KR102305288B1 - 차수층 및 복토층의 라이닝 시설 및 라이닝 방법 - Google Patents

차수층 및 복토층의 라이닝 시설 및 라이닝 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차수층 및 복토층의 라이닝 시설 및 라이닝 방법에 관한 것으로, 라이닝의 시공이 요구되는 매립시설이나 저수지 등의 현장에서 토사와 첨가제를 혼합하여 라이닝토를 제조하고 포설과 다짐을 거쳐 라이닝층을 시공하며, 토사와 첨가제의 혼합토의 함수율을 균일하게 조성하여 차수와 강도 특성이 우수한 라이닝을 시공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 차수층 및 복토층의 라이닝 시설은, 토사 공급기로 스크린(10)과; 첨가제 공급기(20)와; 상기 토사 공급기를 통해 공급되는 토사와 상기 첨가제 공급기를 통해 공급되는 첨가제를 교반 혼합하는 교반기(30)와; 상기 교반기를 통해 교반된 혼합토를 분산하는 타격 분산대(40)와; 상기 타격 분산대에서 분산되는 혼합토에 혼합수를 살수하는 디퓨저(50)를 포함하여, 혼합토의 비산없이 혼합토와 혼합수를 혼합한 라이닝토를 조성하는 라이닝토 조성기를 포함하며, 상기 타격 분산대는 유입부와 토출부가 개방된 분산틀(41), 상기 분산틀 안에 형성되며 상기 분산틀 안에 유입되는 혼합토를 타격에 의해 분산시키는 타격수단으로 타격판(42), 타격봉(43)을 포함한다.

Description

차수층 및 복토층의 라이닝 시설 및 라이닝 방법{Lining Facilities and Lining Methods for Barrier Layer and Landfill Layer}
본 발명은 차수층 또는 복토층의 라이닝 시설 및 라이닝 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차수층 또는 복토층의 시공이 요구되는 매립시설이나 저수지 등의 현장에서 토사와 첨가제를 혼합하여 라이닝토를 제조하고 포설과 다짐을 거쳐 라이닝층을 시공하며, 토사와 첨가제의 혼합토의 함수율을 균일하게 조성하여 차수와 강도 특성이 우수한 차수층또는 복토층을 시공하는 차수층 및 복토층의 라이닝 시설 및 라이닝 방법에 관한 것이다.
이 부분은 본 출원 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 선행기술이 되는 것은 아니다.
국내뿐만 아니라 전 세계적으로 많은 매립시설, 연못, 하천, 저류지 등이 존재하고 있으며, 새롭게 신설되는 매립장, 연못, 하천, 저류지 등도 있을 것이다. 이의 매립장, 연못, 하천, 저류지 등에는 물, 저류수, 침출수, 오염수, 폐기물 등이 존치 또는 저류되어 있다. 상기 존치 또는 저류된 물, 저류수, 침출수, 오염수, 폐기물 등은 매립장, 연못, 하천, 저류지 등의 외부로 유출되지 못하도록 차수층이 시공되고 있다. 그리고 상부에는 외부의 물, 우수 등이 유입되지 못하도록 복토층을 시공하기도 한다.
예를 들어, 생활쓰레기나 건축폐기물, 산업용 폐자재 등을 매립하여 처리하는 폐기물 매립지에는 지면 아래로 굴착하여 매립공간을 확보한 후 바닥면과 경사면에 차수층을 설치하여 폐기물 자체의 수분과 빗물의 침투에 의한 토양과 지하수의 오염을 방지한다. 그리고 매립이 종료된 후에는 매립지 상부에 복토층을 설치하여 매립지 내부로 물, 우수 등이 유입되지 못하도록 하여 침출수의 발생을 억제한다.
종래 차수층 또는 복토층을 형성하는 방법으로는 점토재나 혼합토를 포설하는 방법, 시트(매트)를 깔아 설치하는 방법 등이 있다.
이중에서 점토재, 혼합토 등은 현장 주변에 흔히 존재하는 점토, 토사 등의 모토에 일부 첨가제를 혼합하여 사용하고 있다.
그런데 현장 주변에서 양질의 점토를 구하기는 어려울 경우에는 첨가제가 혼합되는 혼합토가 라이너로 많이 적용된다. 첨가제로는 석회, 시멘트, 벤토나이트 등의 일반 첨가제가 주로 사용되고 있다.
또한, 종래 라이닝층의 시공 방법은 토사와 첨가제를 교반한 후 살포하고 평탄화와 다짐을 거쳐 시공하는 정도로서, 상기 혼합토에 수분을 가하기 위하여 호스, 일반 노즐 등을 이용하여 물을 분사하는 정도에 불과하기 때문에 혼합토에 수분이 고르게 분포되지 못하는 점이 있고 또한 혼합토의 비산으로 인한 손실과 오염을 유발하고 있다.
본 발명의 배경기술을 확인할 수 있는 특허문헌으로 예컨대, 등록특허 제10-0355177호는 선별기로 원지반토사(화강토)에서 차수용 원료에 적합한 입경의 원지반토사를 선별하는 선별단계와; 선별된 원지반토사와 차수재료(고체첨가물)를 저장하고 이를 공급하기 위한 공급단계와; 상기 저장된 원지반토사와 차수재료를 건조시키면서 이송하여 공급하는 이송단계와; 원지반토사와 차수재료를 공급받아 각각 일정하게 계량하는 계량단계와; 계량된 원지반토사와 차수재료가 투입되어 혼합되는 1차 혼합단계와; 1차 혼합된 원지반토사와 차수재료가 투입되어 다시 혼합되는 2차 혼합단계와; 상기 혼합과정을 거친 차수용 원료가 이송되어 적재되는 적재단계;를 포함하여 구성되는 차수용 원료의 혼합공정이다.
공개특허 제10-2001-0088492호는 비위생 매립장 정비, 복원 공법과 그 매립장 재활용 방법에 있어서, 매립장을 일정 깊이와 면적으로 구획하여 매립가스 포집관 및 공기 주입관을 설치하고 신균주 미생물과 공기를 주입하여 급속 안정화시키는 단계; 매립 쓰레기를 굴착하여 조대 입자 및 불연성 페기물을 선별 분리하고, 벨트 콘베어에 의한 운반과 투입 단계; 굴착 쓰레기를 1단계 회전스크린 및 2단계 회전스크린을 통과 오염 토사와 비닐등을 선별 분리하는 단계와; 1, 2 단계 롤러스크린에 의한 가연성, 불연성 혼합쓰레기를 분리하는 공정으로부터 후단에 풍력으로 비닐과 불연성 폐기물을 선별 분리하는 단계; 선별 토사와 매립장내 오염 토양을 굴착 선별하여 오염 상태에 따라 150 내지 350℃로 가열하여 열탈착하는 단계; 선별 토사와 매립장내 오염 토양을 굴착 선별하여 오염 상태에 따라 pH 7 내지 8, 온도 20 내지 50℃ 및 습도를 40 내지 50%로 조절한 다음 신균주 미생물과 영양제를 투입하여 급속으로 생물반응시켜 활성화된 미생물로부터 토양에 포함된 각종 오염물질을 제거하는 생물학적 오염 토양 정화하는 단계; 상기 안정화 단계에서 토양정화 단계의 공정으로부터 비위생 매립장의 정비 복원이 완성되는 비위생 매립장 정비 복원공법과 정비 복원된 매립장을 유용한 토지(택지, 화회단지, 축사, 경작지, 공원, 체육시설, 주차장 등)로 재활용하거나, 다시 복합 차수층과 차수시트를 포설 시공하여 위생 매립장으로 재활용하는 방법이다.
등록특허 제10-0355177호 공개특허 제10-2001-0088492호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차수층 또는 복토층의 라이닝층 시공이 요구되는 매립시설이나 저수지 등의 현장에서 토사와 첨가제를 혼합하여 라이닝토를 제조하고 포설과 다짐을 거쳐 라이닝층을 시공하며, 토사와 첨가제의 혼합토의 함수율을 균일하게 조성하여 차수와 강도 특성이 우수한 차수층 및 복토층을 시공하는 라이닝 시설 및 라이닝 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 차수층 및 복토층의 라이닝 시설은, 토사 공급기와; 첨가제 공급기와; 상기 토사 공급기를 통해 공급되는 토사와 상기 첨가제 공급기를 통해 공급되는 첨가제를 교반 혼합하는 교반기와; 상기 교반기를 통해 교반된 혼합토를 분산하는 타격 분산대와; 상기 타격 분산대에서 분산되는 혼합토에 혼합수를 살수하는 디퓨저를 포함하여, 혼합토의 비산없이 혼합토와 혼합수를 혼합한 라이닝토를 조성하는 라이닝토 조성기를 포함하며, 상기 타격 분산대는 유입부와 토출부가 개방된 분산틀, 상기 분산틀 안에 형성되며 상기 분산틀 안에 유입되는 혼합토를 타격에 의해 분산시키는 타격수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 디퓨저는 내부 노즐과 외부 노즐의 2중 구조를 통해 혼합수를 충돌과 반사를 통해 분산시킨 후 살수하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 차수층 및 복토층의 라이닝 방법은, 토사와 첨가제를 교반하여 혼합토를 공급하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 공급되는 혼합토를 타격에 의해 분산시키는 제2단계와; 상기 제2단계를 통해 분산되는 혼합토에 혼합수를 살수하여 라이닝토를 낙하시키는 제3단계와; 상기 제3단계를 거쳐 적재된 라이닝토를 대상지로 이송시키는 제4단계와; 상기 제3단계 또는 제4단계를 거쳐 적재 또는 이송된 라이닝토를 평평하게 포설하는 제5단계와; 상기 제5단계 이후 라이닝토를 다짐하는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 차수층 및 복토층 라이닝 시설 및 라이닝 방법에 의하면, 차수층 또는 복토층 시공 현장(매립지, 저수지 등)에서 토사와 첨가제를 혼합하여 분사할 때 혼합수를 살수하여 혼합토와 혼합수의 균일한 혼합을 유도함으로써 차수층 또는 복토층 전체 영역에서 균일한 차수효과를 기대할 수 있고 혼합토의 비산으로 인한 환경오염과 손실도 줄여주는 효과가 있다.
그리고, 첨가제(칼슘, 실리카, 폴리머, 포졸란제)의 조성을 통해 차수층 또는 복토층의 차수특성과 강도특성을 높여 견고한 차수시설 또는 복토시설을 시공할 수 있고 결국 오염물의 지중 배출로 인한 환경오염 방지에 큰 도움을 줄 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 차수층 및 복토층 라이닝 시설의 전체 구성도.
도 2 내지 도 8은 각각 본 발명에 의한 차수층 및 복토층 라이닝 시설의 타격 분산대에 적용된 타격수단의 예시도.
도 9는 본 발명에 의한 차수층 및 복토층 라이닝 시설에 적용된 디퓨저의 구성도.
도 10은 본 발명에 의한 차수층 및 복토층 라이닝 시설에 적용된 디퓨저의 다른 구성도.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 차수층 및 복토층 라이닝 시설은, 라이닝토(모토와 첨가제가 혼합된 혼합토 및 물이 혼합된 혼합물)를 조성하는 라이닝토 조성기(100), 라이닝토 조성기(100)에 의해 조성된 라이닝토를 평평하게 포설하는 포설기(200), 포설기(200)를 통해 포설된 라이닝토를 다짐하는 다짐기(300)를 포함한다.
라이닝토 조성기(100)는 라이닝토를 조성하는 조성기로서 예를 들어 스크린(10), 첨가제 공급기(20), 교반기(30), 타격 분산대(40), 디퓨저(50)로 구성되며, 구체적인 구성은 다음과 같다.
스크린(10)은 모토는 예를 들어 25mm 이하 입도의 토사와 25mm 초과 입도의 골재가 혼합된 상태이며, 본 발명에서 사용되는 25mm 이하 입도의 토사를 선별하는 것이고, 즉, 25mm 의 메쉬망이다. 즉, 25mm 이하 입도의 토사는 스크린(10)의 선별공을 통과하여 교반기(30)에 공급되고 그 이상 입도의 골재는 선별공을 통과하지 못하여 선별된다. 여기서 25mm 입도는 라이닝층으로 시공되었을 때 투수를 막기 위한 최적의 수치이고 따라서 반드시 25mm로 한정되는 것은 아니다.
스크린(10)은 토사 공급기의 일 예인 것이며, 25mm 입도로 선별된 토사를 사용한다면 토사 공급기는 컨베이어 벨트나 포크레인 등으로 대체될 수 있다.
첨가제 공급기(20)는 토사 및 물과 혼합되어 차수를 위한 반응을 일으키는 첨가제를 교반기(30)에 공급하는 것이며, 첨가제를 낙하시키는 호퍼일 수 있고, 상기 호퍼에 첨가제를 공급하는 컨베이어 등 다양한 시설이 사용될 수 있다. 상기 호퍼, 첨가제 공급기 등에는 첨가제의 투입량을 조절하기 위한 밸브, 계량기, 조절기, 조절밸브 등의 구비가 가능하다.
첨가제의 구체적인 실시예에 대해서는 하기에서 구체적으로 설명하기로 한다.
교반기(30)는 토사와 첨가제를 혼합하여 이송하는 것이며, 예를 들어 컨베이어 벨트이다.
또한, 교반기(30)는 컨베이어 벨트 위에 회전 가능하게 설치되어 토사와 첨가제를 교반하는 이송 스크류 또는 이송 로타리를 포함할 수도 있다.
본 발명은 토사와 첨가제의 혼합비율을 조절하여 최적의 차수 라이닝층을 형성하는 것이며, 토사 100중량부에 대하여 첨가제 5~15중량부, 바람직하게 10중량부를 혼합비율로 하고, 이러한 혼합비율의 조절을 위하여 예를 들어, 첨가제 공급기(20)는 첨가제의 양을 계량하는 계량기, 첨가제 조절밸브를 포함한다.
상기 계량기는 예를 들어 첨가제 공급기(20)에서 낙하하는 첨가제의 양을 계량하고, 상기 첨가제 조절밸브는 작업자의 수동 조작이나 컨트롤러의 제어를 통해 개도가 조절되어 첨가제의 첨가량을 조절한다. 이 때, 기준되는 토사의 양을 확인하여야 하므로 스크린(10)에서 낙하하는 토사의 양을 계량하여 알려줄 수 있다.
타격 분산대(40)는 혼합토를 분산시켜 혼합토와 혼합수을 균일하게 혼합하기 위한 것이며, 분산틀(41) 및 타격수단으로 구성된다.
분산틀(41)은 내부에 공간이 있는 통구조이며, 교반기(30)에서 낙하되는 혼합토가 내부에 유입되도록 개방되는 유입부 및 내부의 혼합토를 낙하시키기 위하여 개방되는 토출부를 포함하는 구조이다.
분산틀(41)은 그 외형이 사각형, 원형 등 다양한 형상이 가능하고, 교반기(30)에 매달려 설치되는 것, 별도의 프레임을 통해 설치되는 것 등 다양한 설치가 가능하며, 보수가 필요한 경우 라이닝 시설의 가동을 중지하지 않도록 교반기(30)에서 분리 가능하게 설치된다.
상기 타격수단은 다음과 같은 다양한 실시예가 가능하다.
1. 무동력식 타격판(도 2 참고).
분산틀(41)의 내부에 다단의 타격판(42)이 구성된다.
도 2에는 3단의 타격판(42)이 구성된 예를 도시한 것이며, 타격판(42)은 일측이 분산틀(41)의 한 쪽 벽에 고정되고 타측이 분산틀(41)의 반대쪽 벽으로부터 떨어지면서 하향 경사지게 형성되어 상부에서 떨어진 혼합토를 낙하충격으로 분산시키며, 다수개가 지그재그 형태로 배치되어 다단의 분산작용을 유도한다.
2. 동력식 타격판(도 3 내지 도 8).
동력식 타격판은 타격봉(43)이 회전수단(예를 들어 모터)(44)을 동력으로 하여 회전하면서 분산틀(41) 안에 투입되는 혼합토를 타격하는 것이다.
타격봉(43)은 스크류 형태의 타격비드(45)(도 3), 프로펠러형의 타격비드(46)(도 4), 다단의 횡봉 형태의 타격비드(47)(도 5), 방사형의 타격비드(48)(도 6)가 가능하고, 또한, 도 7은 스크류 형태의 타격비드(45)가 횡방향으로 설치되는 변형 예를 도시한 것이며, 도 8은 프로펠러 형태의 타격비드(46)가 횡방향으로 설치되는 변형 예를 도시한 것이다.
본 발명의 타격 분산대, 분산틀, 타격판, 타격수단, 타격봉, 타격비드 등에는 혼합토의 타격, 교반, 분산 등의 효율을 향상시키기 위하여 핀, 봉, 돌기, 돌출체 등이 거치될 수 있다.
디퓨저(50)는 혼합수를 살수하는 노즐로서, 타격 분산대(40)의 분산틀(41)에서 낙하하는 혼합토의 경로에 혼합수를 살수함으로써 혼합토의 비산으로 인한 손실도 막고 오염도 줄이는 특징이 있고 특히 함수율을 쉽게 맞출 수 있는 특징이 있다. 예를 들어, 혼합되기 이전의 모토에 살수하는 경우 모토 더미의 안쪽에는 살수물을 침투시키는 것이 어려워 모토와 살수물의 균일한 혼합을 기대할 수 없다. 그리고 혼합토를 매립지에 쌓은 상태에서 혼합수를 살수하는 경우 혼합토 더미의 안쪽에는 혼합수를 침투시키는 것이 어려워 혼합토와 혼합수의 균일한 혼합을 기대할 수 없다.
디퓨저(50)는 혼합수인 물을 상수 계통이나 별도의 물탱크에 저장된 물을 공급원으로 하여 공급관을 통해 공급받아 살수하며, 바람직하게 2중관식으로 구성된다.
도 9에서 보이는 것처럼, 디퓨저(50)는 공급관(51)과 연결되어 혼합수를 공급받아 분사하는 관형의 내부 노즐(52), 내부 노즐(52)보다 큰 내경으로 형성되어 내부 노즐(52)을 감싸며 내부 관(52)에서 분사되는 물을 외부로 살수하는 외부 노즐(53), 내부 노즐(52)에서 분사되는 혼합수를 충돌 확산시키는 충돌판(54)으로 구성되며, 타격 분산대(40)에서 분산 낙하하는 방향으로 혼합수를 살수한다.
내부 노즐(52)은 공급관(51)이 연결되지 않는 반대쪽 단부가 충돌판(54)으로 막혀 있고 둘레부에 내부와 외부가 통하도록 구성되는 하나 이상의 분사공(52a)을 포함한다.
외부 노즐(53)은 내부 노즐(52)의 분사공(52a)이 내부에 배치되도록 결합되고 혼합수가 한쪽으로만 살수되도록 살수공(53a)을 제외한 나머지 부분은 밀폐 구조로 이루어지고, 혼합수의 살수 효과를 높이기 위하여 살수공(53a)으로 가면서 직경이 점진적으로 커지는 확관부(53b)를 포함한다.
도 10에서 보이는 것처럼, 확관부(53b)는 외주면은 큰 직경의 변화가 없으면서 내주면이 점진적으로 좁은 단면적으로 형성되는 형태도 가능하다.
충돌판(54)은 내부 노즐(52)의 단부에 내부 노즐(52)의 외경보다 크면서 외부 노즐(53)의 내경보다 작게 형성되며 이 직경의 차이를 이용하여 혼합수를 충돌과 확산시킨다.
디퓨저(50)는 확산을 위한 다른 예로서 와류를 형성하는 날개 등이 포함되는 것도 가능하다.
디퓨저(50)는 라이닝토의 함수율을 10~20% 바람직하게 15%로 맞추도록 혼합수를 살수한다.
상기 디퓨저, 내부 노즐, 외부 노즐, 충돌판, 내부 노즐의 외면, 외부 노즐의 내면, 확관부 등에는 혼합수의 와류, 분산, 확산 등의 효율을 향상시키기 위하여 핀, 봉, 돌기, 돌출체 등이 거치될 수 있다.
포설기(200)와 다짐기(300)는 통상적으로 사용되는 장비의 사용이 가능하므로 구체적인 설명을 생략한다.
본 발명에서 사용될 수 있는 첨가제의 예는 다음과 같다.
본 발명에 의해 시공된 라이닝층은 시공 장비에 의해 시공 특성 및 라이닝토의 조성을 통해 우수한 복원성, 자가 치유, 자가 복원 등의 특성을 갖게 된다. 여기서 복원성은 복원성(復原性), 회복성(回復性), 힐링(healing), 씰링(sealing), 셀프씰링(self sealing), 치유(治癒), 복구 등을 나타내는 것으로, 라이너, 차수층, 복토층 등이 균열, 침하, 파손 등이 발생되는 경우 본 발명에 적용되는 첨가제에 의하여 균열, 침하, 파손 등이 복원, 치유, 회복 등이 되어 소정의 방수성, 차수성, 투수계수, 강성, 강도 등이 발현되는 것이다. 상기 첨가제는 라이닝층의 균열, 침하, 파손 등을 복원하는 복원력을 제공한다.
따라서 본 발명에 의한 첨가제는 칼슘과 실리카 및 폴리머 또는 포졸란제의 조합을 조성으로 하는 CSP(calcium silica polymer 또는 calcium silica pozzolan agent) 첨가제이고, 칼슘(calcium)과 실리카(silica) 및 폴리머(polymer) 또는 포졸란제(pozzolan agent) 혼합의 제1첨가제, 칼슘과 폴리머 또는 포졸란제 혼합의 제2첨가제, 실리카와 폴리머 또는 포졸란제 혼합의 제3첨가제로 구성된다.
제1 내지 제3첨가제의 구성, 반응, 화학반응, 반응생성물을 설명하면 하기와 같다.
제1첨가제(CSP) : 칼슘(calcium)과 실리카(silica) 및 폴리머(polymer) 또는 포졸란제로 구성된다, 이는 물, 수분, 혼합수 등을 만나게 되면 라이닝층이 수화, 칼슘, 실리카, 폴리머, 포졸란, 하이드레이트 등의 반응을 하게 하고, 라이닝층에 수화반응물, 칼슘반응물, 실리카반응물, 폴리머반응물, 포졸란반응물, 하이드레이트반응물 등이 생성되게 한다.
상기 반응에는 제1반응 CaO + H2O → Ca(OH)2;
제2반응 CaO + H2O + COOH → Ca(OH)2ㆍCOOH
제3반응 Ca(OH)2 + SiO2 + H2O → CaOㆍSiO2ㆍ2H2O;
제4반응 Ca(OH)2 + Na2SiO3 + H2O → CaOㆍNa2SiO3ㆍ2H2O;
제5반응 Ca(OH)2 + SiO2 + H2O + COOH → CaOㆍSiO2ㆍ2H2OㆍCOOH;
제6반응 Ca(OH)2 + Na2SiO3 + H2O + COOH → CaOㆍNa2SiO3ㆍ2H2OㆍCOOH;
제7반응 Ca(OH)2 + SiO2 + H2O + (C2H6OSi)n → CaOㆍSiO2ㆍ2H2Oㆍ(C2H6OSi)n 등이 포함된다. 상기의 반응식에서 화살표(→) 뒤에 기재된 영문자그룹은 소정의 반응물이 될 수 있다.
제2첨가제(CP) : 칼슘(calcium)과 폴리머(polymer) 또는 포졸란제로 구성된다, 이는 물, 수분, 혼합수 등을 만나게 되면 라이닝층이 수화, 칼슘, 폴리머, 포졸란 등의 반응을 하게 하고, 라이닝층에 수화반응물, 칼슘반응물, 폴리머반응물, 포졸란반응물, 등이 생성되게 한다. 이의 반응에는 상기의 제1반응, 제2반응 등이 포함된다. 제2첨가제(CP)에 의하여 생성된 반응물은 제3첨가제(SP)에 공급될 수 있다.
제3첨가제(SP) : 실리카(silica) 및 폴리머(polymer) 또는 포졸란제로 구성된다, 이는 물, 수분, 혼합수 등을 만나게 되면 라이닝층이 수화, 실리카, 폴리머, 포졸란, 하이드레이트 등의 반응을 하게 하고, 라이닝층에 수화반응물, 실리카반응물, 폴리머반응물, 포졸란반응물, 하이드레이트반응물 등이 생성되게 한다. 이의 반응에는 상기의 제3반응 내지 제7반응 등이 포함된다. 제3첨가제(SP)는 제2첨가제(CP)에서 공급되는 반응물과 만나 상기의 제3반응 내지 제7반응 등을 할 수가 있으며, 이에 의하여 하이드레이트반응물 등을 생성할 수 있다.
상기의 첨가제, 반응, 반응물 등에 의하여 라이닝층이 소정의 강도, 차수성, 투수계수 등을 갖게 된다.
모토에 대한 첨가제의 비율에 따른 라이닝층의 투수계수는 하기와 같다.
Figure 112021046149865-pat00001
모토에 대한 첨가제의 비율에 따른 라이닝층의 강도는 하기와 같다.
Figure 112021046149865-pat00002
상기에 제시된 라이닝층의 강도, 투수계수는 하나의 일례로서 상기의 수치로 고정되는 것이 아니고 모토 종류, 모토 입도, 모토 구성, 모토 조건, 모토 채취 지역, 첨가제 비율 등에 따라 다양하게 변화가 가능하다.
제1첨가제를 구성하는 칼슘, 실리카, 폴리머 또는 포졸란제의 비율은 중량비로 각각 1 : 1 : 1, 제2첨가제를 구성하는 칼슘, 폴리머 또는 포졸란제의 비율은 중량비로 각각 1 : 1, 제3첨가제를 구성하는 실리카, 폴리머 또는 포졸란제의 비율은 중량비로 각각 1 : 1을 표준으로 한다. 그러나 상기 첨가제의 비율은 설계조건, 현장조건, 공사조건, 라이닝조건 등에 따라 변경될 수 있다. 그리고 첨가제에는 칼슘, 실리카, 폴리머, 포졸란제 이외에 기타 K, Fe, Na, Mg, Al 등의 포함이 가능하다.
제1 내지 제3첨가제는 라이닝층의 시공 형태에 따라 다음과 같이 사용된다.
1. 단일층.
칼슘과 실리카 및 폴리머 또는 포졸란제 혼합의 제1첨가제.
단일층의 내부에 상기 기재된 반응 또는 반응물이 형성될 수 있다.
2. 2개층.
상층 : 칼슘과 폴리머 또는 포졸란제 혼합의 제2첨가제.
하층 : 실리카와 폴리머 또는 포졸란제 혼합의 제3첨가제.
상층과 하층의 내부 또는 계면에 상기 기재된 반응 또는 반응물이 형성될 수 있다.
3. 3개층.
상층 : 칼슘과 폴리머 또는 포졸란제 혼합의 제2첨가제.
중층 : 실리카와 폴리머 또는 포졸란제 혼합의 제3첨가제.
하층 : 칼슘과 실리카 및 폴리머 또는 포졸란제 혼합의 제1첨가제.
상층과 중층과 하층의 내부 또는 계면에 상기 기재된 반응 또는 반응물이 형성될 수 있다.
본 발명의 라이닝층은 두께가 20cm~1,000cm이고, 일축압축강도가 50kPa 이상이고, 투수계수가 차수층 10-7cm/sec 이하, 복토층 10-6cm/sec 이하를 표준으로 한다. 그러나 상기 두께, 강도, 투수계수는 설계조건, 현장조건, 공사조건, 라이닝조건 등에 따라 변경될 수 있다.
본 발명에 의한 차수층 라이닝 방법은 다음과 같다.
1. 라이닝토 제조와 적재
가. 토사 선별.
모토(토사와 골재 혼합)를 스크린(10)에 투입하면, 스크린(10)의 선별공보다 작은 입자의 토사는 상기 선별공을 통과하여 하부의 교반기(30)로 낙하하고 상기 선별공보다 큰 입자의 골재는 스크린(10)의 외부로 선별된다.
나. 첨가제 투입.
첨가제 공급기(20)를 통해 첨가제를 교반기(30)에 공급한다. 이 때, 첨가제는 라이닝층의 형태에 따라 선택되어 사용되며, 즉 전술한 제1 내지 제3첨가제 중에서 어느 하나가 선택되어 공급된다. 또한, 교반기(30)에 투입되는 토사의 양을 계량하여 적정량의 첨가제를 계량하여 공급한다.
다. 혼합토 교반.
교반기(30)는 토사와 첨가제를 이송하면서 교반한다.
라. 혼합토 분산.
교반기(30)에서 낙하하는 혼합토는 타격 분산대(40)의 분산틀(41) 안에 투입되고, 분산틀(41) 안의 타격수단(타격판(42), 타격봉(43), 타격비드(45,46,47,48)을 통해 분산된 후 바닥으로 낙하한다.
마. 혼합수 살수.
혼합토를 분산하여 바닥에 낙하시키는 중에 디퓨저(50)는 혼합수를 혼합토를 향해 살수하여 혼합토와 혼합하며, 이 과정을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
공급관(51)을 통해 공급되는 혼합수는 내부 노즐(52)의 분사공(52a)을 통해 외부 노즐(53)의 내부로 분사되고 이 때 외부 노즐(53)의 내벽에 충돌하고 다시 반사되면서 분산되고 작은 입자로 쪼개지게 되며, 또한, 충돌판(54)에 충돌하면서 분산된다. 또한, 혼합수는 외부 노즐(53)의 확관부(53b)를 통해 넓게 확산되어 살수됨으로써 타격 분산대(40)에서 낙하하는 모든 혼합토에 살수되어 혼합토가 비산되지 않고 낙하하도록 한다.
라이닝토는 매립지와 이격된 바닥 또는 지면에 낙하하여 산의 형태로 적대된 것을 매립지로 이송시키거나, 또는 매립지에 직접 산의 형태로 적재된다.
라이닝토의 적재는 시공 지역 주변 또는 시공 지역의 바닥에 라이닝토를 적재한다.
2. 포설.
포설기(200)를 이용하여 매립지에 이송 또는 적재된 라이닝토를 평평하게 포설한다. 라이닝토가 시공 지역 주변에 적재된 경우 시공 지역으로 라이닝토를 이송하는 공정을 포함한다.
3. 다짐.
다짐기(300)를 이용하여 포설된 라이닝토를 단단하게 다짐하여 라이닝층을 시공한다.
상기의 공정을 통해 1개층의 라이닝층을 시공하며, 앞서 설명한 것처럼, 라이닝층을 단일층 이외의 2개 층(상층, 하층), 3개 층(상층, 중층, 하층)으로 시공하는 경우 전술한 공정을 반복하고 각 층에 맞는 첨가제를 선택하여 시공한다.
10 : 스크린, 20 : 첨가제 공급기
30 : 교반기, 40 : 타격 분산대
41 : 분산틀, 42 : 타격판
43 : 타격봉, 44 : 회전수단
45,46,47,48 : 타격비드, 50 : 디퓨저
51 : 공급관, 52 : 내부 노즐
53 : 외부 노즐, 54: 분산판,
100 : 라이닝토 조성기,
200 : 포설기, 300 : 다짐기

Claims (8)

  1. 토사 공급기와;
    첨가제 공급기와;
    상기 토사 공급기를 통해 공급되는 토사와 상기 첨가제 공급기를 통해 공급되는 첨가제를 교반 혼합하는 교반기와;
    상기 교반기를 통해 교반된 혼합토를 분산하는 타격 분산대와;
    상기 타격 분산대에서 분산되는 혼합토에 혼합수를 살수하는 디퓨저를 포함하여, 혼합토의 비산없이 혼합토와 혼합수를 혼합한 라이닝토를 조성하는 라이닝토 조성기를 포함하며,
    상기 타격 분산대는 유입부와 토출부가 개방된 분산틀, 상기 분산틀 안에 형성되며 상기 분산틀 안에 유입되는 혼합토를 타격에 의해 분산시키는 타격수단을 포함하고,
    상기 디퓨저는 내부 노즐과 외부 노즐 및 충돌판으로 이루어지되,
    상기 내부 노즐은 혼합수를 공급하는 공급관에 연결되며 반대쪽 단부가 상기 충돌판으로 막혀 있으면서 둘레부에 내부와 외부가 통하도록 구성되는 하나 이상의 분사공을 포함하고,
    상기 외부 노즐은 상기 내부 노즐의 분사공이 내부에 배치되도록 결합되고 혼합수가 한쪽으로만 살수되도록 살수공을 제외한 나머지 부분은 밀폐 구조로 이루어지면서 상기 살수공으로 가면서 직경이 점진적으로 커지는 확관부를 포함하며,
    상기 충돌판은 상기 내부 노즐의 단부에 상기 내부 노즐의 외경보다 크면서 상기 외부 노즐의 내경보다 작게 형성되며 이 직경의 차이를 이용하여 혼합수를 충돌과 확산시키는 것을 특징으로 하는 차수층 및 복토층의 라이닝 시설.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 타격수단은 상기 분산틀 안에 다단으로 설치되는 타격판 또는 상기 분산틀 안에 회전 가능하게 설치되는 타격봉인 것을 특징으로 하는 차수층 및 복토층의 라이닝 시설.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 라이닝토 조성기를 통해 적재된 라이닝토를 평탄화하는 포설기 및 상기 포설기를 통해 포설된 라이닝토를 다짐하는 다짐기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차수층 및 복토층의 라이닝 시설.
  6. 청구항 1에 의한 차수층 및 복토층의 라이닝 시설에 의한 차수층 및 복토층의 라이닝 방법으로서,
    토사와 첨가제를 교반하여 혼합토를 공급하는 제1단계와;
    상기 제1단계를 통해 공급되는 혼합토를 타격에 의해 분산시키는 제2단계와;
    상기 제2단계를 통해 분산되는 혼합토에 혼합수를 살수하여 라이닝토를 낙하시키는 제3단계와;
    상기 제3단계를 거쳐 적재된 라이닝토를 대상지로 이송시키는 제4단계와;
    상기 제3단계 또는 제4단계를 거쳐 적재 또는 이송된 라이닝토를 평평하게 포설하는 제5단계와;
    상기 제5단계 이후 라이닝토를 다짐하는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차수층 및 복토층의 라이닝 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 첨가제는 칼슘과 실리카 및 폴리머 또는 포졸란제 혼합의 제1첨가제, 칼슘과 폴리머 또는 포졸란제 혼합의 제2첨가제, 실리카와 폴리머 또는 포졸란제 혼합의 제3첨가제로 구분되는 것을 특징으로 하는 차수층 및 복토층의 라이닝 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 라이닝층이 단일층인 경우 상기 제1첨가제만 첨가되고, 상기 라이닝층이 상층과 하층의 2개 층인 경우 상기 상층은 상기 제2첨가제 하층은 상기 제3첨가제가 첨가되며, 상기 라이닝층이 상층과 중층 및 하층의 3개 층인 경우 상층은 상기 제2첨가제 중층은 상기 제3첨가제 하층은 상기 제1첨가제가 첨가되는 것을 특징으로 하는 차수층 및 복토층의 라이닝 방법.






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