KR20000061255A

KR20000061255A - 토양 안정화용 팽창성 경화재

Info

Publication number: KR20000061255A
Application number: KR1019990010173A
Authority: KR
Inventors: 박해윤
Original assignee: 박해윤; 신보산업 주식회사
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 2000-10-16
Also published as: KR100283120B1

Abstract

본 발명은 건축현장, 야외건설공사, 농지개량사업 등과 같은 공사현장에서 공사에 필요한 중장비나 덤프트럭의 통행에 필요한 임시도로나 그리고 경운기, 콤바인 등과 같은 농기구의 운송수단에 필요한 농로 등의 토양을 안정화시켜주는 경화물질에 대한 것으로써 종래의 팽창성경화재 물질의 구성성분의 배합비율을 우리나라 토양에 맞게 변화시켰으며 그 성분구성비는 용광로 슬래그 45∼60wt%, 석고 10∼30wt%, 알루미네이트 1∼5wt% 로 하고 잔부는 포트랜트시멘트로 한 토양안정화용 팽창성 경화재에 관한 발명이다.

Description

토양 안정화용 팽창성 경화재 {a expansion harding material for stability soil}

본 발명은 무른토양(토양이 단단하지 못한곳)을 개량하는데 사용하는 토양안정화용 팽창성 경화재에 관한 것이다.

좀더 상세히 설명하면 본 발명은 포틀랜트시멘트(portlandcement), 석고, 용광로슬래그 등을 주성분으로 하고 알루미네이트를 경화촉진제로 하는 토양안정화용 팽창성 경화재에 관한 것이다.

건축현장, 야외건설공사, 농지개량사업 등과 같이 토지개량사업이나 건설공사 현장 등에서는 공사에 필요한 중장비나 덤프트럭 등의 차량의 통행에 필요한 임시도로가 있어야 하며 또한 농어촌에서는 경운기, 콤바인 등과 같은 농기구의 통행에 필요한 농로가 절대적으로 필요한 것이다.

이와 같은 곳은 대체적으로 토양이 함수율이 비교적 높은 점토나 충적토 등으로 이루어져 있기 때문에 토양이 단단하지 못하고 무르게 되고 따라서 이런 땅을 사용하고자 할때에는 토질개량을 시켜 토양을 안정화 시켜 주어야 한다.

종래에는 포틀랜트시멘트를 주성분으로 하는 안정화 물질이 토질개선을 위해 사용되고 있었지만 이는 함수율이 높은 농로등에서는 그 효과가 기대치에 못미치는 문제점이 있어 왔고 포틀랜트시멘트를 주성분으로 하여 석고나 용광로 슬랙을 첨가하여 토양을 안정화 시키는 안정화 물질이 공고번호 83-448호(1983. 3. 8)로 공지된 것이 있기는 하나 이는 Cao의 함량이 비교적 높은 포틀랜트시멘트나 석고물질이 다량첨가되므로 농로 등에 사용시 농로주변의 토양의 염기성화를 촉진시킬수 있는 문제점이 잇고 또한 석고나 포틀랜트시멘트가 값이 비교적 비싸 생산원가의 상승요인으로 작용하는 문제점이 있어왔다.

이러한 문제 때문에 본 발명에서는 종래의 경화재 조성물배합 비율을 달리하여 위와 같은 문제점 들을 해결하기 위한 것으로 처리하고자 하는 땅에 양호한 초기 경화성과 장기간의 강도를 유지시켜주는 것에 목적이 있으며 본 발명의 또다른 목적은 팽창성, 흡수성이 우수하고 열발생이 비교적 낮은 조성물을 제조하는데 목적이 있고 본 발명의 또 다른 목적은 낮은 단가로 생산되는 대량의 경화재 조성물을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에 따른 팽창성 경화재 조성물은 알루미네이트를 경화촉진제로 하고 용광로 슬래그를 주요성분으로 하며 여기에 석고와 포트랜트형시멘트를 혼합한 것이다.

상기한 주성분의 배합비율은 용광로 슬랙 45∼60wt%, 석고 10∼30wt%, 알루미네이트 1∼5wt% 그리고 나머지는 포트랜트형 시멘트로 되어 있다.

이와같이 본 발명은 종래의 토양안정화용 팽창성 경화재물질이 안고 있는 문제점을 해결하기 위한 것으로써 석고나 포틀랜트형시멘트의 배합비율을 낮추고 용광로슬랙을 다량첨가하여 농로 등의 토양을 안정화시키는 건설공사시 농로주변의 농작물에 미치는 해를 최대한 줄일 수 있고 경화재의 원가를 절감시킬 수 있는 기술적 과제를 해결하는데 그 목적이 있다.

본 발명에서 경화촉진제로 사용되는 알루미네이트는 알루미나시멘트, 알루미늄제품 생산과정에서 생성되는 알루미늄을 재용해시 백필터(bag filter)에 의해 수집된 슬러지 파우더, 비언트알루나이트, 알루마이트 슬러지 또는 보오크사이트의 용해과정에서 생성되는 레디머디 슬래그(redmuddy slag)과 같은 것 들로써 물과 반응하여 생성되는 수경성 물질중 Al을 함유하는 성분의 총칭으로 C₃A₅, C₁₂A₇, C₄AF(4CaO, Al₂O₃, Fe₂O₃) 등을 예로 들을 수 있으며 주로 시멘트의 수화반응에서 생성된다.

본 발명의 팽창성 경화과정에 있어서는 포트랜트시멘트의 수화작용에 의한 강도증가가 중요한 요소지만 포트랜트형시멘트의 알칼리자극작용에 의한 용광로슬랙과 석고와 알루미네이트 사이의 반응에서 많은 양의 난용성 수화물인 에트린자이트(3CaO, Al₂O₃, 3CaSo₄, 32H₂O)가 생성되는 것이며 이와 같은 에트린자이트가 생성될 때에 많은량의 물이 내포되게 되어 생성물은 커다란 팽창력을 나타낸다.

따라서 에트린자이트가 많은 물을 포함하고 있는 땅속에 형성되었을때 많은 물이 에트린라이트 속으로 결합되고 그 결과 팽창된다.

이때문에 에트린자이트는 불량한 땅을 경화하는데 매우 효과적이다.

동시에 용광로 슬랙의 수경성질은 포트랜트시멘트의 알카리 자극작용에 의해 개량되며 그래서 장기간의 강도 유지와 토양안정화에 크게 기여하는 물질이다.

이와 같이 상기 원료들을 사용하여 경화상태, 팽창성, 경제적효과 등을 여러 실험을 통해 연구하였으며 그 결과 경화재의 최적배합비율은 용광로 슬랙 45∼60wt%, 석고 10∼30wt%, 알루미네이트 1∼5wt% 그리고 나머지는 포트랜트형시멘트로 하는 것이 최적임을 알았다.

참고로 분말입자의 크기의 정도는 4500㎠/g 이상인 것이 적당한 것으로 되었다.

실시예 1

만경강 하류의 슬러지(함수량 약 90%)에 대해서 본 발명의 팽창성 경화재와 다른 경화재를 사용해서 행한 경화 비교시험 결과를 다음표 1에 나타내었다. 이 시험에서는 슬러지 1㎥당 100㎏의 각경화재를 각각 사용했다. 슬러지와 경화재를 원통형용기에 넣고 3분 동안 혼합한 후 직경이 약 5㎝인 정도의 관에 넣고 봉인했다.

이렇게 준비된 시험표본을 20℃의 온도에 경화한 후 관껍질을 벗겨 경화된 표본을 길이 10㎝ 정도의 막대모양으로 절단하여 실험에 사용하였다.

표 1

단위:wt%

경화재	포트랜트시멘트	석고	알루미네이트	용광로슬랙	비고
ABCD	27221737	20202020	3333	50556040	※알루미네이트는 알루미나시멘트를 사용함

경화물질의 구성은 용광로슬랙을 주성분으로 하였으며 석고는 일정하게 첨가하고 포트랜트형시멘트의 함량은 용광로슬랙에 맞추어 가감하여 첨가하였다.

알루미네이트는 경화촉진제 역활만 하는 물질이므로 각공히 3wt%만을 혼합사용 하였다.

이와 같은 구성으로 제조된 경화물질의 시료별 단축압축강도는 표 2에 나타난 바와 같다.

표 2

경화재	단축압축강도(㎏/㎠)
경화재	1주일	3주일	5주일
ABCD	1.21.11.01.0	2.32.32.22.1	3.03.13.02.9

표 2에서 알 수 있는 바와 같이 용광로슬랙의 함량이 증가하면 초기(1∼2주)강도는 약간 감소하나 5주일 후에는 별차이가 나지 않는 것으로 나타나고 있다. 이는 용광로슬랙 중에 함유된 불용해성 CaO 등이 강도증가로 나타나는 현상으로 보여진다.

참고로 본 발명의 주요구성 물질인 용광로슬래그의 성분 및 그 기능에 대해 알아보면 용광로슬래그는 제철소의 용광로에서 철광석에 석회석 코크스 등을 혼합하여 선철을 제조할 때 얻어지는 부산물로 그 종류로는 공중방치한 서냉슬래그와 급냉한 급냉수재가 있는데 시멘트 공업에서는 후자를 사용한다. 성분은 철광석에 함유된 암석류의 주성분(SiO₂, Al₂O)과 석회석이 분해된 CaO가 화합하여 생성된 규산염이다.

조성은 용광로 작업성에 차이가 있을 수도 있으나 대체로 표 3과 같다.

표 3

성분	고로슬래그	염기성평로슬래그	동용광로슬래그	비고
CaoMgOAl₂O₃Fe₂O₃SiO₂MnOS	41.95.914.3-31.11.21.8	36.913.93.46.219.611.40.8	12.41.57.9-35.50.30.6

상기 표 3에서 알 수 있는 바와 같이 고로슬래그(용광로슬래그)의 주성분은 CaO이고 이는 석고나 포트랜트형시멘트의 주성분인 CaO와 같은 물질로 이루어진 것이므로 공사현장에서 본 발명의 팽창성경화재에 의한 시공시 분말로 된 시멘트나 석고 대신에 용광로슬래그를 사용함으로써 작업이 간편하고 용이하며 고가의 석고나 포트랜트형 시멘트의 사용을 적게 할 수 있는 것이다.

이와 같이 본 발명은 종래의 팽창성 경화재 조성물의 첨가물질을 우리 토양에 맞게 변화시킨 것으로써 고가의 포트랜트형 시멘트나 석고물질을 소량첨가하고 저가 이면서 다량생산되는 용광로슬래그를 다량첨가하므로써 경화재의 제조원가가 감소되고 토양안정화 작업이 매우 간편하며 농로 주위의 농작물에 미치는 해를 최소화 할 수 있는 유용한 발명이다.

Claims

용광로슬래그, 석고, 포트랜트형시멘트, 그리고 알루미네이트를 주요물질로 하는 팽창성 경화재에 있어서

용광로슬래그 45∼60wt%, 석고 10∼30wt%, 알루미네이트 1∼5wt%로 하고 나머지는 포트랜트시멘트로 구성되는 토양안정화용 팽창성경화재