KR20220029839A - Eco friendly injection for ground reinforcement grout composition and construction method using the same - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a high-strength grout composition, which shows improved gel time performance due to controlled hydration reaction, while being eco-friendly by containing a large amount of industrial by-products. A grout composition for ground reinforcement injection of the present invention consists of a quick-setting composition and an inorganic composition. The quick-setting composition comprises: amorphous calcium sulfoaluminate powder; anhydrite powder; desulfurized gypsum powder; and a reactant. The inorganic composition comprises: ordinary Portland cement; blast furnace slag powder; paper ash; and circulating fluidized bed boiler ash.

Description

친환경 지반주입 보강 그라우트 조성물 및 이를 이용한 시공방법{Eco friendly injection for ground reinforcement grout composition and construction method using the same}Eco friendly injection for ground reinforcement grout composition and construction method using the same}

본 발명은 지반주입 보강 그라우트 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 친환경 재료 기반의 지반주입 보강 그라우트 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ground injection reinforcement grout composition and a construction method using the same, and more particularly, to a ground injection reinforcement grout composition based on an eco-friendly material and a construction method using the same.

일반적으로 지반에는 지하수, 하천 유출수, 우수 등 다양한 종류의 물이 존재한다. 이러한 지반 내 물은 지하구조물 및 시설에 존재하는 균열에 침투하여 내부 철근 부식 및 균열을 확대시켜 내구성을 저하시키거나, 균열을 통해 누수가 발생하는 문제를 유발한다. 이를 방지하기 위하여 현재 토목공사에 앞서 지반보강이 실행되고 있으며, 이러한 연약지반에 대한 보강공법 중 토사 또는 암반의 틈새 등에 그라우트(Grout)를 주입관을 통해 주입, 분사시켜 대상 지반을 고결시키는 방법을 그라우팅(Grouting) 공법이라고 한다.In general, various types of water such as groundwater, river runoff, and rainwater exist in the ground. Such water in the ground penetrates into cracks in underground structures and facilities and causes internal rebar corrosion and cracks to expand, reducing durability or causing problems such as leakage through cracks. To prevent this, ground reinforcement is currently being carried out prior to civil engineering work, and among these reinforcement methods for soft ground, a method of solidifying the target ground by injecting and spraying grout through an injection pipe into a gap in the soil or rock is proposed. This is called the grouting technique.

이러한 보강용 그라우트 조성물로 널리 사용되고 있는 것은 모르타르로, 모르타르는 통상 소량의 자갈과 모래 및 시멘트계를 혼합하고 여기에 물을 섞어 사용한다. 그러나, 모르타르 그라우트 조성물은 대부분의 성분이 시멘트계로 이루어져 있어, 시멘트계의 독성과 함께 발화물질이 발생되어 주위 환경을 오염시키는 문제가 있다. 특히 건축구조물의 틈새에 모르타르 그라우트 조성물을 충전할 경우, 시멘트계의 유해성분으로 인하여 주거환경에 심각한 영향을 끼치게 되고, 차수 및 연약지반 보강에 적용할 경우 주변 토양을 오염시키게 되는 등의 문제가 있다.A mortar that is widely used as such a reinforcing grout composition is a mortar usually mixed with a small amount of gravel, sand, and cementitious and mixed with water. However, since most of the components of the mortar grout composition are cement-based, there is a problem in that an ignition material is generated along with the toxicity of the cement-based system, thereby contaminating the surrounding environment. In particular, when the mortar grout composition is filled in the gaps of the building structure, there are problems such as having a serious impact on the residential environment due to the harmful components of cementitious substances, and contaminating the surrounding soil when applied to water repellency and soft ground reinforcement.

[선행특허문헌][Prior Patent Literature]

- 한국 등록특허 제10-1662721호(2016.09.28.)- Korean Patent Registration No. 10-1662721 (2016.09.28.)

- 한국 등록특허 제10-1709239호(2017.02.16.)- Korean Patent Registration No. 10-1709239 (2017.02.16.)

따라서 본 발명은 산업부산물을 다량 함유하여 친환경적이면서도 수화반응 조절을 통한 겔타임 성능이 향상된 고강도의 그라우트 조성물 및 이를 이용한 지반주입 보강 시공방법을 제공하고자 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-strength grout composition containing a large amount of industrial by-products, which is eco-friendly and has improved gel time performance through hydration reaction control, and a ground injection reinforcement construction method using the same.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 급결제 조성물 및 무기계 조성물로 이루어진 지반주입 보강 그라우트 조성물로서, 상기 급결제 조성물은 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말, 무수석고 분말, 탈황석고 분말 및 반응제를 포함하고, 상기 무기계 조성물은 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 분말, 제지애시 및 순환유동층 보일러 애시를 포함하는 지반주입 보강 그라우트 조성물을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a ground injection reinforcement grout composition comprising a rapid setting composition and an inorganic composition, wherein the rapid setting composition includes amorphous calcium sulfoaluminate powder, anhydrite powder, desulfurized gypsum powder and a reactant , The inorganic composition provides a ground injection reinforcement grout composition comprising ordinary Portland cement, blast furnace slag powder, paper ash and circulating fluidized bed boiler ash.

또한 상기 급결제 조성물은 상기 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말 37 내지 67 중량%, 상기 무수석고 분말 12 내지 32 중량%, 상기 탈황석고 분말 10 내지 25 중량% 및 상기 반응제 2 내지 15 중량%를 포함하고, 상기 무기계 조성물은 상기 보통포틀랜드 시멘트 30 내지 60 중량%, 상기 고로슬래그 분말 15 내지 35 중량%, 상기 제지애시 5 내지 25 중량% 및 상기 순환유동층 보일러 애시 5 내지 25 중량%를 포함하고, 상기 급결제 조성물 및 상기 무기계 조성물의 중량비는 1:1 내지 1:5인 것을 특징으로 하는 지반주입 보강 그라우트 조성물을 제공한다.In addition, the rapid setting composition comprises 37 to 67% by weight of the amorphous calcium sulfoaluminate powder, 12 to 32% by weight of the anhydrite powder, 10 to 25% by weight of the desulfurized gypsum powder, and 2 to 15% by weight of the reactant , The inorganic composition comprises 30 to 60% by weight of the ordinary Portland cement, 15 to 35% by weight of the blast furnace slag powder, 5 to 25% by weight of the papermaking ash, and 5 to 25% by weight of the circulating fluidized bed boiler ash, It provides a ground injection reinforcement grout composition, characterized in that the weight ratio of the settlement composition and the inorganic composition is 1:1 to 1:5.

또한 상기 제지애시는 산화칼슘(CaO)을 55 중량% 이상 및 이산화규소(SiO2)를 10 중량% 이상 함유하고, 상기 순환유동층 보일러 애시는 산화칼슘(CaO)을 45 중량% 이상 및 이산화규소(SiO2)를 8 중량% 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 지반주입 보강 그라우트 조성물을 제공한다.In addition, the paper ash contains at least 55 wt% of calcium oxide (CaO) and at least 10 wt% of silicon dioxide (SiO 2 ), and the circulating fluidized bed boiler ash contains at least 45 wt% of calcium oxide (CaO) and silicon dioxide ( SiO 2 ) Provides a ground injection reinforcement grout composition, characterized in that it contains 8% by weight or more.

상기 또 다른 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 그라우트 조성물을 이용한 지반주입 보강 시공방법으로서, 상기 급결제 조성물을 포함하는 A액과 상기 무기계 조성물을 포함하는 B액을 각각 별개의 펌프를 통해 동압 동량으로 보내 Y관에 연결된 주입관 내에 이질의 용액이 혼합된 상태로 공급하고, 하부에 형성된 관통공을 통해 지반으로 충전재를 분사하여 수행되는 1.5 샷 방식의 그라우트 조성물을 이용한 지반주입 보강 시공방법을 제공한다.In order to solve the another problem, the present invention is a ground injection reinforcement construction method using a grout composition, wherein the liquid A containing the quick-setting composition and the liquid B containing the inorganic composition are each separately pumped in equal amounts It provides a ground injection reinforcement construction method using a 1.5-shot type grout composition, which is sent to the Y tube and supplied in a mixed state in the injection tube connected to the Y tube, and the filler is sprayed into the ground through the through hole formed at the bottom. do.

또한 그라우트 조성물을 이용한 지반주입 보강 시공방법으로서, 상기 급결제 조성물을 포함하는 A액과 상기 무기계 조성물을 포함하는 B액을 이중주입관을 통해 지중까지 보내 지중에서 혼합되는 방식으로 수행되는 2.0 샷 방식의 그라우트 조성물을 이용한 지반주입 보강 시공방법을 제공한다.In addition, as a ground injection reinforcement construction method using a grout composition, the liquid A containing the quick-setting composition and the liquid B containing the inorganic composition are sent to the underground through a double injection pipe and mixed in the underground 2.0 shot method. Provided is a method for reinforcing ground injection using a grout composition.

본 발명에 따르면, 급결제 조성물 및 무기계 조성물로 이루어진 지반주입 보강 그라우트 조성물에 있어, 급결제 조성물로 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말, 무수석고 분말 및 탈황석고 분말을 포함하고, 무기계 조성물로 산업부산물을 다량 포함하되, 제지애시 및 순환유동층 보일러 애시를 특정 함량 함유함으로써 수화반응 조절을 통해 고강도의 구현뿐 아니라 겔타임 성능이 향상된 친환경 그라우트 조성물 및 이를 이용한 지반주입 보강 시공방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, in the ground injection reinforcing grout composition comprising a quick-setting composition and an inorganic composition, amorphous calcium sulfoaluminate powder, anhydrite powder and desulfurized gypsum powder are included as the quick-setting composition, and a large amount of industrial by-products as an inorganic composition However, by containing a specific amount of paper ash and circulating fluidized bed boiler ash, it is possible to provide an eco-friendly grout composition with improved gel time performance as well as realization of high strength through hydration reaction control and a ground injection reinforcement construction method using the same.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Also, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

본 발명자들은 급결제 조성물 및 무기계 조성물로 이루어진 지반주입 보강 그라우트 조성물에 있어, 산업부산물을 다량 함유하여 친환경적이면서도 겔타임 성능이 향상된 고강도의 그라우트 조성물을 개발하고자 연구를 거듭한 결과, 급결제 조성물로 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말, 무수석고 분말 및 탈황석고 분말을 포함하고, 무기계 조성물로 산업부산물을 다량 포함하되, 제지애시 및 순환유동층 보일러 애시를 특정 함량 함유함으로써 수화반응 조절을 통해 고강도의 구현뿐 아니라 겔타임 성능을 향상시킬 수 있음을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.As a result of repeated research to develop a high-strength grout composition with improved gel-time performance and eco-friendly by containing a large amount of industrial by-products in the ground injection reinforcement grout composition composed of a quick-setting composition and an inorganic composition, the present inventors have made amorphous into a quick-setting composition. It contains calcium sulfoaluminate powder, anhydrite powder and desulfurized gypsum powder, and contains a large amount of industrial by-products as an inorganic composition, but contains a certain amount of paper ash and circulating fluidized bed boiler ash to achieve high strength through hydration reaction control as well as gel It has been discovered that time performance can be improved and the present invention has been led.

따라서 본 발명은 급결제 조성물 및 무기계 조성물로 이루어진 지반주입 보강 그라우트 조성물로서, 상기 급결제 조성물은 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말, 무수석고 분말, 탈황석고 분말 및 반응제를 포함하고, 상기 무기계 조성물은 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 분말, 제지애시 및 순환유동층 보일러 애시를 포함하는 지반주입 보강 그라우트 조성물을 개시한다.Accordingly, the present invention provides a ground injection reinforcing grout composition comprising a rapid setting composition and an inorganic composition, wherein the rapid setting composition includes amorphous calcium sulfoaluminate powder, anhydrite powder, desulfurized gypsum powder and a reactive agent, and the inorganic composition is usually Disclosed is a ground injection reinforcement grout composition comprising Portland cement, blast furnace slag powder, paper ash and circulating fluidized bed boiler ash.

본 발명에 따른 지반주입 보강 그라우트 조성물은 급결제 조성물(본 발명에서 'A제' 라고도 하며, 물을 배합한 조성물을 'A액'이라 함) 및 무기계 조성물(본 발명에서 'B제' 라고도 하며, 물을 배합한 조성물을 'B액'이라 함)로 이루어져 급결제 조성물 및 무기계 조성물을 혼합 시 급결형 고결체가 형성될 수 있으며, 구조물 인상, 흙제방 보강, 토목 가시설 보강 등을 목적으로 지반에 무기계 그라우트를 주입하는 데에 적합하게 사용될 수 있다.The ground injection reinforcing grout composition according to the present invention is a quick-setting composition (also called 'agent A' in the present invention, and a composition containing water is called 'solution A') and an inorganic composition (also called 'agent B' in the present invention) , a composition containing water is referred to as 'liquid B'), so when a quick-setting composition and an inorganic composition are mixed, a quick-setting solid can be formed. It can be suitably used to inject inorganic grout into

상기 급결제 조성물을 구성하는 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말(C12A7), 무수석고 분말 및 탈황석고 분말은 무수축성 구현을 위한 CSA계 팽창제를 구성하는 성분으로서, 본 발명에서는 후술하는 무기계 조성물에서 산업부산물의 특정 조성에 상응하는 조성으로 이루어질 수 있다. Amorphous calcium sulfoaluminate powder (C12A7), anhydrite powder and desulfurized gypsum powder constituting the quick-setting composition are components constituting the CSA-based expanding agent for non-shrinkage realization, and in the present invention, It may consist of a composition corresponding to a particular composition.

즉, 본 발명에서 상기 급결제 조성물은 상기 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말을 37 내지 67 중량%, 상기 무수석고 분말을 12 내지 32 중량%, 상기 탈황석고 분말을 10 내지 25 중량% 및 상기 반응제를 2 내지 15 중량% 함량으로 포함할 수 있고, 바람직하게는 상기 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말을 42 내지 62 중량%, 상기 무수석고 분말을 12 내지 32 중량%, 상기 탈황석고 분말을 10 내지 25 중량% 및 상기 반응제를 2 내지 15 중량% 함량으로 포함할 수 있다.That is, in the present invention, the rapid setting composition comprises 37 to 67% by weight of the amorphous calcium sulfoaluminate powder, 12 to 32% by weight of the anhydrite powder, 10 to 25% by weight of the desulfurized gypsum powder, and the reactant. may be included in an amount of 2 to 15% by weight, preferably 42 to 62% by weight of the amorphous calcium sulfoaluminate powder, 12 to 32% by weight of the anhydrite powder, and 10 to 25% by weight of the desulfurized gypsum powder and 2 to 15% by weight of the reactant.

상기 반응제는 약액 중에 주재와 반응하여 겔화물을 형성하는 화학약품으로 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 규산소다, 황산나트륨 등의 경화촉진제가 사용될 수 있다.The reactant is not particularly limited to a chemical that reacts with the main material in the chemical to form a gel, and for example, a curing accelerator such as sodium silicate or sodium sulfate may be used.

상기 무기계 조성물은 본 발명에 따른 그라우트 조성물의 결합제를 구성하는 성분으로서, 본 발명에서는 산업부산물을 다량 포함하면서 고강도 구현과 함께 겔타임 성능이 향상되도록 하는 특수 조성을 제시한다.The inorganic composition is a component constituting the binder of the grout composition according to the present invention, and the present invention proposes a special composition for improving the gel time performance with high strength while including a large amount of industrial by-products.

즉, 본 발명에서 상기 무기계 조성물은 상기 보통포틀랜드 시멘트를 30 내지 60 중량%, 상기 고로슬래그 분말을 15 내지 35 중량%, 상기 제지애시를 5 내지 25 중량% 및 상기 순환유동층 보일러 애시를 5 내지 25 중량% 포함할 수 있고, 바람직하게는 상기 보통포틀랜드 시멘트를 35 내지 55 중량%, 상기 고로슬래그 분말을 20 내지 30 중량%, 상기 제지애시를 10 내지 20 중량% 및 상기 순환유동층 보일러 애시를 10 내지 20 중량% 포함할 수 있다.That is, in the present invention, the inorganic composition contains 30 to 60% by weight of the ordinary Portland cement, 15 to 35% by weight of the blast furnace slag powder, 5 to 25% by weight of the paper ash, and 5 to 25% by weight of the circulating fluidized bed boiler ash. It may include by weight, preferably 35 to 55% by weight of the ordinary Portland cement, 20 to 30% by weight of the blast furnace slag powder, 10 to 20% by weight of the paper ash, and 10 to 20% by weight of the circulating fluidized bed boiler ash It may contain 20% by weight.

상기와 같이, 본 발명에서는 상기 무기계 조성물을 구성하는 성분 중 산업부산물로서 고로슬래그 분말, 제지애시 및 상기 순환유동층 보일러 애시를 바람직하게는 40 내지 70 중량%, 더욱 바람직하게는 50 내지 65 중량% 수준으로 함유하면서도 그라우트 조성물의 고강도 구현과 함께 겔타임 성능이 향상되도록 할 수 있다.As described above, in the present invention, the blast furnace slag powder, paper ash and the circulating fluidized bed boiler ash as industrial by-products among the components constituting the inorganic composition are preferably 40 to 70% by weight, more preferably 50 to 65% by weight. It is possible to improve the gel time performance together with the high strength of the grout composition while containing it.

상기 고로슬래그 분말은 제철 및 제강 과정에서 발생되는 고로슬래그를 일정한 분말도로 분쇄한 것으로서, 자체적으로 수경성을 가지고 있지 않지만 시멘트와 같은 알칼리성 재료와 공존하면 수경성을 갖게 되는 잠재 수경성 재료로서, 비정질 물질에 반응성을 부여하여 수화물의 생성 및 강도 발현이 유도되는 특성이 있다. 상기 고로슬래그 분말의 분말도는 3,000 내지 7,000 ㎠/g, 바람직하게는 4,000 내지 6,000 ㎠/g일 수 있다.The blast furnace slag powder is obtained by pulverizing blast furnace slag generated during iron and steelmaking to a certain fineness. It does not have hydraulic properties by itself, but is a latent hydraulic material that has hydraulic properties when coexisted with alkaline materials such as cement. Reactivity with amorphous materials It has the property of inducing the generation of hydrates and the expression of strength. The fineness of the blast furnace slag powder may be 3,000 to 7,000 cm2/g, preferably 4,000 to 6,000 cm2/g.

상기 제지애시는 제지슬러지를 소각하여 발생되는 애시로서, 소각 공정에 따라 탄산칼슘(CaCO3)이 소성반응을 하여 다량의 산화칼슘(CaO)이 발생되고, 결정이 미세해짐에 따라 비표면적이 증가하여 반응성을 증대시키는 산업부산물이다.The paper ash is ash generated by incineration of paper sludge. Calcium carbonate (CaCO3) undergoes a calcination reaction according to the incineration process to generate a large amount of calcium oxide (CaO), and as the crystals become finer, the specific surface area increases. It is an industrial by-product that increases reactivity.

본 발명에서 상기 제지애시는 산화칼슘(CaO)을 55 중량% 이상 및 이산화규소(SiO2)를 10 중량% 이상 함유할 수 있고, 바람직하게는 산화칼슘(CaO)을 55 내지 65 중량% 및 이산화규소(SiO2)를 10 내지 20 중량% 함유할 수 있다. 산화칼슘을 상기 함량 범위로 함유할 경우, 간극수를 소화하여 포틀랜다이트(Ca(OH)2)를 생성하고 이는 초기 반응성을 촉진시킬 뿐만 아니라 흙 속에서도 규산염 및 알루민산염과 반응하여 수화물(칼슘실리케이트 또는 칼슘알루미네이트) 등을 생성하기 쉽게 하여, 그라우트 조성물의 강도 및 겔 타임 성능을 향상시킬 수 있다.In the present invention, the paper ash may contain 55 wt% or more of calcium oxide (CaO) and 10 wt% or more of silicon dioxide (SiO2), preferably 55 to 65 wt% of calcium oxide (CaO) and silicon dioxide (SiO2) may be contained in an amount of 10 to 20% by weight. When calcium oxide is contained in the above content range, portlandite (Ca(OH) 2 ) is produced by digesting pore water, which not only promotes initial reactivity, but also reacts with silicate and aluminate in soil to form hydrate (calcium) silicate or calcium aluminate), and the like, so that the strength and gel time performance of the grout composition can be improved.

본 발명에서 상기 제지애시는 전술한 바와 같이 상기 무기계 조성물 중에 5 내지 25 중량%, 바람직하게는 10 내지 20 중량% 함량으로 포함되는데, 그 함량이 과도할 경우에는 그라우트 조성물의 강도 및 겔 타임 성능이 오히려 저하된다. 그러나, 유사한 함량 수준의 순환유동층 보일러 애시와 함께 조합되어 사용될 경우 그라우트 조성물의 강도 및 겔 타임 성능을 현저히 향상시키는 것으로 확인되었다.In the present invention, the paper ash is included in an amount of 5 to 25% by weight, preferably 10 to 20% by weight, in the inorganic composition as described above, and when the content is excessive, the strength and gel time performance of the grout composition are reduced rather deteriorated. However, it has been found to significantly improve the strength and gel time performance of the grout composition when used in combination with a circulating fluidized bed boiler ash of a similar content level.

상기 제지애시는 비중이 2.7 수준이며, 분말도는 3,600 ㎠/g 이상, 바람직하게는 3,600 내지 5,000 ㎠/g일 수 있다.The paper ash may have a specific gravity of 2.7 level, and a fineness of 3,600 cm 2 /g or more, preferably 3,600 to 5,000 cm 2 /g.

상기 순환유동층 보일러 애시는 열병합 발전소에서 생성되는 산업부산물로, '열병합 애시'라고도 하며, 플라이 애시의 일종으로 분류된다. The circulating fluidized bed boiler ash is an industrial by-product generated in a cogeneration plant, also called 'cogeneration ash', and is classified as a kind of fly ash.

본 발명에서 상기 순환유동층 보일러 애시는 산화칼슘(CaO)을 45 중량% 이상 및 이산화규소(SiO2)를 8 중량% 이상 함유할 수 있고, 바람직하게는 산화칼슘(CaO)을 45 내지 55 중량% 및 이산화규소(SiO2)를 8 내지 20 중량% 함유할 수 있다. 상기 제지애시와 마찬가지로, 상기 순환유동층 보일러 애시는 산화칼슘을 상기 함량 범위로 함유함으로써 강도 발현 및 겔 타임 성능 향상에 기여한다.In the present invention, the circulating fluidized bed boiler ash may contain 45 wt% or more of calcium oxide (CaO) and 8 wt% or more of silicon dioxide (SiO 2 ), preferably 45 to 55 wt% of calcium oxide (CaO) and 8 to 20 wt% of silicon dioxide (SiO2). Like the paper ash, the circulating fluidized bed boiler ash contributes to the improvement of strength and gel time performance by containing calcium oxide in the above content range.

본 발명에서 상기 순환유동층 보일러 애시는 전술한 바와 같이 상기 무기계 조성물 중에 5 내지 25 중량%, 바람직하게는 10 내지 20 중량% 함량으로 포함되는데, 역시 그 함량이 과도할 경우에는 그라우트 조성물의 강도 및 겔 타임 성능이 오히려 저하되나, 유사한 함량 수준의 상기 제지애시와 함께 조합 사용됨으로써 그라우트 조성물의 강도 및 겔 타임 성능을 현저히 향상시키게 된다.In the present invention, the circulating fluidized bed boiler ash is included in an amount of 5 to 25% by weight, preferably 10 to 20% by weight, in the inorganic composition as described above. Although the time performance is rather deteriorated, the strength and gel time performance of the grout composition are significantly improved by being used in combination with the paper ash at a similar content level.

상기 순환유동층 보일러 애시는 비중이 2.6 수준이며, 분말도는 2,700 ㎠/g 이상, 바람직하게는 2,700 내지 4,000 ㎠/g일 수 있다.The circulating fluidized bed boiler ash may have a specific gravity of 2.6 and a fineness of 2,700 cm 2 /g or more, preferably 2,700 to 4,000 cm 2 /g.

그라우트 조성물 제조에 있어 일반적으로, 초기 간극수를 제어하기 위하여 지반 주입재에 벤토나이트를 주로 사용해 왔으나, 벤토나이트는 환경적인 측면에서 악영향을 줄수 있다. 이에, 본 발명에서는 제지애시 및 순환유동층 보일러 애시를 벤토나이트와 같은 역할을 할 수 있는 재료로 선택하여, B액(현탁액)을 구성하는 결합재의 40 내지 70 중량%, 바람직하게는 50% 이상을 산업부산물을 활용함으로써 친환경성을 확보할 수 있도록 한다.In general, in the manufacture of grout compositions, bentonite has been mainly used in the ground injection material to control the initial pore number, but bentonite may have an adverse effect on the environment. Accordingly, in the present invention, 40 to 70% by weight of the binder constituting the B liquid (suspension) by selecting paper ash and circulating fluidized bed boiler ash as a material that can act as bentonite, preferably 50% or more. By using by-products, eco-friendliness can be secured.

한편, 본 발명에서 상기 급결제 조성물 및 상기 무기계 조성물의 중량비는 전술한 상기 급결제 조성물 및 상기 무기계 조성물의 각 조성을 적용하여 그라우트 조성물의 고강도 구현과 함께 겔타임 성능이 향상되도록 하기 위해 1:1 내지 1:5일 수 있고, 바람직하게는 1:2 내지 1:4일 수 있다.On the other hand, in the present invention, the weight ratio of the quick-setting composition and the inorganic composition is 1:1 to apply each composition of the quick-setting composition and the inorganic composition to realize high strength of the grout composition and improve the gel time performance. It may be 1:5, preferably 1:2 to 1:4.

이상의 본 발명에 따른 그라우트 조성물을 이용한 지반주입 시공은 통상의 공법에 따를 수 있으며, 예컨대, LW(Labiles Wasserglass), SGR(Space Grouting Rocket System) 공법과 같은 그라우트 주입 공법에 적용하여, 1.5 샷(shot) 또는 2.0 샷(shot)(이중주입관 방식)의 방법으로 그라우트 주입할 수 있다.The above ground injection construction using the grout composition according to the present invention may follow a conventional method, for example, by applying a grout injection method such as LW (Labiles Wasserglass), SGR (Space Grouting Rocket System) method, 1.5 shot (shot) ) or 2.0 shot (double injection tube method) can be used for grout injection.

1.5 샷 공법은 2가지의 약액을 각각 별개의 펌프를 통해 동압 동량으로 보내 Y관에 연결된 주입관 내에 이질의 용액이 혼합된 상태로 공급하고, 하부에 형성된 관통공을 통해 지반으로 충전재를 분사하는 방식으로 이루어질 수 있다.In the 1.5 shot method, two chemical solutions are sent at the same pressure at the same pressure through separate pumps, and the heterogeneous solution is supplied in a mixed state in the injection tube connected to the Y tube, and the filler is sprayed into the ground through the through hole formed at the bottom. can be done in this way.

2.0 샷 공법은 2가지의 약액을 지중까지 보내 지중에서 혼합되는 방식으로, 이 방식은 1.0 샷 방식의 공급라인을 이중으로 설치한 것으로 볼 수 있고, 지표에서 지중까지의 구간의 주입라인이 2개이며, 이들 약액은 지중에서 혼합된다.The 2.0 shot method is a method in which two chemical liquids are sent to the underground and mixed underground. and these chemical solutions are mixed underground.

LW 공법은 1.5 샷 주입 방식의 대표적인 공법으로, 일반적으로는 물유리(규산소다)와 시멘트 밀크를 혼합 주입하는 방식이다. 주로 자갈층 또는 모래층에 전면 침투가 가능하며, 연약한 점성토나 실트층에 주입되어 침하방지 또는 지반강화 등을 목적으로 사용된다.The LW method is a representative method of the 1.5 shot injection method, and in general, water glass (sodium silicate) and cement milk are mixed and injected. It is mainly capable of penetrating the gravel layer or the sand layer, and is used for the purpose of preventing settlement or strengthening the ground by injecting it into the soft clay or silt layer.

SGR 공법은 2.0 샷 주입 방식의 대표적인 공법으로, 일반적으로는 물유리와 급결제, 시멘트 등의 혼합 현탁액을 사용하는 방식이다. 주로 점성토, 사질토 지반에 모두 주입이 가능하여, 연약지반을 개량하는 데 적용된다.The SGR method is a representative method of the 2.0 shot injection method, and generally uses a mixed suspension of water glass, quick-setting admixture, cement, etc. It is mainly applied to the improvement of soft ground because it can be injected into both cohesive and sandy soil.

본 발명에서 장비의 구성은 2교반 이상이 가능한 전용 교반장치(믹서), 각각의 교반액을 정량으로 공급하기 위한 압력 배분 장치, 결합수의 온도를 제어하기 위한 장치(보일러), 이중관 롯드를 설치하기 위한 천공기로 구성될 수 있다.In the present invention, the equipment consists of a dedicated stirring device (mixer) capable of more than two stirrings, a pressure distribution device for supplying each stirring liquid in a fixed amount, a device for controlling the temperature of the combined water (boiler), and a double pipe rod. It may consist of a perforator for

예컨대, A제와 B제를 각각 물과 혼합하는 전용 믹서를 사용하고, 결합수는 20 내지 30℃의 온도를 유지할 수 있도록 하는 장치(보일러)가 시공장비로 구성될 수 있고, 2.0 샷으로 시공할 경우 소요 깊이까지 천공기로 천공하여 복합 그라우트 시스템을 적용하여 시공할 수 있다.For example, using a dedicated mixer that mixes agent A and agent B with water, respectively, a device (boiler) that allows the combined water to maintain a temperature of 20 to 30 ° C. In this case, the complex grout system can be applied by drilling with a perforator to the required depth.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of Examples.

실시예Example

급결제 조성물(A제)로서 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말 52 중량부, 무수석고 분말 22 중량부, 탈황석고 분말 18 중량부 및 경화촉진제(규산소다) 8 중량부가 혼합된 조성물 60 kg에 물 179.8 L를 배합(W/B=300%)하여 A액 200 L를 준비하고, 무기계 조성물(B제)로서 보통포틀랜드 시멘트 45 중량부, 고로슬래그 분말(분말도 약 5,000 ㎠/g) 25 중량부, 제지애시(분말도 약 4,000 ㎠/g, 비중 2.7)를 15 중량부 및 순환유동층 보일러 애시(분말도 약 3,000 ㎠/g, 비중 2.6) 15 중량부가 혼합된 조성물 147.5 kg에 물 147.5 kg을 배합(W/B=300%)하여 B액 200 L를 준비하고, A액 및 B액을 혼합하여 그라우트 조성물을 제조하였다.As a quick-setting composition (agent A), 52 parts by weight of amorphous calcium sulfoaluminate powder, 22 parts by weight of anhydrite powder, 18 parts by weight of desulfurized gypsum powder, and 8 parts by weight of a curing accelerator (sodium silicate) are mixed in 60 kg of a composition with 179.8 L of water (W/B = 300%) to prepare 200 L of solution A, 45 parts by weight of ordinary Portland cement as an inorganic composition (agent B), 25 parts by weight of blast furnace slag powder (about 5,000 cm2/g of powder), and paper 147.5 kg of water is mixed with 147.5 kg of composition (W /B = 300%) to prepare 200 L of solution B, and a grout composition was prepared by mixing solution A and solution B.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예에서 무기계 조성물(B제)에 있어, 순환유동층 보일러 애시를 사용하지 않고 제지애시를 30 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 그라우트 조성물을 제조하였다.A grout composition was prepared in the same manner as in Example except that 30 parts by weight of paper ash was used without using circulating fluidized bed boiler ash in the inorganic composition (agent B) in the above example.

비교예 2Comparative Example 2

상기 실시예에서 무기계 조성물(B제)에 있어, 제지애시를 사용하지 않고 순환유동층 보일러 애시를 30 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 그라우트 조성물을 제조하였다.A grout composition was prepared in the same manner as in Example, except that 30 parts by weight of circulating fluidized bed boiler ash was used in the inorganic composition (agent B) in the above example without using paper ash.

시험예test example

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 그라우트 조성물에 대하여 하기 방법으로 겔 타임 및 재령별 압축강도를 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.For the grout compositions prepared according to Examples and Comparative Examples, gel time and compressive strength by age were measured by the following method, and the results are shown in Table 1 below.

[겔 타임 측정방법] [Method for measuring gel time]

겔타임이란 A액과 B액을 혼합한 후 서서히 점성이 증가하면서 유동성을 상실하고 겔화될 때까지의 소요시간을 의미하며, 약액이 주입된 후 주입재가 역류되지 않는 데 필요한 시간으로서, 약액주입공법의 시공성을 판단할수 있는 척도이다. 본 시험예에서는 종이컵에 A액과 B액을 각각 30 cc씩 계량하고 약 1초 간격으로 교반하면서 혼합액의 흐름성이 정지되는 시간을 3회 측정하여 평균값을 산정하였다.Gel time refers to the time it takes until the liquidity is lost and gelled as the viscosity gradually increases after mixing the A and B solutions. It is a measure to judge the constructibility of In this test example, 30 cc of each of solution A and solution B were weighed in a paper cup, and while stirring at intervals of about 1 second, the time for stopping the flow of the mixed solution was measured three times, and the average value was calculated.

[재령별 압축강도 측정방법][Method of measuring compressive strength by age]

본 시험예에서 압축강도는 A액과 B액을 혼합한 주입재만을 경화시킨 고결물의 압축강도를 의미하며, 흙의 일축압축 시험방법(KS F 2314)에 의거하여 50×50×50 mm 크기의 큐빅몰드를 제작하여 모르타르의 표준조건으로 수중양생을 실시한 후 3일, 7일 및 28일 재령별로 3개의 시편에 대한 일축 압축강도를 측정하여 평균값을 산정하였다.In this test example, the compressive strength means the compressive strength of the solidified material obtained by hardening only the injection material mixed with solution A and solution B. According to the uniaxial compression test method of soil (KS F 2314), a cubic 50×50×50 mm size After the mold was manufactured and cured in water under the standard conditions of the mortar, the uniaxial compressive strength of three specimens was measured for each age of 3 days, 7 days and 28 days, and the average value was calculated.

구분division 겔 타임
(sec)
gel time
(sec)
재령별 압축강도(MPa)Compressive strength by age (MPa)
3일3 days 7일7 days 28일28 days 실시예 1Example 1 99 3.453.45 5.905.90 8.968.96 비교예 1Comparative Example 1 1818 1.381.38 2.572.57 4.124.12 비교예 2Comparative Example 2 2525 0.790.79 2.272.27 3.053.05

표 1을 참조하면, 본 발명에 따라 급결제 조성물 및 무기계 조성물로 이루어진 지반주입 보강 그라우트 조성물에 있어, 급결제 조성물로 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말, 무수석고 분말 및 탈황석고 분말을 포함하고, 무기계 조성물로 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 분말, 제지애시 및 순환유동층 보일러 애시를 포함하되, 제지애시 및 순환유동층 보일러 애시를 특정 함량 함유함으로써, 산업부산물을 다량 포함하면서도 수화반응 조절을 통해 고강도의 구현뿐 아니라 겔타임 성능을 향상시킨 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, in the ground injection reinforcement grout composition comprising the rapid setting composition and the inorganic composition according to the present invention, amorphous calcium sulfoaluminate powder, anhydrite powder and desulfurized gypsum powder are included as the rapid setting composition, and the inorganic composition Including furnace ordinary Portland cement, blast furnace slag powder, papermaking ash, and circulating fluidized bed boiler ash, but containing a certain amount of papermaking ash and circulating fluidized bed boiler ash, it contains a large amount of industrial by-products and high strength through hydration reaction control as well as realization of gel It can be seen that the time performance is improved.

이에 대하여, 무기계 조성물로서 제지애시 또는 순환유동층 보일러 애시를 단독으로 동량의 함량으로 사용하더라도 압축강도 및 겔 타임 성능이 제지애시 및 순환유동층 보일러 애시를 조합 사용하는 경우에 비해 현저히 저하되는 것을 알 수 있다.In contrast, even when paper ash or circulating fluidized bed boiler ash is used alone in the same amount as the inorganic composition, the compressive strength and gel time performance are significantly reduced compared to the case of using the paper ash and circulating fluidized bed boiler ash in combination. .

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.As above, preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. The description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention.

따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Accordingly, the scope of the present invention is indicated by the claims described below rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning, scope, and equivalent concept of the claims are included in the scope of the present invention. should be interpreted

Claims (5)

급결제 조성물 및 무기계 조성물로 이루어진 지반주입 보강 그라우트 조성물로서,
상기 급결제 조성물은 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말, 무수석고 분말, 탈황석고 분말 및 반응제를 포함하고,
상기 무기계 조성물은 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 분말, 제지애시 및 순환유동층 보일러 애시를 포함하는 지반주입 보강 그라우트 조성물.
A ground injection reinforcement grout composition comprising a quick-setting composition and an inorganic composition,
The quick-setting composition comprises amorphous calcium sulfoaluminate powder, anhydrite powder, desulfurized gypsum powder and a reactive agent,
The inorganic composition is a ground injection reinforcement grout composition comprising ordinary Portland cement, blast furnace slag powder, paper ash and circulating fluidized bed boiler ash.
제1항에 있어서,
상기 급결제 조성물은 상기 비정질 칼슘 설포 알루미네이트 분말 37 내지 67 중량%, 상기 무수석고 분말 12 내지 32 중량%, 상기 탈황석고 분말 10 내지 25 중량% 및 상기 반응제 2 내지 15 중량%를 포함하고,
상기 무기계 조성물은 상기 보통포틀랜드 시멘트 30 내지 60 중량%, 상기 고로슬래그 분말 15 내지 35 중량%, 상기 제지애시 5 내지 25 중량% 및 상기 순환유동층 보일러 애시 5 내지 25 중량%를 포함하고,
상기 급결제 조성물 및 상기 무기계 조성물의 중량비는 1:1 내지 1:5인 것을 특징으로 하는 지반주입 보강 그라우트 조성물.
The method of claim 1,
The rapid setting composition comprises 37 to 67% by weight of the amorphous calcium sulfoaluminate powder, 12 to 32% by weight of the anhydrite powder, 10 to 25% by weight of the desulfurized gypsum powder, and 2 to 15% by weight of the reactant,
The inorganic composition comprises 30 to 60% by weight of the ordinary Portland cement, 15 to 35% by weight of the blast furnace slag powder, 5 to 25% by weight of the papermaking ash, and 5 to 25% by weight of the circulating fluidized bed boiler ash,
Ground injection reinforcement grout composition, characterized in that the weight ratio of the quick-setting composition and the inorganic composition is 1:1 to 1:5.
제2항에 있어서,
상기 제지애시는 산화칼슘(CaO)을 55 중량% 이상 및 이산화규소(SiO2)를 10 중량% 이상 함유하고, 상기 순환유동층 보일러 애시는 산화칼슘(CaO)을 45 중량% 이상 및 이산화규소(SiO2)를 8 중량% 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 지반주입 보강 그라우트 조성물.
3. The method of claim 2,
The paper ash contains at least 55 wt% of calcium oxide (CaO) and at least 10 wt% of silicon dioxide (SiO 2 ), and the circulating fluidized bed boiler ash contains at least 45 wt% of calcium oxide (CaO) and silicon dioxide (SiO) 2 ) Ground injection reinforcement grout composition, characterized in that it contains 8% by weight or more.
그라우트 조성물을 이용한 지반주입 보강 시공방법으로서,
제1항의 급결제 조성물을 포함하는 A액과 제1항의 무기계 조성물을 포함하는 B액을 각각 별개의 펌프를 통해 동압 동량으로 보내 Y관에 연결된 주입관 내에 이질의 용액이 혼합된 상태로 공급하고, 하부에 형성된 관통공을 통해 지반으로 충전재를 분사하여 수행되는 1.5 샷 방식의 그라우트 조성물을 이용한 지반주입 보강 시공방법.
As a ground injection reinforcement construction method using a grout composition,
The liquid A containing the quick-setting composition of claim 1 and the liquid B containing the inorganic composition of claim 1 are each sent at the same pressure through a separate pump at the same pressure, and the heterogeneous solution is supplied in a mixed state in the injection tube connected to the Y tube, , A ground injection reinforcement construction method using a 1.5-shot type grout composition performed by spraying a filler into the ground through a through hole formed in the lower part.
그라우트 조성물을 이용한 지반주입 보강 시공방법으로서,
제1항의 급결제 조성물을 포함하는 A액과 제1항의 무기계 조성물을 포함하는 B액을 이중주입관을 통해 지중까지 보내 지중에서 혼합되는 방식으로 수행되는 2.0 샷 방식의 그라우트 조성물을 이용한 지반주입 보강 시공방법.
As a ground injection reinforcement construction method using a grout composition,
The ground injection reinforcement construction using the 2.0-shot type grout composition, which is performed by sending the liquid A containing the quick-setting composition of claim 1 and the liquid B containing the inorganic composition of claim 1 to the underground through a double injection pipe and mixing them in the underground method.
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