KR830002746B1 - 악취를 갖는 함수 연약토의 탈취를 수반한 강도 증가법 - Google Patents

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Description

악취를 갖는 함수 연약토의 탈취를 수반한 강도 증가법

제1도는 함수 연약토를 첨가제 A와 B와의 조합된 것을 사용하여 강도를 증가시키는 경우에, 첨가제 B중의 고로수찌끼의 종류가 강도 증가에 미치는 영향을 나타낸 그래프.

제2도는 첨가제 A와 첨가제 A＋B와의 비율이 처리상의 강도 증가에 미치는 영향을 나타낸 그래프이다.

본 발명은 악취를 갖는 함수 연약토(water saturated soft soil)의 탈취를 수반한 강도를 경제적으로 또한 효율적으로 증가시키는 방법에 관한 것이다. 더 상세하게 말하자면, 본 발명은 특정한 첨가물을 악취를 갖는 함수 연약토에 배합하므로서, 이 연약토의 강도를 개선하는 방법에 관한 것이다.

종래, 바다, 항만, 하천 및 호소(lagoon) 등에 퇴적한 함수 연약토를 개량하기 위하여, 또는 이와 같은 퇴적토를 준설하여 매립 형성한 연약 지반을 사람의 보행이나 차량의 통행 및 건설 기계의 반입이 가능토록 그들 함수 연약토를 증가시키는 것이 행해졌다. 이와같은 연약토의 강도증가를 행하기 위하여, 강화제 또는 고화제를 사용하는 방법이 알려져 있다. 이런 경우, 강화제 및 고화제로서는, 시멘트, 생석회, 물유리, 아스팔트, 유기고분자 물질 등이 제안되어 있으나, 이들 중 어느 재료이든지간에 강도 증가의 관점에서 볼 때 뒤떨어지거나, 경제적인 관점에서 볼 때 채 이 안 맞는 등으로 인하여 바람직하지 않다. 특히, 항만이나 하천의 바닥에 퇴적한 "헤드로"라 불리우는 종류의 함수 연약토와 같은 함수비의 큰 연약토를 때량 처리하는 경우, 그 1회당의 함수 연약토의 처리량은 수만 내지 수백만 ㎥에 달하므로, 적용하는 강화제도 필연적으로 다량으로 되며, 따라서 이 강화제는 가능한한 값싸고 또한 소량으로서 커다란 강도 증가을 나타내는 것이 아니면 안된다.

함수 연약토에 관해서는, 그 취급이나 수송상의 곤란한 문제와 함께 불쾌한냄새이 문제도 자주 일으킨다. 함수 연약토에서 방출되는 불쾌한 냄새는 주위의 생활 환경을 현저하게 손상시킨다. 종래, 여러가지 물질의 탈취를 행하기 위해 몇가지 대책이 제안되어 왔으나, 함수 연약토에 관한 한, 그 강도 증가와 탈취와를 동시에 달성할 수 있는 올바른 유효한 방법은 아직 개발되고 있지 않다.

함수 연약토의 탈취만을 목적으로 한 처리법으로서는 소석회나 생석회를 첨가하는 방법이 알려져 있다. 이경우, 악취를 갖는 함수 연약토의 pH 값을 상승함으로써 악취의 원인이 되어 있는 황화수소나 멜캅턴류를 칼슘염으로서 그 목적을 달성시키고 일으므로 실용성이 희박하다. 즉 이방법에 의하면 황화수소나 멜캅턴류는 연약토의 pH 값이 10 이상의 알카리성이 되지 않으면 소석회나 생석회에 의한 탈취반응(칼슘염 생성반응)이 불충분하다, 환언하면 처리토는 탈취반응에 의하여 생기는 칼슘염이 안정하게 존재할 수 있게 하여 pH 값을 10 이상으로 유지하지 않으면 재차 악취인 황화수소나 멜캅턴류가 발생하게 된다. 연약토에는 pH 값 완층의 작용이 크므로 이 방법에 의하여 양호한 탈취 효과를 얻기 위하여는 이 큰 pH 완충 작용보다 더 상회한 다량의 소석회나 생석회의 첨가가 필요로 한다. 이와같이 소석회나 생석회를 때량 사용함은 경제성을 잃으므로 실용적이 못되며, 뿐만아니라 이를 본 발명에서 강도 증가 처리할 때, 이 때상토가 겔스트렌스에 의하여 이 점도가 때단히 높아져서 강도 증가처리의 작업성을 현저하게 곤란하게 하는 큰 결점이 생긴다. 뿐만아니라 소석회나 생석회를 사용할 경우에는 이것이 위험물이므로 취급이나 그 저장, 보관에 여러가지의 제약을 받는 결점이 있다.

또 다른 방법으로서 황산 제2철이나 염화 제2철과 같은 수용성의 3개의 철염을 첨가하는 방법도 제안되어 있으나, 이 경우에도 다음의 이유에 의하여 만족할만한 결과를 주지 못한다.

(a) 3개의 가용성 철염은 가수 분해하여서 불용성의 수산화물이 되기 쉽다. 3개의 가용성 철염을 안정한 용액으로서 취급할 경우, 그 pH 값은 2.5 이하로 유지할 필요가 있으며, 그 pH 값이 3 이상이 되면 거의가 수산화물로서 침전해버린다.

Fe³⁺＋3H₂O

Fe(OH)₃↓＋3H⁺(1)

침전 생성한 수산화물과 악취의 성분인 황화수소나 멜캅턴과의 반응은 불균일 반응이 되므로 그 반응은 원활히 진행하지 못한다.

(b) 악취의 주성분인 황화수소가 철분과 반응하여서 황화철을 생성하므로 그 용액의 pH 값은 4.5 내지 8.5로 할 필요가 있다. 따라서 3개의 가용성염의 단독 첨가만으로써는 만족할만한 결과가 얻기 힘들다.

(c) (a)와 (b)항의 조건의 조화를 위하여 3개의 가용성염과 생석회 또는 소석회와의 병용이 제안되어 있으나 철염의 가수분해가 생기므로 악취의 원인이 되고 있는 황화수소의 화학량논에 때하여 때과잉의 철염을 가하지 않으면 만족할만한 결과는 얻어지지 않는다.

(d) 철염이 불용성의 수산화물로 되어 있는 상태에서 철염을 작용시킬 때에는 탈취반응은 불균일 반응이 되므로 그 공급량은 (c)항의 조건하보다 더 때과잉의 철을 공급하여 그 처리시간을 길게 하지 않으면 만족할만한 결과가 얻어지지 않는다.

(e) (b)항에서 처리한 것은 다시 본 발명의 강도 증가 처리를 행한 경우, 때상토의 pH 값이 저하해 있으므로 그 강도 증가작용을 현저하게 저해한다.

악취를 갖는 함수 연약토를 화학적으로 효율적으로 탈취 처리하기 위하여는 다음에 나타낸 (a) 내지 (c) 등의 과제를 해결하지 않으면 안된다.

(a) 악취 물질과 반응시키는 탈취제는 수용성의 것으로 하고, 탈취 반응에 의한 생설물이 때상토의 고화처리의 조건이나 처리토 중에서 물리적으로도 화학적으로도 안정한 불용성 물질이 되는 것을 선정할 필요가 있다.

(b) 탈취 처리의 조건으로서는 수용성의 탈취제가 협잡물과의 경쟁반응에 우선하여서 선택적으로 악취 물질과 완전히 반응시키기 위한 조건 및 반응 원료인 탈취제가 악취의 원인이 되어 있는 물질과 반응하기 이전에 불용성 물질로 변화하지 않은 조건을 만족하지 않으면 안된다. 그러기 위하여는 탈취제의 농도, 반응 분위기의 pH 값이나 산화 환원 전위 및 온도, 때상토에의 첨가의 방법, 기타의 제조건을 특정할 필요가 있다.

(c) 탈취제가 때상토에 과잉으로 가해진 경우에도 그것이 잔존하여서 강도 증가제에 폐해를 미치는 일이 없으며, 그리고 최종적으로 협잡물이나 기타의 조건에 의하여 물리적으로도 화학적으로도 안정한 불용성 물질로 변화할 수 있는 탈취제와 그 처리의 조건을 선택할 필요가 있다.

본 발명의 첫째의 목적은 악취를 갖는 함수 연약토의 탈취와 그 강도 증가를 효율적으로, 또한 경제적으로 실시하는 방법을 제공함에 있다.

또 다른 목적은 함수 연약토의 알카리도를 증때시킴이 없이, 또한 바람직하지 못한 내부 비뚤어짐을 일으키지 않고 함수 연약토의 강도를 증가시키는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 다음의 발명의 상세한 설명을 첨부 도면에 의하여 이해함으로써 보다 명백해진다.

본 발명은 함수 연약토의 강도 증가 방법에 있어 3종의 첨가제 A, B 및 C로써 된 강화제를 사용하는 방법이 제공된다. 이 경우, 첨가제 A 및 B는 강도 증가를 위하여 필수이며 함수 연약토의 토양 성분과 효율적으로 반응한다. 또, 첨가제 C는 A와 B의 강도 증가에의 작용에 폐해를 미치지 않고 불쾌취의 발생을 제지한다.

따라서 본 발명에서 사용하는 첨가제는 다음의 성분으로써 구성된다.

첨가제 A : 석고(CaSo₄.2H₂O)

첨가제 B : 포오틀랜드 시멘트 40내지 55중량 %와 고로수찌끼 60내지 45 중량%와의 혼합.

첨가제 C : 수용성 2가 철염(제1철염)

첨가제 A로서 사용하는 석고로서는 분말 또는 입상물이면 무엇이나 무방하다. 그리고, 본 명세서 중에서 "석고"의 용어는 황산칼슘ㆍ2수화물을 지칭한다. 이 석고의 입도에는 특별히 제한은 없다. 따라서 본 발명의 경우, 배연 탈황 공정으로부터의 부생 석고를 건조나 분쇄 등의 후처리를 실시함이 없이 그때로 사용할 수가 있으므로 유리하다. 첨가제 B에서 사용하는 포오틀랜드 시멘트는 "일본 공업규격" JIS R 5210 "포오틀랜드 시멘트"에 있어서의 보통 포오틀랜드 시멘트에 때응하는 것이 적용되는데, 함수 연약토 처리의 조건에 따라서는 용열 시멘트, 및 초조강 시멘트 등의 규격에 준하는 포오틀랜드 시멘트의 단독 또는 이들을 혼합할 것을 사용할 수도 있다.

포오틀랜드 시멘트와 함께 사용되는 고로수찌끼는 제철용 용광로의 부생물인 슬리브, 즉 광재를 물로 급냉하여서 1내지 5mm정도의 사상 내지 입상으로 파쇄한 수쇄 광재(이하 고로수찌끼라 한다)를 다시 입경 100 내지 1㎛로 미분쇄한 것이다. 이 조성은 철광석의 성분이나 그 용광로의 조작 방침에 따라서 약간 다루지만 때체로 다음과 같은 것이다.

SiO₂30~35%, Al₂O₃13~18%, CaO 38~45%, Fe₂O₃05~1.0%, MgO 3~6%, S 0.5~1.0%, MnO 0.5~1.5%, TiO₂0.~1.0%

첨가제 B를 형성하기 위하여 포오틀랜드 시멘트에 혼합하는 상기의 미분쇄화한 고로수찌끼는 시멘트와 동정도 또는 그보다 미세하게 분말화 된 것으로서 통상 블렌인 법에 의하여 측정한 비면적 2000㎠/g 이상(입경 10㎛ 이하), 바람직하기는 3600㎠/g 이상(입경 5㎛이하)의 것임이 중요하다. 즉 고로수찌끼의 입자 치수는 JIS R-5210으로 규정되어 있는 보통 포오틀랜드 시멘트의 비표면적이 2500㎠/g 이상이므로 포오틀랜드 시멘트와 거의 같거나 아니면 작다. 이 입도가 너무 커지면 그 반응성이 현저하게 악화하므로 바람직하지 못하다. 본 발명에 의하여 포오틀랜드 시멘트와 동정도의 입도를 갖는 미분말상고로수찌끼를 사용할 때에는 일반적으로 고로수찌끼로서 사용되고 있는 조입상의 것을 사용할 때에 비하여 얻어지는 처리토의 강도 증가는 3 내지 4배에 도달한다. 또 이 고로수찌끼는 그 반응성을 높이기 위하여 미리 포오틀랜드 시멘트에 때하여 균일하게 혼합함이 중요하다.

첨가제 B에 있어 그 포오틀랜드 시멘트 함량은 40 내지 55 중량 %의 범위로 유지함이 좋다. 이 시멘트 함량이 상기 범위보다 적어지면 고함수비의 연약토에 때한 강도 증가의 효과가 적어지므로 바람직하지 못하다. 즉 첨가제 B를 구성하는 포오틀랜드 시멘트의 중량 비율이 40% 이하의 경우, 그 수화 반응(수경성 반응)에 의하여 부생하는 수산화칼슘이 너무 적어서 이를 요인으로 하여서 반응이 유발되는 미세고로수찌끼 등의 함수 함약토에 미치는 강도 증가의 제반응이 충분히 생기지 못하므로 그 목적을 충분히 달성할 수가 없다.

한편, 상기 시멘트 함량이 전기 범위를 넘게 되면 강도증가 처리에 있어 발열이 높아져서 처리토 중에 내부 비뚤어짐이 발생하는 등의 문제가 생기거나, 또한 처리토 중에 수산화칼슘이 다량 함유하게 되므로 처리토가 알카리성이 강한 것으로 된다. 또 이 처리토는 하수나 해수에 의하여 용이하게 침식되기 쉽게 되므로 바람직하지 못하다. 첨가제 B에 있어 그 바람직한 배합 비율은 시멘트 약 50 중량 % 및 고로수찌끼 약 50 중량 %정도이다.

첨가제 C로서 사용하는 2가의 철염은 수용성의 염이면 무기산염 및 유기산염의 어느 염도 사용 가능하지만, 첨가제 A 및 B에 미치는 영향이나 겨제성을 고려하면 황산 제1철과 염화 제1철의 사용이 바람직하다. 그 주엥서도 황산 제1철은 티탄 제조시에 때량 부생되며, 그리고 염가이므로 가장 바람직하다. 티탄 제조공장에 있어서는 때개의 경우 황산 제1철은 산업 폐기물로서 처분되므로 이의 이용은 폐기물 처이의 면에서 볼 때 그야말로 1석 2조이다.

본 발명에서 사용하는 2가의 철염은 본 발명에 있어서의 첨가제 A 및 B의 사용조건, 즉 미약산성 내지 약알카리성의 조건하에서 유효하게 작용하며, 첨가제 A 및 B에 의한 강도 증가 작용에 약영향을 끼침이 없이, 악취를 갖는 함수 연약토의 탈취 효과를 현저하게 높인. . 즉 이 2가 철염은 본 발명에 있어의 처리 조건하에서는 헤드로 등에 있어의 악취의 원인 물질인 황화수소나 멜캅턴류와 효율적으로 반응하여 이를 고정한다. 이 경우의 반응은 다음 식으로 나타낸다.

H₂S＋Fe²⁺→FeS(고체)＋2H⁺(1)

2RSH＋Fe²⁺→(RS)₂Fe(고체)2H⁺(2)

이 반응은 탄산가스의 존재하에서도 선택적으로 일어나며, 발생가스 중 탄산가스에 의하여 지장을 받는 일은 없다. 악취 오물 등의 경우에는 탄산가스는 악취 원인 물질인 황화수소보다 더 대량으로 존재하는 데 본 발명에서 사용하는 2가의 철염은 이와같은 탄산 가스의 존재하에서도 황화수소나 멜캅턴류와 우선적으로 반응하여 황화수소나 멜캅턴과의 반응후 탄산가스와 반응하여 무공해의 탄산 제1철(시디라이트)이 되는 이점을 갖고 있다. 또 2가의 철염의 경우, 그 용해도는 산성 및 중성의 범위에서는 가수분해에 의한 수산화 제1철의 침전 생성 등의 폐해를 받음이 없이, 상기 H₂S-고정화 반응은 pH 4.5 내지 8.5의 범위에서 원활하게 진행한다. 3가의 철염은 2가의 철염과는 달라서 첨가제 A 및 B를 사용하는 조건하에서는 각별한 탈취 효과를 나타내지 못한다. 황산 제2철이나 염화 제2철 등의 수용성의 3가 철염을 탈취제로 사용할 경우에는 앞에서 설명한 바와같이 만족할만한 결과를 주지 못한다.

다음에 강도 증가, 첨가제 A와 B에 의한 함수 연약토를 강도 증가시키는 작용법에 대하여 설명한다.

함수 연약토에 대하여 먼저 첨가제 A를 첨가 혼합한다. 이 첨가에 의하여 함수 연약토는 후속의 첨가제 B에 대하여 높은 반응성을 나타낸 연약토로 변환된다. 즉 여기서 첨가된 첨가제 A의 소재인 2수 석고는 무 100g에 대하여 CaOS₄환산으로 약 0.2g의 적당한 용해도이므로 (a) 포오틀랜드 시멘트의 수화반응에 폐해를 미치는 대상토의 부식 등의 악영향을 억제하며, (b) 토양 입자와의 양이온 교환 반응이 바람직한 평형상태에 달하여 첨가제 B에 대한 바람직한 반응 배양기반이 된다. 뿐만아니라 이 첨가제 A는 첨가제 B와 달라서 겔스트렌스에 의한 점성 증가를 나타내지 않으므로 그 혼합은 균일 그리고 용이하게 행할수가 있다.

다음에 이와같은 반응성이 높여진 함수 연약토에 대하여 첨가제 B를 첨가 혼합한다. 이 첨가제 A와 혼합된 함수 연약토에 대한 첨가제 B의 첨가에 의하여 첨가제 A와 B의 반응, 첨가제 B의 수화 반응 및 이들 첨가제 A와 B에 함유된 성분과 토양 성불과의 반응 등의 함수 연약토의 강도 증가 반응에 필요한 제반응이 생기는데, 이 경우 첨가제 A를 가한 함수 연약토는 첨가제 B에 대한 바람직한 반응 배양기반으로 되어 있으므로 이들의 강도 증가 반응은 극히 효율적으로 행해진다.

상기와 같이 함수 연약토의 강도 증가 처리를 행할 경우, 첨가제 A, B 및 토양과의 사이에서 에트린가이트(3CaO.Al₂O₃.3CaSO₄.32H₂O) 생성 반응 등의 강도 증가 반응이 일어난다. 첫째 처리에 있어 첨가제 A와 함수 연약토가 균일하게 혼합되어 있으므로 첨가제 B의 첨가에 의하여 이 에트링가이트 형성 반응 등의 강도 증가 반응은 함수 연약토 전체에 걸쳐서 균일 또한 원활하게 진행하여 함수 연약토의 신속한 강도 증가가 달성된다.

본 방법에 있어 특히 유리한 점은 첨가제 B의 일방의 소재로서 사용한 고로수찌끼가 타방의 소재인 포오틀랜드 시멘트와 동정도 또는 그 이하의 입도로 미분쇄될 뿐 아니라 미리 포오틀랜드 시멘트와 균일하게 혼합되어 있는 점이다. 따라서 첨가제 B를 첫째 처리된 함수 연약토에 첨가 혼합한 경우에, 이 고로수찌끼는 시멘트 성분의 수화 반응에 의하여 일어나는 소석회에 의하여 용이하게 자극되어 에트링가이트 형성반응 등의 강도 증가 반응을 신속하게 행하게 되어 함수 연약토의 강도 증가를 촉진한다. 환언하면 이 고로수찌끼는 시멘트와는 달라서 그것만으로써는 수경성을 나타내지 못하며 소석회와 같은 알카리 자극제와 접촉함으로써 비로소 시멘트와 같은 수경성을 나타내게 된다. 본 방법의 경우, 이 고로수찌끼는 반응하기 쉽도록 미분화될 뿐 아니라 시멘트의 수화반응에 의하여 생성하는 소석회에 의하여 자극되기 쉽도록 미리 포오틀랜드 시멘트와 균일하게 혼합되어 있으므로 시멘트와 같은 수경성을 나타내는 것이다.

본 방법에 있어서는 함수 연약토의 강도 증가 반응으로서 에트링가이트 형성 반응, 양이온 교환 반응 및 칼슘 이온과 규산이온과의 사이의 포조란 반응 등이 병행하여 생기는데, 본 발명의 경우, 고로수찌끼는 미분말상이므로 이 반응에 대하여도 반응제로서 기여한다.

여하튼간에 본 방법에 있어서는 고로수찌끼 자체가 함수 연약토의 강도 증가 반응에 효율적으로 관여하므로 시멘트의 수화반응을 기조로 한 종래의 방법과는 달라서 보다 복잡한 화학 반응이 효율적으로 일어나서 함수 연약토의 신속한 강도 증가가 달성되는 것으로 생각된다.

함수 연약토의 신속한 강도 증가를 달성하기 위하여는 첨가제 A 및 B의 첨가 비율을 특정함이 중요하며 본 방법의 경우, 석고로서 계산한 첨가제 A의 양과, 포오틀랜드 시멘트 및 고로수찌끼의 혼합물로서 계산한 첨가제 B의 양과의 중량 비율 A/B가 10/90 내지 30/80의 범위가 되도록 선정한다. 중량 비율 A/B가 이 범위를 벗어나면 첨가제 A 및 B의 함수 연약토에의 강도 증가의 효과가 감소하게 되어 바람직하지 못하다. 즉 중량 비율 A/B가 10/90보다 작으면 2수 석고가 부족하여 부식 등에 의한 포오틀랜드의 수화 반응에의 폐해를 저지할 수가 없을 뿐아니라 함수 연약토의 강도 증가에 기여하는 에트링가이트 생성 반응의 원료로서 필요한 석고가 부족하게 되는 문제가 생긴다. 또 중량 비율 A/B가 38/80보다 크면 강도 증가 반응에 필요한 포오틀랜드 시멘트와 고로수찌끼가 부족하므로 목적을 충분히 달성할 수가 없다. 포오틀랜드 시멘트가 부족하면 그 수화 반응(수경성 반응)에 의하여 부생하는 수산화칼슘이 너무 적어서 이로 인하여 유발되는 강도 증가에 미치는 제반응이 충분히 일어나지 않는다. 또 미세고로수찌끼가 부족하면 에트링가이트 생성 반응에 필요한 원료가 부족한 등의 폐해가 일어난다.

함수 연약토의 강도 증가를 행하기 위하여는 상기한 바와 같이 첨가제 A를 첨가한 후 첨가제 B를 첨가함이 가장 바람직하지만 경우에 따라서는 첨가제 A 및 B를 동시에 첨가할 수도 있다. 그러나, 첨가제 B를 가한 후 첨가제 A를 첨가함은 작업성 및 함수 연약토의 강도 증가의 점에서 현저하게 불리하므로 실용성 있는 방법이라고 할수 없다.

본 방법에 있어서 첨가제 A 및 B는 모두 분말상 또는 슬러리 상으로 첨가할 수가 있다.

본 방법에 의하면 상기한 바와 같이 종래의 방법과는 달라서 첨가제 A, B 및 토양과의 반응이 극히 효율적으로 일어나서, 처리토의 강도 증가가 가장 크도록 배려하여 있으므로 소요의 강도 증가를 얻는데 있어 이들 첨가제 A, B의 사용량은 적게 들며, 뿐만아니라 소요 강도에 달하는 시간은 짧게 든다. 일반적으로 함수 연약토의 강도 증가를 행할 경우, 현장 공사에 있어서는 1주째의 일축 압축 강도 0.5내지 2㎏/㎠ 정도가 요구되는데 본 발명에 의하면 이와 같은 강도는 함수 연약토 1㎥당 석고로서 계산한 첨가제 A의 약과 포오틀랜드 시멘트 및 고로수찌끼의 혼합물로서 계산한 첨가제 B의 양의 총량이 통상 50~150㎏정도가 되도록 첨가제 A 및 B를 첨가함으로써 달성할 수가 있다. 처리 대상토인 함수 연약토는 일반적으로 그 중에 함유된 점토 광물의 종류, 세립분의 함유량(토성), 부식 등의 유기분의 함유량 및 pH 값에 의하여 강화제 및 고화제와의 반응성은 달라지며, 또한 그 초기 함수비에 따라서도 그 강도 증가에의 효과는 영향을 받는다. 그러나, 통상의 소요 강도의 목적 달성을 위하여 사용되는 본 발명의 강화제의 사용량, 즉 첨가제 A와 B의 총 첨가량은 함수 연약토 1㎥당 50 내지 150㎏ 정도이다. 함수 연약토가 반응성이 높은 점토 광물을 많이 함유하거나, 부식 등의 유기분의 함유량이 적은 등에 의하여 강도 증가의 반응에 적합한 경우에는 본 발명의 강화제의 사용량은 함수 연약토 1㎥당 통상 50 내지 100㎏ 정도이다.

본 발명은 함수 연약토의 함수비에 따라서 제약되는 일은 없으며, 함수비 50 내지 200%의 연약토는 물론 500 내지 1000%란 극히 높은 함수비의 연약토에 대하여도 적용할 수가 있다. 함수비가 높은 연약토에 대하여 본 방법을 적용한 경우, 잉여의 물은 처리로부터 분리하여 표면으로 부상한다.

본 방법에 의하면 상기한 바와 같이 함수 연약토의 효율적인 강도 증가를 달성할 수가 있는데, 이 경우 첨가제 B의 일성분으로서 사용한 시멘트의 첨가량은 비교적 소량이므로 그 수화 반응에 의하여 일어나는 발열은 현저하게 억제되므로 처리토에 비뚤어짐이 발생하는 일이 없으며, 뿐만 아니라 처리토 중의 잔류 알카리량이 적으므로 처리토의 알카리 상승도 없으며, 또 하수나 해수에 의하여처리토가 침식되는 일도 없다. 또 본 방법의 경우, 총 첨가제 사용량이 적을 뿐 아니라 시멘트 첨가량을 적게 하여 고로수찌끼를 다량 사용하므로 경제성에 있어 현저하게 뛰어난 것이다.

상기한 첨가제 A 및 B의 조합은 함수 연약토에 대한 그 양호한 강도증가 효과에 의하여 매립 공사에 있어서의 연약 지반의 강도 증가법으로서는 물론, 항만, 하천, 호소에 퇴적하는 함수 연약토의 개량법 등으로서 유리하게 적용된다. 또, 성분 B는 함수 연약토 중에서 수화 반응을 일으켜서 소석회를 부생하므로 함수 연약토에 소석회를 가한 때와 유사한 탈취 작용을 나타내는 특징이 있다. 그러나, 탈취 작용의 기구가 소석회의 작용에 의하여 있으므로 강한 악취를 방출하는 함수 연약토에 대하여는 충분한 탈취 효과를 나타내는 강도 증가법으로서 적용할 수가 없다. 그 이유는 상술한 바와 같다.

이와 같은 악취를 방출하는 함수 연약토에 대하여 강도증가와 함께 양호한 탈취를 달성하기 위하여 본 발명의 방법에 있어서는 첨가제 A, B 및 C의 조합을 채용한다. 첨가제 C의 첨가시기는 첨가제 B를 첨가하기 이전 이면 임의의 시기에 함수 연약토에 첨가할 수가 있다. 즉 첨가제 A, B 및 C의 첨가 순서에 관하여는 다음의 조합이 고려된다. 즉 첨가제 C, A 및 B를 이 기재순으로 연약토에 첨가(C-A-B), 첨가제 A, C 및 B를 이 기재순으로 연약토에 첨가(A-C-B), 첨가제 A 및 C의 조합을 최초로 연약토에 첨가한 후 첨가제 B를 첨가(A＋C-B), 첨가제 C를 연약토에 첨가하고 이어서 첨가제 A와 B와의 조합을 첨가(C-A＋B)하는 방법이다.

첨가제 A, B 및 C를 동시에 첨가함은 탈취의 점에서 불리하다. 첨가제 A 및 B 또는 첨가제 A 및 C를 동시에 첨가할 경우, 이들 첨가제는 각각 또는 혼합물로서 첨가한다. 연약토가 강한 불쾌취를 갖는 경우에는 첨가제 C를 최초에 첨가하여서 먼저 연약토의 탈취를 행하여 그 취급을 용이하게 하고, 이어서 탈취한 연약토에 첨가제 A 및 B의 조합을 가하여서 강도의 증대를 행함이 바람직하다. 첨가제 C는 첨가제 B와 혼합하거나 동시에 가하여서는 안된다. 함수 연약토에 대하여 첨가제 C를 균일하게 분산 혼합시키기 위하여는 첨가제 C를 수용액으로서 함수 연약토에 산포 혼합하는 방법 및 미리 첨가제 A에 균일하게 분산시켜서 함수 연약토에 첨가 혼합하는 방법이 유효하다. 또 이 경우, 첨가제 A에 2가의 철염을 균일하게 분산시키기 위하여는 고형상 또는 슬러리상의 첨가제 A에 2가의 철염 수용액을 첨가 혼합하면 된다. 2가의 철염을 균일 분산시킨 첨가제 A는 이를 직접 또는 건조하여서 함수 연약토에 첨가 혼합한다.

함수 연약토에 대한 첨가제 C의 첨가량은 함수 연약토 중에 함유된 황화 수소량에 지배되며, 일의적으로 정할 수는 없으나 일반적으로는 2가의 철염으로서 계산하여서 함수 연약토 중에 함유된 전 황화수소분에 대하여 동물 이상, 통상 적합하게는 1 내지 3몰 비율 첨가하면 된다. 본 명세서에 있어 "전황화수소분"의 용어는 황화수소에 관하여 함수 연약토 중의 수분에 용해하에 있는 미해리상 성분(유리)과 해리상 성분 및 고형물에 수착되어 있는 수착 성분을 뜻하며, 금속과 결합하에 있는 불용성의 황화합물은 포함되지 않는다.

이와 같은 전황화 수소분은 함수 연약토를 수증기 증류하여 유출하는 황화수소를 분석함으로써 정량한다. 또 금속과 결합하여 있는 불용성의 황 화합물은 전황화수소 분석에 사용한 증류 잔사에 농황산을 가하고 재차 수증기 증류하에서 발생한 황화수소를 분석하여서 정량할 수가 있다. 본 발명에 있어서는 과잉으로 첨가된 성분은 상기한 바와같이 공존하는 탄산가스와 반응하여서 시데라이트를 형성하거나 또 연약토의 갖는 양이온 교환 성분에 의하여 보착되어서 고정화 된다. 따라서, 본 발명에 있어서는 첨가하는 첨가제C는 그 과잉분이 이와 같은 반응에 의하여 고정되는 범위내이면 첨가제 A 및 B에 의한 강도 증가 반응에 지장을 주는 일은 없다. 그리고 대상토의 양이온 교환 용량은 그 토양 입자에 함유되어 있는 점토 광물의 종류나 양비 및 부식의 양비에 따라서 다르므로 처리토에 따라서 그 값은 상위하다.

다음에 본 발명을 참고예 및 실시예에 의하여 더 상세히 설명한다. 또한 하기 참고예 1 내지 3 및 실시예 1에 있어서 첨가제 A로서는 배연 탈황 공정에서 부생한 석고 분말(평균 입경 53μ, 함수율 9%, 조성 : CaO 31.2%, SO₃44.1%)을 사용하였다. 또 첨가제 B로서는 보통 포오틀랜드 시멘트(X)(블레인법 측정에 의한 비표면적 2500㎠/g)와, 고로수찌끼 비분말(Y)(블레인법 측정에 의한 비표면적 3600㎠/g, 조성 : SiO²33.5%, Al₂O₃15.7%, CaO 42.5%, Fe₂O₃0.7%, X선 회점시험에서는 결정성 물질을 함유하지 않으며 유리질이었다)을 균일하게 혼합한 것을 사용하였다. 또한 원료 연약토로서는 참고에 1내지 3에 있어서는 함수비 260%로서 입도 분포가 0내지 20㎛ : 72%, 20 내지 50㎛ : 17%, 50 내지 150㎛ : 10%, 평균 입경 : 7㎛이며 함수비 260%에 있어서 밀도가 1.20g/㎤의 해저 오물을 사용하였다. 또 실시예 1에 있어서는 원료 얀약토로서는 함수비 348.4%로서 입도 분포가 0 내지 5㎛:46%, 5 내지 20㎛ : 49%, 20㎛ 이상 : 5% 및 평균 입경 : 5.2㎛이며, 또 함수비 34.8%에 있어서의 밀도 1.15g/㎤, pH 8.0, 작열 감량 23.7%를 나타내는 하천 퇴적연약토를 사용하였다. 또, 이 연약토는 악취의 발생을 수반하는 것으로서 그 연약토로부터 발생하는 가스 중에는 황화수소가 1800 내지 2000ppm 함유되며, 또, 이 연약토는 원료토 1kg당의 전황화수소 함량 430mg(12.6밀리몰)이었다. 또 황화수소 분석의 증류 잔사에 농황산을 가하여 재차 수증기증류하여서 같이 분석 정량한 금속과 결합하여 있는 불용성 황화물은 황화 수소로서 공시토 1kg당 2386mg(70.2 밀리몰)이며, 유기물 함량 21.2 중량 %를 나타낸다. 전황화수소 함량은 원료토를 수증기 증류하여 유출해 온 황화수소를 옥도 메트리법에 의하여 정량함으로써 측정되며, 또 유기물 함량은 중크롬산 시험법에 의하여 측정되었다.

[참고예 1]

원료 연약토 1㎥에 대하여 첨가제 A 20kg을 첨가하여서 혼련기에 의하여 균일 혼합하고, 이어서 첨가제 B(X/Y=50/50) 80kg을 첨가하여 혼련기에 의하여 충분히 혼합하였다.

다음에 이 혼합 시료를 내경 50mm, 높이 100mm의 원통형 모올드에 주입하고 항온 항습 양생기 내에서 20℃로 유지하여서 소정 기간 양생한 후 탈형하여 그 일축 압축강도를 측정하였다.

또한 비교하기 위하여 조입상의 고로수찌끼(Y')을 사용한 이외는 같이 시험을 행하였다.

이들 결과를 제2표 및 제1도에 그래프로서 나타낸다. 그리고 사용한 고로수찌끼 Y 및 Y'의 입도 분포는 제 1표와 같다.

[제 1 표]

[제 2 표]

그리고 제1도의 그래프에 있어 횡축은 처리후의 일수(재령), 종축은 처리토의 일축 압축 강도(kg/㎠)을 각각 나타내며, 절선-1은 참고예의 결과 및 절선-2는 비교예의 결과를 각각 나타낸다.

[참고예 2]

참고예 1에 있어 첨가제 A와 B의 비율을 여러가지 변화시킨 이외는 참고예 1과 같이 하여서 시험을 행하였다. 그 결과를 제2도에 나타낸다.

제2도에서 나타낸 그래프에 있어 횡축은 백분율로 나타낸 첨가제 A의 첨가제 A와 B에 대한 중량비율(A/A＋B×100)을 나타내며, 종축은 처리토의 일축 압축 강도를 나타낸다. 또 이 그래프에 있어 곡선-1및 2는 처리후 4주간째 및 2주간째의 처리토에 대한 결과를 각각 나타낸다.

[참고예 3]

참고예 1과 같은 공시 함수 연오물토에 대하여 첨가제 A 및 B의 첨가 방법을 변화시켜서 같이 시험을 행하였다.

또한 비교하기 위하여 첨가제 B를 먼저 첨가하여 혼합한 후, 첨가제 A를 첨가 혼합한 시험을 행하였다. 이들 결과를 제3표에 나타낸다.

[제 3 표]

[실시예 1]

원료토 1㎥에 대하여 하기에서 나타내는 양의 첨가제 A 내지 E을 제4표에 나타낸 여러가지의 첨가순서에 의하여 첨가하고 혼합기에 의하여 충분히 혼합하였다. 다음에 이 혼합물을 참고예 1과 같이 하여서 형성하여 얻어진 성형물의 일축 압축 강도, 발생하는 황화수소량 및 일본 환경청 고시 제13호에 규정하는 용출 시험법에 의한 pH를 각각 측정하였다.

그 결과를 제4표에 나타낸다.

첨가제 A……26kg

첨가제 B……104kg

(X/Y=50/50)

첨가제 C……Fe²⁺농도 15.6g(0.279mol)/?의 황산 제1철 수용액 52ι

첨가제 D(1)……소석회 100kg

첨가제 D(2)……소석회 15kg

첨가제 D(3)……소석회 1kg

첨가제 E……Fe³⁺농도 15.6g(0.279mol)/ι의 황산 제2철 수용액 52?

표중에 나타낸 C, A는 C와 B를 동시에 첨가, A. B는 A와 B를 동시에 첨가 및 D.A.B는 첨가제 C,A 및 B를 동시에 첨가하였음을 나타낸다.

표중의 취기에 관하여 나타낸 부호는 다음과 같은 뜻임.

＋……취기는 겨우 감지할 수 있다.

＋＋……취기가 약 간강하다.

＋＋＋……취기가 강하다.

[제 4 표]

본 발명에 의한 실험 No.1 내지 4는 모두 첨가제 C의 첨가에 의하여 함수 연약토 중에 함유된 황화수소가 고정된 결과 황화수소의 발생이 나타나지 않았다. 뿐만아니라 이들 실험예에 있어서는 일축 압축 강도의 발현은 각 재령에 있어 거의 같은 정도의 결과를 나타냈다.

비교를 위한 실험예 No.5에서는 강도 증가는 나타나지만 황화수소의 발생 5ppm을 나타낸다. 실험예 No.6에서는 첨가제 C에 의한 탈취 효과가 No.5의 경우보다도 증가하였으나 일축 압축 강도의 발현은 본 발명에 의한 실험예 No.1 내지 4 및 비교를 위한 실험예 No.5와 비교하여서 낮은 값을 나타냈다. 이는 첨가제 C가 첨가제 A 및 B와 토양과의 반응에 악영향을 미쳤기 때문이라고 생각된다.

비교를 위한 첨가제 D(1)을 사용한 실험예 No.7에서는 탈취 효과는 뛰어나지만 전혀 강도가 발현되지 않으므로 강화제로서의 사용은 불가하며, 뿐만아니라 처리토의 pH도 높고 환경에의 평해를 일으키기 쉽다.

비교를 위한 첨가제 D(2) 또는 D(3)을 사용한 실험예 No.8 내지 9에서 있어서는 탈취 효과 및 강도 증가효과는 뛰어나지만, 처리토의 pH가 높은 큰 결점을 갖고 있다. 또, 성분 E를 사용한 실험 No.10에 있어서는 탈취효과 및 강도 증가 공히 불충분하여 실용성이 없다.

작업성에 관하여는 본 발명에 의한 실험예 No.7 내지 9에 있어서는 첨가제 D로서의 소석회 첨가시에 현저하게 처리토의 점성이 증가하여 그 작업성은 현저하게 저해되었다.

Claims (1)

1. 악취를 갖는 함수 연약토에 석고로써 된 첨가제 A, 시멘트 40 내지 55 중량 %와 입경 100 내지 1㎛의 고로수찌끼 60 내지 45 중량 %와의 혼합물로써 된 첨가제 B 및 수용성의 2가 철염으로써 된 탈취 첨가제 C를 첨가 혼합함으로써 되고, 상기 첨가제 A와 첨가제 B와의 중량 비율이 10/90 내지 30/70의 범위이며, 첨가제 A를 첨가제 B보다 먼저 첨가하고, 탈취제인 첨가제 C를 첨가제 B보다 먼저 첨가함을 특징으로 하는 함수 연약토의 탈취를 수반한 강도를 증가시키는 방법.

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