KR20060134267A

KR20060134267A - 무기질계 지반보강용 급결재 조성물

Info

Publication number: KR20060134267A
Application number: KR1020050053826A
Authority: KR
Inventors: 서쌍수; 이영진
Original assignee: 서쌍수; 이영진
Priority date: 2005-06-22
Filing date: 2005-06-22
Publication date: 2006-12-28

Abstract

본 발명은 무기질계 지반보강용 급결재 조성물에 관한 것으로, 칼슘설포알루미네이트(4CaOㆍ3Al₂O₃ㆍSO₃)성분 40~80wt%와, 마이크로시멘트 20~40wt%와, 반응 촉진제 1.0~5.0wt%와, 응결 지연제 1.0~5.0wt%와, 분산제 1.0~3.0wt%로 이루어지며; 상기 칼슘설포알루미네이트 성분이 분말도 6000~7000cm²/g 범위의 분말로 조성되고; 상기 마이크로시멘트가 분말도 4500~6500cm²/g 범위의 분말로 조성되는 무기질계 지반보강용 급결재 조성물을 구비하였다.

그러므로, 본 발명은 칼슘설포알루미네이트 성분, 마이크로시멘트, 반응 촉진제, 응결지연제, 분산제로 이루어지며, 물유리를 사용하지 않는 무기질 시멘트계 재료를 사용하므로 우수한 급결력을 갖고 있으며, 장기 재령에서의 압축강도가 지속적으로 증가하는 등 우수한 장기 내구성 및 장기 안정성을 가지며, 이에 따라 용탈현상으로 인한 환경의 폐해 및 장기 안정성의 저하가 해결되는 친환경적이고도 영구적인 차수 성능을 갖는 등의 이점이 있다.

칼슘설포알루미네이트 성분, 마이크로시멘트, 반응 촉진제, 응결 지연제, 분산제

Description

무기질계 지반보강용 급결재 조성물 {inorganic matter base backstop quick setting ashes composite}

본 고안은 지반보강용 급결재 조성물에 관한 것으로, 특히 무기질계 지반보강용 급결재 조성물에 관한 것이다.

현재 지반보강 및 차수를 목적으로 널리 사용되고 있는 물유리계 약액주입은 시공 후 고결체가 서서히 용탈이 되므로 6가 크롬등의 독성성분이 주변의 환경으로 스며들어서 지하수계 및 지반환경을 오염시키고 있다.

그리고 고결체의 용탈현상으로 인하여 보강벽 및 차수벽이 붕괴되어 그 내구연한이 수개월 정도밖에 유지되지 못하는 등의 단점으로 인하여 단기간의 차수 및 보강목적으로 밖에 사용할 수 없었다.

이에 따라, 지반에 약액주입 시공 후 일정 기간이 경과되면 재 시공을 해야하는 등의 문제점이 있었다.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 영구적인 차수 및 지반보강성능이 보유되도록 한 무기질계 지반보강용 급결재 조성물을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 무기질계 지반보강용 급결재 조성물은, 무기질계 지반보강용 급결재 조성물에 있어서, 칼슘설포알루미네이트(4CaOㆍ3Al₂O₃ㆍSO₃)성분 40~80wt%와, 마이크로시멘트 20~40wt%와, 반응 촉진제 1.0~5.0wt%와, 응결 지연제 1.0~5.0wt%와, 분산제 1.0~3.0wt%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명 무기질계 지반보강용 급결재 조성물의 다른 특징은, 상기 칼슘설포알루미네이트 성분이 분말도 6000~7000cm²/g 범위의 분말로 조성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명 무기질계 지반보강용 급결재 조성물의 또 다른 특징은, 상기 마이크로시멘트가 분말도 4500~6500cm²/g 범위의 분말로 조성되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 칼슘설포알루미네이트 성분, 마이크로시멘트, 반응 촉진제, 응결지연제, 분산제로 이루어지며, 물유리를 사용하지 않는 무기질 시멘트계 재료를 사용하므로 우수한 급결력을 갖고 있으며, 장기 재령에서의 압축강도가 지속적으로 증가하는 등 우수한 장기 내구성 및 장기 안정성을 가지며, 이에 따라 용탈현상으로 인한 환경의 폐해 및 장기 안정성의 저하가 해결되는 친환경적이고도 영구적인 차수 성능을 갖는 등의 효과가 있다.

본 고안의 구체적 특징 및 이점은 이하의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.

본 발명 무기질계 지반보강용 급결재 조성물은, 칼슘설포알루미네이트(4CaO ㆍ3Al₂O₃ㆍSO₃)성분 40~80wt%와, 마이크로시멘트 20~40wt%와, 반응 촉진제 1.0~5.0wt%와, 응결 지연제 1.0~5.0wt%와, 분산제 1.0~3.0wt%로 이루어진다.

그리고, 칼슘설포알루미네이트 성분은 분말도가 6000~7000cm²/g 범위의 분말로 조성하는 것이 바람직하다.

또한, 마이크로시멘트가 분말도 4500~6500cm²/g 범위의 분말로 조성되는 것이 바람직하다.

이러한 구성의 본 고안 무기질계 지반보강용 급결재 조성물은, 칼슘설포알루미네이트, 마이크로시멘트, 반응 촉진제, 응결 지연제, 분산제로 이루어지는바, 각각의 특성을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 칼슘설포알루미네이트 성분은 Al₂O₃ 20~40wt%, CaO 30~50wt%, SO₃ 15~30wt%, 기타성분 5~10wt%의 조성범위를 가지며, 이는 본 고안의 특징에 따라 6000~7000cm²/g 범위의 분말이 가장 적절하다.

그리고 칼슘설포알루미네이트 성분은 물과 반응하여 급결성을 나타내는 에트링자이트 수화물(3C₃Aㆍ3CaSO₄ㆍ32H₂O)을 생성시킴으로서 빠른 겔타임(gel time) 및 속경성을 나타낸다.

마이크로시멘트는, SiO₂ 20~25wt%, Al₂O₃ 4~7wt%, CaO 62~68wt%, SO₃ 1.5~2.5wt%의 성분조성을 갖고 있으며, 반응성을 높이기 위하여 본 고안의 특징에 따라 4500~6500cm²/g의 범위가 적절하다.

그리고 마이크로시멘트는 물과 반응하여 칼슘실리케이트 수화물 및 칼슘 알루미네이트 수화물을 생성하여 경화체의 강도가 안정적으로 발현되도록 하며, 칼슘실리케이트 수화물을 생성시킴으로서 장기적인 안정성을 확보하도록 한다.

또한 수화반응시 생성되는 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 칼슘설포알루미네이트 성분과 반응하여 에트링자이트 수화물이 급속히 생성되도록 함으로서 겔타임의 확보에 중요한 역할을 한다.

반응 촉진제는, 칼슘설포알루미네이트와 마이크로시멘트의 반응속도를 촉진시킴으로서 겔타임을 빠르게 조절하기 위한 목적으로 사용하는 것으로 리튬염, 탄산염, 설폰산염 중에서 1~2 종류를 병용할 수 있다.

응결 지연제는, 작업시간을 확보하기 위한 목적으로 사용하는 것으로서 주석산, 규불화염, 리그노설폰산염, 글루콘산염 중에서 1~2 종류를 병용할 수 있다.

분산제는, 반응성 미립자를 슬러리내에서 고르게 분산시키기 위한 목적으로 사용하는 것으로서 멜라민계, 나프탈렌계, 카르복실산계, 리그닌계 중에서 1~2 종류를 병용할 수 있다.

이와 같이 각각의 특성을 가지는 칼슘설포알루미네이트, 마이크로시멘트, 반응 촉진제, 응결 지연제, 분산제로 이루어진 본 고안 무기질계 지반보강용 급결재 조성물은 다음의 실시예들을 통해 겔타임, 압축강도 실험을 실시하였으며, 압축강도 시험은 KS L 5105에 규정된 시멘트 압축강도 시험 몰드 및 양생조건에 준하여 실험 하였다.

실시예 1

칼슘설포알루미네이트 62wt%, 마이크로시멘트 30wt%, 반응 촉진제 3.0wt%, 응결 지연제 3.0wt%, 분산제 2.0wt%로 이루어진 지반주입용 급결재를 제조하고, 분말도 7000cm²/g의 슬래그시멘트 미분말 슬러리와 반응시켜 겔타임, 압축강도 실험을 하였으며, 그 결과는 다음의 표 1과 같다.

표 1

시험항목	단 위		물성값
겔타임	초		9.0
압축강도	kgf/cm²	3일	23
		7일	42
		28일	52
		180일	57

상술한 바와 같이 실험한 결과 표 1과 같이 겔타임 즉, 유동성이 손실되는 시간이 9.0초의 결과를 나타냈으며, 압축강도는 3일, 7일, 28일, 180일의 시간이 경과함에 따라 지속적으로 증가되는 결과를 얻었다.

실시예 2

칼슘설포알루미네이트 40wt%, 마이크로시멘트 52wt%, 반응 촉진제 3.0wt%, 응결 지연제 3.0wt%, 분산제 2.0 wt%로 이루어진 지반주입용 급결재를 제조하고, 분말도 7000cm²/g의 슬래그시멘트 미분말 슬러리와 반응시켜 겔타임, 압축강도 실험을 하였으며, 그 결과는 다음의 표 2와 같다.

표 2

시험항목	단 위		물성값
겔타임	초		35
압축강도	kgf/cm²	3일	18
		7일	36
		28일	58
		180일	65

상술한 바와 같이 실험한 결과 표 2와 같이 겔타임은 35초의 결과를 나타냈으며, 압축강도는 3일, 7일, 28일, 180일의 시간이 경과함에 따라 지속적으로 증가되는 결과를 얻었다.

실시예 3

칼슘설포알루미네이트 72wt%, 마이크로시멘트 20wt%, 반응 촉진제 3.0wt%, 응결 지연제 3.0wt%, 분산제 2.0wt%로 이루어진 지반주입용 급결재를 제조하고, 분말도 7000cm²/g의 슬래그시멘트 미분말 슬러리와 반응시켜 겔타임, 압축강도 실험을 하였으며, 그 결과는 표 3과 같다.

표 3

시험항목	단 위		물성값
겔타임	초		7.0
압축강도	kgf/cm²	3일	26
		7일	41
		28일	46
		180일	50

상술한 바와 같이 실험한 결과 표 3과 같이 겔타임은 7.0초의 결과를 나타냈으며, 압축강도는 3일, 7일, 28일, 180일의 시간이 경과함에 따라 지속적으로 증가 되는 결과를 얻었다.

상술한 실시예들에서와 같이 본 발명 무기질계 지반보강용 급결재 조성물은 겔타임이 10초 이내로 우수한 급결력을 갖고 있으며, 장기 재령에서의 압축강도도 지속적으로 증가하는 등 우수한 장기 내구성 및 장기 안정성을 갖고 있음을 알 수 있다.

그리고 물유리를 사용하지 않고 무기질 시멘트계 재료를 사용함으로서 고화물의 용출에 의한 지반환경이나 지하수의 오염을 근본적으로 해결할 수 있다.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 무기질계 지반보강용 급결재 조성물에 의하면, 본 발명은 칼슘설포알루미네이트 성분, 마이크로시멘트, 반응 촉진제, 응결지연제, 분산제로 이루어지며, 물유리를 사용하지 않는 무기질 시멘트계 재료를 사용하므로 우수한 급결력을 갖고 있으며, 장기 재령에서의 압축강도가 지속적으로 증가하는 등 우수한 장기 내구성 및 장기 안정성을 가지며, 이에 따라 용탈현상으로 인한 환경의 폐해 및 장기 안정성의 저하가 해결되는 친환경적이고도 영구적인 차수 성능을 갖는 등의 효과가 있다.

Claims

무기질계 지반보강용 급결재 조성물에 있어서,

칼슘설포알루미네이트(4CaOㆍ3Al₂O₃ㆍSO₃)성분 40~80wt%와, 마이크로시멘트 20~40wt%와, 반응 촉진제 1.0~5.0wt%와, 응결 지연제 1.0~5.0wt%와, 분산제 1.0~3.0wt%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무기질계 지반보강용 급결재 조성물.
제1항에 있어서,

상기 칼슘설포알루미네이트 성분이 분말도 6000~7000cm²/g 범위의 분말로 조성되는 것을 특징으로 하는 무기질계 지반보강용 급결재 조성물.
제1항에 있어서,

상기 마이크로시멘트가 분말도 4500~6500cm²/g 범위의 분말로 조성되는 것을 특징으로 하는 무기질계 지반보강용 급결재 조성물.