KR100536458B1 - 토양콘크리트 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 토양고화제는 NaCl 10~12.5wt%, MgCl₂ 5~7.5wt%, NH₂Cl 6~7.5wt%, KCl 5~7.5wt% 및 FeCl₃ 7.5~10wt%을 포함한다.

또한, 본 발명의 토양콘크리트 제조방법은 불순물을 제거하여 토양 1㎥을 준비하는 단계, 토양 1㎥과 물 10ℓ에 NaCl 400g, NaCO₃ 300g, K₂CO₃ 250g, MgCl₂100g, NH₂Cl 180g을 용해하여 제1 수용액을 형성하는 단계, KCl 180g, Na₂SiO₃ 200g, Na₂AlO₂ 100g, C₆H₈O₇ 100g, FeCl₃ 200g을 물 8ℓ에 용해하여 제2 수용액을 형성하는 단계 및 제1 수용액, 제2 수용액, 시멘트 150kg 및 토양을 물과 함께 혼합하는 단계를 포함한다.

이와 같은 본 발명의 토양고화제 및 토양콘크리트 제조방법은 토양을 골재로 하여 강도가 우수한 토양콘크리트를 제조할 수 있으며, 외부의 온도변화에 따른 토양의 공극 변화량을 최소화하여 방수성, 내동파성 및 내구성이 우수하며, 산성비에 강할 뿐만 아니라 토양의 산성화를 막을 수 있어 환경친화적이다.

Description

토양콘크리트 제조방법{Manufacturing Method for Soil Concrete}

본 발명은 콘크리트에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 토양고화제를 이용한 토양콘크리트에 관한 것이다.

일반적으로 시멘트 콘크리트는 물과 시멘트 및 골재를 일정 비율로 섞어 만들게 되는데 골재는 강의 모래나 자갈을 이용하기 때문에 근래에는 골재의 부족 현상이 심화되고 있을 뿐만 아니라 시멘트의 주성분인 CaO로 인하여 주변 환경의 산성화를 촉진하는 등의 문제점이 발생하고 있다.

이와 같은 강의 모래나 자갈의 부족을 해결하기 위하여 강모래나 자갈 대신 흙을 골재로 사용하기 위한 토양고화제가 개발되었으며, 이와 같은 토양고화제를 이용하여 건축자재를 만들거나 도로포장을 하는 경우 시멘트 콘크리트와 유사한 강도를 얻을 수 있기 때문에 토양고화제는 충격 방지를 위하여 아스콘을 깔기 전에 형성하는 도로기충제 또는 일반도로와 산책로 등을 포장하는데 이용되고 있다.

그러나, 이러한 토양고화제는 자연적인 온도 변화에 따른 토양입자의 공극의 변화량을 작게 할 수가 없기 때문에 방수성이 떨어지며 균열과 동파가 발생하기 쉽고 보수가 어려울 뿐만 아니라 내구성에 대한 신뢰도가 낮다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 자연적인 온도 변화에 따른 토양입자의 공극의 신축을 그대로 수용할 수 있으면서 압축강도는 강한 토양 고화제 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 토양고화제는 NaCl 10~12.5wt%, MgCl₂ 5~7.5wt%, NH₂Cl 6~7.5wt%, KCl 5~7.5wt% 및 FeCl₃ 7.5~10wt%을 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 토양콘크리트 제조방법은 불순물을 제거하여 토양 1㎥을 준비하는 단계, 토양 1㎥과 물 10ℓ에 NaCl 400g, NaCO₃ 300g, K₂CO₃ 250g, MgCl₂100g, NH₂Cl 180g을 용해하여 제1 수용액을 형성하는 단계, KCl 180g, Na₂SiO₃ 200g, Na₂AlO₂ 100g, C₆H₈ O₇ 100g, FeCl₃ 200g을 물 8ℓ에 용해하여 제2 수용액을 형성하는 단계 및 제1 수용액, 제2 수용액, 시멘트 150kg 및 토양을 물과 함께 혼합하는 단계를 포함한다.

이하, 본 발명의 토양고화제에 대하여 상세히 설명하고자 한다.

본 발명의 토양고화제는 염화물과 산염류를 주성분으로 하여 이루어지는데 그 구체적인 성분과 성분비는 NaCl 10~12.5wt%, MgCl₂ 5~7.5wt%, NH₂Cl 6~7.5wt%, KCl 5~7.5wt%, FeCl₃ 7.5~10wt%, Na₂SiO₃ 10~12.5wt%, NaCO₃ 7.5~10wt%, K₂CO₃ 7.5~10wt%, Na₂AlO₂ 2.5~5wt%, C₆H₈O₇ 2.5~7.5wt% 및 NaSO₄ 5~7.5wt%을 포함한다.이러한 주성분에 부가성분으로 규소와 불소 등이 추가 첨가됨으로 토양고화제를 이루게 된다.

본 발명으로 제조되는 토양고화제는 일반적인 고화제에 쓰이면서 균열의 원인이 되는 유기산 성분인 후민산프로톤을 나트륨, 칼륨, 칼슘 등의 알칼리 또는 알칼리 토금속과 이온교환시킴으로써 이온결합된 결과물이 흙입자 내부에서 결합 고정되어 흙입자를 안정화시키기 때문에 온도변화에 따라 발생하는 흙입자간의 공극 크기 변화를 줄일 수 있기 때문에 토양 콘크리트의 강도를 높일 수 있다.

상기와 같은 토양고화제의 성분비 조성은 중성에 가깝도록 하고 토양 1㎥당 본 발명의 토양 고화제 2.5kg 내지 3kg이 사용된다.

이 때, 본 발명의 토양고화제의 성분 중 NaCO₃, K₂CO₃, Na₂AlO ₂, C₆H₈O₇ 및 NaSO₄은 골재로 쓰이는 토양의 염분을 중화시키기 위한 것으로 토양 염분의 함유량에 따라 그 양이 증가되거나 감소될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 토양고화제의 성분 중 포함되어 있는 염화물은 시멘트의 주성분인 CaO와 수화작용에 의하여 치환되어 CaCl₂가 생성되는데 이와 같이 생성된 CaCl₂는 토양콘크리트의 방수성 및 내구성을 향상시키고, 균열과 동파를 최소화한다.

즉, 토양을 골재로 하여 형성된 토양콘크리트를 압축하게 되면 일반 골재인 모래나 자갈보다 그 공극이 작게 되는데 CaCl₂는 압축된 토양과 시멘트 입자를 끌어당김으로써 압축된 토양 입자들의 공극 상태를 유지하도록 하기 때문에 외부의 온도변화에 대한 토양의 공극 변화량을 최소화함으로써 토양콘크리트의 방수성 및 내구성을 향상시키고 균열과 동파를 최소화한다.

그런데, CaCl₂는 알칼리도를 약하게 하기 때문에 본 발명의 토양고화제는 Na₂SiO₃를 첨가하여 방수효과를 배가할 뿐 아니라 수화작용으로 인해 알칼리가 되는 Na₂SiO₃가 CaCl₂로 인하여 약화된 알칼리도를 보완하여 본 발명의 토양고화제의 전체적인 pH를 중성으로 만든다.

이와 같은 본 발명의 토양고화제를 이용하여 토양콘크리트를 제조할 경우 일반 시멘트 콘크리트에 비하여 산성비에 강한데, 그 이유는 일반 시멘트 콘크리트는 일정 한도의 알카리도를 유지해야 하기 때문에 산성비를 맞으면 중화되어 풍화가 급격히 이루어진다.

반면에 본 발명의 토양고화제는 독성이 별로 없는 비료원료의 원료로 쓰이는 MgCl₂, NH₂Cl 및 KCl 등을 사용하며, 세제 또는 폐수처리제를 원료로 쓰이는 NaCO₃ 및 Na₂AlO₂ 등을 사용하여 자체적으로 pH를 중성에 가까운 약알카리 및 약산성이 되도록 함으로써 내산성 및 내알카리성이 향상된다.다음으로 본 발명에 따른 토양콘크리트 제조방법의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 토양콘크리드 제종방법의 흐름도이다.

-실시예-

(1) 함수율 40%인 토양 1㎥을 준비한다(S110).

이 때, 너무 큰 틀이나 자갈, 지푸라기 등은 걸러내는 공정이 병행된다. 대략적으로 직경 1~2㎝ 정도까지는 무방하나 이보다 큰 틀은 선별해 내는 것이 좋다.

(2) 선별된 토양 1㎥을 기준으로 할 때, 물 10ℓ에 NaCl 400g, NaCO₃ 300g, K₂CO₃ 250g, MgCl₂100g, NH₂Cl 180g을 용해하여 제1 수용액을 준비한다(S130).

(3) KCl 180g, Na₂SiO₃ 200g, Na₂AlO₂ 100g, C₆H ₈O₇ 100g, FeCl₃ 200g을 물 8ℓ에 용해하여 제2 수용액을 준비한다(S150).

이 때, 제2 수용액을 따로 준비하는 이유는 염화철(FeCl₃)이 제1 수용액의 성분과 반응하여 거품을 일으키게 되므로 전체 성분을 섞는데 불편하기 때문이다.

(4) 상기 제1 수용액, 제2 수용액, 시멘트 150kg와, 상기 선별된 토양 1㎥을 물과 함께 혼합한다(S170).

이 때, 혼합시간은 약 40분~1시간 가량이 적당하다. 또한, 혼합되는 시멘트의 양은 토양의 성분에 따라 가감하는 것이 좋은데, 모래가 많이 함유된 토양인 경우에는 시멘트의 양을 10~20kg 정도 더 투입하는 것이 바람직하며, 점토질이 많은 토양일수록 시멘트의 양을 10~20kg 정도 줄이는 것이 좋다.

다음 표는 상기한 실시예에 따라 제조된 자연친화적 토양콘크리트가 굳는 시간에 따른 압축강도시험을 한 결과이다.

압축강도(kg/㎠)

압축강도

3일 경과시

21.2

7일 경과시

31.2

14일 경과시

39.9

1년 경과시

250.4

2년 경과시

282.5

3년 경과시

312.2

다짐

최대건조밀도 (kg/㎠)

1.851

최적함수비 (%)

12.5

일반적인 시멘트 콘크리트의 경우 30일 경과시 평균 30kg/㎠ 정도의 압축강도를 갖는데 비하여 본원발명의 토양고화제를 이용하는 토양콘크리트의 경우 압축강도가 훨씬 강함을 알 수 있다.

상기 실시예에 있어서, 제1 수용액과 제2 수용액을 별도로 준비하는 이유는 상기 촉매제들을 동시에 투입하여 용해하게 되면, 염화철이 다른 성분과 화학적 반응을 일으켜 거품을 발생시키면서 분해되기 때문에 원하는 경화작용을 얻을 수 없게 되기 때문이다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

이상에서와 같이 본 발명은 토양을 골재로 하여 강도가 우수한 토양콘크리트를 제조할 수 있으며, 외부의 온도변화에 따른 토양의 공극 변화량을 최소화하여 방수성, 내동파성 및 내구성이 우수하며, 산성비에 강할 뿐만 아니라 토양의 산성화를 막을 수 있어 환경친화적이다.

도 1은 본 발명에 의한 토양콘크리트의 제조공정의 흐름도이다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 불순물을 제거하여 토양 1㎥을 준비하는 단계;

   상기 토양 1㎥과 물 10ℓ에 NaCl 400g, NaCO₃ 300g, K₂CO₃ 250g, MgCl₂ 100g, NH₂Cl 180g을 용해하여 제1 수용액을 형성하는 단계;

   KCl 180g, Na₂SiO₃ 200g, Na₂AlO₂ 100g, C₆H₈ O₇ 100g, FeCl₃ 200g을 물 8ℓ에 용해하여 제2 수용액을 형성하는 단계; 및

   상기 제1 수용액, 제2 수용액, 시멘트 150kg 및 상기 토양을 물과 함께 혼합하는 단계를 포함하는 토양콘크리트 제조방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 혼합시간은 40분 이상에서 1시간 이하인 것을 특징으로 하는 토양콘크리트 제조방법.
6. 삭제