KR102619095B1 - 조기 고강도 발현이 가능한 친환경 그라우트재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지하수의 지수 목적으로 사용하는 그라우팅 시공에 적용하는 조기 고강도 발현이 가능한 그라우트재에 관한 것이며, 일칼리성 촉매와 실리카 활성화제를 용해시킨 실리카 활성화 용액에 실리카계 파우더를 혼합하여 비활성실리카를 형성하는 단계; 상기 형성된 비활성실리카를 숙성시킴으로써 실리카계 파우더와 실리카 활성화제간의 반응을 통하여 활성실리카가 생성되는 단계; 활성 실리카를 분쇄하여 분말을 제조하는 단계; 활성 실리카를 분쇄하여 분말과 물을 혼합하여 A약액을 제조하는 단계; 시멘트 분말을 물과 혼합하여 B약액을 제조하는 단계; 상기 A약액과 B약액을 혼합하여 겔을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따라 제조되는 조기 고강도 발현이 가능한 그라우재는 기존의 액상인 규산염 약액에 대비하여 약재의 고체 분말화를 통해 약재의 보관 편리성과 운송의 용이한 유리한 점이 있으며 기존 규산염계 그라우팅 시공방법에 대비하여 사용되는 규산염이 활성화된 실리카계 파우더로 대체됨으로써 용탈될 수 있는 알칼리 성분이 기존 SGR 및 LW 시공방법에 대비하여 매우 감소하였고, 본 발명에 따라 제조되는 그라우팅 약액 조성물은 조기에 고강도 발현이 가능함으로써, 그라우팅 시공 후 조성물의 고강도 발현을 위한 대기 기간을 대폭 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따라 제조되는 조기 고강도 발현이 가능한 그라우재는 기존의 액상인 규산염 약액에 대비하여 약재의 고체 분말화를 통해 약재의 보관 편리성과 운송의 용이한 유리한 점이 있으며 기존 규산염계 그라우팅 시공방법에 대비하여 사용되는 규산염이 활성화된 실리카계 파우더로 대체됨으로써 용탈될 수 있는 알칼리 성분이 기존 SGR 및 LW 시공방법에 대비하여 매우 감소하였고, 본 발명에 따라 제조되는 그라우팅 약액 조성물은 조기에 고강도 발현이 가능함으로써, 그라우팅 시공 후 조성물의 고강도 발현을 위한 대기 기간을 대폭 감소시킬 수 있다.
Description
본 발명은 지하수의 지수 목적으로 사용하는 그라우팅 시공에 적용하는 그라우트재에 관한 것이며, 구체적으로는 그라우팅 시공에 적용하는 조기 고강도 발현이 가능한 그라우트재에 관한 것이다.
일반적으로 그라우팅(Grouting) 공법은 토목 또는 건축 공사에서 지반의 고결화, 지반의 지지력 증가, 투수성 감소, 지반과 구조물과의 일체화 등을 목적으로 석축의 틈, 암석의 균열, 투수성 지층 등에 각종 시멘트, 모르타르, 약제를 주입하는 공법으로 그라우팅(Grouting) 공법에 사용하는 각종 시멘트, 모르타르, 약제 등을 그라우트 또는 그라우트재라고 한다.
그라우팅 시공방법은 시공 목적에 따라 지반개량 그라우팅, 지수 그라우팅, 보강 그라우팅, 충전 그라우팅 등으로 분류할 수 있고, 주입 장소에 따라 공동 그라우팅, 균열 그라우팅, 공극 그라우팅 등으로 분류할 수 있으며, 지하수의 지수 목적으로 사용되고 있는 그라우팅 공법은, 규산염인 액상규산나트륨 및 시멘트를 그라우트재로 사용하며, 대표적으로 LW(Labiles Wasserglass) 공법, SGR(Space Grouting Rocket System) 공법 등이 사용되고 있다.
지하수의 지수 목적으로 사용되고 있는 그라우트재와 관련한 선행기술을 예로들면 특허문헌 1에 I) 30 ~ 60부피%의 규산소다와 40 ~ 70부피%의 물을 혼합하여 규산소다 수용액을 준비하는 단계; II) 상기 규산소다 수용액과 탄산수를 5:1 내지 10:1의 중량비로 배합하여 활성 실리케이트 약액을 얻는 단계; 및 III) 상기 활성 실리케이트 약액과 시멘트 수용액을 1:1의 부피비로 혼합하여 지반 내로 분사주입 및 겔화시키는 단계;를 포함하는 그라우팅 시공방법으로서, 상기 I) 단계의 규산소다는 실리카 대 나트륨 산화물의 몰비가 3:1이고, 상기 II) 단계의 규산소다 수용액과 탄산수의 배합은 200 ~ 500rpm의 속도로 교반하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 시공방법을 개시하고 있으며, 특허문헌 2에 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, 2인산수소나트륨수화물에 NaOH를 첨가 교반하여 2인산수소나트륨 12수화물 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 조성물을 개시하고 있다.
또 특허문헌 3에는 (a) 규산나트륨과 물을 혼합하여 저농도 규산나트륨 수용액을 제조하는 단계(S11), (b) 상기 S11 단계에서 제조된 저농도 규산나트륨 수용액에 반응속도 조절제를 첨가하여 실리카 졸 상태의 A약액을 제조하는 단계(S12), (c) 일반 시멘트에 압축강화제와 고결화 촉진제를 혼합하여 분말형 B약재를 제조하는 단계(S21),(d) 상기 S21 단계에서 제조된 분말형 B약재에 물을 혼합하여 용액형 B약액을 제조하는 단계(S22),(e) 상기 실리카 졸 상태의 A약액과 용액형 B약액을 혼합하여 실리카-겔 상태의 실리케이트를 제조하는 단계를 포함하고,상기 S11 단계에서, 규산나트륨과 물의 혼합비율은, 중량비로 30 ∼ 45 : 55 ∼ 70이며,상기 S12 단계에서, 저농도 규산나트륨 수용액에 첨가되는 반응속도 조절제로 인산을 사용하는 실리케이트 그라우트재 제조방법을 개시하고 있다.
본 발명은 기존의 그라우팅재에서 필요로 하는 규산염을 활성 실리카 파우더로 대체하여 알칼리 용탈현상으로 인해 발생하는 환경오염, 강도 및 내구성 저하, 체적감소 현상을 최소화시킬 수 있는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 지하수의 지수 목적으로 사용하는 그라우팅 시공에 적용하는 조기 고강도 발현이 가능한 그라우트재에 관한 것이며, 보다 상세하게는 기존 SGR 공법 및 LW공법에 대비하여 그라우트재의 제조 비용을 절감하고 과다한 규산염 사용으로 인해 발생하는 알칼리 용출에 의한 환경오염을 감소시킬 수 있으며, 그라우팅 시공에 적용하여 조기 고강도 발현이 가능한 그라우트재의 제공을 목적으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 과제의 해결수단으로 조기 고강도 발현이 가능한 그라우트재는 활성실리카 분말 약재 및 물을 혼합하여 제조된 A약액과 시멘트 및 물을 혼합하여 제조된 B약액으로 이루어지고, 상기 A약액과 B약액을 혼합하여 겔을 형성하는 그라우트재에 있어서, 상기 활성실리카 분말 약재는 a). 물에 실리카 활성화제와 알칼리성 촉매를 용해시켜 실리카 활성화 용액을 형성하는 제 1 단계공정, b). 실리카계 파우더를 상기 실리카 활성화 용액과 혼합하고 분쇄하여 과립 형태의 비활성 실리카를 형성하는 제 2 단계공정, c), 과립 형태의 비활성 실리카를 숙성시켜 과립 형태의 활성실리카를 형성하는 제 3 단계공정 및 d). 과립 형태의 활성 실리카를 분쇄하여 분말로 제조하는 제 4 단계공정를 포함하여 제조되는 것으로 이루어진다.
본 발명의 조기 고강도 발현이 가능한 그라우트재에 따른 일 실시 형태는 활성실리카 분말 약재 및 물을 혼합하여 제조된 A약액과 시멘트 및 물을 혼합하여 제조된 B약액으로 이루어지고, 상기 A약액과 B약액을 혼합하여 겔을 형성하는 그라우트재에 있어서, 상기 활성실리카 분말 약재는 a). 물 100중량부에 대하여 알칼리성 촉매 5 ~ 50중량부, 실리카 활성화제 0.5 ~ 30중량부를 용해시켜 실리카 활성화 용액을 형성하는 제 1 단계공정, b). 실리카계 파우더 100중량부에 대하여 상기 실리카 활성화 용액 5 ~ 50중량부를 혼합하고, 분쇄하여 과립 형태의 비활성 실리카를 형성하는 제 2 단계공정, c), 과립 형태의 비활성 실리카를 10 ~ 40℃에서 24 ~ 30시간 숙성시켜 과립 형태의 활성실리카를 형성하는 제 3 단계공정 및 d). 과립 형태의 활성 실리카를 분쇄하여 분말로 제조하는 제 4 단계공정을 포함하여 제조되는 것으로 이루어진다.
본 발명에 따른 조기 고강도 발현이 가능한 그라우트재는 시공현장에서 조제한 A약액과 B약액을 적절히 조합하여 겔 타임을 조절하여 사용할 수 있으므로 조기에 우수한 압축강도 발현이 가능한다.
또 본 발명에 따른 조기 고강도 발현이 가능한 그라우트재는 활성 실리카 분말 약재를 채용함으로써 액상 전용 수송 탱크로리 사용 및 현장에서 사용되는 규산염 보관탱크 사용이 불필요해짐에 따라 수송 비용 및 시공 비용이 절감되며, 동절기에 그라우팅 시공 시 온도 하강으로 인한 규산염의 점도 증가 및 액상의 동결로 인한 그라우팅 시공의 단점을 없앨 수 있다.
본 발명의 그라우트재는 제강 작업시 발생하는 슬래그 또는 연소과정에서 발생하는 플라이애쉬 등 무정형 실리카 성분이 포함된 실리카계 파우더를 이용하여 그라우팅 약재를 제조함으로써, 규산나트륨을 사용하는 경우에 비해 약 3배 정도 재료비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한 기존 그라우팅 공법인 LW 및 SGR 공법에 대비하여 규산염을 활성 실리카 파우더로 대체하여 알칼리 용탈로 인한 환경오염을 최소화 할 수 있고, 그라우트재의 겔 강도 및 내구성 저하, 체적감소 현상을 방지할 수 있으며, 현장에 따라 적합한 겔 타임을 조절하여 사용할 수 있고, 조기에 우수한 압축강도가 발현 가능한 특징이 있다.
도 1은 본 발명의 그라우트재의 제조공정을 개략적으로 나타낸 도면
이하에서는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로 본 발명에 따른 그라우트재에 관하여 설명하지만 아래 기재에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 조기 고강도 발현이 가능한 그라우트재는 활성실리카 분말 약재 및 물을 혼합하여 제조된 A약액과 시멘트 및 물을 혼합하여 제조된 B약액으로 이루어지고, 상기 A약액과 B약액을 혼합하여 겔을 형성하는 그라우트재에 있어서, 상기 활성실리카 분말 약재는 a). 물 100중량부에 대하여 알칼리성 촉매 5 ~ 50중량부, 실리카 활성화제 0.5 ~ 30중량부를 용해시켜 실리카 활성화 용액을 형성하는 제 1 단계공정, b). 실리카계 파우더 100중량부에 대하여 상기 실리카 활성화 용액 5 ~ 50중량부를 혼합하고, 분쇄하여 과립 형태의 비활성 실리카를 형성하는 제 2 단계공정, c), 과립 형태의 비활성 실리카를 10 ~ 40℃에서 24 ~ 30시간 숙성시켜 과립 형태의 활성실리카를 형성하는 제 3 단계공정 및 d). 과립 형태의 활성 실리카를 분쇄하여 분말로 제조하는 제 4 단계공정을 포함하여 제조되는 것으로 이루어진다.
본 발명에 따른 그라우트재는 활성실리카 분말 약재 및 물을 혼합하여 제조된 A약액과 시멘트 및 물을 혼합하여 제조된 B약액으로 이루어지며, B약액의 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트, 마이크로 시멘트, 중용열 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 내황산염 포틀랜드 시멘트, 백색 포틀랜드 시멘트, 고로 시멘트, 플라이애쉬 시멘트, 실리카 시멘트, 초저발열 시멘트, 알루미나 시멘트, 칼슘설포알루미네이트(CSA)계 시멘트, 초속결 시멘트 중에서 1종 이상의 성분이 선택된다.
또 본 발명에 따른 그라우트재는 시공현장에서 조제한 A약액과 B약액을 적절히 조합하여 사용하는 것으로 이루어지며, A약액과 B약액을 적절히 조합함으로써 겔 타임을 조절하여 조기에 우수한 압축강도 발현이 가능하며, 급결형 그라우트재는 중탄산나트륨이 시멘트에 조합될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 활성실리카 분말 약재의 제조단계에서 제 1 단계공정은 물에 알칼리성 촉매와 실리카 활성화제를 용해시켜 실리카 활성화 용액을 형성하여 후속하는 비활성 실리카를 형성하는 제 2 단계공정에서 실리카계 파우더와 실리카 활성화제 간의 접촉면적을 극대화하여 비활성 실리카의 활성화 속도를 극대화시키기 위한 것이다.
상기 알칼리성 촉매는 후속하는 실리카계 파우더와 실리카 활성화제 간의 반응단계에서 촉매로 활용되며, 물 100중량부에 대하여 알칼리성 촉매 5 ~ 50중량부, 실리카 활성화제 0.5 ~ 30중량부를 용해시키는 것으로 이루어진다.
상기한 일칼리성 촉매로는 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산리튬, 알루민산나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 중에서 1종 이상의 성분이 선택된다
또, 상기 실리카 활성화제로는 활성탄, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산암모늄, 마그네슘실리케이트, 칼슘실리케이트, 알루미늄실리케이트, 중탄산나트륨, 중탄산칼륨, 중탄산암모늄, 황산나트륨, 황산칼슘, 황산마그네슘, 황산알루미늄, 명반, 제1인산나트륨, 제2인산나트륨, 제3인산나트륨, 인산칼륨, 인산칼슘, 인산마그네슘, 인산알루미늄, 인산암모늄, 염화칼슘, 염화마그네슘 중에서 1종 이상의 성분이 선택되며 인산나트륨이 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 활성실리카 분말 약재의 제조단계에서 제 2 단계공정은 실리카계 파우더 100중량부에 대하여 상기 실리카 활성화 용액 5 ~ 50중량부를 균일하게 혼합한 다음, 분쇄하여 과립 형태의 비활성 실리카를 형성하는 것으로 이루어진다.
상기 실리카계 파우더는 플라이애쉬, 고로슬래그, 실리카 퓸, 흄드 실리카, 카올린, 벤토나이트, 미분말실리카, 규조토, 고령토, 규회석, 활석, 백운석, 펄라이트 중에서 1종 이상이 성분이 선택된다.
본 발명에 따른 상기 활성실리카 분말 약재의 제조단계에서 제 3 단계공정은 과립 형태의 활성실리카를 형성하는 공정이며, 상기 과립 형태의 비활성 실리카를 숙성시켜 과립 형태의 활성실리카를 형성하는 것으로 이루어진다.
상기 비활성 실리카의 숙성은 상기 실리카계 파우더와 상기 실리카 활성화제 간의 충분한 반응을 통하여 실리카계 파우더의 비활성 실리카 성분을 활성화시키기 위한 것이므로 비활성 실리카를 10 ~ 40℃에서 24 ~ 30시간 숙성시키는 것으로 이루어진다.
아래 [화학식]은 실리카계 파우더 및 실리카 활성화제가 알칼리성 촉매를 이용하여 활성 실리카를 형성하는 반응을 나타내었다.
[화학식]
상기 [화학식]에 나타낸 바와같이 무정형 실리카 성분이 포함된 실리카계 파우더는 알칼리성 촉매에 의해 실리카 간의 -Si-O-Si- 또는 -O-Si-O- 결합이 일부 분해되어 반응성 하이드록실 그룹이 형성되며, 결합이 분해된 틈에 실리카 활성화제가 침투함으로써 하이드록실 작용기가 활성화 되었음에도 활성화제에 의해 안정화 상태가 유지된다.
그리고 활성실리카 파우더는 수분이 거의 없는 형태로 존재하기 때문에 실리카 활성이 계속 유지되며, 그라우팅 시공을 위해 물에 투입될 경우 실리카 활성화제가 물에 희석되면서 활성실리카에 형성된 하이드록실 그룹이 겔화반응에 참여하게 됨으로써 그라우트재(그라우팅 약액)로 사용될 수 있다.
상기한 고로슬래그, 실리카 퓸, 플라이애쉬와 같은 실리카계 파우더는 포졸란 물질이며, 실리카 성분이 시멘트의 수화생성물인 수산화칼슘과 서서히 반응하여 불용성의 칼슘실리케이트 및 칼슘알루미네이트 수화물을 생성하여 경화되는 특징을 가지고 있으며, 이러한 포졸란 반응은 장기강도 향상 및 수밀성 향상, 수화열 감소에 의한 온도균열 및 건조수축 저감 등의 효과가 있으므로 본 발명에 따른 그라우트재는 실리카계 파우더가 포함되어 있기 때문에 포졸란 반응에 의한 효과를 볼 수 있다.
본 발명에 따른 상기 활성실리카 분말 약재의 제조단계에서 제 4 단계공정은 과립 형태의 활성 실리카를 분쇄하여 분말로 제조하는 공정이며, 활성실리카 분말은 물과 혼합하여 본 발명에 따른 그라우트재의 일 성분인 A약액으로 제공된다.
상기 제 4 단계공정의 활성실리카 분말은 분말 형태이므로 물과 혼합하여 제조한 A약액은 시멘트 분말을 물과 혼합하여 제조한 B약액과 혼합하여 수 초 내지 수 분 내의 겔타임을 갖는 실리카 겔을 형성할 수 있으므로 조기 고강도 발현을 통해 짧은 시일 내에 고강도 발현이 필요한 그라우팅 시공현장에서 사용에 특히 적합하다
또 상기 분말 형태의 활성실리카는 액상 전용 수송 탱크로리 사용 및 현장에서 사용되는 규산염 보관탱크 사용이 불필요해짐에 따라 수송 비용 및 시공 비용이 절감될 뿐 아니라 동계 그라우팅 시공 시 온도 하강으로 인한 규산염의 점도 증가 및 액상의 동결로 인한 그라우팅 시공의 단점을 해결할 수가 있다.
이하에서는 <실시예> 및 <시험예>를 통해서 본 발명에 따른 그라우트재에 관하여 보다 상세하게 설명한다.
<실시예 1>
물 100중량부를 기준으로 알칼리성 촉매로 탄산나트륨 15중량부와 실리카 활성화제로 제1인산나트륨 10중량부를 물에 희석하여 투입 후 활성화제가 모두 용해될 때까지 가열 및 교반하여 실리카 활성화 용액을 제조한다.
실리카계 파우더로 플라이애쉬 100중량부를 기준으로 하여 상기에서 제조한 실리카활성화 용액 15중량부를 투입한 후, 혼합하고 과립 형태의 혼합물이 될 때까지 혼합 및 파쇄하여 과립 형태의 비활성실리카를 제조한다.
상기 제조한 과립 형태의 비활성 실리카를 상온 조건에서 24시간 숙성시켜 활성실리카를 생성한 다음, 파쇄하여 분말 형태의 활성실리카를 제조하였다.
<실시예 2>
물 100중량부를 기준으로 알칼리성 촉매로 탄산나트륨 15중량부와 실리카 활성화제로 제1인산나트륨 10중량부를 물에 희석하여 투입 후 활성화제가 모두 용해될 때까지 가열 및 교반하여 실리카 활성화 용액을 제조한다.
실리카계 파우더로 규조토 100중량부를 기준으로 하여 상기에서 제조한 실리카 활성화 용액 30중량부를 투입한 후, 혼합하고 과립 형태의 혼합물이 될 때까지 혼합 및 파쇄하여 과립 형태의 비활성실리카를 제조한다.
상기 제조한 과립 형태의 비활성실리카를 상온 조건에서 24시간 숙성시켜 활성실리카를 생성한 다음, 파쇄하여 분말 형태의 활성실리카를 제조하였다.
<시험예 1>
본 발명의 그라우트재(급결형)에 대한 압축강도를 시험하기 위하여 먼저, 상기 <실시예 1>에서 제조한 분말 형태로 제조한 분말 형태의 활성실리카 120g과 물 136㎖를 혼합기에 투입하고 교반하면서 균일하게 혼합하여 본 발명에 따른 그라우트재 일 성분인 A약액을 조제하였다.
다음으로 포틀랜드 시멘트 100g, 중탄산나트륨 24g 및 물 158㎖를 혼합기에 투입하고 교반하면서 균일하게 혼합하여 그라우트재의 나머지 일 성분인 B약액을 조제하였다.
상기 제조한 A약액과 B약액을 혼합하면서 혼합단계를 시작 시점부터 유동성이 0이 되기까지의 시간을 겔타임으로 측정하였으며, 겔화된 공시체를 이용하여 재령 1일, 3일, 7일의 일축 압축강도를 측정하였다.
<시험예 2>
본 발명의 그라우트재(완결형)에 대한 압축강도를 시험하기 위하여 상기 <실시예 1>에서 제조한 분말 형태로 제조한 분말 형태의 활성실리카 140g과 물 126㎖를 혼합기에 투입하고 교반하면서 균일하게 혼합하여 본 발명에 따른 그라우트재 일 성분인 A약액을 조제하고 또, 포틀랜드 시멘트 80g과 물 172㎖를 혼합기에 투입하고 교반하면서 균일하게 혼합하여 그라우트재 나머지 일 성분인 B약액을 조제하였다
상기 제조한 A약액과 B약액을 혼합하면서 혼합단계를 시작 시점부터 유동성이 0이 되기까지의 시간을 겔타임으로 측정하였으며, 겔화된 공시체를 이용하여 재령 1일, 3일, 7일의 일축 압축강도를 측정하였다.
<시험예 3>
본 발명의 그라우트재(급결형)에 대한 압축강도를 시험하기 위하여 상기 <실시예 2>에서 제조한 분말 형태로 제조한 분말 형태의 활성실리카를 사용하는 것을 제외하고는 상기 <시험예 1>과 동일한 방법으로 제조한 A약액과 B약액을 혼합하면서 혼합단계를 시작 시점부터 유동성이 0이 되기까지의 시간을 겔타임으로 측정하였으며, 겔화된 공시체를 이용하여 재령 1일, 3일, 7일의 일축 압축강도를 측정하였다.
<시험예 4>
본 발명의 그라우트재(완결형)에 대한 압축강도를 시험하기 위하여 상기 <실시예 2>에서 제조한 분말 형태로 제조한 분말 형태의 활성실리카를 사용하는 것을 제외하고는 상기 <시험예 2>와 동일한 방법으로 제조한 A약액과 B약액을 혼합하면서 혼합단계를 시작 시점부터 유동성이 0이 되기까지의 시간을 겔타임으로 측정하였으며, 겔화된 공시체를 이용하여 재령 1일, 3일, 7일의 일축 압축강도를 측정하였다.
<비교예 1>
본 발명의 그라우트재에 대하여 비교시험을 위하여 액상규산나트륨 3호 120g과 물 114㎖를 혼합기로 균일하게 교반하여 A약액을 조제하고, 포틀랜드 시멘트 100g과 중탄산나트륨 24g, 물 158㎖를 혼합기로 균일하게 교반하여 B약액을 조제하였다(급결형).
상기 제조한 A약액과 B약액은 혼합단계를 거치자 마자 유동성이 정지하는 겔타임을 측정하였으며, 겔화된 공시체의 재령 1일, 3일, 7일의 일축 압축강도를 측정하였다.
<비교예 2>액상규산나트륨 3호 140g과 물 100㎖를 혼합기로 균일하게 교반하여 A약액을 조제하고, 포틀랜드 시멘트 80g과 물 172㎖를 혼합기로 균일하게 교반하여 B약액을 조제하였다(완결형).
상기 제조한 A약액과 B약액은 혼합단계를 거치자 마자 유동성이 정지하는 겔타임을 측정하였으며, 겔화된 공시체의 재령 1일, 3일, 7일의 일축 압축강도를 측정하였다.
<시험 및 비교 결과 >
상기 <시험예 1> 내지 <시험예 4>와 <비교예 1> 및 <비교예 2>의 시험결과를 아래 [표 1]로 나타내었다.
| 구분 | 겔 타임(초) | 압축강도(kgf/㎠) | 단위부피당 규산염%(w/v) | ||
| 재령 1일 | 재령 3일 | 재령 7일 | |||
| 시험예 1 | 11 | 13 | 19 | 35 | 0 |
| 시험예 2 | 45 | 10 | 16 | 22 | 0 |
| 시험예 3 | 15 | 10 | 17 | 32 | 0 |
| 시험예 4 | 64 | 10 | 16 | 20 | 0 |
| 비교예 1 | 8 | 1 | 2 | 7 | 30.0 |
| 비교예 2 | 85 | 1.5 | 4 | 9 | 35.0 |
상기 [표 1]에 나타난 바와 같이 <실시예 1> 내지 <실시예 4>에서 급결형과 완결형의 겔타임은 각각 20초 이내의 급결형과 2분 이내의 완결형의 겔타임을 만족시키는 것으로 나타났으며 <실시예 1> 내지 <실시예 4>는 <비교예 1> 및 <비교예 2>에 비하여 균산염이 포함되지 않았음에도 높은 압출강도를 나타내고 있는 것을 알 수 있다.
상기한 시험결과로부터 본 발명에 따른 그라우트재는 현장에 따라 적합한 겔 타임을 조절하여 사용할 수 있고, 조기에 우수한 압축강도 발현이 가능한 것을 알 수 있으므로 지하수의 지수 목적으로 사용하는 그라우팅 시공에 적합한 그라우트재를 제공할 수 있는 것을 예상할 수가 있다.
Claims (7)
- 조기 고강도 발현이 가능한 그라우트재가 활성실리카 분말 약재 및 물을 혼합하여 제조된 A약액과 시멘트 및 물을 혼합하여 제조된 B약액으로 이루어지고, 상기 A약액과 B약액을 혼합하여 겔을 형성하는 그라우트재에 있어서,
상기 활성실리카 분말 약재는 a). 물 100중량부에 대하여 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산리튬, 알루민산나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화칼슘 및 수산화마그네슘 중에서 선택되는 1종 이상 성분의 알칼리성 촉매 5 ~ 50중량부와, 제1인산나트륨, 제2인산나트륨, 제3인산나트륨, 인산칼륨, 인산칼슘, 인산마그네슘, 인산알루미늄 및 인산암모늄 중에서 선택한 1종 이상의 성분의 실리카 활성화제 0.5 ~ 30중량부를 용해시켜 실리카 활성화 용액을 형성하는 제 1 단계공정,
b). 플라이애쉬, 고로슬래그, 실리카 퓸, 흄드 실리카, 카올린, 벤토나이트, 미분말실리카, 규조토, 고령토, 규회석, 활석, 백운석, 펄라이트 중에서 선택된 1종 이상의 성분의 실리카계 파우더 100중량부에 대하여 상기 실리카 활성화 용액 5 ~ 50중량부를 혼합하고, 분쇄하여 과립 형태의 비활성 실리카를 형성하는 제 2 단계공정,
c), 과립 형태의 비활성 실리카를 10 ~ 40℃에서 24 ~ 30시간 숙성시켜 과립 형태의 활성실리카를 형성하는 제 3 단계공정 및
d). 과립 형태의 활성 실리카를 분쇄하여 분말로 제조하는 제 4 단계공정을 포함하여 제조되고,
상기 제 3 단계공정에 의해 형성된 활성실리카의 분자구조는
인 것을 특징으로 하는 조기 고강도 발현이 가능한 그라우트재. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서, 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트, 마이크로 시멘트, 중용열 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 내황산염 포틀랜드 시멘트, 백색 포틀랜드 시멘트, 고로 시멘트, 플라이애쉬 시멘트, 실리카 시멘트, 초저발열 시멘트, 알루미나 시멘트, 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate)계 시멘트, 초속결 시멘트 중에서 1종 이상의 성분이 선택되는 것을 특징으로 하는 조기 고강도 발현이 가능한 그라우트재.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230090263A KR102619095B1 (ko) | 2023-07-12 | 2023-07-12 | 조기 고강도 발현이 가능한 친환경 그라우트재 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230090263A KR102619095B1 (ko) | 2023-07-12 | 2023-07-12 | 조기 고강도 발현이 가능한 친환경 그라우트재 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102619095B1 true KR102619095B1 (ko) | 2023-12-29 |
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ID=89334025
Family Applications (1)
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| KR1020230090263A KR102619095B1 (ko) | 2023-07-12 | 2023-07-12 | 조기 고강도 발현이 가능한 친환경 그라우트재 |
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|---|---|
| KR (1) | KR102619095B1 (ko) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2023
- 2023-07-12 KR KR1020230090263A patent/KR102619095B1/ko active IP Right Grant
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