로서, 팽창 보조제에 포함된 미반응의 마그네슘, 나트륨, 칼슘과 같은 금속이온을 제거하는 역할을 제공한다. 또한, 에틸렌디아민테트라아세트산은 미반응 금속이온 외에도 환경을 오염시킬 수 있는 중금속 이온과 결합해 용탈을 방지하는 것이 가능하다.Ethylenediaminetetraacetic acid is a substance that can form a chelate by binding with metal ions through a six-position ligand, and provides a role of removing unreacted metal ions such as magnesium, sodium, and calcium contained in the expansion aid. do. In addition, ethylenediaminetetraacetic acid can prevent leaching by combining with heavy metal ions that may pollute the environment in addition to unreacted metal ions.

이러한 규불화마그네슘과 에틸렌디아민테트라아세트산을 포함한 지연제는 1차 혼합 용액 제조 단계, 2차 혼합 용액 제조 단계, 여과액 수득 단계를 거쳐 제조될 수 있다.The retarder including magnesium silicide and ethylenediaminetetraacetic acid may be prepared through a first mixed solution preparation step, a second mixed solution preparation step, and a filtrate obtaining step.

먼저, 1차 혼합 용액 제조 단계는 물 70 내지 80 중량부, 규불화마그네슘 20 내지 30 중량부를 10 내지 30분 동안 혼합하여 1차 혼합 용액을 제조하는 과정이다. 여기서, 규불화마그네슘은 상술하였듯이 수화 반응을 지연시킬 수 있는 무기계 지연 물질이다.First, the step of preparing the first mixed solution is a process of preparing a first mixed solution by mixing 70 to 80 parts by weight of water and 20 to 30 parts by weight of magnesium silicide for 10 to 30 minutes. Here, magnesium silicide is an inorganic retarding material capable of delaying the hydration reaction as described above.

다음, 2차 혼합 용액 제조 단계는 1차 혼합 용액 90 내지 95 중량부, 소듐라우릴설페이트(Sodium lauryl sulfate) 5 내지 10 중량부를 70 내지 100℃에서 30 내지 60분 동안 혼합하여 2차 혼합 용액을 제조하는 과정이다.Next, in the step of preparing the second mixed solution, 90 to 95 parts by weight of the first mixed solution and 5 to 10 parts by weight of sodium lauryl sulfate were mixed at 70 to 100° C. for 30 to 60 minutes to prepare a second mixed solution. It is a manufacturing process.

소듐라우릴설페이트는 음이온계 유화 물질로서, 1차 혼합 용액에 규불화마그네슘이 고르게 분산되도록 하는 역할과 함께 전하의 평형을 유지시켜 팽창 보조제의 반응 개시를 늦추는 역할을 수행한다.Sodium lauryl sulfate is an anionic emulsifying substance, and plays a role in slowing the initiation of the reaction of the expansion aid by maintaining an equilibrium of charges along with the role of uniformly dispersing magnesium silicide in the first mixed solution.

마지막으로, 여과액 수득 단계는 2차 혼합 용액 70 내지 80 중량부, 에틸렌디아민테트라아세트산 20 내지 30 중량부를 120 내지 170℃에서 1 내지 2시간 동안 혼합한 다음 여과한 여과액, 즉 지연 보조제를 수득하는 과정이다. 이러한 여과액 수득 단계는 1 내지 20㎛의 여과막에 100 내지 300kPa의 여과압력으로 여과하는 단계일 수 있다.Finally, in the step of obtaining the filtrate, 70 to 80 parts by weight of the second mixed solution and 20 to 30 parts by weight of ethylenediaminetetraacetic acid are mixed at 120 to 170° C. for 1 to 2 hours, and then the filtered filtrate, that is, a retardation aid, is obtained. It is a process. The filtrate obtaining step may be a step of filtering at a filtration pressure of 100 to 300 kPa on a 1 to 20 μm filtration membrane.

여기서, 에틸렌디아민테트라아세트산은 상술하였듯이 여섯 자리의 리간드(Ligand)를 통해 금속이온과 결합하여 킬레이트를 이룰 수 있는 물질이다.Here, ethylenediaminetetraacetic acid is a substance capable of forming a chelate by binding with metal ions through a six-digit ligand (Ligand) as described above.

이러한 과정을 통해 제조된 지연 보조제는 팽창 보조제의 혼합 내지 보관 중 부피 팽창이 발생하는 것을 방지하는 기능을 제공하는바, 여과하는 과정을 통해 규불화마그네슘의 표면적을 넓힘으로써 수화 반응을 지연하는 기능의 효율이 증진된 특성을 제공한다. The delay aid prepared through this process provides a function of preventing volume expansion during mixing or storage of the expansion aid, and has a function of delaying the hydration reaction by increasing the surface area of magnesium silicate through filtration. Provides characteristics with increased efficiency.

도 4는 본 발명의 수밀성 보강제를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.Figure 4 is a flow chart showing a method of manufacturing the watertight reinforcing agent of the present invention.

도 4를 보아 알 수 있듯이, 상술한 수밀성 보강제는 제 1 용액 제조 단계(S310), 제 2 용액 제조 단계(S320), 제 2 혼합 단계(S330)를 거쳐 제조될 수 있다.As can be seen from FIG. 4, the watertight reinforcing agent described above may be prepared through a first solution preparation step (S310), a second solution preparation step (S320), and a second mixing step (S330).

먼저, 제 1 용액 제조 단계(S310)는 물 70 내지 80 중량부, 수산화마그네슘(Magnesium hydroxide) 20 내지 30 중량부를 50 내지 80℃에서 1000 내지 1500rpm으로 30 내지 60분 동안 혼합하여 제 1 용액을 제조하는 과정이다.First, in the first solution preparation step (S310), 70 to 80 parts by weight of water and 20 to 30 parts by weight of magnesium hydroxide are mixed at 50 to 80°C at 1000 to 1500 rpm for 30 to 60 minutes to prepare a first solution. It is a process.

수산화마그네슘은 상술하였듯이 기포를 발생시켜 경화체의 전체적인 강도를 떨어트리고 표면에 미세공극을 형성시켜 수밀성을 저하시키는 암모니아의 생성을 억제할 수 있는 물질이다.As described above, magnesium hydroxide is a substance capable of suppressing the formation of ammonia, which lowers water tightness by generating bubbles, lowering the overall strength of the cured body, and forming micropores on the surface.

이러한 수산화마그네슘은 물에 대한 용해도가 낮으므로 50 내지 80℃에서 1000 내지 1500rpm으로 30 내지 60분 동안 혼합하는 과정을 통해 녹지 않고 분산되는바, 즉 제 1 용액은 현탁액상일 수 있다. Since magnesium hydroxide has a low solubility in water, it is dispersed without dissolving through mixing at 50 to 80° C. at 1000 to 1500 rpm for 30 to 60 minutes, that is, the first solution may be in the form of a suspension.

다음, 제 2 용액 제조 단계(S320)는 에탄올 70 내지 80 중량부, 쿠마론인덴수지(Courmarone indene resin) 15 내지 25 중량부, 차아염소산소듐(Sodium Hypochlorite) 5 내지 10 중량부를 100 내지 130℃에서 30 내지 60분 동안 혼합하여 제 2 용액을 제조하는 과정이다.Next, the second solution preparation step (S320) is 70 to 80 parts by weight of ethanol, 15 to 25 parts by weight of Coumarone indene resin, 5 to 10 parts by weight of sodium hypochlorite at 100 to 130°C. This is a process of preparing a second solution by mixing for 30 to 60 minutes.

여기서, 쿠마론인덴수지는 수밀성 보강제에 점착력을 부여할 수 있는 물질로서 50 내지 150㎛로 분쇄된 분말상으로 포함되는 것이 2차 용액에 용이하게 분산됨과 함께 점착력 부여기능을 십분 발휘할 수 있어 바람직하다.Here, the coumarone inden resin is a material capable of imparting adhesion to the watertight reinforcing agent, and is preferably included in a powder form pulverized to 50 to 150 µm because it is easily dispersed in the secondary solution and can exhibit the adhesion imparting function for 10 minutes.

차아염소산나트륨(NaOCl)은 쉽게 산소가 떨어져 나올 수 있는 물질로서 이 산소의 극성을 통해 제 2 용액에 쿠마론인덴수지가 골고루 분산되도록 보조하는 기능을 제공하는 것으로서, 중금속을 제거하는 역할 또한 수행할 수 있다. Sodium hypochlorite (NaOCl) is a material from which oxygen can be easily released. It provides a function to help the coumarone indene resin to be evenly dispersed in the second solution through the polarity of this oxygen, and it will also play a role in removing heavy metals. I can.

구체적으로, 차아염소산나트륨은 산소를 내놓고 무독한 염화나트륨(NaCl)이 되는데, 중금속은 산소와 결합되어 안정한 금속산화물(예를 들어, 납의 경우 PbO2)로 치환될 수 있다.Specifically, sodium hypochlorite releases oxygen and becomes non-toxic sodium chloride (NaCl), and heavy metals can be combined with oxygen and replaced with stable metal oxides (eg, PbO 2 in the case of lead).

마지막으로, 제 2 혼합 단계(S330)는 제 1 용액 50 내지 60 중량부, 제 2 용액 25 내지 35 중량부, 스테아르산 5 내지 10 중량부, 아질산칼슘(Calcium nitrite)을 포함한 염해 저감제 5 내지 10 중량부를 50 내지 80℃에서 1 내지 2시간 동안 혼합하는 과정이다. 여기서, 스테아르산은 상술하였듯이 흡열성을 가져 경화체의 표면과 심부의 경화속도를 맞춰주는 물질이다.Finally, the second mixing step (S330) includes 50 to 60 parts by weight of the first solution, 25 to 35 parts by weight of the second solution, 5 to 10 parts by weight of stearic acid, and 5 to 5 parts by weight of a salt reduction agent including calcium nitrite. This is a process of mixing 10 parts by weight at 50 to 80° C. for 1 to 2 hours. Here, stearic acid is a material that has heat absorbing properties and adjusts the curing speed of the surface and the core of the cured body.

더불어, 염해 저감제는 해수, 해풍 또는 염화물에 의해 경화체의 물성이 저하되는 것을 방지하는 기능을 제공하는 것으로서, 아질산칼슘을 포함한다.In addition, the salt reduction agent provides a function of preventing the physical properties of the cured product from being deteriorated by seawater, sea breeze, or chloride, and includes calcium nitrite.

아질산칼슘은 물에 해리되어 아질산이온(NO2 -)을 생성하는데, 아질산이온은 염소보다 강한 이온 결합력을 가짐으로써, 염소가 경화체의 물성을 저해시키기 전에 우선적으로 결합될 수 있다.Calcium nitrite dissociates in water nitrite ions (NO 2 -) to produce a nitrite ions by having a stronger binding force than the chlorine ions, chlorine will be first coupled to the physical properties of the cured product before the inhibition.

이러한 과정을 거쳐 제조된 수밀성 보강제는 경화체의 표면에 공극과 균열이 발생하는 것을 예방함으로써, 공극과 균열을 통해 수분이 스며들어 경화체의 내구성이 감소되는 개연성을 해소하는 역할을 수행한다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 무시멘트 고화성 조성물을 이용한 지반 개량 심층혼합 처리공법의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.The watertight reinforcing agent manufactured through this process prevents the occurrence of voids and cracks on the surface of the cured product, thereby removing the probability that moisture permeates through the voids and cracks, reducing the durability of the cured product.
As described so far, the configuration and action of the ground improvement deep mixing treatment method using the cementless solidifying composition according to the present invention are described in the above description and drawings, but this is only an example, and the spirit of the present invention is described above. And it is not limited to the drawings, and various changes and changes are possible without departing from the technical spirit of the present invention.

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S110: 천공 단계 S120: 고화성 조성물 제조 단계
S130: 양생 단계 S210: 1차 용액 제조 단계
S220: 2차 용액 제조 단계 S230: 제 1 혼합 단계
S310: 제 1 용액 제조 단계 S320: 제 2 용액 제조 단계
S330: 제 2 혼합 단계 S110: drilling step S120: solidifying composition preparation step
S130: curing step S210: first solution preparation step
S220: second solution preparation step S230: first mixing step
S310: first solution preparation step S320: second solution preparation step
S330: second mixing step

Claims (9)

무시멘트 고화성 조성물을 이용한 지반 개량 심층혼합 처리공법으로서,
지면에 보어 홀(bore hole)을 천공하는 천공 단계;
황산칼슘(Calcium sulfate)을 포함한 고화제 70 내지 90 중량부와 수산화마그네슘(Magnesium hydroxide) 및 스테아르산(Stearic acid)을 포함한 수밀성 보강제 10 내지 30 중량부를 포함한 결합재와 슬러지를 혼합하여 고화성 조성물을 제조하는 단계;
상기 고화성 조성물을 상기 천공 주변의 토양과 혼합하여 양생하는 양생 단계;를 포함하되,
상기 고화제는,
물 70 내지 80 중량부, 황산칼슘 20 내지 30 중량부를 50 내지 80℃에서 30 내지 60분 동안 혼합하여 1차 용액을 제조하는 단계;
상기 1차 용액 80 내지 90 중량부, 산화마그네슘(Magnesium oxide) 5 내지 10 중량부, 타타르산(Tartaric acid) 5 내지 10 중량부를 50 내지 80℃에서 1 내지 2시간 동안 혼합하여 2차 용액을 제조하는 단계;
상기 2차 용액 75 내지 85 중량부, 알루민산칼슘(Calcium aluminate) 및 수산화칼슘(Calcium hydroxide)을 포함한 팽창 보조제 10 내지 15 중량부, 아타풀자이트(Attapulgite) 5 내지 10 중량부를 혼합하는, 제 1 혼합 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는, 지반 개량 심층혼합 처리공법.As a ground improvement deep mixing treatment method using a cementless solidifying composition,
A drilling step of drilling a bore hole in the ground;
A solidifying composition is prepared by mixing a binder containing 70 to 90 parts by weight of a solidifying agent including calcium sulfate and 10 to 30 parts by weight of a watertight reinforcing agent including magnesium hydroxide and stearic acid and sludge The step of doing;
Curing step of curing by mixing the solidified composition with the soil around the perforation; including,
The solidifying agent,
Preparing a first solution by mixing 70 to 80 parts by weight of water and 20 to 30 parts by weight of calcium sulfate at 50 to 80°C for 30 to 60 minutes;
80 to 90 parts by weight of the first solution, 5 to 10 parts by weight of magnesium oxide, and 5 to 10 parts by weight of tartaric acid are mixed at 50 to 80°C for 1 to 2 hours to prepare a second solution The step of doing;
75 to 85 parts by weight of the secondary solution, 10 to 15 parts by weight of an expansion aid including calcium aluminate and calcium hydroxide, and 5 to 10 parts by weight of Attapulgite Step; characterized in that produced through, ground improvement deep mixing treatment method. 제 1항에 있어서,
상기 슬러지는,
하수처리 부산물, 정수처리 부산물, 소각처리 부산물 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 지반 개량 심층혼합 처리공법.The method of claim 1,
The sludge is
Sewage treatment by-products, water treatment by-products, and incineration treatment by-products, characterized in that at least one of, ground improvement deep-sea mixed treatment method. 제 1항에 있어서,
상기 팽창 보조제는,
물 70 내지 80 중량부, 알루민산칼슘 20 내지 30 중량부를 100 내지 300rpm으로 30 내지 60분 동안 혼합하여 1차 물질을 제조하는 단계;
상기 1차 물질 70 내지 80 중량부, 수산화칼슘(Calcium hydroxide) 20 내지 30 중량부를 50 내지 80℃에서 1 내지 2시간 동안 혼합하여 2차 물질을 제조하는 단계;
상기 2차 물질 80 내지 95 중량부, 산화마그네슘(Magnesium oxide) 5 내지 15 중량부를 30 내지 60분 동안 혼합한 다음 200 내지 400℃에서 3 내지 5시간 동안 가열하는, 가열 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는, 지반 개량 심층혼합 처리공법.The method of claim 1,
The expansion aid,
Preparing a primary material by mixing 70 to 80 parts by weight of water and 20 to 30 parts by weight of calcium aluminate at 100 to 300 rpm for 30 to 60 minutes;
Preparing a secondary material by mixing 70 to 80 parts by weight of the primary material and 20 to 30 parts by weight of calcium hydroxide at 50 to 80° C. for 1 to 2 hours;
80 to 95 parts by weight of the secondary material and 5 to 15 parts by weight of magnesium oxide are mixed for 30 to 60 minutes and then heated at 200 to 400° C. for 3 to 5 hours, a heating step; Characterized by the ground improvement deep mixing treatment method. 제 3항에 있어서,
상기 가열 단계는,
상기 2차 물질 80 내지 90 중량부, 산화마그네슘(Magnesium oxide) 5 내지 10 중량부, 규불화마그네슘(Magnesium hexafluorosilicate) 및 에틸렌디아민테트라아세트산(Ethylenediamine tetraaceticacid)을 포함하는 지연 보조제 5 내지 10 중량부를 100 내지 300rpm으로 30 내지 60분 동안 혼합한 다음 200 내지 400℃에서 1 내지 2시간 동안 가열하는 단계이되,
상기 지연 보조제는,
물 70 내지 80 중량부, 규불화마그네슘 20 내지 30 중량부를 10 내지 30분 동안 혼합하여 1차 혼합 용액을 제조하는 단계;
상기 1차 혼합 용액 90 내지 95 중량부, 소듐라우릴설페이트(Sodium lauryl sulfate) 5 내지 10 중량부를 70 내지 100℃에서 30 내지 60분 동안 혼합하여 2차 혼합 용액을 제조하는 단계;
상기 2차 혼합 용액 70 내지 80 중량부, 에틸렌디아민테트라아세트산 20 내지 30 중량부를 120 내지 170℃에서 1 내지 2시간 동안 혼합한 다음 여과한 여과액을 수득하는, 여과액 수득 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는, 지반 개량 심층혼합 처리공법.The method of claim 3,
The heating step,
From 80 to 90 parts by weight of the secondary material, 5 to 10 parts by weight of magnesium oxide, 5 to 10 parts by weight of a delay aid comprising magnesium hexafluorosilicate and ethylenediamine tetraacetic acid. Mixing at 300 rpm for 30 to 60 minutes and then heating at 200 to 400° C. for 1 to 2 hours,
The delay aid,
Preparing a first mixed solution by mixing 70 to 80 parts by weight of water and 20 to 30 parts by weight of magnesium silicide for 10 to 30 minutes;
Preparing a second mixed solution by mixing 90 to 95 parts by weight of the first mixed solution and 5 to 10 parts by weight of sodium lauryl sulfate at 70 to 100°C for 30 to 60 minutes;
70 to 80 parts by weight of the second mixed solution and 20 to 30 parts by weight of ethylenediaminetetraacetic acid are mixed at 120 to 170° C. for 1 to 2 hours and then filtered to obtain a filtrate, a filtrate obtaining step; It characterized in that the ground improvement deep mixing treatment method. 제 1항에 있어서,
상기 수밀성 보강제는,
물 70 내지 80 중량부, 수산화마그네슘 20 내지 30 중량부를 50 내지 80℃에서 1000 내지 1500rpm으로 30 내지 60분 동안 혼합하여 제 1 용액을 제조하는 단계;
에탄올 70 내지 80 중량부, 쿠마론인덴수지(Courmarone indene resin) 15 내지 25 중량부, 차아염소산소듐(Sodium Hypochlorite) 5 내지 10 중량부를 100 내지 130℃에서 30 내지 60분 동안 혼합하여 제 2 용액을 제조하는 단계;
상기 제 1 용액 50 내지 60 중량부, 상기 제 2 용액 25 내지 35 중량부, 스테아르산 5 내지 10 중량부, 아질산칼슘(Calcium nitrite)을 포함한 염해 저감제 5 내지 10 중량부를 50 내지 80℃에서 1 내지 2시간 동안 혼합하는, 제 2 혼합 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는, 지반 개량 심층혼합 처리공법.The method of claim 1,
The watertightness reinforcing agent,
Preparing a first solution by mixing 70 to 80 parts by weight of water and 20 to 30 parts by weight of magnesium hydroxide at 50 to 80°C at 1000 to 1500 rpm for 30 to 60 minutes;
70 to 80 parts by weight of ethanol, 15 to 25 parts by weight of Coumarone indene resin, and 5 to 10 parts by weight of sodium hypochlorite are mixed at 100 to 130°C for 30 to 60 minutes to prepare a second solution. Manufacturing steps;
50 to 60 parts by weight of the first solution, 25 to 35 parts by weight of the second solution, 5 to 10 parts by weight of stearic acid, 5 to 10 parts by weight of a salt reduction agent including calcium nitrite at 50 to 80° C. 1 Mixing for 2 hours, the second mixing step; characterized in that produced through the, ground improvement deep-layer mixing treatment method. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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