KR20180028048A - Ground grouting process - Google Patents

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KR20180028048A
KR20180028048A KR1020180007802A KR20180007802A KR20180028048A KR 20180028048 A KR20180028048 A KR 20180028048A KR 1020180007802 A KR1020180007802 A KR 1020180007802A KR 20180007802 A KR20180007802 A KR 20180007802A KR 20180028048 A KR20180028048 A KR 20180028048A
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문경주
서세관
임양현
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주식회사 지안산업
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Abstract

The present invention relates to an eco-friendly ground grouting method without heavy metal elution and, more specifically, to an eco-friendly ground grouting method without heavy metal elution, which improves hydration and activity by utilizing bottom ashes discharged from a lower part of a circulating fluidized bed boiler as a stimulator of blast furnace slag powder in order to replace type 1 normal cement which is most widely used in a grouting construction for reinforcing soft ground. The eco-friendly ground grouting method according to the present invention comprises: 1) a step of installing an injection pipe on the ground; 2) a step of manufacturing a ground grouting material by mixing a solidification material including blast furnace slag fine powder and circulating fluidized bed combustion bottom ash with water; 3) a step of transferring and injecting the ground grouting material through the injection pipe; and 4) a step of hardening and curing the ground grouting material.

Description

중금속 용출이 없는 친환경 지반 그라우팅 공법{GROUND GROUTING PROCESS}GROUND GROUTING PROCESS -

본 발명은 중금속 용출이 없는 친환경 지반 그라우팅 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연약지반을 보강하기 위한 그라우팅 공사에서 가장 널리 사용되는 1종 보통시멘트를 대체하기 위하여 순환 유동층 보일러 하부에서 배출되는 바텀애시를 고로수쇄 슬래그 미분말의 자극제로 활용하여 수화반응 및 활성도를 증진시키는 중금속 용출이 없는 친환경 지반 그라우팅 공법에 관한 것이다. The present invention relates to an eco-friendly ground grouting method without heavy metal leaching, and more particularly, to a bottom ash discharged from the bottom of a circulating fluidized bed boiler in order to replace one kind of ordinary cement most widely used in grouting work for reinforcing soft ground The present invention relates to an eco-friendly ground grouting method for promoting hydration reaction and activity without leaching of heavy metal by utilizing it as a stimulant for fine powdered blast furnace slag powder.

토목 및 건축 구조물의 사용 중 터널공사 및 증축이나 리모델링, 용도변경, 하중증가 등으로 인해 차수 및 지반 보강이 필요한 경우가 자주 발생하게 된다. During the use of civil engineering and architectural structures, it is often necessary to reinforce the foundation and reinforcements due to tunnel construction, expansion or remodeling, change of purpose, increase of load.

이러한 문제들이 예상되는 지반을 개량하여 어떠한 목적물을 건설하는데 있어 차수 및 보강 등의 안전상의 문제점을 제거하기 위한 수단으로 연약지반 개량공법으로 그라우팅 공법이 이용된다. The grouting method is used as a method for improving the ground which is expected of these problems and as a means for eliminating the safety problems such as order and reinforcement in constructing any objects.

그라우팅 시공시 약액 주입공법이란 연약지반 속에 시멘트 액과 같은 주입재를 펌프의 압력으로 주입하여 지반내의 공극이나 균열을 충전시켜 줌으로써 용수의 유출을 막거나, 또는 연약 지층을 뭉쳐 굳게 하여 지반의 붕괴를 억제하게 되며, 주입재로는 시멘트액, 모르타르액, 물유리액과 같은 약액 등이 사용된다.The chemical solution injection method at the time of grouting construction injects the filling material such as cement liquid into the soft ground by the pressure of the pump to fill the pores or cracks in the ground to prevent the water from flowing out or to harden the ground layer by hardening And a chemical solution such as a cement liquid, a mortar liquid or a water glass liquid is used as an injection material.

따라서, 약액주입공법은 원래 유동성을 갖고 있지만 소정 시간 후에 고결시키는 것이 가능한 현택액형 및 용액형 약액을 지반 중에 주입하여 지반의 투수성을 감소시키고, 지반의 강도를 증대시킴으로써 변상방지 등의 복합적인 효과를 기대하는 지반개량 공법 중의 하나다. Therefore, the chemical solution injection method has a complex effect such as prevention of scarring by increasing the strength of the ground by injecting a solution liquid and a solution-type chemical solution, which originally has fluidity but can be solidified after a predetermined time, Is one of the improvement methods of the ground that expects.

일반적으로 사용되는 그라우팅용 약액주입공법에서는 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.Generally, cement is used as a main binder in grouting chemical injecting method. Cement can cause environmental pollution due to strong alkali and hexavalent chromium in the ground, and excessive volume shrinkage occurs during hydration reaction. In particular, cement must contain hexavalent chromium because the cement kiln is made of refractory clay bricks for the low pressure part of the furnace at low temperature, and the temperature is high and the wear due to the friction of the clinker and the chemical reaction Is made of magnesium-chromium-containing bricks containing magnesium and chromium. In this process, chromium contained in the refractory bricks is known to be contained in the process of clinker formation.

한편, 화력발전소 미분탄 보일러(Pulverized Combustion)에서 배출되는 석탄 연소 부산물 중 약 80%를 차지하고 있는 플라이애시의 경우 약 1,350℃의 고온에서 연소될 때 유리질(비결정질) 성분이 생성되어 포졸란 반응성을 나타내기 때문에 시멘트 및 콘크리트 원료로 무난히 활용되고 있으며, 부산물 발생량의 약 20% 수준인 바텀애시 또한 미분탄 연소시 노벽 등에 부착되어 있다가 자체 무게에 의해 보일러 바닥에 떨어진 석탄재를 의미하는 것으로 약 1,350℃의 고온에서 용융되어 유리질을 다량 함유한 다공질 물질이다. 미분탄 보일러 바텀애시는 입경이 콘크리트용 잔골재 및 굵은골재의 입경과 유사하며 KS F 2534;2009 구조용 경량골재에 포함되어 있어 구조용 경량골재로서 사용할 수 있을 정도의 경량성과 견경성을 가지고 있는 것으로 평가되고 있어 이를 골재로서 활용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 최근에는 화력발전소 미분탄 보일러 바텀애시를 초미립자 형태로 미분쇄하여 물리적으로 활성화시킨 후 수산화나트륨 등의 화학약품으로 바텀애시의 유리질 피막을 파괴시켜 지오폴리머 중합반응을 유도하여 강도를 발현시키는 연구가 활발히 진행 중이다. 이와 관련되어 대한민국 등록특허 제1339332호의 "바텀애시를 포함하는 결합재"와 제1410056호의 "바텀애시를 포함하는 결합재에 의한 무시멘트 콘크리트"와 제1366293호 "고로슬래그 및 바텀애시로 구성되는 무시멘트 결합재를 포함하는 콘크리트 조성물, 이를 이용한 침목 및 그 제조방법"에서는 화력발전소 미분탄 보일러 바텀애시를 미분쇄하여 지오폴리머 중합반응을 유도하는 기술이 제시되어 있다. 또한 대한민국 등록특허 제1312562호의 "바텀애시를 포함하는 콘크리트용 결합재 조성물"에서는 바텀애시를 진동밀로 6,000~8,000cm2/g으로 미분쇄하여 입자 표면을 활성화 처리하여 시멘트 혼합재로의 사용 가능성을 제시하였다. 상기 특허들은 모두 화력발전소 미분탄 보일러 바텀애시를 활용하고자 한 것이다.On the other hand, fly ash, which accounts for about 80% of the coal combustion by-products discharged from the pulverized combustion boiler of a thermal power plant, generates vitreous (amorphous) components when burned at a high temperature of about 1,350 ° C. The bottom ash, which is about 20% of the byproducts, is also used as cement and concrete raw materials. It also means coal ash that has fallen on the bottom of the boiler due to its own weight attached to the wall and the like during pulverized coal combustion. And is a porous material containing a large amount of vitreous. The pulverized coal boiler bottom ash has a particle size similar to that of fine aggregate and coarse aggregate for concrete, and is included in the structural lightweight aggregate of KS F 2534; it is estimated that it has enough lightweight and toughness to be used as structural lightweight aggregate And studies are being actively carried out to utilize these as aggregates. In recent years, studies have been actively carried out to induce geopolymer polymerization reaction by destroying the bottom ash glass film with a chemical such as sodium hydroxide after finely pulverizing the bottom ash of the pulverized coal boiler of the thermal power plant into ultrafine particles to physically activate it Is in progress. In this connection, Korean Patent No. 1339332 entitled " Binder containing Bottom Ash, "and 1410056" Cemented Concrete by Binding Material Containing Bottom Ash, " and 1366293 entitled "Cemented Slag and Bottom Ash And a method of producing the same, a technique of inducing a geopolymer polymerization reaction by pulverizing a bottom ash of a pulverized coal-fired boiler of a thermal power plant has been proposed. In the "binder composition for concrete containing bottom ash" of Korean Patent No. 1312562, bottom ash is finely pulverized with a vibration mill at a rate of 6,000 to 8,000 cm 2 / g, and the surface of the particles is subjected to activation treatment to show possibility of use as a cement admixture . All of these patents are intended to utilize a bottom ash of a pulverized coal-fired boiler of a thermal power plant.

한편, 중소형 열병합 발전소 순환 유동층 보일러(Circulating Fludized Bed Combustion)에서 배출되는 석탄 연소 부산물은 연소 온도가 약 850℃로 낮아 유리질이 전혀 형성되지 못하여 포졸란 반응성은 없다. 또한 순환 유동층 보일러 플라이애시의 경우 미분탄 보일러에서 배출되는 플라이애시에 비해 CaO 및 SO3 함량이 높고 SiO2 함량이 부족하여 재활용이 마땅치 않았으나 KS L 5405;2015 플라이애시 규격이 개정됨에 따라 미분탄 보일러 플라이애시와 일부 혼합하여 사용할 수 있도록 재활용 방안이 마련되었다. 그러나 순환 유동층 보일러 바텀애시는 골재로서의 활용 방안도 미분탄 보일러 바텀애시에 비해 입경이 고운 모래크기로 매우 작고 다공성이 없어 미분탄 보일러 바텀애시와 같이 경량골재로서 활용이 곤란하여 전량 매립 처리되고 있는 실정이다. 더욱이, 최근 열병합 발전소 순환 유동층 보일러 플라이애시나 화력 발전소 미분탄 보일러 바텀애시에 관한 연구자료는 일부 보고되고 있으나 순환 유동층 보일러 바텀애시에 관한 연구 자료는 현재까지 보고 보고된 바가 없다.Meanwhile, the coal combustion by-products discharged from the circulating fluidized bed boiler of the small and medium-sized cogeneration plant have low pozzolanic reactivity because the combustion temperature is as low as about 850 ° C and no vitreous is formed. In the case of circulating fluidized-bed boiler fly ash, the content of CaO and SO 3 was higher than that of fly ash discharged from pulverized coal boiler, and the recycled content was insufficient due to insufficient SiO 2 content. However, as the KS L 5405 2015 fly ash standard was revised, And a recycling plan was prepared so that it can be mixed with some. However, the bottom ash of the circulating fluidized bed boiler has a smaller particle size than that of the bottom ash of the pulverized coal boiler and is not porous. Therefore, it is difficult to utilize the bottom ash as a lightweight aggregate such as a pulverized coal boiler bottom ash. In addition, some recent research data on the bottom ash of pulverized coal bed boiler fly ash and thermal power plant pulverized coal boiler have been reported, but the data on the bottom ash of the circulating fluidized bed boiler has not been reported so far.

대한민국 특허등록 제1339332호Korea Patent No. 1339332 대한민국 특허등록 제1410056호Korea Patent No. 1410056 대한민국 특허등록 제1366293호Korea Patent No. 1366293 대한민국 특허등록 제1312562호Korea Patent No. 1312562

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연약지반을 보강하기 위한 그라우팅 공사에서 가장 널리 사용되는 1종 보통시멘트를 대체하기 위하여 순환 유동층 보일러 하부에서 배출되는 바텀애시를 고로수쇄 슬래그 미분말의 자극제로 활용하여 수화반응 및 활성도를 증진시키는 중금속 용출이 없는 친환경 지반 그라우팅 공법을 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a bottom ash discharged from a lower portion of a circulating fluidized bed boiler in order to replace one kind of ordinary cement most widely used in grouting work for reinforcing soft grounds. It is an object of the present invention to provide an eco-friendly ground grouting method which is free of heavy metal leaching which improves hydration reaction and activity by utilizing as a stimulant of fine powdered blast furnace slag powder.

위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 지반 그라우팅 공법은 1) 지반에 주입관을 설치하는 단계; 2) 고로수쇄 슬래그 미분말과 순환 유동층 보일러 바텀애시(Circulating Fludized Bed Combustion Bottom Ash)를 포함하는 고화재를 물과 혼합하여 지반 그라우팅재를 제조하는 단계; 3) 상기 지반 그라우팅재를 상기 주입관을 통해 이송하여 주입시키는 단계; 및 4) 상기 지반 그라우팅재를 경화시켜 양생하는 단계;를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a ground grouting method comprising: 1) installing an injection pipe on a ground; 2) blending a high fire containing blast furnace slag fine powder and a circulating fluidized bed bottom ash with water to produce a ground grouting material; 3) feeding the ground grouting material through the injection tube and injecting the grouting material; And 4) curing and curing the ground grouting material.

또한 상기 2)단계는 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 상기 순환 유동층 보일러 바텀애시 5~1,000중량부를 포함하여 상기 고화재를 제조하며, 상기 순환 유동층 보일러 바텀애시는 CaO 함량이 15~75중량%이고 SO3 함량이 3~30중량%인 것이 바람직하다. In addition, the step 2) may include the step of preparing 5 to 1,000 parts by weight of the circulating fluidized bed boiler bottom ash with respect to 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder, wherein the circulating fluidized bed boiler bottom ash has a CaO content of 15 to 75 By weight and an SO 3 content of 3 to 30% by weight.

또한 상기 2)단계에서 상기 고화재는 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, CaO 함량이 10~55중량%인 순환 유동층 보일러 플라이애시 0.5~400중량부 더 포함하는 것이 바람직하다. Also, in the step 2), it is preferable that the solidified flame includes 0.5 to 400 parts by weight of a circulating fluidized bed boiler fly ash having a CaO content of 10 to 55% by weight, based on 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder.

또한 상기 2)단계에서 상기 고화재는 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 미분탄 보일러 플라이애시 0.5~400중량부 더 포함하며, 상기 미분탄 보일러 플라이애시는 SiO2 함량이 35~60중량%이고 CaO 함량이 0.5~10중량%이며 SO3 함량이 0.1~3중량%이고, 화력발전소 미분탄 보일러(Pulverized Combustion) 집진설비에서 배출되는 것이 바람직하다. In addition, in the step 2), the solidified coal boiler fly ash may further contain 0.5 to 400 parts by weight of pulverized coal boiler fly ash, based on 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder, and the pulverized coal boiler fly ash has a SiO 2 content of 35 to 60% It is preferable that the CaO content is 0.5 to 10 wt% and the SO 3 content is 0.1 to 3 wt%, and is discharged from the pulverized combustion dust collector of the thermal power plant.

또한 상기 2)단계에서 상기 고화재는 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 황산염 자극제를 0.5~400중량부 더 포함하며, 상기 황산염 자극제는 천연 무수석고, 페트로 코크스 탈황석고, 제철소에서 배출되는 망초 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는 것이 바람직하다. Also, in the step 2), the harsh fire may further contain 0.5 to 400 parts by weight of a sulfate stimulant based on 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder, and the sulfate stimulant may be selected from the group consisting of natural anhydrous gypsum, petrocoke desulfurized gypsum, It is preferable to further include any one or a mixture of two or more of them.

또한 상기 2)단계에서 상기 고화재는 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 시멘트를 0.5~200중량부 더 포함하며, 상기 시멘트는 1종 시멘트, 3종 시멘트, CSA(Calcium Sulfur Aluminate), 고로슬래그 시멘트, 플라이애시 시멘트 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는 것이 바람직하다. Also, in the step 2), the cement may further comprise 0.5 to 200 parts by weight of cement based on 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder, and the cement may be selected from the group consisting of a first cement, a third cement, a CSA (Calcium Sulfur Aluminate) Blast furnace slag cement, blast furnace slag cement, fly ash cement, or a mixture of two or more thereof.

또한 상기 2)단계에서 상기 지반 그라우팅재는 유동성을 증진시키기 위하여 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 액상 및 분말형 유동화제 0.01~20중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다. Also, in the step 2), the ground grouting material preferably further comprises 0.01 to 20 parts by weight of a liquid and powder type fluidizing agent relative to 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder in order to improve fluidity.

또한 상기 2)단계에서 상기 지반 그라우팅재는 수중 분리를 방지하기 위하여 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 수중 불분리제 0.01~20중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다. Also, in the step 2), the ground grouting material preferably further comprises 0.01 to 20 parts by weight of an underwater non-separating agent based on 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder in order to prevent underwater separation.

또한 상기 2)단계에서 상기 지반 그라우팅재는 경량 기포를 형성시키기 위하여 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 기포제 0.01~20중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다. The ground grouting material may further include 0.01 to 20 parts by weight of a foaming agent based on 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder in order to form a lightweight bubble in the step 2).

본 발명에 따르면, 연약지반을 보강하기 위한 그라우팅 공사에서 가장 널리 사용되는 1종 보통시멘트를 바텀애시와 고로수쇄 슬래그 미분말 등 산업부산물로 대체할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, one kind of ordinary cement most widely used in grouting work for reinforcing soft ground can be replaced by industrial by-products such as bottom ash and blast furnace slag fine powder.

특히, 순환 유동층 보일러 하부에서 배출되는 바텀애시를 고로수쇄 슬래그 미분말의 자극제로 활용하여 수화반응 및 활성도를 증진시킴으로써 중금속 용출이 없는 친환경 지반 그라우팅 공법을 제공할 수 있다. Particularly, by using the bottom ash discharged from the lower portion of the circulating fluidized bed boiler as a stimulant for blast furnace slag fine powder, the hydration reaction and activity can be improved to provide an eco-friendly ground grouting method free from heavy metal leaching.

이하, 본 발명에 의한 중금속 용출이 없는 친환경 지반 그라우팅 공법에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, an eco-friendly ground grouting method without heavy metal leaching according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 의한 친환경 지반 그라우팅 공법은 1) 지반에 주입관을 설치하는 단계; 2) 고로수쇄 슬래그 미분말과 순환 유동층 보일러 바텀애시(Circulating Fludized Bed Combustion Bottom Ash)를 포함하는 고화재를 물과 혼합하여 지반 그라우팅재를 제조하는 단계; 3) 상기 지반 그라우팅재를 상기 주입관을 통해 이송하여 주입시키는 단계; 및 4) 상기 지반 그라우팅재를 경화시켜 양생하는 단계;를 포함한다. The eco-friendly ground grouting method according to the present invention comprises the steps of: 1) installing an injection pipe on a ground; 2) blending a high fire containing blast furnace slag fine powder and a circulating fluidized bed bottom ash with water to produce a ground grouting material; 3) feeding the ground grouting material through the injection tube and injecting the grouting material; And 4) curing and curing the ground grouting material.

먼저, 2단계)인 상기 지반 그라우팅 공법용 친환경 고화재의 구성성분 및 작용을 구체적으로 설명한다.First, the constituent components and actions of the environmentally friendly fireproofing for the above-mentioned ground grouting method will be described in detail.

상기 고화재는 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, CaO 함량이 15~75중량%이고 SO3 함량이 3~30중량%인 순환 유동층 보일러 바텀애시 5~1,000중량부를 포함한다. The boiler includes 5 to 1,000 parts by weight of a bottom fluid ash of a circulating fluidized bed boiler having a CaO content of 15 to 75% by weight and an SO 3 content of 3 to 30% by weight based on 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder.

상기 고로수쇄 슬래그는 제철 고로 공정에서 부산물로 발생하는 고온 용융상태의 슬래그를 물로 급냉 처리한 부산물이다. 고로수쇄 슬래그 미분말은 물과 접촉하면 비결정질 피막이 형성되어 스스로 수화반응을 하지 않기 때문에 고로수쇄 슬래그 미분말을 잠재수경성물질이라 한다. 잠재수경성이 발휘되기 위해서는 비결정질 피막이 파괴되어야 한다. 고로수쇄 슬래그 미분말은 비표면적 3,000cm2/g 이상의 일반적으로 시중에서 유통되는 제품이면 사용이 가능하다.The blast furnace slag is a by-product obtained by quenching slag in a high-temperature molten state generated as a by-product in a steelmaking blast furnace process with water. The blast furnace slag fine powder is called a latent hydraulic material because the amorphous coating is formed when it comes into contact with water and the hydration reaction does not occur by itself. The amorphous film must be destroyed in order for the latent hydraulic properties to be exhibited. The blast furnace slag fine powder can be used if it is a commercially available product having a specific surface area of 3,000 cm 2 / g or more.

상기 순환 유동층 보일러 바텀애시는 석탄을 주연료로 하는 순환 유동층 보일러에서 석회석과 혼소하여 로내 탈황하는 방식의 보일러 하부에서 발생한다. 순환 유동층 보일러의 탈황공정은 연소실 내에 석회석을 주입하여 연료와 함께 연소시켜 연소가스 중의 인산화황과 석회석이 로내에서 반응하여 연소가스 중의 황은 제거되고 무수석고가 생성되며, 황과 반응하지 않은 석회석은 탈탄산되어 생석회 성분으로 전이되어 배출된다. 특히, 순환 유동층 보일러 바텀애시는 약 850℃의 온도에서 연소되어 유리질 성분이 없기 때문에 포졸란 반응을 일으킬 수는 없지만 상부에서 집진되는 플라이애시에 비해 CaO 및 CaSO4 성분이 더 높게 함유되어 있으며 고로수쇄 슬래그 미분말의 자극제로서 더 탁월한 조성을 가지고 있다고 할 수 있다. 따라서, pH가 11.5 이상의 강알칼리 물질이며 고로수쇄 슬래그 미분말과 같이 활용될 경우 자극제로서 역할을 수행할 수 있는 성질을 가지고 있다. The circulating fluidized bed boiler bottom ash is generated in a circulating fluidized bed boiler using coal as the main fuel and in the lower part of the boiler in a manner of desulfurizing in the furnace together with limestone. In the desulfurization process of the circulating fluidized bed boiler, limestone is injected into the combustion chamber and burned together with the fuel, so that sulfur oxide and limestone in the combustion gas react in the furnace to remove sulfur in the combustion gas and produce anhydrous gypsum. It is carbonated and transferred to the quicklime component and discharged. Particularly, circulating fluidized-bed boiler bottom ash is burned at a temperature of about 850 ° C, and thus can not cause a pozzolanic reaction because there is no vitreous component. However, the CaO and CaSO 4 components are higher than fly ash collected at the top, It can be said that it has a more excellent composition as a stimulant for fine powders. Therefore, it is a strong alkali substance having a pH of 11.5 or more and has a property of acting as a stimulant when used in the same manner as the blast furnace slag fine powder.

통상의 고로수쇄 슬래그 미분말에 물을 투입하게 되면, 표면에 비결정질 피막이 형성되어, 내부의 Ca2 +, Al3+ 등의 용출이 이루어지지 않는다. 그러나, 순환 유동층 보일러 바텀애시를 혼입 후 물을 투입하게 되면, 바텀애시가 함유하고 있는 CaO 성분이 물과 반응하여 Ca(OH)2로 변환되어 생성된 OH-와 탈황 과정 중 생성된 SO4 2-성분이 고로수쇄 슬래그 미분말의 비결정질 피막을 파괴하여 Ca2 +, Al3 + 등의 용출이 용이하게 되고, 용출 이온들이 CaO-SiO2-H2O계 수화물 등을 생성하게 됨으로써 경화를 빠르게 촉진하고, 잉여 황산화물은 침상형의 구조를 가지는 에트린가이트 수화생성물(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)을 생성시킴으로써 수화체 내부의 조직을 치밀화하여 경화체의 압축강도를 향상시킬 수 있다. 상기 바텀애시는 일반적으로 5mm 이하의 입경을 가지고 있는데 입경이 시멘트, 플라이애시에 비하여 큼에도 불구하고 그 자체로서 고로수쇄 슬래그의 자극효과가 있기 때문에 자극제 및 잔골재로서 동시 역할을 수행할 수 있어 별도의 골재 투입 없이도 물과 혼합 시 페이스트 및 모르타르로서 바로 활용이 가능하다. 하지만 고로수쇄 슬래그의 자극 효과를 더욱 더 향상시키기 위해 1mm 이하로 분급 및 분쇄하여 사용하는 것이 바람직하다. When water is added to a normal blast furnace slag fine powder, an amorphous film is formed on the surface, and the internal Ca 2 + , Al 3+, etc. are not eluted. However, when water is introduced after mixing the circulating fluidized bed boiler bottom ash, the CaO component contained in the bottom ash reacts with water to convert it into Ca (OH) 2 , resulting in OH - and SO 4 2 - The component destroys the amorphous film of blast furnace slag fine powder, facilitating the elution of Ca 2 + , Al 3 +, etc., and the elution ions generate CaO-SiO 2 -H 2 O-based hydrate, (3CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 .32H 2 O) having an acicular structure, the surplus sulfur oxide densifies the structure in the hydrated body to improve the compressive strength of the hardened body . Since the bottom ash generally has a particle diameter of 5 mm or less and its particle size is larger than that of cement and fly ash, it has a stimulating effect on the blast furnace slag itself, and thus can act as a stimulant and a fine aggregate. It can be used directly as paste and mortar when mixed with water without adding aggregate. However, in order to further enhance the stimulating effect of the blast furnace slag, it is preferable to classify and grind it to 1 mm or less.

상기 바텀애시는 CaO 함량이 15~70중량%이 바람직하다. 15중량% 미만이면 CaCO3, CaSO4의 화합물 형태로 존재하는 CaO 함량 약 10중량% 정도를 제외하면 순수 CaO 그 자체 형태로 존재하는 CaO 함량이 부족하다. 즉, 순수 CaO가 물과 반응하여 Ca(OH)2로 변환되어 생성된 OH- 이온량이 부족하기 때문에 고로수쇄 슬래그 미분말의 비결정질 피막을 단시간 내에 파괴하기가 어려워 초기 강도가 크게 저하된다. 또한 바텀애시에 존재하는 순수 CaO는 물과 반응하여 흡수, 발열 및 팽창하여 Ca(OH)2이 될 때 반응식은 아래와 같으며 이때 체적이 약 1.99배 팽창한다. The bottom ash preferably has a CaO content of 15 to 70% by weight. If it is less than 15% by weight, the content of CaO existing in the form of pure CaO itself is insufficient, except for about 10% by weight of CaO present in the form of CaCO 3 and CaSO 4 . That is, since the pure CaO reacts with water and is converted into Ca (OH) 2 and the amount of OH - ion generated is insufficient, the amorphous film of the blast furnace slag fine powder is difficult to break down in a short period of time. The pure CaO present in the bottom ash reacts with water and absorbs, exotherms and expands to form Ca (OH) 2. The reaction equation is as follows. The volume expands about 1.99 times.

CaO+ H2O->Ca(OH)2+15.6kcal mol-1 CaO + H 2 O-> Ca (OH) 2 + 15.6 kcal mol -1

따라서 순수 CaO 성분은 물과 반응하여 수산화칼슘으로 전이 후 고로수쇄 슬래그 미분말의 알칼리 자극제 역할도 수행하지만 발열에 의한 온도상승으로 고로 수재 슬래그 미분말의 수화반응 촉진, 경화체의 체적 수축을 보상하는 효과와 중성화 방지 역할 등도 동시에 발휘하게 된다. 반대로 CaO 함량이 70중량% 초과이면 순수 CaO 형태로 존재하는 CaO 함량이 과도하여 수분을 과도하게 흡수하고 발열 및 팽창이 과도하게 발생하여 균열을 야기시킬 수 있다. 따라서 바텀애시 중에서 반드시 원료 입고 전 화학적 정량 분석을 실시하여 CaO 함량이 15~70중량%인 것을 사용해야 한다. Therefore, the pure CaO component reacts with water to convert it into calcium hydroxide, and it also acts as an alkali stimulant of fine powdered slag powder. However, due to the increase in temperature due to heat generation, the hydration reaction of the blasted slag powder is promoted and the effect of compensating the volumetric shrinkage Role and so on. On the other hand, if the CaO content is more than 70% by weight, the CaO content existing in the pure CaO form is excessively absorbed, excessively absorbing the water, and excessive heat generation and expansion may occur and cause cracks. Therefore, it is necessary to perform the chemical quantitative analysis before the raw material in the bottom ash, and the CaO content should be 15 to 70% by weight.

상기 바텀애시는 SO3 함량이 3~30중량%이 바람직하다. 3중량% 미만이면 슬래그를 자극할 수 있는 SO3 함량이 부족하여 강도발현이 어렵고, 30%를 초과하면 잉여량의 슬래그와 반응하지 못한 SO3 함량이 존재하여 오히려 강도가 저하될 수 있다. 화학조성물을 분석하여 상기 범위 내에 바텀애시를 사용하는 것이 바람직하다.The bottom ash preferably has an SO 3 content of 3 to 30% by weight. If it is less than 3% by weight, the content of SO 3 capable of stimulating slag is insufficient, so that the strength is difficult to manifest. If it exceeds 30%, the content of SO 3 which does not react with the excess amount of slag is present. It is preferred to analyze the chemical composition to use the bottom ash within the above range.

상기 바텀애시는 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 5~1,000중량부 혼합되는 것이 바람직한데, 5중량부 미만일 경우 그 효과가 발휘되지 못하고 1,000중량부 초과일 경우 상대적으로 슬래그 함량이 줄어들고 자극제 성분이 과다하여 강도가 크게 저하하게 된다. The amount of the bottom ash is preferably 5 to 1,000 parts by weight based on 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder. If the amount is less than 5 parts by weight, the effect is not exhibited. If the amount is more than 1,000 parts by weight, The strength is greatly lowered.

또한, 상기 고화재는 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 순환 유동층 보일러 플라이애시를 0.5~400중량부 더 포함한다. 상기 순환 유동층 보일러 플라이애시는 CaO 함량이 10~55중량%인 순환 유동층 보일러 집진설비에서 배출되는 것이 바람직하다. 상기 순환 유동층 보일러 플라이애시는 석탄재, 제지 슬러지 연소재, 고형 연료 연소재, 바이오매스 연소재 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. In addition, the boiler further includes 0.5 to 400 parts by weight of circulating fluidized-bed boiler fly ash relative to 100 parts by weight of fine blast furnace slag fine powder. Preferably, the circulating fluidized bed boiler fly ash is discharged from a circulating fluidized bed boiler dust collector having a CaO content of 10 to 55 wt%. The circulating fluidized bed boiler fly ash may be any one or a mixture of coal, paper sludge, solid fuel, and biomass.

상기 순환 유동층 플라이애시는 고로수쇄 슬래그의 자극제 역할과 토양 중에 존재하는 수분을 급속히 흡수하여 토사 입자를 단립화시켜 물리적으로 개선하는 역할 및 수축을 방지하는 역할을 동시 수행한다. The circulating fluidized bed fly ash acts both as a stimulant of blast furnace slag and as a water-absorbing agent in the soil to rapidly solidify the soil particles to physically improve and to prevent shrinkage.

상기 순환 유동층 보일러 플라이애시는 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 0.5~400중량부 혼합되는 것이 바람직한데, 0.5중량부 미만일 경우 그 효과가 발휘되지 못하고 400중량부 초과일 경우 상대적으로 고로수쇄 슬래그 미분말의 양이 상대적으로 감소하여 잠재수경성이 저하되고 상대적으로 물을 급격하게 다량 흡수하여 유동성이 저하될 수 있다. The circulating fluidized bed boiler fly ash is preferably mixed in an amount of 0.5 to 400 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder. When the blending amount is less than 0.5 parts by weight, the effect is not exhibited. When the blending amount is more than 400 parts by weight, The relative amount of water is relatively reduced, and the potential hydraulic property is lowered, and the fluidity may be lowered due to a relatively large amount of water absorption.

또한, 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 화력발전소 미분탄 보일러 플라이애시를 0.5~400중량부 더 포함하며, 상기 미분탄 보일러 플라이애시는 SiO2 함량이 35~60중량%이며 CaO 함량이 0.5~10중량%, SO3 함량이 0.1~3중량%이며 미분탄 보일러 집진설비에서 배출되는 것이 바람직하다. 상기 미분탄 보일러 플라이애시는 별도의 탈황설비를 구비하고 있는 화력발전소에서 미분탄 연소보일러의 연소가스가 집진장치를 통과할 때 채취된 회로서, CaO 함량이 10중량% 미만이기 때문에 pH가 6~11 정도의 중성 및 저알칼리 물질이다. The pulverized coal boiler fly ash may further comprise 0.5 to 400 parts by weight of a pulverized coal-fired power plant pulverized coal boiler fly ash, based on 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder. The pulverized coal fly ash has a SiO 2 content of 35 to 60% 10% by weight and an SO 3 content of 0.1 to 3% by weight, and is discharged from the pulverized coal boiler dust collector. The pulverized coal-fired boiler fly ash is collected when a combustion gas of a pulverized coal combustion boiler passes through a dust collecting apparatus in a thermal power plant having a separate desulfurization facility. Since the CaO content is less than 10% by weight, Of neutral and low alkali materials.

화력발전소 미분탄 보일러 플라이애시는 포틀랜드 시멘트에 일부 치환하여 사용되고 있는데 플라이애시는 입자가 구형이기 때문에 유동성이 증가하고 포졸란 반응성이 있어서 장기재령에서 강도는 증가하나 초기 재령에서는 그것 자체로 경화하는 성질이 미약하다. 즉, 포틀랜드 시멘트와 혼합한 경우 시멘트의 수화생성물인 수산화칼슘이 생성된 이후에, 이것에 의해 플라이애시가 자극을 받아 경화하는 특징이 있다. 이로 인해, 플라이애시의 반응은 2차적으로 시작되며, 이러한 이유로 포틀랜드 시멘트에 플라이애시 혼합 활용 시, 응결지연, 초기강도 저감, 중성화 등 문제점을 내포하고 있다. 이러한 현상에 의해 건설현장에서는 거푸집 탈형시기 지연, 초기 강도 품질 저하, 중성화에 의한 장기 내구성 저하 등의 문제가 발생할 수 있어 포틀랜드 시멘트 100 중량% 대비 플라이애시의 함유량을 5 내지 20 중량%로 활용하고 있다. 본 발명에서는 순환 유동층 보일러 바텀애시의 CaO 성분이 물과 반응하여 생성된 Ca(OH)2의 자극효과에 의해 미분탄 보일러 플라이애시의 포졸란 반응이 초기에 활성화된다. Fly-ash coal-fired power plant pulverized coal boiler fly ash is partially replaced with Portland cement. Since fly ash has a spherical shape, its fluidity is increased and its pozzolan-reactive property is increased to increase strength in long-term age. . That is, when mixed with Portland cement, fly ash is stimulated and hardened after the hydration product of cement, i.e., calcium hydroxide, is produced. As a result, the reaction of fly ash starts secondarily. For this reason, when fly ash is mixed with Portland cement, problems such as delayed coagulation, initial strength reduction, and neutralization are caused. Due to such a phenomenon, there may arise problems such as delays in form deformation, deterioration in initial strength, and deterioration in long-term durability due to neutralization at the construction site, and the content of fly ash relative to 100 wt% of Portland cement is used as 5 to 20 wt% . In the present invention, the pozzolanic reaction of the pulverized coal boiler fly ash is initially activated by the stimulating effect of Ca (OH) 2 produced by the reaction of the CaO component of the bottom ash of the circulating fluidized bed boiler with water.

상기 미분탄 보일러 플라이애시는 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 0.5~400중량부 혼합되는 것이 바람직한데, 0.5중량부 미만일 경우 그 효과가 발휘되지 못하고 400중량부 초과일 경우 포졸란 반응을 하지 못한 잉여량의 플라이애시가 다량 존재하여 강도가 크게 저하된다. The pulverized coal boiler fly ash is preferably blended in an amount of 0.5 to 400 parts by weight based on 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder. When the blending amount is less than 0.5 parts by weight, the effect is not exhibited. When the blending amount is more than 400 parts by weight, Of the fly ash is present in a large amount.

또한 강도를 증진시키기 위해 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 황산염 자극제를 0.5~400중량부 더 포함하며 천연 무수석고, 페트로 코크스 탈황석고, 제철소에서 배출되는 망초 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 황산염 자극제는 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 0.5~400중량부 혼합되는 것이 바람직한데, 0.5중량부 미만일 경우 그 효과가 발휘되지 못하고 400중량부 초과일 경우 슬래그와 반응하지 못한 황산염 성분이 다량 존재하여 오히려 강도를 크게 저하시킨다.Also, in order to increase the strength, 0.5 to 400 parts by weight of a sulfate stimulant is added to 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder, and any one or a mixture of two or more of natural anhydrite, petroleum coke, . It is preferable that the sulfite stimulant is mixed with 0.5 to 400 parts by weight of 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder. If the amount is less than 0.5 part by weight, the effect is not exhibited. If the amount is more than 400 parts by weight, It is present, and it severely lowers the strength.

또한 초기강도를 증진시키기 위해 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 시멘트를 0.5~200중량부 더 포함하며, 상기 시멘트는 1종 시멘트, 3종 시멘트, 초조강 시멘트, CSA(Calcium Sulfur Aluminate), 고로슬래그 시멘트, 플라이애시 시멘트 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 시멘트는 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 0.5~200중량부 혼합되는 것이 바람직한데, 0.5중량부 미만일 경우 그 효과가 발휘되지 못하고 200중량부 초과일 경우 상대적으로 초기강도는 상승되나 육가 크롬 등 유해성분이 용출될 수 있고 경제성 또한 부족하다. The cement may further comprise 0.5 to 200 parts by weight of cement based on 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder to improve the initial strength. The cement may be selected from the group consisting of a first type cement, a third type cement, an agate type cement, a CSA (Calcium Sulfur Aluminate) , Blast furnace slag cement, fly ash cement, or a mixture of two or more thereof. It is preferable that the cement is mixed with 0.5 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder. When the blending amount is less than 0.5 parts by weight, the effect is not exhibited. When the blending amount exceeds 200 parts by weight, Hazardous substances can be eluted and economic efficiency is also insufficient.

또한 상기 2)단계에 있어서, 유동성을 증진시키기 위하여 액상 및 분말형 유동화제를 더 포함하는 것이 바람직하다. 유동화제는 나프탈렌계, 멜라민계, 아민계, 리그닌계, 폴리 카르본산계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물이 바람직하다. 상기 유동화제는 슬래그 100중량부에 대하여 0.01~20중량부 혼입되는 것이 바람직한데 0.01 중량부 미만일 경우 유동성 개선 효과가 없으며 20중량부를 초과할 경우 유동성이 과도하게 개선되어 재료분리가 일어날 수 있고 경제성이 부족하다.Further, in the step 2), it is preferable to further include a liquid and powder type fluidizing agent for improving fluidity. The fluidizing agent is preferably one selected from the group consisting of naphthalene type, melamine type, amine type, lignin type and polycarboxylic type, or a mixture of two or more thereof. When the amount of the fluidizing agent is less than 0.01 parts by weight, the fluidity is not improved. When the amount of the fluidizing agent is more than 20 parts by weight, the fluidity is excessively improved to separate the material, Lack.

또한 상기 2)단계에 있어서, 수중 분리를 방지하기 위하여 수중 불분리제를 더 포함하는 것이 바람직하다. 수중 불분리제는 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(HYDROXY PROPYL METHYL CELLULOSE, HPMC), 하이드록시 에틸셀룰로오스(HYDROXY ETHYL CELLULOSE, HEC), 카르복시메틸 셀룰로오스(CARBOXY METHYL CELLULOSE, CMC), 에틸 하이드록시틸 셀룰로오즈(ETHYL HYDROXY ETHYL CELLULOSE, EHEC), 폴리 아크릴계, 다당체(POLY SACCARIDE), 하이드 록시에틸 메틸셀룰로오스(HYDROXY ETHYL METHYL CELLULOSE, HEMC), 폴리 에틸렌 옥시드(POLY ETHYLENE OXIDE, PEO)계, 에틸렌 비닐 아세테이트(ETHYLENE VINYL ACETATE, EVA)계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물을 것이 바람직하다. 상기 수중 불분리제는 상기 슬래그 100중량부에 대하여 0.1~20중량부 혼입되는 것이 바람직한데 0.01 중량부 미만일 경우 수중 불분리 개선 효과가 없으며 20중량부를 초과할 경우 점성이 과도해져서 시공이 어렵게 된다.In addition, in the step 2), it is preferable to further include an underwater non-separating agent to prevent underwater separation. The water-in-oil separating agent is selected from the group consisting of HYDROXY PROPYL METHYL CELLULOSE (HPMC), HYDROXY ETHYL CELLULOSE, HEC, CARBOXY METHYL CELLULOSE, CMC, ETHYL HYDROXY ETHYL CELLULOSE, EHEC), POLYACRYL SALT, POLY SACCARIDE, HYDROXY ETHYL METHYL CELLULOSE, HEMC, POLY ETHYLENE OXIDE, PEO, ETHYLENE VINYL ACETATE, EVA), or a mixture of two or more thereof. If the amount of the water-insoluble separating agent is less than 0.01 part by weight, the effect of improving the water-insolubilization is not exhibited. If the amount of the water-insolublizing agent is more than 20 parts by weight, viscosity is excessively increased.

또한 경량 기포를 형성시키기 위하여 기포제를 더 포함하는 것이 바람직하다. 기포제를 더 첨가하여 잔골재, 굵은 골재 등의 체적을 대체하면서도 경량화하여 지하 구조물의 하중 부담을 최소화할 수 있다. 기포제는 콘크리트에 사용되는 기포제로 국내에서 일반적으로 사용되는 동물성 및 식물성 기포제를 사용할 수 있으며 희석시켜 사용하는 것이 바람직하고 희석된 기포는 기포 발생기를 통해 약 4~12bar의 기압으로 발포시켜 사용하는 것이 바람직하다. 상기 기포제는 상기 고로수쇄 슬래그 100중량부에 대하여 0.01~20중량부 혼입되는 것이 바람직한데 0.01 중량부 미만일 경우 기포 발생 효과가 없으며 20중량부를 초과할 경우 기포가 과도하게 발생되어 작업이 곤란하고 경제성이 부족하다.Further, it is preferable to further include a foaming agent in order to form lightweight bubbles. By adding a foaming agent, it is possible to minimize the load on the underground structure by replacing the volume of the fine aggregate and the coarse aggregate while reducing the weight. The foaming agent is a foaming agent used in concrete. An animal or vegetable foaming agent commonly used in Korea can be used. It is preferable to use diluted foaming agent. The diluted bubbles are preferably foamed through a bubble generator at a pressure of about 4 to 12 bar Do. The foaming agent is preferably incorporated in an amount of 0.01 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the blast furnace slag. When the blending amount is less than 0.01 parts by weight, bubbling is not effected. When the blending amount exceeds 20 parts by weight, bubbles are excessively generated, Lack.

이하에서는 본 발명에 의한 지반 그라우팅 공법에 대하여 설명한다.Hereinafter, the ground grouting method according to the present invention will be described.

상기 3)단계에서는 제조된 지반 그라우팅재를 주입관을 통해 주입시키는 단계;로서 그라우트재가 선단부에 구근을 형성시켜야 하거나 미세 공극까지 침투를 요구하는 현장은 고압으로 압밀하여 주입하고, 관거 뒷채움재나 싱크홀과 같이 단순 공극을 채워주는 현장일 경우 저압으로 주입하는 것이 바람직하다. In the step 3), the ground grouting material is injected through the injection pipe, and the grout material is required to form a bulb at the tip, or the site requiring the infiltration to the micro-pores is consolidated at a high pressure and injected, It is preferable to inject the gas at a low pressure.

상기 4)단계에서는 지반 그라우팅재를 양생하는 단계로서 경화가 충분히 이루어지기 전에는 외부 충격을 주어서는 안 되며 상온양생 또는 보온양생을 충분히 실시하는 것이 바람직하다. In the step 4), the ground grouting material is cured. As long as the curing is sufficiently performed, it is preferable not to exert an external impact and sufficiently perform the curing at room temperature or the heat curing.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다. 또한 이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한하는 것으로 이해되어져서는 아니된다.Hereinafter, preferred embodiments and comparative examples of the present invention will be described. The following examples are intended to illustrate the invention and should not be construed as limiting the scope of the invention.

비교예Comparative Example

1종 시멘트 100중량부에 5mm 이하의 석분 300중량부를 투입한 후 건식혼합을 실시한 후 100중량부의 물을 추가 투입하여 다시 습식혼합을 실시하여 균질한 혼합물을 제조하였다. 이를 Ø10cm×20cm 크기의 공시체 9개를 제작하여 이를 20℃에서 양생하여 재령 3일, 7일, 28일 강도를 측정하였다. 100 parts by weight of the first kind of cement was charged with 300 parts by weight of fine powder of 5 mm or less, followed by dry mixing, and then 100 parts by weight of water was further added thereto, followed by wet mixing to prepare a homogeneous mixture. Nine specimens of Ø10 cm × 20 cm were prepared and cured at 20 ° C., and the strengths were measured at 3 days, 7 days and 28 days.

실시예Example 1 One

비표면적이 4,360cm2/g인 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 5mm 이하의 CaO 함량이 46.7중량%, SO3 함량이 16.8중량%인 석탄 연소 순환 유동층 보일러 바텀애시 300중량부를 투입한 후 건식혼합을 실시한 후 100중량부의 물을 추가 투입하여 다시 습식혼합을 실시하여 균질한 혼합물을 제조하였다. 이를 Ø10cm×20cm 크기의 공시체 9개를 제작하여 이를 20℃에서 양생하여 재령 3일, 7일, 28일 강도를 측정하였다.300 parts by weight of a coal combustion circulating fluidized bed boiler bottom ash having a CaO content of 46.7% by weight and an SO 3 content of 16.8% by weight of not more than 5 mm was introduced into 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder having a specific surface area of 4,360 cm 2 / g, After mixing, 100 parts by weight of water was further added thereto, followed by wet mixing to prepare a homogeneous mixture. Nine specimens of Ø10 cm × 20 cm were prepared and cured at 20 ° C., and the strengths were measured at 3 days, 7 days and 28 days.

실시예Example 2 2

비표면적이 4,360cm2/g인 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 5mm 이하의 CaO 함량이 46.7중량%, SO3 함량이 16.8중량%인 석탄 연소 순환 유동층 보일러 바텀애시 450중량부, 비표면적이 3,820cm2/g이며 석탄 연소 순환 유동층 보일러 집진설비에서 배출되는 CaO 함량이 36.5중량%, SO3 함량이 9.2중량%인 순환 유동층 보일러 플라이애시 50중량부를 균질하게 건식혼합을 실시하였다. 이후 150중량부의 물을 추가 투입하여 다시 습식혼합을 실시하여 균질한 혼합물을 제조하였다. 이를 Ø10cm×20cm 크기의 공시체 9개를 제작하여 이를 20℃에서 양생하여 재령 3일, 7일, 28일 강도를 측정하였다.450 parts by weight of coal combustion circulating fluidized bed boiler bottom ash having a CaO content of 46.7% by weight and an SO 3 content of 16.8% by weight of 5 mm or less with respect to 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder having a specific surface area of 4,360 cm 2 / g, And 50 parts by weight of a circulating fluidized bed boiler fly ash having a CaO content of 36.5% by weight and an SO 3 content of 9.2% by weight were discharged from a coal combustion circulating fluidized bed boiler dust collector at a rate of 3,820 cm 2 / g. Thereafter, 150 parts by weight of water was further added thereto, followed by wet mixing to prepare a homogeneous mixture. Nine specimens of Ø10 cm × 20 cm were prepared and cured at 20 ° C., and the strengths were measured at 3 days, 7 days and 28 days.

실시예Example 3 3

비표면적이 4,360cm2/g인 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 5mm 이하의 CaO 함량이 46.7중량%, SO3 함량이 16.8중량%인 석탄 연소 순환 유동층 보일러 바텀애시 600중량부, 비표면적이 3,450cm2/g이며 석탄 연소 미분탄 보일러 집진설비에서 배출되는 SiO2 함량이 51.2중량%이고 CaO 함량이 1.9중량%이며 SO3 함량이 0.8중량%인 미분탄 보일러 플라이애시 30중량부, 페트로 코크스 탈황석고 50중량부, 1종 시멘트 20중량부를 균질하게 건식혼합을 실시하였다. 이후 200중량부의 물을 추가 투입하여 다시 습식혼합을 실시하여 균질한 혼합물을 제조하였다. 이를 Ø10cm×20cm 크기의 공시체 9개를 제작하여 이를 20℃에서 양생하여 재령 3일, 7일, 28일 강도를 측정하였다.600 parts by weight of coal combustion circulating fluidized bed boiler bottom ash having a CaO content of 46.7% by weight and an SO 3 content of 16.8% by weight with respect to 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder having a specific surface area of 4,360 cm 2 / g, 3,450cm 2 / g, and coal-fired pulverized coal boiler dust collecting a SiO 2 content of 51.2% by weight is discharged from the plant and the pulverized coal boiler fly ash, 30 parts by weight of a CaO content of 1.9 wt% and the SO 3 content of 0.8%, petro coke desulfurization gypsum 50 parts by weight, and 20 parts by weight of the first kind cement were homogeneously dry mixed. Thereafter, 200 parts by weight of water was further added thereto, followed by wet mixing to prepare a homogeneous mixture. Nine specimens of Ø10 cm × 20 cm were prepared and cured at 20 ° C., and the strengths were measured at 3 days, 7 days and 28 days.

공시체의Specimen 시험방법 및 결과 Test methods and results

아래 표 1에 나타낸 바와 같이 압축강도시험은 KS F 2343 일축압축강도 시험방법에 의해 실시하였다. 중금속 용출시험은 28일 압축강도 측정 후 일부를 채취하여 실시하였다. As shown in Table 1 below, the compressive strength test was carried out by the uniaxial compressive strength test method of KS F 2343. The heavy metal elution test was carried out by taking a part of the sample after measuring the compressive strength at 28 days.

실험Experiment 방법Way 비고Remarks 압축강도Compressive strength KS F 2343KS F 2343 일축압축강도시험방법Uniaxial Compressive Strength Test Method 중금속 용출Heavy metal leaching 폐기물공정시험기준Waste process test standard 중금속 용출시험방법Heavy metal dissolution test method

구분division 압축강도 3일
(MPa)
Compressive strength 3 days
(MPa)
압축강도 7일
(MPa)
Compressive strength 7 days
(MPa)
압축강도 28일
(MPa)
Compressive strength 28 days
(MPa)
비교예Comparative Example 8.728.72 13.4613.46 21.1721.17 실시예1Example 1 8.868.86 13.6413.64 20.9820.98 실시예2Example 2 9.129.12 14.1814.18 22.3722.37 실시예3Example 3 10.1210.12 15.1715.17 23.9223.92

(1) (One) 일축압축강도의Uniaxial compressive strength 변화 change

표 1에 비교예 및 실시예 1, 실시예 2 와 실시예 3의 일축압축강도를 나타내었다. 이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 고로수쇄 슬래그 미분말과 순환 유동층 보일러 바텀애시를 사용한 실시예 1은 1종 시멘트와 석분을 사용한 비교예 1과 거의 동등한 강도를 발현하였으며, 순환 유동층 보일러 플라이애시가 더 포함된 실시예 2와 미분탄 보일러 플라이애시, 페트로 코크스 탈황석고 및 1종 시멘트가 더 포함된 실시예 3은 모든 재령에서 1종 시멘트만을 사용한 비교예에 비해 더욱 높은 강도를 발현함을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 친환경 고화재가 지반 그라우팅 공법에 사용되는 1종 시멘트를 대체할 수 있는 성능 발휘가 가능함을 알 수 있었다.Table 1 shows the uniaxial compressive strengths of Comparative Examples and Examples 1, 2 and 3. As can be seen from the results, Example 1 using the blast furnace slag fine powder and the circulating fluidized bed boiler bottom ash exhibited almost the same strength as Comparative Example 1 using the first grade cement and the stone powder, and further included the circulating fluidized bed boiler fly ash It can be confirmed that Example 3, which further comprises Example 2, pulverized coal boiler fly ash, Petro coke desulfurization gypsum and first grade cement, exhibits higher strength than Comparative Example using only first grade cement at all ages. Therefore, it can be seen that the environmentally friendly fireproofing of the present invention can replace the first type cement used in the ground grouting method.

(2) 중금속 용출 실험(2) Extraction of heavy metals

KSLTKSLT 6가크롬Hexavalent chromium 구리Copper 수은Mercury 카드뮴cadmium lead 비소arsenic 허용기준Acceptance criteria 1.51.5 3.03.0 0.0050.005 0.30.3 3.03.0 1.51.5 비교예 1Comparative Example 1 0.7830.783 0.4560.456 불검출Non-detection 0.2590.259 0.1450.145 0.0890.089 실시예 1Example 1 불검출Non-detection 불검출Non-detection 불검출Non-detection 0.0080.008 불검출Non-detection 불검출Non-detection 실시예 2Example 2 불검출Non-detection 불검출Non-detection 불검출Non-detection 불검출Non-detection 불검출Non-detection 불검출Non-detection 실시예 3Example 3 불검출Non-detection 불검출Non-detection 불검출Non-detection 불검출Non-detection 불검출Non-detection 불검출Non-detection

상기 표 3의 중금속 용출실험결과를 보면 비교예의 경우 허용기준치에는 만족하는 것으로 나타나지만 6가 크롬의 경우 기준치의 50%를 상회하는 양이 용출되었다. 그러나 본 발명의 실시예는 모두 6가 크롬 뿐만 아니라 모든 중금속이 불검출되었다. The results of the heavy metal leaching experiment shown in Table 3 show that the comparative example satisfies the allowable reference value, but in the case of hexavalent chrome, the amount exceeding 50% of the reference value is eluted. All of the examples of the present invention, however, did not detect any heavy metals as well as hexavalent chromium.

따라서 본 발명의 지반 그라우팅 공법은 순환 유동층 보일러에서 대량 발생되는 산업부산물을 고로수쇄 슬래그 미분말의 자극제로 활용하여 강도를 발현시킴으로써 건설공사에서 가장 널리 사용되는 1종 보통시멘트를 대체하거나 그 사용량을 최소화할 수 있다. 또한 시멘트 사용량 절감에 따른 생산원가 절감은 물론 천연자원 및 에너지 고갈 문제와 이산화탄소 배출, 유해 중금속 용출에 의한 환경오염 문제를 동시에 해결할 수 있는 친환경 공법이다. Therefore, the ground grouting method of the present invention can improve the strength by utilizing the industrial byproducts generated in the circulating fluidized bed boiler as a stimulant of the blast furnace slag fine powder, thereby replacing or minimizing the amount of the one kind of ordinary cement used in construction . In addition, it is an eco-friendly method that can solve the problem of natural resource and energy exhaustion, carbon dioxide emission, and environmental pollution caused by the release of harmful heavy metals, as well as production cost reduction by cement usage reduction.

Claims (1)

1) 지반에 주입관을 설치하는 단계;
2) 고로수쇄 슬래그 미분말과 순환 유동층 보일러 바텀애시(Circulating Fludized Bed Combustion Bottom Ash)를 포함하는 고화재를 물과 혼합하여 지반 그라우팅재를 제조하는 단계;
3) 상기 지반 그라우팅재를 상기 주입관을 통해 이송하여 주입시키는 단계; 및
4) 상기 지반 그라우팅재를 경화시켜 양생하는 단계;를 포함하고,
상기 2)단계는 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 상기 순환 유동층 보일러 바텀애시 5~1,000중량부를 포함하여 상기 고화재를 제조하며,
상기 순환 유동층 보일러 바텀애시는 CaO 함량이 15~75중량%이고 SO3 함량이 3~30중량%이고,
상기 2)단계에서 상기 고화재는 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, CaO 함량이 10~55중량%인 순환 유동층 보일러 플라이애시 0.5~400중량부 더 포함하며,
상기 2)단계에서 상기 고화재는 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 시멘트 0.5~200중량부를 더 포함하며,
상기 시멘트는 1종 시멘트, 3종 시멘트, CSA(Calcium Sulfur Aluminate), 고로슬래그 시멘트, 플라이애시 시멘트 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 그라우팅 공법.
1) installing an injection pipe on the ground;
2) blending a high fire containing blast furnace slag fine powder and a circulating fluidized bed bottom ash with water to produce a ground grouting material;
3) feeding the ground grouting material through the injection tube and injecting the grouting material; And
4) curing and curing the ground grouting material,
In the step 2), 5 to 1,000 parts by weight of the bottom fluid ash of the circulating fluidized bed boiler is added to 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder,
The circulating fluidized bed boiler bottom ash has a CaO content of 15 to 75 wt% and an SO 3 content of 3 to 30 wt%
In the step 2), the boiler further comprises 0.5 to 400 parts by weight of a circulating fluidized bed boiler fly ash having a CaO content of 10 to 55% by weight based on 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder,
In the step 2), the fireproofing further comprises 0.5 to 200 parts by weight of cement to 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder,
Wherein the cement further comprises at least one of a first type cement, a third type cement, a CSA (Calcium Sulfur Aluminate), a blast furnace slag cement, and a fly ash cement or a mixture of two or more thereof.
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KR20210071458A (en) * 2019-12-06 2021-06-16 주식회사 대웅 Weak foundation treatment method

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