KR102278926B1

KR102278926B1 - 탄소계 팽창재를 이용한 그라우트재 및 이를 이용한 시공방법

Info

Publication number: KR102278926B1
Application number: KR1020210046513A
Authority: KR
Inventors: 이정배
Original assignee: 주식회사 지에프시알엔디; 이정배
Priority date: 2021-04-09
Filing date: 2021-04-09
Publication date: 2021-07-19

Abstract

본 발명은, 구조물의 간극에 주입되는 그라우트재에 있어서, 배합재료는, 시멘트 35~50 중량%; 결합재 2~10 중량%; 규사 40~60 중량%; 소포제 0.05~0.2 중량%; 증점제 0.01~0.5 중량%; 고성능유동화제 0.3~1.5 중량%; 팽창재 1~10 중량%를 포함하는 그라우트재 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법에 관한 것이다.

Description

탄소계 팽창재를 이용한 그라우트재 및 이를 이용한 시공방법{Grout material using carbon-based expansive admixture and construction method using the same}

본 발명은, 구조물의 보수, 지반개량 등에 사용되는 그라우트재와 이를 이용한 그라우팅 시공방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 탄소계 팽창재를 사용하여 유동성, 충전성이 좋고, 특히 강도 저하가 거의 없으면서 그라우트의 수축이 발생하지 않는 그라우트재와 이를 이용한 그라우팅 시공방법에 관한 것이다.

그라우팅은 시멘트, 잔골재 등을 혼합한 충전재를 구조물의 틈, 암반 균열, 지층내부 등에 강제로 주입하거나 충전하여, 구조적 안정성과 지반의 지지력 등을 증대시키거나 단면을 복구하는 공법 등을 말한다.

그라우팅이 적용되는 분야는 갈수록 확대되어, 원자력발전소 격납구조물 하부, 궤도 하부 슬래브, 교량 받침, 교량 신축이음 채움재, 각종 구조물의 보수·보강 주입, 앵커볼트 고정용 채움재, 철근의 이음, 프리팩트 콘크리트, PC 긴장, 중량기계 받침 등에 광범위하게 적용되고 있고, 이에 따라 사용되는 그라우트재의 품질과 성능 또한 고품질, 고성능이 요구되고 있다.

그라우팅이 제 기능을 발휘하기 위해 그라우트재는 다음과 같은 기본 성능을 구비해야 한다.

그라우트재의 기본 요구 성능은 첫째, 수축(침하), 블리딩, 재료분리 등이 발생하지 않아야 하고, 둘째, 유동성과 충전성이 우수해야 하며, 셋째, 적용되는 현장에서 요구되는 강도를 발휘해야 하고, 넷째, 내구성이 우수하여 장기간 사용이 가능하여야 한다.

위와 같은 물성을 확보하기 위하여 여러 가지 기술과 재료가 적용되는데, 그라우트의 충전성과 유동성을 확보하기 위하여 유동화제를 사용하고, 강도 발현을 위하여 감수제를 사용하여 사용 수량을 저감시키는 방안 등을 적용한다.

그라우트재는 시멘트계를 주성분으로 기본 물성을 확보하고 있는데, 시멘트계 재료의 최대 단점은 타설 후 시간에 따라 경화하면서 체적이 감소한다는 점이다. 그라우트재 타설 후 수축이 발생하게 되면, 부착면이 감소하고, 부착면이 불연속적으로 되며, 구조물 내부에 공동 내지 간극이 발생하게 되어 그라우트가 제 기능을 발휘하지 못하고, 결국 구조물의 내구성이 크게 저하되는 문제가 발생한다.

따라서 그라우트에서 무수축 성능이 가장 중요하다 할 수 있는데, 그라우트재의 무수축 성능을 확보하기 위하여 팽창제 또는 팽창재를 사용하게 된다.

종래에 사용하는 팽창제(팽창재)는 기본적으로 금속분말계 팽창제와 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재, 석고계 팽창재, 이온 또는 비이온계 계면활성제로 구성된 수축저감제 등을 주로 사용하여 왔다.

그러나 종래의 금속분말계 팽창제의 경우 아주 적은 소량을 사용하므로, 그라우트재 내에서 고르게 분산, 혼합하기가 어렵고, 적절하게 균등분산이 되지 않을 경우에는 타설 초기에 부등수축 및 부등팽창이 발생하게 되어 돌이킬 수 없는 하자로 연결되는 문제가 있었다.

그리고 그라우트재의 수축은 타설 후 초기에 많이 발생하고, 이후 경화되면서 지속적으로 수축이 발생하기 때문에, 타설 초기의 수축뿐만 아니라 장기적인 수축을 모두 방지하여야 하는데, 종래의 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재는 타설 초기의 수축을 제대로 보상하지 못하는 문제가 있었다.

특허문헌 0001은, 시멘트(111), 실리카 흄(Silica Fume: 112), 충전재(113), 모래(114), 팽창재(115) 및 촉진 경화제(116)로 이루어진 100 중량부의 결합재(Binder: 110); 물(121) 및 고성능 감수제(122)를 혼합하여 형성되고, 상기 결합재(110)와 배합되어 시멘트 페이스트(Cement Paste)를 형성하고, 상기 100 중량부의 결합재(110)를 기준으로 20~25 중량부의 배합수(120); 및 휨강도, 인성 및 균열 저항성을 향상시키도록 상기 결합재(110)와 상기 배합수(120)가 배합된 상기 시멘트 페이스트에 투입되고, 상기 시멘트 페이스트 전체 체적대비 0.5~1.5%의 체적비를 갖는 보강섬유(Reinforcing Fiber:130)를 포함하는 초고성능 섬유보강 무수축 그라우트를 개시하고 있으나, 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하지 못하였다.

따라서 타설 초기와 장기에 걸쳐 수축이 발생하지 않도록 하고, 팽창재를 첨가하더라도 강도와 내구성이 저하되지 않으며, 충전성, 유동성이 우수한 그라우트재의 개발이 요구되었다.

한국 등록특허공보 10-1604378호

본 발명은, 위와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해, 타설 초기뿐만 아니라 장기적으로 발생하는 수축에 대해 효율적으로 보상할 수 있는 탄소계 팽창재와 이를 이용한 그라우트재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 위와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해, 팽창재를 첨가하더라도 강도와 내구성이 저하되지 않는 그라우트재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러, 본 발명에서는, 위와 같은 그라우트재를 이용한 그라우팅 시공방법을 제공하고자 한다.

본 발명에서는, 구조물의 공간 또는 지반 내부에 충전되는 그라우트재에 있어서, 배합재료는, 시멘트 35~50 중량%; 결합재 2~10 중량%; 규사 40~60 중량%; 소포제 0.05~0.2 중량%; 증점제 0.01~0.5 중량%; 고성능유동화제 0.3~1.5 중량%; 팽창재 1~10 중량%를 포함하되, 상기 팽창재는 탄소계 팽창재를 포함하고, 상기 탄소계 팽창재는, a) 탄소분말 20~65 중량%; α형 반수석고, β형 반수석고 및 무수석고 중 2종 이상이 혼합된 석고재료 5~20 중량%; 고로슬래그 미분말, 탄산칼슘 및 점토분말 중 2종 이상 혼합된 포졸란 재료 30~60 중량%을 혼합하는 단계; b) 상기 a)단계에서 혼합된 혼합물 100중량부를 기준으로 물 10~30중량부를 섞어 반죽하는 단계; c) 과립기를 이용하여 과립화한 후 건조하는 단계를 포함하는 과정에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 그라우트재를 제공한다.

상기 결합재는 고로슬래그 미분말, 플라이애시 및 실리카 흄 중 적어도 하나 이상이 포함되고, 상기 팽창재는 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재와 탄소계 팽창재가 중량비 1~5:1의 비율로 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 그라우트재는, 상기 배합재료 100중량부를 기준으로 배합수 16~20중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

또한 본 발명에서는, 구조물 또는 지반에 그라우팅하는 시공방법에 있어서, 가) 그라우트재를 준비하는 단계; 나) 상기 그라우트재를 사용하여 구조물 또는 지반에 그라우팅하는 단계; 다) 주입된 그라우트재를 양생하는 단계를 포함하는 그라우팅 시공방법을 제공한다.

아울러 본 발명에서는, 그라우트재에 혼합되는 팽창재를 제조하는 방법에 있어서, α) 탄소분말 20~65 중량%; α형 반수석고, β형 반수석고 및 무수석고 중 2종 이상이 혼합된 석고재료 5~20 중량%; 고로슬래그 미분말, 탄산칼슘 및 점토분말 중 2종 이상 혼합된 포졸란 재료 30~60 중량%을 혼합하는 단계; β) 상기 α)단계에서 혼합된 혼합물 100중량부를 기준으로 물 10~30중량부를 섞어 반죽하는 단계; γ) 과립기를 이용하여 과립화한 후 건조하는 단계를 포함하는 탄소계 팽창재 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 탄소계 팽창재를 이용한 그라우트재 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법은 아래와 같은 효과를 가진다.

첫째, 본 발명의 그라우트재는 타설 초기 수축에 대한 보상성능이 우수한 탄소계 팽창재와 장기 수축에 대한 보상성능이 우수한 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재를 중량비 1:1~5의 비율로 혼합하여 사용함으로써, 타설 초기와 장기적으로 발생하는 수축을 효율적으로 방지한다.

둘째, 일반적으로 팽창제나 팽창재를 혼합하면 그라우트의 강도가 저하될 수 있으나, 본 발명에서는 탄소계 팽창재를 일정 비율 사용함으로써 강도와 내구성이 저하되지 않는다.

셋째, 본 발명의 그라우트재는 강도 저하가 거의 없으면서, 충전성 및 유동성이 우수하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 수축팽창 실험결과 그래프
도 2는 비교예1에 의한 수축팽창 실험결과 그래프
도 3은 비교예2에 의한 수축팽창 실험결과 그래프
도 4는 비교예3에 의한 수축팽창 실험결과 그래프

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 그라우트재는 본 발명에서 개발한 탄소계 팽창재를 포함하고, 본 발명의 그라우팅 시공방법은 본 발명의 그라우트재를 이용할 수 있다.

본 발명의 그라우트재의 배합재료는, 시멘트 35~50 중량%, 결합재 2~10 중량%, 규사 40~60 중량%, 소포제 0.05~0.2 중량%, 증점제 0.01~0.5 중량%, 고성능유동화제 0.3~1.5 중량%, 팽창재 1~10 중량%를 포함한다.

그리고 배합수를 섞어 반죽할 때에는, 상기 배합재료 100중량부를 기준으로 배합수 16~20중량부를 혼합한다.

상기 시멘트는, 그라우트재를 형성하는 기본적인 재료로서, 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 사용할 수 있다.

본 발명의 시멘트 조성비는 결합재 및 다른 혼화제뿐만 아니라 팽창재와 유기적으로 작용하게 되고, 그 조성비는 다른 구성들과의 결합관계를 고려하여 결정한다.

본 발명의 그라우트재 배합재료의 전체 조성비에서, 시멘트의 량을 35중량% 미만으로 사용할 경우 그라우트재의 결합력이 약해져 강도 및 내구성이 저하되고, 50중량%를 초과해서 사용할 경우 수화열에 의한 균열이 발생할 수 있고, 팽창재에 의한 수축보상 효과가 떨어질 수 있다.

상기 결합재는 고로슬래그 미분말, 플라이애시 및 실리카 흄 중 적어도 하나 이상을 포함하여 사용하고, 결합재 역시 다른 구성들과의 유기적인 결합관계를 고려하여 2~10 중량%를 사용하게 된다.

결합재는 수화열을 감소시키고, 장기간에 걸친 수경반응에 의해 그라우트 내부구조를 치밀하게 형성시키며, 장기적으로 시멘트 수화물과 반응하여 수밀성, 내화학성, 내알칼리성 등 내구성과 장기강도를 증진시킨다.

본 발명의 그라우트재 배합재료의 전체 조성비에서, 결합재를 2 중량% 미만 사용할 경우 그 효과가 적고, 10 중량%를 초과할 경우 단위수량 및 균열이 증가되고, 비경제적인 배합이 된다.

상기 규사는 그라우트 내에서 필러 역할을 수행하고, 그라우트 내부의 충전율을 높여 내구성을 높이게 된다.

규사는 입경 0.3~1.6mm인 것을 사용하고, 본 발명의 그라우트재의 다른 구성들과의 유기적인 결합에 의해 규사 40~60 중량%를 사용한다.

소포제는 시멘트, 결합재, 규사 등을 혼합할 때 연행될 수 있는 기포를 감소시키고 그라우트의 강도저하를 방지하기 위해 사용한다.

본 발명의 그라우트재 배합재료의 전체 조성비에서, 소포제를 0.05 중량% 미만 사용할 경우 그 효과가 미미하고, 0.2 중량%를 초과할 경우 오히려 내구성과 강도에 악영향을 미치게 된다.

증점제는 그라우트재 내에서 다른 구성들과 혼합하여 재료분리 저항성을 높이고, 미세한 기포의 공기연행 작용에 의해 그라우트의 내구성을 향상시키기 위해 사용한다.

본 발명의 그라우트재 배합재료의 전체 조성비에서, 증점제를 0.01 중량% 미만 사용할 경우 그 효과가 미미하고, 0.5 중량%를 초과할 경우 점성이 강하여 주입에 어려움이 있고, 충전성이 나빠질 수 있다.

고성능유동화제는 종래의 유동화제나 감수제의 성능을 개선하여 그라우트재에 유동성과 감수 기능을 부여하기 위해 사용한다. 고성능유동화제는 강력한 분산작용에 의해 단위수량을 감소시키고, 소량의 배합수로도 작업성이 향상되도록 하여 그라우트의 내구성과 강도를 증진시킨다.

본 발명의 그라우트재 배합재료의 전체 조성비에서, 고성능유동화제를 0.3 중량% 미만 사용할 경우 그 효과가 미미하고, 1.5 중량%를 초과할 경우 재료분리 현상이 발생할 수 있다.

상기 팽창재는 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재와 탄소계 팽창재를 혼합하여 사용하는데, 중량비로 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재 : 탄소계 팽창재를 1~5:1의 비율로 혼합한다. 상기 비율은 초기 수축보상과 장기 수축보상이 적절하게 이루어져 그라우트의 수축 방지가 효율적으로 이루어지기 위한 비율이다. 여기서 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재의 비율이 1 미만이 되면, 장기 수축에 대한 보상이 적절히 이루어지기 어렵고, 탄소계 팽창재의 비율이 1 미만이 되면 초기 수축에 대한 보상이 적절히 이루어지기 어렵다.

칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재는 에트링자이트 생성을 이용하여 배합수의 증발과 시멘트 수화 반응으로 수축되는 부분을 저감시키게 된다.

팽창재는 그 기능을 발휘하는 시기가 다르므로 재료의 선택 및 사용량의 선택을 제대로 사용하지 못할 경우, 균등하지 못한 분산으로 인한 부등수축, 부등팽창으로 인하여 균열 및 탈락 등의 하자가 발생할 수 있으나, 본 발명에서는 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재와 탄소계 팽창재를 혼합하면서, 위와 같은 비율로 사용함으로써 초기 수축 및 장기 수축을 일정하게 보상하고, 부등수축 및 부등팽창의 발생을 방지하게 된다.

상기 팽창재 중 상기 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재는 이미 알려져 있는 것을 사용하고, 탄소계 팽창재는 본 발명에서 개발한 것을 사용한다.

본 발명에서 사용하는 탄소계 팽창재는 탄소분말을 과립화하여 제조한다. 여기서 탄소분말은 다공질의 탄소성분계 분말로서 카본블랙분말, 폐카본분말 또는 팽창카본분말 등을 사용할 수 있다.

상기 탄소분말을 과립화하여 그라우트에 사용함으로써 그라우트 재료에서 혼입성을 향상시키고 분산성을 높여준다. 또한 과립화를 통해 비중이 낮은 탄소분말이 믹싱 도중 또는 믹싱 후에 재료 상부로 떠올라 그라우트재의 재료분리 현상을 방지해준다.

상기 탄소계 팽창재의 제조는 아래와 같은 과정에 의해 진행될 수 있다.

먼저, 탄소분말 20~65 중량%; α형 반수석고, β형 반수석고 및 무수석고 중 2종 이상이 혼합된 석고재료 5~20 중량%; 고로슬래그 미분말, 탄산칼슘 및 점토분말 중 2종 이상 혼합된 포졸란 재료 30~60 중량%을 혼합하고, 이들 재료들이 균일하게 잘 섞이도록 교반한다.

상기 α형 반수석고, β형 반수석고 및 무수석고는 분말도 900~1600 cm²/g인 것을 사용하고, 상기 탄소분말은 1μm보다 크고 297μm 보다 작은 입경을 사용하는 것이 바람직하다. 탄소분말의 입경이 297μm 보다 클 경우 그라우트 내부에서 부분팽창이 발생할 가능성이 있고, 팽창성능이 현저하게 낮아져 사용량을 가늠하기 어려운 문제점이 있다.

그리고 혼합된 혼합물 100중량부를 기준으로 물 10~30중량부를 섞어서 반죽한다. 반죽이 충분히 고르게 교반된 후에는 과립기를 이용하여 과립화한 후 충분히 건조시켜 제조하게 된다.

위와 같이 과립화된 탄소계 팽창재의 입자 크기는 0.3~1.7mm이 바람직하고, 다른 그라우트 구성들과 골고루 혼합될 수 있으며, 그라우트 배합재료에 배합수를 섞어 반죽할 때 탄소계 팽창재가 그라우트재 내에서 골고루 잘 분산된다.

탄소계 팽창재의 과립화는 요구되는 과립 크기에 따라 습식 과립법, 건식 과립법 및 직접 압축제정법 등으로 제조할 수 있으며, 과립의 크기가 최대 1.7mm를 넘으면 그라우트 재료의 믹싱 과정에서 전량이 분산되지 않아 재 성능을 발휘하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.

상기 과립화된 탄소계 팽창재는 그라우트가 타설된 직후 수축되는 화학적 수축을 포함한 건조수축의 일부, 자기수축의 일부, 소성수축의 일부를 보상하여 밀폐된 공간에 주입된 그라우트가 초기에 수축하여 채움재로서의 역할을 다하지 못하는 것을 방지할 수 있다.

그리고 상기 팽창재에 포함되는 상기 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재가 그라우트의 장기적인 건조수축을 보상하여, 최종적으로 초기와 장기에 균일하게 작용하는 수축보상을 통해 채움재의 수축으로 인한 공동현상을 억제하여 그라우트가 채움재로서 역할을 완벽하게 수행할 수 있도록 한다.

탄소계 팽창재는 탄소물질 자체의 다공질에 함유하고 있는 미세 기포가 그라우트 내부로 배출되어 물리적 팽창을 유도하므로 그라우트의 초기 수축을 방지하게 된다.

본 발명의 그라우트재의 물리적 특성을 평가하기 위하여, 표 1과 같이 실시예의 배합과 비교예 1, 2, 3의 배합을 실시하였다(여기서 배합수는 4가지 모두 배합재료 100중량부를 기준으로 배합수 18중량부를 혼합하였다).

	C	B	S	TE	AF	AD	A-EA	C-EA	CSA-EA
실시예	45	5	44.2	0.1	0.2	0.5	-	1	4
비교예 1	45	5	49.2	0.1	0.2	0.5	-	-	-
비교예 2	45	5	49.2	0.1	0.1985	0.5	0.0015	-	-
비교예 3	45	5	44.7	0.1	0.2	0.5	-	-	4.5

(C : 시멘트, B : 결합재, S : 규사, TE : 증점제, AF : 소포제, AD : 고성능유동화제, A-EA : 알루미늄파우더계 팽창재, C-EA : 탄소계 팽창재, CSA-EA : 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재)

표 1에서, 실시예는 본 발명에 의한 조성비를 적용한 실시예이고, 비교예 1은 팽창재를 사용하지 않은 경우, 비교예 2는 알루미늄파우더계 팽창재를 사용한 경우, 비교예 3은 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재를 사용한 경우이다.

KS F 4044(수경성 시멘트 무수축 그라우트) 및 KS F 2432(주입 모르타르의 컨시스턴시 시험방법)에 의한 시험을 실시하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

	깔때기 유하시험 (sec)	7일 압축강도 (MPa)	7일 휨강도 (MPa)
실시예	19.5	53.4	10.3
비교예 1	37	57.5	12.0
비교예 2	31	50.5	7.9
비교예 3	28	56.5	10.2

(압축강도 및 휨강도는 KS F 4044 수경성 시멘트 무수축 그라우트의 실험방법에 의한 실험결과이며, 깔대기 유하시험은 KS F 2432 주입 모르타르의 컨시스턴시 시험방법에 의하여 실험한 결과이다)

KS F 4044 에 의해 실시예와 비교예 1, 2, 3에 대해 압축강도와 휨강도를 측정한 결과, 실시예는 알루미늄파우더계 팽창재를 사용한 비교예 2에 비해 압축강도와 휨강도가 우수함을 확인할 수 있어 팽창재의 사용에도 강도저하가 거의 없음을 확인할 수 있었다.

깔때기 유하시험은, KS F 2432에 규정된 깔때기 속에 모르타르를 채운 뒤, 모르타르의 유출이 멈출 때까지 소요된 시간을 측정함으로써 주입 모르타르의 충전성을 확인할 수 있는 시험이다. 상기 깔때기 유하시험에서, 실시예는 모르타르의 유출이 멈추는데 까지 19.5초가 소요되어 비교예 1, 2, 3(평균값 32초)에 비해 약 40% 정도 충전성능이 우수한 것을 확인할 수 있었다.

아울러, 그라우팅할 때의 주입압은, 그라우팅 조건(대상 구조물의 구조, 공간의 크기 및 형상, 주입량 등)에 따라 달라질 수 있는데, 동일한 그라우팅 조건에서 그라우팅하는 것을 전제하면, 모르타르의 충전성이 우수할수록 낮은 주입압으로도 주입이 가능해진다. 따라서 본 발명에 의한 그라우트는 비교예 1, 2, 3과 같은 종래의 그라우트에 비해 동일한 그라우팅 조건 하에서 주입할 경우, 30~40% 낮은 주입압으로도 주입이 가능해 진다는 특별한 효과를 발휘한다.

본 발명 그라우트재의 주입압 절감 효과는, 탄소계 팽창재와 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재의 입도분포가 주입에 적합하고, 그라우트재에 포함된 구성들의 유기적인 작용에 의해 유동성, 자기충전성 등이 향상된 결과이다.

그리고 실시예와 비교예 1, 2, 3에 대해, ASTM C 827 Standard Test Method for Change in Height at Early Ages of Cylindrical Specimens of Cementitious Mixtures 시험방법에 의해 그라우트 믹싱 후 24시간까지의 수축팽창을 실험하고, 그 결과를 도 1 내지 4에 나타내었다.

도 1 내지 4에서, X축(가로축)은 경과시간(분)을 나타내고, Y축(세로축)은 경과시간에 따른 수축량 또는 팽창량(mm)을 나타낸다.

실시예에 대한 실험결과를 나타내는 도 1을 보면, 타설 초기 0.9mm 정도 팽창하고, 팽창량이 서서히 감소하여 24시간 후에는 0.1~0.2mm 정도 팽창하는 것으로 나타나 수축이 발생하지 않음을 확인할 수 있었다. 이는 본 발명의 탄소계 팽창재와 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재의 효율적인 작용에 의한 것이다.

팽창재를 사용하지 않은 경우인 비교예 1의 실험결과를 나타내는 도 2를 보면, 타설 직후부터 수축하기 시작하여 그 수축량이 지속되는 것을 확인할 수 있다.

알루미늄파우더계 팽창재를 사용한 경우인 비교예 2의 실험결과를 나타내는 도 3을 보면, 타설 초기 과도한 팽창이 발생하였는데, 부등팽창이 발생한 것을 확인할 수 있었다.

칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재를 사용한 경우인 비교예 3의 실험결과를 나타내는 도 4를 보면, 타설 직후 수축량이 많은 것을 확인할 수 있는데, 타설 초기의 수축에 대한 보상이 적절히 이루어지지 않았음을 알 수 있다.

본 발명에 의한 그라우트재는 충전성이 좋고, 강도 저하가 거의 없으며, 수축이 발생하지 않아, 다양한 구조물의 보수, 보강에 적용될 수 있다.

일례로, 본 발명의 그라우트재를 이용하여 상하수도 관을 갱생하는 경우, 그라우트재를 준비하고, 노후된 기존 상하수도 관에 갱생 관을 설치한 후(갱생 관을 설치한 후 그라우트재를 준비할 수도 있다), 기존 상하수도 관과 갱생 관 사이의 공간에 상기 그라우트재를 주입하고, 주입된 그라우트재를 양생하는 과정에 의해 진행될 수 있다.

그라우트재를 주입할 때에는, 갱생된 관의 시작지점과 끝나는 지점에 거푸집을 대신할 캡을 씌우고 앵커로 캡을 고정하여 주입공간을 막은 후 관의 하부에서 그라우트를 주입하여 공간을 채울 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

없음

Claims

구조물의 공간 또는 지반 내부에 충전되는 그라우트재에 있어서, 배합재료는,
시멘트 35~50 중량%;
결합재 2~10 중량%;
규사 40~60 중량%;
소포제 0.05~0.2 중량%;
증점제 0.01~0.5 중량%;
고성능유동화제 0.3~1.5 중량%;
팽창재 1~10 중량%를 포함하되,
상기 팽창재는 탄소계 팽창재를 포함하고,
상기 탄소계 팽창재는,
a) 탄소분말 20~65 중량%; α형 반수석고, β형 반수석고 및 무수석고 중 2종 이상이 혼합된 석고재료 5~20 중량%; 고로슬래그 미분말, 탄산칼슘 및 점토분말 중 2종 이상 혼합된 포졸란 재료 30~60 중량%을 혼합하는 단계;
b) 상기 a)단계에서 혼합된 혼합물 100중량부를 기준으로 물 10~30중량부를 섞어 반죽하는 단계;
c) 과립기를 이용하여 과립화한 후 건조하는 단계를 포함하는 과정에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는
그라우트재.
제1항에 있어서,
상기 결합재는 고로슬래그 미분말, 플라이애시 및 실리카 흄 중 적어도 하나 이상이 포함되고,
상기 팽창재는 칼슘 설포 알루미네이트계 팽창재와 탄소계 팽창재가 중량비 1~5:1의 비율로 포함되는 것을 특징으로 하는
그라우트재.
제2항에 있어서,
상기 그라우트재는, 상기 배합재료 100중량부를 기준으로 배합수 16~20중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
그라우트재.
삭제
삭제
구조물 또는 지반에 그라우팅하는 시공방법에 있어서,
가) 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 그라우트재를 준비하는 단계;
나) 상기 그라우트재를 사용하여 구조물 또는 지반에 그라우팅하는 단계;
다) 충전된 그라우트재를 양생하는 단계를 포함하는
그라우팅 시공방법.
그라우트재에 혼합되는 팽창재를 제조하는 방법에 있어서,
α) 탄소분말 20~65 중량%; α형 반수석고, β형 반수석고 및 무수석고 중 2종 이상이 혼합된 석고재료 5~20 중량%; 고로슬래그 미분말, 탄산칼슘 및 점토분말 중 2종 이상 혼합된 포졸란 재료 30~60 중량%을 혼합하는 단계;
β) 상기 α)단계에서 혼합된 혼합물 100중량부를 기준으로 물 10~30중량부를 섞어 반죽하는 단계;
γ) 과립기를 이용하여 과립화한 후 건조하는 단계를 포함하는
탄소계 팽창재 제조방법.