KR102372471B1

KR102372471B1 - 속경성 그라우트 주입재 조성물 및 이를 이용한 강관 그라우팅 공법

Info

Publication number: KR102372471B1
Application number: KR1020210124630A
Authority: KR
Inventors: 현정규; 이은진; 박동철; 이정우
Original assignee: ㈜동인개발; (주)부광피앤에스
Priority date: 2021-09-17
Filing date: 2021-09-17
Publication date: 2022-03-10

Abstract

본 발명은 그라우팅 공법에서 지반에 주입되어 지반을 보강하는 주입재로서 겔타임 단축이 가능하고 초기강도 발현이 가능한 새로운 그라우트 주입재 조성물과, 이를 바람직하게 이용하여 공사기간을 단축할 수 있는 강관 그라우팅 공법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 그라우트 주입재는, 시멘트계 결합재와 물이 혼합된 A액과, 알칼리계 규산수용액에 의한 B액이 혼합되는 그라우트 주입재에서, 상기 A액의 시멘트계 결합재는, 시멘트와 혼화재를 포함하여 조성되되, 혼화재가 시멘트 5~20중량%; 실리카흄 20~65중량%; 메타카올린 15~30중량%; 비정질 인산수소나트륨으로 마련된 급결중화반응제 10~20중량%; 벤토나이트 5~15중량%;를 포함하여 조성된 것을 특징으로 한다. 여기서 혼화재의 급결중화반응제는, 2인산수소나트륨수화물(Na2HPO4·nH2O(n=0.5,1,6))에 NaOH를 첨가 교반하여 2인산수소나트륨12수화물(Na2HPO4·12H2O) 결정물을 생성하고, 생성한 결정물을 함수에탄올과 혼합 교반한 후 가열하여 에탄올과 물을 증발시키고, 증발시키고 남은 결정체를 분쇄하여 평균입경(d85) 100㎛가 60~88중량%인 분말로 제조할 수 있다.

Description

속경성 그라우트 주입재 조성물 및 이를 이용한 강관 그라우팅 공법{Quick-Hardening Grout Material and Steel Pipe Grouting Method Using the Same}

본 발명은 지반 보강을 위한 그라우팅 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그라우팅 공법에서 지반에 주입되어 지반을 보강하는 주입재로서 겔타임 단축이 가능하고 초기강도 발현이 가능한 새로운 속경성 그라우트 주입재 조성물과, 이를 바람직하게 이용하여 공사기간을 단축할 수 있는 강관 그라우팅 공법에 관한 것이다.

지반 보강방법 중의 하나로, 지반에 소정의 강도를 발현하는 그라우트 주입재를 주입하는 그라우팅 공법이 있다. 그라우팅 공법 중의 하나로 주로 굴착지반의 보강에 적용되는 강관그라우팅 공법이 있으며, 강관그라우팅 공법은 지반을 천공하여 강관을 설치한 후 강관 내부에서 주입재를 주입하여 강관 외부 지반으로까지 주입되게 함으로써 지반을 보강하는 공법이다.

그라우트 주입재는 일반적으로 시멘트계 결합재와 물이 혼합되는 시멘트 밀트 타입이다. 시멘트 밀크 타입의 주입재는 주입 후 블리딩 발생으로 공극이 발생하고 나아가 공극 부위에 지반의 물이 침투/충전되는 문제가 발생하기 쉽다. 또한 주입 지반에 물이 있는 경우에 차수특성과 경화특성에 문제가 생기므로 품질 안정성 확보가 어렵고 특히 물과 희석상태에서는 블리딩발생이 더 심해지고 경화에 소요되는 공사기간이 더 길어지는 단점이 있다. 더구나 주입 지반에 균열이 있거나 골재가 많은 경우에는 주입된 주입재가 경화하기도 전에 균열이나 골재 사이로 쉽게 누출되며 이로 인해 천공부위의 공극발생 현상이 나타나 주입재의 역할을 충분히 발휘하지 못하는 현상이 일어난다.

근래에는 주입효과 및 품질을 향상시키기 위하여 가소성 주입재가 제안되어 널리 적용되고 있다. 가소성 주입재는 2액형의 재료로 시멘트 밀크에 의한 A액과 급결경화제로 마련된 B액으로 이루어진 2액형의 재료이다. 가소성 주입재는 공동 등에 주입할 때에는 점도가 낮아 유동성을 갖지만, 일정한 시간이 경과하면 일정수준으로 점도가 점진적으로 상승하기 때문에, 점도가 상승하는 일정시간 동안 요변특성(가소성)을 갖는다. 이에 따라 가압에 의해 미세한 공간까지 충전할 수 있을 뿐만 아니라, 일정시간 경과하여 점도가 상승한 후에는 일정 수준이상의 강도를 발현하기 때문에 공동 등에 충전한 후에도 지하수에 의해 쉽게 유실되지 않는 특성이 있다. 이러한 가소성 주입재로는 시멘트 밀크에 벤토나이트 혼합한 A액과 물유리 를 희석한 B액을 조합하는 경우가 대표적이다.

그러나 종래 가소성 주입재는 경화시간이 길어 공기 지연을 초래한다. 강관그라우팅 공법에서는 주입재를 주입하고 주입재가 발파/후속작업이 가능한 수준까지 경화된 후에야 비로소 후속작업을 진행하기 때문에 주입재의 경화시간이 길거나 경화강도 특성이 낮으면 공기가 길어진다. 공기지연은 곧 경제성 저하로 이어지므로, 이에 대한 해결이 요구되는 실정이다. 또한 강관그라우트 주입재는 주입 후 24hr 내외의 양생시간이 있으며 발파등의 후속공정을 위해서는 주입재의 강도가 2MPa 이상 확보되어야 한다. 최근에는 4hr기준 2MPa 이상 확보하는 속경성 그라우트 주입재가 개발되고 있으며, 특허 제10-2199938호, 특허 제10-2301617호 등이 있다.

KR

10-2199938

B1

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10-2301617

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본 발명은 종래 그라우트 주입재의 단점을 개선하고자 개발된 것으로서, 겔타임 단축이 가능하고 초기강도 발현이 가능한 새로운 속경성 그라우트 주입재 조성물과, 이를 바람직하게 이용함으로써 후속공정의 조기착수를 통한 공기단축이 가능한 강관 그라우팅 공법을 제공하는데 기술적 과제가 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 시멘트계 결합재와 물이 혼합된 A액과, 알칼리계 규산수용액에 의한 B액이 혼합되는 그라우트 주입재에서, 상기 A액의 시멘트계 결합재는, 시멘트와 혼화재를 포함하여 조성되되, 혼화재가 시멘트 5~20중량%; 실리카흄 20~65중량%; 메타카올린 15~30중량%; 비정질 인산수소나트륨으로 마련된 급결중화반응제 10~20중량%; 벤토나이트 5~15중량%;를 포함하여 조성된 것을 특징으로 하는 속경성 그라우트 주입재 조성물을 제공한다. 여기서 혼화재의 급결중화반응제는, 2인산수소나트륨수화물(Na₂HPO₄·nH₂O(n=0.5,1,6))에 NaOH를 첨가 교반하여 2인산수소나트륨12수화물(Na₂HPO₄·12H₂O) 결정물을 생성하고, 생성한 결정물을 함수에탄올과 혼합 교반한 후 가열하여 에탄올과 물을 증발시키고, 증발시키고 남은 결정체를 분쇄하여 평균입경(d85) 100㎛가 60~88중량%인 분말로 제조할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 강관 그라우팅 공법은, 시멘트 100중량부에 혼화재 25~40중량부로 시멘트계 결합재가 조성되어 물결합재비 100~130중량%로 혼합되는 A액;과 실리카졸 100중량부에 물 200~250중량부가 혼합된 알칼리계 규산수용액으로 마련되는 B액;이 1:1 부피비로 배합된 속경성 그라우트 주입재를 이용한 강관 그라우팅 공법으로, 지반을 천공하고, 천공홀에 간격재, 그라우트주입호스, 씰재주입호스, 씰재배출호스를 구비한 강관을 관입 설치하고, 천공홀 후단을 코킹하고, 씰재주입호스를 통해 씰재를 주입하여 천공벽과 강관 사이를 실링한 다음, 속경성 그라우트 주입재의 A액과 B액을 혼합하여 그라우트주입호스를 통해 강관 내부에 주입하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 기대된다.

첫째, 본 발명의 속경성 그라우트 주입재는 주입 시 겔타임 단축과 조기강도 발현이 가능하여 기존 그라우트 대비 빠른 후속공정 진행을 가능케 한다. 이로써 강관 그라우팅 공법에 적용할 경우 공기단축, 공사비용 절감 효과를 이끌 수 있다.

둘째, 본 발명의 속경성 그라우트 주입재는 주입 시 조기 겔형성을 통해 주입부위의 지반균열, 골재가 다량 있는 공간에서도 누출없이 안정적인 주입효과를 나타내며, 이로써 강광 그라우팅 공법에 적용할 경우, 천공부위의 공극을 최소화하고 충전특성 확보할 수 있다.

본 발명은 지반 그라우팅에 사용하기 위한 주입재 조성물과, 이를 바람직하게 이용한 강관 그라우팅 공법에 관한 것이다.

1. 주입재 조성물

본 발명에 따른 그라우트 주입재는, 시멘트계 결합재와 물이 혼합된 A액과 알칼리계 규산수용액에 의한 B액이 배합되는 2액형 그라우트 주입재에 관한 것으로, A액의 시멘트계 결합재가 시멘트와 혼화재를 포함하여 조성되며, 특히 혼화재로 비정질 인산수소나트륨으로 마련된 급결중화반응제를 포함하는 혼화재를 사용하는데 특징이 있다. A액과 B액의 혼합 초기에 급결중화반응제가 B액의 알칼리계 규산수용액과 중화반응하여 겔 형성을 유도하고, 이어 겔 형성 후에는 A액과 B액의 급결반응하여 유도하여 초기 강도 발현이 가능해지도록 한 것이다. 이로써 본 발명의 주입재는 속경성 주입재가 된다.

구체적으로 본 발명에서 혼화재는 시멘트 5~20중량%; 실리카흄 20~65중량%; 메타카올린 15~30중량%; 급결중화반응제 10~20중량%; 벤토나이트 5~15중량%;를 포함하여 조성된다.

혼화재에서 시멘트(OPC)는 A액의 결합재인 시멘트와 동일한데, 혼화재 속의 시멘트는 반응성이 큰 다른 재료들을 고르게 분산시켜 혼화재의 균일한 작용을 유도하는 재료가 된다. 더불어 A액과 B액이 혼합될 때에는 결합재의 기본적인 시멘트와 동일하게 결합재로서 주입재의 강도 발현에 기여한다. 혼화재에서 시멘트는 5~20중량% 사용하며, 5중량% 미만이면 분산 효과가 미미하고 20중량% 초과하면 상대적으로 과다해져 경제성이 떨어지는 것은 물론 초기강도 발현 미미, 불필요한 장기강도 발현 문제가 있다.

실리카흄은 밀도 2.21g/㎤, 입자크기 0.1~1.0㎛, 비표면적 160,000~200,000㎠/g, SIO2함량 90%이상, Al2O3함량 0.6%이상의 특성을 가지는 고미분말의 재료로, 압축강도 기여한다. 실리카흄은 20~65중량% 사용하는데, 20중량% 미만이면 만 4hr 2MPa 이상의 압축강도 발현이 어려워지고, 65중량% 초과하면 OPC 대비 고가의 재료를 과량 사용하는 것이 되어 경제성이 떨어진다.

메타카올린은 고미분의 층상광물로서, 연황색, 밀도 2.53g/㎤, 입자크기 1.0~2.0㎛, 비표면적 9,450~9,900㎠/g, SiO₂함량 47%이상, Al₂O₃함량 38%이상, Fe₂O₃함량 4.0%이상의 특성을 가지며, 초기강도 향상에 효과적이다. 메타카올린은 15~30중량% 사용하며, 15중량% 미만이면 초기강도 확보가 어렵고 30중량% 초과하면 재료특성상 흡수성이 높아 유동성 저하에 따른 작업성 문제가 있다.

급결중화반응제는 알칼리의 B액과 반응하여 초기 겔 형성을 유도하고 겔 형성 후에는 A액과 B액의 급결반응을 유도하여 초기 강도 발현에 역할하며, 비정질 인산수소나트륨으로 마련된다. 통상의 인산수소나트륨은 조해성(외부 노출 시 공기중의 수분과 반응하여 녹는 성질)을 가지고 있기 때문에 시멘트 등의 수화반응재료와 혼합하여 제품화가 어려운데, 본 발명에서는 비정질의 인산수소나트륨을 이용함으로써 보관안정성을 확보할 수 있게 되어 급결중화반응제로 사용하고 있다. 급결중화반응제는 10~20중량% 사용하는데, 10중량% 미만이면 B액과의 반응시 중화반응성이 떨어져 초기 겔 형성 효과가 떨어지고 더불어 초기강도 발현 효과도 떨어지는 문제가 있으며, 20중량% 초과하면 과도한 혼입량으로 초기 겔 형성은 양호하나 시멘트 등의 결합재의 알칼리 반응을 오히려 저해하여 강도 발현에 역효과를 주게 된다.

특히 본 발명에서는 별도 제조공정으로 제조한 급결중화반응제를 제안한다. 먼저 2인산수소나트륨수화물(Na₂HPO₄·nH₂O(n=0.5,1,6))에 NaOH를 소량 첨가하여 지속적으로 교반하여 결정을 생성시키는데, 생성된 결정물은 2인산수소나트륨12수화물(Na₂HPO₄·12H₂O)로 형성된다. 이어 생성한 결정물에서 수분을 거른 후, 함수에탄올(EtOH 95%, 수분 및 불순물 5% 이내)과 상온상압 밀폐조건에서 혼합하여 인산수소나트륨이 가진 수분입자가 에탄올에 용융되어 나올 수 있도록 교반한다. 이때 인산수소나트륨과 에탄올과의 혼합 교반시간은 물과 에탄올이 혼합성이 높으므로 수분 정도의 혼합처리만으로 충분하다. 2인산수소나트륨12수화물은 분말형태로 사용하기 위해 단순 건조과정을 거치면 무수화물(물입자가 없는 상태)이 되어 초기반응성이 낮아 조기반응성 용도로 부적합하며, 이에 본 발명에서는 2인산수소나트륨12수화물의 조기반응성 확보를 위해 물입자를 제거하고자 함수에탄올 처리과정을 거치고 있다. 실제 2인산수소나트륨12수화물을 적용하여 시험한 경우, A액과 B액을 혼합하여도 경화가 되지 않았으며, 이로 인해 겔타임과 압축강도도 측정할 수 없었다. 에탄올과 혼합교반한 후에 교반상태에서 55~65psi의 감압압력하에서 50~60℃ 범위로 가열하여 에탄올과 함께 물을 증발시키면 비정질의 초기반응성이 높은 인산수소나트륨 결정체가 확보되며, 이렇게 확보된 결정체는 분쇄공정을 통해 평균입경(d85) 100㎛가 60~88중량%인 분말로 분말화한다. 이로써 비정질의 인산수소나트륨으로 평균입경(d85) 100㎛가 60~88중량%, 비중 1.18~1.21, pH(1% solution) 4.7~5.5를 가지는 급결중화반응제로 제조된다.

벤토나이트는 팽윤제로 시멘트 결합재의 수화반응 지속을 위한 수분제공에 효과적인 재료가 된다. 벤토나이트는 Na-벤토나이트로서, SiO₂/Al₂O₃ 4.5~7.6, SiO₂함량 60~70%, Fe₂O₃함량 1~4.5%, MgO함량 3~5%, 입도 250mesh통과분 75%이상, 팽윤도(cc/2g) 8~24, 가비중 0.75~0.90g/cc을 가지는 것이 바람직하다. 벤토나이트는 5~15중량% 사용하며, 5중량% 미만이면 팽윤성능이 낮아 수화반응지속에 효과적인 영향을 주기 어렵고, 15중량% 초과하면 과한 혼입량에 의해 유동성 저하로 주입작업에 어려움을 준다.

위와 같이 조성된 혼화재는 시멘트와 함께 결합재로 조성되어 물과 혼합됨으로써 2액형 그라우트 주입재의 A액이 된다. 이때 결합재는 시멘트 100중량부에 혼화재 25~40중량부로 조성하고, 이러한 결합재를 물결합재비 100~130중량%로 물과 혼합하여 A액으로 준비하면 바람직하다. 2액형 그라우트 주입재의 B액은 알칼리계 규산수용액으로 마련하는데, pH 9.0이상, SiO₂함량 28% 이상인 것이 적합하며, 더욱 바람직하게는 액상 실리카졸 100중량부에 물 200~250중량부를 혼합하여 사용할 수 있다. 보통 2액형 주입재는 B액으로 물유리를 많이 사용해 왔는데 물유리(규산소다)는 용출에 의한 환경오염 문제와 강도성능 확보에 어려움이 있으므로, 강알칼리 이온특성이 우수한 실리카졸을 사용하는 것이 환경오염 문제 해결과 강도성능 확보에 유리하다. 이와 같이 준비한 A액과 B액은 그라우팅 현장에서 1:1 부피비로 배합하여 사용한다.

2. 강관 그라우팅 공법

본 발명에 따른 강관 그라우팅 공법은, 통상적인 강관 그라우팅 공법에서 앞서 살펴본 속경성 그라우트 주입재 조성물을 이용한다는데 특징이 있다. 시멘트, 실리카흄, 메타카올린, 급결중화반응제, 벤토나이트로 조성된 혼화재를 시멘트와 함께 결합재로 조성하여 물과 혼합한 후 A액으로 준비하고, 알칼리계 규산수용액을 B액으로 준비한 다음, 이러한 A액과 B액을 적절하게 현장에서 배합하여 그라우트 주입재로 이용하는 것이다. 구체적으로 강관 그라우팅 공법은, 지반을 천공하고, 천공홀에 간격재, 패커, 그라우트주입호스, 씰재주입호스, 씰재배출호스를 구비한 강관을 관입 설치하고, 천공홀 후단을 코킹하고, 씰재주입호스를 통해 씰재를 주입하여 천공벽과 강관 사이를 실링하고, 그라우트주입호스를 통해 강관 내부에 속경성 그라우트 주입재를 주입하면서 실시한다. 강관다단 그라우팅 공법으로 적용한다면, 내부에 패커가 더 마련된 강관을 관입 설치하고, 속경성 그라우트 주입재를 다단 주입하면 된다.

이하에서는 제조예 및 시험예에 의거하며 본 발명을 상세히 살펴본다. 다만 아래의 제조예 및 시험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이로써 한정되는 것은 아니다.

[제조예] 급결중화반응제의 제조

2인산수소나트륨수화물(Na₂HPO₄·nH₂O(n=0.5,1,6))에 NaOH를 소량 첨가하여 지속적으로 교반하여 2인산수소나트륨12수화물(Na₂HPO₄·12H₂O)로 생성시켰다. 생성된 2인산수소나트륨12수화물에서 일부 수분을 걸러내어 물입자를 제거한 후 공업용함수에탄올(EtOH 95%, 수분 및 불순물 5% 이내)과 상온상압 밀폐조건에서 혼합하고 인산수소나트륨이 가진 수분입자가 에탄올에 용융되어 나올 수 있도록 교반하였다. 이어 55~65psi의 감압압력하에서 50~60℃ 범위로 가열하여 에탄올과 함께 물을 증발시켜 비정질의 결정체를 확보하였다. 확보한 결정체를 분쇄공정을 통해 분말화하였다. 이로써 평균입경(d85) 100㎛ 가 60~88%, 비중 1.18~1.21, pH(1% solution) 4.7~5.5를 가지는 비정질 인산수소나트륨을 제조할 수 있었다.

[시험예1] 그라우트 주입재의 특성

1. 혼화재

아래 [표 1]과 같은 조성으로 혼화재를 준비하였다. 비교예1은 제조예의 급결중화반응제를 제외하여 조성한 예이고, 비교예2는 제조예의 급결중화반응제를 소량 혼입하여 조성한 예이고, 비교예3과 실시예1,2는 비교예1보다 급결중화반응제를 더 혼입하면서 본 발명에 따른 조성으로 혼화재로 구성한 예이다.

혼화재 조성(중량%)

구분	비교예1	비교예2	비교예3	실시예1	실시예2
OPC	16	10	10	8	10
실리카흄	54	55	54	52	54
메타카올린	24	22	17	19	17
급결중화반응제	-	4	13	14	13
벤토나이트	6	9	6	7	6
소계	100	100	100	100	100
#OPC: 분말도 3,400㎠/g, 비중 3.14 #실리카흄: 암흑색, 밀도 2.21g/㎤, 입자크기 0.1~1.0㎛, 비표면적 160,000~200,000㎠/g, SiO₂ 90%, Al₂O₃ 0.6%이상 #메타카올린:연황색, 밀도 2.53g/㎤, 입자크기 1.0~2.0㎛, 비표면적 9,450~9,900㎠/g, SiO₂ 47%이상, Al₂O₃ 38%이상, Fe₂O₃ 4.0%이상 #급결중화반응제: 제조예 #벤토나이트: Na-벤토나이트, SiO₂/Al2O3 4.5~7.6, 입도 250mesh통과분 75%이상, 팽윤도(cc/2g) 8~24, 가비중 0.75~0.90g/cc" SiO₂ 60~70%, Fe₂O₃ 1~4.5%, MgO 3~5%,

2. 그라우트 주입재

[표 1]의 혼화재를 이용하여 아래 [표 2]와 같은 조성으로 주입재를 준비하였다. 대조예는 혼화재를 사용하지 아니한 예이고, 비교예1,2와 실시예1,2는 [표 1]에서의 혼화재를 동량 사용한 예가 되고, 비교예3은 실시예2와 동일한 혼화재를 사용량을 절반으로 줄여 사용한 예가 된다.

그라우트 주입재 조성

구분		대조예	비교예1	비교예2	비교예3	실시예1	실시예2
A액 (500L)	OPC(kg)	330	250	250	290	250	250
	혼화재(kg)	-	80	80	40	80	80
	물(L)	387	387	387	387	387	387
B액 (500L)	실리카졸(L)	150	150	150	150	150	150
B액 (500L)	물(L)	350	350	350	350	350	350

3. 그라우트 주입재의 특성

위의 [표 2]와 같이 준비한 그라우트 주입재에 대해 그라우팅 특성을 평가하였다. 그라우팅 특성은 주입재의 겔타임과 압축강도를 측정하여 평가하였다. 겔타임 측정을 위해서, 주입재의 A액과 B액을 각각 100ml 동일하게 시료 채취하고 B액을 A액에 1~2초 동안에 붓기가 종료된 시점부터 측정하기 시작하고, 이후 붓기 시작하여 A,B액이 혼합된 것을 다시 B액 컵과 A액 컵을 왕복 붓기를 유지하면서 겔이 형성되어 유동성이 없을 때까지 소요된 시간을 측정하였으며, 이때의 소요시간을 겔타임으로 확인하였다. 압축강도 측정을 위해서는, A액과 B을 각각 동일부피로 계량하여 혼합한 후 겔 형성되어 유동성이 없어지는 시점 전에 5x5x5cm의 몰드에 A액+B액 혼합액을 부어 성형한 다음 실내 기건조건에서 보관하여 양생을 실시하였으며, 양생된 시험체에 대해 경과시간(4hr, 6hr, 1day)에 따른 압축강도를 측정하였다. 이렇게 측정된 결과는 아래 [표 3]과 같이 나타냈다.

그라우트 주입재의 특성

		대조예1	비교예1	비교예2	비교예3	실시예1	실시예2
겔타임(sec)		140	109	88	82	31	34
압축강도(㎫)	4hr	0.21	0.53	0.66	0.37	2.22	2.34
	6hr	0.23	0.66	0.71	0.40	2.35	2.50
	1day	0.64	0.70	0.83	0.79	3.04	3.10

위의 [표 3]에서와 같이 혼화재를 사용하지 아니한 대조예1, 급결중화반응제가 포함되지 아니한 혼화재를 사용한 비교예1, 급결중화반응제가 소량 포함된 혼화재를 사용한 비교예2, 혼화재의 사용량이 적은 비교예3은 모두 본 발명에 따라 조성된 혼화재를 적절하게 사용한 실시예1,2에 비해 겔타임이 크게 긴 것으로 확인되었다. 이와 같은 결과에 따라 대조예1 내지 비교예1~3의 배합 조건일 경우, 2MPa 이상의 압축강도를 단시간에 확보하는 것은 어렵다고 할 수 있다.

실시예1,2는 겔타임이 31,34초로 대조예나 비교예1~3 대비 짧은 시간을 확보하는 것으로 확인되었으며, 이러한 결과에 따라 실시예1,2를 강관그라우팅 공법에서 주입재로 주입할 경우 조기 겔 형성으로 강관과 지반과의 고정특성이 향상되고 발파나 천공 등의 후속공정에도 지반의 안정성이 확보될 것으로 기대된다. 더불어 실시예1,2는 4hr기준 2MPa 이상 확보가 가능한 것으로 확인되었으며, 이를 통해 그라우팅 공사의 안정성 확보와 후속공정 소요시간 단축효과가 기대된다.

Claims

시멘트계 결합재와 물이 혼합된 A액과, 알칼리계 규산수용액에 의한 B액이 혼합되는 그라우트 주입재에서,
상기 A액의 시멘트계 결합재는, 시멘트와 혼화재를 포함하여 조성되되,
상기 혼화재는, 시멘트 5~20중량%; 실리카흄 20~65중량%; 메타카올린 15~30중량%; 급결중화반응제 10~20중량%; 벤토나이트 5~15중량%;를 포함하여 조성되며,
상기 혼화재의 급결중화반응제는,
2인산수소나트륨수화물(Na₂HPO₄·nH₂O(n=0.5,1,6))에 NaOH를 첨가 교반하여 2인산수소나트륨12수화물(Na₂HPO₄·12H₂O) 결정물을 생성하고, 생성한 결정물을 함수에탄올과 혼합 교반한 후 가열하여 에탄올과 물을 증발시키고, 증발시키고 남은 결정체를 분쇄하여 평균입경(d85) 100㎛가 60~88중량%인 분말로 제조하여 수득한 비정질 인산수소나트륨인 것을 특징으로 하는 속경성 그라우트 주입재 조성물.
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제1항에서,
상기 A액은, 시멘트 100중량부에 혼화재 25~40중량부로 시멘트계 결합재가 조성되어 물결합재비 100~130중량%로 혼합되며,
상기 B액은, 실리카졸 100중량부에 물 200~250중량부가 혼합된 알칼리계 규산수용액으로 마련되며,
상기 A액과 B액이 1:1 부피비로 배합되는 것을 특징으로 하는 속경성 그라우트 주입재 조성물.
제3항에 따른 속경성 그라우트 주입재 조성물을 이용한 강관 그라우팅 공법으로,
지반을 천공하고, 천공홀에 간격재, 그라우트주입호스, 씰재주입호스, 씰재배출호스를 구비한 강관을 관입 설치하고, 천공홀 후단을 코킹하고, 씰재주입호스를 통해 씰재를 주입하여 천공벽과 강관 사이를 실링한 다음,
속경성 그라우트 주입재 조성물의 A액과 B액을 혼합하여 그라우트주입호스를 통해 강관 내부에 주입하는 것을 특징으로 하는 강관 그라우팅 공법.