KR20230060396A - The colloidal silica composition for the grouting using the aluminum salt and construction method using the same - Google Patents

The colloidal silica composition for the grouting using the aluminum salt and construction method using the same Download PDF

Info

Publication number
KR20230060396A
KR20230060396A KR1020210145066A KR20210145066A KR20230060396A KR 20230060396 A KR20230060396 A KR 20230060396A KR 1020210145066 A KR1020210145066 A KR 1020210145066A KR 20210145066 A KR20210145066 A KR 20210145066A KR 20230060396 A KR20230060396 A KR 20230060396A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
grouting
cement
colloidal silica
weight
solution
Prior art date
Application number
KR1020210145066A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102583952B1 (en
Inventor
정의원
Original Assignee
정의원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 정의원 filed Critical 정의원
Priority to KR1020210145066A priority Critical patent/KR102583952B1/en
Publication of KR20230060396A publication Critical patent/KR20230060396A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102583952B1 publication Critical patent/KR102583952B1/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/06Quartz; Sand
    • C04B14/062Microsilica, e.g. colloïdal silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08Acids or salts thereof
    • C04B22/10Acids or salts thereof containing carbon in the anion
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08Acids or salts thereof
    • C04B22/12Acids or salts thereof containing halogen in the anion
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08Acids or salts thereof
    • C04B22/14Acids or salts thereof containing sulfur in the anion, e.g. sulfides
    • C04B22/142Sulfates
    • C04B22/148Aluminium-sulfate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24Macromolecular compounds
    • C04B24/38Polysaccharides or derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04Portland cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/40Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing mixtures of inorganic and organic compounds
    • C09K17/42Inorganic compounds mixed with organic active ingredients, e.g. accelerators
    • C09K17/44Inorganic compounds mixed with organic active ingredients, e.g. accelerators the inorganic compound being cement
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/0004Compounds chosen for the nature of their cations
    • C04B2103/0021Compounds of elements having a valency of 3
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/70Grouts, e.g. injection mixtures for cables for prestressed concrete
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2250/00Production methods
    • E02D2250/003Injection of material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Abstract

The present invention relates to a grouting colloidal silica composition using aluminum salt and a construction method using the same, which provide a safe construction site. The construction method of the present invention comprises: a first process of obtaining a colloidal silica solution; a second process of obtaining a suspension composition; and a third process of obtaining a completely hardened body.

Description

알루미늄 염을 이용한 그라우팅용 콜로이달 실리카 조성물 및 이를 이용한 시공방법{The colloidal silica composition for the grouting using the aluminum salt and construction method using the same}The colloidal silica composition for the grouting using the aluminum salt and construction method using the same}

본 발명은 지반 개량이나 용수(湧水)의 방지를 위해 지반의 공극에 약액을 공급하여 지반의 고결화를 도모하고, 지반의 지지력 증가, 투수성 감소, 지반과 구조물과의 일체화를 위한 콜로이달 실리카로 이루어지는 그라우팅(Grouting) 약제를 제조하기 위하여 pH가 매우 낮은 무기산 대신에 알루미늄 염을 이용한 그라우팅용 콜로이달 실리카 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 기술분야의 발명이다.The present invention promotes solidification of the ground by supplying a chemical liquid to the pores of the ground to improve the ground or prevent irrigation, increase the bearing capacity of the ground, decrease the permeability, and colloidal for integrating the ground and the structure. It is an invention in the technical field related to a colloidal silica composition for grouting using an aluminum salt instead of an inorganic acid having a very low pH in order to prepare a grouting agent made of silica and a construction method using the same.

본원은 종래의 그라우팅 겔타임(Gel time)을 위하여 실리카 졸.겔법이 이루어질 수 있도록 화학적으로 불안정한 콜로이달 실리카를 제조할 때 강산성의 무기산(Inorganic acid)과 액상 규산염의 고속교반에 의한 제조공법의 적용이 아니고 환경적으로 마일드(Mild)하고, 시멘트 고결체의 물성 향상을 제공하는 알루미늄 염(Inorganic salts)과 규산염(Silicates)의 고속교반에 의해 화학적으로 불안정한 콜로이달 실리카을 얻으며 그라우팅 졸겔 타임을 조절할 수 있도록 화학적으로 불안정한 콜로이달 실리카를 함유하는 그라우팅 조성물을 제공하고 이를 이용한 환경친화적 시공방법에 관한 기술이다. The application of the manufacturing method by high-speed stirring of a strong acidic inorganic acid and liquid silicate when manufacturing chemically unstable colloidal silica so that the silica sol-gel method can be performed for the conventional grouting gel time Chemically unstable colloidal silica is obtained by high-speed stirring of aluminum salts (Inorganic salts) and silicates, which are environmentally mild and improve the physical properties of cement solids, and the grouting sol-gel time can be controlled. It is a technology related to providing a grouting composition containing chemically unstable colloidal silica and an environmentally friendly construction method using the same.

그라우팅(Grouting) 공법이란 연약지반을 위한 지반의 고결화, 지반의 지지력 증가, 투수성 감소, 지반과 구조물과의 일체화 등을 목적으로 기초지반이나 구조물 주변 및 구조물 자체 내부로 각종 시멘트, 모르타르, 약제 등의 그라우트를 주입하는 기술이다. The grouting method is the application of various types of cement, mortar, and chemicals to the foundation ground, around the structure, or inside the structure itself for the purpose of solidifying the ground for soft ground, increasing the bearing capacity of the ground, reducing the permeability, and integrating the ground with the structure. It is a technique of injecting grout on the back.

기초 지반이 연약할 때 구조물 주변 및 구조물 자체 또는 그 내부로 각종 시멘트나 모르타르나 반응약제 등을 주입하는 것으로서, 흙 속의 공극이나 암반의 균열에 주입제를 넣어 지수벽을 만들기 위한 목적으로 설치하는 커튼 그라우팅, 콘크리트 댐과 같은 구조물과 기초 암반과의 일체화, 기초 암반의 변형성과와 강도 등을 개량할 목적으로 실시하는 컨솔리데이션 그라우팅 등이 있다.A curtain installed for the purpose of making water-stop walls by injecting various types of cement, mortar, or reactive chemicals into the periphery of a structure or into the structure itself or its interior when the foundation ground is soft. There are grouting, integration of structures such as concrete dams with the foundation rock mass, and consolidation grouting conducted for the purpose of improving the deformability and strength of the foundation rock mass.

일반적으로 그라우팅과 관련한 연약지반이라고 하면 상부구조물을 지지할 수 없는 상태의 지반을 말하며, 예를 들면 연약한 점토, 느슨한 사질토, 유기질토 등이 이에 속하고 연약한 점성토나 유기질토로 구성된 지반 위에 도로, 교량, 건물 등이 그대로 놓여 진다면 침하량이 과대해지고, 지지력이 부족하여 안전상의 문제가 발생하게 되므로 이러한 문제들이 예상되는 연약지반을 개량하여 어떠한 목적물을 건설하는데 있어 안전상의 문제점을 제거하기 위한 수단으로 연약지반 개량공법으로 그라우팅 공법이 많이 이용될 것으로 예측된다.In general, soft ground related to grouting refers to the ground in a state where the superstructure cannot be supported. For example, soft clay, loose sandy soil, organic soil, etc. belong to this category, and roads, bridges, If the building is left as it is, the amount of settlement becomes excessive and the lack of bearing capacity causes safety problems. Therefore, soft ground improvement as a means to eliminate safety problems in constructing any object by improving the soft ground where these problems are expected It is expected that the grouting method will be widely used as a construction method.

또한, 도로를 건설함에 있어 단단한 기초지반을 필요로 한데 연약지반구간을 피해 건설하기 위하여 과다한 공사비의 지출이 불가피해지는 경우 지반 건설에 필요로 하는 정도의 강도를 갖도록 경도를 끌어올리는 작업이 필요하게 된다. In addition, when a solid foundation ground is required for road construction, and excessive construction costs are unavoidable in order to avoid the soft ground section, it is necessary to raise the hardness to have the strength required for ground construction. .

종래의 기술에서 콜로이달 실리카가 포함된 그라우팅 조성물을 얻기 위해 개시된 선행기술들을 살펴보면 다음과 같다. In the prior art, the prior art disclosed to obtain a grouting composition containing colloidal silica is as follows.

한국공개특허 출원번호 10-2020-0123592에서는 겔 형성 후에도 유동성 유지가 가능하여 다량의 누수가 있거나 공동부위에 물이 많이 차 있는 경우 또는 유수(흐르는 물)지역에도 유리하게 적용할 수 있는 가소성 그라우트 약액 조성물과 이를 이용한 가소성 그라우트팅 공법이 제시되어 있다. According to Korea Patent Publication No. 10-2020-0123592, it is possible to maintain fluidity even after gel formation, so that it can be advantageously applied even in cases where there is a large amount of leakage or a lot of water in the cavity, or in areas with running water (flowing water). A composition and a plastic grouting method using the same are presented.

한국공개특허 공개번호 10-2020-0051352 A에서는 일 실시예에 따른 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법은 다수의 벽체로 구성된 CIP 벽체의 후면 지반에 다수의 천공홀을 형성하는 천공홀 형성단계와; 상기 천공홀에 케이싱을 삽입하고 상기 케이싱 내에 주입관을 설치하는 주입관 설치단계와;상기 주입관을 통해 시멘트밀크로 이루어진 제1그라우팅재를 저압으로 주입하는 제1그라우팅재 주입단계와; 상기 지반의 공극에 침투된 제1그라우팅재의 표면에 피복되도록 제1그라우팅재 주입 후 연이어 제2그라우팅재를 주입하는 제2그라우팅재 주입단계;를 포함하는 CIP(Cast-In place Pile) 벽체후면 차수용 그라우팅공법이 제시되어 있다. In Korea Patent Publication No. 10-2020-0051352 A, the grouting method for water-repellent CIP wall according to an embodiment includes a drilling hole forming step of forming a plurality of drilling holes in the ground of the rear surface of a CIP wall composed of a plurality of walls; an injection pipe installation step of inserting a casing into the drilled hole and installing an injection pipe in the casing; a first grouting material injection step of injecting a first grouting material made of cement milk at a low pressure through the injection pipe; A second grouting material injection step of injecting a second grouting material successively after injecting the first grouting material so that the surface of the first grouting material penetrated into the pores of the ground is coated; The acceptance grouting method is presented.

한국공개특허 공개번호 10-2020-0041522에서는 기존 특허등록 제0681272호에 개시된 지반개량재의 성분 개선을 통한 고결시간의 조절과 압축강도가 증가되어질 수 있도록 하여 침수를 억제함과 함께 지반 보강효율이 극대화되도록 하기 위한 그라우트 주입재 제조방법, 이에 의해 제조된 그라우트 주입재 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법이 제시되어 있다. In Korea Patent Publication No. 10-2020-0041522, it is possible to control the solidification time and increase the compressive strength through the improvement of the components of the ground improvement material disclosed in the existing patent registration No. 0681272, suppressing flooding and maximizing ground reinforcement efficiency A method for manufacturing a grout injection material, a grout injection material manufactured thereby, and a grouting construction method using the same are presented.

한국공개특허 출원번호 10-2020-0016728에서는 주입재의 양생시간을 단축시키고 초기 강도 발현이 빠르며 친환경성을 갖는 강관다단 친환경 속경성 그라우팅용 조성물이 제시되어 있다. Korean Patent Publication No. 10-2020-0016728 proposes a composition for multi-stage, eco-friendly, fast-setting steel pipe grouting that shortens the curing time of an injection material, exhibits rapid initial strength, and has eco-friendliness.

한국공개특허 출원번호 10-2019-0085742에서는 30~60 부피%의 물유리와 40~70 부피%의 물을 혼합하여 규산소다 수용액을 준비하는 단계; II) 상기 규산소다 수용액과 탄산수를 5:1 내지 10:1의 중량비로 배합하여 활성 실리케이트 약액을 얻는 단계; 및 III) 상기 활성 실리케이트 약액과 시멘트 수용액을 1:1의 부피비로 혼합하여 지반 내로 분사주입 및 겔화시키는 단계;를 포함하는 그라우팅 시공방법이 제시되어 있다. In Korea Patent Publication No. 10-2019-0085742, preparing a sodium silicate aqueous solution by mixing 30 to 60% by volume of water glass and 40 to 70% by volume of water; II) mixing the sodium silicate aqueous solution and carbonated water in a weight ratio of 5:1 to 10:1 to obtain an active silicate chemical solution; and III) mixing the active silicate chemical solution and the cement aqueous solution in a volume ratio of 1:1 and spraying and injecting them into the ground and gelling them.

한국공개특허 출원번호 10-2017-0165818에서는 경량 무기 결합재 10∼80중량%, 잔골재 10∼80중량%, 성능 개선제 0.01∼20중량% 및 물 1∼50중량%를 포함하며, 성능 개선제는 에틸렌 초산 비닐 공중합체 75∼99중량%, 스티렌 염화 비닐 공중합체 0.1∼20중량%, 메틸메타크릴레이트-염화비닐리덴 공중합체 0.1∼20중량%, 폴리아릴설폰 0.1∼20중량% 및 라우릴 아크릴레이트 0.01∼15중량%를 포함하고, 잔골재는 입경이 0.01~2mm범위를 가지는 실리카질 규사 50~99중량% 및 버텀애시 1~50중량%로 이루어지고, 경량 무기 결합재는 분말도가 3,500~8,000cm2/g인 미립도 시멘트 20∼90중량%, 칼슘 알루미네이트 1∼20중량%, 고로슬래그 0.1∼20중량%, 메타카올린 0.1∼20중량%, 천매암 분말 0.1~20중량%, 석고 0.1∼15중량%, 알루민산 칼슘 0.1∼10중량%, 제올라이트 0.1∼10중량%, 부석 0.001∼10중량% 및 지연제 0.01∼10중량%를 포함하는, 내구성 및 자기 치유성 경량 그라우트재 조성물 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법을 제시하고 있다. In Korea Patent Publication No. 10-2017-0165818, it contains 10 to 80% by weight of a lightweight inorganic binder, 10 to 80% by weight of fine aggregate, 0.01 to 20% by weight of a performance improver, and 1 to 50% by weight of water, and the performance improver is ethylene acetic acid 75 to 99% by weight of vinyl copolymer, 0.1 to 20% by weight of styrene vinyl chloride copolymer, 0.1 to 20% by weight of methyl methacrylate-vinylidene chloride copolymer, 0.1 to 20% by weight of polyarylsulfone and 0.01% by weight of lauryl acrylate ∼15% by weight, and the fine aggregate is composed of 50 to 99% by weight of siliceous silica sand and 1 to 50% by weight of bottom ash having a particle size in the range of 0.01 to 2mm, and the lightweight inorganic binder has a fineness of 3,500 to 8,000 cm2/ 20 to 90 wt% cement, 1 to 20 wt% calcium aluminate, 0.1 to 20 wt% blast furnace slag, 0.1 to 20 wt% metakaolin, 0.1 to 20 wt% phyllite powder, 0.1 to 15 wt% gypsum , Durable and self-healing lightweight grout material composition containing 0.1 to 10% by weight of calcium aluminate, 0.1 to 10% by weight of zeolite, 0.001 to 10% by weight of pumice and 0.01 to 10% by weight of a retardant, and grouting construction method using the same is presenting

한국공개특허 출원번호 10-2015-0020804에서는 양이온교환수지를 이용하여 나트륨(Na) 성분을 제거하거나 최소화한 실리카 졸의 생성량과 겔화제 및 첨가제의 유입량을 조절할 수 있는 유체유입 제어장치와 자동유입 개폐장치를 이용한 그라우팅의 겔타임을 자동 조절할 수 있는 용탈방지용 고강도 그라우팅(Grouting) 조성물의 제조방법 및 이를 이용한 시공방법이 제시되어 있다. Korea Patent Publication No. 10-2015-0020804 discloses a fluid inflow control device and an automatic inflow control device capable of adjusting the amount of silica sol produced by removing or minimizing the sodium (Na) component using a cation exchange resin and the inflow amount of a gelling agent and additives A method of manufacturing a high-strength grouting composition for preventing peeling, which can automatically adjust the gel time of grouting using a device, and a construction method using the same are proposed.

한국공개특허 공개번호 10-2014-0099101 A에서는 지열히트펌프 설치 시 그라우팅 공정에 사용되는 그라우팅 재료에 들어가는 실리카를 유리 제조 공정의 부산물을 이용한 그라우팅 실리카 제조방법이 제시되어 있다. Korean Patent Laid-open Publication No. 10-2014-0099101 A proposes a method for producing grouting silica using by-products of a glass manufacturing process as silica entering the grouting material used in the grouting process when installing a geothermal heat pump.

상기와 같은 종래의 대부분의 기술에서는 용액형 또는 현탁액형 그라우팅 약액의 콜로이달 실리카의 조성물을 제조할 때 강산을 사용함에 따라 콜로이달 실리카의 그라우팅 약제를 제조하기 위한 작업 중 부주의에 의해 인체에 치명적인 위해를 가할 수 있고 작업장 주변에 강산에 의한 자연피해를 배제할 수 없는 문제점이 있었다.In most of the conventional techniques as described above, as a strong acid is used when preparing a colloidal silica composition of a solution type or suspension type grouting liquid, a fatal hazard to the human body due to negligence during the operation for preparing a colloidal silica grouting agent. However, there was a problem in that natural damage caused by strong acids around the workplace could not be ruled out.

본원 발명자는 내구성 및 용탈방지용 그라우팅을 위하여 종래의 액상 규산나트륨을 고속으로 회전하는 산성 용액에 공급하여 만들어지는 그라우팅용 실리카 졸 제조과정 중 pH가 매우 낮은 무기산(Inoganic acid) 공급에 따른 인체의 위험성과 그라우팅 고결체에 존재하는 알칼리 금속에 의해 지반 환경의 피해를 줄이기 위한 수단으로, 무기산(Inorganic acid)과 규산염을 사용하는 대신에 환경적으로 마일드(Mild)하고, 시멘트 고결체의 물성 향상을 제공하는 알루미늄 염(Aluminium salts)과 규산염(Silicates)의 고속교반에 의해 화학적으로 불안정한 콜로이달 실리카가 만들어 이용하는 가능성을 찾아 연구된 기술로 강산 대신에 알루미늄 염(Inorganic salts)을 사용하여 인체의 위험성이 존재하지 않으면서 그라우팅 고결체의 용탈이 일어나지 않고, 콜로이달 실리카(Colloidal silica)와 겔화제 및 첨가제의 유입량에 의해 겔 타임(Gel time)을 조절할 수 있도록 화학적으로 불안정한 상태의 콜로이달 실리카 조성물을 이용한 시공방법이 종래기술에서 개시된바 없음을 확인하여 제안되는 신규의 기술이다. The inventors of the present invention are concerned about the risks to the human body due to the supply of inorganic acid with a very low pH during the manufacturing process of silica sol for grouting, which is made by supplying conventional liquid sodium silicate to an acidic solution rotating at high speed for durability and anti-leaching grouting. As a means to reduce the damage to the ground environment by alkali metals present in grouting solids, instead of using inorganic acids and silicates, it is environmentally mild and provides improvement in physical properties of cement solids. It is a technology that has been researched to find the possibility of using chemically unstable colloidal silica by high-speed stirring of aluminum salts and silicates. By using inorganic salts instead of strong acids, there is no danger to the human body. A construction method using a colloidal silica composition in a chemically unstable state so that the leaching of the grouting solid body does not occur and the gel time can be adjusted by the inflow amount of colloidal silica, gelling agent and additives It is a new technology proposed by confirming that it has not been disclosed in this prior art.

본원은 그라우팅 과정에서 지반에 주입되는 그라우팅 약제를 강산 대신에 알루미늄 염(Inorganic salts)을 사용하여 인체의 위험성이 존재하지 않으면서 그라우팅 고결체의 용탈이 일어나지 않음과 동시 인명 피해도 발생하지 않으면서 지반에 주입되는 그라우팅 약제의 겔 타임을 조절함은 물론 지하에 타설된 고결체의 물성 향상을 제공하는 그라우팅 약액을 개발하고자 하는 과제를 갖고 시작된 발명이다. In this application, aluminum salts (inorganic salts) are used instead of strong acids for the grouting agent injected into the ground during the grouting process, so that there is no risk to the human body, the leaching of the grouting solid body does not occur, and at the same time, human life does not occur, This invention began with the task of developing a grouting chemical solution that not only controls the gel time of the grouting chemical injected into the body, but also improves the physical properties of the solid body cast underground.

본원은 상기 그라우팅 조성물을 이용하여 그라우팅 겔 타임을 조절할 수 있는 시공방법을 제공하여 연약지반의 형태에 구애받지 않고, 그라우팅 시공 시 인력및 자연의 위해도를 최소화하면서 지반을 보강하거나, 차수벽 및 보강체 등의 구조물을 균일하고 효율적으로 제공할 수 있는 그라우팅 시공방법을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.The present application provides a construction method capable of adjusting the grouting gel time using the grouting composition, regardless of the shape of the soft ground, and reinforcing the ground while minimizing the risk of manpower and nature during grouting construction, or blocking walls and reinforcing materials. It is an object of the present invention to provide a grouting construction method capable of uniformly and efficiently providing structures such as the like.

상기 목적을 달성하기 위한 본원은 그라우팅 과정에서 지반에 주입되는 그라우팅 약제의 겔타임(Gel time) 조절이 필요로 하는 화학적으로 불안정한 콜로이달 실리카(Colloidal silica) 용액을 제조할 때 환경적으로 마일드(Mild)하고, 시멘트 고결체의 물성 향상을 제공할 수 있는 알루미늄 염(Inorganic salts)과 규산염(Silicates)의 고속교반에 의해 화학적으로 불안정한 콜로이달 실리카가 만들어져 pH가 매우 낮은 무기산을 사용하지 않아도 종래의 제조방법 이상으로 그라우팅 졸겔 타임을 조절할 수 있도록 화학적으로 불안정한 콜로이달 실리카를 함유하는 그라우팅 조성물 및 이를 이용한 시공방법을 제공하고자 하는 기술사상의 발명이다. In order to achieve the above object, the present invention is environmentally mild when preparing a chemically unstable colloidal silica solution that requires control of the gel time of the grouting agent injected into the ground during the grouting process. ), and chemically unstable colloidal silica is created by high-speed stirring of aluminum salts (Inorganic salts) and silicates, which can provide improvement in physical properties of the cement solid body, so that the conventional manufacturing method does not require the use of inorganic acids with very low pH. It is an invention of technical thought to provide a grouting composition containing chemically unstable colloidal silica and a construction method using the same so that the grouting sol-gel time can be controlled beyond the method.

이하, 본원의 기술사상을 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the technical idea of the present application will be described in detail.

상기 그라우팅 과정에서 지반에 주입되는 그라우팅 약제의 겔타임(Gel time) 조절이 필요로 하는 화학적으로 불안정한 콜로이달 실리카(실리카 졸, Silica sol) 용액은 황산알루미늄(Aluminum sulfate, Al2(SO4)3 내지는 염화알루미늄(Aluminium chloride, AlCl3) 중 1종 이상의 알루미늄 염(Aluminium salts)이 선택되어지고, 선택된 알루미늄 염이 수중에 1.5 내지는 30 중량%로 용해되도록 구성되고, 용해된 알루미늄 염을 250~3,000 rpm(분당 회전수)의 속도로 교반하면서 액상 규산나트륨(Na2SiO3) 내지는 규산칼륨(K2SiO3) 중 선택되어지는 1종 이상의 규산염(Silicate)을 15 내지는 45 중량%의 범위로 공급하여 그라우팅용 겔타임을 제공할 수 있는 화학적으로 불안정한 콜로이달 실리카가 제조되며, 지하에 타설된 시멘트 고결체의 물리적 향상 및 겔타임을 조절하기 위하여 상기 알루미늄 염과 규산염의 농도를 변경하며 사용할 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.The chemically unstable colloidal silica (silica sol) solution that needs to control the gel time of the grouting agent injected into the ground during the grouting process is aluminum sulfate, Al 2 (SO 4 ) 3 To aluminum chloride (Aluminium chloride, AlCl 3 ), one or more aluminum salts are selected, and the selected aluminum salt is configured to dissolve in water at 1.5 to 30% by weight, and the dissolved aluminum salt is 250 to 3,000 Supplying at least one silicate selected from liquid sodium silicate (Na 2 SiO 3 ) or potassium silicate (K 2 SiO 3 ) in the range of 15 to 45% by weight while stirring at a speed of rpm (revolutions per minute) chemically unstable colloidal silica capable of providing a gel time for grouting is produced, and the concentration of the aluminum salt and silicate can be changed and used to control the gel time and physical improvement of cement solids placed underground. It is an invention completed by confirming.

본원은 그라우팅 약제의 겔 타임을 조절하기 위해 콜로이달 실리카 조성물을 알루미늄 염으로 얻고, 이를 이용한 그라우팅 시공방법을 제공하기 위한 기술로써, 더욱 구체적으로는 황산알루미늄(Aluminum sulfate, Al2(SO4)3 또는 염화알루미늄(Aluminium chloride, AlCl3) 중 1종의 알루미늄 염(Aluminium salts)이 선택되어 수중에 1.5 ~ 30 wt%로 용해되도록 구성된 a용액을 준비하고, The present application is a technology for obtaining a colloidal silica composition as an aluminum salt in order to control the gel time of the grouting agent and providing a grouting construction method using the same, more specifically, aluminum sulfate (Aluminum sulfate, Al 2 (SO 4 ) 3 Alternatively, a solution a is prepared so that one type of aluminum salt is selected from among aluminum chloride (AlCl 3 ) and dissolved at 1.5 to 30 wt% in water,

액상 규산나트륨(Na2SiO3) 또는 규산칼륨(K2SiO3) 중 1종의 규산염(Silicate)이 선택되어 수중에 15 ~ 45 wt%로 용해되도록 구성된 b용액을 준비하고,A solution b is prepared so that one type of silicate selected from liquid sodium silicate (Na 2 SiO 3 ) or potassium silicate (K 2 SiO 3 ) is dissolved in water at 15 to 45 wt%,

250~3,000 rpm의 교반속도를 갖는 교반반응조에서 알루미늄 염인 a용액과 규산염 b용액이 혼합될 때 유체자동유입제어장치에 의해 수용해성 첨가제 및 하이드로겔의 유입량을 조절하면서 콜로이달 실리카용액을 얻는 제1단계 공정과,A first method for obtaining a colloidal silica solution while controlling the inflow amount of a water-soluble additive and a hydrogel by an automatic fluid inflow control device when aluminum salt solution a and silicate b solution are mixed in an agitation reaction tank having an agitation speed of 250 to 3,000 rpm. step process,

강도증가와 급결 또는 완결도를 조절하기 위한 그라우팅용액 제조단계에서 시멘트 및 급결 또는 완결도 조절을 위한 첨가제가 분말자동유입제어장치에 의해 정량으로 공급되어 현탁액조성물을 얻는 제2단계 공정과,In the step of preparing a grouting solution for increasing strength and controlling rapid setting or completeness, cement and additives for rapid setting or completeness control are supplied in quantitative quantities by an automatic powder inflow control device to obtain a suspension composition;

상기 제1단계 공정에서 얻은 콜로이달 실리카용액과 제2단계 공정에서 얻은 현탁액조성물이 균일하게 혼합하여 그라우팅 혼합액을 얻고 그라우팅이 요구되는 지반에 그라우팅 혼합액이 투입되어 3차원적네트워크를 형성하며 굳기 시작하는 겔화공정 및 경화가 진행되며 완전한 경화체를 얻는 제3단계 공정을 포함하여 이루어지는 그라우팅용 콜로이달 실리카 조성물의 시공방법으로 구체화될 수 있다.The colloidal silica solution obtained in the first step process and the suspension composition obtained in the second step process are uniformly mixed to obtain a grouting mixture, and the grouting mixture is introduced into the ground to form a three-dimensional network and hardens. It can be embodied as a construction method of a colloidal silica composition for grouting comprising a gelation process and a third step of curing and obtaining a complete cured product.

본원의 그라우팅용 콜로이달 실리카 조성물의 시공방법에서 상기 제1단계 공정에서 사용되는 수용해성 첨가제는 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산암모늄, 중탄산나트륨, 중탄산칼륨, 중탄산암모늄, 글리옥살 중 1종 이상이 선택되고, 규산염을 100 중량부 기준으로 할 때 5 ~ 80 중량부 포함되도록 적용될 수 있고, 상기 제2단계 공정에서 사용되는 급결 또는 완결 조절을 위한 첨가제는 벤토나이트, 고로슬래그분말, 플라이에쉬(fly ash), 흄실리카(fume silica), 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 산화아연, 산화알루미늄, 황산칼륨, 황산칼슘, 탄산칼슘, 보락스(sodium borate) 중 1종 이상이 선택되어 시멘트 중량이 100중량부 기준일 때 2.5~35.0 중량부 범위로 첨가되어 사용될 수 있으며, 상기 제2단계 공정에서 사용되는 시멘트는 포틀랜드계 시멘트에 속하는 보통 포틀랜드 시멘트, 중용열 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 내황산염 포틀랜드 시멘트, 백색 포틀랜드 시멘트, 유정시멘트, 콜로이드 시멘트 내지는 혼합시멘트에 속하는 고로 시멘트, Fly ash 시멘트, 실리카 시멘트, 초저발열 시멘트, 지열정 시멘트, RCCP 용 시멘트, 알루미나 시멘트, 초속결 시멘트, GRC용 저알칼리 시멘트 중에서 1종 이상의 시멘트가 선택되고 물 100중량부로 기준으로 할 때 50 내지는 150 중량부 범위로 희석되어 사용될 수 있으며, 상기 제1단계 공정에 사용되는 콜로이달 실리카 용액은 10 ~ 100 nm 크기로 이루어지고, 수중에 20 ~ 40 중량% 포함되도록 적용될 수 있고, 상기 제1단계 공정에서 사용되는 하이드로겔은 콜라젠(collagen), 젤라틴(gelatin), 피브린(fibrin), 알긴산(alginic acid), 히알루론산(hyaluronic acid), 키토산(chitosan), 폴리아크릴릭에시드(polyacrylic acid), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리비닐알코(polyvinyl alcohol), 폴리포스파제(polyphosphazene) 중 1종 이상의 하이드로겔이 선택되고, 알루미늄 염이 포함된 콜로이달 실리카 수용액에 1.0 중량% 이하로 포함되도록 적용될 수 있다.In the application method of the colloidal silica composition for grouting of the present application, the water-soluble additive used in the first step is selected from among sodium carbonate, potassium carbonate, ammonium carbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, ammonium bicarbonate, and glyoxal. , Silicate can be applied to include 5 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight, and the additives for rapid setting or completion control used in the second step process are bentonite, blast furnace slag powder, fly ash, 2.5 when one or more of fume silica, magnesium oxide, magnesium hydroxide, zinc oxide, aluminum oxide, potassium sulfate, calcium sulfate, calcium carbonate, and sodium borate is selected and the cement weight is based on 100 parts by weight It can be added and used in the range of ~ 35.0 parts by weight, and the cement used in the second step process is ordinary Portland cement belonging to Portland cement, medium heat Portland cement, early strong Portland cement, sulfate-resistant Portland cement, white Portland cement, oil well At least one type of cement is selected from blast furnace cement, fly ash cement, silica cement, ultra-low heating cement, geothermal well cement, RCCP cement, alumina cement, ultra-quick setting cement, and low-alkali cement for GRC. It can be used diluted in the range of 50 to 150 parts by weight based on 100 parts by weight of water, and the colloidal silica solution used in the first step process has a size of 10 to 100 nm and is 20 to 40 parts by weight in water. %, and the hydrogel used in the first step process is collagen, gelatin, fibrin, alginic acid, hyaluronic acid, chitosan At least one hydrogel selected from polyacrylic acid, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, and polyphosphazene is added to an aqueous colloidal silica solution containing an aluminum salt. It may be applied to include less than 1.0% by weight.

본원의 시공공법에서 그라우팅의 겔타임을 발현시킬 수 있는 화학적으로 불안정한 콜로이달 실리카 수용액을 얻는 단계에서 사용되는 액상 규산염은 실리카 졸·겔법에 의해 그라우팅 약제의 겔화를 조절하기 위한 화학적으로 불안정한 그라우팅용 콜로이달 실리카를 제조하는 목적 이외에 최종 시멘트로 이루어지는 그라우팅 고결체에서 시멘트의 응고시간 가속화, 수화반응의 촉진, 초기강도 및 압축강도의 증진을 위하여 알루미늄 염이 포함된 수용액을 고속교반하면서 규산염이 포함된 용액을 공급하여 화학적으로 불안정한 글라우팅용 콜로이달 실리카를 이용하는 것이 바람직하다. In the construction method of the present application, the liquid silicate used in the step of obtaining a chemically unstable colloidal silica aqueous solution capable of expressing the gel time of grouting is a chemically unstable grouting cole for controlling the gelation of the grouting agent by the silica sol-gel method. In addition to the purpose of producing this month's silica, a solution containing silicate was stirred while an aqueous solution containing aluminum salt was stirred at high speed to accelerate the solidification time of cement, promote hydration reaction, and improve initial strength and compressive strength in the grouting solidified body composed of final cement. It is preferable to use colloidal silica for gouting that is chemically unstable by supplying.

본원의 기술이 구체적으로 구현되는 실시양태는 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용란에서 발명의 실시예를 제시하여 더욱 상세히 설명된다.Embodiments in which the technology of the present application is specifically implemented are described in more detail by presenting examples of the invention in the following specific content for carrying out the invention.

본원 기술은 환경적으로 마일드(Mild)하고, 콘크리트 고결체의 물성 향상을 제공하는 알루미늄 염(Inorganic salts)의해 화학적으로 불안정한 콜로이달 실리카가 포함된 그라우팅 주입재를 제조하고, 이를 이용하여 지반에 시공하는 과정 중 알루미늄 염이 포함된 콜로이달 실리카 및 첨가제의 유입량을 조절하여 용액형 또는 현탁액형의 그라우팅 주입재에 동시에 제공할 수 있음은 물론 겔타임(Gel time)이 순결(Rapid setting)과 완결(Slow setting)이 적절한 시간에 제공되면서 지반의 미세한 공극까지 주입재의 조성물이 세밀하게 침투해 들어가고, 콜로이달 실리카에 존재하는 알루미늄 염에 의해 지하에 타설된 시멘트가 고강도의 고결체를 형성시킬 수 있음에 따라 기업의 기술경쟁력 확보는 물론 광범위한 지반강화 분야기술에 널리 활용될 수 있는 효과를 갖는다.The present technology manufactures a grouting injection material containing colloidal silica, which is chemically unstable by aluminum salts (inorganic salts), which is environmentally mild and improves the physical properties of concrete solids, and uses it to construct on the ground. During the process, by adjusting the inflow amount of colloidal silica and additives containing aluminum salt, it can be provided simultaneously to solution or suspension type grouting injection materials, and the gel time is rapid setting and slow setting ) is provided at an appropriate time, the composition of the injection material penetrates finely into the fine pores of the ground, and the aluminum salt present in colloidal silica allows the cement poured underground to form a high-strength solid body. It has the effect of being widely used in a wide range of ground reinforcement field technologies as well as securing technological competitiveness.

본원 기술은 노동자의 열악한 작업환경을 개선하여 안전한 건설현장을 제공하고, 환경을 지키는 디딤돌 역할을 제공하는 효과가 있다. The present technology has the effect of providing a safe construction site by improving the poor working environment of workers and providing a stepping stone to protect the environment.

본원의 기술사상을 구현하기 위한 발명의 실시내용을 실시예로 기재하기에 앞서, 본 출원의 명세서나 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본원의 보호범위는 본원발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 할 것이며, 본 명세서에 기재된 예시는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본원의 기술사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.Prior to describing the embodiments of the invention for implementing the technical idea of the present application as examples, the terms or words used in the specification or claims of the present application should not be construed as being limited to a common or dictionary meaning, The protection scope of the present application should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical spirit of the present invention, and the examples described in this specification are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention. , It should be understood that there may be various equivalents and modifications that can replace them at the time of this application.

본원 발명이 구현되는 실시양태를 설명하여 보면, 본 발명은 그라우팅 주입재가 요구되는 구조체의 내구성 향상 및 겔타임(Gel time)에 따라 알루미늄 염(Inorganic salts)과 규산염(Silicates)의 고속교반에 의해 화학적으로 불안정한 글라우팅용 콜로이달 실리카를 제조하는 (a)용액 제조단계에서, 순결(급결)인 경우 5~13초의 시간 내에 겔화(Gelation)이 일어나고, 완결인 경우 50~90초의 시간 내에 겔화가 일어날 수 있도록 액상규산나트륨과 물 내지는 알루미늄 염이 포함된 수용해성 첨가제가 유체자동유입 제어장치에 의해 유입량이 조절되면서 주입되고, 액상규산나트륨과 물 혼합단계에 의해 균일한 농도로 희석되며, 하이드로겔 공급단계는 그라우팅 고결체에 포함된 물의 용탈을 방지할 수 있는 하이드로겔 조성물이 공급되어 실리카 졸 형성단계에 의해 그라우팅 고결체의 수분을 오랫동안 보유할 수 있는 알루미늄 염이 포함된 콜로이달 실리카 수용액을 제조하기 위한 목적을 두고 있으며, 이에 필요한 하이드로겔은 수화겔이라고도 하며 수용성 고분자가 물리적(수소결합, 반데르발스 힘, 소수성 상호작용, 혹은 고분자의 결정) 혹은 화학적(공유결합)인 결합으로 3차원의 가교를 형성하고 있는 망상 구조를 가지고 있음에 따라 그라우팅 고결체 내부에 존재하는 물의 용탈을 방지할 수 있으며, 이를 위한 하이드로겔은 콜라젠(collagen), 젤라틴(gelatin), 피브린(fibrin), 알긴산(alginic acid), 히알루론산(hyaluronic acid), 키토산(chitosan) 등이 천연고분자가 있으며 poly(acrylic acid) 계열의 고분자, poly(ethylene oxide)와 공중합체, poly(vinyl alcohol), polyphosphazene 등의 합성고분자가 있으며, 알루미늄 염이 포함된 콜로이달 실리카 수용액에 1.0 중량% 이하로 용해시켜, 용탈방지를 위한 조성물로 공급되는 것이 바람직하다. Referring to an embodiment in which the present invention is implemented, the present invention improves the durability of a structure requiring a grouting injection material and chemical chemical reaction by high-speed stirring of aluminum salts and silicates according to the gel time. In the (a) solution preparation step for producing unstable colloidal silica for glauting, gelation occurs within 5 to 13 seconds in the case of purity (rapid crystallization) and within 50 to 90 seconds in the case of complete A water-soluble additive containing liquid sodium silicate and water or aluminum salt is injected while adjusting the inflow amount by the automatic fluid inflow control device, diluted to a uniform concentration by mixing liquid sodium silicate and water, and supplied with hydrogel. The step is to prepare an aqueous solution of colloidal silica containing an aluminum salt capable of retaining moisture in the grouting solid for a long time by supplying a hydrogel composition capable of preventing the leaching of water contained in the grouting solid body and forming a silica sol. The hydrogel required for this is also called a hydrogel, and water-soluble polymers can form three-dimensional crosslinks through physical (hydrogen bonds, van der Waals forces, hydrophobic interactions, or polymer crystals) or chemical (covalent bonds) bonds. As it has a network structure that is being formed, it is possible to prevent leaching of water present inside the grouting solid body, and the hydrogel for this is collagen, gelatin, fibrin, and alginic acid. There are natural polymers such as , hyaluronic acid and chitosan, and synthetic polymers such as poly(acrylic acid)-based polymers, copolymers with poly(ethylene oxide), poly(vinyl alcohol), and polyphosphazene. Dissolved in an aqueous solution of colloidal silica containing an aluminum salt at 1.0% by weight or less, preferably supplied as a composition for preventing dissolution.

또한, 본원에서 추가적인 압축증가와 겔화의 촉진(순결) 내지는 지연(완결)을 이루기 위한 용액 제조단계에서, 시멘트 및 완결 또는 급결조절용 첨가제가 분말상태로 분말자동유입 유입장치에 의해서 공급되고, 분말자동주입개폐장치에 의해 분말상태의 시멘트 내지는 급결조절용 첨가제가 공급되거나 차단되도록 기능하며 물 내지는 수용해성 첨가제가 유체자동유입 제어장치에 의해 유입량이 조절되어 주입되어 선택적으로 용액형과 시멘트 첨가제의 혼합단계에 의해 현탁액형의 그라우팅 조성물로 제조되고, 고침투성 실리카 졸 형성단계에 의해 제조된 실리카 졸 수용액과 시멘트, 첨가제의 혼합단계에 의한 그라우팅 조성물이 혼합되는 그라우팅 약액 혼합단계와 그라우팅 혼합약액을 지하로 타설하기 위한 그라우팅 약액 주입단계와 지하에 타설된 그라우팅 혼합 약액이 3차원적인 거대 네트워크 발생에 의해 일정한 형상으로 굳기 시작하는 겔화단계 및 겔화단계에 의해 경화가 시작하여 완전히 경화체가 형성되는 최종 고화단계를 이루도록 투명한 용액형으로 적용되거나 또는 불투명한 현탁액의 그라우팅 약제로 제공되어 현장의 조건에 따라 순결 및 완결의 겔타임이 이루어지도록 적용되고, 최종 그라우팅 경화체가 용탈이 발생하지 않으면서 높은 내구성을 갖도록 적용될 수 있다.In addition, in the present application, in the solution preparation step to achieve additional compression increase and gelation acceleration (purity) or delay (completeness), cement and additives for completion or rapid setting control are supplied in powder form by an automatic powder introduction device, and powder automatic The injection switch functions to supply or block cement or rapid setting control additives in powder form, and water or water-soluble additives are injected by adjusting the inflow amount by the automatic fluid inflow control device, selectively in the mixing step of solution type and cement additives. The grouting chemical solution mixing step in which the grouting composition is mixed with the silica sol aqueous solution prepared by the high permeability silica sol forming step, cement, and additives, and the grouting chemical mixture is poured into the ground. The grouting chemical liquid injection step for the underground grouting mixture, the gelation step in which the grouting mixed chemical liquid poured underground begins to harden into a certain shape by the generation of a three-dimensional large network, and the final solidification step in which hardening is started by the gelation step and a hardened body is formed completely It is applied in the form of a solution or provided as an opaque suspension grouting agent, and is applied to achieve purity and complete gel time according to site conditions, and the final grouting cured product can be applied to have high durability without leaching.

본원의 기술사상을 구체화하기 위한 각론으로 사용하는 원료에 대하여 상술하여 보면, 그라우팅 조성물의 겔타임(Gel time)을 위하여 실리카 졸·겔법이 이루어질 수 있도록 화학적으로 불안정한 콜로이달 실리카를 제조할 때 하기의 화학 반응식 1과 같이 황산과 같이 인체의 위험성이 매우 높은 강산성의 무기산(Inorganic acid)으로 인하여 작업인들의 부주의에 의해 화상을 입을 수 있으며, 수질 및 토양환경에 악영향을 끼칠 수 있음에 따라 본원의 알루미늄 염에 의한 화학적으로 불안정한 그라우팅용 콜로이달 실리카를 이용하는 것이 바람직하고, 본원에 의해 만들어지는 콜로이달 실리카는 크기가 10 나노미터 내지는 100 nm 크기로 이루어지고, 수중에 20 중량% 내지는 40 중량% 포함된 실리카 졸 원액을 그라우팅 공법에 따라 적당한 농도로 희석, 사용하는 것이 바람직하다. Looking in detail about the raw materials used as a detailed discussion for embodying the technical idea of the present application, when manufacturing chemically unstable colloidal silica so that the silica sol gel method can be performed for the gel time of the grouting composition, the following As shown in Chemical Scheme 1, strong acidic inorganic acids, such as sulfuric acid, which have a very high risk to the human body, can cause burns due to carelessness of workers, and can adversely affect water quality and soil environment. It is preferable to use colloidal silica for grouting that is chemically unstable by salt, and the colloidal silica produced by the present application has a size of 10 nanometers to 100 nm and contains 20% to 40% by weight in water. It is preferable to dilute and use the silica sol stock solution to an appropriate concentration according to the grouting method.

Na2SiO3 + H2SO4(위험) + H2O → Na2SO4 + SiO2(화학적으로 불안정한 그라우팅용 콜로이달 실리카 + 2H2O--------------[화학 반응식 1]Na 2 SiO 3 + H 2 SO 4 (dangerous) + H 2 O → Na 2 SO 4 + SiO 2 (chemically unstable colloidal silica for grouting + 2H 2 O------------- -[chemical reaction formula 1]

상기 콜로이달 실리카가 형성되는 (A)액 제조 단계의 알루미늄 염이 1.5 내지는 30 중량% 포함된 콜로이달 실리카와 물 혼합단계에서 콜로이달 실리카는 순결형(급결; short) 및 완결형(지연: Slow) 모두 물 내지는 수용해성 첨가제를 100중량부로 기준으로 할 때 30 내지는 110 중량부로 희석, 혼합하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 45 내지는 80 중량부가 혼합되는 것이 유리하며, 가장 바람직하게는 55 중량부 내지는 65 중량부를 혼합하는 것이 유리한바 콜로이달 실리카를 30 중량부 이하로 혼합할 경우 완결(mild)의 효과가 나타나기 때문에 순결을 요구하는 그라우팅 주입재에 적절치 않으며, 110 중량부를 초과하여 혼합할 경우 수초 안에 순결효과가 나타나나 주입재의 과잉혼합에 의한 시공단가가 높아질 수 있다는 문제가 있기 때문에 상기 제안한 농도로 혼합하는 것이 적절하다 할 수 있다.In the step of mixing colloidal silica and water containing 1.5 to 30% by weight of aluminum salt in the (A) liquid preparation step in which the colloidal silica is formed, the colloidal silica is pure (rapid; short) and completed (delayed: slow) ) It is preferable to dilute and mix all water or water-soluble additives at 30 to 110 parts by weight based on 100 parts by weight, more preferably 45 to 80 parts by weight is advantageously mixed, and most preferably 55 parts by weight It is advantageous to mix 65 parts by weight or 65 parts by weight of colloidal silica. Mixing less than 30 parts by weight of colloidal silica gives a mild effect, so it is not suitable for grouting injection materials that require purity. Although the purity effect appears, there is a problem that the construction cost may increase due to excessive mixing of the injection material, so it can be said that it is appropriate to mix at the concentration suggested above.

따라서 본원에서 적용되는 공법은 지하에 타설되는 그라우팅 약제들이 필요한 시간에 겔화가 되기 위하여 화학적으로 불안정한 그라우팅용 콜로이달 실리카가 반드시 필요한 바, 종래의 방법에서는 상기의 화학반응식 1과 같이 고속으로 교반되는 황산을 포함한 무기산 용액의 분위기에서 액상 규산나트륨 용액을 공급함에 따라 고속교반 및 무기산 공급 과정 중 작업자의 부주의에 의해 인체에 커다란 위해를 가할 수 있을 뿐만 아니라 토양 환경에 오염을 가속화시킬 수 있으며, 그라우팅 고결체의 내구성에 문제가 발생할 수 있다는 문제점을 해결하기 위하여 pH가 매우 낮은 무기산 대신에 환경적으로 온화하고, 시멘트의 응고시간 가속화, 수화반응의 촉진, 초기강도 및 압축강도 증진 등의 그라우팅 고결체의 물성을 향상시킬 수 있는 알루미늄 염에 의해 화학적으로 불안정한 그라우팅용 콜로이달 실리카의 제조 및 그라우팅 분야에 사용하는 부분에 특징부를 갖는다. Therefore, the method applied herein requires chemically unstable colloidal silica for grouting in order for grouting agents to be poured underground to gel in the necessary time. As the liquid sodium silicate solution is supplied in the atmosphere of the inorganic acid solution, it can cause great harm to the human body and accelerate contamination of the soil environment due to carelessness of the worker during the high-speed stirring and mineral acid supply process, and can also accelerate the contamination of the soil environment. In order to solve the problem of durability of grouting, it is environmentally mild instead of mineral acid with very low pH, accelerates cement solidification time, promotes hydration reaction, and improves initial strength and compressive strength. It is characterized by the production of colloidal silica for grouting that is chemically unstable by aluminum salts that can improve the performance and used in the field of grouting.

또한 본원에서 현탁액 그라우팅 주입재로 이용되어 고강도의 그라우팅재를 이루기 위해 그라우팅 용액에 선택적으로 이용되는 시멘트는 지반의 형태나 특성에 따라 다양한 종류 중에서 선택되어 사용될 수 있으며, 그라우팅용액 제조단계에서 물을 100중량부로 기준으로 할 때 50 내지는 150 중량부를 희석하여 사용할 수 있으며, 일반적 지반강화를 위한 현탁액 주입재를 제공하기 위해서는 비표면적이 3,000~3,500 cm2 /g인 포틀랜드계 시멘트를 이용하는 것이 유리하며, 초기강도를 높이기 위해서는 비표면적이 4,000~4,600 cm2/g인 조강포틀랜드 시멘트 내지는 비표면적이 약 6,000 이상 cm2/g인 초조강포틀랜드 시멘트를, 1년 이상의 장기강도를 발현하면서 치밀한 경화체 조직을 얻기 위해서는 중용열 포틀랜드 시멘트를, 황산염 침입에 대한 저항성을 높이기 위해서는 내황산염 포틀랜드 시멘트를, 장기강도의 발현성을 높이면서 내해수성, 화학적 저항성을 높이고, 알칼리와 반응성을 최소화하기 위해서는 고로시멘트를, 건조수축을 줄이고, 수화열을 작게하면서 장기 강도를 크게 하기 위해서는 플라이에쉬(fly ash) 시멘트를 사용할 수 있다.In addition, the cement used herein as a suspension grouting injection material and selectively used in the grouting solution to form a high-strength grouting material can be selected from various types according to the shape or characteristics of the ground. Based on parts, 50 to 150 parts by weight can be diluted and used. In order to provide a suspension injection material for general ground reinforcement, it is advantageous to use Portland-based cement having a specific surface area of 3,000 to 3,500 cm 2 /g, and to increase initial strength. In order to increase the specific surface area, high-strength Portland cement with a specific surface area of 4,000 to 4,600 cm 2 /g or ultra-high-strength Portland cement with a specific surface area of about 6,000 or more cm 2 /g is used. Portland cement, sulfate-resistant Portland cement to increase resistance to sulfate invasion, seawater resistance and chemical resistance while increasing long-term strength, blast furnace cement to minimize alkali and reactivity, reduce drying shrinkage, In order to increase the long-term strength while reducing the heat of hydration, fly ash cement can be used.

일반적인 그라우팅 주입재를 제공하기 위해서는 별도의 첨가제를 사용하지 않는 것도 가능하나, 단독으로 사용하는 현탁액 그라우팅 주입재보다 높은 강도를 제공하기 위하여 첨가제를 혼합하는 것이 유리한 바, 본원에서 사용 가능한 첨가제는 벤토나이트, 고로슬래그 분말, 플라이에쉬(fly ash), 흄실리카(fume silica), 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 산화아연, 산화알루미늄, 황산칼륨, 황산칼슘, 탄산칼슘, 보락스(sodium borate) 중 1종 이상이 선택되어 사용될 수 있고, 상기 시멘트 중량에 대하여 2.5 ~ 35 중량부가 첨가되어 사용될 수 있으며, 바람직하게는 3.5 ~ 30 중량부를 첨가하는 것이 유리하고, 더욱 바람직하게는 5.0 ~ 30 중량부가 포함되는 것이 유리하며, 가장 바람직하게는 7.5 ~ 20 중량부를 첨가하는 것이 유리한바, 첨가제가 시멘트 대비 2.5 중량비 이하로 첨가될 경우 시멘트 단독으로 사용하는 현탁액의 물성과 유사하기 때문에 첨가제에 의한 물성향상의 영향이 그다지 높지 않으며, 35 중량부 이상이 첨가될 경우 시멘트량이 상대적으로 적은 량 포함되므로 오히려 강도 저하의 우려가 있기 때문에 상기 제안한 적절한 량을 첨가해야 유리하다.In order to provide a general grouting injection material, it is possible not to use a separate additive, but it is advantageous to mix additives to provide higher strength than a suspension grouting injection material used alone. At least one selected from powder, fly ash, fume silica, magnesium oxide, magnesium hydroxide, zinc oxide, aluminum oxide, potassium sulfate, calcium sulfate, calcium carbonate, and sodium borate 2.5 to 35 parts by weight may be added and used based on the weight of the cement, preferably 3.5 to 30 parts by weight is advantageously added, more preferably 5.0 to 30 parts by weight is advantageously included, and the most Preferably, it is advantageous to add 7.5 to 20 parts by weight. When the additive is added at a weight ratio of 2.5 or less to cement, the effect of improving the physical properties by the additive is not very high because the physical properties of the suspension used alone are similar. If more than one part by weight is added, since a relatively small amount of cement is included, there is a risk of strength deterioration, so it is advantageous to add the appropriate amount suggested above.

물 또는 수 용해성 첨가제는 분말 자동유입 유입장치에서 공급되는 시멘트 또는 급완결 조절첨가제를 희석하면서 유동성 및 균질성을 제공하기 위하여 사용될 수 있는바, 단독으로 물만 사용되거나 또는 탄산염(carbonate) 내지는 중탄산염(bicarbonate)을 물에 용해하여 사용할 수 있고, 용액형과 현탁액형의 그라우팅 주입재의 지반여건 사용처의 기초지질 여건에 따라 제조하여 첨가되는 것이 유리하며, 이 때 사용하는 탄산염 내지는 중탄산염은 실리카 졸과 반응하여 겔 타임이 조절되도록 작용하게 된다.Water or water-soluble additives can be used to provide fluidity and homogeneity while diluting the cement or quick-finish control additive supplied from the powder automatic inlet device. Only water is used alone or carbonate or bicarbonate can be used by dissolving in water, and it is advantageous to prepare and add solution-type and suspension-type grouting injection materials according to the ground conditions and basic geological conditions of the place of use, and the carbonate or bicarbonate used at this time reacts with silica sol to form a gel time It works to regulate this.

본원에서 수 용해성 첨가제는 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산암모늄, 중탄산나트륨, 중탄산칼륨, 중탄산암모늄, 글리옥살 중 1종 이상이 용액(A)의 제조단계에서 실리카 졸을 100 중량부 기준으로 할 때 5 ~ 80 중량부가 첨가될 수 있으며, 순결형 그라우팅 주입재일 경우 바람직하게는 20 ~ 80 중량부를 용해하는 것이 유리하며, 더욱 바람직하게는 30 ~ 65 중량부가 유리하고, 가장 바람직하게는 35 ~ 60 중량부가 유리한 바, 20 중량부 이하로 용해할 경우 고침투성 실리카졸 형성단계에서 형성된 실리카졸과 반응하여 겔화가 늦게 나타나기 때문에 순결형에 적합지 않으며, 80 중량부 이상을 용해할 경우 탄산염은 별다른 문제가 발생치 않으나 중탄산나트륨이 용해도가 크기 않기 때문에 불용성이 될 확률이 매우 높아 상기 제안한 적절량을 용해하는 것이 유리하고, 완결형인 경우 5 ~20 중량부를 용해하는 것이 유리하며, 더욱 바람직하게는 5.5 ~ 15 중량부가 유리하며, 더욱 바람직하게는 7.0 ~ 13 중량부가 유리하며, 가장 바람직하게는 9.0 ~ 11 중량부가 유리한 바, 5 중량부 이하로 용해할 경우 완결의 효과를 발휘할 수 있으나 겔-타임을 조절하기가 매우 힘들며, 20 중량부 이상을 용해할 경우 순결형의 그라우팅 주입재가 만들어질 확률이 높기 때문에 상기 제안한 적절량을 용해하는 것이 유리하다.In the present application, the water-soluble additive is selected from the group consisting of sodium carbonate, potassium carbonate, ammonium carbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, ammonium bicarbonate, and glyoxal in an amount of 5 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the silica sol in the preparation step of the solution (A). 80 parts by weight may be added, and in the case of a pure grouting injection material, it is advantageous to dissolve preferably 20 to 80 parts by weight, more preferably 30 to 65 parts by weight, and most preferably 35 to 60 parts by weight. Bar, when dissolved in less than 20 parts by weight, it reacts with the silica sol formed in the high permeability silica sol formation step and gelation occurs late, so it is not suitable for pure type. Since sodium bicarbonate has a low solubility, the probability of becoming insoluble is very high, so it is advantageous to dissolve the appropriate amount suggested above, and in the case of a complete form, it is advantageous to dissolve 5 to 20 parts by weight, more preferably 5.5 to 15 parts by weight. And, more preferably 7.0 to 13 parts by weight is advantageous, and most preferably 9.0 to 11 parts by weight is advantageous. When dissolved in 5 parts by weight or less, the effect of completion can be exhibited, but it is very difficult to control the gel-time , it is advantageous to dissolve the appropriate amount suggested above because there is a high probability of making a pure type grouting injection material when dissolving 20 parts by weight or more.

이하, 본 발명을 다음의 실시 예에 의하여 본원의 기술사상이 적용되는 예를 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, an example to which the technical idea of the present application is applied will be described in detail by the following embodiments of the present invention.

실시 예 1(현탁액형 순결형 그라우팅 주입재)Example 1 (suspension type pure type grouting injection material)

황산알루미늄의 고형분이 1.5 중량% 용해된 용액[㈜영진화학]을 100중량부로 기준으로 할 때 액상규산나트륨 3종[(주)에스켐텍]을 15 중량% 공급하되, 황산알루미늄 용액을 믹서로 고속회전하면서 액상규산나트륨 용액을 천천히 공급하여 황산알루미늄이 포함된 화학적으로 불안정한 그라우팅용 콜로이달 실리카 용액 A를 제조하였다. Based on 100 parts by weight of a solution in which 1.5% by weight of aluminum sulfate is dissolved [Youngjin Chemical Co., Ltd.], 15% by weight of 3 kinds of liquid sodium silicate [S-Chemtech Co., Ltd.] is supplied, and the aluminum sulfate solution is mixed with a mixer at high speed. While rotating, a liquid sodium silicate solution was slowly supplied to prepare a chemically unstable colloidal silica solution A for grouting containing aluminum sulfate.

별도로 시멘트 190 kg과 시멘트 첨가제인 골로슬래그 10 kg을 첨가하고, 수 용해성 첨가제인 중탄산나트륨((주)삼전순약) 40 kg을 측량한 후 혼합하면서 B 용액을 제조하고, 상기 A용액과 B용액이 섞이게 하는 혼합단계를 거치자 마자 겔타임을 확인하였으며, 겔화 후 물성을 확인하였다.Separately, 190 kg of cement and 10 kg of golo slag, a cement additive, were added, and 40 kg of sodium bicarbonate (Samjeon Pure Chemical Co., Ltd.), a water-soluble additive, was measured and mixed to prepare solution B, and solution A and B were mixed. As soon as the mixing step was performed, the gel time was confirmed, and the physical properties were confirmed after gelation.

실시 예 2(용액형 순결형 그라우팅 주입재)Example 2 (solution-type pure grouting injection material)

황산알루미늄의 고형분이 7.5 중량% 용해된 용액[㈜영진화학]을 100중량부로 기준으로 할 때 액상규산나트륨 3종[(주)에스켐텍]을 25 중량% 공급하되, 황산 알루미늄 용액을 믹서로 고속회전하면서 액상규산나트륨 용액을 천천히 공급하여 황산알루미늄이 포함된 화학적으로 불안정한 그라우팅용 콜로이달 실리카 용액 A를 제조하였다. Based on 100 parts by weight of a solution in which the solid content of aluminum sulfate is 7.5% by weight [Youngjin Chemical Co., Ltd.], 25% by weight of 3 types of liquid sodium silicate [S-Chemtech Co., Ltd.] is supplied, and the aluminum sulfate solution is mixed with a mixer at high speed. While rotating, a liquid sodium silicate solution was slowly supplied to prepare a chemically unstable colloidal silica solution A for grouting containing aluminum sulfate.

별도로 중탄산나트륨(NaHCO3, 삼전순약) 40 kg을 측량하고, 나머지 물로 채운 후 용해하여 200리터의 B 용액을 제조하고, 상기 A용액과 B용액이 섞이게 하는 혼합단계를 거치자 마자 겔타임을 확인하였으며, 겔화 후 물성을 확인하였다.Separately, measure 40 kg of sodium bicarbonate (NaHCO 3 , Samjeon Pure Chemical), fill it with the remaining water and dissolve to prepare 200 liters of B solution, and check the gel time as soon as the mixing step of mixing A solution and B solution is performed. After gelation, the physical properties were confirmed.

실시 예 3(현탁액형 완결형 그라우팅 주입재)Example 3 (Suspension Type Complete Grouting Injection Material)

황산알루미늄의 고형분이 20 중량% 용해된 용액[㈜영진화학]을 100중량부로 기준으로 할 때 액상규산칼륨[(주)에스켐텍]을 35 중량% 공급하되, 황산 알루미늄 용액을 믹서로 고속회전하면서 액상규산칼륨 용액을 천천히 공급하여 황산알루미늄이 포함된 화학적으로 불안정한 그라우팅용 콜로이달 실리카 용액 A를 제조하였다. Based on 100 parts by weight of a solution [Youngjin Chemical Co., Ltd.] in which 20% by weight of solid content of aluminum sulfate is dissolved, 35% by weight of liquid potassium silicate [S-Chemtech Co., Ltd.] is supplied, while the aluminum sulfate solution is rotated at high speed with a mixer. A chemically unstable colloidal silica solution A for grouting containing aluminum sulfate was prepared by slowly supplying a liquid potassium silicate solution.

별도로 시멘트 40 kg과 중탄산나트륨 4 kg을 측량한 후 물을 공급하여 혼합기로 균일하게 혼합하면서 200리터의 B 용액을 제조하였다. Separately, after measuring 40 kg of cement and 4 kg of sodium bicarbonate, water was supplied and mixed uniformly with a mixer to prepare 200 liters of solution B.

상기 A용액과 B용액이 섞이게 하는 혼합단계를 거치자 마자 겔 타임을 측정하였으면 겔화 후 물성을 측정하였다. When the gel time was measured as soon as the mixing step of mixing the A solution and the B solution was performed, the physical properties were measured after gelation.

실시 예 4(용액형 완결형 그라우팅 주입재)Example 4 (solution type finished grouting injection material)

염화알루미늄의 고형분이 30 중량% 용해된 용액[㈜영진화학]을 100중량부로 기준으로 할 때 액상규산칼륨[(주)에스켐텍]을 45 중량% 공급하되, 황산 알루미늄 용액을 믹서로 고속회전하면서 액상규산칼륨 용액을 천천히 공급하여 염화알루미늄이 포함된 화학적으로 불안정한 그라우팅용 콜로이달 실리카 용액 A를 제조하였다. Based on 100 parts by weight of a solution [Youngjin Chemical Co., Ltd.] in which 30% by weight of solid content of aluminum chloride is dissolved, 45% by weight of liquid potassium silicate [S-Chemtech Co., Ltd.] is supplied, while the aluminum sulfate solution is rotated at high speed with a mixer. A chemically unstable colloidal silica solution A for grouting containing aluminum chloride was prepared by slowly supplying a liquid potassium silicate solution.

별도로 중탄산나트륨 5 kg을 측량하고, 나머지 물로 채운 후 용해하여 200리터의 B용액을 제조하고, 상기 A용액과 B용액이 섞이게 하는 혼합단계를 거치자마자 겔타임을 측정하였으며, 겔화 후 물성을 측정하였다. Separately, 5 kg of sodium bicarbonate was measured, filled with the remaining water and dissolved to prepare 200 liters of solution B, and the gel time was measured immediately after the mixing step of mixing the solution A and solution B, and the physical properties were measured after gelation. .

비교 예 1~4Comparative Examples 1 to 4

진한 황산(삼전순약)을 물로 희석할 때 매우 큰 발열반응이 일어나며, 이에 대한 발열반응으로 인체의 위험성을 낮추기 위한 희석단계와 희석에 의한 발생된 열을 낮추기 위한 냉각단계를 십수차례 수행하여 70 %의 황산을 제조하였다. When concentrated sulfuric acid (Samjeon Pure Chemical) is diluted with water, a very large exothermic reaction occurs, and a dilution step to lower the risk to the human body and a cooling step to lower the heat generated by the dilution are performed dozens of times to reduce the reaction to 70%. of sulfuric acid was prepared.

제조된 70 % 농도의 황산 용액을 믹서로 고속회전하면서 실시 예 1~4와 같이 규산염을 공급하여 화학적으로 불안정한 그라우팅용 콜로이달 실리카를 제조를 한 것을 제외하고, 실시 예 1~4와 동일하게 수행하였다. Performed in the same manner as in Examples 1 to 4, except that chemically unstable colloidal silica for grouting was prepared by supplying silicate as in Examples 1 to 4 while rotating the prepared 70% sulfuric acid solution with a mixer at high speed. did

비교 예 1~4 및 실시예 1~4에 있어서, 화학적으로 불안정한 그라우팅용 콜로이달 실리카를 제조할 때 작업자의 위험성[(주)XXCC 그라우팅 종사자를 대상으로 함]을 확인하였으며, 1개월이 경과된 후 샌드겔 압축강도를 확인하였다. In Comparative Examples 1 to 4 and Examples 1 to 4, the worker's risk [subject to XXCC grouting workers] was confirmed when manufacturing chemically unstable colloidal silica for grouting, and after 1 month After that, the compressive strength of the sandgel was checked.

비교 예 1~4 및 실시예 1~4의 결과를 표 1에 나타냈다. Table 1 shows the results of Comparative Examples 1 to 4 and Examples 1 to 4.

구분division 인체의
워험성
human body
war humility
겔타임(초)Gel time (seconds) 샌드겔 압축강도(28일)
(kg/cm2)
Sandgel compressive strength (28 days)
(kg/cm 2 )
실시 예 1Example 1 전혀 없음none at all 9.89.8 26~2926-29 실시 예 2Example 2 전혀 없음none at all 9.29.2 측정불가not measurable 실시 예 3Example 3 전혀 없음none at all 5858 28~3128-31 실시 예 4Example 4 전혀 없음none at all 5454 측정불가not measurable 비교 예 1Comparative Example 1 매우 높음very high 9.49.4 19~2219-22 비교 예 2Comparative Example 2 매우 높음very high 9.69.6 측정불가not measurable 비교 예 3Comparative Example 3 매우 높음very high 5656 19~2219-22 비교 예 4Comparative Example 4 매우 높음very high 5757 측정불가not measurable

표 1에서 나타낸 바와 같이 실시 예 2, 실시 예 4, 비교 예 2, 비교 예 4인 경우에는 용액형 완결형 및 순결형임에 따라 샌드겔 압축강도를 측정할 수 없었으며, 비교 예 1~4와 실시 예 1~4의 겔타임은 황산의 분위기에서 제조된 콜로이달 실리카나 알루미늄 염이 포함된 분위기에서 제조된 콜로이달 실리카 모두 그라우팅 약제의 겔타임을 제공하는데는 큰 차이가 없음을 확인하였다.As shown in Table 1, in the case of Example 2, Example 4, Comparative Example 2, and Comparative Example 4, the sandgel compressive strength could not be measured because they were solution type, complete type, and pure type. The gel time of Examples 1 to 4 confirmed that there was no significant difference in providing the gel time of the grouting agent between colloidal silica prepared in an atmosphere of sulfuric acid and colloidal silica prepared in an atmosphere containing aluminum salt.

그라우팅 약제의 겔타임을 조절하는데 반드시 필요한 콜로이달 실리카를 제조함에 있어서, 비교 예 1~4와 같이 황산 용액을 고속 교반하면서 규산염 공급에 의해 콜로이달 실리카를 제조할 경우 황산은 인체 조직에 손상을 입히고, 파괴할 수 있는 부식성 물질로서 희석 과정 중 황산 증기에 의한 치명적인 흡입 손상에 따른 흡입, 섭취 또는 국소 도포에 의해 심하게 노출되면 치명적일 결과를 초래할 수 있으며, 황산은 강산성의 액체 화합물로 물과 반응하여 매우 높은 열을 발생시키는 성질을 가지고 있음에 따라 인체의 위험성이 매우 높음을 확인할 수 있었다. In preparing colloidal silica, which is essential for controlling the gel time of the grouting agent, when preparing colloidal silica by supplying silicate while stirring the sulfuric acid solution at high speed, as in Comparative Examples 1 to 4, sulfuric acid damages human tissue and However, as a corrosive substance that can be destroyed, severe exposure by inhalation, ingestion or topical application due to fatal inhalation damage by sulfuric acid vapor during the dilution process can lead to fatal results. Sulfuric acid is a strongly acidic liquid compound that reacts with water and is very As it has a property of generating high heat, it was confirmed that the risk to the human body is very high.

또한 샌드겔 압축강도(28일)는 19~22 kg/cm2로 나타남을 확인할 수 있었다. In addition, it was confirmed that the compressive strength of the sandgel (28 days) was 19 to 22 kg/cm 2 .

반면, 실시 예 1~4에서는 알루미늄 염이 포함된 분위기에서 제조된 콜로이달 실리카를 제조할 때 인체의 위험성이 전혀 없음을 확인하였으며, 제조된 콜로이달 실리카 용액에 알루미늄 염의 농도가 높을수록 샌드겔 압축강도(28일)가 26~29 kg/cm2로 크게 증가됨을 확인하였다. On the other hand, in Examples 1 to 4, it was confirmed that there was no risk to the human body when the colloidal silica prepared in an atmosphere containing aluminum salt was produced, and the higher the concentration of the aluminum salt in the prepared colloidal silica solution, the more the sandgel was compressed. It was confirmed that the strength (28 days) greatly increased to 26~29 kg/cm 2 .

따라서 본 발명의 알루미늄 염을 이용한 그라우팅용 콜로이달 실리카 조성물 및 이를 이용한 시공방법을 통하여 종래의 그라우팅용 콜로이달 실리카를 제조할 때 황산과 같이 인체의 위험성이 매우 높은 강산성의 무기산(Inorganic acid) 사용에 의한 인체의 위해도를 최소화하고, 연약지반의 형태나 토질의 종류에 따라 용액형 내지는 현탁액형의 그라우팅 주입재를 속결 및 완결의 겔타임을 조절할 수 있으며, 그라우팅 약재의 지반 침투력이 높아 용탈방지 및 고강도의 그라우팅 조성물을 제공할 수 있기 때문에 기업의 경쟁력은 물론 지반강화 분야에 널리 활용할 수 있는 기술로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.Therefore, when producing conventional colloidal silica for grouting through the colloidal silica composition for grouting using the aluminum salt of the present invention and the construction method using the same, it is difficult to use strong acidic inorganic acids such as sulfuric acid that are very dangerous to the human body. According to the shape of the soft ground or the type of soil, it is possible to adjust the gel time of solution or suspension type grouting injection and complete gel time. Since it can provide a grouting composition, it is expected to be applied as a technology that can be widely used in the field of ground reinforcement as well as corporate competitiveness.

Claims (6)

그라우팅 약제의 겔 타임을 조절하기 위해 콜로이달 실리카 조성물을 알루미늄 염으로 얻고, 이를 이용한 그라우팅 시공방법에 있어서,
황산알루미늄(Aluminum sulfate, Al2(SO4)3 또는 염화알루미늄(Aluminium chloride, AlCl3) 중 1종의 알루미늄 염(Aluminium salts)이 선택되어 수중에 1.5 ~ 30 wt%로 용해되도록 구성된 a용액을 준비하고,
액상 규산나트륨(Na2SiO3) 또는 규산칼륨(K2SiO3) 중 1종의 규산염(Silicate)이 선택되어 수중에 15 ~ 45 wt%로 용해되도록 구성된 b용액을 준비하고,
250~3,000 rpm의 교반속도를 갖는 교반반응조에서 알루미늄 염인 a용액과 규산염 b용액이 혼합될 때 유체자동유입제어장치에 의해 수용해성 첨가제 및 하이드로겔의 유입량을 조절하면서 콜로이달 실리카용액을 얻는 제1단계 공정과,
강도증가와 급결 또는 완결도를 조절하기 위한 그라우팅용액 제조단계에서 시멘트 및 급결 또는 완결도 조절을 위한 첨가제가 분말자동유입제어장치에 의해 정량으로 공급되어 현탁액조성물을 얻는 제2단계 공정과,
상기 제1단계 공정에서 얻은 콜로이달 실리카용액과 제2단계 공정에서 얻은 현탁액조성물이 균일하게 혼합하여 그라우팅 혼합액을 얻고 그라우팅이 요구되는 지반에 그라우팅 혼합액이 투입되어 3차원적네트워크를 형성하며 굳기 시작하는 겔화공정 및 경화가 진행되며 완전한 경화체를 얻는 제3단계 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 그라우팅용 콜로이달 실리카 조성물의 시공방법.
In order to control the gel time of the grouting agent, a colloidal silica composition is obtained as an aluminum salt, and in the grouting application method using the same,
One aluminum salt (Aluminum salts) selected from aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 or aluminum chloride (Aluminium chloride, AlCl 3 ) is selected and dissolved in water at 1.5 to 30 wt%. prepare,
A solution b is prepared so that one type of silicate selected from liquid sodium silicate (Na 2 SiO 3 ) or potassium silicate (K 2 SiO 3 ) is dissolved in water at 15 to 45 wt%,
A first method for obtaining a colloidal silica solution while controlling the inflow amount of a water-soluble additive and a hydrogel by an automatic fluid inflow control device when aluminum salt solution a and silicate b solution are mixed in an agitation reaction tank having an agitation speed of 250 to 3,000 rpm. step process,
In the step of preparing a grouting solution for increasing strength and controlling rapid setting or completeness, cement and additives for rapid setting or completeness control are supplied in quantitative quantities by an automatic powder inflow control device to obtain a suspension composition;
The colloidal silica solution obtained in the first step process and the suspension composition obtained in the second step process are uniformly mixed to obtain a grouting mixture, and the grouting mixture is introduced into the ground to form a three-dimensional network and hardens. A method of applying a colloidal silica composition for grouting, characterized in that it comprises a gelation process and a third step of curing and obtaining a complete cured product.
제1항에 있어서,
상기 제1단계 공정에서 사용되는 수용해성 첨가제는 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산암모늄, 중탄산나트륨, 중탄산칼륨, 중탄산암모늄, 글리옥살 중 1종 이상이 선택되고, 규산염을 100 중량부 기준으로 할 때 5 ~ 80 중량부 포함되도록 적용되는 것을 특징으로 하는 그라우팅용 콜로이달 실리카 조성물의 시공방법.
According to claim 1,
The water-soluble additive used in the first step process is at least one selected from sodium carbonate, potassium carbonate, ammonium carbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, ammonium bicarbonate, and glyoxal, and based on 100 parts by weight of silicate, 5 to A method of applying a colloidal silica composition for grouting, characterized in that it is applied so as to contain 80 parts by weight.
제1항에 있어서,
상기 제2단계 공정에서 사용되는 급결 또는 완결 조절을 위한 첨가제는 벤토나이트, 고로슬래그분말, 플라이에쉬(fly ash), 흄실리카(fume silica), 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 산화아연, 산화알루미늄, 황산칼륨, 황산칼슘, 탄산칼슘, 보락스(sodium borate) 중 1종 이상이 선택되어 시멘트 중량이 100중량부 기준일 때 2.5~35.0 중량부 범위로 첨가되어 사용되는 것을 특징으로 하는 그라우팅용 콜로이달 실리카 조성물의 시공방법.
According to claim 1,
The additives used in the second step process for controlling rapid quenching or completion are bentonite, blast furnace slag powder, fly ash, fume silica, magnesium oxide, magnesium hydroxide, zinc oxide, aluminum oxide, potassium sulfate Of the colloidal silica composition for grouting, characterized in that at least one selected from among calcium sulfate, calcium carbonate, and sodium borate is added in the range of 2.5 to 35.0 parts by weight based on 100 parts by weight of cement. construction method.
제1항에 있어서,
상기 제2단계 공정에서 사용되는 시멘트는 포틀랜드계 시멘트에 속하는 보통 포틀랜드 시멘트, 중용열 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 내황산염 포틀랜드 시멘트, 백색 포틀랜드 시멘트, 유정시멘트, 콜로이드 시멘트 내지는 혼합시멘트에 속하는 고로 시멘트, Fly ash 시멘트, 실리카 시멘트, 초저발열 시멘트, 지열정 시멘트, RCCP 용 시멘트, 알루미나 시멘트, 초속결 시멘트, GRC용 저알칼리 시멘트 중에서 1종 이상의 시멘트가 선택되고 물 100중량부로 기준으로 할 때 50 내지는 150 중량부 범위로 희석되어 사용되는 것을 특징으로 하는 그라우팅용 콜로이달 실리카 조성물의 시공방법.
According to claim 1,
The cement used in the second step process is ordinary Portland cement belonging to Portland cement, medium heat Portland cement, early strong Portland cement, sulfate-resistant Portland cement, white Portland cement, oil well cement, colloidal cement or blast furnace cement belonging to mixed cement, At least one type of cement is selected from Fly ash cement, silica cement, ultra-low heating cement, geothermal well cement, RCCP cement, alumina cement, ultra-quick setting cement, and GRC low-alkali cement, and 50 to 150 based on 100 parts by weight of water A method of applying a colloidal silica composition for grouting, characterized in that it is used after being diluted in parts by weight.
제1항에 있어서,
상기 제1단계 공정에 사용되는 콜로이달 실리카 용액은 10 ~ 100 nm 크기로 이루어지고, 수중에 20 ~ 40 중량% 포함되도록 적용되는 것을 특징으로 하는 그라우팅용 콜로이달 실리카 조성물의 시공방법.
According to claim 1,
The method of applying the colloidal silica composition for grouting, characterized in that the colloidal silica solution used in the first step process has a size of 10 to 100 nm and is applied to contain 20 to 40% by weight in water.
제1항에 있어서,
상기 제1단계 공정에서 사용되는 하이드로겔은 콜라젠(collagen), 젤라틴(gelatin), 피브린(fibrin), 알긴산(alginic acid), 히알루론산(hyaluronic acid), 키토산(chitosan), 폴리아크릴릭에시드(polyacrylic acid), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리비닐알코(polyvinyl alcohol), 폴리포스파제(polyphosphazene) 중 1종 이상의 하이드로겔이 선택되고, 알루미늄 염이 포함된 콜로이달 실리카 수용액에 1.0 중량% 이하로 포함되도록 적용되는 것을 특징으로 하는 그라우팅용 콜로이달 실리카 조성물의 시공방법.
According to claim 1,
The hydrogel used in the first step process is collagen, gelatin, fibrin, alginic acid, hyaluronic acid, chitosan, polyacrylic acid ), polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, and polyphosphazene, and at least one hydrogel is selected, and included in an aqueous colloidal silica solution containing aluminum salt at an amount of 1.0% or less by weight. A construction method of a colloidal silica composition for grouting, characterized in that it is applied.
KR1020210145066A 2021-10-27 2021-10-27 The colloidal silica composition for the grouting using the aluminum salt and construction method using the same KR102583952B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210145066A KR102583952B1 (en) 2021-10-27 2021-10-27 The colloidal silica composition for the grouting using the aluminum salt and construction method using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210145066A KR102583952B1 (en) 2021-10-27 2021-10-27 The colloidal silica composition for the grouting using the aluminum salt and construction method using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230060396A true KR20230060396A (en) 2023-05-04
KR102583952B1 KR102583952B1 (en) 2023-09-27

Family

ID=86379766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210145066A KR102583952B1 (en) 2021-10-27 2021-10-27 The colloidal silica composition for the grouting using the aluminum salt and construction method using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102583952B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090022342A (en) * 2007-08-30 2009-03-04 주식회사 성우지오텍 Manufacture method of high strength grouting components which can automatically control to gel time and construction methods
KR101582246B1 (en) * 2015-02-11 2016-01-04 이혜옥 High strength grouting components which can prevent to leaching and construction methods.
KR101885303B1 (en) * 2017-03-20 2018-08-06 김보형 Method for organic-inorganic hybrid solution injection grouting for water cut-off
KR20190090521A (en) * 2018-01-25 2019-08-02 충남대학교산학협력단 Radioactive cesium absorbent and method of the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090022342A (en) * 2007-08-30 2009-03-04 주식회사 성우지오텍 Manufacture method of high strength grouting components which can automatically control to gel time and construction methods
KR101582246B1 (en) * 2015-02-11 2016-01-04 이혜옥 High strength grouting components which can prevent to leaching and construction methods.
KR101885303B1 (en) * 2017-03-20 2018-08-06 김보형 Method for organic-inorganic hybrid solution injection grouting for water cut-off
KR20190090521A (en) * 2018-01-25 2019-08-02 충남대학교산학협력단 Radioactive cesium absorbent and method of the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR102583952B1 (en) 2023-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100913572B1 (en) Manufacture method of high strength grouting components which can automatically control to gel time and construction methods.
CN102126840B (en) Low-temperature concrete early strength agent
KR101582246B1 (en) High strength grouting components which can prevent to leaching and construction methods.
KR101056474B1 (en) High Durability Grout Material Composition for Geotechnical Order and Reinforcement Using Geopolymer Type Fastener
CN109761575B (en) TRD continuous wall curing agent and using method and application thereof
CN114180930A (en) High-water-pressure ultra-large-diameter underwater shield tunnel double-liquid grouting slurry, process and application
CN105272084A (en) Inorganic-organic composite grouting material
KR101709239B1 (en) Eco-friendly inorganic grout composition using industrial by-products for ground cut-off
US2313107A (en) Composition for densifying porous masses and structures
KR102457167B1 (en) Eco friendly injection for ground reinforcement grout composition and construction method using the same
KR100884285B1 (en) The soil stabilization for which this for super-high-pressure injection and this were used with hardening agent for soft soil stabilization
KR102382696B1 (en) Pre-mixed composition for dry-method shotcrete having high-strength and high function and construction method using the same
KR102337977B1 (en) Grouting Chemical Liquid Composition for Water Leakage and Reinforcement of Ground and Constructing Methods Using Thereof
US2254252A (en) Process of densifying and solidifying porous masses
KR101737362B1 (en) Grouting materials for self healing and grouting method using thereof
CN101974319B (en) Double-fluid rapid hardening slurry for roadway grouting and mollisol compaction grouting
JPH10168452A (en) Water glass based suspension grout and method for grouting and solidifying ground by using it
CN104788045A (en) Grouting material
KR102243086B1 (en) Manufacture method of quick and slow setting grouting components to prevent leaching of liquid type which can automatically control to gel time and construction methods
KR100548172B1 (en) A multi-functional admixture for a concrete structure
KR102583952B1 (en) The colloidal silica composition for the grouting using the aluminum salt and construction method using the same
JPH10168451A (en) Suspension grout and method for grouting and solidifying ground by using it
CN115124286B (en) Environment-friendly regenerated backfill and preparation method thereof
KR102413054B1 (en) Grouting composition containing colloidal silica with high permeability into the soil and construction method using the same
CN105272085A (en) Novel grouting material

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right