KR102648868B1 - 친환경 혼합재를 포함하는 그라우트 주입용 조성물 및 이를 이용한 그라우트 공법 - Google Patents
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- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2103/00—Civil engineering use
Abstract
본 발명은 그라우트 주입용 조성물 및 이를 이용한 그라우트 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 지하수나 토양 오염의 발생율을 낮춰 친환경적이면서도, 용탈 현상 등에 의한 내구성 저하를 최소화하고, 주입재의 양생시간 단축과 빠른 초기 강도 발현 등의 효과를 발휘할 수 있도록 하는, 친환경 혼합재를 포함하는 그라우트 주입용 조성물 및 이를 이용한 그라우트 공법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 그라우트 주입용 조성물 및 이를 이용한 그라우트 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 지하수나 토양 오염의 발생율을 낮춰 친환경적이면서도, 용탈 현상 등에 의한 내구성 저하를 최소화하고, 주입재의 양생시간 단축과 빠른 초기 강도 발현 등의 효과를 발휘할 수 있도록 하는, 친환경 혼합재를 포함하는 그라우트 주입용 조성물 및 이를 이용한 그라우트 공법에 관한 것이다.
일반적으로 강도가 낮고 자립도가 낮은 지반에서 공사를 수행할 때에는, 지하수위가 높아 지하수 유출에 따른 주변 지반의 침하가 예상되거나 지반의 이완영역이 넓은 경우 등이라면 지반의 안정성을 확보하기 위하여 적절한 보강공법을 적용한다. 이러한 보강공법 중에 가장 많이 사용되고 있는 공법으로는 그라우팅 공법을 들 수 있다.
그라우팅 공법이란, 연약한 지반을 보강하거나 연약한 지반에 세워진 구조물의 침하를 예방하기 위해, 유동성 주입재인 시멘트 슬러리나 약액을 침하된 지반에 구멍을 뚫어 충전재를 주입시키고, 일정시간 동안 응고시킴으 로써, 지반의 내구성과 차수성을 보수 보강하는 공법이다.
일반적으로 그라우팅 공법에 사용되는 그라우트재는, 벤토나이트계와 시멘트계를 주로 사용하는데, 시멘트계 그라우트재의 경우에는 열전도도는 높으나 주변 환경을 오염시키는 등의 문제점이 있어, 벤토나이트계가 널리 사 용되고 있다.
그러나 순수한 벤토나이트는 지반 혹은 암반에 비하여 열전도도가 상당히 낮아, 단독으로 사용할 경우에는 좋은 열효율을 얻을 수 없고, 그라우트재 주입 시 균질한 분산과 공극충진 효과를 저하시킨다. 따라서, 열전도도를 높이고자 모래를 첨가물로 사용하는데, 혼합하는 모래입자 크기를 잘못 선정하는 경우에는 벤토나이트와의 비중차이에 의해 분리현상이 일어나 여러 가지 좋지 않은 영향을 미친다. 또한 모래의 표면경도가 매우 높기 때문에, 많은 양을 사용하면 주입펌프의 임펠라 마모현상을 촉진시켜 장비의 고장을 야기시키는 문제점이 발생한다.
종래에 그라우트재로는 다양한 종류가 있으며, 최근에는 케미컬 그라우트재의 사용이 증가하고 있다. 상기 케미컬 그라우트재는 규산나트륨(물유리)이 주성분인 약액과 시멘트가 주성분인 약액을 혼합한 것이다. 상기한 케미컬 그라우트재를 사용하여 차수 및 지반 보강용 그라우팅을 하기 위해서는, 그라우트재가 고결되는 시간인 겔 타임(Gel Time)을 결정하는 특정 반응물을 첨가하여야 한다. 상기 규산나트륨, 시멘트, 그리고 특정 반응물이 서로 잘 조합되어야 완벽한 차수 및 지반 보강용 그라우팅을 시공할 수가 있다. 그런데 기존의 그라우팅 공법에서는 상기 특정 반응물로서, 황산, 염산, 질산 등의 강산을 사용하고 있다. 이에 따라 그라우팅 작업시 현장 작업자들의 건강을 위협하게 되고, 사용 후 수질을 오염시키게 되는 문제점이 있다.
이에 더하여 주입약액으로서 규산소다를 다량 포함하는 경우 용탈현상이 발생하게 되는데, 이러한 용탈현상은 그라우팅 시공의 내구성을 현저히 떨어뜨리는 단점으로 지적되고 있다.
한편, 전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 지하수나 토양 오염의 발생율을 낮춰 친환경적이면서도, 용탈 현상 등에 의한 내구성 저하를 최소화하고, 주입재의 양생시간 단축과 빠른 초기 강도 발현 등의 효과를 발휘할 수 있도록 하는, 친환경 혼합재를 포함하는 그라우트 주입용 조성물 및 이를 이용한 그라우트 공법을 제공하는데 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 규산 소다와 물을 10~30 : 70~90 의 부피비로 배합한 혼합물을 포함하는 A액; 및 시멘트, 천연 섬유 혼합물 및 물을 모두 포함하고, 급결재나 완결재를 더 포함하는 B액; 을 포함하고, 상기 B액 100 중량부에 대하여, 1 내지 5 중량부로 친환경 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 친환경 혼합재를 포함하는 그라우트 주입용 조성물에 의해 달성될 수 있다.
상기 B액은 시멘트, 천연 섬유 혼합물 및 물을 모두 포함하고, 급결재를 더 포함하는 B1액이거나, 시멘트, 천연 섬유 혼합물 및 물을 모두 포함하고, 완결재를 더 포함하는 B2액이거나, 이들의 조합인 것을 특징으로 하고, 상기 급결재는 상기 B1액 100 중량부에 대하여, 중조(탄산수소 나트륨) 45~95 중량부, 황산마그네슘 5~55 중량부 및 시트르산 20~30 중량부를 혼합한 것이고, 상기 완결재는 상기 B2액 100 중량부에 대하여, 실리카 45~95중량부와 소석회 5~55중량부를 혼합한 것이고, 상기 천연 섬유 혼합물은, 셀룰로오스 섬유, 코코넛 섬유 및 천연 마섬유 중에서 선택되는 2종 이상을 1 : 1의 중량비로 배합한 혼합물이고, 천연 섬유들은 각각 0.015 내지 0.25㎜ 범위의 섬유 평균길이, 0.005~0.025㎜ 범위의 섬유직경 및 함수율 20% 이하를 갖는 것을 특징으로 하고,
상기 친환경 첨가제는 천연유지 성분을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적은, 복수의 자력발생부가 원통형상의 몸통 내주연에 구비되고 몸통 내부에 회전하는 회전부를 포함하는 고속 교반기에서, 규산 소다와 물을 10~30 : 70~90 의 부피비로 배합 및 교반하여 A액을 제조하는 단계; 교반기에서 시멘트, 천연 섬유 혼합물 및 물을 포함하고, 급결재 또는 완결재를 더 포함하는 혼합물을 교반 희석하여 B액을 제조하는 단계; 상기 제조된 A액 및 B액 각각을 몸통 내부에 회전부를 포함하는 저속교반기에서 저장하는 단계; 지반에 형성된 천공홀에, 상기 천공홀로의 삽입방향을 기준으로 후단이 개구되고 복수의 관통공을 포함하는 원통형의 강관을 삽입하는 단계; 상기 강관 내부에 상기 저속교반기에 저장된 A액과 B액을 주입하기 위한 주입관을 삽입하는 단계; 및 상기 주입관을 단계적으로 인발하며 상기 주입관을 통해 상기 A액과 B액을 각각 주입하는 단계;를 포함하고, 상기 B액을 제조하는 단계에서, 상기 B액 100 중량부에 대하여, 1 내지 5 중량부로 친환경 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 친환경 혼합재를 포함하는 그라우트 주입용 조성물을 이용한 그라우트 공법에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 그라우트 주입용 조성물에 있어서, 친환경 첨가제와 천연 섬유 혼합물을 적용함으로써, 지하수나 토양 오염의 발생율을 낮춰 친환경적이면서도, 용탈 현상 등에 의한 내구성 저하를 최소화하고, 주입재의 양생시간 단축과 빠른 초기 강도 발현 등의 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 규산소다(물유리)를 적게 포함하면서 고속교반기에 의해 자성으로서 이온화된 약액을 사용하여 용탈현상을 줄일 수 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우트 주입용 조성물 중 A액의 제조방법을 나타낸 모식도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우트 주입용 조성물을 이용한 그라우트 공법을 수행하는 과정 중 일부를 모식적으로 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 실험예 1의 압축강도 평가를 실제 수행한 시험 성적서이다.
도 4는, 본 발명의 실험예 1의 용탈성 평가를 실제 수행한 사진들이다.
도 5는, 본 발명의 실험예 1의 환경오염 영향 평가를 실제 수행한 사진들이다.
도 6은, 본 발명의 실험예 1의 환경오염 영향 평가를 실제 수행한 시험 확인서이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우트 주입용 조성물을 이용한 그라우트 공법을 수행한 실제 사진들이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우트 주입용 조성물을 이용한 그라우트 공법을 수행하는 과정 중 일부를 모식적으로 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 실험예 1의 압축강도 평가를 실제 수행한 시험 성적서이다.
도 4는, 본 발명의 실험예 1의 용탈성 평가를 실제 수행한 사진들이다.
도 5는, 본 발명의 실험예 1의 환경오염 영향 평가를 실제 수행한 사진들이다.
도 6은, 본 발명의 실험예 1의 환경오염 영향 평가를 실제 수행한 시험 확인서이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우트 주입용 조성물을 이용한 그라우트 공법을 수행한 실제 사진들이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
본원의 일 측면은, 규산 소다와 물을 10~30 : 70~90 의 부피비로 배합한 혼합물을 포함하는 A액; 및 시멘트, 천연 섬유 혼합물 및 물을 모두 포함하고, 급결재나 완결재를 더 포함하는 B액; 을 포함하고, 상기 B액 100 중량부에 대하여, 1 내지 5 중량부로 친환경 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 친환경 혼합재를 포함하는 그라우트 주입용 조성물을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원의 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우트 주입용 조성물 중 A액의 제조방법을 나타낸 모식도이다.
도 1을 참조하면, 상기 A액은 자성 이온화 고결정 실리케이트 약액으로써, 제조플랜트에서 제조될 수 있다. 상기 제조플랜트는, 예를 들어, 물유리 희석 교반기, 고속 교반기, 저장 교반기로 구성될 수 있다.
상기 물유리 희석 교반기는 용량 200~1,000리터, 내부에 포함된 회전부 의 회전에 의해 내부에서 물이 70~90부피% 및 규산소다(물유리)를 10~30부피%로 혼합될 수 있다. 바람직하게는, 물이 150~170리터, 규산소다가 30~50리터로 혼합될 수 있다.
이는 종래의 그라우팅에서 규산소다가 100리터, 물이 100리터 혼합되던 것에 비해 규산소다의 포함비율이 현저히 낮게 되는 것이다. 이로써 용탈현상이 적은 장점을 가짐과 동시에, 자성 이온화정도를 극대화함으로써 추후 서술될 약액 B와의 이온결합 정도를 극대화할 수 있는 장점을 가진다.
다음으로, 전술된 조성으로 배합된 A액은 고속 교반기에서 이온화될 수 있다. 이를 위하여, 상기 고속 교반기는 원통형상의 몸통을 하고 내부에 고속으로 회전하는 회전부를 포함할 수 있다. 특히, 원통형상의 몸통 내주연에는 적어도 두 개 이상의 자력발생부가 포함되는데, 회전부가 100 rpm 이상의 고속으로 회전하면서 내부의 약액이 유리되었을 때 자력을 작용시켜서 산화규소(SiO2)의 음이온화정도가 극대화될 수 있도록 한다.
이온화된 실리케이트 약액은 저장용량 400~1,000리터, 내부에 포함된 회전부가 100 rpm 미만의 저속으로 회전하는 저장교반기(저속교반기)에 옮겨져 저장될 수 있다. 이온화 실리케이트 약액이 이온화된 이후 시간이 오래 지날수록 자성 이온화정도가 낮아지게 되므로, 실제 그라우팅이 시공되기 24시간 이내에 제조되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 B액은, 시멘트, 천연 섬유 혼합물 및 물을 모두 포함하고, 급결재나 완결재를 더 포함할 수 있다. 상기 B액은, 지반조건 및 보강강도에 따라 구체적인 성분 조성 및 그 함량 범위를 다르게 설정할 수 있다.
예를 들어, 상기 B액은 시멘트, 천연 섬유 혼합물 및 물을 모두 포함하고, 급결재를 포함하는 B1액과, 시멘트, 천연 섬유 혼합물 및 물을 모두 포함하고, 완결재를 포함하는 B2액을 포함할 수 있다.
상기 B액을 제조할 때에는, 일반 시멘트를 대신하여 알갱이의 직경이 3.5~4 마이크로미터인 마이크로시멘트를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 천연 섬유 혼합물은 시멘트의 점착성을 향상시키고, 작은 섬유 직경으로 인해 시멘트의 경화체의 밀도를 강화할 수 있다. 또한, 상기 천연 섬유 혼합물은 섬유의 가교 작용을 통해 시멘트 경화체의 균열 발생 및 탈락 현상을 억제하는데 크게 기여할 수 있다.
상기 천연 섬유 혼합물은, 셀룰로오스 섬유, 코코넛 섬유 및 천연 마섬유 중에서 선택되는 2종 이상을 1 : 1의 중량비로 배합한 혼합물일 수 있다.
상기 천연 섬유들은 각각 0.015 내지 0.25㎜, 예를 들어, 0.015 내지 0.025mm 또는 0.15 내지 0.25mm 범위의 섬유 평균길이 및 0.005~0.025㎜ 범위의 섬유직경을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 천연 섬유들은 함수율 20% 이하를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 B액은 예를 들어, 전체 200L에 대하여 시멘트 80~160kg, 물 143~168리터, 천연 섬유 혼합물 5~15kg과 함께 급결재가 2~20kg 섞인 B1액으로 구성될 수도 있고, 전체 200L에 대하여 시멘트 80~160kg, 물 143~168리터, 천연 섬유 혼합물 5~15kg과 함께 완결재가 2~20kg 섞인 B2액으로 구성될 수 있다.
상기 급결재는 B1액 100 중량부에 대하여, 중조(탄산수소 나트륨) 45~95 중량부, 황산마그네슘 5~55 중량부를 혼합하거나 여기에 시트르산 20~30 중량부를 함께 혼합하여 제조할 수 있다.
상기 완결재는 B2액 100 중량부에 대하여, 실리카 45~95중량부와 소석회 5~55중량부를 혼합하여 제조할 수 있다.
한편, 상기 B액(B1액 또는 B2액) 100 중량부에 대하여, 1 내지 5 중량부, 구체적으로, 2 내지 4.5 중량부로 친환경 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 친환경 첨가제는, 구체적으로, 천연유지 성분을 포함할 수 있다. 상기 천연유지 성분은 주 성분이 지방산으로써, 시멘트와 물이 만나 수화반응을 진행하는 과정에서 생성되는 모세관 공극을 채워주는 자기수축 특성을 나타낼 수 있다. 이로 인해 균열 발생을 효과적으로 억제하고 구조적 안정성을 발휘함으로써, 내구성을 향상시키는 데 탁월한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 천연유지 성분은, 예를 들어, 올리브, 옥수수, 포도씨, 참깨, 콩 및 땅콩 중에서 선택되는 1종 이상의 재료에서 추출한 기름일 수 있다.
일례로, 상기 천연유지 성분은, 옥수수 기름, 포도씨 기름 및 땅콩 기름을 1 : 0.5~0.7 : 0.8~0.9의 중량비로 배합한 것을 사용할 수 있다.
상기 친환경 첨가제는, 예를 들어, 부레옥잠 및 규조토 분말을 더 포함할 수 있다.
상기 부레옥잠은 수생식물로서 이를 혼화재로 사용할 경우, 응결 시간과 압축 강도를 더욱 증가하는 역할을 할 수 있다. 상기 규조토 분말은 시멘트계 독성 및 건축자재로부터 발생되는 유해성분을 효과적으로 흡수 및 차단할 수 있다.
본 발명에서는 착탈가능한 연장강관 구조를 사용하여, 약액 주입이 완료된 이후 강관을 절단하는 공정이 필요 없을 뿐 아니라, 공정단순화 및 공기단축의 장점이 있고, 연장강관을 용이하게 재활용할 수 있어 경제성 또한 우수한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명에 의한 착탈식 연장 강관은 직렬로 결합되는 메인파이프와 연장 파이프를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 약액은 구체적으로, A액과 B액은 1 : 1의 중량비로 배합되어 약액 주입이 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 착탈식 연장 강관의 구성 및 사용방법에 대하여는, 특별히 한정되지 않으며, 공지된 기술에 따를 수 있다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우트 주입용 조성물을 이용한 그라우트 공법을 수행하는 과정 중 일부를 모식적으로 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 평지의 지반에 천공홀을 천공하는 단계부터 시작된다. 상기 천공홀의 직경은 강관의 직경보다 크게 형성되고 천공홀의 길이는 상기 강관의 길이보다 길게 형성될 수 있다.
천공이 완료되면 천공홀에 강관을 삽입할 수 있다. 강관의 삽입이 완료되면 상기 강관의 후단 일부는 천공홀 외부로 일부 노출된다. 이때 강관 내에는 이미 주입관이 삽입된 상태일 수 있다.
상기 주입관의 내관과, 내관과 외관 사이를 통해 상기 강관 내에 약액을 주입할 수 있다. 그에 따라 약액이 상기 주입관의 전단으로부터 상기 강관의 내부와 관통홀을 거쳐 지반으로 스며들 수 있다. 약액을 주입한 후, 주입관을 후방으로 이동시킨 후 다시 약액을 주입하는 과정을 수회 반복할 수 있다. 즉 상 기 주입관을 단계적으로 후방으로 이동시키며 약액을 주입한다.
즉, 처음에는 외관에는 A액을 넣고, 내관에는 B1액을 주입하다가, 주입관을 일정 높이 인발하고 다시 외관에는 A액을 넣고, 내관에는 B2액을 주입하는 방식을 수회 반복하며 공정을 진행할 수 있다. 특히, 내관에 원통형의 공기관을 더 포함할 수 있는데, 이 경우 약액을 주입함과 동시에 공기를 함께 주입하여 공기층이 공기압으로써 지층에 침투유로를 형성하여 주고 산소가 A액 및 B액과 함께 섞여 겔타임을 단축할 수 있다.
특히, 공기관의 하부에는 원뿔 형태의 공기유도구가 구비될 수 있는데, 이로써 주입된 공기가 상기 강관의 내벽을 향해 주사되고, 이로써 상기 주입된 A액과 B액을 서로 혼합하고, 서로 혼합된 A액과 B액이 지반 내로 스며들 수 있도록 압력을 제공하기도 한다.
또한 주입된 공기는 주입된 A액 내에서 이온화되어 있는 분자는 B 액에 포함된 칼슘분자(Ca2+)와 강하게 결합하며 겔화될 수 있다. 이로써 짧은 겔타임과 높은 강도 두 가지 효과가 동시에 얻어지므로 몰타르나 콘크리트를 사용할 필요 없이도 물이 많은 지층, 해수면에서도 충분한 강도를 가진 차수벽을 형성시킬 수 있는 장점이 있다.
전술된 설명들 이외에도, 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 혼합재를 이용한 그라우트 조성물을 사용한 그라우트 공법에 대하여는, 전술된 바에 한정되지 않으며, 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 공지된 기술에 따라 얼마든지 설계 변경되어 수행될 수 있다.
이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1 : 그라우트 주입용 조성물 제조>
50ℓ및 물 150ℓ를 혼합하여 물유리 희석 교반기 및 고속 교반기를 거쳐 자성 이온화 고결정 실리케이트 약액인 A액을 제조하였다.
그 다음에, 직경이 3.8㎛인 시멘트 80kg, 물 168ℓ, 셀룰로오스 섬유 및 천연 마섬유를 1 : 1의 중량비로 배합한 천연 섬유 혼합물 6kg 및 급결재(B1액 100 중량부에 대하여, 중조(탄산수소나트륨) 80 중량부, 황산마그네슘 30 중량부 및 시트르산 20중량부를 혼합) 12kg을 혼합한 B1 액을 제조하였고, B1 액과 동일하나, 급결재가 아닌 완결재(B2액 100 중량부에 대하여, 실리카 80중량부와 소석회 40 중량부를 혼합)를 12 kg을 혼합한 B2 액을 제조하였다.
한편, B1액 및 B2액은 각각 100 중량부에 대하여 3 중량부의 천연유지 성분(옥수수 기름, 포도씨 기름 및 땅콩 기름을 1 : 6 : 0.8의 중량비로 배합함)과, 1.5 중량부의 부레옥잠 및 2.5 중량부의 규조토 분말을 포함하는 친환경 첨가제를 더 포함하였다.
<실시예 2>
후술되는 내용을 제외하고는 전술된 실시예 1과 동일한 방법으로 그라우트 주입용 조성물을 제조하였다.
친환경 첨가제 중에서 부레옥잠을 포함하지 않았다.
<실시예 3>
후술되는 내용을 제외하고는 전술된 실시예 1과 동일한 방법으로 그라우트 주입용 조성물을 제조하였다.
친환경 첨가제 중 천연유지 성분 중, 콩기름을 단독으로 사용하였다.
<실시예 4>
후술되는 내용을 제외하고는 전술된 실시예 1과 동일한 방법으로 그라우트 주입용 조성물을 제조하였다.
천연 섬유 혼합물이 아닌, 셀룰로오스 섬유를 단독으로 사용하였다.
<비교예 1>
후술되는 내용을 제외하고는 전술된 실시예 1과 동일한 방법으로 그라우트 주입용 조성물을 제조하였다.
천연 섬유 혼합물을 전혀 포함하지 않았다.
<비교예 2>
후술되는 내용을 제외하고는 전술된 실시예 1과 동일한 방법으로 그라우트 주입용 조성물을 제조하였다.
친환경 첨가제를 전혀 포함하지 않았다.
<실험예 1: 물성 평가>
전술된 실시예 1 내지 4와, 비교예 1 및 2에 따른 각 그라우트 주입용 조성물에 대하여 일정 형상의 몰드를 사용하여 주입한 다음, 그라우트 특성에 대한 평가 시험을 실시하였다. 평가 항목은, 압축 강도, 용탈성, 환경오염 영향평가(수질오염공정시험)이다.
압축강도
KS L 5105:2007 에 의거하여 양생시간(1일, 7일, 14일, 28일)에 따른 압축강도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었고, 도 3에 압축강도시험 확인서를 첨부하였다.
표 1을 참조하면, 실시예들은 양생 시간 1일 만에 3.2 N/mm2 이상의 우수한 압축강도 특성을 나타내며, 양생 시간이 지남에 따라 높은 압축강도 특성을 나타냄을 확인할 수 있었다. 그 중에서도, 실시예 1의 압축강도가 가장 우수하게 나타났음을 확인할 수 있었다.
용탈성
담수와 해수에 각각 침지시킨 후, 365일, 1222일 동안 용탈 발생 여부를 육안으로 관찰하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4를 참조하면, 담수와 해수에서 모두, 실시예들은 비교예 1에 비하여 용탈 현상이 거의 발생하지 않음을 확인할 수 있었다.
수질오염공정시험
한국화학융합시험연구원에 의뢰하여, 국립환경과학원고시 제 2018-65호 : 2018에 의거하여 Cr, Cu, Cd, Hg, As, Pb 의 검출여부를 측정하였다. 도 5에 실제 시험을 수행한 사진과 도 6에 수질오염공정시험 평가 확인서를 첨부하였다.
그 결과, 실시예 1의 그라우트 주입용 조성물은 해당 중금속들이 모두 불검출되었음을 확인하였다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우트 주입용 조성물을 이용한 그라우트 공법을 수행한 실제 사진들이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우트 주입용 조성물을 이용하여, 예를 들어, 도로 직선화 공사, 지하차도 설치공사, 교량의 보수 및 보강 공사 등의 다양한 분야에 대하여 그라우트 공법을 수행할 수 있다. 그러나, 상기 그라우트 공법의 적용 예시는 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
Claims (3)
- 규산 소다와 물을 10~30 : 70~90 의 부피비로 배합한 혼합물을 포함하는 A액; 및
시멘트, 천연 섬유 혼합물 및 물을 모두 포함하고, 급결재나 완결재를 더 포함하는 B액; 을 포함하고,
상기 B액 100 중량부에 대하여, 3 중량부로 친환경 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 B액은 시멘트, 천연 섬유 혼합물 및 물을 모두 포함하고, 급결재를 더 포함하는 B1액이거나, 시멘트, 천연 섬유 혼합물 및 물을 모두 포함하고, 완결재를 더 포함하는 B2액이거나, 이들의 조합인 것을 특징으로 하고,
상기 급결재는 중조(탄산수소 나트륨) 80 중량부, 황산마그네슘 30 중량부 및 시트르산 20 중량부를 혼합한 것이고, 상기 완결재는 실리카 80 중량부와 소석회 40 중량부를 혼합한 것이고,
상기 천연 섬유 혼합물은, 셀룰로오스 섬유 및 천연 마섬유를 1 : 1의 중량비로 배합한 혼합물이고, 천연 섬유들은 각각 0.015~0.25㎜ 범위의 섬유 평균길이, 0.005~0.025㎜ 범위의 섬유직경 및 함수율 20% 이하를 갖는 것을 특징으로 하고,
상기 친환경 첨가제는 옥수수 기름, 포도씨 기름 및 땅콩 기름을 1 : 6 : 0.8의 중량비로 배합한 천연유지 성분을 포함하고,
부레옥잠 및 규조토 분말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 친환경 혼합재를 포함하는 그라우트 주입용 조성물. - 삭제
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- 2023-09-19 KR KR1020230124465A patent/KR102648868B1/ko active IP Right Grant
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