KR102447004B1 - 지반의 보강 및 개량을 위한 그라우트재 - Google Patents

지반의 보강 및 개량을 위한 그라우트재 Download PDF

Info

Publication number
KR102447004B1
KR102447004B1 KR1020220072202A KR20220072202A KR102447004B1 KR 102447004 B1 KR102447004 B1 KR 102447004B1 KR 1020220072202 A KR1020220072202 A KR 1020220072202A KR 20220072202 A KR20220072202 A KR 20220072202A KR 102447004 B1 KR102447004 B1 KR 102447004B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
parts
agent
physical property
grout material
Prior art date
Application number
KR1020220072202A
Other languages
English (en)
Inventor
윤영랑
윤영집
Original Assignee
주식회사 한미
주식회사 세기엔지니어링
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 한미, 주식회사 세기엔지니어링 filed Critical 주식회사 한미
Priority to KR1020220072202A priority Critical patent/KR102447004B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102447004B1 publication Critical patent/KR102447004B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/40Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing mixtures of inorganic and organic compounds
    • C09K17/42Inorganic compounds mixed with organic active ingredients, e.g. accelerators
    • C09K17/44Inorganic compounds mixed with organic active ingredients, e.g. accelerators the inorganic compound being cement
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08Acids or salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/02Alcohols; Phenols; Ethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/04Carboxylic acids; Salts, anhydrides or esters thereof
    • C04B24/06Carboxylic acids; Salts, anhydrides or esters thereof containing hydroxy groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24Macromolecular compounds
    • C04B24/28Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B24/32Polyethers, e.g. alkylphenol polyglycolether
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24Macromolecular compounds
    • C04B24/34Natural resins, e.g. rosin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24Macromolecular compounds
    • C04B24/38Polysaccharides or derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/06Aluminous cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/0004Compounds chosen for the nature of their cations
    • C04B2103/0006Alkali metal or inorganic ammonium compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/70Grouts, e.g. injection mixtures for cables for prestressed concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 지반의 보강 및 개량을 위한 그라우트재는, 시멘트(Cement) 30 내지 50 중량부, 물 50 내지 70 중량부를 포함하는 주제 40 내지 60 중량부; 칼슘알루미네이트(Calcium aluminate)를 포함하는 베이스 30 내지 50 중량부, 응결 조절제 0.1 내지 5 중량부, 물을 포함하는 용매 50 내지 70 중량부를 포함하는 보조제 40 내지 60 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 지반의 보강 및 개량을 위한 그라우트재에 따르면, 무기질계 광물 소재를 기반으로 하여 우수한 급결성과 주입성을 겸비함으로써 보다 효과적인 지반 보강 및 개량 기능을 제공할 수 있음은 물론이거니와, 작업의 편의성을 향상시키고 환경오염을 최소화할 수 있도록 한 효과가 있다.

Description

지반의 보강 및 개량을 위한 그라우트재{Grout material for reinforcement and improvement of the ground}
본 발명은 지반의 보강 및 개량을 위한 그라우트재에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 무기질계 광물 소재의 사용으로 기존 물유리계 그라우팅 공법의 용탈 현상, 내구성 저하, 환경오염 등의 문제를 해결할 수 있는 그라우트재로서 우수한 급결성, 주입성 및 높은 수준의 초기압축강도를 나타내는, 지반의 보강 및 개량을 위한 그라우트재에 관한 것이다.
일반적으로, 그라우팅(Grouting)이라 함은 지반의 강도 증진, 지지력 증가, 투수성 감소 등을 목적으로 지반에 형성되어 있는 균열, 절리, 공동, 공극 따위의 틈에 시멘트와 같은 충전재를 주입하는 보수 및 보강 공법을 의미한다.
여기서 그라우팅에 사용되는 충전재는 그라우팅재로 지칭되며, 규산나트륨(Sodium silicate)과 시멘트를 혼합하여 사용하는 방식이 널리 이용되어왔다. 규산나트륨은 물유리계(Water glass)의 일종으로 시멘트에 내산성, 내열성, 내수성 등을 부여하고 사용량에 따라 응결시간을 조절할 수 있다는 장점이 있지만, 알칼리 성분의 용탈 현상이 진행됨에 따라 시간이 경과할수록 내구성 및 강도가 저하될 뿐만 아니라 수축으로 인해 체적의 변화가 발생하고 지하수를 오염시킬 수 있다는 우려를 내포하고 있다.
더불어, 시멘트는 제조되는 과정에서 이산화탄소를 대량으로 배출하게 되는데, 근래에 들어 온실가스의 유해성이 지적되고 발생원에 대한 관리가 강화됨에 따라 시멘트 사용량을 감소시켜야 한다는 인식이 확산되고 있다.
이에 따라, 시멘트의 함량이 높지 않으면서도 물유리계 소재를 포함하지 않아, 환경오염의 발생을 최소화할 수 있음과 동시에 보다 편리한 시공성을 제공하고 장기적인 내구성을 필요로 하는 장소에도 적용될 수 있는 그라우트재를 개발하기 위한 다양한 노력들이 이루어지고 있다.
이와 같은 그라우트재에 대한 선행 기술로, 한국 등록특허 제 10-0830437호에 ‘그라우트 조성물’이 등록되어 있다.
상기 발명은 그라우트 조성물에 관한 것으로, 특히 방수 성능을 보강하고 연약지반의 보강이나 건축물, 구축물의 침하로 인하여 안전에 위험이 초래되지 않도록 시멘트 몰탈을 주입하는 그라우팅 공법에 사용되는 그라우트 조성물을 개시한다. 상기 발명은 그라우트 조성물에 탄성을 부여하여 균열을 방지하고, 골재간의 공극을 겔상의 물질로 치밀하게 채워 줌으로써 강도를 향상시키며, 수중에서도 시멘트등 분말 제재가 분리되지 않도록 하여 방수와 구조 보강이 가능한 그라우트 조성물을 제공함에 있다. 상기 발명은 이를 위하여 시멘트와 규사 그리고 알루미네이트에 더하여 밀도 조절을 위하여 나프탈렌, 실리카슘, 벤토나이트 분말, 천연고무분말을 혼합하여 분말제를 구비하고, 액상아크릴수지, 물, 액상응집제, 유지방산, 유동화제를 액제로 준비하여 현장에서 이들을 교반하여 조성되는 그라우트 조성물을 제안한다. 이에 따라 본 발명은 시공된 충전물에 부분적인 응력 편차가 발생하더라도 고루 분산된 천연 고무에 의하여 이를 수용하여 균열의 발생을 방지할 수 있게 되고, 알루미네이트에 의하여 팽창된 소재의 공극을 벤토나이트가 팽창과 아울러 겔 상태로 골재의 공극을 치밀하게 매워 줌으로써 누수와 균열을 방지하게 되며, 액상 아크릴 수지에 의하여 분말 제재의 둘레를 코팅하여 줌으로써 수중에서의 골재 분리가 방지될 수 있게 되는 우수한 물성을 확보할 수 있게 되는 효과가 있다.
상기 선행기술에 의하면 그라우트 조성물에 천연 고무를 혼합하여 탄성을 부여함으로써 균열을 방지함과 동시에 강도를 보다 향상시킬 수 있었으나, 고가의 원료에 해당하는 벤토나이트를 포함하고 있으며 분말 제재 사용으로 인한 가루날림과 유출을 방지하기 위한 별도의 작업공간이 필요함에 따라 시공의 편의성을 확보하기가 어렵다는 한계점이 있다.
따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 그라우트재로서 고성능을 겸비함은 물론 시공의 용이성을 보다 증진시킬 수 있도록 함과 동시에, 물유리계의 사용을 배제하고 시멘트의 총 사용량을 줄임으로써 오염 물질의 생성을 억제하고 환경오염을 최소화할 수 있도록 한, 지반의 보강 및 개량을 위한 그라우트재를 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.
한국 등록특허 10-0830437호
본 발명은 급결성과 주입성이 탁월하면서도 우수한 강도와 내구성을 구현할 수 있음과 동시에 환경오염을 최소화하고 지반의 안전성을 보다 증진시킬 수 있는 그라우트재를 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 물성 개선제를 통해 그라우트재의 복합적인 성능 향상을 꾀할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 그라우트재의 혼합성을 보다 개선하고 보존력을 증대시킬 수 있는 물성 강화제의 조성을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 지반의 보강 및 개량을 위한 그라우트재는, 시멘트(Cement) 30 내지 50 중량부, 물 50 내지 70 중량부를 포함하는 주제 40 내지 60 중량부; 칼슘알루미네이트(Calcium aluminate)를 포함하는 베이스 30 내지 50 중량부, 응결 조절제 0.1 내지 5 중량부, 물을 포함하는 용매 50 내지 70 중량부를 포함하는 보조제 40 내지 60 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 보조제는, 카나우바왁스(Carnauba wax)를 포함하는 물성 개선제 1 내지 5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
더하여, 상기 물성 개선제는, 에탄올(Ethanol) 60 내지 80 중량부, 카나우바왁스(Carnauba wax) 10 내지 20 중량부, 글리세린지방산에스테르(Glycerin esters of fatty acids) 5 내지 10 중량부, 세틸알코올(Cetyl alcohol) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 1차 물질을 제조하는 단계; 상기 1차 물질 60 내지 80 중량부, 칸델릴라왁스(Candelilla wax) 10 내지 20 중량부, 스테아릴젖산나트륨(Sodium stearoyl lactylate) 5 내지 10 중량부, 폴리글리세릴-2카프레이트(Polyglyceryl-2 caprate) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 2차 물질을 제조하는 단계; 상기 2차 물질 60 내지 80 중량부, 비즈왁스(Bees wax) 10 내지 20 중량부, 락티톨(Lactitol) 1 내지 10 중량부, 하이드록시아세토페논(Hydroxyacetophenone)을 포함하는 물성 강화제 1 내지 10 중량부를 혼합하여 물성 개선제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징 특징으로 한다.
또한, 상기 물성 강화제는, 에탄올(Ethanol) 60 내지 80 중량부, 하이드록시아세토페논(Hydroxyacetophenone) 10 내지 20 중량부, 유카추출물(Yucca extract) 5 내지 10 중량부, 에칠헥시트리아존(Ethylhexyl triazone) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 단계; 상기 1차 혼합물 60 내지 80 중량부, 봉선화추출물(Garden balsam extract) 10 내지 20 중량부, 레시틴(Lecithin) 1 내지 5 중량부, 이타콘산(Itaconic acid) 1 내지 5 중량부를 혼합하여 2차 혼합물을 제조하는 단계; 상기 2차 혼합물 60 내지 80 중량부, 터셔리부틸히드로퀴논(tert-Butylhydroquinone) 10 내지 20 중량부, 알긴산나트륨(Sodium alginate) 1 내지 5 중량부, 에틸헥실글리세린(Ethylhexylglycerin) 1 내지 5 중량부를 혼합하여 물성 강화제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 지반의 보강 및 개량을 위한 그라우트재는,
1) 무기질계 광물 소재를 기반으로 하여 우수한 급결성과 주입성을 구현함으로써 보다 향상된 초기압축강도와 내구성을 보장할 수 있으며, 나아가 시공의 편리성이 증진됨과 동시에 환경오염을 최소화할 수 있고,
2) 물성 개선제가 첨가됨에 따라 그라우트재의 성능을 보다 극대화함과 동시에 부가적인 기능을 더할 수 있으며,
3) 물성 강화제로 하여금 품질 저하 현상을 방지하고 저장 안정성을 보다 증진시키는 효과를 제공할 수 있도록 하며, 그와 동시에 그라우트재의 안정성과 혼합성을 제고할 수 있도록 한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 물성 개선제 제조 단계를 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 물성 강화제 제조 단계를 나타낸 순서도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
가장 먼저, 본 발명의 지반의 보강 및 개량을 위한 그라우트재는 주제 40 내지 60 중량부, 보조제 40 내지 60 중량부를 포함한다.
따라서 그라우팅 시공 시에 주제 및 보조제를 혼합하여 상술한 조성을 포함하는 그라우트재를 제조하고, 제조된 그라우트재를 통해 그라우팅 공법을 수행할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
주제는 본 발명의 그라우트재가 기본적인 지반 지지 기능을 수행할 수 있도록 하기 위해, 시멘트(Cement) 30 내지 50 중량부와 물 50 내지 70 중량부를 포함하는 것을 기본으로 한다.
시멘트는 토목 및 건축에서 사용되는 결합재의 일종으로, 주원료로 석회석을 포함하며 물과 섞이게 되는 경우 수화 반응을 일으키게 되면서 딱딱하게 굳는 성질을 나타낸다. 이러한 시멘트는 경화하는 환경을 기준으로 수경성 시멘트, 기경성 시멘트, 특수 시멘트로 분류될 수 있으며, 이외에도 용도와 특성에 따라 다양한 종류의 시멘트가 있을 수 있으나, 본 발명에서 시멘트라 함은 바람직하게 콘크리트 또는 모르타르의 재료로 사용되는 종래의 시멘트를 의미함을 밝히도록 한다.
여기서 물은 주제의 용매로써 첨가되는 것으로, 바람직하게는 정제수를 선택하여 이용함으로써 본 발명의 그라우트재의 오염 또는 변질의 우려를 최소화할 수 있다. 다시 말해, 용해된 이온, 미생물, 고체입자 등의 불순물이 제거된 정제수를 용매로 사용할 수 있는데, 이때 정제수를 제조하는 방법에 있어서는 종래의 증류, 활성탄 흡착, 이온효과, 역삼투, 자외선 살균 램프 등을 이용할 수 있으므로 생략하도록 한다.
이때 시멘트가 안정적으로 굳기 위해서는 물, 다시 말해 용매의 양이 중요하다고 할 수 있다. 예를 들어, 용매의 양이 많은 경우에는 강도가 저하되거나 균열, 수축 등의 결함이 발생할 수 있으며, 용매의 양이 적은 경우에는 혼합성이 저하됨에 따라 작업의 효율성이 낮아질 수 있다. 따라서, 사용하는 시멘트의 종류에 따라 상술한 범주 내에서 혼합비가 조절될 수도 있으나, 본 발명의 주제가 적절한 점도를 가질 수 있도록 충분한 양의 물과 혼합하는 것이 바람직하다고 할 수 있는데, 이를 대략적인 중량부로 환산하여 설명하자면, 시멘트 40 중량부, 물 60 중량부가 혼합될 수 있다.
보조제는 본 발명의 그라우트재의 내구성을 보다 향상시키기 위해 첨가되는 것으로서, 베이스 30 내지 50 중량부, 응결 조절제 0.1 내지 5 중량부, 용매 50 내지 70 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 베이스는 칼슘알루미네이트(Calcium aluminate)를 포함하는 것을 기본으로 한다. 여기서 칼슘알루미네이트라 함은 산화알루미늄(Aluminium oxide)과 산화칼슘(Calcium oxide)을 반응시켜 얻을 수 있는 물질로서, 구성 성분의 비율에 따라 3CaO·Al2O3(C3A), CaO·Al2O3(CA), CaO·2Al2O3(CA2), CaO·6Al2O3(CA6), 12CaO·7Al2O3(C12A7) 등이 있을 수 있다. 이때, 산화알루미늄의 비율이 높을수록 융점이 높아짐에 따라 내화온도가 높아지며, 산화칼슘의 비율이 높을수록 응결 속도가 빨라지는 특성을 포함하며, 다양한 방법으로 제조되어 활용될 수 있는 것으로 알려져 있다.
이러한 칼슘알루미네이트는 상술한 시멘트로부터 용출되는 산화칼슘(Calcium oxide), 수산화칼슘(Calcium hydroxide), 황산칼슘(Calcium sulfate) 등과 반응하여 침상 형태의 광물인 에트린자이트(Ettringite)를 생성함에 따라 그라우트 조성물의 응결 및 초기 겔 형성을 촉진하게 된다.
다시 말해, 베이스의 주성분으로 칼슘알루미네이트가 첨가되어 본 발명의 그라우트재로 하여금 우수한 급결성을 나타내게 할 수 있으며, 이에 따라 결과적으로 초기압축강도의 향상을 기대할 수 있게 된다. 이에 대한 실험예는 후술하기로 한다.
응결 조절제는 시멘트의 성질을 개량하거나 부수적인 특성을 부여하기 위한 목적으로 첨가되는 혼화제의 한 종류에 속한다. 보다 상세하게 설명하자면, 시멘트의 수화반응이 발생함에 따라 유동성이 점차 사라지는 응결 및 경화 과정이 진행되는데, 이때 응결 조절제가 시멘트의 수화반응 속도를 조절하는 기능을 수행하는 것이다.
다시 말해, 본 발명의 보조제는 응결 조절제를 포함하여 보다 용이하게 초기 겔을 형성함과 동시에 작업자로 하여금 시멘트의 응결 및 경화 속도를 조절할 수 있도록 함으로써 시공의 편의성을 증진시킬 수 있는데, 보다 상세한 설명은 후술하도록 한다.
이러한 베이스와 응결 조절제는 물을 포함하는 용매로 하여 혼합될 수 있으며, 상술한 바와 같이 용매로써 정제수를 사용하여 불순물로 인해 본 발명의 그라우트재의 품질이 저해되거나 오염 물질이 생성되는 것을 방지하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
정리하자면, 이와 같은 본 발명의 그라우트재는 무기질계 광물 소재를 기반으로 고강도, 고내구성 등의 뛰어난 성능을 겸비할 수 있어 보다 효과적인 지반 보강 및 개량 기능을 갖출 수 있다. 이에 더하여, 칼슘알루미네이트로부터 에트린자이트가 생성됨에 따라 그라우트 조성물이 급속하게 경화됨에 따라 뛰어난 초기강도 발현성을 제공할 수 있다.
더불어, 기존의 물유리계를 배제함으로써 용탈로 인한 품질 저하 현상과 체적 변화로 인한 균열, 붕괴 등의 결함 발생을 방지하고 나아가 환경오염을 최소화하여 지반의 안전성을 보다 증진시킬 수 있으며, 시공에 필요로 하는 시멘트의 총량을 줄일 수 있어 이산화탄소 배출 저감에 도움을 줄 수 있다.
또한, 지하수 용출이 심하거나 연약지반이 형성되어 있는 장소에도 적용될 수 있음과 동시에 지속적인 내구성을 제공할 수 있어, 시공의 용이성과 편리성을 확보할 수 있음은 물론이거니와, 본 발명의 그라우트 조성물의 보편성이 보다 강화된다는 장점을 가진다.
나아가, 상술한 바와 같이 시멘트의 수화반응에 따라 시멘트의 응결 및 경화 과정이 진행된다고 하였는데, 여기서 수화반응 속도는 온도에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 비교적 온도가 낮은 동절기 또는 한냉지의 조건에서 시공이 이루어지는 경우 응결 및 경화 과정이 느리게 진행되는데 다시 말해, 시공에 소요되는 시간이 길어질 수 있다. 따라서 작업의 효율성을 보다 향상시키기 위한 목적으로 시공 시기/장소에 따라 수화반응 속도를 조절할 수 있는 응결 조절제를 사용할 수 있으며, 이때 수화반응 속도를 촉진시키는 것을 촉진제, 지연시키는 것을 지연제라고 지칭하는 것이다.
일 실시예로서, 본 발명의 응결 조절제는 규산나트륨(Sodium silicate), 규산칼슘(Calcium silicate), 염화마그네슘(Magnesium chloride), 염화칼슘(Calcium chloride), 탄산나트륨(Sodium carbonate), 황산나트륨(Sodium sulfate) 중 어느 하나를 포함하여 시멘트의 응결 및 경화 과정을 촉진시켜 양생 기간을 단축시키는 효과를 제공할 수 있다. 다시 말해, 이러한 응결 조절제는 촉진제의 역할을 수행할 수 있다.
이와 같은 응결 조절제는 동해를 견딜 수 있는 강도를 초기에 발현시켜 한랭한 조건에서 시공이 이루어지는 경우에도 시멘트의 응결 및 경화 과정이 저해되거나 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 거푸집 조기탈형을 가능케 하여 거푸집 사용 회전율을 높이는데 도움을 줄 수 있다.
또 다른 실시예로서, 본 발명의 응결 조절제는 구연산(Citric acid), 글루콘산나트륨(Sodium gluconate), 붕산(Boric acid), 주석산(Tartaric acid) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 시멘트의 응결 및 경화 과정을 지연시킬 수도 있다. 이 경우 응결 조절제는 지연제로서의 기능을 제공할 수 있다.
이러한 응결 조절제는 시멘트 입자 표면에 달라붙어 수막, 침전, 착염 등을 형성하여 시멘트의 수화반응을 방해할 수 있는데, 즉 조기 경화 현상으로 인한 작업성 또는 시공성이 저해되는 것을 막을 수 있다. 더하여, 시멘트의 수화반응이 지연됨에 따라 지나친 발열 현상을 예방할 수 있으며, 빠른 경화로 인한 콜드 조인트(Cold joint)가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
정리하자면, 시멘트의 응결 및 경화 속도를 조절할 수 있는 응결 조절제를 포함하여 본 발명의 그라우트재의 성능이 저해되는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 작업자가 원하는 응결 및 경화시간으로 조절할 수 있어 시공의 편의성을 보다 증진시킬 수 있다는 장점을 가진다. 더하여, 응결 조절제는 상술한 물질 외에도 종래의 응결 촉진제/지연제를 더 포함할 수도 있으며, 선택되는 물질의 종류, 가짓수에 있어서 어떠한 제한도 두지 않음을 밝히도록 한다.
일반적으로, 유동성은 그라우트 조성물의 기능에 있어서 중요한 조건이라고 할 수 있는데, 유동성이 좋지 않은 경우 그라우트재를 주입하는 과정이 어려워질 뿐 아니라 지반의 틈새를 완전하게 메우지 못해 불량, 균열, 붕괴와 같은 결함이 발생할 수 있다. 따라서 그라우트 조성물의 유동성을 향상시키기 위해, 본 발명의 보조제는 유동화제 0.1 내지 2 중량부를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 본 발명의 보조제는 베이스 30 내지 50 중량부, 응결 조절제 0.1 내지 5 중량부, 용매 50 내지 70 중량부, 유동화제 0.1 내지 2 중량부를 포함할 수 있으며, 필요에 따라 혼합비를 상술한 범주 내에서 조절할 수 있음은 물론이다.
보다 상세하게 설명하자면, 유동화제는 시멘트 입자 표면에 흡착하여 응집작용을 억제함과 동시에 우수한 분산성능을 제공함으로써 품질을 변화시키지 않으면서도 양호한 시공성을 확보하는데 도움을 줄 수 있다. 이러한 유동화제는 종래의 리그닌계(Lignin) 유동화제, 나프탈렌계(Naphtalene) 유동화제, 멜라민계(Melamine) 유동화제, 폴리카르본산계(Poly carboxylic) 유동화제 중 적어도 하나를 선택하여 이용할 수 있는데, 바람직하게는 폴리카르본산계 유동화제를 선택하여 이용할 수 있다.
폴리카르본산계 유동화제는 상술한 리그닌계 유동화제, 나프탈렌계 유동화제, 멜라민계 유동화제와 비교했을 때 보다 탁월한 분산 효과를 제공할 수 있음과 동시에 슬럼프 로스(Slump loss)가 적다는 장점을 가지고 있다. 이와 같은 폴리카르본산계 유동화제의 예시로는 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 술폰산 에테르 등이 있을 수 있으며, 바람직하게는 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트(Polyethylene glycol methacrylate)를 선택하여 이용할 수 있다.
이때 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트만을 선택하여 단독으로 이용할 수도 있으며, 상술한 리그닌계 유동화제, 나프탈렌계 유동화제, 멜라민계 유동화제 등을 병용하여 이용할 수도 있음은 물론이다. 다시 말해, 선택되는 유동화제의 종류와 가짓수는 어떠한 한정도 두지 않는다.
따라서 이와 같은 유동화제는 높은 유동성을 부여하여 우수한 주입성을 제공할 수 있음은 물론이거니와 시멘트 입자를 보다 고르게 분산시켜 줌으로써 물성을 전반적으로 개선하는데 도움을 줄 수 있으며 나아가 본 발명의 그라우트재의 고성능화에 기여할 수 있다.
또한 보조제는 물성 개선제 1 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다. 다시 말해, 보조제는 베이스 30 내지 50 중량부, 응결 조절제 0.1 내지 5 중량부, 용매 50 내지 70 중량부, 물성 개선제 1 내지 5 중량부를 포함할 수 있으며, 필요에 따라 혼합비를 상술한 범주 내에서 조절할 수 있음은 물론이다.
물성 개선제는 적절한 점도를 부여함과 동시에 안정성과 혼합성을 보다 향상시키기 위해 첨가되는 것으로서, 유효성분으로서 카나우바왁스(Carnauba wax)를 포함할 수 있다. 나아가 본 발명의 물성 개선제는 카나우바왁스 이외에도 추가적인 재료를 더 포함할 수 있으나 이는 후술하도록 한다.
카나우바왁스는 야자수의 잎과 싹으로부터 얻을 수 있는 정제된 왁스의 일종으로 단단하고 부스러지기 쉬운 덩어리로 이루어져 있으며, 고온의 에탄올 또는 유지에 용해된다는 특성을 포함한다. 이와 같은 카나우바왁스는 뛰어난 방수 성능과 높은 강도를 제공할 수 있음과 동시에 광택을 부여할 수 있어 스틱형 화장품의 재료로도 이용되며, 유화제, 증점제, 안정제의 용도로도 첨가될 수 있는 것으로 알려져 있다.
따라서 이와 같은 물성 개선제는 상술한 보조제의 구성 성분들이 고르게 분포된 상태를 유지함과 동시에 균일한 조성비를 가지도록 함으로써 물성 및 성질을 복합적으로 개선해주는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 본 발명의 그라우트재로 형성된 보강재가 우수한 조기강도 및 최종강도를 가지고 수밀성을 겸비함으로써 내구성이 보다 증진되는 효과를 제공할 수 있다.
더불어, 상술한 물성 개선제는 본 발명의 그라우트재의 내구성을 극대화하고 부가적인 기능을 더하기 위한 목적으로 카나우바왁스 뿐 아니라 칸델릴라왁스(Candelilla wax), 비즈왁스(Bees wax)를 더 포함할 수 있다.
상술한 언급에서 카나우바왁스는 본 발명의 그라우트재의 강도를 강화함과 동시에 혼합성을 개선하는 효과를 제공할 수 있다고 하였다. 칸델릴라왁스는 유포리아 세리페라(Euphorbia cerifera)에서 추출할 수 있는 왁스 성분으로, 엷은 황~갈색의 광택을 가지는 고체이다. 이러한 칸델릴라왁스는 피막을 형성하는 피막제의 역할을 수행할 수 있음과 동시에 유화 상태를 안정시키는 유화제로써 기능할 수 있다.
비즈왁스도 마찬가지로 왁스의 일종으로 밀납이라고도 하며, 꿀벌의 벌집을 가열압착여과 후 정제하여 얻을 수 있는 물질로써, 표백 여부에 따라 황납 또는 백납으로 구분될 수 있다. 비즈왁스 역시 코팅막을 형성함과 동시에 유화액이 분리되는 것을 방지할 수 있으며 나아가 점조성이 강하게 나타나는 까닭에 점도를 조절하는 점증제의 용도로도 사용될 수 있다. 또한, 비즈왁스에는 프로폴리스 성분이 함유되어 있어 항균 작용을 수행할 수 있어 즉, 천연 방부제로써 기능할 수 있는 것으로 알려져 있다.
따라서 이와 같은 물성 개선제는 천연에서 유래된 왁스 소재를 이용함으로써 본 발명의 그라우트재의 경화체의 고성능화에 기여할 수 있음은 물론이며, 독성이 거의 나타나지 않음과 동시에 환경에 유해한 물질을 생성하지 않아 친환경적이라는 특성을 더할 수 있으며, 나아가 작업의 안전성과 보존성이 증대된다는 효과를 제공할 수 있다.
보다 바람직하게, 본 발명의 물성 개선제는 상술한 카나우바왁스, 칸델릴라왁스, 비즈왁스 이외에도 추가적인 조성물을 더 포함할 수 있는데, 이러한 물성 개선제를 제조하는 단계에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 물성 개선제 제조 단계를 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 상술한 물성 개선제는, 1차 물질을 제조하는 단계(S11), 2차 물질을 제조하는 단계(S12), 물성 개선제를 완성하는 단계(S13)를 통해 제조될 수 있다.
(S11) 1차 물질을 제조하는 단계
먼저, 에탄올(Ethanol) 60 내지 80 중량부, 카나우바왁스(Carnauba wax) 10 내지 20 중량부, 글리세린지방산에스테르(Glycerin esters of fatty acids) 5 내지 10 중량부, 세틸알코올(Cetyl alcohol) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 1차 물질을 제조한다.
에탄올은 1차 물질의 용매로 첨가되는 것이며, 상술한 설명에서 카나우바왁스는 본 발명의 그라우트재로 하여금 우수한 강도와 방수 성능을 겸비하도록 할 수 있으며 나아가 유화 안전성을 증진시킴으로써 복합적인 물성 개선에 도움을 줄 수 있다고 하였다. 이때 카나우바왁스가 고온의 에탄올에 용해된다는 점에서 에탄올을 60 내지 80℃ 가열 처리하여 이용하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
글리세린지방산에스테르는 지방산과 글리세린이 에스테르 결합한 물질로써, 지방산의 종류 및 에스테르화도의 차이에 따라 다양한 종류가 존재할 수 있다. 더하여, 따뜻한 알코올에 용해되는 특성을 포함하고 있으며 잘 혼합되지 않는 성분들을 균일하게 섞어주는 유화제로써 기능할 수 있다.
세틸알코올은 지방족 알코올의 일종으로, 코코넛과 팜유에서 추출할 수 있으며, 점도 조절과 혼합성을 개선하는 효과를 제공할 수 있어 유화안정제의 역할을 수행할 수 있는 것으로 알려져 있다. 다시 말해, 상술한 글리세린지방산에스테르의 유화 작용을 보조하여 1차 물질을 구성하는 성분들의 혼합성을 보다 증진시키는 역할을 수행할 수 있다.
(S12) 2차 물질을 제조하는 단계
이어서, 1차 물질 60 내지 80 중량부, 칸델릴라왁스(Candelilla wax) 10 내지 20 중량부, 스테아릴젖산나트륨(Sodium stearoyl lactylate) 5 내지 10 중량부, 폴리글리세릴-2카프레이트(Polyglyceryl-2 caprate) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 2차 물질을 제조한다.
상술한 바와 같이, 칸델릴라왁스는 식물에서 추출할 수 있는 왁스 성분으로, 피막을 형성함과 동시에 유화 상태를 보다 안정화시키는 역할을 수행할 수 있다.
스테아릴젖산나트륨은 스테아릴젖산류의 나트륨염을 주성분으로 포함하며 백~황색을 나타내는 유화제의 일종으로, 칸델릴라왁스의 첨가에 따른 2차 물질의 혼합성이 저해되는 것을 방지하는 기능을 제공할 수 있다.
폴리글리세릴-2카프레이트는 카프릭애씨드 및 디글리세린의 에스터로, 계면활성제로써 표면장력을 감소시켜 상술한 물질들이 본 발명의 물성 개선제 내에서 잘 풀려 흩어지게 할 수 있음과 동시에 입자가 재응집되는 것을 방지함으로써 분산 안정성을 보다 향상시키는데 도움을 줄 수 있다.
(S13) 물성 개선제를 제조하는 단계
마지막으로, 2차 물질 60 내지 80 중량부, 비즈왁스(Bees wax) 10 내지 20 중량부, 락티톨(Lactitol) 1 내지 10 중량부, 하이드록시아세토페논(Hydroxyacetophenone)을 포함하는 물성 강화제 1 내지 10 중량부를 혼합하여 물성 개선제를 완성한다.
상술한 설명에서 비즈왁스는 꿀벌의 벌집으로부터 얻을 수 있는 왁스의 일종으로, 유화성을 제고하는데 도움을 줄 수 있음과 동시에 점도를 조절하는 점증제의 역할을 수행할 수 있다고 하였다.
락티톨은 유장으로부터 분리된 락토오스 환원시켜 얻을 수 있는 결정성 분말로, 습윤제의 용도로 사용되는 것으로 알려져 있다. 다시 말해, 물성 개선제에 첨가되어 본 발명의 그라우트재가 지나치게 건조되는 현상을 방지하는데 도움을 줄 수 있다.
하이드록시아세토페논은 식물에서 추출할 수 있는 천연 산화방지제의 일종으로, 구성 성분들의 산화를 지연 및 억제함으로써 물성 개선제의 품질 저하 현상을 예방할 수 있다. 또한 물성 개선제를 제조하는 과정에서 부식과 같은 산화 작용으로 인해 발생할 수 있는 오염 물질의 생성을 차단하는 기능을 제공할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 물성 개선제에 따르면, 그라우트 조성물에 적절한 점도를 부여하여 내구성을 극대화할 수 있으며, 유화성과 혼합성을 제고할 수 있는 성분들이 단계적으로 혼합됨에 따라 보다 균등한 조성이 일정하게 유지되도록 한 효과가 있다.
또한, 식품 또는 화장품에 첨가될 수 있는 성분들로 구성함으로써 인체에 유해하거나 자극을 유발하지 않아 사용 안정성이 뛰어나다는 장점을 가지며 나아가 환경적이라는 측면을 보다 강화할 수 있다.
더불어, 하이드록시아세토페논을 포함하는 물성 강화제를 포함함으로써 제조 과정 또는 저장 과정에서 발생하는 산화 작용으로 인한 본 발명의 그라우트재의 품질 저하 현상을 예방할 수 있으며, 다시 말해 보관 안정성을 증진시키는 효과를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 그라우트재의 구성에 따른 물성을 설명하기 위해 실시예 및 비교예의 평가 결과를 비교하여 설명하도록 한다. 실시예는 본 발명의 그라우트재의 실시예 1 내지 4로 구성되어 있고, 비교예 1은 종래의 규산나트륨을 포함하는 그라우트재이다.
<실시예 1>
1. 물성 개선제의 제조
에탄올 70g, 카나우바왁스 20g, 글리세린지방산에스테르 5g, 세틸알코올 5g을 혼합하여 1차 물질 100g을 제조하였다.
1차 물질 70g, 칸델릴라왁스 15g, 스테아릴젖산나트륨 10g, 폴리글리세릴-2카프레이트 5g을 혼합하여 2차 물질 100g을 제조하였다.
2차 물질 70g, 비즈왁스 10g, 락티톨 10g, 하이드록시아세토페논 10g을 혼합하여 물성 개선제 100g을 제조하였다.
2. 보조제의 제조
칼슘알루미네이트 40g, 염화마그네슘 1g, 물 54g, 상술한 1.의 과정을 통해 제조된 물성 개선제 5g을 혼합하여 보조제 100g을 제조하였다.
3. 조성물의 완성
시멘트 40g, 물 60g을 혼합하여 주제 100g을 제조하였다.
주제 50g, 상술한 2.의 과정을 통해 제조된 보조제 50g을 혼합하여 그라우트 조성물 100g을 제조하였다.
<실시예 2>
1. 물성 개선제의 제조
에탄올 70g, 카나우바왁스 10g, 칸델릴라왁스 10g, 비즈왁스 10g을 혼합하여 물성 개선제 100g을 제조하였다.
2. 보조제의 제조
칼슘알루미네이트 40g, 염화마그네슘 1g, 물 54g, 상술한 1.의 과정을 통해 제조된 물성 개선제 5g을 혼합하여 보조제 100g을 제조하였다.
3. 조성물의 완성
시멘트 40g, 물 60g을 혼합하여 주제 100g을 제조하였다.
주제 50g, 상술한 2.의 과정을 통해 제조된 보조제 50g을 혼합하여 그라우트 조성물 100g을 제조하였다.
<실시예 3>
1. 물성 개선제의 제조
에탄올 90g, 카나우바왁스 10g을 혼합하여 물성 개선제 100g을 제조하였다.
2. 보조제의 제조
칼슘알루미네이트 40g, 염화마그네슘 1g, 물 54g, 상술한 1.의 과정을 통해 제조된 물성 개선제 5g을 혼합하여 보조제 100g을 제조하였다.
3. 조성물의 완성
시멘트 40g, 물 60g을 혼합하여 주제 100g을 제조하였다.
주제 50g, 상술한 2.의 과정을 통해 제조된 보조제 50g을 혼합하여 그라우트 조성물 100g을 제조하였다.
<실시예 4>
1. 보조제의 제조
칼슘알루미네이트 40g, 염화마그네슘 1g, 물 59g을 혼합하여 보조제 100g을 제조하였다.
2. 조성물의 완성
시멘트 40g, 물 60g을 혼합하여 주제 100g을 제조하였다.
주제 50g, 상술한 1.의 과정을 통해 제조된 보조제 50g을 혼합하여 그라우트 조성물 100g을 제조하였다.
<비교예 1>
1. 보조제의 제조
규산나트륨 40g, 염화마그네슘 1g, 물 59g을 혼합하여 보조제 100g을 제조하였다.
2. 조성물의 완성
시멘트 40g, 물 60g을 혼합하여 주제 100g을 제조하였다.
주제 50g, 상술한 1.의 과정을 통해 제조된 보조제 50g을 혼합하여 그라우트 조성물 100g을 제조하였다.
이때, 상술한 실시예 1 내지 4에 첨가된 물성 개선제의 조성은 다음의 표 1과 같다. 여기서 각 값의 단위는 중량%이다. 여기서 물성 개선제 1은 실시예 1에 첨가되었고, 물성 개선제 2는 실시예 2에 첨가되었으며, 물성 개선제 3은 실시예 3에 첨가되었다.
물성 개선제 1 물성 개선제 2 물성 개선제 3
에탄올 34.3 70 90
카나우바왁스 9.8 10 10
글리세린지방산에스테르 2.45 - -
세틸알코올 2.45 - -
칸델릴라왁스 10.5 10 -
스테아릴젖산나트륨 7 - -
폴리글리세릴-2카프레이트 3.5 - -
비즈왁스 10 10 -
락티톨 10 - -
하이드록시아세트페논 10 - -
가로×세로×높이가 30×30×30 cm³부피의 흙으로 가득 찬 용기를 준비하여 깊이 10cm, 지름 5cm로 구덩이를 만들었다. 제조된 실시예 1 내지 4 및 비교예 1의 조성물을 구덩이에 주입하여 경화된 그라우트재에 대한 시험을 실시하였다.
[실험예 1] 기본물성 시험
1. 압축강도: KS F 4044 "수경성 시멘트 무수축 그라우트"에 준하여 압축강도를 측정하였다.
2. 블리딩률: KS F 4044 "수경성 시멘트 무수축 그라우트"에 준하여 블리딩률을 측정하였다.
표 2는 기본물성 시험 결과를 나타낸 표이다.
실시예 비교예 1
1 2 3 4
압축강도(N/㎟) 5시간 3.0 2.9 2.8 2.7 1.2
1일 20 19 18 15 13
3일 37 35 34 30 25
7일 45 41 40 37 33
28일 120 112 108 101 89
블리딩률(%) 0.0 0.0 0.0 0.0 0.3
상술한 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 4의 그라우트재는 비교예 1의 그라우트재에 비하여 압축강도 및 블리딩률이 우수한 것을 확인할 수 있다.
더하여, 본 발명의 그라우트재는 경화 극초기에 해당하는 재령 5시간에서도 2.7N/㎟ 이상을 확보하였으며, 다시 말해 비교예 1의 그라우트재에 비해 월등히 우수한 초기압축강도를 갖추고 있음을 알 수 있다.
나아가 실시예 1 내지 4의 비교 처리를 통해 다양한 물질들의 혼합 조성으로 이루어진 실시예 1의 그라우트재가 실시예 2 내지 4 보다 우수한 성능을 가지고 있음을 보여줄 수 있다.
[실험예 3] 내해수성 시험
1. 염화물이온 침투저항성: KS F 2711 "전기전도도에 의한 콘크리트의 염소이온 침투저항성 시험방법"에 준하여 염화물이온 침투저항성을 측정하였으며, 그 단위를 coulomb으로 나타내었다.
표 3은 내해수성 시험 결과를 나타낸 표이다.
실시예 비교예 1
1 2 3 4
염화물이온침투저항성 387 413 421 437 480
표 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예 1 내지 4의 그라우트재는 비교예 1의 그라우트재에 비하여 염화물이온침투저항성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
[실험예 4] 유해물질 함량 시험
1. 유해물질 함량: 폐기물공정시험기준에 준하여 유해물질 함유량을 측정하였다.
표 4는 유해물질 함량 시험 결과를 나타낸 표이다.
실시예 비교예 1
1 2 3 4
구리 불검출 불검출 불검출 불검출 검출
육가크롬 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출
수은 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출
카드뮴 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출
불검출 불검출 불검출 불검출 검출
비소 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출
상기 표 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예 1 내지 4의 그라우트재는 비교예 1의 그라우트재에 비하여 유해물질 함량 수준이 낮은 것을 확인할 수 있다.
보다 바람직하게는, 물성 개선제의 보존성을 증대시킴과 동시에 혼합 안정성을 개선하기 위해 본 발명의 물성 강화제는 하이드록시아세토페논 이외에도 추가적인 조성물을 더 포함할 수 있는데, 이러한 물성 강화제를 제조하는 단계에 대해 보다 상세히 설명하자면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 물성 강화제 제조 단계를 나타낸 순서도이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 상술한 물성 강화제는, 1차 혼합물을 제조하는 단계(S21), 2차 혼합물을 제조하는 단계(S22), 물성 강화제를 완성하는 단계(S23)를 통해 제조될 수 있다.
(S21) 1차 혼합물을 제조하는 단계
먼저, 에탄올(Ethanol) 60 내지 80 중량부, 하이드록시아세토페논(Hydroxyacetophenone) 10 내지 20 중량부, 유카추출물(Yucca extract) 5 내지 10 중량부, 에칠헥시트리아존(Ethylhexyl triazone) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 1차 혼합물을 제조한다.
에탄올은 1차 혼합물의 용매로 이용되며, 하이드록시아세토페논은 상술한 바와 같이 천연에서 유래된 산화방지제로써 조성물의 산화를 방지함과 동시에 품질 저하 현상을 예방하는데 도움을 줄 수 있다.
유카추출물은 유카의 뿌리를 물로 추출함으로써 얻을 수 있는 암갈색의 액체로써 주요 성분으로 스테로이드 사포닌을 함유하고 있으며, 항균 및 방부 효과를 제공할 수 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 유카추출물은 유화제로써 본 발명의 그라우트재가 보다 균일한 조성비를 가지게 할 수 있음과 동시에 대부분의 효모에 대해 50~100ppm정도의 농도로 생육을 저지할 수 있으며, 열 안정성이 높다는 장점을 가지고 있다.
에칠헥시트리아존은 헤테로사이클릭 유기화합물로, 자외선차단제 및 화장품에 첨가되어 자외선 B(UVB)를 차단하는 기능을 제공한다. 즉, 본 발명의 그라우트재에 첨가되어 자외선으로 인한 변질 또는 변색을 방지할 수 있으며 나아가 내부를 보호하는 기능을 제공할 수 있다.
(S22) 2차 혼합물을 제조하는 단계
다음으로, 1차 혼합물 60 내지 80 중량부, 봉선화추출물(Garden balsam extract) 10 내지 20 중량부, 레시틴(Lecithin) 1 내지 5 중량부, 이타콘산(Itaconic acid) 1 내지 5 중량부를 혼합하여 2차 혼합물을 제조한다.
봉선화추출물은 주성분으로 쿼세틴(Quercetin)을 포함하는 산화방지제의 일종으로, 봉선화의 전초를 함수에틸알콜로 추출함으로써 얻을 수 있다. 따라서 산화로 인해 불필요한 물질이 생성되거나 기능이 저하되는 것을 방지하여 물성 강화제의 보존성을 보다 증진시키는 효과를 제공할 수 있다.
레시틴은 유량종자 또는 난황에서 얻을 수 있는 유화제로써, 유화성, 침투성, 분산작용이 강하게 나타나며 흡습성을 가지고 있다. 더하여, 산화방지 상승제의 역할을 수행할 수 있는 까닭에 상술한 봉선화추출물을 보조하여 보다 강화된 산화방지 기능을 제공하는데 도움을 줄 수 있다.
이타콘산은 일반적인 조건에서 안정하면서도 흡습성을 나타내는 무색투명한 결정으로, 산도조절제의 용도로 사용될 수 있는 것으로 알려져 있다. 즉, 본 발명의 물성 강화제에 첨가되어 산도(pH)를 조절하는 역할을 수행함으로써 불필요한 미생물의 증식을 억제함과 동시에 보존성을 보다 강화할 수 있다.
(S23) 물성 강화제를 제조하는 단계
마지막으로, 2차 혼합물 60 내지 80 중량부, 터셔리부틸히드로퀴논(tert-Butylhydroquinone) 10 내지 20 중량부, 알긴산나트륨(Sodium alginate) 1 내지 5 중량부, 에틸헥실글리세린(Ethylhexylglycerin) 1 내지 5 중량부를 혼합하여 물성 강화제를 완성한다.
터셔리부틸히드로퀴논은 특이한 냄새를 가지는 백색의 결정성 고체로서, 탁월한 방부 기능을 가지고 있음과 동시에 항산화 작용을 수행할 수 있는 산화방지제에 속한다. 더하여, 고온에서도 안정함과 동시에 금속이 존재하더라도 변색되지 않는다는 특성을 포함하고 있는 것으로 알려져 있다.
알긴산나트륨은 감태, 다시마, 미역 등의 해초류로부터 추출될 수 있으며, 안정제 및 증점제로서의 우수한 기능을 제공할 수 있는 까닭에, 본 발명의 물성 강화제의 유화 안정성을 보다 증진시킴과 동시에 점착성 및 점도를 높여주는 역할을 수행할 수 있다.
에틸헥실글리세린은 글리세린을 이용하여 만들어진 글리세릴에테르(Glyceryl ether)에 속하며 무색, 무취의 특성을 포함한다. 이러한 에틸헥실글리세린은 용제의 역할을 수행할 수 있음과 동시에 항균력을 가지고 있어 방부 및 탈취 효과를 함께 제공하며 나아가 독성 및 자극이 거의 나타나지 않는다는 장점을 가진다.
이와 같은 방식으로 제조되는 물성 강화제가 첨가되는 경우, 본 발명의 그라우트재가 보다 균일한 조성비를 가짐으로써 혼합성이 전반적으로 제고됨과 동시에 작업성을 향상시키는데 도움을 줄 수 있으며, 나아가 산도를 조절하고 항균력을 더함으로써 오염 물질 생성으로 인해 기능이 저하되는 것을 방지하고 저장 안정성을 보다 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.
더하여, 자외선으로부터 내부를 보호함과 동시에 산화 방지 기능을 통해 시간이 흐름에 따라 나타날 수 있는 품질 저하 현상을 예방하는 역할을 수행함으로써 본 발명의 그라우트재의 고부가가치화에 기여하도록 한 효과가 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 지반의 보강 및 개량을 위한 그라우트재의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
S11 : 1차 물질을 제조하는 단계
S12 : 2차 물질을 제조하는 단계
S13 : 물성 개선제를 완성하는 단계
S21 : 1차 혼합물을 제조하는 단계
S22 : 2차 혼합물을 제조하는 단계
S23 : 물성 강화제를 완성하는 단계

Claims (8)

  1. 지반의 보강 및 개량을 위한 그라우트재로서,
    시멘트(Cement) 30 내지 50 중량부, 물 50 내지 70 중량부를 포함하는 주제 40 내지 60 중량부;
    칼슘알루미네이트(Calcium aluminate)를 포함하는 베이스 30 내지 50 중량부와, 응결 조절제 0.1 내지 5 중량부 및, 물을 포함하는 용매 50 내지 70 중량부와, 물성 개선제 1 내지 5 중량부를 포함하는 보조제 40 내지 60 중량부;를 포함하고,
    상기 물성 개선제는,
    에탄올(Ethanol) 60 내지 80 중량부, 카나우바왁스(Carnauba wax) 10 내지 20 중량부, 글리세린지방산에스테르(Glycerin esters of fatty acids) 5 내지 10 중량부, 세틸알코올(Cetyl alcohol) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 1차 물질을 제조하는 단계;
    상기 1차 물질 60 내지 80 중량부, 칸델릴라왁스(Candelilla wax) 10 내지 20 중량부, 스테아릴젖산나트륨(Sodium stearoyl lactylate) 5 내지 10 중량부, 폴리글리세릴-2카프레이트(Polyglyceryl-2 caprate) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 2차 물질을 제조하는 단계;
    상기 2차 물질 60 내지 80 중량부, 비즈왁스(Bees wax) 10 내지 20 중량부, 락티톨(Lactitol) 1 내지 10 중량부, 하이드록시아세토페논(Hydroxyacetophenone)을 포함하는 물성 강화제 1 내지 10 중량부를 혼합하여 물성 개선제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 그라우트재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 응결 조절제는,
    규산나트륨(Sodium silicate), 규산칼슘(Calcium silicate), 염화마그네슘(Magnesium chloride), 염화칼슘(Calcium chloride), 탄산나트륨(Sodium carbonate), 황산나트륨(Sodium sulfate) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 그라우트재.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 응결 조절제는,
    구연산(Citric acid), 글루콘산나트륨(Sodium gluconate), 붕산(Boric acid), 주석산(Tartaric acid) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 그라우트재.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 보조제는,
    폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트(Polyethylene glycol methacrylate)를 포함하는 유동화제 0.1 내지 2 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 그라우트재.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 물성 강화제는,
    에탄올(Ethanol) 60 내지 80 중량부, 하이드록시아세토페논(Hydroxyacetophenone) 10 내지 20 중량부, 유카추출물(Yucca extract) 5 내지 10 중량부, 에칠헥시트리아존(Ethylhexyl triazone) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 단계;
    상기 1차 혼합물 60 내지 80 중량부, 봉선화추출물(Garden balsam extract) 10 내지 20 중량부, 레시틴(Lecithin) 1 내지 5 중량부, 이타콘산(Itaconic acid) 1 내지 5 중량부를 혼합하여 2차 혼합물을 제조하는 단계;
    상기 2차 혼합물 60 내지 80 중량부, 터셔리부틸히드로퀴논(tert-Butylhydroquinone) 10 내지 20 중량부, 알긴산나트륨(Sodium alginate) 1 내지 5 중량부, 에틸헥실글리세린(Ethylhexylglycerin) 1 내지 5 중량부를 혼합하여 물성 강화제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 그라우트재.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
KR1020220072202A 2022-06-14 2022-06-14 지반의 보강 및 개량을 위한 그라우트재 KR102447004B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220072202A KR102447004B1 (ko) 2022-06-14 2022-06-14 지반의 보강 및 개량을 위한 그라우트재

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220072202A KR102447004B1 (ko) 2022-06-14 2022-06-14 지반의 보강 및 개량을 위한 그라우트재

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102447004B1 true KR102447004B1 (ko) 2022-09-23

Family

ID=83446078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220072202A KR102447004B1 (ko) 2022-06-14 2022-06-14 지반의 보강 및 개량을 위한 그라우트재

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102447004B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115849801A (zh) * 2022-11-17 2023-03-28 安徽理工大学 一种槲皮素复合多元早强剂型矿用封孔材料

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02141449A (ja) * 1988-11-24 1990-05-30 Denki Kagaku Kogyo Kk セメント混和材
KR19990068043A (ko) * 1998-01-22 1999-08-25 겐지 아이다 시멘트 혼화제 및 시멘트 조성물
KR100830437B1 (ko) 2007-04-24 2008-05-20 주식회사 한국콘젝트시스템 그라우트 조성물
KR20180048348A (ko) * 2016-11-01 2018-05-10 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 콘크리트 조성물 및 그의 제조 방법
WO2020036087A1 (ja) * 2018-08-15 2020-02-20 デンカ株式会社 地盤注入剤及びそれを用いた地盤注入工法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02141449A (ja) * 1988-11-24 1990-05-30 Denki Kagaku Kogyo Kk セメント混和材
KR19990068043A (ko) * 1998-01-22 1999-08-25 겐지 아이다 시멘트 혼화제 및 시멘트 조성물
KR100830437B1 (ko) 2007-04-24 2008-05-20 주식회사 한국콘젝트시스템 그라우트 조성물
KR20180048348A (ko) * 2016-11-01 2018-05-10 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 콘크리트 조성물 및 그의 제조 방법
WO2020036087A1 (ja) * 2018-08-15 2020-02-20 デンカ株式会社 地盤注入剤及びそれを用いた地盤注入工法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115849801A (zh) * 2022-11-17 2023-03-28 安徽理工大学 一种槲皮素复合多元早强剂型矿用封孔材料

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113213807B (zh) 一种超长大体积混凝土用复合抗裂剂及其制备方法
KR101888165B1 (ko) 수중 경화형 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수방법
DE102010013667C5 (de) Porenbetonformkörper sowie Verfahren zu seiner Herstellung
KR102447004B1 (ko) 지반의 보강 및 개량을 위한 그라우트재
MX2013013755A (es) Mezclas para reduccion de grietas por contraccion de morteros y concretos a base de cemento portland.
KR101709239B1 (ko) 산업부산물을 이용한 지반 차수용 친환경 무기계 그라우트 조성물
CN109354463A (zh) 一种抗渗抗冻c30混凝土及其制备方法
KR100880602B1 (ko) 방초 기능이 있는 흙포장용 모르타르 조성물, 이를 이용한흙포장 시공방법 및 방초 시공방법
EP0115560A2 (en) Improved Portland cement, process for preparing same, and compositions containing same
AT517291A1 (de) Betonzusammensetzung
Zheng et al. Experimental study on preparation and optimization of high-performance cement grouts mixed with chemical additives for capsule grouting technology
CN110615654A (zh) 一种低温施工软土地基加固用固化材料及其应用方法
KR101154839B1 (ko) 친환경적 저시멘트계 연약지반용 고화재 조성물 및 이를 이용한 토양 고화 방법
DE3269107D1 (en) Masonry cement composition, masonry construction and method
AT521434A1 (de) Fahrbahnbelag
CN113845329A (zh) 一种隧道衬砌混凝土抗溶蚀外加剂、其制备方法及应用
CN107311492B (zh) 一种低温快干型氯氧镁水泥及其制备方法
CN112830728B (zh) 用于盾构二次注浆的自养护渗透结晶材料、制备方法及应用
KR20150055678A (ko) 건조수축 및 균열 방지용 콘크리트 조성물
KR101904925B1 (ko) 시멘트계 겔형 주입재 조성물 및 이를 이용한 지반 보강 공법
CN113716893A (zh) 混凝土防水密实剂及其制备方法
KR102513686B1 (ko) 고내구성 고로슬래그 시멘트 콘크리트용 첨가제와 그 제조방법, 그리고 그 첨가제를 혼입한 고내구성 고로슬래그 시멘트 콘크리트
JP2861612B2 (ja) 温度緩衝型プレミックス・グラウト材
JP4933095B2 (ja) セメント組成物、セメントミルク、保水性舗装及び保水性舗装の施工方法
KR102662112B1 (ko) 비시멘트계 그라우트 조성물 및 이를 이용한 그라우트 시공 방법