KR102262821B1 - 지반보강섬유 및 이를 이용한 지반보강구조체 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의하면, 소정의 면적을 가지는 부직포; 부직포의 정면에 펼쳐지는 지오매트; 및 지오매트의 상부로부터 부직포의 정면을 향해 도포 및 분사되는 보강제에 의해 형성되고 지오매트가 부직포에 취부되도록 하는 보강층을 포함하고, 보강제는, 부직포를 향하여 지오매트의 상부로부터 도포 및 분사되는 주제; 상기 주제와 혼합 교반되고 부직포에 도포시 주제가 경화되도록 하는 경화제; 및 상기 주제 및 경화제와 혼합 교반되고 부직포에 도포 및 분사된 후 물과 반응시 부직포와 토양의 결합력을 향상시키는 보조제를 포함하는 지반보강섬유가 제공된다.

Description

지반보강섬유 및 이를 이용한 지반보강구조체{Groung reinforcementshaving fiber and ground reinforcementshaving structure using thereof}
본 발명은 지반보강섬유 및 이를 이용한 지반보강구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 지반 보강을 위한 부직포에 보강제가 도포 및 분사되어 향상된 인장 강도와 전단 강도를 가지는 지반보강섬유를 제공하고 지반보강섬유의 상층에 지반보강지오셀이 보강프레임과 함께 시공되어 향상된 지지력과 전단 강도를 제공하여 연약 지반의 보강 효과를 증대시킬 수 있는 지반보강섬유 및 이를 이용한 지반보강구조체에 관한 것이다.
일반적으로, 도로 주변이나 하천가의 경사면에 경관을 보존하고 침하를 방지하기 위해 사용되는 수단으로서는 전통적으로 콘크리트 재질의 호안블록이 사용되었으나, 환경친화적이지 못하다는 문제점이 있다.
이에, 이를 보완하기 위해 개발된 것이 식생블록이나, 콘크리트 재질상 제작이 어렵고 운반 및 설치가 용이하지 않은 문제점이 있다,
따라서 상기와 같은 식생블록의 문제점을 보완하기 위하여, 등록특허 10-1276184 등에, 지반보강구조체가 개시된 바 있다.
여기서, 종래의 지반보강구조체는, 경사면에 부직포가 시공된 후, 부직포의 상층에 벌집 구조를 가지는 지오셀이 펼침 시공된 후 지오셀의 공간에 보강토나 식생토가 충전되는 구성을 가지고 있다.
그러나 종래의 지반보강구조체는, 경사면에 시공되는 부직포가 단순히 물이 투수되는 투습 기능과 단순 분리기능을 제공하나 중장비 사용으로 복토되는 자갈이나 토사의 하중에 대한 인장 강도나 전단 강도가 매우 약하여 시공시 장비의 답압이나 하중에 의해 쉽게 파단되어 보강기능 및 완충기능이 저하되고 부식에 대한 저항성이 떨어져 일정기간(5-10년) 후에는 토목보강섬유로서의 기능을 상실하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 지반보강구조체는, 부직포의 상층에 벌집 구조를 가지는 지오셀이 부직포의 면적에 대응되도록 펼침 시공된 후 현장 발생 자갈이나 식생토가 충전되는데, 이때, 지오셀의 충전 공간이 단순히 초음파 접합 방식을 통하여 인접한 지오셀의 일부분이 접합되는 것에 의해 제공되기 때문에, 자갈이나 식생토의 중장비를 이용한 충전시 지오셀의 접합 부분이 떨어지게 되고 이에, 지오셀의 일부 구간이 제 기능을 발휘하지 못하여 지반 및 사면 보강 기능이 제대로 실시되지 않는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 지반 보강을 위한 부직포에 보강제가 도포 및 분사되어 향상된 인장 강도와 전단 강도를 가지는 지반보강섬유를 제공하고 지반보강섬유의 상층에 지반보강지오셀이 보강프레임과 함께 시공되어 향상된 지지력과 전단 강도를 제공하여 연약 지반의 보강 효과를 증대시킬 수 있는 지반보강섬유 및 이를 이용한 지반보강구조체를 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 소정의 면적을 가지는 부직포와; 부직포의 정면에 보강제의 도포 및 분사에 의해 형성되는 보강층을 포함하고, 보강제는, 부직포에 도포 및 분사되고 인장 강도와 전단 강도를 향상시키는 기능을 제공하는 주제; 상기 주제와 혼합 교반되고 부직포에 도포시 주제가 경화되도록 하는 경화제; 및 상기 주제 및 경화제와 혼합 교반되고 부직포에 도포 및 분사된 후 물과 반응시 부직포와 토양의 결합력을 향상시키는 보조제를 포함하는 지반보강섬유가 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 소정의 면적을 가지는 부직포; 부직포의 정면에 펼쳐지는 지오매트; 및 지오매트의 상부로부터 부직포의 정면을 향해 도포 및 분사되는 보강제에 의해 형성되고 지오매트가 부직포에 취부되도록 하는 보강층을 포함하고, 보강제는, 부직포를 향하여 지오매트의 상부로부터 도포 및 분사되는 주제; 상기 주제와 혼합 교반되고 부직포에 도포시 주제가 경화되도록 하는 경화제; 및 상기 주제 및 경화제와 혼합 교반되고 부직포에 도포 및 분사된 후 물과 반응시 부직포와 토양의 결합력을 향상시키는 보조제를 포함하는 지반보강섬유가 제공된다.
여기서, 부직포는, 200g/m2 내지 350g/m2의 면밀도를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 보강제는, 주제, 경화제 및 보조제가 3:0.5:1의 부피비로 혼합 교반되고, 부직포에 제곱미터당 0.5 내지 1 리터가 분사 및 도포되는 것이 바람직하다.
또한, 주제는, 폴리사카라이드 100 중량부에 메틸렌비스크아크릴아마이드 60 내지 70 중량부, 펄라이트 30 내지 40 중량부, 질석 20 내지 30 중량부 및 메틸비닐에테르 5 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 경화제는, 아이오도벤젠 100 중량부에 페닐하이드라진 50 내지 60 중량부, 세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머 40 내지 50 중량부, 암모늄글루코네이트 30 내지 40 중량부, 디에틸에테르 10 내지 20 중량부 및 석고분말 5 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 보조제는, 미립분 상태의 제지화이버인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 의하면, 지반에 펼침 시공되고 지반보강섬유; 지반보강섬유의 상층에 펼침 시공되고 상호간 중첩되는 부위가 지그재그를 지그재그를 가지면서 접합되어 펼쳐질 때 충전공간이 서로 엇갈리게 제공되도록 하는 프레임과 프레임에 형성되어 배수와 식생 기능을 제공하는 관통공으로 구성된 지반보강지오셀; 및 지반보강지오셀의 프레임의 중첩 부위가 내측에 끼워진 후 지반보강섬유의 상면에 위치된 상태에서 고정부재를 통해 지반에 고정되어 지반보강섬유의 상층에 지반보강지오셀이 설치되도록 하는 보강프레임을 포함하는 지반보강구조체가 제공된다.
본 발명에 의하면, 지반 보강을 위한 부직포에 보강제가 도포 및 분사되어 향상된 인장 강도와 전단 강도를 가지는 지반보강섬유를 제공하고 지반보강섬유의 상층에 지반보강지오셀이 보강프레임과 함께 시공되어 향상된 지지력과 전단 강도를 제공하여 연약 지반의 보강 효과를 증대시킬 수 있이다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 지반보강섬유를 이용한 지반보강구조체의 구성을 나타낸 도면; 및
도 2는 도 1의 지반보강구조체를 이용한 지반보강방법을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반보강섬유(100)는, 소정의 면적을 가지는 부직포(110)와, 부직포(110)의 정면에 보강제의 도포 및 분사에 의해 형성되고 인장 강도와 전단 강도를 향상시키는 보강층(120) 등을 포함한다.
부직포(110)는, 경사면 등에 시공되고 투수 기능을 제공하여 지반보강지오셀(200)에 충전된 보강토나 식생토의 유실을 억제하는 수단으로서, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 단섬유가 니들펀칭되는 공정을 통해 제조되고, 보다 바람직하게는, 200g/m2 내지 350g/m2 정도의 면밀도를 가지는 것이 좋다.
여기서, 부직포(110)가 200g/m2를 미만하는 면밀도를 가지는 경우에는 상기 보강제의 도포나 분사시 부직포(110)의 내부를 향해 보강제가 모두 침투되는 높은 투과율을 가지게 되어 부직포(110)의 표면에 보강제를 통한 보강층(120)이 형성되지 못하여 인장 강도와 전단 강도가 저하되고, 부직포(110)가 350g/m2를 초과하는 면밀도를 가지는 경우에는 상기 보강제의 도포나 분사시 부직포(110)의 내부를 향해 보강제가 일정 깊이로 침투되지 못하는 낮은 투과율을 가지게 되어 부직포(110)와 지반과의 이격 현상이 발생되고 보강층이 분리 및 균열되어 오히려 인장 강도와 전단 강도가 저하되는 문제점이 있으므로, 상기와 같은 한정된 면밀도를 가지는 것이 바람직하다.
보강층(120)은, 부직포(110)의 정면에 도포 및 분사되는 보강제에 의해 형성되고 인장 강도와 전단 강도를 향상시킨다.
여기서, 상기 보강제는, 부직포(110)에 도포 및 분사되고 물리 및 화학적 강도를 향상시켜 인장 강도와 전단 강도를 향상시키는 주제와, 상기 주제와 혼합 교반되고 부직포(110)에 도포시 주제가 경화되도록 하는 경화제와, 상기 주제 및 경화제와 혼합 교반되고 부직포(110)에 접착된 후 물과 반응시 주제 및 토양 속의 미사 즉, 실트와 점토 등의 입단화를 촉진시켜 부직포(110)와 토양의 결합력을 향상시키는 보조제를 포함하고, 주제, 경화제 및 보조제가 3:0.5:1의 부피비로 혼합 교반된다.
또한, 상기 보강제는, 부직포(110)에 제곱미터당 0.5 내지 1 리터가 분사 및 도포된다.
주제는, 부직포(110)에 도포 및 분사시 부직포(110)의 기계적 강도를 향상시켜 인장 강도와 전단 강도가 향상되도록 하는 수단으로서, 폴리사카라이드 100 중량부에 메틸렌비스크아크릴아마이드 60 내지 70 중량부, 펄라이트 30 내지 40 중량부, 질석 20 내지 30 중량부 및 메틸비닐에테르 5 내지 10 중량부 등을 포함한다.
폴리사카라이드는, 부직포(110)에 보강제의 도포시 보강층(120)이 투수 기능을 가지도록 한다.
메틸렌비스크아크릴아마이드는, 열에 강하고 마찰계수가 낮아 좋은 내화학성 특징을 통하여 부직포(110)에 보강제의 도포시 접착 기능이 향상되도록 하는 것으로서, 폴리사카라이드 100 중량부를 기준으로 60 내지 70 중량부가 혼합되는데, 70 중량부 보다 많이 혼합되는 경우에는 높은 내화학성으로 조성물들의 혼합성이 저하되고, 60 중량부 보다 적게 혼합되는 경우에는 접착 및 코팅 기능이 저하되어 내구성이 저하되는 문제점이 있으므로, 상기와 같은 한정된 중량부를 가지는 것이 좋다.
펄라이트는, 부직포(110)에 보강제의 도포시 보강층(120)이 통기성과 배수성을 가지도록 하는 것으로서, 폴리사카라이드 100 중량부를 기준으로 30 내지 40 중량부가 혼합되는데, 30 중량부 보다 적게 혼합되는 경우에는 메틸렌비스크아크릴아마이드의 접착력에 의해 부직포(110)의 공극이 충전되어 통기성과 배수성이 저하되고, 40 중량부 보다 많이 혼합되는 경우에는 부직포(110)의 공극이 오히려 펄라이트의 입자에 의해 막히게 되어 통기성과 배수성이 저하되는 문제점이 있으므로, 상기와 같은 한정된 중량부를 가지는 것이 좋다.
질석은, 부직포(110)에 보강제의 도포시 다공성 특성을 통하여 물의 흡수를 촉진하여 배수 기능이 향상되도록 하는 것으로서, 폴리사카라이드 100 중량부를 기준으로 20 내지 30 중량부가 혼합되는데, 20 중량부 보다 적게 혼합되는 경우에는 식생토나 보강토의 물의 흡수 및 배수가 이루어지지 않아 식생토나 보강토가 유실되고, 30 중량부 보다 많이 혼합되는 경우에는 부직포(110)의 공극이 질석의 입자에 의해 막히게 되어 오히려 배수성이 저하되는 문제점이 있으므로, 상기와 같은 한정된 중량부를 가지는 것이 좋다.
메틸비닐에테르는, 부직포(110)에 보강제의 도포시 부직포(110)의 기계적 특성을 향상시키는 것으로서, 폴리사카라이드 100 중량부를 기준으로 5 내지 10 중량부가 혼합되는데, 10 중량부 보다 많이 혼합되는 경우에는 보강제의 점도가 높아지게 되어 교반 작업이 불편해지고, 5 중량부 보다 적게 혼합되는 경우에는 보강제의 저장 안정성이 저조하게 되어 보강층(120)의 접착 강도가 저하되는 문제점이 있으므로, 상기와 같은 한정된 범위의 중량부를 가지는 것이 좋다.
경화제는, 상기 주제와 혼합 교반되고 부직포(110)에 도포시 주제가 경화되도록 하는 것으로서, 아이오도벤젠 100 중량부에 페닐하이드라진 50 내지 60 중량부, 세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머 40 내지 50 중량부, 암모늄글루코네이트 30 내지 40 중량부, 디에틸에테르 10 내지 20 중량부 및 석고분말 5 내지 10 중량부 등을 포함한다.
아이오도벤젠은, 부직포(110)에 보강제의 도포시 부착력 증대와 보관시 층분리 현상을 방지하여 내구성을 제공한다.
페닐하이드라진은, 보강제의 조성물들이 신속하게 경화되도록 하는 것으로서, 상기 아이오도벤젠 100 중량부를 기준으로 50 내지 60 중량부가 혼합되는데, 상기 중량부 보다 많이 혼합되면 경화제의 주요 성분인 폴리머가 주제와 혼합되기도 전에 보관 중 경화되고, 상기 중량부 보다 적게 혼합되면 주제와 혼합시 교반 효율이 저하되는 문제점이 있으므로, 상기와 같은 한정된 중량부를 가지는 것이 좋다.
세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머는, 상기 페닐하이드라진과 함께 부직포(110)에 도포시 초고속 경화가 이루어지도록 하는 것으로서, 아이오도벤젠 100 중량부를 기준으로 40 내지 50 중량부가 혼합되는데, 상기 중량부 보다 적게 혼합되면 교반성이 저하되고, 상기 중량부 보다 많이 혼합되면 결합력이 증대되어 주제나 보조제와의 혼합성이 저하되는 문제점이 있으므로, 상기와 같은 한정된 중량부를 가지는 것이 바람직하다.
암모늄글루코네이트는, 상기 보강제의 혼합시 점도조절 또는 결합 기능을 제공하는 것으로서, 아이오도벤젠 100 중량부를 기준으로 30 내지 40 중량부가 혼합되는데, 상기 중량부 보다 적게 첨가되면 결합력이 발휘되지 못하여 전반적인 교반성이 저하되고, 상기 중량부 보다 많이 첨가되면 강한 결합력으로 인하여 점도가 증가되어 오히려 교반 혼합이 저하되는 문제점이 있으므로, 상기와 같은 한정된 중량부를 가지는 것이 좋다.
디에틸에테르는, 상기 보강제의 분사 및 도포시 가사 시간을 조절하는 물질로서, 상기 아이오도벤젠 100 중량부를 기준으로 10 내지 20 중량부가 혼합되는데, 상기 중량부 보다 적게 혼합되면 경화 시간이 너무 길어져 작업 시간이 증가되고, 상기 중량부 보다 많이 혼합되면 경화제의 점도가 너무 높아 분사 및 도포 작업이 불가능해지는 문제점이 있으므로, 상기와 같은 한정된 중량부를 가지는 것이 바람직하다.
석고분말은, 상기 주제와 혼합시 주제의 응결 조절 기능을 제공하는 것으로서, 상기 아이오도벤젠 100 중량부를 기준으로 5 내지 10 중량부가 혼합되는데, 상기 중량부 보다 적게 혼합되면 주제의 무기물과의 결합 및 접착 기능이 저하되고, 상기 중량부 보다 많이 혼합되면 부직포(110)의 공극이 막히게 되는 문제점이 있으므로, 상기와 같은 한정된 중량부를 가지는 것이 바람직하다.
보조제는, 토양 속의 미사 즉, 실트와 점토 등의 단립화를 촉진시켜 부직포(110)와 토양의 결합력을 향상시키는 것으로서, 후술된 지반보강지오셀(200)에 식생토나 보강토의 충전시 식생토나 보강토와의 결합을 향상시키며, 공지의 미립분 상태의 제지화이버인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 보강제는, 주제, 경화제 및 보조제가 3:0.5:1의 부피비로 혼합 교반되는데, 주제가 3의 부피비를 초과하는 경우에는 보강제의 경화에 너무 많은 시간이 소요되고 3의 부피비를 미만하는 경우에는 보강층(120)의 인장 강도, 전장 강도 및 투수 기능이 크게 저하되며, 경화제가 0.5의 부피비를 초과하는 경우에는 보강제의 경화가 너무 빨라져 보조제의 평탄화 작업 등과 같은 작업성이 저하되고 0.5의 부피비를 미만하는 경우에는 보강제의 경화에 너무 많은 시간이 소요되며, 보조제가 1의 부피비를 초과하는 경우에는 분사수단을 이용한 분사 및 도포 작업이 불가능해지고 1의 부피비를 미만하는 경우에는 식생토나 보강토와의 결합력이 저하되는 문제점이 있으므로, 상기와 같은 한정된 부피비를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 보강제는, 부직포(110)에 제곱미터당 0.5 내지 1 리터가 분사 및 도포되는데, 일예로, 부직포(110)의 부직포가 200g/m2 내지 350g/m2의 면밀도를 가지는 상태에서, 0.5 리터에 미만하는 양이 분사 및 도포되는 경우에는 부직포의 내부를 향해 보강제가 소정 깊이로 침투되지 못하게 되어 부직포(110)의 전반적인 재료의 변형율 차이로 인해 인장 강도와 전단 강도가 저하되고, 1 리터를 초과하는 양이 분사 및 도포되는 경우에는 부직포가 보강제에 함침되어 부직포의 표면 보다 내부에 보강층(120)이 형성되어 투수비가 저하되고 부직포의 유연성이 저하되어 작업성도 저하되는 문제점이 있으므로, 상기와 같은 한정된 분사 및 도포량을 가지는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 지반보강섬유(100)는, 부직포(110)에 보강제가 도포 및 분사되어 보강층(120)이 형성된 후, 니들펀칭수단 등에 의해 천공 작업이 추가적으로 실시되어 배수성이 확보되도록 하는 것이 바람직하다.
이하, 본 본 발명에 따른 지반보강섬유(100)의 구체적인 특성 및 효과를 실시예를 통하여 설명하기로 한다.
먼저, 소정의 면적을 가지는 부직포(110)의 정면에 보강제가 도포 및 분사되어 보강층(120)이 구성된 지반보강섬유(100)가 제공된다.
부직포(110)는, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 혼합에 의해 제조되는 부직포이고 200g/m2의 면밀도를 가진다.
보강제는, 주제, 경화제 및 보조제가 1:1:1의 부피비로 혼합 교반되고, 부직포(110)에 제곱미터당 0.3 리터가 분사 및 도포된다.
여기서, 주제는 폴리사카라이드 100 중량부에 메틸렌비스크아크릴아마이드 50 중량부, 펄라이트 20 중량부, 질석 10 중량부 및 메틸비닐에테르 3 중량부를 포함하고, 경화제는 아이오도벤젠 100 중량부에 페닐하이드라진 70 중량부, 세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머 60 중량부, 암모늄글루코네이트 50 중량부, 디에틸에테르 30 중량부 및 석고분말 15 중량부를 포함하고, 보조제는 미립분 상태의 제지화이버를 포함한다.
먼저, 소정의 면적을 가지는 부직포(110)의 정면에 보강제가 도포 및 분사되어 보강층(120)이 구성된 지반보강섬유(100)가 제공된다.
부직포(110)는, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 혼합에 의해 제조되는 부직포이고, 300g/m2의 면밀도를 가진다.
보강제는, 주제, 경화제 및 보조제가 3:0.5:1의 부피비로 혼합 교반되고, 부직포(110)에 제곱미터당 1 리터가 분사 및 도포된다.
여기서, 주제는 폴리사카라이드 100 중량부에 메틸렌비스크아크릴아마이드 65 중량부, 펄라이트 40 중량부, 질석 25 중량부 및 메틸비닐에테르 10 중량부를 포함하고, 경화제는 아이오도벤젠 100 중량부에 페닐하이드라진 60 중량부, 세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머 45 중량부, 암모늄글루코네이트 30 중량부, 디에틸에테르 10 중량부 및 석고분말 5 중량부를 포함하며, 보조제는 미립분 상태의 제지화이버를 포함한다.
먼저, 소정의 면적을 가지는 부직포(110)의 정면에 보강제가 도포 및 분사되어 보강층(120)이 구성된 지반보강섬유(100)가 제공된다.
부직포(110)는, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 혼합에 의해 제조되는 부직포이고, 350g/m2의 면밀도를 가진다.
보강제는, 주제, 경화제 및 보조제가 2:2:2의 부피비로 혼합 교반되고, 부직포(110)에 제곱미터당 1.3 리터가 분사 및 도포된다.
여기서, 주제는 폴리사카라이드 100 중량부에 메틸렌비스크아크릴아마이드 80 중량부, 펄라이트 45 중량부, 질석 40 중량부 및 메틸비닐에테르 10 중량부를 포함하고, 경화제는 아이오도벤젠 100 중량부에 페닐하이드라진 45 중량부, 세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머 30 중량부, 암모늄글루코네이트 30 중량부, 디에틸에테르 7 중량부 및 석고분말 5 중량부를 포함하며, 보조제는 미립분 상태의 제지화이버를 포함한다.
이후, 상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 지반보강섬유(100)를 시험편으로 제조한 후 시중에 유통되는 시제품들과 비교하여 물성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112021023957777-pat00001
따라서 본 발명에 의하면, 상기와 같이, 부직포(110)에 보강제를 통한 보강층(120)을 형성하는 경우, 상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 시제품에 비하여 인장 강도, 인장 신도, 발수도 외에, 전단 강도 등의 물성 특성이 크게 향상되는 것을 알 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 지반보강섬유(100)는, 부직포(110)의 정면에 보강층(120)이 직접 도포 및 분사에 의해 충전되어 부직포(110)의 인장 강도와 전단 강도가 향상되도록 하고 있으나, 보다 향상된 인장 강도와 전단 강도를 가지도록 하기 위하여, 부직포(110)의 정면에 지오매트(130)가 부직포(110)의 면적에 대응되는 면적으로 안착된 후 보강제가 지오매트(130)의 상부에 도포 및 분사되는 것에 의해 지오매트(130)와 부직포(110)의 정면에 침투되면서 지오매트(130)가 부직포(110)에 취부되면서 보강층(120)이 구성되도록 하여도 좋다.
상기 지오매트(130)는, 열융착 폴리아미드(PA6)가 3차원 필라멘트 구조로 제조되고, 200g/m2 내지 400g/m2 정도의 면밀도를 가지는 것이 바람직하다.
여기서, 지오매트(130)가 200g/m2를 미만하는 면밀도를 가지는 경우에는 상기 보강제의 도포나 분사시 보강제가 부직포(110)의 내부를 향해서 모두 충전되어 부직포(110)의 정면에 취부되지 못하는 문제점이 있고, 지오매트(130)가 400g/m2를 초과하는 면밀도를 가지는 경우에는 상기 보강제의 도포나 분사시 부직포(110)의 내부를 향해 보강제가 일정 깊이로 침투되지 못하고 지오매트(130)에 보강층(120)이 형성되어 지오매트(130)가 부직포(110)의 정면에 취부되지 못하는 문제점이 있으므로, 상기와 같은 한정된 면밀도를 가지는 것이 바람직하다.
따라서 지오매트(130)에 의하면, 부직포(110)에 정면에 보강층(120)을 통해 취부됨으로써, 부직포(110)의 인장 강도와 전단 강도가 보다 향상되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반보강구조체는, 연약지반 및 불안정 비탈면 등과 같은 시공부위에 펼침 시공되는 지반보강섬유(100), 지반보강섬유(100)의 상층에 벌집 형상을 가지면서 펼침 시공되며 지반보강섬유(100)와 함께 연약 지반의 보강 효과를 극대화시키는 지반보강지오셀(200) 및 지반보강지오셀(200)의 접합부분 또는 겹침부분을 통하여 지반보강섬유(100)를 관통하고 지반에 고정되어 지반보강지오셀(200)을 지지하고 파단을 방지하며 지반보강섬유(100)의 상층에 지반보강지오셀(200)이 안정적으로 설치되도록 하는 보강프레임(300) 등을 포함한다.
여기서, 지반보강섬유(100)는, 연약 지반 등과 같은 시공부위에 펼침 시공되어 높은 인장 강도와 전단 강도 및 투수성 이외에도 지반과의 향상된 결합력을 제공함과 동시에 지반보강지오셀(200)에 발생하는 하중의 분산을 유도하는 완충 기능을 제공하는 수단으로서, 상술한 바와 같은 구성을 가질 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
지반보강지오셀(200)은, 지반보강섬유(100)의 상층에 벌집 구조를 가지면서 시공되고 충전공간에 현장 자갈이나 쇄석 등이 포함된 식생토나 보강토가 충전되어 비탈면 등에 시공시 가급적 식물의 식생이 용이하도록 하고 용출수 등에 의한 미사유실, 침식, 침하 현상을 억제하여 식생토나 보강토의 유실을 억제하는 다짐 기능을 제공하는 수단으로서, 상호간 중첩되는 부위가 지그재그를 가지면서 접합되어 펼쳐질 때 충전공간이 서로 엇갈리게 제공되도록 하는 프레임(210)과, 프레임(210)의 상하단부에 다양한 크기를 가지면서 복수개가 형성되어 배수를 용이하게 하고 식물의 뿌리가 잘 뻗어나가도록 하여 식생을 보조하는 관통공(220) 등을 포함한다.
여기서, 지반보강지오셀(200)은, 공지의 구성을 가질 수 있으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
보강프레임(300)은, 지반보강지오셀(200)의 프레임(210)의 접합부분(초음파 융착부분)이 내측에 끼워진 후 지반보강섬유(100)의 상면에 위치된 상태에서 고정부재를 통해 지반에 고정되어 지반보강지오셀(200)의 접합부분 파단을 방지하고 지지력을 증대하면서 지반보강섬유(100)의 상층에 지반보강지오셀(200)이 안정적으로 설치되도록 하는 수단으로서, HDPE 재질인 지반보강지오셀(200) 보다 지지력 및 강도가 우수한 섬유강화플라스틱재질을 가지고 프레임(210)의 높이보다 긴 길이와 '
Figure 112021023957777-pat00002
'자 형상의 단면을 가지며, 지면에 앙카핀 등과 같은 고정부재를 통해 고정되는 것이 바람직하다.
따라서 보강프레임(300)에 의하면, 경사면 등과 같은 보강이 필요한 지반에 지반보강섬유(100)와 지반보강지오셀(200)이 안정적으로 고정 설치되도록 할 수 있다.
이하, 본 본 발명에 따른 지반보강섬유를 이용한 지반보강구조체의 지반보강 시공방법 및 작용에 대해 설면하기로 한다.
먼저, 보강이 실시된 경사면 등의 지반이 정리된다.
여기서, 지반의 정리는, 지면의 평탄화 및 이물질 제거 과정을 포함한다.
이후, 경사면 등의 지반에 본 발명의 지반보강섬유(100)가 펼침 시공된다.
여기서, 지반보강섬유(100)는, 소정의 면적을 가지는 부직포(110)에 보강제가 도포 및 분사되어 인장 강도와 전단 강도를 향상시키는 보강층(120)이 형성된다.
이때, 지반보강섬유(100)는, 부직포(110)의 정면(상면)에는 부직포(110)에 대응되는 면적으로 지오매트(130)가 안착된 후 지오매트(130)의 상부로부터 부직포(110)의 상면에 보강제가 도포 및 분사되어 보강층(120)이 지오매트(130)의 하부와 부직포(110)의 상부에 소정의 두께로 구성되어 지오매트(130)가 부직포(110)에 취부되는 구조를 가질 수도 있다.
이후, 지반보강섬유(100)의 상층에 지반보강지오셀(200)이 펼침 시공된다.
여기서, 지반보강지오셀(200)은, 프레임(210)의 상호간 중첩되는 부위가 지그재그를 가지면서 접합되어 펼쳐질 때 충전공간이 서로 엇갈리게 제공되고, 프레임(210)의 상하단부에 다양한 크기를 가지면서 복수개의 관통공(220)이 형성된다.
이후, 지반보강지오셀(200)의 프레임(210)들 중첩부분 상부로부터 '
Figure 112021023957777-pat00003
'자 형상을 가지는 보강프레임(300)이 프레임(210)의 중첩부분을 커버한 상태에서 앙카핀 등의 고정부재를 통하여 지반보강섬유(100) 및 지반까지 관통 고정되어 프레임(210)들의 충전공간이 식생토나 보강토의 충전에 의해 파단되는 것이 방지되고, 지반보강지오셀(200)이 지반보강섬유(100)의 상층에 안정적으로 설치되며, 더불어 지반보강섬유(100)도 지반에 고정된다.
이후, 지반보강지오셀(200)의 충전공간에 일정한 양의 식생토나 보강토가 충전되고 지반보강 시공이 완료된다.
따라서 상술한 바에 의하면, 부직포(110)에 보강제가 도포 및 분사되어 향상된 인장 강도와 전단 강도를 가지는 지반보강섬유(100)를 제공하고 지반보강섬유(100)의 상층에 지반보강지오셀(200)이 보강프레임(300)과 함께 시공되어 향상된 지지력과 전단 강도를 제공하여 연약 지반의 보강 효과를 증대시킬 수 있다.
상술한 본 발명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구 범위와 청구 범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

Claims (3)

  1. 소정의 면적을 가지는 부직포(110)와; 부직포(110)의 정면에 보강제의 도포 및 분사에 의해 형성되는 보강층(120)을 포함하고,
    부직포(110)는,
    200g/m2 내지 350g/m2의 면밀도를 가지며,
    보강제는,
    부직포(110)에 도포 및 분사되는 주제; 상기 주제와 혼합 교반되고 부직포(110)에 도포시 주제가 경화되도록 하는 경화제; 및 상기 주제 및 경화제와 혼합 교반되고 부직포(110)에 도포 및 분사된 후 물과 반응시 부직포(110)와 토양의 결합력을 향상시키는 보조제를 포함하고,
    주제, 경화제 및 보조제가 3:0.5:1의 부피비로 혼합 교반되며,
    부직포(110)에 제곱미터당 0.5 내지 1 리터가 분사 및 도포되고,
    주제는,
    폴리사카라이드 100 중량부에 메틸렌비스크아크릴아마이드 60 내지 70 중량부, 펄라이트 30 내지 40 중량부, 질석 20 내지 30 중량부 및 메틸비닐에테르 5 내지 10 중량부를 포함하고,
    경화제는,
    아이오도벤젠 100 중량부에 페닐하이드라진 50 내지 60 중량부, 세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머 40 내지 50 중량부, 암모늄글루코네이트 30 내지 40 중량부, 디에틸에테르 10 내지 20 중량부 및 석고분말 5 내지 10 중량부를 포함하며,
    보조제는,
    미립분 상태의 제지화이버인 것을 특징으로 하는 지반보강섬유.
  2. 소정의 면적을 가지는 부직포(110); 부직포(110)의 정면에 펼쳐지는 지오매트(130); 및 지오매트(130)의 상부로부터 부직포(110)의 정면을 향해 도포 및 분사되는 보강제에 의해 형성되고 지오매트(130)가 부직포(110)에 취부되도록 하는 보강층(120)을 포함하고,
    부직포(110)는,
    200g/m2 내지 350g/m2의 면밀도를 가지며,
    지오매트(130)는,
    열융착 폴리아미드(PA6)가 3차원 필라멘트 구조로 제조되고 200g/m2 내지 400g/m2의 면밀도를 가지며,
    보강제는,
    부직포(110)를 향하여 지오매트(130)의 상부로부터 도포 및 분사되는 주제; 상기 주제와 혼합 교반되고 부직포(110)에 도포시 주제가 경화되도록 하는 경화제; 및 상기 주제 및 경화제와 혼합 교반되고 부직포(110)에 도포 및 분사된 후 물과 반응시 부직포(110)와 토양의 결합력을 향상시키는 보조제를 포함하고,
    주제, 경화제 및 보조제가 3:0.5:1의 부피비로 혼합 교반되고,
    부직포(110)에 제곱미터당 0.5 내지 1 리터가 분사 및 도포되며,
    주제는,
    폴리사카라이드 100 중량부에 메틸렌비스크아크릴아마이드 60 내지 70 중량부, 펄라이트 30 내지 40 중량부, 질석 20 내지 30 중량부 및 메틸비닐에테르 5 내지 10 중량부를 포함하고,
    경화제는,
    아이오도벤젠 100 중량부에 페닐하이드라진 50 내지 60 중량부, 세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머 40 내지 50 중량부, 암모늄글루코네이트 30 내지 40 중량부, 디에틸에테르 10 내지 20 중량부 및 석고분말 5 내지 10 중량부를 포함하며,
    보조제는,
    미립분 상태의 제지화이버인 것을 특징으로 하는 지반보강섬유.
  3. 지반에 펼침 시공되고 제1항 또는 제2항에 따른 지반보강섬유(100);
    지반보강섬유(100)의 상층에 펼침 시공되고 상호간 중첩되는 부위가 지그재그를 지그재그를 가지면서 접합되어 펼쳐질 때 충전공간이 서로 엇갈리게 제공되도록 하는 프레임(210)과 프레임(210)에 형성되어 배수와 식생 기능을 제공하는 관통공(220)으로 구성된 지반보강지오셀(200); 및
    지반보강지오셀(200)의 프레임(210)의 중첩 부위가 내측에 끼워진 후 지반보강섬유(100)의 상면에 위치된 상태에서 고정부재를 통해 지반에 고정되어 지반보강섬유(100)의 상층에 지반보강지오셀(200)이 설치되도록 하는 보강프레임(300)을 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강구조체.
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