KR102457167B1 - 친환경 지반주입 보강 그라우트 조성물 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

친환경 지반주입 보강 그라우트 조성물 및 이를 이용한 시공방법 Download PDF

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Abstract

산업부산물을 다량 함유하여 친환경적이면서도 수화반응 조절을 통한 겔타임 성능이 향상된 고강도의 그라우트 조성물이 개시된다. 본 발명은 급결제 조성물 및 무기계 조성물로 이루어진 지반주입 보강 그라우트 조성물로서, 상기 급결제 조성물은 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말, 무수석고 분말, 탈황석고 분말 및 반응제를 포함하고, 상기 무기계 조성물은 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 분말, 제지애시 및 순환유동층 보일러 애시를 포함하는 지반주입 보강 그라우트 조성물을 제공한다.

Description

친환경 지반주입 보강 그라우트 조성물 및 이를 이용한 시공방법{Eco friendly injection for ground reinforcement grout composition and construction method using the same}
본 발명은 지반주입 보강 그라우트 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 친환경 재료 기반의 지반주입 보강 그라우트 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 지반에는 지하수, 하천 유출수, 우수 등 다양한 종류의 물이 존재한다. 이러한 지반 내 물은 지하구조물 및 시설에 존재하는 균열에 침투하여 내부 철근 부식 및 균열을 확대시켜 내구성을 저하시키거나, 균열을 통해 누수가 발생하는 문제를 유발한다. 이를 방지하기 위하여 현재 토목공사에 앞서 지반보강이 실행되고 있으며, 이러한 연약지반에 대한 보강공법 중 토사 또는 암반의 틈새 등에 그라우트(Grout)를 주입관을 통해 주입, 분사시켜 대상 지반을 고결시키는 방법을 그라우팅(Grouting) 공법이라고 한다.
이러한 보강용 그라우트 조성물로 널리 사용되고 있는 것은 모르타르로, 모르타르는 통상 소량의 자갈과 모래 및 시멘트계를 혼합하고 여기에 물을 섞어 사용한다. 그러나, 모르타르 그라우트 조성물은 대부분의 성분이 시멘트계로 이루어져 있어, 시멘트계의 독성과 함께 발화물질이 발생되어 주위 환경을 오염시키는 문제가 있다. 특히 건축구조물의 틈새에 모르타르 그라우트 조성물을 충전할 경우, 시멘트계의 유해성분으로 인하여 주거환경에 심각한 영향을 끼치게 되고, 차수 및 연약지반 보강에 적용할 경우 주변 토양을 오염시키게 되는 등의 문제가 있다.
[선행특허문헌]
- 한국 등록특허 제10-1662721호(2016.09.28.)
- 한국 등록특허 제10-1709239호(2017.02.16.)
따라서 본 발명은 산업부산물을 다량 함유하여 친환경적이면서도 수화반응 조절을 통한 겔타임 성능이 향상된 고강도의 그라우트 조성물 및 이를 이용한 지반주입 보강 시공방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 급결제 조성물 및 무기계 조성물로 이루어진 지반주입 보강 그라우트 조성물로서, 상기 급결제 조성물은 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말, 무수석고 분말, 탈황석고 분말 및 반응제를 포함하고, 상기 무기계 조성물은 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 분말, 제지애시 및 순환유동층 보일러 애시를 포함하는 지반주입 보강 그라우트 조성물을 제공한다.
또한 상기 급결제 조성물은 상기 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말 37 내지 67 중량%, 상기 무수석고 분말 12 내지 32 중량%, 상기 탈황석고 분말 10 내지 25 중량% 및 상기 반응제 2 내지 15 중량%를 포함하고, 상기 무기계 조성물은 상기 보통포틀랜드 시멘트 30 내지 60 중량%, 상기 고로슬래그 분말 15 내지 35 중량%, 상기 제지애시 5 내지 25 중량% 및 상기 순환유동층 보일러 애시 5 내지 25 중량%를 포함하고, 상기 급결제 조성물 및 상기 무기계 조성물의 중량비는 1:1 내지 1:5인 것을 특징으로 하는 지반주입 보강 그라우트 조성물을 제공한다.
또한 상기 제지애시는 산화칼슘(CaO)을 55 중량% 이상 및 이산화규소(SiO2)를 10 중량% 이상 함유하고, 상기 순환유동층 보일러 애시는 산화칼슘(CaO)을 45 중량% 이상 및 이산화규소(SiO2)를 8 중량% 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 지반주입 보강 그라우트 조성물을 제공한다.
상기 또 다른 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 그라우트 조성물을 이용한 지반주입 보강 시공방법으로서, 상기 급결제 조성물을 포함하는 A액과 상기 무기계 조성물을 포함하는 B액을 각각 별개의 펌프를 통해 동압 동량으로 보내 Y관에 연결된 주입관 내에 이질의 용액이 혼합된 상태로 공급하고, 하부에 형성된 관통공을 통해 지반으로 충전재를 분사하여 수행되는 1.5 샷 방식의 그라우트 조성물을 이용한 지반주입 보강 시공방법을 제공한다.
또한 그라우트 조성물을 이용한 지반주입 보강 시공방법으로서, 상기 급결제 조성물을 포함하는 A액과 상기 무기계 조성물을 포함하는 B액을 이중주입관을 통해 지중까지 보내 지중에서 혼합되는 방식으로 수행되는 2.0 샷 방식의 그라우트 조성물을 이용한 지반주입 보강 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 급결제 조성물 및 무기계 조성물로 이루어진 지반주입 보강 그라우트 조성물에 있어, 급결제 조성물로 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말, 무수석고 분말 및 탈황석고 분말을 포함하고, 무기계 조성물로 산업부산물을 다량 포함하되, 제지애시 및 순환유동층 보일러 애시를 특정 함량 함유함으로써 수화반응 조절을 통해 고강도의 구현뿐 아니라 겔타임 성능이 향상된 친환경 그라우트 조성물 및 이를 이용한 지반주입 보강 시공방법을 제공할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명자들은 급결제 조성물 및 무기계 조성물로 이루어진 지반주입 보강 그라우트 조성물에 있어, 산업부산물을 다량 함유하여 친환경적이면서도 겔타임 성능이 향상된 고강도의 그라우트 조성물을 개발하고자 연구를 거듭한 결과, 급결제 조성물로 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말, 무수석고 분말 및 탈황석고 분말을 포함하고, 무기계 조성물로 산업부산물을 다량 포함하되, 제지애시 및 순환유동층 보일러 애시를 특정 함량 함유함으로써 수화반응 조절을 통해 고강도의 구현뿐 아니라 겔타임 성능을 향상시킬 수 있음을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.
따라서 본 발명은 급결제 조성물 및 무기계 조성물로 이루어진 지반주입 보강 그라우트 조성물로서, 상기 급결제 조성물은 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말, 무수석고 분말, 탈황석고 분말 및 반응제를 포함하고, 상기 무기계 조성물은 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 분말, 제지애시 및 순환유동층 보일러 애시를 포함하는 지반주입 보강 그라우트 조성물을 개시한다.
본 발명에 따른 지반주입 보강 그라우트 조성물은 급결제 조성물(본 발명에서 'A제' 라고도 하며, 물을 배합한 조성물을 'A액'이라 함) 및 무기계 조성물(본 발명에서 'B제' 라고도 하며, 물을 배합한 조성물을 'B액'이라 함)로 이루어져 급결제 조성물 및 무기계 조성물을 혼합 시 급결형 고결체가 형성될 수 있으며, 구조물 인상, 흙제방 보강, 토목 가시설 보강 등을 목적으로 지반에 무기계 그라우트를 주입하는 데에 적합하게 사용될 수 있다.
상기 급결제 조성물을 구성하는 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말(C12A7), 무수석고 분말 및 탈황석고 분말은 무수축성 구현을 위한 CSA계 팽창제를 구성하는 성분으로서, 본 발명에서는 후술하는 무기계 조성물에서 산업부산물의 특정 조성에 상응하는 조성으로 이루어질 수 있다.
즉, 본 발명에서 상기 급결제 조성물은 상기 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말을 37 내지 67 중량%, 상기 무수석고 분말을 12 내지 32 중량%, 상기 탈황석고 분말을 10 내지 25 중량% 및 상기 반응제를 2 내지 15 중량% 함량으로 포함할 수 있고, 바람직하게는 상기 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말을 42 내지 62 중량%, 상기 무수석고 분말을 12 내지 32 중량%, 상기 탈황석고 분말을 10 내지 25 중량% 및 상기 반응제를 2 내지 15 중량% 함량으로 포함할 수 있다.
상기 반응제는 약액 중에 주재와 반응하여 겔화물을 형성하는 화학약품으로 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 규산소다, 황산나트륨 등의 경화촉진제가 사용될 수 있다.
상기 무기계 조성물은 본 발명에 따른 그라우트 조성물의 결합제를 구성하는 성분으로서, 본 발명에서는 산업부산물을 다량 포함하면서 고강도 구현과 함께 겔타임 성능이 향상되도록 하는 특수 조성을 제시한다.
즉, 본 발명에서 상기 무기계 조성물은 상기 보통포틀랜드 시멘트를 30 내지 60 중량%, 상기 고로슬래그 분말을 15 내지 35 중량%, 상기 제지애시를 5 내지 25 중량% 및 상기 순환유동층 보일러 애시를 5 내지 25 중량% 포함할 수 있고, 바람직하게는 상기 보통포틀랜드 시멘트를 35 내지 55 중량%, 상기 고로슬래그 분말을 20 내지 30 중량%, 상기 제지애시를 10 내지 20 중량% 및 상기 순환유동층 보일러 애시를 10 내지 20 중량% 포함할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명에서는 상기 무기계 조성물을 구성하는 성분 중 산업부산물로서 고로슬래그 분말, 제지애시 및 상기 순환유동층 보일러 애시를 바람직하게는 40 내지 70 중량%, 더욱 바람직하게는 50 내지 65 중량% 수준으로 함유하면서도 그라우트 조성물의 고강도 구현과 함께 겔타임 성능이 향상되도록 할 수 있다.
상기 고로슬래그 분말은 제철 및 제강 과정에서 발생되는 고로슬래그를 일정한 분말도로 분쇄한 것으로서, 자체적으로 수경성을 가지고 있지 않지만 시멘트와 같은 알칼리성 재료와 공존하면 수경성을 갖게 되는 잠재 수경성 재료로서, 비정질 물질에 반응성을 부여하여 수화물의 생성 및 강도 발현이 유도되는 특성이 있다. 상기 고로슬래그 분말의 분말도는 3,000 내지 7,000 ㎠/g, 바람직하게는 4,000 내지 6,000 ㎠/g일 수 있다.
상기 제지애시는 제지슬러지를 소각하여 발생되는 애시로서, 소각 공정에 따라 탄산칼슘(CaCO3)이 소성반응을 하여 다량의 산화칼슘(CaO)이 발생되고, 결정이 미세해짐에 따라 비표면적이 증가하여 반응성을 증대시키는 산업부산물이다.
본 발명에서 상기 제지애시는 산화칼슘(CaO)을 55 중량% 이상 및 이산화규소(SiO2)를 10 중량% 이상 함유할 수 있고, 바람직하게는 산화칼슘(CaO)을 55 내지 65 중량% 및 이산화규소(SiO2)를 10 내지 20 중량% 함유할 수 있다. 산화칼슘을 상기 함량 범위로 함유할 경우, 간극수를 소화하여 포틀랜다이트(Ca(OH)2)를 생성하고 이는 초기 반응성을 촉진시킬 뿐만 아니라 흙 속에서도 규산염 및 알루민산염과 반응하여 수화물(칼슘실리케이트 또는 칼슘알루미네이트) 등을 생성하기 쉽게 하여, 그라우트 조성물의 강도 및 겔 타임 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 제지애시는 전술한 바와 같이 상기 무기계 조성물 중에 5 내지 25 중량%, 바람직하게는 10 내지 20 중량% 함량으로 포함되는데, 그 함량이 과도할 경우에는 그라우트 조성물의 강도 및 겔 타임 성능이 오히려 저하된다. 그러나, 유사한 함량 수준의 순환유동층 보일러 애시와 함께 조합되어 사용될 경우 그라우트 조성물의 강도 및 겔 타임 성능을 현저히 향상시키는 것으로 확인되었다.
상기 제지애시는 비중이 2.7 수준이며, 분말도는 3,600 ㎠/g 이상, 바람직하게는 3,600 내지 5,000 ㎠/g일 수 있다.
상기 순환유동층 보일러 애시는 열병합 발전소에서 생성되는 산업부산물로, '열병합 애시'라고도 하며, 플라이 애시의 일종으로 분류된다.
본 발명에서 상기 순환유동층 보일러 애시는 산화칼슘(CaO)을 45 중량% 이상 및 이산화규소(SiO2)를 8 중량% 이상 함유할 수 있고, 바람직하게는 산화칼슘(CaO)을 45 내지 55 중량% 및 이산화규소(SiO2)를 8 내지 20 중량% 함유할 수 있다. 상기 제지애시와 마찬가지로, 상기 순환유동층 보일러 애시는 산화칼슘을 상기 함량 범위로 함유함으로써 강도 발현 및 겔 타임 성능 향상에 기여한다.
본 발명에서 상기 순환유동층 보일러 애시는 전술한 바와 같이 상기 무기계 조성물 중에 5 내지 25 중량%, 바람직하게는 10 내지 20 중량% 함량으로 포함되는데, 역시 그 함량이 과도할 경우에는 그라우트 조성물의 강도 및 겔 타임 성능이 오히려 저하되나, 유사한 함량 수준의 상기 제지애시와 함께 조합 사용됨으로써 그라우트 조성물의 강도 및 겔 타임 성능을 현저히 향상시키게 된다.
상기 순환유동층 보일러 애시는 비중이 2.6 수준이며, 분말도는 2,700 ㎠/g 이상, 바람직하게는 2,700 내지 4,000 ㎠/g일 수 있다.
그라우트 조성물 제조에 있어 일반적으로, 초기 간극수를 제어하기 위하여 지반 주입재에 벤토나이트를 주로 사용해 왔으나, 벤토나이트는 환경적인 측면에서 악영향을 줄수 있다. 이에, 본 발명에서는 제지애시 및 순환유동층 보일러 애시를 벤토나이트와 같은 역할을 할 수 있는 재료로 선택하여, B액(현탁액)을 구성하는 결합재의 40 내지 70 중량%, 바람직하게는 50% 이상을 산업부산물을 활용함으로써 친환경성을 확보할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명에서 상기 급결제 조성물 및 상기 무기계 조성물의 중량비는 전술한 상기 급결제 조성물 및 상기 무기계 조성물의 각 조성을 적용하여 그라우트 조성물의 고강도 구현과 함께 겔타임 성능이 향상되도록 하기 위해 1:1 내지 1:5일 수 있고, 바람직하게는 1:2 내지 1:4일 수 있다.
이상의 본 발명에 따른 그라우트 조성물을 이용한 지반주입 시공은 통상의 공법에 따를 수 있으며, 예컨대, LW(Labiles Wasserglass), SGR(Space Grouting Rocket System) 공법과 같은 그라우트 주입 공법에 적용하여, 1.5 샷(shot) 또는 2.0 샷(shot)(이중주입관 방식)의 방법으로 그라우트 주입할 수 있다.
1.5 샷 공법은 2가지의 약액을 각각 별개의 펌프를 통해 동압 동량으로 보내 Y관에 연결된 주입관 내에 이질의 용액이 혼합된 상태로 공급하고, 하부에 형성된 관통공을 통해 지반으로 충전재를 분사하는 방식으로 이루어질 수 있다.
2.0 샷 공법은 2가지의 약액을 지중까지 보내 지중에서 혼합되는 방식으로, 이 방식은 1.0 샷 방식의 공급라인을 이중으로 설치한 것으로 볼 수 있고, 지표에서 지중까지의 구간의 주입라인이 2개이며, 이들 약액은 지중에서 혼합된다.
LW 공법은 1.5 샷 주입 방식의 대표적인 공법으로, 일반적으로는 물유리(규산소다)와 시멘트 밀크를 혼합 주입하는 방식이다. 주로 자갈층 또는 모래층에 전면 침투가 가능하며, 연약한 점성토나 실트층에 주입되어 침하방지 또는 지반강화 등을 목적으로 사용된다.
SGR 공법은 2.0 샷 주입 방식의 대표적인 공법으로, 일반적으로는 물유리와 급결제, 시멘트 등의 혼합 현탁액을 사용하는 방식이다. 주로 점성토, 사질토 지반에 모두 주입이 가능하여, 연약지반을 개량하는 데 적용된다.
본 발명에서 장비의 구성은 2교반 이상이 가능한 전용 교반장치(믹서), 각각의 교반액을 정량으로 공급하기 위한 압력 배분 장치, 결합수의 온도를 제어하기 위한 장치(보일러), 이중관 롯드를 설치하기 위한 천공기로 구성될 수 있다.
예컨대, A제와 B제를 각각 물과 혼합하는 전용 믹서를 사용하고, 결합수는 20 내지 30℃의 온도를 유지할 수 있도록 하는 장치(보일러)가 시공장비로 구성될 수 있고, 2.0 샷으로 시공할 경우 소요 깊이까지 천공기로 천공하여 복합 그라우트 시스템을 적용하여 시공할 수 있다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
실시예
급결제 조성물(A제)로서 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말 52 중량부, 무수석고 분말 22 중량부, 탈황석고 분말 18 중량부 및 경화촉진제(규산소다) 8 중량부가 혼합된 조성물 60 kg에 물 179.8 L를 배합(W/B=300%)하여 A액 200 L를 준비하고, 무기계 조성물(B제)로서 보통포틀랜드 시멘트 45 중량부, 고로슬래그 분말(분말도 약 5,000 ㎠/g) 25 중량부, 제지애시(분말도 약 4,000 ㎠/g, 비중 2.7)를 15 중량부 및 순환유동층 보일러 애시(분말도 약 3,000 ㎠/g, 비중 2.6) 15 중량부가 혼합된 조성물 147.5 kg에 물 147.5 kg을 배합(W/B=300%)하여 B액 200 L를 준비하고, A액 및 B액을 혼합하여 그라우트 조성물을 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예에서 무기계 조성물(B제)에 있어, 순환유동층 보일러 애시를 사용하지 않고 제지애시를 30 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 그라우트 조성물을 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예에서 무기계 조성물(B제)에 있어, 제지애시를 사용하지 않고 순환유동층 보일러 애시를 30 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 그라우트 조성물을 제조하였다.
시험예
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 그라우트 조성물에 대하여 하기 방법으로 겔 타임 및 재령별 압축강도를 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[겔 타임 측정방법]
겔타임이란 A액과 B액을 혼합한 후 서서히 점성이 증가하면서 유동성을 상실하고 겔화될 때까지의 소요시간을 의미하며, 약액이 주입된 후 주입재가 역류되지 않는 데 필요한 시간으로서, 약액주입공법의 시공성을 판단할수 있는 척도이다. 본 시험예에서는 종이컵에 A액과 B액을 각각 30 cc씩 계량하고 약 1초 간격으로 교반하면서 혼합액의 흐름성이 정지되는 시간을 3회 측정하여 평균값을 산정하였다.
[재령별 압축강도 측정방법]
본 시험예에서 압축강도는 A액과 B액을 혼합한 주입재만을 경화시킨 고결물의 압축강도를 의미하며, 흙의 일축압축 시험방법(KS F 2314)에 의거하여 50×50×50 mm 크기의 큐빅몰드를 제작하여 모르타르의 표준조건으로 수중양생을 실시한 후 3일, 7일 및 28일 재령별로 3개의 시편에 대한 일축 압축강도를 측정하여 평균값을 산정하였다.
구분 겔 타임
(sec)		 재령별 압축강도(MPa)
3일 7일 28일
실시예 1 9 3.45 5.90 8.96
비교예 1 18 1.38 2.57 4.12
비교예 2 25 0.79 2.27 3.05
표 1을 참조하면, 본 발명에 따라 급결제 조성물 및 무기계 조성물로 이루어진 지반주입 보강 그라우트 조성물에 있어, 급결제 조성물로 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말, 무수석고 분말 및 탈황석고 분말을 포함하고, 무기계 조성물로 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 분말, 제지애시 및 순환유동층 보일러 애시를 포함하되, 제지애시 및 순환유동층 보일러 애시를 특정 함량 함유함으로써, 산업부산물을 다량 포함하면서도 수화반응 조절을 통해 고강도의 구현뿐 아니라 겔타임 성능을 향상시킨 것을 확인할 수 있다.
이에 대하여, 무기계 조성물로서 제지애시 또는 순환유동층 보일러 애시를 단독으로 동량의 함량으로 사용하더라도 압축강도 및 겔 타임 성능이 제지애시 및 순환유동층 보일러 애시를 조합 사용하는 경우에 비해 현저히 저하되는 것을 알 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 급결제 조성물 및 무기계 조성물로 이루어진 지반주입 보강 그라우트 조성물로서,
    상기 급결제 조성물은 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말, 무수석고 분말, 탈황석고 분말 및 반응제를 포함하고,
    상기 무기계 조성물은 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 분말, 제지애시 및 순환유동층 보일러 애시를 포함하되,
    상기 급결제 조성물은 상기 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말 37 내지 67 중량%, 상기 무수석고 분말 12 내지 32 중량%, 상기 탈황석고 분말 10 내지 25 중량% 및 상기 반응제 2 내지 15 중량%를 포함하고,
    상기 무기계 조성물은 상기 보통포틀랜드 시멘트 30 내지 60 중량%, 상기 고로슬래그 분말 15 내지 35 중량%, 분말도가 3,600 내지 5,000 ㎠/g인 상기 제지애시 10 내지 20 중량% 및 분말도가 2,700 내지 4,000 ㎠/g인 상기 순환유동층 보일러 애시 10 내지 20 중량%를 포함하고,
    상기 급결제 조성물 및 상기 무기계 조성물의 중량비는 1:1 내지 1:5인 것을 특징으로 하는 지반주입 보강 그라우트 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제지애시는 산화칼슘(CaO)을 55 내지 65 중량% 및 이산화규소(SiO2)를 10 내지 20 중량% 함유하고, 상기 순환유동층 보일러 애시는 산화칼슘(CaO)을 45 내지 55 중량% 및 이산화규소(SiO2)를 8 내지 20 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 지반주입 보강 그라우트 조성물.
  4. 그라우트 조성물을 이용한 지반주입 보강 시공방법으로서,
    제1항의 급결제 조성물을 포함하는 A액과 제1항의 무기계 조성물을 포함하는 B액을 각각 별개의 펌프를 통해 동압 동량으로 보내 Y관에 연결된 주입관 내에 이질의 용액이 혼합된 상태로 공급하고, 하부에 형성된 관통공을 통해 지반으로 충전재를 분사하여 수행되는 1.5 샷 방식의 그라우트 조성물을 이용한 지반주입 보강 시공방법.
  5. 그라우트 조성물을 이용한 지반주입 보강 시공방법으로서,
    제1항의 급결제 조성물을 포함하는 A액과 제1항의 무기계 조성물을 포함하는 B액을 이중주입관을 통해 지중까지 보내 지중에서 혼합되는 방식으로 수행되는 2.0 샷 방식의 그라우트 조성물을 이용한 지반주입 보강 시공방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102545651B1 (ko) * 2022-06-13 2023-06-20 주식회사 지스코 친환경 저알칼리 2액형 그라우트 조성물
KR102650583B1 (ko) * 2023-08-14 2024-03-21 주식회사 한화 탈황석고를 이용한 그라우트 약액의 제조방법 및 이를 이용한 그라우트 시공방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100804807B1 (ko) * 2007-08-30 2008-02-20 케이에스씨 엔지니어링 주식회사 친환경 지반 주입용 조성물 및 이의 주입공법
KR101035683B1 (ko) * 2010-07-26 2011-05-19 손우흥 초미립 플라이애쉬가 함유된 토질안정제와 이를 이용한 연약지반 고결층 교관관입 고화처리공법
KR102117552B1 (ko) * 2019-11-20 2020-06-02 주식회사 에이지 저시멘트계 연약지반 강화용 고화재 조성물 및 이를 이용한 연약지반 처리공법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101635963B1 (ko) * 2014-04-17 2016-07-06 (재)한국건설생활환경시험연구원 기능성 가로수 보호 구조물 시공 방법
JP2020121738A (ja) * 2019-01-29 2020-08-13 三菱ケミカル株式会社 外装材

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100804807B1 (ko) * 2007-08-30 2008-02-20 케이에스씨 엔지니어링 주식회사 친환경 지반 주입용 조성물 및 이의 주입공법
KR101035683B1 (ko) * 2010-07-26 2011-05-19 손우흥 초미립 플라이애쉬가 함유된 토질안정제와 이를 이용한 연약지반 고결층 교관관입 고화처리공법
KR102117552B1 (ko) * 2019-11-20 2020-06-02 주식회사 에이지 저시멘트계 연약지반 강화용 고화재 조성물 및 이를 이용한 연약지반 처리공법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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