KR20170104702A - 시멘트를 사용하지 않는 심층혼합처리공법 - Google Patents

시멘트를 사용하지 않는 심층혼합처리공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 심층혼합처리 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고형연료 연소재, 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재와 고로슬래그를 포함하는 슬러리를 이용하여 1종 보통시멘트와 동등 이상 성능을 발현할 수 있을 뿐만 아니라, 체적 팽창작용을 이용하여 벤토나이트 사용을 배제할 수 있고 6가 크롬 등 유해성분 용출을 최소화할 수 있는 시멘트를 사용하지 않는 심층혼합처리 공법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 심층혼합처리 공법은 1) 굴착장비를 설계심도까지 지중에 관입하는 단계; 2) 상기 굴착장비를 다시 인발하는 단계; 3) 상기 1)단계 또는 2)단계 중 적어도 어느 하나의 단계에서 고형연료 연소재, 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재와 고로슬래그를 포함하는 슬러리를 주
입하여 굴착된 지반의 토양과 혼합하는 믹싱 단계 ; 및 4) 상기 슬러리를 경화시켜 양생하는 단계;를 포함하며 상기 슬러리는 상기 고형연료 연소재 100중량부에 대하여 상기 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재 50~1,000중량부와 상기 고로슬래그 50~1,000중량부와 배합수 100~2,000중량부를 포함한다.

Description

시멘트를 사용하지 않는 심층혼합처리공법{EEP MIXING METHOD WITHOUT CEMENT}
본 발명은 심층혼합처리 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고형연료 연소재, 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재와 고로슬래그를 포함하는 슬러리를 이용하여 1종 보통시멘트와 동등 이상 성능을 발현할 수 있을 뿐만 아니라, 체적 팽창작용을 이용하여 벤토나이트 사용을 배제할 수 있고 6가 크롬 등 유해성분 용출을 최소화할 수 있는 시멘트를 사용하지 않는 심층혼합처리 공법에 관한 것이다.
국토면적의 60%가 산지로 이루어진 우리나라는 1962년 '경제 개발 5개년 계획' 및 국민의 적극적인 노력에 의해 수출위주의 급속한 경제성장과 제한된 국토 면적의 한계를 극복하고자 인위적인 부지조성을 통한 항만 및 공항, 산업단지 등을 개발하게 되었다.
이런 목적으로 함수비가 높고, 압축성이 매우 큰 해안 점토지반이나 준설매립지반에 부지를 조성하기 위해서는 원지반의 압축성과 강도특성을 개선하기 위한 다양한 지반개량공법이 반드시 필요하게 된다.
지반개량공법은 원리적으로 양수를 통한 지하수위 저하공법, 지중에 배수재를 설치하여 과잉간극수압을 소산시키는 연직배수공법, 지반을 다져 단위중량을 증가시키는 다짐공법, 원지반에 강제로 재하하중을 가하여 공용 하중시 침하를 저감시키는 선행재하공법, 지반에 보강재를 설치하는 보강공법, 양질의 토사를 이용하여 치환하는 강제치환공법이 있으나, 안벽이나 호안, 교대 등 설치면적이 제한적이고 후속 공정과의 간섭을 문제로 조기에 지반개량이 이루어져야 하는 경우에는 SCP(Sand Compaction Pile), GCP(Gravel Compaction Pile)과 같은 치환 및 다짐원리를 이용하여 지중에 고강도 기둥체를 형성하는 방법이 주로 이용되어 왔다.
이에, 1967년부터 일본 운수성 항만기술 연구소에서 생석회 및 소석회를 안정재로 이용한 모형실험 결과를 토대로 1973년부터 시멘트 슬러리(또는 시멘트 몰타르)를 사용하여 육상 및 해상 시험시공을 통해 1975년에 실용화가 이루어진 심층혼합처리 공법은 치환, 탈수, 고밀도화, 고결화 등의 기능으로 인해 연약지반의 침하, 지반변형, 지수대책에 효과가 있는 것으로 분석됨에 따라 일본, 한국 등 비교적 연약지반 심도가 깊고, 급속한 구조물 완성을 필요로 하는 다양한 지역과 분야에서 그 적용 사례가 급격히 증가하고 있다.
하지만, 환경이나 민원문제로 석산이나 강하구 등의 토취장 개발이 어려워짐으로 인해 Cr6+ 등의 환경적인 논란은 있으나, 지속적인 개량재 확보가 가능하고 재료에 대한 품질관리를 고려하여 시멘트를 이용한 심층혼합처리공법(DCM ; Deep Cement Mixing)에 대한 수요가 증가되고 있다.
따라서 심층혼합공법에 일반적으로 사용되는 주요 결합재로 시멘트를 사용하는데 시멘트는 지반의 강알칼리 및 6가 크롬에 의한 환경오염을 유발할 수 있고 수화반응 진행 시 과도한 체적 수축이 발생하는 문제점을 내포하고 있다. 특히 시멘트는 6가 크롬을 함유할 수 밖에 없는데 그 이유는 시멘트 킬른은 온도가 낮은 로의 압부분에는 내화 점토질 벽돌이 사용되며, 온도가 높고 클링커의 마찰에 의한 마모와 반용융 상태의 클링커와 화학반응이 이루어지는 부분에는 마그네시아와 크롬이 함유된 마그-크롬질 벽돌이 사용되고 있다. 이 과정에서 이 마그-크롬질 내화벽돌에 함유된 크롬이 클링커가 생성되는 과정 중에 함유되는 것으로 알려지고 있다.
한편, 에너지원(源)으로 큰 비중을 차지하는 석유와 석탄은 머지않은 장래에 고갈될 것으로 예상되고 있으며, 인간의 생활과 산업활동에서 발생되는 각종 폐기물 발생량 증가에 따른 처리문제를 해결하기 위하여 세계 각국에서는 천연자원인 화석연료의 대체연료로 일반폐기물 중에서 가연성 고형폐기물의 이용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
일반고형연료(SRF, Solid Refuse Fuel)는 RDF(Refuse Derived Fuel), RPF(Refuse Plastic Fuel), TDF(Tire Derived Feul) 등 생활폐기물과 산업폐기물에서 발생되는 가연성 고형폐기물을 사용하여 제조한 대체연료이다. 바이오고형연료(BIO-SRF, Biomass-Solid Refuse Fuel)는 우드칩(WCF. Wood Chip Fuel), 목재 펠릿(Wood pellet), 팜커널껌질(PKS, Palm Kernel Shell) 및 폐지류, 폐목재류와 식물성잔재물과 같은 가연성 고형폐기물을 연료화 한 것으로 고갈되어가는 화석연료를 대체할 수 있을 뿐만 아니라 폐기물 처리에 소모되는 비용과 부지의 문제점을 해결 할 수 있는 환경친화적인 대체연료이다.
그러나 이들을 연소하고 난 후 발생되는 연소재의 재활용은 매우 미흡한 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고형연료 연소재, 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재와 고로슬래그를 포함하는 슬러리를 이용하여 1종 보통시멘트와 동등 이상 성능을 발현할 수 있는 심층혼합처리 공법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 체적 팽창작용을 이용하여 벤토나이트 사용을 배제할 수 있고 6가 크롬 등 유해성분 용출을 최소화할 수 있는 심층혼합처리 공법을 제공함에 있다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 심층혼합처리 공법은 1) 굴착장비를 설계심도까지 지중에 관입하는 단계; 2) 상기 굴착장비를 다시 인발하는 단계; 3) 상기 1)단계 또는 2)단계 중 적어도 어느 하나의 단계에서 고형연료 연소재, 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재와 고로슬래그를 포함하는 슬러리를 주입하여 굴착된 지반의 토양과 혼합하는 믹싱 단계; 및 4) 상기 슬러리를 경화시켜 양생하는 단계;를 포함하며, 상기 슬러리는 상기 고형연료 연소재 100중량부에 대하여 상기 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재 50~1,000중량부와 상기 고로슬래그 50~1,000중량부와 배합수 100~2,000중량부를 포함한다.
또한 상기 고형연료 연소재는 일반고형연료(SRF, Solid Refuse Fuel) , 바이오고형연료(Biomass-Solid Refuse Fuel) 중 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물을 연료로 이용하거나 석탄과 혼소하는 보일러에서 배출되며, CaO함량이 5~50 중량%이며, 비표면적이 3,000~8,000㎠/g 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 고칼슘 연소재는 석유 코크스, 석탄 코크스 및 석탄으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 석회석과 혼소하는 순환 유동층 보일러의 노내 탈황 공정으로부터 얻어지며 CaO함량이 20~70중량% SO3 함량이 5~40중량% 이며 비표면적이 2,000~8,000㎠/g인 것이 바람직하다.
또한, 상기 슬러리는 고형연료 연소재 100중량부에 대하여 강도 보조제 10~500중량부가 더 혼입되며, 상기 강도보조제는 제강 공정 탈황 슬래그, 스테인레스 제조공정 정련슬래그, 페로니켈 슬래그로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이거나 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 슬러리는 유동성과 장기강조 증진을 위해서 고형연료 연소재 100중량부에 대하여 이산화규소(SiO2) 함량이 45~70중량%인 석탄연소 플라이애시를 5~200중량부에 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 고형연료 연소재, 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재와 고로슬래그를 포함하는 슬러리를 이용함으로써 1종 보통시멘트와 동등 이상 성능을 발현할 수 있는 효과가 있다.
또한 체적 팽창작용을 이용하여 벤토나이트 사용을 배제할 수 있고 6가 크롬 등 유해성분 용출을 최소화할 수 있는 효과도 있다.
이하, 본 발명에 의한 심층혼합처리공법과, 심층혼합처리공법에 이용되는 시멘트를 사용하지 않는 친환경 지반보강용 슬러리 조성물을 구체적으로 설명한다.
본 발명에 의한 심층혼합처리 공법은 1) 굴착장비를 설계심도까지 지중에 관입하는 단계; 2) 상기 굴착장비를 다시 인발하는 단계; 3) 상기 1)단계 또는 2)단계 중 적어도 어느 하나의 단계에서 고형연료 연소재, 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재와 고로슬래그를 포함하는 슬러리를 주입하여 굴착된 지반의 토양과 혼합하는 믹싱단계; 및 4) 상기 슬러리를 경화시켜 양생하는 단계;를 포함한다.
특히, 상기 슬러리는 상기 고형연료 연소재 100중량부에 대하여 상기 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재 50~1,000중량부와 상기 고로슬래그 50~1,000중량부와 배합수 100~2,000중량부를 포함한다.
또한 상기 고형연료 연소재는 일반고형연료(SRF, Solid Refuse Fuel), 바이오고형연료(Bio-SRF, Biomass-Solid Refuse Fuel) 중 선택된 어느 하나 이거나 둘이상의 혼합물을 연료로 이용하거나 석탄과 혼소하는 보일러에서 배출되는 것이 바람직하다.
또한 일반고형연료(SRF, Solid Refuse Fuel)는 RDF(Refuse Derived Fuel), RPF(Refuse Plastic Fuel),TDF(Tire Derived Feul) 등 생활폐기물과 산업폐기물에서 발생되는 가연성 고형폐기물을 사용하여 제조한 대체연료이다. 바이오고형연료(BIO-SRF, Biomass-Solid Refuse Fuel)는 우드칩(WCF, Wood Chip Fuel), 목재 펠릿(Wood pellet), 팜커널껌질(PKS, Palm Kernel Shell) 및 폐지류, 폐목재류와 식물성잔재물과 같은 가연성 고형폐기물을 연료화 한 것이다. 이러한 고형연료를 이용하여 발전 및 스팀 등의 생산을 목적으로하는 전용보일러에서 연소 후 발생되는 고형연료 연소재가 자체 수경성은 미흡하나 자극제에 의한 경화반응이 촉진되는 잠재수경성의 특성을 가진다는 점이 본 발명의 착안점이다.
특히 고형연료 연소재의 재자원화는 폐자원의 에너지화, 천연에너지의 보전, 2차 환경오염의 방지 등 지구 환경에 이바지 하는 점이 크다.
또한 칼슘 옥사이드(Calcium oxide, CaO) 함량은 5~50 중량%이 바람직한데 5중량% 이하면 잠재수경성을 발휘하여 칼슘실리케이트 수화물(C-S-H) 생성하여 강도를 발현하기 어렵우며 50중량% 이상이면 상대적으로 순수 CaO 성분이 많아져 발열 및 팽창이 과도하게 일어날 수 있다. 비표면적은 3,000~8,000cm2/g이 바람직한데 3,000cm2/g 이하이면 활성도가 저하되어 강도 발현이 어렵고 8,000cm2/g 이상이면 활성도는 우수하여 강도는 증진되나 초미립분을 얻기 위한 분쇄, 집진 공정이 필요해 단가가 과도하게 상승하게 된다.
상기 고칼슘 연소재는 석유 코크스, 석탄 코크스 및 석탄으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 석회석과 혼소하는 순환 유동층 보일러의 노내 탈황 공정으로부터 얻어지며 CaO함량이 20~70중량% SO3 함량이 4~50중량% 이며 비표면적이 2,000~8,000㎠/g인 것이 바람직하다.
또한 상기 고칼슘 연소재는 연소 시 노내 탈황을 위해 함께 혼소되는 석회석의 탈탄산 및 탈황 작용에 의해 생석회와 무수석고 성분을 함유한 산업부산물로 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 20중량% 미만이거나 설페이트 옥사이드(Sulfate oxide, SO3) 함량이 4중량% 미만일 경우에는 그 효과가 제대로 발휘되지 못하며, 비표면적이 2,000cm2/g 이하이면 초기에 강도 발현이 어렵고, 8,000cm2/g 이상이면 분쇄 과정에서 제조비용이 크게 상승한다.
상기 고로슬래그는 제철 공업의 용광로에서 철광석, 석회석, 코크스 등을 원료로 하여 제철을 제조 할 때 얻어지는 부산물로 철광석 중에 불순물로서 포함되는 암석류가 석회와 화합하여 생긴 것으로 한국공업규격(KS)에 따른 비표면적 3,000cm2/g 이상인 것이 바람직하다.
상기 고로슬래그는 그 자체는 경화하는 성질이 미약하나, 수산화물 혹은 황산염과 같은 자극제를 첨가하면 수화 반응하여 경화되는 특성(잠재수경성)이 있다. 수산화칼슘과 같은 강알칼리성 물질이나 황산염 등의 자극제가 존재하면 고로슬래그의 불규칙적 3차원 쇄상결합이 절단되면서 망상구조체 내부에 포위되어 있던 Ca2 +, Mg2 +, Al3+ 등 수식이온들이 용출되어 슬래그의 수화반응을 촉진하는데 이런 작용을 발휘하는 물질을 일반적으로 자극제라고 한다.
또한 상기 고형연료 연소재와 고칼슘연소재의 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 성분은 물과 반응하여 흡수, 발열 및 팽창하여 수산화칼슘이 된다. 이에 대한 반응식은 아래와 같다.
CaO+ H2O->Ca(OH)2+15.6kcal mol-1
따라서 칼슘 옥사이드(Calcium oxide)가 물과 반응하여 생성된 수산화칼슘은 슬래그의 알칼리 자극제 역할과 동시에 수화반응시 경화체의 체적 수축을 보상하는 효과를 발휘하게 되며 별도의 팽창제가 필요치 않다.
상기 배합수는 지하수, 상수도수, 공업용수 및 해수 등 결합재 응결에 이상을 주지 않는 일반적인 물로서 분말인 결합재를 슬러리로 만들어 배관을 통한 이송을 용이하게 하는 용도로 사용된다.
상기 배합수는 고형연료 연소재 100중량부에 대하여 100~2,000중량부를 혼입되는 것이 바람직하다. 100중량부 미만이면 유동성이 부족하여 밀크액 이송이 어렵고 2,000중량부를 초과하면 강도가 크게 저하하게 된다.
또한, 상기 슬러리는 강도발현 상승을 위해 고형연료 연소재 100중량부에 대하여 강도 보조제 10~500중량부가 더 혼입되는 것이 바람직하다.
상기 강도보조제는 제강 공정 탈황 슬래그, 스테인레스 제조공정 정련슬래그, 페로니켈 슬래그로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이거나 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는 것이 바람직하다. 3중량부 미만이면 그 효과가 미비하며 500중량부를 초과하면 반응되지 못하고 남은 잉여물에 의한 강도저하가 발생된다.
또한, 상기 슬러리는 유동성과 장기강도 증진을 위해 고형연료 연소재 100중량부에 대하여 이산화규소(SiO2) 함량이 45~70중량%인 석탄연소 플라이애시를 5~200중량부에 더 포함하는 것이 바람직하다. 5중량부 미만이면 그 효과가 미비하며 200중량부를 초과하면 오히려 강도가 크게 저하된다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다. 또한 이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한하는 것으로 이해되어져서는 아니된다.
비교예
해성점토 1m3 기준으로 1종 시멘트 400kg, 벤토나이트 20kg, 물 410kg를 강제식 믹서로 충분히 혼합하여 슬러리를 제조하여 해성점토 1m3와 균질하게 혼합하여, Ø10cm×20cm 크기의 공시체 9개를 제작하여 이를 20에서 양생하여 재령 3일, 7일, 28일 강도를 측정하였다. 투수계수는 7일 재령에서 압축강도 측정 전에 실시하였다.
실시예 1
상기 비교예와 모든 조건은 동일하지만 1종 시멘트를 대신하여 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 15.7중량%, 비표면적이 4,130cm2/g인 고형연료 연소재 100중량부에 대하여, 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 60.7중량%, 설페이트 옥사이드(Sulfate oxide) 25.7중량%, 비표면적이 3,860cm2/g인 석유코크스 연소재 40중량부, 고로슬래그 300중량부를 균질하게 혼합하여 결합재를 제조하였다.
이를 해성점토 1m3 기준으로 상기 결합재 400kg, 물 410kg를 강제식 믹서로 충분히 혼합하여 슬러리를 제조하여 해성점토 1m3와 균질하게 혼합하여, Ø10cm×20cm 크기의 공시체 9개를 제작하여 이를 20℃에서 양생하여 재령 3일, 7일, 28일 강도를 측정하였다. 투수계수는 7일 재령에서 압축강도 측정 전에 실시하였다.
실시예 2
상기 비교예와 모든 조건은 동일하지만 1종 시멘트를 대신하여 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 15.7중량%, 비표면적이 4,130cm2/g인 고형연료 연소재 100중량부에 대하여, 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 60.7중량%, 설페이트 옥사이드(Sulfate oxide) 25.7중량%, 비표면적이 3,860cm2/g인 석유코크스연소재 40중량부, 고로슬래그 300중량부, 강도보조제로 제강공정 탈황슬래그 30중량부를 균질하게 혼합하여 결합재를 제조하였다.
이를 해성점토 1m3 기준으로 상기 결합재 400kg, 물 410kg를 강제식 믹서로 충분히 혼합하여 슬러리를 제조하여 해성점토 1m3와 균질하게 혼합하여, Ø10cm×20cm 크기의 공시체 9개를 제작하여 이를 20℃에서 양생하여 재령 3일, 7일, 28일 강도를 측정하였다. 투수계수는 7일 재령에서 압축강도 측정 전에 실시하였다.
실시예 3
상기 비교예와 모든 조건은 동일하지만 1종 시멘트를 대신하여 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 15.7중량%, 비표면적이 4,130cm2/g인 고형연료 연소재 100중량부에 대하여, 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 60.7중량%, 설페이트 옥사이드(Sulfate oxide) 25.7중량%, 비표면적이 3,860cm2/g인 석유코크스 연소재 40중량부, 고로슬래그 300중량부, 강도보조제로 제강공정 탈황 슬래그 30중량부, SiO2 함량이 52.1%인 석탄연소 플라이애시 30중량부를 균질하게 혼합하여 결합재를 제조하였다.
이를 해성점토 1m3 기준으로 상기 결합재 400kg, 물 410kg를 강제식 믹서로 충분히 혼합하여 슬러리를 제조하여 해성점토 1m3와 균질하게 혼합하여, Ø10cm×20cm 크기의 공시체 9개를 제작하여 이를 20℃에서 양생하여 재령 3일, 7일, 28일 강도를 측정하였다. 투수계수는 7일 재령에서 압축강도 측정 전에 실시하였다.
공시체의 시험방법 및 결과
아래 표 1에 나타낸 바와 같이 투수계수는 KS F 2322 변수위투수시험법에 따라 실시하고 압축강도시험은 KS F 2343 일축압축강도 시험방법에 의해 실시하였다. 중금속 용출시험은 28일 압축강도 측정 후 일부를 채취하여 실시하였다.
실험 방법 비고
투수계수 KS F 2322 변수위 투수시험방법
압축강도 KS F 2343 일축압축강도시험방법
중금속 용출 폐기물공정시험기준 중금속 용출시험방법
(1) 투수계수
7일 동안 20℃에서 양생한 공시체의 투수계수 시험성과를 표 2에 나타내었다. 표 2에서 알 수 있는바와 같이 모든 공시체에서 불투수층을 구성하여 만족할 만한 결과를 도출하였으며, 비교예보다 본 발명 실시예의 투수계수가 낮은 것을 알 수 있으며, 이는 비교예의 1종 시멘트와 벤토나이트를 사용한 경우 수화반응시 발생하는 체적수축과 공시체에 함유된 수분이 증발 또는 수화되면서 상대적으로 투수계수가 크고, 본 발명에 따른 결합재의 경우 고형연료 연소재 및 순환유동층 보일러 고칼슘 연소재의 수분 흡수 작용에 의해 단위수량의 저감 및 구속된 상태에서 팽창을 일으켜 화학적 프리스트레스 작용에 의해 조직이 치밀해져 상대적으로 낮은 투수성능을 보이는 것으로 판단된다.
구분 투수계수(/sec) 압축강도 3일
(MPa)		 압축강도 7일
(MPa)		 압축강도 28일
(MPa)
비교예 4.28 ×10-6 0.63 1.53 2.82
실시예1 5.63 ×10-7 0.78 1.58 2.95
실시예2 4.63 ×10-7 0.86 2.12 3.26
실시예3 4.12×10-7 1.12 2.51 3.82
(2) 일축압축강도의 변화
표 2에 비교예 및 실시예 1, 실시예 2 와 실시예 3의 일축압축강도를 나타내었다. 이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 고형연료 연소재, 순환유동층 보일러 고칼šœ 연소재 및 고로슬래그를 사용한 실시예 1은 1종 시멘트를 사용한 비교예 1과 거의 동등한 강도를 발현하였으며, 강도보조제가 더 포함된 실시예 2와 강도보조제에 플라이애시가 더 포함된 실시예 3은 모든 재령에서 1종 시멘트에 비해 더욱 높은 강도를 발현함을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의해 기존 1종 시멘트를 사용하는 심층혼합처리공법을 대체 할 수 있는 성능 발휘가 가능함을 알 수 있었다.
(3) 중금속 용출 실험
6가크롬
(/l)		 구리
(/l)		 수은
(/l)		 카드뮴
(/l)		 납
(/l)		 비소
(/l)
허용기준 1.5 3.0 0.005 0.3 3.0 1.5
비교예 1 0.710 0.180 불검출 불검출 0.165 불검출
실시예 1 불검출 0.019 불검출 0.008 불검출 불검출
실시예 2 불검출 0.002 불검출 0.003 불검출 불검출
상기 표 3의 중금속 용출실험결과를 보면 비교예 1의 경우 허용기준치에는 만족하는 것으로 나타나지만 6가 크롬의 경우 기준치의 50%를 상회하는 양이 용출되었다. 그러나 본 발명의 실시예는 모두 6가 크롬이 불검출되었다.
따라서 본 발명은 심층혼합처리공법에 있어서 시멘트를 사용하지 않고도 고결강도 증진, 유해물질 용출 방지, 산업부산물의 대량 활용 가능 등 기존의 시멘트를 상숑하는 신층혼합처리공법에 비하여 물리적/환경적/경제적 측면에서 우수한 특성이 기대된다.

Claims (5)

1) 굴착장비를 설계심도까지 지중에 관입하는 단계;
2) 상기 굴착장비를 다시 인발하는 단계;
3) 상기 1)단계 또는 2)단계 중 적어도 어느 하나의 단계에서 고형연료 연소재, 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재와 고로슬래그를 포함하는 슬러리를 주입하여 굴착된 지반의 토양과 혼합하는 믹싱 단계 ; 및
4) 상기 슬러리를 경화시켜 양생하는 단계;를 포함하며,
상기 슬러리는 상기 고형연료 연소재 100중량부에 대하여 상기 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재 50~1,000중량부와 상기 고로슬래그 50~1,000중량부와 배합수 100~2,000중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 심층혼합처리 공법.
제1항에 있어서
상기 고형연료 연소재는 일반고형연료(SRF, Solid Refuse Fuel) , 바이오고형연료(Biomass-Solid Refuse Fuel) 중 선택된 어느하나 이거나 둘이상의 혼합물을 연료로 이용하거나 석탄과 혼소하는 보일러에서 배출되며, CaO함량이 5~50 중량%이며, 비표면적이 3,000~8,000㎠/g인 것을 특징으로 하는 심층혼합처리공법.
제1항에 있어서
상기 고칼슘 연소재는 석유 코크스, 석탄 코크스 및 석탄으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 석회석과 혼소하는 순환 유동층 보일러의 노내 탈황 공정으로부터 얻어지며 CaO함량이 20~70중량% SO3 함량이 4~50중량% 이며 비표면적이 2,000~8,000㎠/g인 것을 특징으로 하는 심층혼합처리공법.
제1항에 있어서
상기 고형연료 연소재 100중량부에 대하여 강도 보조제 10~500중량부가 더 혼입되며, 상기 강도보조제는 제강 공정 탈황 슬래그, 스테인레스 제조공정 정련슬래그, 페로니켈 슬래그로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이거나 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심층혼합처리 공법.
제1항에 있어서
상기 고형연료 연소재 100중량부에 대하여 이산화규소(SiO2) 함량이 45~70중량%인 석탄연소 플라이애시를 5~200중량부에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심층혼합처리 공법.
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