KR20240044013A - Solidifier for Improving Soil Inorganic Multi Function Eco Friendly - Google Patents
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Abstract
친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재는 토양 개량토의 강도를 반영구적으로 유지할 수 있고, 고화 처리 후 빠른 시간에서 고화 현상이 발현되고, 시공 후 수시간이 지나면 개량토의 표면 상에 차량 주행이 가능한 효과가 있다.Eco-friendly multi-functional inorganic soil improvement solidification material can maintain the strength of improved soil semi-permanently, solidification occurs quickly after solidification treatment, and vehicles can be driven on the surface of improved soil several hours after construction.
Description
본 발명은 고화재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 토양 개량토의 강도를 반영구적으로 유지할 수 있고, 고화 처리 후 빠른 시간에서 고화 현상이 발현되고, 시공 후 수시간이 지나면 개량토의 표면 상에 차량 주행이 가능한 효과가 있는 친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재에 관한 것이다.The present invention relates to a solidification material, and more specifically, the strength of the improved soil can be maintained semi-permanently, the solidification phenomenon occurs quickly after solidification treatment, and vehicles cannot be driven on the surface of the improved soil several hours after construction. This is about an eco-friendly, multi-functional, inorganic soil improvement solidification material that is effective.
고화재는 건설현장에서 발생하는 흙, 간척지의 연약지반 개량, 도로개설, 폐기물 매립지의 차수벽 설치, 공원 등지의 친환경적 산책로 등을 고화시킬 때 주로 사용된다.Solidifying materials are mainly used to solidify soil generated at construction sites, improving soft ground in reclaimed land, constructing roads, installing cutoff walls in waste landfills, and eco-friendly trails in parks, etc.
고화라는 사전적 의미는 어떤 과정을 통해 느슨하고 부드러운 또는 액체상의 지구 물질이 견고하고 서로 합쳐진 암석으로 되는 것이라고 풀이되어 있다. 이와 같이 고화라는 표현은 굳어지는 현상을 표현하는 개념이며, 여기에 사용되는 재료를 고화재라고 명명하고 있다.The dictionary meaning of solidification is that through a certain process, loose, soft or liquid earth materials become solid and joined together into rock. In this way, the expression solidification is a concept that expresses the phenomenon of hardening, and the material used here is called solidification material.
일반적으로 지반 개량에 사용되는 고화재는 현탁액형(시멘트계, 생석회계 등)와, 용액형(물유리계, 고분자계 등)으로 분류할 수 있다.In general, solidification materials used for ground improvement can be classified into suspension type (cement type, quicklime type, etc.) and solution type (water glass type, polymer type, etc.).
시멘트계 고화재는 고유기질토, 점토, 고함수비토에서 효과가 적고, 비경제적이며, 고결화에 필요한 시간이 5 내지 7일로 길게 되기 때문에 고화재와 진흙이나 이토와 혼합하여 바로 운반할 수 없는 문제점이 있다.Cement-based solidification materials are less effective and uneconomical in highly matrix soils, clays, and high-moisture soils, and because the time required for solidification is long, 5 to 7 days, there is a problem in that the solidification materials cannot be mixed with mud or marl and transported immediately. there is.
시멘트계 고화재는 지역적, 환경적, 지질적 조건에 따른 적용의 제한과 원지반토의 성분에 따른 영향이 고려되어 있지 않다.Cement-based solidification materials do not take into account application limitations due to regional, environmental, and geological conditions and the influence of the composition of the original soil.
생석회계 고화재는 악취 및 중금속 용출로 인한 환경 오염이 심각한 문제점이 있다.Quicklime-based solidifying materials have serious problems with environmental pollution due to bad odor and heavy metal leaching.
기존의 고화재는 pH가 높아 고화 후, 악취가 저감되지 않으며, pH 12를 유지할 경우, 중금속이 용출될 가능성이 커지는 문제점이 있다.Existing solidification materials have a high pH, so after solidification, bad odors are not reduced, and if pH is maintained at 12, the possibility of heavy metals being eluted increases.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 토양 개량토의 강도를 반영구적으로 유지할 수 있고, 고화 처리 후 빠른 시간에서 고화 현상이 발현되고, 시공 후 수시간이 지나면 개량토의 표면 상에 차량 주행이 가능한 효과가 있는 친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve this problem, the present invention can semi-permanently maintain the strength of the improved soil, the solidification phenomenon occurs quickly after solidification treatment, and a vehicle can be driven on the surface of the improved soil several hours after construction. The purpose is to provide an eco-friendly multi-functional inorganic soil improvement solidification material.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재는,The eco-friendly multi-functional inorganic soil improvement solidification material according to the characteristics of the present invention to achieve the above object is,
고로 슬래그 20 내지 30 중량%, 생석회 5 내지 10 중량%, 제지애쉬 10 내지 20 중량%, 플라이애쉬 5 내지 10 중량%의 구성 성분으로 이루어진 물질을 현장의 흙에 첨가 교반하여 고화 처리 후, 양질의 토양 개량토를 생성하고, 상기 토양 개량토의 강도에 따라 상기 물질의 구성 성분 비율을 다르게 구성한다.A material consisting of 20 to 30% by weight of blast furnace slag, 5 to 10% by weight of quicklime, 10 to 20% by weight of paper ash, and 5 to 10% by weight of fly ash is added to the soil at the site, stirred, and solidified to produce a high-quality product. Soil-improved soil is created, and the ratio of components of the material is varied depending on the strength of the soil-improved soil.
친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재는 상기 토양 개량토의 강도가 증가함에 따라 상기 구성 성분 중에서 하나 이상의 구성 성분 비율을 증가시킨다.Eco-friendly multifunctional inorganic soil improvement solidification material increases the ratio of one or more of the components as the strength of the soil improvement soil increases.
친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재는 고로 슬래그, 생석회, 제지애쉬, 플라이애쉬의 각각의 구성 성분을 일정 비율로 혼합한 물질을 현장의 흙에 첨가 교반하여 고화 처리 후, 양질의 토양 개량토를 생성한다.Eco-friendly multi-functional inorganic soil improvement solidification material is a mixture of each component of blast furnace slag, quicklime, paper ash, and fly ash in a certain ratio, added to the soil on site, stirred, and solidified to create high-quality soil improvement soil. .
각각의 구성 성분은 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 삼산화철(Fe2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO), 삼산화황(SO3)의 원료 성분 중 하나 또는 2개 이상의 혼합 조성으로 이루어진다.Each component is a raw material ingredient of silicon dioxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), iron trioxide (Fe 2 O 3 ), calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), and sulfur trioxide (SO 3 ). It consists of one or two or more mixed compositions.
혼합 조성의 비율은 상기 토양 개량토의 강도에 따라 상기 원료 성분의 비율을 다르게 구성한다.The ratio of the mixing composition varies depending on the strength of the improved soil.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재를 이용하여 고화가 빠르고, 고화재를 혼합한 토양 개량토의 강도를 반영구적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.Due to the above-described configuration, the present invention uses an eco-friendly multi-functional inorganic soil improvement solidification material, which has the effect of fast solidification and semi-permanently maintaining the strength of the soil improvement soil mixed with the solidification material.
본 발명은 고화재를 이용하여 고화 처리 후의 흙을 쉽게 굴착할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of allowing easy excavation of soil after solidification treatment using solidification material.
본 발명은 한번 사용한 흙을 쉽게 굴착할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of easily excavating once-used soil.
본 발명은 고화재를 사용한 흙을 산업 폐기물 처리를 할 필요가 없다.In the present invention, there is no need to treat soil using solidified materials as industrial waste.
본 발명은 고화 처리 후 약 1시간에서 고화 현상이 발현되고, 시공 후 수시간이 지나면 개량토의 표면 상에 차량 주행이 가능한 효과가 있다.The present invention has the effect that the solidification phenomenon occurs in about 1 hour after the solidification treatment, and a vehicle can be driven on the surface of the improved soil several hours after construction.
도 1은 본 발명의 실시예 흙의 단립화 원리를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재의 고화 반응 원리를 나타낸 도면이다.Figure 1 is a diagram showing the principle of aggregating soil in an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the principle of solidification reaction of an eco-friendly multi-functional inorganic soil improvement solidification material according to an embodiment of the present invention.
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 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.
본 발명의 실시예에 따른 친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재는 고로 슬래그, 생석회, 제지애쉬, 플라이애쉬를 주성분으로 하여 흙이나 지반을 견고하게 하기 위하여 주입한 안정화제와 같은 무기 물질을 함유한 하천, 호수, 늪, 바다의 오니와 혼합하여 화학 반응한다.The eco-friendly multifunctional inorganic soil improvement solidification material according to an embodiment of the present invention is mainly composed of blast furnace slag, quicklime, paper ash, and fly ash, and contains inorganic substances such as stabilizers injected to strengthen the soil or ground. It reacts chemically by mixing with sludge from lakes, swamps, and the sea.
이로 인하여 친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재는 2시간에서 1일 정도로 고화가 빠르고, 강도를 반영구적으로 유지할 수 있고, 고화 처리 후 흙을 쉽게 굴착할 수 있고, 한 번 사용한 흙을 보통흙과 같이 몇 번이라도 그대로 사용 가능하며, 처리토를 산업 폐기물로 처리할 필요가 없다. 처리토는 고화재를 적용한 토양을 나타낸다.Due to this, the eco-friendly multi-functional inorganic soil improvement solidification material solidifies quickly (about 2 hours to 1 day), can maintain its strength semi-permanently, allows the soil to be easily excavated after solidification, and once used soil can be reused several times like ordinary soil. It can be used as is, and there is no need to dispose of treated soil as industrial waste. Treated soil refers to soil to which solidifying material has been applied.
친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재는 토양 개량 후 pH가 초기 9 내지 11.5이고, 1주 내지 2주 내에 중성 영역을 형성하고, 모든 오염과 연약 지반의 처리가 가능하며, 건설 잔토, 연약토, 고함수토 등의 유기질토라도 개량 상태 양호 및 우수하다.Eco-friendly multi-functional inorganic soil improvement solidification material has an initial pH of 9 to 11.5 after soil improvement, forms a neutral zone within 1 to 2 weeks, and is capable of treating all types of contamination and soft ground, including construction residual soil, soft soil, and high moisture content. Even organic soil such as soil is in good and excellent condition.
친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재는 시공(고화 처리) 후, 약 1시간에서 고화 현상이 발현하고, 시공 후 수시간이 지나면, 개량 토면 상에 차량 등의 주행이 가능해진다.The eco-friendly multi-functional inorganic soil improvement solidification material begins to solidify in about an hour after construction (solidification treatment), and several hours after construction, vehicles, etc., can be driven on the improved soil surface.
친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재는 고강도형 고화재, 환경형 고화재 및 보통형 고화재 중 하나의 고화재로 사용할 수 있다.Eco-friendly multifunctional inorganic soil improvement solidification material can be used as a solidification material among high-strength solidification materials, environmental solidification materials, and normal solidification materials.
고강도형 고화재는 강도 2,000 kn/m2 이상의 것으로, 초연약 지반의 건설 공사용 가설도로의 조성, 수해에 의한 제방의 복구 공사용의 재생토에 적용된다.High-strength type fire retardant has a strength of 2,000 kn/m 2 or more and is applied to the creation of temporary roads for construction work on ultra-soft ground and reclaimed soil for embankment restoration work due to flood damage.
환경형 고화재는 중금속 육가 크롬 오염 제거 및 하천, 늪, 호수의 제방 등의 식생을 중시한 자연 환경의 재생을 목적으로 이용한다.Environmental solidifying agents are used for the purpose of removing heavy metal hexavalent chromium contamination and regenerating the natural environment with an emphasis on vegetation such as rivers, swamps, and lake embankments.
보통형 고화재는 강도 400 내지 1,000 kn/m2 혹은 그 이상의 것으로, 임의 건설 공사용, 성토, 매립토, 포층토, 지지토에 적용된다.Normal type solidifying materials have a strength of 400 to 1,000 kn/m 2 or more and are applied to arbitrary construction works, embankments, reclaimed soils, foamed soils, and supporting soils.
이와 같이, 친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재는 고화재의 종류(고강도형 고화재, 환경형 고화재 및 보통형 고화재)에 따라 고화재의 성분 배분율을 결정할 수 있다.In this way, the eco-friendly multi-functional inorganic soil improvement solidification material can determine the component distribution ratio of the solidification material depending on the type of solidification material (high-strength type solidification material, environmental type solidification material, and normal type solidification material).
본 발명의 실시예의 친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재는 고로 슬래그 25 내지 30 중량%, 생석회 15 내지 25 중량%, 무수석고 5 중량%, 플라이애쉬 5 내지 10 중량%를 주성분으로 한다. 이러한 고화재의 함량비는 흙의 성질에 따라 다양한 범위로 구성할 수 있다. 각 성분의 백분율의 부족분은 수분 강렬 감량, 손실 및 기타이다.The eco-friendly multifunctional inorganic soil improvement solidification material of the embodiment of the present invention is mainly composed of 25 to 30% by weight of blast furnace slag, 15 to 25% by weight of quicklime, 5 to 5% by weight of anhydrous gypsum, and 5 to 10% by weight of fly ash. The content ratio of these solidification materials can be configured in various ranges depending on the properties of the soil. The percentage shortfall of each ingredient is moisture intensity loss, loss and other.
본 발명은 고로 슬래그 20 내지 30 중량%, 생석회 5 내지 10 중량%, 제지애쉬 10 내지 20 중량%, 플라이애쉬 5 내지 10 중량%의 구성 성분으로 이루이진 고화재를 현장의 흙에 첨가 교반하여 고화 처리 후, 양질의 토양 개량토를 생성한다.The present invention is a solidification material composed of 20 to 30% by weight of blast furnace slag, 5 to 10% by weight of quicklime, 10 to 20% by weight of paper ash, and 5 to 10% by weight of fly ash, which is solidified by adding to the soil on site and stirring. After processing, high-quality improved soil is created.
본 발명은 토양 개량토의 강도에 따라 고화재의 구성 성분 비율을 다르게 구성할 수 있다.In the present invention, the ratio of components of the solidified material can be configured differently depending on the strength of the improved soil.
본 발명은 고로 슬래그 20 내지 30 중량%, 생석회 5 내지 10 중량%, 제지애쉬 10 내지 20 중량%, 플라이애쉬 5 내지 10 중량%로 이루어진 고화재를 현장의 흙에 첨가 교반하여 고화 처리 후, 양질의 토양 개량토를 생성하고, 토양 개량토의 강도에 따라 구성 성분을 다르게 구성한다.The present invention is to add solidification material consisting of 20 to 30% by weight of blast furnace slag, 5 to 10% by weight of quicklime, 10 to 20% by weight of paper ash, and 5 to 10% by weight of fly ash to the soil at the site, stir, and solidify, and then produce a high quality product. Creates improved soil and configures the components differently depending on the strength of the improved soil.
본 발명의 실시예의 친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재는 고로 슬래그 40 중량%, 생석회 35 중량%, 무수석고 5 중량%, 플라이애쉬 20 중량%를 주성분으로 한다.The eco-friendly multifunctional inorganic soil improvement solidification material of the embodiment of the present invention is mainly composed of 40% by weight of blast furnace slag, 35% by weight of quicklime, 5% by weight of anhydrous gypsum, and 20% by weight of fly ash.
본 발명의 실시예의 친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재는 고로 슬래그 35 중량%, 생석회 25 중량%, 제지애쉬 30 중량%, 플라이애쉬 5 중량%, 무수석고 5 중량%를 주성분으로 한다.The eco-friendly multifunctional inorganic soil improvement solidification material of the embodiment of the present invention is mainly composed of 35% by weight of blast furnace slag, 25% by weight of quicklime, 30% by weight of paper ash, 5% by weight of fly ash, and 5% by weight of anhydrous gypsum.
고로 슬래그는 입자의 크기 0.04mm 이하로, 고로(Blast Furnace)에서 선철을 제조하는 공정에서 부산물로 발생되는 고온의 용융 상태인 슬래그에 물을 분사하여 급냉시킨 고로수쇄슬래그(Granulated Blast Furnace Slag, GBFS)를 미세한 분말의 형태로 분쇄한 것을 의미한다.Blast furnace slag has a particle size of 0.04 mm or less. Granulated blast furnace slag (GBFS) is rapidly cooled by spraying water on high-temperature molten slag generated as a by-product in the process of manufacturing pig iron in a blast furnace. ) means pulverized into fine powder.
고로 슬래그의 활용은 유연탄 연소시 발생하는 이산화탄소를 줄이고 시멘트 제조에 필요한 천연석회석 자원과 막대한 전력에너지 소비를 감소시킬 수 있어 사회 환경 측면에서 매우 경제적이다.The use of blast furnace slag is very economical from a social and environmental perspective as it can reduce carbon dioxide generated when burning bituminous coal, natural limestone resources needed for cement production, and enormous power energy consumption.
생석회(CaO)는 입자의 크기가 0.04mm 이하로, 석회(CaCo3)에서 이산화탄소를 제거한 가루 석회석 원석인 탄산칼슘을 825℃ 이상으로 장시간 구워서 이산화탄소를 제거해서 석회 성분만 남은 상태의 가루를 의미한다.Quick lime (CaO) has a particle size of 0.04 mm or less. It refers to a powder in which only the lime component remains after baking calcium carbonate, a powdered limestone raw stone, at 825°C or higher for a long time to remove carbon dioxide, with the particle size being less than 0.04 mm.
본 발명의 고화재는 토질 환경에 따라 제지애쉬(펄프재)를 포함할 수 있다. 제지애쉬는 종이를 제조하는 과정에서 발생하는 제지 슬러지를 소각하는 과정에서 발생하는 무기계 폐기물이다.The solidification material of the present invention may include paper ash (pulp material) depending on the soil environment. Paper ash is an inorganic waste generated during the incineration of paper sludge generated during the paper manufacturing process.
플라이애쉬(Fly-Ash)는 화력발전소에서 석탄원료를 사용할 때 발생하는 부산물이다.Fly-Ash is a by-product generated when coal raw materials are used in thermal power plants.
플라이애쉬는 입자의 크기가 0.04 내지 0.05mm이고, 시멘트 입자와 크기가 비슷하며, 시멘트에 혼합하여 사용할 경우 작업성이 개선되고 경화열이 낮아질뿐만 아니라 장기적인 강도 및 수밀성이 향상되어 경제적이다.Fly ash has a particle size of 0.04 to 0.05 mm and is similar in size to cement particles. When mixed with cement, fly ash not only improves workability and lowers curing heat, but also improves long-term strength and watertightness, making it economical.
플라이애쉬는 콘크리트 혼화재로 사용하여 시멘트량을 줄여서 작업성을 개선하고 원가절감과 품질개선 효과를 볼 수 있고, 내구성, 내화학성이 증가하고, 작업성 개선, 수화열, 건조 수축이 감소되고, 장기 강도 증가와 원가 절감 효과가 있다.Fly ash is used as a concrete admixture to improve workability by reducing the amount of cement, resulting in cost reduction and quality improvement, increased durability and chemical resistance, improved workability, reduced heat of hydration and drying shrinkage, and long-term strength. There is an increase and cost reduction effect.
흙은 매우 복잡한 매체이고, 화학적 광물 성질을 파악하고, 물리적 치환 적용을 고려하여 고화재의 성분 배분율을 결정할 수 있다.Soil is a very complex medium, and the component distribution ratio of the solidified material can be determined by understanding the chemical and mineral properties and considering the application of physical substitution.
다른 실시예로서, 친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재는 고로 슬래그 30 내지 40 중량%, 생석회 10 내지 20 중량%, 제지애쉬 20 내지 30 중량%, 플라이애쉬 5 내지 25 중량%를 포함할 수 있다.As another example, the eco-friendly multifunctional inorganic soil improvement solidification material may include 30 to 40% by weight of blast furnace slag, 10 to 20% by weight of quicklime, 20 to 30% by weight of paper ash, and 5 to 25% by weight of fly ash.
토양 개량토의 강도는 고강도형 고화재, 환경형 고화재 및 보통형 고화재에 따라 다르게 구성하고, 이에 따라 고화재의 구성 성분 비율을 다르게 구성할 수 있다.The strength of improved soil is configured differently depending on high-strength type solidification material, environmental type solidification material, and normal type solidification material, and the ratio of components of the solidification material can be configured differently accordingly.
보통형 고화재를 사용할 때, 강도 400 내지 1,000 kn/m2 가 토양 개량토에서 형성되고, 고강도형 고화재를 사용할 때, 강도 2,000 kn/m2 이상으로 토양 개량토에서 형성된다. 이에 따라 토양 개량토는 강도가 400 내지 1,000 kn/m2, 1,000 내지 2,000kn/m2, 2,000 kn/m2 이상에 따라 고화재의 구성 성분 중에서 생석회의 중량%를 5중량%, 10중량%, 20중량%로 증가시킬 수 있다. 물론, 생석회의 비율을 변경할 수도 있다. 이에 한정하지 않으며, 고화재의 구성 성분 중에서 2가지 이상의 구성 성분의 성분 비율을 증감시킬 수도 있다.When using a normal type solidification material, a strength of 400 to 1,000 kn/m 2 is formed in the soil-improved soil, and when using a high-strength type solidification material, a strength of 2,000 kn/m 2 or more is formed in the soil-improved soil. Accordingly, soil improved soil has a strength of 400 to 1,000 kn/m 2 , 1,000 to 2,000 kn/m 2 , and 2,000 kn/m 2 or more, and the weight percent of quicklime among the components of the solidification material is 5% by weight or 10% by weight. , can be increased to 20% by weight. Of course, you can change the proportion of quicklime. It is not limited to this, and the component ratio of two or more components among the components of the solidification material may be increased or decreased.
다시 말해, 고화재는 토양 개량토의 강도가 증가함에 따라 구성 성분 중에서 하나 이상의 구성 성분 비율을 증가시킬 수 있다.In other words, solidification may increase the proportion of one or more of the constituents as the strength of the improved soil increases.
본 발명의 고화재는 고화 처리 시공 후, 수시간(6 내지 12시간)에 빠르게 고화되며, 적어도 5일 정도에 차량이 이동할 수 있는 단단한 고화 도로가 된다.The solidification material of the present invention solidifies quickly within several hours (6 to 12 hours) after solidification treatment and construction, and becomes a hard solidified road that vehicles can travel on in at least 5 days.
또한, 고화재는 추가적으로 산림의 친환경 도로 건설, 산불피해 산림지역의 복원(고화제에 미네랑이 풍부하게 들어 있음)하고, 해양 해초의 어장 제조에도 탁월한 효과가 있다.In addition, solidifying agent is also excellent for building eco-friendly roads in forests, restoring forest areas damaged by forest fires (the solidifying agent is rich in minerals), and manufacturing fishing grounds from marine seaweed.
다음은 본 발명에서 고화재와 혼합할 흙의 종류에 따른 고화재의 원료 배합을 나타낸다. 이러한 고화재의 원료 배합은 표준 Type(M Type), 연약 지반용 스페셜 타입(S Type), 점토질의 양호 지반용 Type(G Type)을 포함한다.The following shows the mixing of raw materials for the solidification material according to the type of soil to be mixed with the solidification material in the present invention. The raw material mix of these solidifiers includes a standard type (M Type), a special type for soft ground (S Type), and a type for good clay ground (G Type).
본 발명의 고화재(M Type)는 고로 슬래그 30 중량%, 생석회 20 중량%, 제지애쉬 25 중량%, 플라이애쉬 25 중량%을 포함하고, 고로 슬래그의 체적에 5%를 추가해 혼합하여 생산한다.The solidification material (M Type) of the present invention contains 30% by weight of blast furnace slag, 20% by weight of quicklime, 25% by weight of paper ash, and 25% by weight of fly ash, and is produced by adding 5% to the volume of blast furnace slag and mixing them.
본 발명의 고화재(S Type)는 고로 슬래그 35 내지 40 중량%, 생석회 25 내지 30 중량%, 플라이애쉬 30 중량%을 포함하고, 고로 슬래그의 체적에 5%를 추가해 혼합하여 생산한다.The solidification material (S Type) of the present invention contains 35 to 40% by weight of blast furnace slag, 25 to 30% by weight of quicklime, and 30% by weight of fly ash, and is produced by adding 5% to the volume of blast furnace slag and mixing them.
본 발명의 고화재(G Type)는 고로 슬래그 30 중량%, 생석회 15 중량%, 제지애쉬 25 중량%, 플라이애쉬 30 중량%을 포함하고, 고로 슬래그의 체적에 5%를 추가해 혼합하여 생산한다.The solidification material (G Type) of the present invention contains 30% by weight of blast furnace slag, 15% by weight of quicklime, 25% by weight of paper ash, and 30% by weight of fly ash, and is produced by adding 5% to the volume of blast furnace slag and mixing them.
다음의 표 1은 고화재의 적용 지반과 배합율을 나타낸 표이다.Table 1 below shows the application ground and mixing ratio of the solidification material.
건설 오니의 상황(오니의 구성무질, 입자의 크기, 부패토, 번식미생물, pH 등)으로 고화재의 첨가량이 달라질 수 있다.The amount of solidifying agent added may vary depending on the situation of the construction sludge (sludge composition, particle size, decayed soil, breeding microorganisms, pH, etc.).
다음의 표 2는 도로 토공지침에 의한 연약 지반을 구분하고, 이에 따라 적용되는 고화재의 종류를 나타낸 표이다.Table 2 below is a table that classifies soft ground according to road earthwork guidelines and shows the types of fire retardants applied accordingly.
본 발명은 고로 슬래그, 생석회, 제지애쉬, 플라이애쉬의 각각의 구성 성분을 일정 비율로 혼합한 고화재를 현장의 흙에 첨가 교반하여 고화 처리 후, 양질의 토양 개량토를 생성한다.In the present invention, solidified material mixed in a certain ratio of blast furnace slag, quicklime, paper ash, and fly ash is added to the soil at the site and stirred to produce high-quality improved soil after solidification.
각각의 구성 성분은 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 삼산화철(Fe2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO), 삼산화황(SO3)의 원료 성분 중 하나 또는 2개 이상의 혼합 조성으로 이루어진다.Each component is a raw material ingredient of silicon dioxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), iron trioxide (Fe 2 O 3 ), calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), and sulfur trioxide (SO 3 ). It consists of one or two or more mixed compositions.
친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재의 원료 성분을 다음의 표 3과 같다.The raw material components of the eco-friendly multi-functional inorganic soil improvement solidifier are shown in Table 3 below.
여기서, 원료 성분의 백분율의 부족분은 수분 강렬 감량, 손실 및 기타이다.Here, the shortfall in percentage of raw ingredients is moisture intensity loss, loss and other.
다시 말해, 고화재의 구성 성분은 고로 슬래그, 생석회, 제지애쉬, 플라이애쉬이고, 각 구성 성분을 이루는 원료 성분은 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 삼산화철(Fe2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO), 삼산화황(SO3) 중 하나 이상의 원료 성분으로 이루어진다.In other words, the components of the solidification material are blast furnace slag, quicklime, paper ash, and fly ash, and the raw materials that make up each component are silicon dioxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and iron trioxide (Fe 2 O 3 ), calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), and sulfur trioxide (SO 3 ).
혼합 조성의 비율은 토양 개량토의 강도에 따라 원료 성분 비율을 다르게 구성할 수 있다.The ratio of the raw material components can vary depending on the strength of the soil improvement soil.
토양 개량토는 강도가 400 내지 1,000 kn/m2 , 1,000 내지 2,000kn/m2, 2,000 kn/m2 이상에 따라 고화재의 원료 성분 중에서 개량토의 강도를 증가시킬 수 있는 CaO 원료 성분의 비율을 증가시킨다. 예를 들어, CaO 원료 성분의 비율을 2%, 3% 등 증가시키고, 증가시킨 비율만큼 나머지 원료 성분을 감소시킬 수 있다.Soil improved soil has a strength of 400 to 1,000 kn/m 2 , 1,000 to 2,000 kn/m 2 , and 2,000 kn/m 2 or more, depending on the ratio of the CaO raw material component that can increase the strength of the improved soil among the raw material components of the solidification material. increase For example, the ratio of the CaO raw material component can be increased by 2%, 3%, etc., and the remaining raw material components can be reduced by the increased ratio.
토양 개량토는 자경성을 높이기 위해서 산화칼슘(CaO), 삼산화황(SO3)의 성분 비율을 일정 정도로 높일 수 있다.Soil improved soil can increase the ratio of calcium oxide (CaO) and sulfur trioxide (SO 3 ) to a certain extent in order to increase self-hardening.
토양 개량토는 pH의 중성화(약알칼리성)을 촉진 작용을 높이기 위해서 산화마그네슘(MgO), 삼산화철(Fe2O3)의 성분 비율을 일정 정도로 높일 수 있다.In soil improved soil, the proportion of magnesium oxide (MgO) and iron trioxide (Fe 2 O 3 ) can be increased to a certain extent in order to promote pH neutralization (mildly alkaline).
도 1은 본 발명의 실시예 흙의 단립화 원리를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재의 고화 반응 원리를 나타낸 도면이다.Figure 1 is a diagram showing the principle of soil aggregation according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a diagram showing the solidification reaction principle of an eco-friendly multi-functional inorganic soil improvement solidification material according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예의 친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재는 고화 반응의 원리를 설명하면 다음과 같다.The principle of solidification reaction of the eco-friendly multi-functional inorganic soil improvement solidification material of the embodiment of the present invention is explained as follows.
고화 반응은 석회에 인한 수화 반응, 포조란 반응, 흙의 단립화, 탄산화 반응, 에트링가이트 반응이 일어난다.Solidification reactions include hydration reaction due to lime, pozzolan reaction, soil agglomeration, carbonation reaction, and ettringite reaction.
수화 반응에 의한 포조란 반응, 에트링가이트 반응, 탄산화 반응이 발생한다.Pozzolan reaction, ettringite reaction, and carbonation reaction occur due to hydration reaction.
(1) 석회에 인한 수화 반응(1) Hydration reaction due to lime
수화 반응은 탄소-탄소 이중 결합에 히드록시기와 수소 이온이 끼어들어가는 반응으로, 주로 강산성의 수용액에서 잘 일어난다.Hydration reaction is a reaction in which a hydroxyl group and a hydrogen ion are inserted into a carbon-carbon double bond, and it mainly occurs in strongly acidic aqueous solutions.
본 발명은 토중 성분(물, SiO2, Al2O3)으로 이루어진 석회(CaO), 고로 슬래그(CaO + SiO2), 제지애쉬(CaO + Al2O3 + Fe2O3)를 혼합하여 수화 반응이 일어난다.The present invention is a mixture of lime (CaO), blast furnace slag (CaO + SiO 2 ), and paper ash (CaO + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3) consisting of soil components (water, SiO 2 , Al 2 O 3 ) . A hydration reaction occurs.
수화 반응과 소석회의 흡수성에 인한 토양의 함수량 저하나 소석회의 팽창에 인해서 주변 흙을 압축하여 강도가 높아진다. 이러한 수화 반응은 다음의 수학식 1과 같이 표현된다.Due to the hydration reaction and the absorption of slaked lime, the water content of the soil decreases or the slaked lime expands, compressing the surrounding soil and increasing its strength. This hydration reaction is expressed as Equation 1 below.
(2) 포조란 반응(Poccolanic Reaction)(2) Poccolanic Reaction
시멘트는 물과 혼합하면, 처음에 점성을 가진 상태이지만, 서서히 반응하며 그 자체가 경화하는 작용을 가지고 있는데, 이 시멘트화 현상을 포조란 반응이라고 한다. 포조란 반응은 수화 반응으로부터 발생한다.When cement is mixed with water, it is initially viscous, but reacts slowly and has the effect of hardening itself. This cementing phenomenon is called the Pozzolan reaction. The pozzolan reaction arises from a hydration reaction.
토중 성분인 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3)와 석회분과의 포조란 반응이 발생하여 규산칼슘, 알루민산 칼슘, 수화물 등 다양한 칼슘의 화합물을 형성해서 흙 입자를 안전한 상태로 단결시킨다. 이러한 포조란 반응은 다음의 수학식 2와 같이 표현된다.A pozoran reaction occurs between the soil components silicon dioxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and lime to form various calcium compounds such as calcium silicate, calcium aluminate, and hydrate, keeping soil particles in a safe state. Unite. This Pozoran reaction is expressed as Equation 2 below.
(3) 에트링가이트(Ettringite) 반응(3) Ettringite reaction
시멘트가 물과 만나 화학적으로 반응해서 단단한 결합재로 변하는 과정은 천천히 일어난다. 수화 반응은 시멘트 입자가 물과 만나야 반응하기 때문에 시멘트 입자 표면에서 시작된다. 처음에는 시멘트 입자 표면 전체가 물과 만나기 때문에 반응이 빨리 일어난다. 다만, 너무 빨리 반응해서 굳어지면, 거푸집에 부어 넣기 전에 굳을 수 있기 때문에 반응을 지연시킬 필요가 있다. 따라서, 이러한 반응을 지연시키는 물질로 석고를 넣는다.The process by which cement reacts chemically with water and turns into a hard binder occurs slowly. The hydration reaction begins at the surface of the cement particles because the cement particles react when they come into contact with water. At first, the reaction occurs quickly because the entire surface of the cement particle encounters water. However, if it reacts too quickly and hardens, it may harden before pouring it into the mold, so it is necessary to delay the reaction. Therefore, gypsum is added as a material to delay this reaction.
이러한 석고는 에트링가이트(Ettringite)라는 물질을 생성해 수화 반응이 빠른 입자를 둘러싸서 수화 반응을 늦출 수 있다.This kind of gypsum creates a substance called Ettringite, which surrounds particles that react quickly to hydration and slows down the hydration reaction.
석고(CaSO4)가 투입되어 에트링가이트(침상결정)가 생성되어 흙 입자간을 더 단결시킨다.Gypsum (CaSO 4 ) is added to create ettringite (needle crystals), further uniting the soil particles.
에트링가이트는 제지애쉬와 포조란 반응이 혼합되어 생성된다.Ettlingite is produced by mixing paper ash and pozzolan reaction.
이러한 에트링가이트 반응은 다음의 수학식 3과 같이 표현된다.This ettringite reaction is expressed as Equation 3 below.
중금속 용출 방지를 위해서는 에트링가이트 반응이 일어나야 하며, 이 반응을 통한 침상 결정이 생성하여 흙 입자 간을 더 단결시켜야 한다.To prevent heavy metals from leaching, an ettringite reaction must occur, and needle-like crystals must be created through this reaction to further unite soil particles.
중금속 용출 방지를 위해서는 암모니아수를 입자 내에 빨아들이는 포조란 반응과 에트링가이트 반응에 의해 악취를 가두어 외부에 용출되지 않도록 한다.To prevent heavy metals from leaching, odors are confined through the pozoran reaction and ettringite reaction, which absorb ammonia water into the particles, preventing them from eluding to the outside.
고화재는 중금속 용출 방지를 높이기 위해서 SiO2, Al2O3, 석회(CaO)의 원료 성분 비율을 증가시킬 수 있다.The solidification material can increase the ratio of raw material components of SiO 2 , Al 2 O 3 , and lime (CaO) to increase the prevention of heavy metal elution.
(4) 흙의 단립화(4) Granulation of soil
개량하지 않은 흙의 주위에는 (-) 이온을 띠게 되어 있고, 흙 입자 서로가 (-) 이온에 인해서 전기적으로 반발하여 미끄러지면서 유동화하고 있기 때문에 응집, 단결하지 못한 상태이다.The surrounding soil that has not been improved has negative (-) ions, and the soil particles are electrically repelled by (-) ions and are sliding and fluidizing, so they are not cohesive or united.
흙의 단립화는 석회가 들어가는 것에 인하여 석회의 칼슘이온 (+) 이온과 흙의 (-) 이온 사이에서 교환 반응이 일어나서, 흙 입자 주위에 (+) 이온과 (-) 이온이 형성되어 흙 입자 서로가 전기적으로 결부되어 응집된다.The granulation of soil occurs when lime enters, causing an exchange reaction between the (+) calcium ions of the lime and the (-) ions of the soil, forming (+) ions and (-) ions around the soil particles. They are electrically connected to each other and become cohesive.
(5) 석회의 탄산화 반응(5) Carbonation reaction of lime
남아 있는 석회분은 흙 속의 탄산가스와 반응하여 탄산화해서 치밀해진다. 이러한 탄산화 반응이 반복하면서 장기적으로 강도가 계속 높아진다. 이러한 탄산화 반응은 다음의 수학식 4와 같이 표현된다.The remaining lime reacts with carbon dioxide gas in the soil and becomes carbonated and dense. As this carbonation reaction repeats, the intensity continues to increase over the long term. This carbonation reaction is expressed as Equation 4 below.
석회의 탄산화 반응을 높이기 위해서는 토양 개량토의 강도가 400 내지 1,000 kn/m2 , 1,000 내지 2,000kn/m2, 2,000 kn/m2 이상에 따라 생석회의 CaO 원료 성분의 비율을 증가시킨다. 예를 들어, CaO 원료 성분의 비율을 2%, 3% 등 증가시키고, 증가시킨 비율만큼 나머지 원료 성분을 감소시킬 수 있다.In order to increase the carbonation reaction of lime, the ratio of the CaO raw material component of quicklime is increased depending on the strength of the improved soil: 400 to 1,000 kn/m 2 , 1,000 to 2,000 kn/m 2 , or 2,000 kn/m 2 or more. For example, the ratio of the CaO raw material component can be increased by 2%, 3%, etc., and the remaining raw material components can be reduced by the increased ratio.
고화재는 고로 슬래그, 생석회, 제지애쉬, 플라이애쉬를 주성분으로 하고, 명반반수() 등의 보조제를 사용할 수 있다. 여기서, 보조제는 토양과의 반응 초기 단계에서 유기물에 의한 저활성 상태에 있는 토중 성분을 보충하기 위해서 활성이 높은 알루미나 등을 포함한다.The main ingredients of the solidification material are blast furnace slag, quicklime, paper ash, and fly ash, and alum semi-water ( ), etc., can be used. Here, the auxiliary agent includes highly active alumina, etc. to supplement soil components that are in a low activity state due to organic matter in the initial stage of reaction with the soil.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also possible. It falls within the scope of rights.
Claims (4)
상기 물질은 상기 토양 개량토의 강도가 증가함에 따라 상기 구성 성분 중에서 하나 이상의 구성 성분 비율을 증가시키는 친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재.In claim 1,
The material is an eco-friendly multi-functional inorganic soil improvement solidification material that increases the ratio of one or more components among the components as the strength of the soil improvement soil increases.
상기 각각의 구성 성분은 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 삼산화철(Fe2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO), 삼산화황(SO3)의 원료 성분 중 하나 또는 2개 이상의 혼합 조성으로 이루어지는 친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재.A material containing each component of blast furnace slag, quicklime, paper ash, and fly ash mixed in a certain ratio is added to the soil at the site, stirred, and solidified to produce high-quality soil improvement soil.
Each of the above components is raw materials of silicon dioxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), iron trioxide (Fe 2 O 3 ), calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), and sulfur trioxide (SO 3 ). An eco-friendly multi-functional inorganic soil improvement solidification material composed of one or two or more ingredients.
상기 혼합 조성의 비율은 상기 토양 개량토의 강도에 따라 상기 원료 성분의 비율을 다르게 구성하는 친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재.In claim 3,
An eco-friendly multi-functional inorganic soil improvement solidification material in which the ratio of the mixing composition is different from that of the raw material components depending on the strength of the soil improvement soil.
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