KR20220011855A - 관로 구조물의 뒷채움 시공방법 및 이를 수행하기 위한 뒤채움 시공용 차량 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 관로 구조물의 뒷채움을 위하여 물과 결합재인 채움재를 교반하여 타설하는 뒷채움 시공방법으로서, 상기 채움재는 소각재를 포함하고, 유리석회(free-CaO)의 수화반응성 및 교반 후 생성되는 채움재 슬러리의 유동성 조절을 위하여, ⅰ) 미분탄 비산재; ⅱ) 지연제; 및 ⅲ) 유동화제로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 첨가성분을 채움재에 혼합하거나 교반시 혼합하는 단계를 포함하는 구조물의 뒷채움 시공방법을 제공한다. 상기 시공방법은 토사반입 공정이 불필요하여 작업공정이 단순하고 경제적이며, 다짐 공정이 필요하지 않으며 발현강도가 매우 우수하다.

Description

관로 구조물의 뒷채움 시공방법 및 이를 수행하기 위한 뒤채움 시공용 차량{METHOD OF BACKFILLING FOR STRUCTURE OF PIPE ROAD AND VEHICLE FOR PERFORMING THE SAME}
본 발명은 건설공사 현장에서 이루어지는 구조물, 특히 관로 구조물의 뒷채움 시공 기술에 관한 것으로서, 구체적으로는 자기다짐 특성을 갖는 채움재 및 이를 이용하여 이루어짐으로써 우수한 발현강도 특성을 갖는 뒷채움 시공 기술에 관한 것이다.
일반적으로 모래로 뒷채움을 한 도로포장 하부에서 노후 관로의 누수나 다짐불량으로 인한 포장의 침하발생 및 함몰이라는 싱크홀(sink hole) 사고가 빈번하게 발생하고 있다. 다층건물 건축시 지하부와 흙막이 사이의 메움 시 흙다짐이나 콘크리트로 시공하나 협소한 공간으로 다짐작업이 어렵거나 콘크리트 타설 등의 고비용이 발생하게 된다.
또한, 개착식 지하철 건설공사에서는 굴착잔토의 처리를 위한 사토장이 필요하며 이 사토장의 확보에 어려움이 많으며 건설 잔토를 폐기물로 처리하는 경우에는 처리비용이 추가로 발생하게 된다. 더구나 지하 구조물의 채움재로 사용되고 있는 모래는 환경파괴의 문제와 더불어 재료의 구입비용의 부담으로 작용한다.
특히, 통신관, 가스관, 상하수도관 등의 관 하부와 좁은 공간의 뒷채움은 다짐작업이 어려우며 다짐을 하더라도 토사의 특성상 추가 침하가 발생하기 때문에 재포장 후에 굴착했던 부위에 따라 균열이 발생하고 수분이 침투하여 포장의 수명과 매설 관로의 수명을 단축하는 원인이 되고 있다.
최근에는 전술한 문제점을 극복하고자 저품위 콘크리트로 뒷채움을 하는 시공 사례도 있다. 그러나 콘크리트를 이용한 뒷채움 시공방법은 비용이 매우 비싸며, 요구강도에 수배~수십배에 달하는 초과강도 특성으로 인하여 필요 이상의 경비가 지출될 수 있다. 따라서 불필요한 경비가 소요되고 있는 실정이다.
또한, 유동성 채움재를 이용한 뒷채움 시공방법이 알려져 있다. 일반적으로 건설 발생토에 물과 결합재를 혼합하여 슬러리 상태로 처리한 것을 '유동화토' 또는 '유동화 처리토’라고 부른다. 이러한 유동화토는 결합재로서 주로 포틀랜드 시멘트를 사용하거나 일부 고화재를 사용한다. 그러나 이러한 고화재는 고로슬래그가 다량 함유되어 있어 초기 강도발현에 취약하기 때문에 뒷채움 시공에는 적합하지 않다.
본 발명은 전술한 문제점을 극복하고자 안출된 발명으로서, 토사반입 공정이 불필하거나 또는 토사의 사용이 극히 제한적이어서 작업공정이 단순하고 경제적이며, 다짐 공정이 필요하지 않으면서도 발현강도가 매우 우수한 관로 구조물의 뒷채움 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전술한 뒷채움 시공방법을 현장에서 기동성 있게 효율적으로 수행할 수 있는 뒷채움 시공용 차량을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 관로 구조물의 뒷채움 시공방법.은 구조물의 뒷채움을 위하여 물과 결합재인 채움재를 교반하여 타설하는 뒷채움 시공방법으로서, 상기 채움재는 소각재를 포함하고, 유리석회(free-CaO)의 수화반응성 및 교반 후 생성되는 채움재 슬러리의 유동성 조절을 위하여, ⅰ) 미분탄 비산재; ⅱ) 지연제; 및 ⅲ) 유동화제로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 첨가성분을 채움재에 혼합하거나 교반시 혼합하는 단계를 포함한다.
상기 소각재로서는 5 내지 50 중량%의 유리석회를 포함하는 소각재가 사용되며, 상기 소각재로서는 유동층 보일러 비산재, 열병합 발전소 비산재, 제지애쉬, 정유시설의 배연탈황석고 등을 들 수 있다.
상기 지연제로서는, 인산염, 붕산염 등의 무기염류; 글루콘산, 구연산 등의 유기산류; 또는 리그닌 술폰산염 등을 사용할 수 있다.
상기 뒷채움 시공은, 시공 현장에서 교반이 이루어지고, 상기 채움재 및 첨가성분의 투입, 교반 및 타설이 시공 현장에서 연속적으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 채움재의 혼합단계나 교반단계에서, 상황에 따라서는 토사를 더 첨가하여 뒷채움 시공을 수행할 수도 있다. 이는 선택사항으로서, 현장 상황을 고려하여 적절히 고려될 수 있다.
한편, 상기 뒷채움 시공은, 채움재를 저장하는 적어도 하나의 저장장치; 상기 채움재, 상기 첨가성분 및 물을 혼합 및 교반하여 채움재 슬러리를 준비하는 믹싱장치; 및 상기 채움재 슬러리를 타설하기 위한 펌프를 구비한 뒷채움 시공 차량 또는 이동형 트레일러에 의하여 이루어질 수 있다.
상기 시공 차량은, 분리된 복수의 저장장치, 물탱크, 및 발전기를 탑재할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 뒷채움 시공용 차량은 물탱크; 적어도 2개의 서브 사일로를 포함하고, 소각재를 포함하는 채움재를 저장 및 배출하는 사일로; 상기 차량의 내부 또는 외부에 배치되고, 상기 채움재 및 첨가제를 혼합하는 믹싱장치를 포함하고, 연속적인 뒷채움 시공을 수행할 수 있다.
상기 믹싱장치는 상향식 스크류를 포함할 수 있다.
한편, 상기 차량은 차량 내부에 배치된 펌프를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 관로 구조물의 뒷채움 시공방법은 별도의 토사반입 공정이 불필요하므로 작업공정이 단순하고 공사비용을 절감할 수 있다. 아울러, 본 발명에 따른 시공 방법에 따르면, 전술한 바와 같이, 통신관, 가스관, 상하수도관 등의 관로 구조물이 갖는 문제점, 즉, 하부와 좁은 공간의 뒷채움 다짐작업이 어려우며 다짐을 하더라도 토사의 특성상 추가 침하가 발생하기 때문에 재포장 후에 굴착했던 부위에 따라 균열이 발생하고 수분이 침투하여 포장의 수명과 매설 관로의 수명을 단축시키는 문제점을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명의 채움재는 일종의 결합재 성분만을 포함함으로써, 슬러리 상태로 타설되어 무다짐 방식으로 채움이 가능한 장점을 갖는다.
본 발명의 시공방법 및 제시된 차량에서의 연속적 시공방법은 종래의 레미콘과 비교하여 경제성이 매우 우수하다.
또한 본 시공방법에 의하면 타설된 뒷채움 구조의 발현강도가 매우 우수하며 7일 경과 후 강도는 0.5Mpa 이상, 28일 경과 후 강도는 1Mpa 이상을 확보할 수 있다.
본 발명에 의한 뒷채움 시공은 고유동성을 확보함과 동시에 조강 특성에 기인하여 시공성이 매우 우수하고, 전술한 바와 같이 자기다짐 능력(Self-Compacting), 자기 수평능력 (Self-Leveling), 자립성, 균일성이 매우 우수한 공법이다.
나아가, 추후 뒷채움 구조의 굴착 또는 해체 시 백호와 같은 일반 토공장비로도 손쉽게 해체할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 뒷채움 시공용 차량은 트레일러 등을 포함하는 개념으로서, 상기 차량은 뒷채움 공정의 특성이 타설량이 많지 않고 현장 이동의 필요성이 높은 점을 감안하면, 기동성이 우수하고 긴급을 요하는 현장 시공에 효율적으로 대처할 수 있는 수단이 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 구조물의 뒷채움 시공방법을 개념적으로 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 구조물의 뒷채움 시공 모습을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 뒷채움 시공용 차량의 구조를 개념적으로 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 뒷채움 시공용 차량의 구조를 개념적으로 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 뒷채움 시공용 차량의 구조를 개념적으로 도시한 개념도이다.
도 6은 실시예7에 의한 뒷채움 시공시 초기 수화반응에 따른 온도변화를 도시한 그래프이다.
도 7은 실시예7에 의한 뒷채움 시공시 위치에 따른 수화반응 온도변화를 도시한 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 구조물의 뒷채움 시공방법에 대하여 자세하게 설명하도록 한다. 그러나 하기 설명들은 본 발명의 기술사상을 구체화하기 위한 예시적인 설명들이며 하기 설명들에 의하여 본 발명의 기술사상이 제한되지 않는다. 본 발명의 기술사상은 오직 후술하는 청구범위에 의하여 해석되거나 제한될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관로 구조물의 뒷채움 시공방법을 개념적으로 도시한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 관로 등의 뒷채움 시공(S100)을 위해서 우선 뒷채움 재료인 채움재를 준비하는 단계(S110)를 수행한다. 본 발명은 상기 채움재로서, 일종의 결합재로서 기능할 수 있는 소각재를 포함한다. 즉, 본 발명은 기본적으로 별도의 토사를 포함하지 않는 결합재만으로 이루어진 채움재를 사용한다. 그러나 예외적으로 현장의 특수성을 고려하여, 경우에 따라서는 일부의 토사가 혼용될 수도 있다.
상기 채움재로서 사용되는 소각재의 종류로서는, 유동층 보일러 비산재, 열병합 발전소 비산재, 제지애쉬, 정유시설의 배연탈황석고 등을 들 수 있다. 아울러 본 실시예에서 사용되는 채움재는 5 내지 50 중량%의 유리석회(free-CaO)를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 수화반응에 따른 고화특성을 고려한 것이다.
이러한 소각재의 주요 구성성분은 free-CaO, CaSO4, CaCO3 등으로 구성되어 있다. 상기 free-CaO는 소각재 내의 CaO중에서 CaCO3 (CaO + CO2 → CaCO3)나 CaSO4 (CaO + SO3 → CaSO4)등으로 반응하지 않고 남아있는 반응성이 높은 CaO 상태로 잔존하는 성분을 의미한다.
특히, 본 실시예의 소각재는 높은 함량의 free-CaO를 함유하고 있어, 물과 접촉시 급격히 반응하여 1차적으로 Ca(OH)2 미셀을 생성한다. 이어서, 생성된 Ca(OH)2의 일부는 CaSO4와 반응성 Al2O3에 의하여 에트린자이트(Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O)를 생성한다. 동시에 또 다른 Ca(OH)2의 일부는 반응성 SiO2와의 반응으로 C-S-H의 수화물을 생성함으로써 두 생성물에 의해 자기수경성을 나타내게 된다.
이러한 에트린자이트나 C-S-H(포졸란 반응) 생성물은 시멘트 콘크리트는 물론이고, 연약지반 고화에서 결합재의 주요한 성분으로서 초기 침상결정 수화물에 의한 토립자의 네트워크 구조 형성과, 장기재령에서의 토립자와의 포졸란 반응에 의한 게레나이트 등과 같은 생성반응에 의한 경화 메커니즘과 동일하여, 우수한 채움재로 기능할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 채움재인 소각재는 높은 CaO 함유로 급격한 수화반응과 자기수경성을 나타내는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 채움재가 준비(S110)되면, 물과의 혼합 및 교반을 위하여 우선 사일로 등의 저장장치에 투입되는 투입단계(S120)를 거치게 된다. 투입되어 저장장치 등에 저장되어 있는 채움재는 믹싱장치 등에서 물과 믹싱되어 슬러리를 형성하는 믹싱단계(S130)를 거친다.
상기 채움재는 짧은 시간에 요구강도를 발휘할 수 있는 속경성과 뒷채움에 적합한 유동성을 가지나, 급격한 수화반응에 의하여 유동성 저하문제가 발생하여 실제 현장 시공시에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 유동성 저하문제를 해결하기 위하여 상기 수화반응 속도나 유동성을 조절하여 급격한 반응을 지연시켜 시공 시간을 확보할 필요가 있다.
이를 위하여, 본 발명은 미분탄 비산재, 지연제, 유동화제 등의 첨가성분을 적절히 믹싱단계(S130)에서 투입하는 단계(S135)를 포함한다.
본 실시예에서는 상기 첨가성분들을 믹싱단계(S130)에서 투입하는 경우를 설명하였으나, 이와 다르게 상기 첨가성분들은 채움재 준비단계(S110) 또는 저장장치 내에 미리 혼합될 수도 있으며, 미분탄 비산재 등의 고형분은 미리 혼합되고, 액상인 지연제, 유동화제 등은 믹싱단계(S130)에서 첨가될 수도 있다. 이는 시공 현장 상황 및 공정의 효율을 고려하여 작업자가 절절히 변형실실 할 수 있는 사항이다.
하기 표 1은 본 실시예에 따른 소각재의 화학성분을 표시한 표이다.
Figure pat00001
본 발명에서, 상기 미분탄 비산재는 소각재의 일종이기도 하나, 유리석회 함량이 낮아 채움재로서 사용하지 않고, 수화반응을 조절하는 조절제로서 사용한다.
수화반응이 매우 느린 미분탄 비산재를 요구강도를 기준으로 일정량 투입하여 전체적인 수화활성도를 낮춤으로써 채움재 슬러리의 유동성을 확보할 수 있고 나아가 시공시간을 확보할 수 있다. 즉, 반응성이 높은 유리석회 함량을 갖는 소각재 성분을 유리석회 함량이 낮은 미분탄 비산재와 치환하여 일정 범위 내에서 채움재 슬러리의 유동성을 조절할 수 있다. 예를 들면, 제지애쉬의 경우 유리석회의 함량이 29.3wt%인데 그 반응성이 너무 급격하여, 유동층 비산재 수준인 8.9wt%로 낮추기 위하여 제지애쉬와 미분탄 비산재를 29.7 : 70.3의 비율로 사용할 수 있다.
한편, 상기와 같이 수화반응을 조절하기 위하여 지연제를 믹싱단계(s130) 등에서 첨가할 수 있다. 상기 지연제로서는, 인산염, 붕산염 등의 무기염류; 글루콘산, 구연산 등의 유기산류; 또는 리그닌 술폰산염 등이 사용될 수 있다. 상기 지연제는 분자량이 비교적 작아 CaO의 활성분자돠 결합하기 쉽기 때문에, 고 CaO 함유 소각재의 수화반응 지연 성능이 매우 우수하다. 한편, 상기 지연제들은 감수효과 및 유동성 향상효과를 동시에 나타낼 수 있어 활용성이 큰 성분이다.
또한, 시중에서 입수가능한 다양한 유동화제를 믹싱단계(S130) 등에서 첨가하여 채움재 슬러리의 유동성을 조절할 수 있다. 상기 유동화제는 유동성 향상 이외에 감수(減水)역할을 하여, 물비를 낮출 수 있다.
이상의 첨가성분에 의한 유동성 조절 외에, 믹싱단계(S130)에서 혼합되는 물과 채움재의 비율 조절을 통하여 유동성을 조절할 수도 있다.
믹싱단계(S130)를 통하여 준비된 채움재 슬러리는 펌프에 의하여 뒷채움 공간에 타설되는 타설단계(S140) 및 고화단계(S150)를 거쳐 뒷채움 시공이 완성될 수 있다.
이러한 시공 후에, 채움재의 수축에 의한 체적저감 및 균열 발생 등이 문제될 수 있다. 이는 채움재의 수화에 의한 체적 감소와 높은 물비로 인하여 화학적 결합에 관여하지 못한 잉여수의 증발에 기인한 것이다. 그러나 본 발명의 채움재는 높은 CaO 함유 소각재로서, 수화반응의 주요 산물인 Ca(OH)2가 무수축 특성을 가지므로, 전술한 수축에 의한 문제는 최소화 될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 뒷채움 시공 모습을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에서 채움재는 뒷채움 시공차량(100)의 사일로(SILO)(20) 등의 저장장치에 투입되어 믹서플랜트인 믹싱장치에서 물과 혼합되어 충분히 믹싱된다. 전술한 바와 같이 미분탄 분산재, 지연제, 유동화제 등은 사일로 내에서 또는 믹서플랜트 내에서 투입되어 혼합될 수 있다. 이렇게 하여 준비된 채움재 슬러리는 펌프 장치(50)의 동력에 의하여 관로 등의 뒷채움 공간(10)에 타설된다. 채움재 투입, 믹싱, 타설 등의 일련의 공정은 배치 타입이 아닌 연속공정으로 이루어질 수 있다. 이러한 연속공정을 위한 효율적인 모델로서 전술한 바와 같은 뒷채움 시공용 차량(100)이나 도시하지 않았으나 이동형 트레일러 등을 이용할 수 있다.
도 2에서는 관로 등의 뒷채움 시공 모습을 개략적으로 설명하였으나, 본 발명에 따른 시공방법은 이와 다르게 일반적인 건물 등의 다양한 구조물의 뒷채움 시공에 적용될 수 있는 방법이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 뒷채움 시공용 차량의 구조를 개념적으로 도시한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 뒷채움 시공용 차량(300)은 물탱크(310), 사일로(320), 발전기(330), 혼화제 탱크(340), 호퍼(350), 믹서(360) 및 버팀대(370)를 포함한다. 상기 사일로(320)는 고화재 즉 소각재를 포함하는 채움재가 저장되는 공간이다. 도 3에서 보는 바와 같이 상기 사일로(320)는 분리된 두 개의 제1 서브 사일로(322) 및 제2 서브 사일로(324)를 포함한다. 이처럼 분리된 사일로 공간(322, 324)에는 서로 다른 소각재들이 분리되어 저장될 수 있어 효율적으로 소각재를 저장할 수 있다. 아울러, 이러한 분리 방식의 사일로(322, 324)는 채움재 저장과 배출을 분리하여 수행함으로써 뒷채움 시공의 연속성을 담보할 수 있도록 한다.
발전기(330)는 뒷채움 시공 과정에 소요되는 전기를 생산하는 수단으로서, 발전기의 형태나 발전 방식 등에는 특별히 제한을 두지 않는다. 한편, 혼화제 탱크(340)는 액상의 첨가성분(지연제, 유동화제)을 저장 및 배출하는 기능을 수행한다. 이와 다르게, 경우에 따라서 상기 지연제, 유동화제 등은 작업자의 의도에 따라서는 사일로 내에 직접 첨가될 수도 있으며, 이와 같은 다양한 첨가혼합의 변형 실시예들이 가능할 수 있다.
상기 호퍼(350)에서는 물탱크(310)로부터 공급받은 물과, 채움재, 혼화재 등이 혼합되고, 상향식 믹서(360)로 이동되어 혼합 교반 된다. 상기 믹서(360)는 상향식 스크류 방식에 의한 믹싱을 수행함으로써 믹싱 효율이 매우 우수하다.
혼합되어 준비된 뒷채움 종물은 펌프(50)를 통하여 뒷채움 시공을 요하는 공간에 타설됨으로써, 뒷채움 시공이 이루어진다.
한편, 상기 뒷채움 시공용 차량(300)은 뒷채움 시공 과정에서 차량의 진동 방지 및 연속 공정의 안정성을 확보하기 위하여 차량을 지지하기 위한 버팀대(370)를 포함한다. 상기 버팀대(370)는 예를 들면 유압식으로 작동할 수 있다.
이와 같이 상기 실시예에서, 뒷채움 시공용 차량(300)을 이용하여, 뒷채움 시공이 이루어짐으로써 기존 배치 방식에 비하여 연속공정이 용이할 뿐만 아니라 현장 시공성 및 작업성이 획기적으로 향상될 수 있다. 또한, 한 대의 차량을 이용하더라도 상기 차량의 기동성에 기인하여 복수의 소규모 현장들에서의 연속적인 작업이 가능할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 뒷채움 시공용 차량의 구조를 개념적으로 도시한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 뒷채움 시공용 차량(400)은 물탱크(410), 사일로(420), 발전기(430), 혼화제 탱크(440), 믹서(360) 및 버팀대(470)를 포함한다. 상기 사일로(420) 역시 도 4에서 보는 바와 같이 분리된 두 개의 제1 서브 사일로(422) 및 제2 서브 사일로(424)를 포함한다.
도 3의 뒷채움 시공용 차량(300)과 비교하여 중복된 설명은 생략하고 차별성이 있는 구성요소에 대해서만 선택적으로 설명하도록 한다. 상기 뒷채움 시공용 차량(400)은 도 3의 뒷채움 시공용 차량(300)과 달리 호퍼와 믹서가 분리되지 않고, 하나의 믹서(460)에 의하여 호피와 믹싱 기능을 동시에 수행함으로써 공정의 단순화를 도모할 수 있다. 상기 믹서(460)를 통하여 배출되는 뒷채움 조성물은 전술한 바와 동일하게 외부에 배치된 펌프(50)에 의하여 뒷채움 공간으로 타설된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 뒷채움 시공용 차량의 구조를 개념적으로 도시한 개념도이다.
본 실시예에 따른 뒷채움 시공용 차량(500)은 물탱크(510), 사일로(520), 발전기(530), 혼화제 탱크(540), 무중력 믹서(550), 펌프(560) 및 버팀대(570)를 포함한다. 상기 사일로(520) 역시 도 5에서 보는 바와 같이 분리된 두 개의 제1 서브 사일로(522) 및 제2 서브 사일로(524)를 포함한다.
이하에서는, 도 3 또는 도4의 뒷채움 시공용 차량(300, 400)들과 비교하여 중복된 설명은 생략하고 차별성이 있는 구성요소에 대해서만 선택적으로 설명하도록 한다.
본 실시예의 뒷채움 시공용 차량(500)은 무중력 믹서(550) 및 펌프(560)가 전술한 차량들(300, 400)들과 달리 차량 내부의 공간에 도입됨으로써, 보다 적극적인 연속공정 및 자동화 공정으로 이루어진 뒷채움 시공이 가능하고, 뒷채움 시공 시간을 더욱 단축시킬 수 있다.
특히, 상기 무중력 믹서(550)는 수평 방향으로 연속하여 작동하는 스크류 방식이 채용된 믹서이다. 도 5에서 상기 무중력 믹서(550)는 저장탱크(510, 520, 530, 540)의 배치 영역에 상기 탱크들과 인접하여 배치되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 이와 다르게 상기 무중력 믹서는 별도의 차량 내부에 배치될 수도 있다. 아울러, 본 실시예에서 펌프(560)는 차량 내부에 배치되어 있음으로써, 현실적으로 타설관 또는 타설로만 바로 차량에 직결함으로써 즉각적인 뒷채움 시공이 가능하다.
이하에서는 구체적인 실시예들을 들어, 본 발명의 뒷채움 시공방법을 보다 자세하게 설명하도록 한다.
[실시예]
아래 표 2에서와 같이 채움재 및 물의 비율을 달리하고, 지연제(글루콘산)의 함량을 달리하면서, 플로우 경시변화 및 기간 경과에 따른 압축 강도 변화를 확인하였다.
Figure pat00002
강도 향상을 위해 채움재 대비 물의 비율 (W/C)을 변화하였으며, 유동성 확보를 위하여 지연제의 첨가를 변화하여, 유동성의 시간별 변화와 압축강도 발현효과를 확인하였다.
그 결과, 동일한 지연제 첨가량에서는 W/C가 낮아질수록 압축강도가 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한, 지연제 첨가량이 증가할수록 플로우 경시변화가 증가하며, 수화반응 억제에 의해, 유동성 또한 증가하여 W/C를 감소시킬 수 있게 되어 강도의 증진 효과를 나타내었다. 단, 지연제의 첨가로 인해 단가 상승 및 초기강도 저하 등의 문제점이 발생할 수 있으므로 가급적 적게 사용하는 것이 바람직하다.
도 6은 실시예7에 의한 뒷채움 시공시 초기 수화반응에 따른 온도변화를 도시한 그래프이다. 도 7은 실시예7에 의한 뒷채움 시공시 위치에 따른 수화반응 온도변화를 도시한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 초기 약 30분경부터 수화반응이 증가하여 약 150분경에 수화반응 최고온도에 도달하였다. 이를 실시예 7의 플로우 경시변화 값과 비교하면, 수화반응 온도 증가와 함께 유동성이 저하되는 것을 확인 할 수 있다. 즉, 수화반응과 유동성 저하가 정확히 연동하며, 지연제로 수화반응을 제어하여 유동성 확보를 할 수 있음을 확인하였다.
도 7을 참조하면, 초기 이후 지속적으로 수화반응이 일어나는 것을 확인 할 수 있었다. 도 7에서, 상단은 외부 기온에 따라 온도가 감소하지만, 중·하단에서는 외기에 큰 영향없이 지속적으로 온도가 유지되는 것으로 보아 지속적인 수화반응이 일어난다고 판단된다.
이상에서와 같이, 본 발명의 뒷채움 시공방법에 의하면 고강도 물성 및 무수축 특성 등을 유지하면서도, 연속공정으로 매우 효율적으로 단시간 안에 뒷채움 시공을 완료할 수 있다.

Claims (12)

  1. 구조물의 뒷채움을 위하여 물과 결합재인 채움재를 교반하여 타설하는 뒷채움 시공방법으로서,
    상기 채움재는 소각재를 포함하고,
    유리석회(free-CaO)의 수화반응성 및 교반 후 생성되는 채움재 슬러리의 유동성 조절을 위하여,
    ⅰ) 미분탄 비산재; ⅱ) 지연제; 및 ⅲ) 유동화제로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 첨가성분을 채움재에 혼합하거나 교반시 혼합하는 단계를 포함하는 관로 구조물의 뒷채움 시공방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소각재는 5 내지 50 중량%의 유리석회를 포함하는 것을 특징으로 하는 관로 관로 구조물의 뒷채움 시공방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소각재는 유동층 보일러 비산재, 열병합 발전소 비산재, 제지애쉬 및 정유시설의 배연탈황석고로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 소각재 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 관로 구조물의 뒷채움 시공방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지연제는 인산염, 붕산염 등의 무기염류; 글루콘산, 구연산 등의 유기산류; 또는 리그닌 술폰산염 중 적어도 하나의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 관로 구조물의 뒷채움 시공방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 뒷채움 시공은,
    시공 현장에서 교반이 이루어지고,
    상기 채움재 및 첨가성분의 투입, 교반 및 타설이 시공 현장에서 연속적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 관로 구조물의 뒷채움 시공방법.
  6. 제1항에 잇어서,
    상기 어느 하나의 혼합 단계에서 시공 현장의 토사를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 관로 구조물의 뒷채움 시공방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 뒷채움 시공은,
    채움재를 저장하는 적어도 하나의 저장장치;
    상기 채움재, 상기 첨가성분 및 물을 혼합 및 교반하여 채움재 슬러리를 준비하는 믹싱장치; 및
    상기 채움재 슬러리를 타설하기 위한 펌프를 구비한 뒷채움 시공 차량 또는 이동형 트레일러에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 관로 구조물의 뒷채움 시공방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 시공 차량은,
    분리된 복수의 저장장치;
    물탱크; 및
    발전기를 탑재하고 있는 것을 특징으로 하는 관로 구조물의 뒷채움 시공방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 채움재는 톤백 방식 또는 이송관을 통하여 상기 저장장치에 투입되는 것을 특징으로 하는 관로 구조물의 뒷채움 시공방법.
  10. 뒷채움 시공을 위한 차량으로서,
    물탱크;
    적어도 2개의 서브 사일로를 포함하고, 소각재를 포함하는 채움재를 저장 및 배출하는 사일로;
    상기 차량의 내부 또는 외부에 배치되고, 상기 채움재 및 첨가제를 혼합하는 믹싱장치를 포함하고,
    연속적인 뒷채움 시공을 수행하는, 뒷채움 시공용 차량.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 믹싱장치는 상향식 스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는 뒷채움 시공용 차량.
  12. 제9항에 있어서,
    차량 내부에 배치된 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뒷채움 시공용 차량.
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