KR20180021459A

KR20180021459A - 점토 지반용 토양고화재

Info

Publication number: KR20180021459A
Application number: KR1020160106030A
Authority: KR
Inventors: 노창석; 정우용
Original assignee: (주)뉴저스트
Priority date: 2016-08-22
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2018-03-05
Also published as: KR101870698B1

Abstract

본 발명은 점토, 유기질 흙과 같이 쉽게 경화되지 않는 토양의 토질을 개선하여 경화시킬 수 있는 토질개선용 토양고화재에 관한 것으로, 본 발명에 따른 토질개선용 토양고화재는 시멘트와 슬래그가 혼합된 베이스 및 플라이애시와 탈황석고가 혼합된 첨가물로 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

토질개선용 토양고화재 {GROUND HARDENING MATERIAL FOR SOIL IMPROVEMENT}

본 발명은 토양고화재에 관한 것으로, 특히 점토, 유기질 흙과 같이 쉽게 경화되지 않는 토양의 토질을 개선하여 경화시킬 수 있는 토질개선용 토양고화재에 관한 것이다.

건축물이나 교량 기타 지상 구조물을 설치할 때에는 지반의 상태에 따라 차이가 있기는 하나 지반 보강 공사를 먼저 수행하게 된다. 지반의 보강은 일반적으로 흙, 모래 등의 토양에 시멘트와 물을 혼합하여 경화시킴으로써 이루어지는데, 토질이나 목표로 하는 지반 강도를 고려하여 시멘트에 첨가물을 섞은 혼합 토양고화재를 토양에 섞기도 한다.

특히 점토나 유기질 흙은 시멘트와 물의 수화반응이 억제되는 경향이 있어 토질을 개선한 후 또는 토질 개선과 동시에 지반을 보강하는 공법이 알려져 있다.

‘특허문헌 1’에는 종래의 토질 개선용 고화재의 일례로 특히 고함수토나 고유기질토 등의 연약토의 고화처리에 적합한 ‘고화재’가 개시되어 있는데, 종래의 고화재는 시멘트에 석고를 첨가하여 고함수토나 고유기질토 등을 고화시키면서 개량한다. 그러나 종래의 고화제는 시멘트와 물의 수화반응을 충분히 진행할 수 없어 압축강도가 낮은 문제점(재령 28일차에 682 ~ 1110kN/㎡ 이하)이 있다.

KR 10-2007-0059136 A (2007. 6. 11.)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 점토나 유기질 흙과 같은 특수 토질에 고강도의 지반을 형성할 수 있는 토양고화재를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 토질개선용 토양고화재는 시멘트와 슬래그가 혼합된 베이스 및 플라이애시와 탈황석고가 혼합된 첨가물로 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 토질개선용 토양고화재는 점토나 유기질 흙과 같이 시멘트와 물의 수화반응이 억제되는 토양의 토질을 개선함으로써 특수 토질에 고강도의 지반을 형성할 수 있다.

도 1은 통일분류법에 따른 토양 분류표
도 2는 본 발명에 따른 토질개선용 토양고화재의 조성을 찾기 위하여 본 발명자들이 수행한 제1 실험 조건
도 3은 도 2의 실험 조건으로 실험한 제1 고화재 배합 실험 결과 데이터
도 4는 도 2의 실험 조건으로 실험한 제1 토양 배합 실험 결과 데이터
도 5는 본 발명에 따른 토질개선용 토양고화재의 조성을 찾기 위하여 본 발명자들이 수행한 제2 실험 조건
도 6은 도 5의 실험 조건으로 실험한 제2 고화재 배합 실험 결과 데이터
도 7은 도 5의 실험 조건으로 실험한 제2 토양 배합 실험 결과 데이터

이하에서는 본 발명에 따른 토질개선용 토양고화재를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명자들은 시멘트와 물의 수화반응 시 분산 반응을 유도하기 위하여 시멘트와 슬래그의 혼합물을 베이스로 하고, 플라이애시, 탈황석고, 제지슬래그, 소석회(이하 ‘첨가물’이라 한다)를 2 ~ 3가지씩 혼합하면서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제인 시멘트와 물의 수화반응 시 분산 반응하여 궁극적으로는 고강도의 지반을 형성할 수 있는지를 체크함으로써 본 발명에 따른 토질개선용 토양고화재의 조성에 접근하였다. 고화재 배합 실험은 w/c 100인 조건, 즉 물 500g에 실험용 고화재 500g의 비율로 수행했으며, 토양 배합 실험은 점토나 유기질 흙(이하 ‘배합토’라 한다)과 물, 고화재의 비율이 약 4:1:1인 조건으로 수행했다.

본 발명에서 대상으로 하는 배합토는 점토나 유기질 흙이며, 그 정의는 도 1의 토양 분류표에서 분류기호 C로 표시되는 점토 및 분류기호 O로 표시되는 유기질 흙이다.

(실험예 1) 도 2는 본 발명에 따른 토질개선용 토양고화재의 조성을 찾기 위하여 본 발명자들이 수행한 제1 실험 조건이고, 도 3은 도 2의 실험 조건으로 실험한 제1 고화재 배합 실험 결과 데이터이며, 도 4는 도 2의 실험 조건으로 실험한 제1 토양 배합 실험 결과 데이터로서, 실험예 1은 점토를 대상으로 하는 고화재로 수행된 것이다.

본 발명자들은 시멘트를 전체 중량부의 30으로 고정하고, 플라이애시, 제지슬래그, 탈황석고의 양을 중량부 0 ~ 15로 조절하면서 나머지는 슬래그로 고화재를 조성했다. 시멘트의 양을 전체 중량부의 30 정도로 낮게 설정한 이유는 본 발명에 이르는 수많은 실험을 하면서 시멘트의 함량이 많은 경우 상대적으로 첨가물 함량이 떨어져 첨가물의 작용이 활발하게 일어나지 않아 토질 개선 정도가 떨어지는 것을 확인했기 때문이다.

플라이애시가 첨가되는 경우 제지슬래그나 탈황석고의 양에 크게 영향을 받지 않고 재령 3일차, 7일차, 28일차의 일축압축강도가 비교적 고르고 높게 측정되었으므로, 점토용 고화재에 플라이애시를 필수 구성으로 설정했다.

강도 1 내지 강도 3은 각각 첨가물의 양을 -20%, 0%, 20%로 하고, 모자라거나 남는 양은 시멘트나 슬래그의 양으로 조절한 실험체의 압축강도를 측정한 것으로, 가령 4번 실험의 경우 강도 1은 플라이애시 8 중량부, 제지슬래그 8 중량부, 탈황석고 8 중량부, 슬래그 46 중량부인 실험체를 측정한 것이고, 강도 2는 플라이애시 10 중량부, 제지슬래그 10 중량부, 탈황석고 10 중량부, 슬래그 40 중량부인 실험체를 측정한 것이며, 강도 3은 플라이애시 12 중량부, 제지슬래그 12 중량부, 탈황석고 12 중량부, 슬래그 34 중량부인 실험체를 측정한 것이다(다른 실험도 강도 1 내지 강도 3은 각각 첨가물의 양을 -20%, 0%, 20%로 하고, 모자라거나 남는 양은 슬래그의 양으로 조절한 점은 동일하다).

본 발명자들은 보다 최적화된 조성을 찾기 위하여 플라이애시를 필수 구성으로 하고 제지슬래그와 탈황석고의 함량을 조절해 보았는데, 고화재와 물을 혼합한 고화재 배합 실험에서 플라이애시, 제지슬래그, 탈황석고가 모두 포함된 실험 4가 재령 3일차, 7일차, 28일차에서 모두 다른 실험 1 내지 3, 5, 6의 조성의 경우보다 일축압축강도가 높게 나타났고, 고화재, 물, 점토를 혼합한 토양 배합 실험에서도 재령 28일차 일축압축강도가 다른 실험에 비해 높게 나타났기 때문에 실험 4의 조성을 본 발명에 따른 토질개선용 토양고화재의 조성으로 판단했다.

그리고 실험 4의 조건으로 실험한 결과 강도 1 내지 3에 대해 큰 변화가 없었으므로, 본 발명에 따른 토질개선용 토양고화재의 바람직한 제1 조성으로 8 내지 12 중량부의 플라이애시, 8 내지 12 중량부의 제지슬래그, 8 내지 12 중량부의 탈황석고, 34 내지 46 중량부의 슬래그, 24 내지 36 중량부의 시멘트를 도출했다(플라이애시, 제지슬래그, 탈황석고의 증감분을 시멘트나 슬래그의 양으로 증감하여 100 중량부를 맞춘 것이다).

(실험예 2) 도 5는 본 발명에 따른 토질개선용 토양고화재의 조성을 찾기 위하여 본 발명자들이 수행한 제2 실험 조건이고, 도 6은 도 5의 실험 조건으로 실험한 제2 고화재 배합 실험 결과 데이터이며, 도 7은 도 5의 실험 조건으로 실험한 제2 토양 배합 실험 결과 데이터로서, 실험예 2는 유기질 흙을 대상으로 하는 고화재로 수행된 것이다.

본 발명자들은 시멘트를 전체 중량부의 30으로 고정하고, 플라이애시, 소석회, 탈황석고의 양을 중량부 0 ~ 25로 조절하면서 나머지는 슬래그로 고화재를 조성했다. 시멘트의 양을 전체 중량부의 30 정도로 낮게 설정한 이유는 실험예 1의 경우와 같다.

탈황석고가 첨가되는 경우 플라이애시나 소석회의 양에 크게 영향을 받지 않고 재령 3일차, 7일차, 28일차의 일축압축강도가 비교적 고르고 높게 측정되었으므로, 유기질 흙용 고화재에 탈황석고를 필수 구성으로 설정했다.

강도 1 내지 강도 3은 각각 첨가물의 양을 -20%, 0%, 20%로 한 것으로 실험예 1의 경우와 동일하다.

본 발명자들은 보다 최적화된 조성을 찾기 위하여 탈황석고를 필수 구성으로 하고 플라이애시와 소석회의 함량을 조절해 보았는데, 고화재와 물을 혼합한 고화재 배합 실험에서 플라이애시, 소석회, 탈황석고가 모두 포함된 실험 12가 재령 28일차에서 다른 실험 7 내지 11의 조성의 경우보다 일축압축강도가 높게 나타났고, 고화재, 물, 유기질 흙을 혼합한 토양 배합 실험에서도 재령 28일차 일축압축강도가 다른 실험에 비해 높게 나타났기 때문에 실험 12의 조성을 본 발명에 따른 토질개선용 토양고화재의 조성으로 판단했다.

그리고 실험 12의 조건으로 실험한 결과 강도 1 내지 3에 대해 큰 변화가 없었으므로, 본 발명에 따른 토질개선용 토양고화재의 바람직한 제2 조성으로 8 내지 12 중량부의 플라이애시, 8 내지 12 중량부의 소석회, 8 내지 12 중량부의 탈황석고, 34 내지 46 중량부의 슬래그, 24 내지 36 중량부의 시멘트를 도출했다(플라이애시, 소석회, 탈황석고의 증감분을 시멘트나 슬래그의 양으로 증감하여 100 중량부를 맞춘 것이다).

실험예 1 및 2의 결과로부터 첨가물로 플라이애시와 탈황석고가 포함되는 경우 점토 및 유기질 흙의 토질개선에 공용으로 사용될 수 있음을 알 수 있다.

Claims

시멘트와 슬래그가 혼합된 베이스 및
플라이애시와 탈황석고가 혼합된 첨가물로 구성되는 토질개선용 토양고화재.
청구항 1에 있어서,
상기 첨가물에 제지슬래그가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 점토의 토질개선용 토양고화재.
청구항 2에 있어서,
상기 베이스는 시멘트 24 내지 36 중량부, 슬래그 34 내지 46 중량부로 구성되고,
상기 첨가물은 8 내지 12 중량부의 플라이애시, 8 내지 12 중량부의 제지슬래그, 8 내지 12 중량부의 탈황석고로 구성되는 것을 특징으로 하는 점토의 토질개선용 토양고화재.
청구항 1에 있어서,
상기 첨가물에 소석회가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 유기질 흙의 토질개선용 토양고화재.
청구항 4에 있어서,
상기 베이스는 시멘트 24 내지 36 중량부, 슬래그 34 내지 46 중량부로 구성되고,
상기 첨가물 은8 내지 12 중량부의 플라이애시, 8 내지 12 중량부의 소석회, 8 내지 12 중량부의 탈황석고로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기질 흙의 토질개선용 토양고화재.