KR102433267B1 - 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 침하복원용 발포 조성물을 이용하여 지반에 함유된 수분의 영향을 받지 않아 발포체의 수축이 발생하지 않고, 계측기에 비젼인식장비를 함께 구성한 계측 시스템을 사용하여 계측된 침하량을 디지털화하고 이를 통해 실시간으로 복원량을 모니터링하면서 주입량을 제어할 수 있어, 겔타임이 짧은 조성물의 주입량 및 주입범위를 정확히 제어가능하여 mm단위의 정밀복원이 가능한 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법에 관한 것이다.
본 발명의 발마직한 일 실시예는 (a) 지면에서의 높이를 측정하는 계측기와, 계측기의 일측에 설치되어 계측기에 측정된 정보를 인식하여 계측된 침하량을 디지털화하는 비젼인식장비로 이루어지는 계측 시스템에서 새작업을 설정하는 단계; (b) 계측 시스템 및 주입차량을 침하복원부위에 설치하는 단계; (c) 침하복원부위를 측정하여 복원대상 바닥의 복원 전 상태를 3차원 이미지로 표현하는 단계; (d) 침하복원부위를 일정 깊이로 천공하여 천공홀을 형성하고 천공홀에 주입 파이프를 삽입하는 단계; (e) 주입 파이프에 연결된 주입건으로 침하복원용 발포 조성물을 주입하면서 침하복원부위의 바닥 상승량을 계측기와 비젼인식장비를 이용하여 실시간으로 계측하는 단계; (f) 주입이 완료되면 주입 파이프를 제거하고 천공홀을 무수축 콘크리트로 마감하는 단계; (g) 복원완료 후 계측기를 통해 측정된 계측값을 3차원 이미지로 표현하여 복원을 실시간으로 확인하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 발마직한 일 실시예는 (a) 지면에서의 높이를 측정하는 계측기와, 계측기의 일측에 설치되어 계측기에 측정된 정보를 인식하여 계측된 침하량을 디지털화하는 비젼인식장비로 이루어지는 계측 시스템에서 새작업을 설정하는 단계; (b) 계측 시스템 및 주입차량을 침하복원부위에 설치하는 단계; (c) 침하복원부위를 측정하여 복원대상 바닥의 복원 전 상태를 3차원 이미지로 표현하는 단계; (d) 침하복원부위를 일정 깊이로 천공하여 천공홀을 형성하고 천공홀에 주입 파이프를 삽입하는 단계; (e) 주입 파이프에 연결된 주입건으로 침하복원용 발포 조성물을 주입하면서 침하복원부위의 바닥 상승량을 계측기와 비젼인식장비를 이용하여 실시간으로 계측하는 단계; (f) 주입이 완료되면 주입 파이프를 제거하고 천공홀을 무수축 콘크리트로 마감하는 단계; (g) 복원완료 후 계측기를 통해 측정된 계측값을 3차원 이미지로 표현하여 복원을 실시간으로 확인하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 침하복원용 발포 조성물을 이용하여 지반에 함유된 수분의 영향을 받지 않아 발포체의 수축이 발생하지 않고, 계측기에 비젼인식장비를 함께 구성한 계측 시스템을 사용하여 계측된 침하량을 디지털화하고 이를 통해 실시간으로 복원량을 모니터링하면서 주입량을 제어할 수 있어, 겔타임이 짧은 조성물의 주입량 및 주입범위를 정확히 제어가능하여 mm단위의 정밀복원이 가능한 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법에 관한 것이다.
최근 가용 토지의 제한으로 다양한 지반위에 공장, 상업용 건물, 주택 등의 건축구조물, 또는 도로, 터널, 교가, 철도, 항만, 공항 등의 토목구조물이 전국에 걸쳐 건설되고 있다.
그러나 기초지반의 침하 또는 인접한 신축구조물의 영향, 부실한 시공 등의 다양한 이유 때문에 이러한 구조물에 많은 피해가 발생하고 있다. 예를 들어, 연약한 지반대에서 공장을 신축한 이후에 공장용수로써 지하수를 대량으로 퍼 올리거나, 인근의 지하터널의 개발에 따른 대량의 용수, 해역 매립지나 대규모 간척 조성지에 있어서 토양의 다짐 부족 등에 의해 광범위한 기초지반의 침수가 여러 지역에서 나타나고 있다.
특히, 건축구조물이 구축되어 있는 지역 일대에서 지반침하가 발생하는 경우에는 건물이 기울어지거나 도로의 단차 발생에 의해 차량의 주행에 악영향을 주는 등의 안전문제도 야기되고 있다.
이에 따라, 기초지반을 보강하거나 침하된 지반을 보수하는 시공 작업이 지속적으로 수행되고 있는데. 일반적으로 약액계와 비약액계로 구분되며, 비약계는 시멘트계열, 아스팔트계, 점토계 등 있다.
약액계는 그라우트 재료가 약액으로 규산소다계, 리그닌계, 아크릴 아미드계 및 폴리우레탄 수지계 등이 있으며, 점성이 낮고 입자가 없어서 미세한 균열 깊은 곳까지 주입 및 충전할 수 있는 장점을 지니고 있다.
비약액계는 용액 중에 고체입자를 포함하고 있는 것으로, 주로 시멘트계와 혼합재료로 규산소다계를 혼합하여 사용하고 있다. 시멘트계는 조립토 이외에는 주입되지 않으며, 경화하기까지 많은 시간을 필요로 한다. 시멘트계는 일반 시멘트의 평균 입경이 15∼20㎛이고, 최대입경은 80∼100㎛ 정도로 입자가 굵기 때문에 침투 주입영역이 제한적이어서, 최근에는 초미립자 시멘트계를 사용하기도 한다.
현재 국내 건설현장에서 쓰여지고 있는 지반보강을 위한 주입공법으로는 몰탈 또는 콘크리트를 주재료로 한 비약계 주입공법이 일반적이다.
비약액계는 약액계에 비해 입자가 굵어 이러한 비유동성 재료를 다수의 주입구로 주입시키는 소위 다짐그라우팅(콤팩션그라우팅, compaction grouting, CGS) 공법이 주로 채택되어진다.
비약액계 주입공법은 혼합재료의 배합비율과 응결속도 그리고 주입압력 등을 조절하여 지반 내에 주입하는 방법으로 최대 설계 강도 발현까지의 소요시간이 길고 주입량 및 주입범위의 정확한 제어가 힘들고 협소한 공간(피트, 지하층, 매장)에서의 시공이 어려우며 시공시 생활 및 조업에 지장을 준다는 한계점을 갖고 있다. 또한 인접 구조물에 영향을 미치며 투수계수가 낮은 지질에서는 시공성이 저하되며 공기가 길고 mm단위의 정밀 복원은 불가능하다는 단점이 있다.
이에 비해 약액계는 미세한 균열 깊은 곳까지 주입 및 충전이 가능하지만, 지하층의 토양 재질, 수분 함유량에 따라 반응속도 및 발포비율이 영향을 받고, 지하수에 의해 폴리올 성분이 유실될 경우 우레탄 반응이 제대로 이루어지지 않으며 지속적인 용출과 수축으로 내구성에 한계와 환경오염의 우려가 있는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제0959691호 "구조물 보강 또는 복원공법"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 '구조물에 발생한 침강 또는 단차를 보강, 복원하는 구조물 보강 또는 복원방법에 있어서, 주입구역 하부로 소정의 주입관을 주입하는 단계; 상기 주입관을 통하여 별도의 장치를 통해 혼합된 우레탄 발포 조성물을 주입하는 단계; 및 주입된 우레탄 발포 조성물이 구조물 하부에서 반응에 의해 팽창되는 단계;를 포함하며, 상기 우레탄 발포 조성물은 캐스터오일 60 ~ 90 중량%, 쇄연장제 3 ~ 30 중량%, 음이온 계면활성제 05 ~ 5 중량%, 주석, 비스무스 및 철에서 선택되는 금속촉매와 제3 아민 촉매를 4 ~ 6 : 6 ~ 4 중량비로 혼합한 복합 촉매 05 ~ 5 중량%, 정포제01 ~ 05 중량%, 발포제 1 ~ 5 중량%를 포함하는 주제와; 이소시아네이트화합물을 포함하는 경화제;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구조물 보강 또는 복원방법'을 제안한다.
그러나 상기 배경기술 역시 지반 복원시에 지반 복원의 상황을 실시간 파악이 불가능 할 뿐만 아니라 이에 따라 mm단위의 정밀 복원이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사용자가 지반의 복원정도를 수치로 실시간으로 확인할 수 있어, 겔타임이 짧은 조성물의 주입량 및 주입범위를 정확히 제어가능하여 mm단위의 정밀복원이 가능하며, 협소한공간 (피트,지하층,매장등)에서도 작업가능할 뿐만 아니라, 투수계수가 매우 낮은 지질(10-6까지)에서도 주입 가능하고, 지반에 함유된 수분의 영향을 받지 않고 빗물이나 지하수 등의 유입으로 인한 발포체의 침식을 예방하여 안정된 형태로 지반의 내부를 지지하며 복원할 수 있도록 하는 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 (a) 지면에서의 높이를 측정하는 계측기와, 계측기의 일측에 설치되어 계측기에 측정된 정보를 인식하여 계측된 침하량을 디지털화하는 비젼인식장비로 이루어지는 계측 시스템에서 새작업을 설정하는 단계; (b) 계측 시스템 및 주입차량을 침하복원부위에 설치하는 단계; (c) 침하복원부위를 측정하여 복원대상 바닥의 복원 전 상태를 3차원 이미지로 표현하는 단계; (d) 침하복원부위를 일정 깊이로 천공하여 천공홀을 형성하고 천공홀에 주입 파이프를 삽입하는 단계; (e) 주입 파이프에 연결된 주입건으로 침하복원용 발포 조성물을 주입하면서 침하복원부위의 바닥 상승량을 계측기와 비젼인식장비를 이용하여 실시간으로 계측하는 단계; (f) 주입이 완료되면 주입 파이프를 제거하고 천공홀을 무수축 콘크리트로 마감하는 단계; (g) 복원완료 후 계측기를 통해 측정된 계측값을 3차원 이미지로 표현하여 복원을 실시간으로 확인하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법을 제공하고자 한다.
또한, (b) 단계에서, 계측 시스템의 계측기는 미리 일정 높이에서 영점으로 셋팅을 하고, 침하복원부위로 이동시켜 영점과 차이나는 높이를 계측하는 것을 특징으로 하는 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법을 제공하고자 한다.
또한, (d) 단계에서, 천공홀은 침하복원부위의 주변에 복수개를 형성하여 천공하도록 하는 것을 특징으로 하는 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법을 제공하고자 한다.
또한, (e) 단계에서, 1차로 침하복원용 발포 조성물을 주입하여 기초 형성부를 형성하고, 2차로 기초 형성부의 상부에 침하복원용 발포 조성물을 주입하여 지반 지지층을 형성하여 지반을 복원하도록 하는 것을 특징으로 하는 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법을 제공하고자 한다.
또한, (a) 단계에서, 계측시스템은, 지면에서의 높이를 측정하는 계측기와, 계측기의 일측에 설치되어 계측기에 측정된 정보를 인식하는 비젼인식장비와, 비젼인식장비에 구성되어 비젼인식장비에서 측정된 계측 정보를 송신하는 송신기로 이루어지는 계측장치와; 송신기에 무선 또는 유선으로 연결되어 송신기에서 송신받은 정보를 수신하는 서버 및 서버와 유선 또는 무선으로 연결되어 계측된 정보를 실시간으로 파악할 수 있는 사용자 단말기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법을 제공하고자 한다.
또한, 침하복원용 발포 조성물은 열가소성 폴리올레핀계 수지, 폴리올 화합물, 디올계 사슬연장제, 촉매, 발포제를 포함하는 주제; 및 디이소시아네이트계 화합물을 포함하는 경화제;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법을 제공하고자 한다.
본 발명의 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법은 침하복원용 발포 조성물을 이용하여 지반에 함유된 수분의 영향을 받지 않아 발포체의 수축이 발생하지 않고, 계측기에 비젼인식장비를 함께 구성한 계측 시스템을 사용하여 계측된 침하량을 디지털화하고 이를 통해 실시간으로 복원량을 모니터링하면서 주입량을 제어할 수 있어, 겔타임이 짧은 조성물의 주입량 및 주입범위를 정확히 제어가능하여 mm단위의 정밀복원이 가능한 효과가 있다.
또한, 빠른시간내에 발포하여 경화되는 침하복원용 발포 조성물을 복원대상 지반에 주입하여 침하된 지반을 복원하도록 함으로써, 아주 작은 지름의 천공홀만으로 시공이 가능하여 협소한공간 (피트,지하층,매장등)에서도 작업가능할 뿐만 아니라, 투수계수가 매우낮은 지질(10-6까지)에서도 주입가능하고, 지반에 함유된 수분의 영향을 받지 않고 빗물이나 지하수 등의 유입으로 인한 발포체의 침식을 예방하여 안정된 형태로 지반의 내부를 지지하며 복원할 수 있도록 하는 효과도 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법을 개략적으로 도시한 도이다.
도 2는 본 발명에서 사용되는 계측 시스템을 개략적으로 도시한 도이다.
도 3은 본 발명에서 계측 시스템 및 주입차량의 설치 실시예를 도시한 사진이다.
도 4a는 본 발명의 비젼인식장비를 이용하여 복원 전 현장 바닥의 계측된 침하량을 디지털화하하여 도시한 그래프이다.
도 4b는 본 발명의 비젼인식장비를 이용하여 복원 후 현장 바닥의 계측된 침하량을 디지털화하하여 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 발포 조성물의 미세결정구조를 도시한 도이다.
도 1은 본 발명의 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법을 개략적으로 도시한 도이다.
도 2는 본 발명에서 사용되는 계측 시스템을 개략적으로 도시한 도이다.
도 3은 본 발명에서 계측 시스템 및 주입차량의 설치 실시예를 도시한 사진이다.
도 4a는 본 발명의 비젼인식장비를 이용하여 복원 전 현장 바닥의 계측된 침하량을 디지털화하하여 도시한 그래프이다.
도 4b는 본 발명의 비젼인식장비를 이용하여 복원 후 현장 바닥의 계측된 침하량을 디지털화하하여 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 발포 조성물의 미세결정구조를 도시한 도이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법을 개략적으로 도시한 도이며, 도 3은 본 발명에서 계측 시스템 및 주입차량의 설치 실시예를 도시한 사진이고, 도 4a는 본 발명의 비젼인식장비를 이용하여 복원 전 현장 바닥의 계측된 침하량을 디지털화하하여 도시한 그래프이며, 도 4b는 본 발명의 비젼인식장비를 이용하여 복원 후 현장 바닥의 계측된 침하량을 디지털화하하여 도시한 그래프이다.
본 발명의 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법은 먼저, 지면에서의 높이를 측정하는 계측기(211)와, 계측기(211)의 일측에 설치되어 계측기(211)에 측정된 정보를 인식하여 계측된 침하량을 디지털화하는 비젼인식장비(212)로 이루어지는 계측 시스템(20)에서 새작업을 설정하도록 한다(a).
계측기(211)에 비정장비(212)를 설치하고 소프트웨어적으로 설정값을 초기화하여 셋팅하도록 한다.
이때, 필요시에는 계측 시스템(20)의 계측기(211)를 침하복원부위에서 목표한 값의 레벨을 영점으로 셋팅하도록 한다. 이를 위하여는 침하복원부위를 벗어난 지점에서 영점을 셋팅하고, 후술하는 단계에서 침하복원부위로 계측기(211)를 이동시켜 설치하면 침하복원부위에서는 계측기(211)에서 측정된 값이 영점 이하가 나오기 때문에, 영점과 차이나는 높이만큼을 목표지로 하여 복원을 하면 된다.
이후, 계측 시스템(20) 및 주입차량을 침하복원부위에 설치하도록 한다(b)
도 3에서와 같이, 계측 시스템(20)은 복원대상 바닥의 주변에 복수개 설치하고 주입차량은 주변에 설치하도록 하며, 침하복원부위에서 주입 파이프가 설치될 장소를 피해 계측 시스템(20)을 설치하도록 한다.
주입차량의 장비구성은 크게 공급 펌프와 주입기계 그리고 주입건으로 이루어진다.
공급 펌프(SUPPLY PUMP)는 고밀도 폴리우레탄폼을 생산하기 위하여 A재와 B재를 지오콘 REACTOR기계로 이송해주는 역할을 한다. 지오콘 REACTOR기계와 일체로 구성되며 AIR로 작동되며 기계 1대에 A재와 B재 각각 1대씩 설치되며, 지오콘 REACTOR기계의 사용량에 따라 자동으로 작동되며 주입과 동시에 작동되며 주입이 정지될 때 자동으로 정지되는 기능이 있다.
주입기계(REACTOR MACHINE)는 온도, 배합, 압력이 자동으로 조절되는 형식으로 이루어진 기계이다. 가장 안정적이고 이상적인 폼의 온도 (35도~40도)를 유지하기 위하여 자동으로 온도를 조절하는 히팅 장치가 설치되어 있으며, 여름부터 겨울까지 온도차가 심한 한국의 실정에 맞게 외부온도(대기온도)를 감안하여 온도를 자동조절해주는 순간 히팅 기능이 있다. 또한 두 가지 원료가 혼합되어 발포가 이루어지는 이액형 발포 조성물인 폼은 두 원료의 배합이 일정하여야 최상의 품질이 나오는 데 주입기계는 일정한 배율로 자동 이송되는 형식의 기능을 가지고 있다. 주입압력은 4kgf/cm2 ~ 5kgf/cm2이며 일정한 온도로 예열된 A재와 B재를 주입호스를 통하여 주입건까지 저압으로 배출함으로 지반보강 및 침하된 바닥을 복원하는 고밀도 발포체를 만드는 역할을 한다.
주입건(15)은 약액을 지반으로 주입하기 위한 장치로, 주입기계를 통하여 예열된 A재와 B재가 주입호스 끝까지 이송되면, 주입호스 끝에 주입건(15을 연결시킨 후 바닥에 설치된 주입 파이프(12)에 주입건(12)을 결합시켜 이송된 A재와 B재를 주입하는 데 두 약액은 주입건(15) 끝에서 혼합되면서 주입 파이프(12)을 통하여 바닥하부로 주입된다.
계측 시스템(20)에서 계측기(211)와 비젼인식장비(212)는 침하복원부위 주변에 설치하고 서버부(220) 나 사용자 단말기(230)는 사용상 편의의 장소에 설치하도록 한다.
이후, 계측 시스템(20)으로 침하복원부위를 측정하여 복원대상 바닥의 복원 전 상태를 3차원 이미지로 표현하도록 한다(c).
도 4a에서와 같이 침하복원부위를 측정하여 복원대상 바닥의 복원 전 상태를 3차원 이미지로 표현하도록 한다.
이후, 도 1a 및 도 1b에서와 같이, 침하복원부위(1)를 일정 깊이로 천공하여 천공홀(11)을 형성하고 천공홀(11)에 주입 파이프(12)를 삽입하도록 한다(d).
침하복원부위(1) 및 기초 하부를 천공후에 기초하부 0.5~1m 까지 주입 파이프(12)를 삽입하도록 한다.
천공홀(11)은 침하복원부위의 주변에 어느정도 거리를 이격하여 복수개를 형성하여 천공하도록 하여 침하복원부위를 한군데씩 차례로 주입하여 순차적으로 복원하도록 함으로써 급격한 복원에 의한 콘크리트, 구주물의 깨짐 등의 현상이 일어나지 않도록 할 수 있다.
이후, 도 1c 및 도 1d에서와 같이, 주입 파이프(12)로 침하복원용 발포 조성물을 주입하면서 침하복원부위의 바닥 상승량을 실시간으로 계측하도록 한다(e).
바닥 상승량은 계측기(211)에서 실시간으로 계측되며 비젼인식장비(212)에 의해 계측정보를 파악하고 다시 서버부(220) 및 사용자 단말기(230)로 송신하여 사용자가 실시간으로 침하복원부위의 바닥 상승량을 실시간으로 파악할 수 있도록 한다.
본 발명의 침하복원용 발포 조성물은 침하복원용 발포 조성물이 충전된 탱크(13)에서 주입건(15) 등을 이용하여 주입 파이프(12)로 침하복원부위의 지반 하부에 직접 주입하여 지반에 존재하는 공극을 팽창압으로 채움과 동시에 압밀되면서 지반 지지층(17)을 형성하어 지반을 보강하고 복원하도록 하는 것으로, 주입된 조성물은 흙속의 공극을 채우고 수분과 공기를 배출하여 팽창고결되면서 상부구조물의 축하중을 감당할 수 있는 충분한 지내력을 확보할 수 있다.
침하복원용 발포 조성물의 주입은 한번에 하지 않고 순차적으로 반복주입하도록 하여 지반의 복원량을 실시간으로 확인하며 미세조절이 가능하다.
따라서, 침하복원용 발포 조성물의 확산경 및 주입량을 사용자가 직접 및 원격에서 확인하고 제어가 가능하게 된다.
이와 같이 지반복원의 높이 및 정도를 미세하게 확인 및 조절하고 침하복원부위가 넓은 경우에는 장소를 이동하며 (c) 내지 (e) 단계를 반복하도록 한다.
특히, 1차로 침하복원용 발포 조성물을 주입하여 기초 형성부를 형성한 후에, 다시 2차로 기초 형성부의 상부에 침하복원용 발포 조성물을 주입하여 지반을 복원하도록 함으로써, 기초 형성부가 지반 하부에서 다짐을 하고 다시 그위에 2차로 조성물을 주입하여 지반복원이 용이하게 하도록 할 수 있다.
이후, 주입 파이프(12)를 제거하고 천공홀(11)을 무수축 콘크리트로 마감하고(e), 복원완료 후 계측기(211)를 통해 측정된 계측값을 3차원 이미지로 표현하여 복원을 실시간으로 확인하도록 한다(g).
도 4b에서와 같이, 복원완료 후 복원된 현장 바닥의 계측된 침하량을 디지털화하하여 도시하여 도 4a에서 복원전 현장 바닥의 계측된 침하량과 비교하여 나타내도록 한다.
도 2는 본 발명에서 사용되는 계측 시스템을 개략적으로 도시한 도이다.
본 발명에서의 계측시스템(20)은, 지면에서의 높이를 측정하도록 레이저 레벨기와 같은 계측기(211)와, 계측기(211)의 일측에 설치되어 계측기(211)에 측정된 정보를 인식하는 비젼인식장비(212)로 이루어져 계측기(211)에 측정된 정보를 비젼인식장비(212)에서 실시간으로 확인할 수 있도록 하며, 이 계측된 정보를 실시간으로 송신하도록 별도의 송신기(213)가 구성될 수 있다.
송신기(213)는 비정장비(212)와 일체로 구성될 수 있으며, 서버(220)와 유선 또는 무건으로 연결되어 송신이 가능하도록 한다.
서버(220)는 침하복원부위의 사전정보, 침하복원부위의 복원계획 목표치 정보 및 송신기(213)를 통해 수신받은 계측된 지반복원정보 등을 저장하는 DB부와, DB부에서 침하복원부위의 사전정보, 침하복원부위의 복원계획 목표치 정보 및 송신기(213)를 통해 수신받은 계측된 지반복원정보를 비교하여 처리하는 연산처리부와, DB부에 저장되는 정보를 사용자 단말기(230)로 실시간 송수신하도록 하는 통신부로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 서버(220)에 저장되는 침하복원부위의 지반복원정보는 실시간으로 사용자 단말기(230)에서 수신받아 확인이 가능하여 겔타임이 짧은 조성물의 주입량 및 주입범위를 정확히 제어가능하여 mm단위의 정밀복원가능하며, 주입량,주입범위의 정확한 제어가 가능하도록 한다.
특히, 서버(220)에서 침하복원부위의 사전정보, 침하복원부위의 복원계획 목표치 정보 및 송신기(213)를 통해 수신받은 계측된 지반복원정보를 사용자 단말기(230)에서 확인이 가능하며, 이에 따라 사용자 단말기(230)에서 서버(220)에 저장된 정보(예를 들어 침하복원부위의 복원계획 목표치 정보) 등을 직접 수정하도록 할 수도 있다.
사용자 단말기(230)는 노트북, PC, 패드 스마트폰 등 다양한 단말기로 이루어질 수 있다.
본 발명의 침하복원용 발포 조성물은 열가소성 폴리올레핀계 수지, 폴리올 화합물, 디올계 사슬연장제, 촉매, 발포제를 포함하는 주제; 및 디이소시아네이트계 화합물을 포함하는 경화제;를 포함하여 이루어진다.
열가소성 폴리올레핀계 수지는 가열하면 연화하여 가소성을 나타내는 것으로서 냉각하면 고화되기 때문에, 폴리올 화합물과 디이소시아네이트가 반응하여 폴리우레탄 발포체가 형성될 때 발생하는 내부의 고열에 의해 셀을 이루는 폴리우레탄 고분자 사슬들 사이에서 물리적으로 얽히게 되어(entangled) 구조보강 및 치수성능을 개선함으로써 종래 폴리우레탄계 발포 조성물에 비하여 우수한 구조성능과 내구성을 가질 수 있다.
상기 열가소성 폴리올레핀계 수지로서는 폴리에텔렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-초산비닐 공중합체(EVA), 폴리(1-부텐), 폴리(4-메틸-1-펜텐), 폴리노보넨, 폴리디사이클로펜타디엔, 폴리(1,4-부타디엔) 및 폴리스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 바람직하게 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이때, 상기 열가소성 폴리올레핀계 수지는 직경이 0.01~100 ㎛인 분말상의 것, 또는 직경이 0.01~10 ㎛, 길이가 1~100,000 ㎛인 섬유상의 것이 폴리우레탄 고분자 사슬사이에 균일하게 분포될 수 있어 바람직하다.
또한, 상기 열가소성 폴리올레핀계 수지는 발포 조성물 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부를 포함하는 것이 바람직한데, 열가소성 폴리올레핀계 수지의 함량이 발포 조성물 100 중량부에 대하여 1 중량부 미만이면 폴리우레탄 고분자 사슬사이에 물리적으로 얽히는 정도가 미미하여 폴리우레탄 발포체의 내구성이 저하될 수 있고, 그 함량이 50 중량부를 초과하면 폴리우레탄의 발포 성능이 떨어져 지반보강에 적용하기 쉽지 않다.
우레탄 결합을 형성하기 위한 반응물로서 폴리올 화합물은 폴리에테르폴리올 또는 폴리에스테르폴리올을 단독으로, 또는 이들을 혼합하여 사용하여도 무방하나, 본 발명에서는 유동성이 좋은 폴리에테르폴리올을 바람직하게 사용한다.
따라서 상기 폴리올 화합물로서는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리부틸렌글리콜, 폴리(트리메틸렌 에테르)글리콜, 폴리(테트라메틸렌 에테르)글리콜 및 폴리(트리메틸렌-co-에틸렌 에테르)글리콜로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 더욱 바람직하게 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 폴리우레탄 발포체를 형성하는 성분으로서 디올계 사슬연장제를 사용함으로써 분자간 결합을 더욱 강하게 하는바, 상기 디올계 사슬연장제로서는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 2-메틸펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 헥실렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 4-시클로헥산디메탄올, 트리메틸올 프로판 및 펜타에리쓰리톨로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 사용하며, 구조가 간단하고 반응성이 높은 에틸렌글리콜을 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 발포 조성물은 폴리우레탄 결합이 생성되는 반응촉진제의 역할을 수행하는 촉매로서 아민계 화합물 또는 유기금속화합물을 포함하는바, 아민계 촉매로서는 트리에틸아민, 트리에틸렌디아민, 테트라메틸부탄디아민, N-메틸디사이클로헥실아민, N,N-디메틸사이클로헥실아민 또는 N-메틸모르폴린을, 유기금속화합물계 촉매로서는 옥틸산 제1주석, 디-n-부틸주석디아세테이트, 디-n-부틸주석디라우레이트 및 디-n-부틸주석디옥토에이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에 따른 발포 조성물로부터 발포체를 형성하기 위해서는 발포 조성물에 발포체를 필수적으로 포함하는바, 상기 발포제로서는 물, 부탄, 펜탄, 헥산, 헵탄, 메틸렌클로라이드, 1,1,1,2-테트라플루오로에탄, 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판, 1,1,1,3,3-펜타플로오로부탄, 1,1-디클로로-1-플루오로에탄, 1-클로로1,1-디플루오로에탄 및 클로로디플루오로메탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 사용하며, 취급의 용이성을 고려하여 물을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 발포 조성물은 상술한 주제 이외에 폴리올 화합물과 반응하여 우레탄 결합을 형성하기 위한 반응물로서 경화제의 기능을 수행하는 디이소시아네이트계 화합물을 포함하는바, 상기 디이소시아네이트계 화합물로서는 공지의 지방족 디이소시아네이트, 지환족 디이소시아네이트 또는 방향족 디이소시아네이트를 구분 없이 사용할 수 있으나, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트리머, 4,4'-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트, 4,4-디메틸페닐메탄 디이소시아네이트, 비스-4-(이소시아네이트 사이클로헥실)메탄, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리머릭 메틸렌 디페닐디이소시아네이트, 나프탈렌 디이소시아네이트, 자일렌 디이소시아네이트, p페닐렌 디이소시아네이트, 리신디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 테트라 메틸렌 디이소시아네이트, 트란스-1,4-시클로헥산 디이소시아네이트, 테트라메틸-1,3-자일렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이오시아네이트, 디메틸 디이소시아네이트, 1,1,6,6,-테트라하이드로플루오로-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 트리메틸 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 페닐렌 디이소시아네이트, 디메틸 디페닐 디이소시아네이트 및 트리페닐 메탄 트리이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 바람직하게 사용한다.
고결반응 메커니즘은 Polyol 수산기와 isocyannnate로 구성된 용액이 혼합교반의 과정에 의해 요소 결합하는 것으로서, 3차원의 망상 구조를 형성하며, 이런 가교반응의 주 machanism은 중합반응 -> 가수반응 -> 발포반응 -> 가교반응의 순으로 이루어지며 결합방정식은 다음과 같다.
중합반응
가수반응
발포반응
가교반응
도 5는 본 발명의 발포 조성물의 미세결정구조를 도시한 도이다.
도 5에서와 같이 고결된 발포 조성물을 SEM(전자주사현미경(Scanning Electron Microscopy)) 촬영을 통하여 25배 확대 관찰을 통해 살펴본 결과, 지오콘의 미세결정 구조는 벌집 모양임을 알 수 있었다. 또한, SEM의 X선 분석장치를 이용하여 화학조성을 분석한 결과 탄산칼슘(CaCo3)이 74.5%, 이산화규소(SiO2) 25.5%로 구성되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
기존의 우레탄 발포 조성물은 경화제인 이소시아네이트와 반응하는 폴리올 화합물(주제)이 물과 상용성이 좋기 때문에, 수분이 포함된 지반에 적용하는 경우 안정성을 확보할 수 없었으나, 본 발명의 발포 조성물은 주제에 열가소성 폴리올레핀계 수지를 첨가하는 것으로, 폴리우레탄 발포체의 형성과정에서 발생하는 내부열로 인하여 발포되는 셀구조 내부에 열가소성 폴리올레핀계 수지가 용융결합됨으로써 수분의 영향을 받지 않게 된다.
좀더 상세하게는, 열가소성 폴리올레핀계 수지는 가열하면 연화하여 가소성을 나타내는 것으로서 냉각하면 고화되기 때문에, 폴리올 화합물과 디이소시아네이트가 반응하여 폴리우레탄 발포체가 형성될 때 발생하는 내부의 고열에 의해 셀을 이루는 폴리우레탄 고분자 사슬들 사이에서 물리적으로 얽히게 되어(entangled) 구조보강 및 치수성능을 개선함으로써 종래 폴리우레탄계 발포 조성물에 비하여 우수한 구조성능과 내구성을 가질 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서의 발포 조성물은 물과 반응하지 않는 것으로, 지반에 함유된 수분의 영향을 받지 않아 발포체의 수축이 발생하지 않고, 빗물 등의 유입으로 인한 발포체의 침식을 예방하여 안정된 형태로 토양 내부를 지지할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법은 침하복원용 발포 조성물을 이용하여 지반에 함유된 수분의 영향을 받지 않아 발포체의 수축이 발생하지 않고, 계측기에 비젼인식장비를 함께 구성한 계측 시스템을 사용하여 계측된 침하량을 디지털화하고 이를 통해 실시간으로 복원량을 모니터링하면서 주입량을 제어할 수 있어, 겔타임이 짧은 조성물의 주입량 및 주입범위를 정확히 제어가능하여 mm단위의 정밀복원이 가능한 효과가 있으며, 또한, 빠른시간내에 발포하여 경화되는 침하복원용 발포 조성물을 복원대상 지반에 주입하여 침하된 지반을 복원하도록 함으로써, 아주 작은 지름의 천공홀만으로 시공이 가능하여 협소한공간 (피트,지하층,매장등)에서도 작업가능할 뿐만 아니라, 투수계수가 매우낮은 지질(10-6까지)에서도 주입가능하고, 지반에 함유된 수분의 영향을 받지 않고 빗물이나 지하수 등의 유입으로 인한 발포체의 침식을 예방하여 안정된 형태로 지반의 내부를 지지하며 복원할 수 있도록 하는 효과도 있다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
1 : 침하복원부위
11 : 천공홀
12 : 주입 파이프
20 : 계측 시스템
210 : 계측장비
211 : 계측기
212 : 비젼인식장비
213 : 송신기
220 : 서버
230 : 사용자 단말기
11 : 천공홀
12 : 주입 파이프
20 : 계측 시스템
210 : 계측장비
211 : 계측기
212 : 비젼인식장비
213 : 송신기
220 : 서버
230 : 사용자 단말기
Claims (6)
- (a) 지면에서의 높이를 측정하는 계측기(211)와, 계측기(211)의 일측에 설치되어 계측기(211)에 측정된 정보를 인식하는 비젼인식장비(212)와, 비젼인식장비(212)에 구성되어 비젼인식장비(212)에서 측정된 계측 정보를 송신하는 송신기(213)로 이루어지는 계측장치(210)와; 송신기(213)에 무선 또는 유선으로 연결되어 송신기(213)에서 송신받은 정보를 수신하는 서버(220) 및 서버(220)와 유선 또는 무선으로 연결되어 계측된 정보를 실시간으로 파악할 수 있는 사용자 단말기(230)를 포함하여 이루어지는 계측 시스템(20)에서 새작업을 설정하고, 계측 시스템(20)의 계측기(211)는 미리 일정 높이에서 영점으로 셋팅을 하는 단계;
(b) 계측 시스템(20) 및 주입차량을 침하복원부위로 이동시켜 설치하고 영점과 차이나는 높이를 계측하는 단계;
(c) 침하복원부위를 측정하여 복원대상 바닥의 복원 전 상태를 3차원 이미지로 표현하는 단계;
(d) 침하복원부위를 일정 깊이로 천공하여 천공홀(11)을 형성하고 천공홀(11)에 주입 파이프(12)를 삽입하는 단계;
(e) 주입 파이프(12)에 연결된 주입건으로 침하복원용 발포 조성물을 주입하면서 침하복원부위의 바닥 상승량을 계측기(211)와 비젼인식장비(212)를 이용하여 실시간으로 계측하되,
1차로 침하복원용 발포 조성물을 주입하여 기초 형성부를 형성하고, 2차로 기초 형성부의 상부에 침하복원용 발포 조성물을 주입하여 지반 지지층을 형성하여 지반을 복원하도록 하는 단계;
(f) 주입이 완료되면 주입 파이프(12)를 제거하고 천공홀(11)을 무수축 콘크리트로 마감하는 단계;
(g) 복원완료 후 계측기(211)를 통해 측정된 계측값을 3차원 이미지로 표현하여 복원을 실시간으로 확인하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
(d) 단계에서,
천공홀(11)은 침하복원부위의 주변에 복수개를 형성하여 천공하도록 하는 것을 특징으로 하는 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법., - 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
침하복원용 발포 조성물 열가소성 폴리올레핀계 수지, 폴리올 화합물, 디올계 사슬연장제, 촉매, 발포제를 포함하는 주제; 및
디이소시아네이트계 화합물을 포함하는 경화제;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비젼인식장비를 이용하여 정밀복원 및 제어가 가능한 고압팽창 공장바닥 침하복원공법.
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| GRNT | Written decision to grant |