KR102363214B1 - 고로슬래그를 이용한 에코 파일 주면 채움재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 환경오염을 방지할 수 있으며, 제조단가를 낮출 수 있고, 유동성이 향상되어 주입시 주입관 내부에서 유동이 원활하게 이루어지도록 할 수 있으며, 이를 통해 주면 채움재의 양을 확보할 수 있어 경화체의 강도 향상효과를 기대할 수 있는 고로슬래그를 이용한 에코 파일 주면 채움재를 개시한다.
Description
본 발명은 지반과 파일 사이의 공간으로 주입되는 주면 채움재에 있어서, 제철소의 선철 제조시 발생되는 고로슬래그 미분말 55~65 중량%와, 열병합발전소 및 화력발전소의 연료소각시 발생되고 이산화규소(SiO2)와 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화제이철(Fe2O3)을 합한 함량이 70% 이상인 플라이애쉬 10~20 중량%와, 조강시멘트 10~20중량%와, 페녹시에탄올과 이소프로필아민이 합성된 중합체 2~5중량%를 혼합하여 조성되되, 상기 조강시멘트는 볼밀링에 의해 평균 분말도 5,000~5,500 ㎠/g으로 가공되고, 입경 10 ㎛ 이하의 고미분말이 5~10wt% 함유된 것이며, 상기 주면 채움재를 주입장치를 통해 지반과 파일 사이로 주입할 때 상기 주입장치의 주입관 내부에서 주면 채움재의 유동이 원활하게 이루어질 수 있도록 주면 채움재 100중량부에 대하여 유동화제 0.1~8중량부가 첨가되고, 물시멘트비(W/C)가 중량비로 50~70%로 배합되어 주입되며, 상기 유동화제는 물 80~90중량%와, 폴리카르복실레이트 폴리머(polycarboxylate polymer) 5~20중량%와, 글루콘산계 지연제 1~5중량%와, 로릴 에테르 황산 나트륨(Sodium Lauryl Ethersulfate) 1~5중량%를 포함하는 고로슬래그를 이용한 에코 파일 주면 채움재에 관한 것이다.
일반적으로 연약지반(soft ground)이라 함은 지반 자체가 상부 구조물로부터 전해오는 하중을 견딜 수 없거나 혹은 예측 침하량이 허용치를 넘는 경우를 말하는데, 연약한 점토, 느슨한 사질토, 유기질토 등이 이에 속하며, 이러한 연약한 점성토나 유기질토로 구성된 지반 위에 도로, 교량, 건물 등을 건설하게 되면, 구조물의 과대한 상재 하중으로 인하여 전 단면에 걸쳐 지반 침하와 부등침하가 일어나게 되는 등, 지반의 지지력 부족으로 인한 안전상의 제반 문제가 발생하게 된다.
따라서, 이와 같은 연약지반에 건설되는 각종 구조물을 시공할 경우에는, 구조물의 안정성과 침하문제 등을 반드시 고려해야 하는데, 이러한 구조물의 안정성과 침하문제에 대한 기초지반 보강공법으로 적용되는 각종 파일은, 휨 강성을 보강한 각종 강관파일, 콘크리트로 제작되는 피에이치씨 파일(PHC PILE), 피씨 파일(PC PILE), 알씨 파일(RC PILE) 등이 사용되며, 이들 각종파일을 지반보강 대상지반에 시공하는 방법으로는 타입공법(타격, 진동)이나 매입공법 등의 방법을 이용하여 연약지반에 시공하여 기초지반 보강을 하게 된다.
이와 같이 연약지반 보강을 위해 시공된 각종 파일은, 계획 지반고 상부로 돌출된 파일을 적절히 절단하여 파일 두부(머리)정리와 보강이 이루어진 다음에, 그 상부에 기초 콘크리트를 타설을 위한 각종 철근 배근과 콘크리트의 타설 등의 후속 시공이 이루어지게 되며, 이들 지반 보강 파일과 그 상면에 타설된 콘크리트에 의해, 지상에 건설된 각종 구조물은 안정적으로 지지되는 것이다.
한편, 파일 시공시에는 지반에 오거(Auger)를 이용해 구멍을 파고 PHC 말뚝 또는 선단 확장형 말뚝 등을 심게 되는데, 지반과 파일의 공간에 포틀랜트 1종 보통시멘트 또는 1종 시멘트에 벤토나이트를 첨가한 분말에 물을 혼합하여 제조된 주입액을 충진하여 말뚝의 마찰력 및 지지력을 강화시키는 방법으로 수행된다.
그런데, 시멘트의 경우 수화하면서 수축을 하는 특성이 있으며, 주원료인 석회석을 채광하여 1,450℃의 고온에서 소성하여 제조되기 때문에 석회석의 탈탄산 과정에서 온실가스의 주원인인 다량의 CO2 가스가 발생하여 대기환경에 치명적인 단점이 있다. 이러한 문제점을 방지하고자 근래에는 산업부산물을 모재 및 자극제로 하여 일련의 공정을 통해서 가공하여 친환경의 건축 자재로 재활용할 수 있는 다양한 파일 채움재들이 개시되고 있다.
이러한 예로써 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0045707호의 "유용미생물과 고로 슬래그를 이용한 친환경 건축자재 제조방법"은 고로 슬래그를 수거하는 공정과; 상기 수거된 고로 슬래그를 100℃ 이상 온도의 열풍을 발생하는 원통형의 회전체인 건조기 내부를 통과시켜 함수율 40%이하가 되도록 일정시간 동안 건조하는 공정과; 상기 건조된 고로 슬래그를 미분쇄기에 넣고 입도 50 내지 250 mesh가 되도록 분쇄하는 공정과; 상기 분쇄된 분말 고로 슬래그에 물과 유용미생물 원액을 중량대비 1:400 내지 1:1000으로 희석한 액을 혼합하는 공정을 포함함으로써, 사용효율 및 활용범위가 극히 제한되던 고로 슬래그와 유용미생물을 일련적인 공정을 통해서 친환경 건축자재로 재활용할 수 있도록 하였다.
하지만, 상기의 선행특허는 산업부산물인 고로 슬래그를 이용하기 위해 별도로 유용미생물을 배양해야 한다는 문제점이 있었으며, 유용미생물로 인해 건축자재의 강도를 저하시킬 수 있다는 문제점이 있고, 유용미생물로 인한 예상치 못한 환경오염이 발생할 수도 있다는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 파일 채움재는 자극제로서 주로 물유리를 사용하였는데, 물유리를 사용하면 용탈현상 때문에 내구한도가 길어야 1년이고 짧게는 3개월 정도부터 차수효과가 현저히 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 환경오염을 방지할 수 있으며, 제조단가를 낮출 수 있고, 특히 유동성이 향상되어 주입시 주입관 내부에서 유동이 원활하게 이루어지도록 할 수 있고, 유동성의 확보를 통해 주면 채움재의 양을 확보할 수 있어 경화체의 강도 향상효과를 기대할 수 있는 고로슬래그를 이용한 에코 파일 주면 채움재를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 지반과 파일 사이의 공간으로 주입되는 주면 채움재에 있어서, 제철소의 선철 제조시 발생되는 고로슬래그 미분말 55~65 중량%와, 열병합발전소 및 화력발전소의 연료소각시 발생되고 이산화규소(SiO2)와 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화제이철(Fe2O3)을 합한 함량이 70% 이상인 플라이애쉬 10~20 중량%와, 조강시멘트 10~20중량%와, 페녹시에탄올과 이소프로필아민이 합성된 중합체 2~5중량%를 혼합하여 조성되되, 상기 조강시멘트는 볼밀링에 의해 평균 분말도 5,000~5,500 ㎠/g으로 가공되고, 입경 10 ㎛ 이하의 고미분말이 5~10wt% 함유된 것이며, 상기 주면 채움재를 주입장치를 통해 지반과 파일 사이로 주입할 때 상기 주입장치의 주입관 내부에서 주면 채움재의 유동이 원활하게 이루어질 수 있도록 주면 채움재 100중량부에 대하여 유동화제 0.1~8중량부가 첨가되고, 물시멘트비(W/C)가 중량비로 50~70%로 배합되어 주입되며, 상기 유동화제는 물 80~90중량%와, 폴리카르복실레이트 폴리머(polycarboxylate polymer) 5~20중량%와, 글루콘산계 지연제 1~5중량%와, 로릴 에테르 황산 나트륨(Sodium Lauryl Ethersulfate) 1~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 본 발명은 기포 발생으로 인한 부피팽창과 박리현상이 발생하여 강도가 저하되는 문제점을 방지할 수 있도록 상기 주면 채움재 100중량부에 대하여 소포제 0.1~1.0중량부가 첨가되되, 상기 소포제는 전체 조성물 100중량부에 대하여 산화나트륨(Na2O) 0.9~1.0중량부와, 산화마그네슘(MgO) 0.07~0.08중량부와, 산화알루미늄(Al2O3) 0.2~0.4중량부와, 이산화규소(SiO2) 95~97중량부와, 삼산화황(SO3) 1.7~2.0중량부와, 염소(Cl) 0.07~0.08중량부와, 산화칼슘(CaO) 0.3~0.4중량부와, 이산화티타늄(TiO2) 0.04~0.05중량부와, 산화제2철(Fe2O3 ) 0.07~0.08중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 고로슬래그를 이용한 에코 파일 주면 채움재는 고로슬래그에 고칼슘 자극제 및 플라이애시를 첨가하여 고로슬래그를 자극시켜 수화반응 및 포졸란 반응을 유도함으로써, 다량의 수화생성물을 생성시켜 치밀한 구조의 경화체 제조가 가능하다는 이점이 있다. 또한, 각종 산업 부산물을 재활용하므로 기존 포틀랜드 시멘트에 의한 주면 채움재와 비교하였을 때 환경오염의 문제 발생을 억제할 수 있으며, 제품의 제조단가를 낮출 수 있다는 이점이 있다.
또한, 페녹시에탄올(phenoxyethanol,PE)과 이소프로필아민(isopropylamine, IPA)이 합성된 중합체를 포함하는 본 발명에 따른 주면 채움재는 페녹시에탄올에 의한 분쇄능의 향상효과와, 이소프로필아민에 의한 고로슬래그 유리질 피막의 형성 자체를 억제하며, 반응속도를 늦추고, 기형성된 피막에 결합하여 워터채널을 형성하는 작용에 의해 분쇄효율, 압축강도, 특히 초기 압축강도가 높게 증가되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 물시멘트비(W/C)가 중량비로 50~70%로 유지할 수 있으므로 주면 채움재의 함량을 높일 수 있어 경화체의 강도를 확보할 수 있으며, 유동화제가 더 첨가되어 윤활성을 높여 주입관 내부에서 주면 채움재의 유동이 원활하게 이루어지도록 할 수 있으며, 펌핑 장비의 압송부하를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 소포제가 더 첨가되어, 기포 발생으로 인한 부피팽창과 박리현상에 의해 경화체의 강도가 저하되는 문제점을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주면 채움재에 혼합되는 소포제의 XRF성분분석결과.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주면 채움재의 재령 3일, 재령 7일 압축강도 측정결과.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주면 채움재의 재령 3일, 재령 7일 압축강도 측정결과.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용 한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수 의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 등을 조합한 것이 존재함을 지정하려 는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성요소 등을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자 에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 고로슬래그를 이용한 에코 파일 주면 채움재에 대하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명은 환경오염의 문제 발생을 억제할 수 있으며, 제품의 제조단가를 낮출 수 있고, 경화체의 강도를 확보할 수 있으며, 윤활성을 높여 주입관 내부에서 유동이 원활하게 이루어지도록 할 수 있고 이를 통해 펌핑 장비의 압송부하를 최소화하여 내구성의 저하를 방지할 수 있는 고로슬래그를 이용한 에코 파일 주면 채움재를 개시한다.
본 발명에 따른 고로슬래그를 이용한 에코 파일 주면 채움재는 지반과 파일 사이의 공간으로 주입되어 파일의 마찰력과 지지력을 강화시키기 위한 것으로, 고로슬래그 미분말과, 플라이애쉬와, 조강시멘트와, 페녹시에탄올과 이소프로필아민이 합성된 중합체를 혼합하여 조성된다.
상기 고로슬래그 미분말은 제철공장 선철 제조 시 발생되는 산업부산물로 철광석의 불순물이 섞인 암질산화알미늄(Al2O3)과 화합된 고온에서 용융된 부유물질이다.
상기 고로슬래그 미분말은 분말도 3,000~10,000cm2/g의 분포를 나타낸다. 통상적으로 4,000cm2/g, 8,000cm2/g, 10,000cm2/g의 3종류로 분쇄 분급하여 사용하는데, 고분말도의 분말이 반응성이 더 좋으나, 분말도가 클수록 에너지 소비가 기하급수적으로 많아져 고가로 된다.
이러한 고로슬래그 미분말의 양은 전체 조성물 중량에 대하여 55~65중량%인 것이 바람직하다. 만약, 상기 고로슬래그 미분말의 함량이 55중량% 미만인 경우에는 주면 채움재의 강도 발현이 저하되는 문제가 있고, 65중량%를 초과하면 초기 반응 및 응결 시간이 지연되는 등 초기 강도 확보에 어려움이 있으며, 경제성이 떨어지게 되므로 바람직하지 않다.
다음으로, 상기 플라이애쉬는 열병합 발전소 및 화력 발전소에서 연료소각시 발생되는 부산물인 플라이애쉬로서, 이산화규소(SiO2)와 산화알루미늄(Al2O3)과, 산화제이철(Fe2O3)의 함량이 70% 이상이다.
상기 플라이애쉬의 양은 전체 조성물 중량에 대하여 10~20 중량%인 것이 바람직한데, 이는 상기 함량이 10 중량% 미만인 경우에는 탈황부산물과 함께 초기 수화반응을 유도할 수 없다는 문제가 있고, 상기 함량이 20 중량%를 초과하면 팽창효과가 크고 단위수량이 증대된다는 문제가 발생한다.
다음으로, 상기 조강시멘트는 볼밀링에 의해 평균 분말도 5,000~5,500 ㎠/g으로 가공되고, 입경 10 ㎛ 이하의 고미분말이 5~10wt% 함유된 것을 적용할 수 있다.
버티컬 밀링의 경우 시멘트 입자를 평균 분말도 5,000~5,500 ㎠/g이 되도록 분쇄하더라도 분말의 입형은 세장비가 대체적으로 높게 나타나며, 그러한 입형은 수화반응 및 유동성에 불리하게 작용하므로, 볼밀링 방식으로 가공하는 것이 바람직하다. 또한, 볼밀링 시 버티컬 밀링에 비해 분말의 입도 분포가 넓게 나타나 평균 분말도가 동일한 수준이더라도 입경 10㎛ 이하의 고미분말 수득율을 높일 수 있다. 이에 따라 본 발명에서는 상기 입경 10㎛ 이하의 고미분말이 상기 조강시멘트의 5~10중량% 함유되도록 하여, 상기 고미분말이 조강성 발현을 위한 씨드(seed) 역할을 수행토록 할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 고로슬래그를 이용한 에코 파일 주면 채움재는 페녹시에탄올과 이소프로필아민이 합성된 중합체를 포함한다.
하기의 화학식 1의 페녹시에탄올(phenoxyethanol)은 무색의 점성 액체로서, 1가 알코올로 분류되며, 고분자 구조 내에 분쇄능의 향상효과를 위해 첨가된다.
하기의 화학식 2의 이소프로필아민은 암모니아 냄새가 나는 투명한 무색 액체로서, 약염기이며 밀도는 722kg/㎥이고 분자량은 5911026g/㏖이다.
상기 이소프로필아민은 고로슬래그 유리질 피막의 형성 자체를 억제하며, 반응속도를 늦추고, 기형성된 피막에 결합하여 워터채널을 형성하는 작용을 통해 압축강도를 향상시키며, 치밀화된 조직을 형성하여 내구성을 향상시키는 효과를 제공한다.
상기 이소프로필아민은 공기 중에 폭발 위험이 있으므로, 상기 중합체는 상기 페녹시에탄올과 이소프로필아민이 9~9.9:0.1~1의 몰비로 30℃에서 산촉매를 통해 합성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 중합체의 양은 전체 조성물 중량에 대하여 2~5중량%인 것이 바람직하다. 만약, 상기 함량이 2중량% 미만인 경우 함량 미달로 인해 분쇄능 향상효과, 압축강도 향상효과를 기대할 수 없으며, 응결지연에 따른 시공성 저하의 문제점이 발생될 수 있다. 또한, 5중량%를 초과하게 되면 초기균열 발생, 장기강도 저하 등의 문제점이 발생될 수 있으므로 바람직하지 않다.
한편, 본 발명에 따른 고로슬래그를 이용한 에코 파일 주면 채움재의 물시멘트비(W/C)가 중량비로 50~70%이며, 상기 주면 채움재는 전체 조성물 100중량부에 대하여 유동화제 0.1~8중량부가 첨가될 수 있다.
주면 채움재는 조기강도를 확보하는 것도 중요하지만, 현장 타설에 있어서 급결은 작업성의 저하로 이어질 수 있고, 압송부하로 인한 펌핑 장비의 파손을 초래할 수 있으므로 주면 채움재의 양은 적정한 조성관계를 갖도록 하는 것이 우선적으로 고려되어야 한다.
이에, 본 발명은 물시멘트비(W/C)를 중량비로 50~70%로 한정하였고, 유동화제를 더 첨가한 후 지반과 파일의 사이로 주입한다. 만약, 물시멘트비가 50% 미만인 경우 급결과 재료의 혼합이 어려운 단점이 있고, 70% 이상인 경우 상대적으로 물의 양이 많아지면서 조기강도의 발현이 지체되는 문제점이 발생된다.
또한, 본 발명에서 상기 유동화제는 물 80~90중량%와, 폴리카르복실레이트 폴리머(polycarboxylate polymer) 5~20중량%와, 글루콘산계 지연제 1~5중량%와, 로릴 에테르 황산 나트륨 1~5중량%를 포함한다.
폴리카르복실레이트 폴리머(polycarboxylate polymer)는 분산제 역할을 하는 것으로, 펌핑 장비에 의해 주면 채움재가 압송될 때 각종 미분말 입자들을 분산시켜 혼합, 투입, 및 압송이 효율적으로 행해지도록 하는 역할을 한다.
이러한 폴리카르복실레이트의 양은 전체 조성물 중량에 대하여 5~20중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 만약, 5중량% 미만인 경우 함량 미달로 인해 유동성을 확보할 수 없어 원활한 압송이 이루어지지 못할 수 있으며, 20중량%를 초과하는 경우 유동성이 너무 높아져 주면 채움재로 사용하기에 부적절할 수 있다.
상기 글루콘산계 지연제는 본 발명에 따른 주면 채움재의 경화가 신속하여 펌프 압송시 배관 내부에서 경화되거나 실제 시공시에 작업중에 경화되는 것을 방지하기 위하여 첨가되는 것으로, 일정 시간 동안 주입성을 확보하기 위해 석고에 의해 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위한 것이다.
상기 글루콘산계 지연제로는 글루콘산 나트륨을 사용할 수 있으며, 1~5중량%가 혼합된다. 만약, 1중량% 미만인 경우 함량 미달로 인하여 작업성을 유지할 수 없고, 5중량%를 초과하여 혼합되는 경우 강도 저하 및 늦은 경화에 따른 작업성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
상기 로릴 에테르 황산 나트륨(Sodium Lauryl Ethersulfate)은 분산제로서 시멘트 입자를 분산시켜 혼합, 투입 및 압송이 효율적으로 행해지도록 한다. 상기 로릴 에테르 황산 나트륨의 양은 전체 조성물 중량에 대하여 1~5중량%로 포함되는데, 만약 1중량% 미만인 경우 함량 미달로 인해 작용효과를 기대할 수 없으며, 5중량%를 초과하는 경우 유동성이 너무 높아져 주면 채움재로 사용하기에 부적절할 수 있다.
상기와 같은 유동화제가 첨가되면 윤활성이 향상되므로 주입장치를 통해 주입될 때 주입관 내부에서 유동이 원활하게 이루어져 펌프 등의 장비의 압송부하를 최소화할 수 있다. 또한, 유동화제의 첨가로 인해 유동성이 확보되므로 물시멘트비(W/C)를 중량비로 50~70%로 하여 주면 채움재의 양을 확보할 수 있으므로 경화체의 강도가 향상되는 효과를 기대할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 고로슬래그를 이용한 에코 파일 주면 채움재는 기포 발생으로 인한 부피팽창과 박리현상이 발생하여 강도가 저하되는 문제점을 방지할 수 있도록 상기 주면 채움재에 소포제가 더 첨가된다.
상기 소포제는 전체 조성물 100중량부에 대하여 산화나트륨(Na2O) 0.9~1.0중량부와, 산화마그네슘(MgO) 0.07~0.08중량부와, 산화알루미늄(Al2O3) 0.2~0.4중량부와, 이산화규소(SiO2) 95~97중량부와, 삼산화황(SO3) 1.7~2.0중량부와, 염소(Cl) 0.07~0.08중량부와, 산화칼슘(CaO) 0.3~0.4중량부와, 이산화티타늄(TiO2) 0.04~0.05중량부와, 산화제2철(Fe2O3 ) 0.07~0.08중량부를 포함한다.
산화마그네슘(MgO)은 수중불분리를 위한 응고제의 기능을 수행한다. 다만, 상기 산화마그네슘은 주면 채움재의 유동성을 감소시키지 않도록 극소량 함유되며 바람직하게는 전체 조성물 100중량부에 대하여 0.07~0.08중량부가 포함된다. 만약, 상기 산화마그네슘이 0.07중량부 미만으로 포함되면 함량 미달로 인해 목적효과를 기대하기 어려우며, 0.08중량부를 초과하는 경우 함량 과다로 인해 유동성이 저하되는 문제점이 있을 수 있고, MgO 일부는 페리클레스(periclase, MgO로부터 구성된 광물)로서 클링커 중에 생성하게 되는 문제가 야기된다. 따라서, 상기 산화 마그네슘은 0.07~0.08중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
산화알루미늄(Al2O3)은 공업적으로는 알루미나라고도 하며, 분자량은 10196이다. 천연으로는 결정광물인 코런덤으로 산출되고, 또 순수한 코런덤이 착색된 루비와 사파이어도 있다. 여러 가지 형태를 가진 것이 알려져 있는데, 수산화알루미늄을 300℃ 이하로 가열하면 생기는 α-산화알루미늄은 순수하고 가장 안정된 형태이다. 이밖에 알칼리를 약간 함유하는 β-산화알루미늄수화물을 탈수하여 생기는 결정성이 나쁜 산화알루미늄이 있으며, 또 δ, ζ, η, θ, κ, x, ρ, 등도 알려져 있다.
이산화규소(SiO2)는 순수한 것은 무색 투명한 고체이나, 천연산은 불순물을 함유하므로 불투명하거나 유색인 것도 있다. 규소를 4개의 산소가 둘러싼 정사면체형인 SiO4를 기본단위로 하고, 모든 산소를 규소가 공유하여 3차원적으로 연결된 거대한 분자구조를 가지고 있다. 산에 녹지 않지만 알칼리 용융 또는 탄산염 융해 등에 의하여 가용성인 규산염이 된다.
삼산화황(SO3)은 산화칼슘(CaO)과 결합하여 대부분 석고(CaSO4)로 존재하게 되는데, 석고는 수산화칼슘 및 시멘트 중의 삼산화칼슘(3CaO·Al2O3)과 반응하여 초기 강도에 크게 기여하는 에트링자이트(Ettringite) 수화물을 생성하게 한다. 다만, 시멘트 중에도 일부 석고가 존재하고 있기 때문에 일정 함량 이상에서는 효과가 미미한 특징을 가지고 있다. 만일 삼산화황(SO3)의 함량이 1.7중량부 미만인 경우는 에트링자이트 생성물이 적어 그 효과가 미미하며, 2.0중량부를 초과하는 경우는 에트링자이트 생성물이 더 이상 증가하지 않아 또한 그 효과가 없다고 볼 수 있다. 따라서, 삼산화황(SO3)의 함량은 가장 바람직하게는 1.3~1.7중량부인 것이 바람직하다.
산화칼슘(CaO)은 산소와 칼슘의 화합물로 백색의 결정이며, 석회 또는 생석회라고도 한다. 공기 중에 방치하면 수분과 이산화탄소를 흡수하여 수산화칼슘(소석회)과 탄산칼슘으로 분해되고, 물을 첨가하면 발열하여 수산화칼슘이 된다. 석회석 또는 탄산칼슘(CaCO3)을 약 900℃ 이상으로 가열하여 제조할 수 있어며, 석회비료, 건조제, 시멘트, 표백제 등 다양한 용도로 사용되고 있다.
이산화티타늄(TiO2)은 원자 번호 22, 비중 45, 융점 1800℃, 상자성체이며 매우 경도가 높고 여리다. 강도는 거의 탄소강과 같고, 비강도는 비중이 철보다 작으므로 철의 약 2배가 되고 열전도도와 열팽창률도 작은 편이다.
산화제2철(Fe2O3)은 플라이애시 중의 산화칼슘(CaO)과 결합하여 수화반응성이 있는 칼슘 페라이트(2CaO·Fe2O3) 광물을 일부 형성하고, 황토색 계통의 색상을 나타내는 경향을 가지고 있다. 만약, 산화제2철(Fe2O3)의 함량이 0.07중량부 미만인 경우 수화 반응성이 낮으며, 0.08중량부를 초과하는 경우는 수화 반응성이 필요 이상으로 높아지게 된다. 따라서, 산화제2철(Fe2O3)의 함량은 가장 바람직하게는 0.07~0.08중량부인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에서 상기 소포제는 상기 주면 채움재 100중량부에 대하여 0.1~1.0중량부가 첨가되는 것이 바람직하다. 만약, 상기 소포제가 0.1중량부 미만으로 첨가되면 함량 미달로 인해 그 효과가 미미하게 되고, 1.0중량부를 초과하여 함유될 경우 주면 채움재의 유동성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명에 따른 주면 채움재는 소포제를 통해 기포 발생으로 인한 부피팽창과 박리현상이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 도 2와 같이 경화 후 안정적으로 강도 발현이 나타나는 효과를 얻을 수 있다.
실시예.
고로슬래그 미분말 60중량%와, 플라이애쉬 20중량%와, 조강시멘트 15중량%와, 중합체 5중량%를 혼합하여 본 발명의 실시예에 따라 고로슬래그를 이용한 에코 파일 주면 채움재를 조성하였다.
다음으로, 상기 주면 채움재 100중량부에 대하여 유동화제 5중량부를 첨가한 후 혼합하였다. 여기에서, 상기 유동화제는 물 85중량%와, 폴리카르복실레이트 폴리머(polycarboxylate polymer) 10중량%와, 글루콘산 나트륨 3중량%와, 로릴 에테르 황산 나트륨(Sodium Lauryl Ethersulfate) 2중량%를 포함하는 유동화제를 사용하였다.
이후, 상기 주면 채움재를 물시멘트비(W/C)를 중량비로 60%로 배합한 후 주입장치를통해 지반과 파일 사이로 주입하였다.
이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
Claims (3)
- 지반과 파일 사이의 공간으로 주입되는 주면 채움재에 있어서,
제철소의 선철 제조시 발생되는 고로슬래그 미분말 55~65 중량%와, 열병합발전소 및 화력발전소의 연료소각시 발생되고 이산화규소(SiO2)와 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화제이철(Fe2O3)을 합한 함량이 70% 이상인 플라이애쉬 10~20 중량%와, 조강시멘트 10~20중량%와, 페녹시에탄올과 이소프로필아민이 합성된 중합체 2~5중량%를 혼합하여 조성되되,
상기 조강시멘트는 볼밀링에 의해 평균 분말도 5,000~5,500 ㎠/g으로 가공되고, 입경 10 ㎛ 이하의 고미분말이 5~10wt% 함유된 것이며,
상기 주면 채움재를 주입장치를 통해 지반과 파일 사이로 주입할 때 상기 주입장치의 주입관 내부에서 주면 채움재의 유동이 원활하게 이루어질 수 있도록 주면 채움재 100중량부에 대하여 유동화제 0.1~8중량부가 첨가되고,
물시멘트비(W/C)가 중량비로 50~70%로 배합되어 주입되며,
상기 유동화제는 물 80~90중량%와, 폴리카르복실레이트 폴리머(polycarboxylate polymer) 5~20중량%와, 글루콘산계 지연제 1~5중량%와, 로릴 에테르 황산 나트륨(Sodium Lauryl Ethersulfate) 1~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로슬래그를 이용한 에코 파일 주면 채움재.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 기포 발생으로 인한 부피팽창과 박리현상이 발생하여 강도가 저하되는 문제점을 방지할 수 있도록 상기 주면 채움재 100중량부에 대하여 소포제 0.1~1.0중량부가 첨가되되,
상기 소포제는 산화나트륨(Na2O) 0.9~1.0중량부와, 산화마그네슘(MgO) 0.07~0.08중량부와, 산화알루미늄(Al2O3) 0.2~0.4중량부와, 이산화규소(SiO2) 95~97중량부와, 삼산화황(SO3) 1.7~2.0중량부와, 염소(Cl) 0.07~0.08중량부와, 산화칼슘(CaO) 0.3~0.4중량부와, 이산화티타늄(TiO2) 0.04~0.05중량부와, 산화제2철(Fe2O3 ) 0.07~0.08중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로슬래그를 이용한 에코 파일 주면 채움재.
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