KR100761195B1 - Soil stabilizer composite using construction sludge and method for manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설오니를 이용한 고화안정화 고화제 조성물의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도.1 is a flow chart for explaining a method for preparing a solidification stabilizer composition using construction sludge according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설오니를 이용한 고화안정화 고화제 조성물을 제조하기 위한 시공모식도.Figure 2 is a schematic diagram for manufacturing a solidification stabilizer composition using construction sludge according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 건설오니를 이용한 고화안정화 고화제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연약지반 및 하천제방, 산업폐기물의 오염침출수 방지 차수벽 공사 등에 적용하여 고형화에 따른 투수계수 향상과 유해중금속 용출 안정성을 확보할 수 있는 건설오니를 이용한 고화안정화 고화제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solidification stabilization solidifying agent composition using a construction sludge and a method for manufacturing the same, and more particularly, applied to soft ground and river banks, and to prevent contaminant leachate from industrial wastes. The present invention relates to a solidification stabilizer composition using a construction sludge capable of ensuring dissolution stability, and a method of manufacturing the same.
일반적으로, 굴착공사, 지하구조물 공사 등 다양한 건축, 토목공사에서 흙 및 대상토의 유동성과 요변성을 확보하기 위하여 사용하는 벤토나이트(bentonite)는 팽윤성을 발휘한 후, 다량의 슬러리(slurry) 상태로 배출되며 이것은 건설폐기물로 분류되어 많은 량이 폐기 처리됨으로서, 국가적인 자원 낭비를 초래하며, 불법적인 처리에 따른 2차 환경오염의 원인으로 작용하고 있다.In general, bentonite, which is used to secure fluidity and thixotropy of soils and target soils in various construction and civil works, such as excavation and underground structure construction, exhibits swelling and is discharged in a large amount of slurry. As this is classified as construction waste, a large amount is disposed of, which causes national resource waste and acts as a cause of secondary environmental pollution due to illegal disposal.
즉, 건설현장에서 발생되는 건설오니(construction sludge)는 함수율이 약 70∼90％이며, 지하연속벽공사에서는 시멘트 밀크와 다소의 벤토나이트를 주입하여 흙과 혼합하고 그 때 남는 것이 건설오니가 되므로 시멘트의 알칼리도에 따라 강알칼리성 pH 10∼13을 띄고 있으며, 발생현황에 따라 유해물질을 포함하고 있는 경우도 있다. 환경부 통계자료(2004년)에 따르면 하루 약 11,900톤이 발생하는 것으로 조사되고 매년 그 발생량이 증가하고 있다.In other words, the construction sludge generated at the construction site has a water content of about 70 to 90%, and in the case of underground continuous wall construction, cement milk and some bentonite are injected, mixed with soil, and the remaining residue is cement. Depending on the alkalinity, strong alkaline pH 10-13 is shown, and depending on the occurrence, it may contain harmful substances. According to the Ministry of Environment's statistics (2004), about 11,900 tons are generated per day, and the amount is increasing every year.
그러나, 발생현장에 따라 저장탱크에 저장하여 집중처리플랜트에서 처리되거나, 매립지 이송 후 불법적인 매립에 따른 강우 시 유출수로 인한 주변환경 등의 막대한 오염 문제를 일으키고 있다. 적정한 재활용 용도를 찾지 못함으로 인한 불법적인 처리방법과, 단순 탈수 및 고형화 처리 후에도 수분으로 인한 균열 및 침출수 발생과 불안정화 등이 수반된다.However, depending on the occurrence site, it is stored in a storage tank and processed in an intensive treatment plant, or causes a huge pollution problem such as the surrounding environment due to runoff during rainfall due to illegal landfill after transporting landfill. Illegal treatment due to the lack of proper recycling, cracking and leaching due to moisture, and destabilization due to simple dehydration and solidification treatments.
또한, 종래의 건설오니와 같은 고함수비 토양에서는 시멘트계 고화제가 흡수하여 수화반응을 진행할 물의 양이 부족하여 고형화 후 안정성 효과가 낮은 것이 종래 기술의 문제점으로 지적된다.In addition, it is pointed out as a problem of the prior art that in a high water-containing soil such as a construction sludge, the amount of water to be absorbed by the cement-based solidifying agent is insufficient and the stability effect after solidification is low.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 건설오니의 벤토나이트 특성을 최대한 활용하는 연약지반 고화안정화 고화제 조성물 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention to provide a soft ground solidification stabilizer composition and a method for producing the same, utilizing the bentonite properties of construction sludge.
또한, 본 발명의 다른 목적은 건설오니를 단순 고형화 처리하는 것이 아니라 연약지반을 안정화시키는 고화제에 첨가하여 사용하므로 건설오니를 유효자원으로 재활용하는 고화안정화 고화제 조성물 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a solidification stabilization solidifying agent composition and a manufacturing method for recycling the construction sludge as an effective resource because it is used in addition to the solidifying agent for stabilizing the soft ground rather than a simple solidification treatment. .
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 연약지반 및 하천제방, 산업폐기물의 오염침출수 방지 차수벽 공사 등에 적용하여 고형화에 따른 투수계수 향상과 유해중금속 용출 안정성을 확보할 수 있는 건설오니를 이용한 고화안정화 고화제 조성물 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is applied to the soft ground and river banks, to prevent contamination leachate of industrial wastes, such as construction of the water barrier wall solidification stabilization solidification using construction sludge to improve the permeability coefficient and solidity leaching stability of harmful heavy metals It is to provide a composition and a method of manufacturing the same.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 연약지반의 대상토 40∼70wt％; 벤토나이트(bentonite)가 혼입된 건설오니 분산액 10∼30wt％; 및 상기 대상토를 고형화하기 위한 고화제(Soil stabilizer) 10∼20wt％를 혼합하여 이루어진 건설오니를 이용한 고화안정화 고화제 조성물을 제공하는 것이다.In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention is 40 to 70wt% of the target soil of soft ground; 10-30 wt% of the construction sludge dispersion in which bentonite is incorporated; And it provides a solidification stabilizer composition using a construction sludge made by mixing 10 to 20wt% of the soil stabilizer for solidifying the target soil.
여기서, 상기 대상토는 조립토 계열로 구성된 연약지반임이 바람직하다.Here, the target soil is preferably a soft ground composed of granulated soil series.
바람직하게는, 상기 조립토 계열은 사질토 또는 전석층이다.Preferably, the granulated earth series is sandy soil or a deposit layer.
바람직하게는, 상기 건설오니 분산액은 무게중량비 물 1에 건설오니 1.5∼ 2.2와 전체 중량비에 분산제(Surfactant) 0.5∼1wt％를 포함한다.Preferably, the sludge dispersion contains 1.5 to 2.2 sludge in the weight ratio of water 1 and 0.5 to 1 wt% of a dispersant in the total weight ratio.
바람직하게는, 상기 건설오니 분산액은 전체 중량비에 수용성 아크릴 에멀젼 0.5∼1wt％를 더 포함한다.Preferably, the construction sludge dispersion further comprises 0.5 to 1 wt% of a water-soluble acrylic emulsion in the total weight ratio.
바람직하게는, 상기 건설오니 분산액은 전체 중량비에 증점제(thinckner)인 하이드록시에틸(Hydroxyethyl) 0.1∼0.5wt％를 더 포함한다.Preferably, the construction sludge dispersion further comprises 0.1 to 0.5 wt% of hydroxyethyl, which is a thinner, in the total weight ratio.
바람직하게는, 상기 고화제는 포틀랜트시멘트(OPC) 30∼50wt％, 고로슬래그(Blast furnace slag)미분말 30∼50wt％, 칼슘설포알루미네이트(CSA) 3∼10wt％, 플라이애쉬(Fly Ash) 5∼10wt％, 무수석고(Gypsum) 5∼20wt％ 또는 석회(Lime) 3∼10wt％ 중 적어도 하나를 선택적으로 조합하여 이루어진다.Preferably, the hardening agent is 30-50 wt% of Portland Cement (OPC), 30-50wt% of Blast furnace slag powder, 3-10wt% of calcium sulfoaluminate (CSA), Fly Ash 5-10 wt%, 5-20 wt% of anhydrous gypsum, or at least one of 3-10 wt% of lime.
바람직하게는, 상기 고화제는 황산알루미늄(Aluminium sulfate) 0.5∼2wt％를 더 포함한다.Preferably, the hardener further comprises 0.5 to 2 wt% of aluminum sulfate.
바람직하게는, 상기 고화제는 알칼리 자극제(alkaline activator) 0.5∼1wt％를 더 포함한다.Preferably, the hardener further comprises 0.5 to 1 wt% of an alkaline activator.
바람직하게는, 상기 알칼리 자극제는 Na2SO4이다.Preferably, the alkali stimulant is Na 2 SO 4 .
바람직하게는, 상기 고화제는 리그닌산(Lignin acid) 0.1∼0.5wt％를 더 포함한다.Preferably, the hardener further comprises 0.1 to 0.5 wt% of lignin acid.
바람직하게는, 상기 고화제는 반응촉진제(Accelerator) 0.1∼0.5wt％를 더 포함한다.Preferably, the solidifying agent further comprises 0.1 to 0.5 wt% of an accelerator.
바람직하게는, 상기 반응촉진제는 주석산(Tartaric acid)이다.Preferably, the reaction promoter is tartaric acid.
바람직하게는, 상기 포틀랜트시멘트의 분말입도는 3,500∼4,200㎠/g 범위이다.Preferably, the powder particle size of the portant cement is in the range of 3,500 to 4,200 cm 2 / g.
바람직하게는, 상기 고로슬래그미분말의 분말입도는 8,000∼10,000㎠/g 범위이고, 강열감량은 0.1∼1.0％ 범위이다.Preferably, the blast furnace slag powder has a particle size of 8,000 to 10,000 cm 2 / g and a loss on ignition of 0.1 to 1.0%.
바람직하게는, 상기 플라이애쉬의 분말도 비표면적은 4,500∼5,000㎠/g 범위이다.Preferably, the powdery specific surface area of the fly ash is in the range of 4,500 to 5,000 cm 2 / g.
바람직하게는, 상기 무수석고의 분말도 비표면적은 3,500∼4,500㎠/g 범위이다.Preferably, the anhydrous gypsum powder also has a specific surface area in the range of 3,500 to 4,500 cm 2 / g.
바람직하게는, 상기 석회는 생석회 또는 소석회이다.Preferably, the lime is quicklime or hydrated lime.
본 발명의 제2 측면은, (a) 대상토를 고형화하기 위한 고화제를 제조하는 단계; (b) 벤토나이트(bentonite)가 혼입된 건설오니와 분산제를 물과 혼합 및 교반하여 건설오니 분산액을 제조하는 단계; 및 (c) 제조된 상기 고화제와 상기 건설오니 분산액을 상기 대상토와 함께 혼합하는 단계를 포함하는 건설오니를 이용한 고화안정화 고화제 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.The second aspect of the present invention, the method comprising the steps of (a) preparing a solidifying agent for solidifying the soil; (b) preparing a construction sludge dispersion by mixing and stirring the construction sludge and the dispersant containing bentonite mixed with water; And (c) to provide a method for producing a solidification stabilizer composition using the construction sludge comprising the step of mixing the prepared solidifying agent and the construction sludge dispersion with the target soil.
여기서, 상기 대상토는 40∼70wt％, 상기 건설오니 분산액은 10∼30wt％ 및 상기 고화제는 10∼20wt％의 구성비로 혼합함이 바람직하다.Here, the target soil is preferably 40 to 70wt%, the construction sludge dispersion is 10 to 30wt% and the hardener is preferably mixed in a composition ratio of 10 to 20wt%.
바람직하게는, 상기 단계(b)에서, 상기 건설오니는 함수율 30∼60％ 범위로 탈수 처리한다.Preferably, in the step (b), the construction sludge is dewatered in a water content of 30 to 60% range.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention illustrated below may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
<실시예><Example>
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설오니를 이용한 고화안정화 고화제 조성물의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설오니를 이용한 고화안정화 고화제 조성물을 제조하기 위한 시공모식도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solidification stabilized solidifying agent composition using a construction sludge according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a solidification stabilized solidifying agent composition using a construction sludge according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram for preparing the.
도 1 및 도 2를 참조하면, 우선 연약지반의 대상토를 고형화하기 위한 즉, 연약지반 고화안정의 포졸란(Pozzolan), 에트링자이트(Ettringite) 반응을 유도하는 고화제(Soil stabilizer)를 제조한다(S100).Referring to FIGS. 1 and 2, first, a solid stabilizer for solidifying target soil of soft ground, that is, inducing Pozzolan and Ettringite reactions of soft ground solidification stability is prepared. (S100).
여기서, 상기 연약지반의 대상토는 조립토 계열(예컨대, 사질토 또는 전석층 등)로 구성됨이 바람직하다. 즉, 본 발명의 연약지반 고화안정화 대상토는 조립토 계열이 유리하고, 특히 모래 계열인 사질토, 혹은 전석층과 같은 토양에서 우수한 특성을 나타낸다.Here, the target soil of the soft ground is preferably composed of coarse soil series (for example, sandy soil or stone layer). In other words, the soft ground solidification target soil of the present invention is advantageous in the granulated soil series, particularly in the soil, such as sandy soil, or gypsum layer.
이러한 연약지반의 대상토는 예컨대, 사질토로 비중 2.7(±0.3), 자연함수비 45％(±5), 습윤단위중량비 1.8(±0.3), 최대날지름 10㎜(±1.5)으로 투수계수가 높은 사질토양을 포함함이 바람직하다.Such soft soil is sandy soil, for example, with specific gravity of 2.7 (± 0.3), natural water ratio of 45% (± 5), wet unit weight ratio of 1.8 (± 0.3), and maximum blade diameter of 10 mm (± 1.5). It is preferred to include sandy soils.
또한, 본 발명의 일 실시예에 사용된 대상토의 토성분석 및 유해중금속 함유량 분석(㎎/ℓ)은 각각 하기의 표 1 및 표 2와 같다.In addition, the soil analysis and the harmful heavy metal content analysis (mg / L) of the target soil used in one embodiment of the present invention are shown in Table 1 and Table 2, respectively.
한편, 상기 단계S100에서의 고화제는 포틀랜트시멘트(OPC) 30∼50wt％, 고로슬래그(Blast furnace slag)미분말 30∼50wt％, 칼슘설포알루미네이트(CSA) 3∼10wt％, 플라이애쉬(Fly Ash) 5∼10wt％, 무수석고(Gypsum) 5∼20wt％ 또는 석회(Lime) 3∼10wt％ 중 적어도 하나를 선택적으로 혼합하여 제조한다.On the other hand, the solidifying agent in the step S100 is 30 to 50wt% Portland cement (OPC), 30 to 50wt% fine powder of blast furnace slag (Blast furnace slag), 3 to 10wt% calcium sulfoaluminate (CSA), fly ash (Fly) Ash) 5-10 wt%, anhydrous gypsum 5-20 wt%, or lime (lime) 3-10 wt% at least one of the mixture is prepared selectively.
여기서, 상기 포틀랜트시멘트(OPC)는 석회질 원료와 점토질 원료를 적당한 비율로 혼합하여 미분쇄하고 약 1,450℃로 소성하여 얻어지는 클링커에 응결조절제로서 석고를 가하여 미분쇄하여 만든 것으로서, 석회 즉, 생석회나 소석회 및 무수석고와 반응하며 포졸란(Pozzolan), 에트링자이트(Ettringite) 반응을 형성하여 연약지반을 고화안정화하는 역할을 수행한다. 이렇게 형성되는 수화물은 고강도 특성을 나타내며 벤토나이트(bentonite)와 혼합할 시 조직이 치밀해져 낮은 투수계수를 나타내게 된다. 본 발명의 일 실시예에서는 분말입도가 약 3,500∼4,200㎠/g 범위인 1종 보통 포틀랜트시멘트를 사용함이 바람직하다.Here, the Portland cement (OPC) is made by finely pulverizing by mixing gypsum raw material and clay raw material in an appropriate ratio and pulverizing it by adding gypsum as a coagulant to the clinker obtained by calcination at about 1,450 ° C. It reacts with slaked lime and anhydrous gypsum and forms a Pozzolan and Ettringite reaction to stabilize the soft ground. The hydrate formed thus exhibits high strength properties and, when mixed with bentonite, results in a dense structure and low coefficient of permeability. In one embodiment of the present invention, it is preferable to use one ordinary portant cement having a particle size of about 3,500 to 4,200 cm 2 / g.
상기 고로슬래그미분말은 수재 슬래그로서 초기 강도 발현은 완만하지만 슬래그의 잠재수경성 때문에 장기강도 발현은 우수한 특성을 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에서 KS F 2563,2004 고로슬래그미분말의 품질규격에서 분말입도가 약 8,000∼10,000㎠/g 범위이고, 강열감량이 약 0.1∼1.0％ 범위인(바람직하게는, 1.0％이하) 1종을 사용함이 바람직하다.The blast furnace slag powder is a handmade slag, but the initial strength expression is slow, but the long-term strength expression is excellent due to the latent hydraulic properties of the slag. In one embodiment of the present invention, the powder size of KS F 2563,2004 blast furnace slag powder is in the range of about 8,000 to 10,000 cm 2 / g, and the loss in ignition is in the range of about 0.1 to 1.0% (preferably, 1.0% or less). It is preferable to use 1 type.
상기 플라이애쉬는 실리카(SiO2) 성분이 약 50∼60wt％, 알루미나(Al2O3) 성분이 약 20∼25％ 범위로 주성분을 구성하고 있으며, 그 외에 C2O, MgO, Na2O, K2O 등이 미량으로 포함되어 있으며, 분말도 비표면적은 약 4,500∼5,000㎠/g 범위로 KS L 5405규격 플라이애쉬 1종을 사용함이 바람직하다.The fly ash comprises a main component in the range of about 50 to 60 wt% of the silica (SiO 2 ) component and about 20 to 25% of the alumina (Al 2 O 3 ) component, in addition to C 2 O, MgO, Na 2 O , K 2 O and the like are included in a small amount, and the specific surface area of the powder is preferably 4,500 ~ 5,000 ㎠ / g range, it is preferable to use one KS L 5405 standard fly ash.
상기 무수석고는 반응성은 느리나 고강도 및 고화물의 안정성에 기여한다. 화학성분은 CaSO4이고 시멘트 및 C-S-A계 광물, 석회와 반응하여 에트링자이트(Ettringite)를 형성하며, 본 발명의 일 실시예에서는 (OPC＋고로슬래그)/무수석고의 중량비를 약 6∼8사이로 하며, 약 7.5±0.1이 가장 우수한 특성을 나타낸다. 이러한 중량비는 대상토질의 고형화를 위한 강도 및 내구성에 영향을 미치며, 장기적인 안정성에 큰 기여를 한다. 본 발명의 일 실시예에 적용된 무수석고는 Ⅱ형이며, 분말도 비표면적은 약 3,500∼4,500㎠/g 범위로 이루어짐 바람직하다.The anhydrite is slow in reactivity but contributes to high strength and stability of solids. The chemical component is CaSO 4 and reacts with cement, CSA minerals and lime to form Ettringite. About 7.5 ± 0.1 shows the best characteristics. This weight ratio affects the strength and durability for solidification of the soil, and contributes to the long-term stability. Anhydrous gypsum applied to an embodiment of the present invention is type II, and the specific surface area of the powder is preferably in the range of about 3,500 to 4,500 cm 2 / g.
상기 석회 즉, 생석회 또는 소석회는 포졸란(Pozzolan) 반응 유도물질로서 강도발현에 기여하고, 초기 발열에 의해 고로슬래그미분말과 무수석고의 반응성을 촉진하는 역할을 하며, 장기적인 고형물의 균열을 방지하여 투수계수 성능을 지속하는 효과를 나타낸다.The lime, that is, quicklime or hydrated lime contributes to strength expression as a pozzolan reaction inducer, promotes the reactivity of blast furnace slag powder and anhydrous gypsum by initial heat generation, and prevents cracking of solids in the long term, thereby permeability It has the effect of sustaining performance.
추가적으로, 본 발명의 일 실시예에 적용된 고화제는 황산알루미늄(Aluminium sulfate) 0.5∼2wt％를 더 혼합하여 제조할 수 있다.In addition, the solidifying agent applied to an embodiment of the present invention may be prepared by further mixing 0.5 to 2 wt% of aluminum sulfate.
또한, 본 발명의 일 실시예에 적용된 고화제는 알칼리 자극제(alkaline activator) 0.5∼1wt％를 더 혼합하여 제조할 수도 있으며, 이러한 알칼리 자극제는 Na2SO4이며, Na2O로 환산하여 첨가함이 바람직하다.In addition, the solidifying agent applied to an embodiment of the present invention may be prepared by further mixing 0.5-1 wt% of an alkaline activator, and the alkali stimulant is Na 2 SO 4 , which is added in terms of Na 2 O. This is preferred.
또한, 본 발명의 일 실시예에 적용된 고화제는 리그닌산(Lignin acid) 0.1∼0.5wt％를 더 혼합하여 제조할 수도 있다.In addition, the solidifying agent applied to an embodiment of the present invention may be prepared by further mixing 0.1 to 0.5wt% Lignin acid (Lignin acid).
또한, 본 발명의 일 실시예에 적용된 고화제는 반응촉진제(Accelerator) 0.1∼0.5wt％를 더 혼합하여 제조할 수도 있으며, 이러한 반응촉진제는 예컨대, 주석산(Tartaric acid)으로서, 초기 강도발현을 유도할 경우 극히 미량을 첨가하여 수화반응을 경화가 진행되는 시점으로 촉진시켜 포졸란(Pozzolan) 반응을 앞당기게 하여 초기 고화물의 강도에 기여한다.In addition, the solidifying agent applied to an embodiment of the present invention may be prepared by further mixing 0.1 to 0.5 wt% of an accelerator, and such an accelerator is, for example, tartaric acid, to induce initial strength expression. In this case, a very small amount is added to promote the hydration reaction at the time of curing, which accelerates the Pozzolan reaction, contributing to the strength of the initial solidified product.
상기와 같은 구성성분들을 갖는 본 발명의 일 실시예에 적용된 연약지반 고화안정화 고화제에 발생되는 주요 특징적인 반응은 다음과 같다.The main characteristic reactions occurring in the soft ground solidification stabilizer applied to an embodiment of the present invention having the above components are as follows.
첫째, 에트링자이트(Ettringite)는 다량의 수분을 결합수로 가지고 있기 때문에 물비를 저하시키며, 플라이애쉬, 석고 등과 반응하여 고형물질을 생성한다. 이것은 침상결정이 생성되어 공극이 감소하기 때문에 수축에 의한 균열이 감소함과 동시에 장기강도 향상 및 방수의 효과가 있다.First, since Ettringite has a large amount of water as a binding water, the water ratio is lowered and reacts with fly ash and gypsum to produce a solid material. Since needle-like crystals are formed and voids are reduced, cracks due to shrinkage are reduced, and long-term strength is improved and waterproofing is effective.
둘째, 포졸란(Pozzolan) 반응은 그 자체로는 수화반응성 없지만 수산화칼슘과 반응하여 C-S-H를 형성하게 된다. 상기 반응촉진제의 첨가는 에트링자이트의 생성을 촉진시킴과 동시에 포졸란 반응을 앞당겨 고강도화에 기여한다.Secondly, the Pozzolan reaction is not hydrated in itself but reacts with calcium hydroxide to form C-S-H. The addition of the reaction accelerator promotes the production of ettringite and at the same time contributes to the high strength by advancing the pozzolanic reaction.
다음으로, 벤토나이트(bentonite)가 혼입된 건설오니(construction sludge)와 분산제(Surfactant)를 물과 혼합 및 교반하여 건설오니 분산액을 제조한다(S200). 즉, 상기 건설오니 분산액은 벤토나이트가 함유된 건설오니를 물과 분산한 슬러리로서 건설오니를 물리화학적 특성과 토성분석 후, 이에 교반탱크에 물과 함께 분산제를 투입하여 입자간 정전기적 효과와 입체 장애 효과를 부여하며 기계적 에너지를 통해 일정 농도로 분산 처리시킨다.Next, a construction sludge dispersion is prepared by mixing and stirring a construction sludge and a dispersant in which bentonite is mixed with water (S200). That is, the sludge dispersion is a slurry in which the sludge containing bentonite is dispersed with water, and after the physical and chemical characteristics and soil analysis of the sludge, a dispersant is added to the stirring tank together with water to prevent electrostatic effects and steric hindrance. It gives an effect and disperses it to a certain concentration through mechanical energy.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 사용되는 건설오니에 포함되어 있는 벤토나이트는 점토광물이 주성분인 규산화합물로서 친수성이 강하고 수중에서 용적이 약 5∼10배로 팽창한다. 용해된 CA++이온과 Na++이온이 있어서 벤토나이트가 접촉하면, 벤토나이트 표면에 그것들이 결합해서 입자가 크게 되어 표면이 안정화한다든지 지하수의 이동을 어렵게 하는 성질이 있어 본 발명의 일 실시예에 따른 연약지반의 고화안정화 고화제 조성물의 목적에 기여한다.Here, bentonite contained in the construction sludge used in one embodiment of the present invention is a silicic acid compound composed mainly of clay minerals, which has strong hydrophilicity and expands in water by about 5 to 10 times. When the bentonite is in contact with dissolved CA ++ ions and Na ++ ions, they bind to the bentonite surface and the particles become large to stabilize the surface or make it difficult to move groundwater. Contributes to the purpose of the solidification stabilizer composition of the soft ground according to.
또한, 본 발명의 일 실시예에 적용된 건설오니는 함수율 약 30∼60％ 범위에서 탈수 처리하여 사용함이 바람직하다.In addition, the construction sludge applied to an embodiment of the present invention is preferably used by dehydration treatment in a water content of about 30 to 60% range.
한편, 본 발명의 일 실시예에 적용된 건설오니를 비중, 자연함수비, 액성/소성한계, 각체통과율, 최대날지름, 습윤단위중량 등 세부항목의 토성분석 및 물리화학적 특성을 하기의 표 3 및 표 4와 같이 각각 분류하여 나타낸 것이다.Meanwhile, the soil sludge analysis and physicochemical characteristics of the detailed items such as specific gravity, natural function ratio, liquid / plastic limit, angular passage, maximum blade diameter, wet unit weight, etc., applied to the embodiment of the present invention, are shown in Table 3 and Table. As shown in the four categories.
이후에, 상기와 같이 분류된 건설오니의 토성분석 및 물리화학적 특성을 기반으로 상기 단계S100 및 단계S200에서 제조된 고화안정화 고화제 및 건설오니 분산액을 연약지반의 대상토와 함께 혼합한다(S300). 이때, 혼합 구성비는 대상토 40∼70wt％, 건설오니 분산액 10∼30wt％ 및 고화안정화 고화제 10∼20wt％로 이루어짐이 바람직하다.Subsequently, the solidification stabilizer and the construction sludge dispersion prepared in the above steps S100 and S200 are mixed with the target soil of the soft ground based on the soil analysis and physicochemical characteristics of the construction sludge classified as described above (S300). . At this time, the mixing composition ratio is preferably composed of 40 ~ 70wt% of the target soil, 10-30wt% of the construction sludge dispersion and 10-20wt% of the solidification stabilizer.
마지막으로, 상기와 같이 혼합된 본 발명의 고화안정화 고화제 조성물을 이용하여 고화제 슬러리(slurry) 시공을 수행함으로써(S400), 사질토 및 전석층 등의 투수계수가 높은 대상토질 및 연약지반, 하천제방, 산업폐기물의 오염침출수 방지 등의 차수벽 공법에 적용하여 고형화에 따른 투수계수 향상과 유해중금속 용출 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.Finally, by performing the solidifying slurry (Slurry) construction using the solidified stabilizing solidifying agent composition of the present invention mixed as described above (S400), the target soil and soft ground, rivers with high permeability coefficients such as sandy soil and gypsum layer It can be applied to the order wall method such as the prevention of contaminant leachate of embankment and industrial waste, which can improve the permeability coefficient due to solidification and secure the stability of harmful heavy metal leaching.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 건설오니를 이용한 고화안정화 고화제 조성물의 제조방법을 간략하게 종합해보면, 약 30∼60％의 함수율로 탈수 처리된 건설오니를 고화처리 현장으로 이송하여 단위수량 대비 무게중량비 1:1.5∼2.2를 교반기에 투입하여 물과 분산제로 슬러리 상태로 분산시키고 설계시방에 따른 건설오니 투입량 대비 고화제 10∼20wt％와 교반하여 사질토, 전석층 등의 투수계수가 높은 대상토질 및 연약지반, 하천제방, 산업폐기물의 오염침출수 방지 등의 차수벽 공법에 적용함으로써, 고형화에 따른 투수계수 향상과, 유해중금속 용출 안정성을 효과적으로 확보할 수 있다.Briefly summarizing the manufacturing method of the solidification stabilization solidifying agent composition using the construction sludge according to the embodiment of the present invention, the unit amount by transferring the dehydration treated construction sludge at a water content of about 30 to 60% to the solidification treatment site The weight ratio of 1: 1.5 to 2.2 is added to the stirrer and dispersed in the slurry state with water and dispersant, and it is stirred with 10-20 wt% of solidifying agent compared to the amount of construction sludge according to the design specification. By applying it to the order wall construction methods such as soil and soft ground, river banks, and prevention of polluted leachate of industrial wastes, it is possible to effectively improve the permeability coefficient due to solidification and the stability of harmful heavy metal leaching.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설오니를 이용한 고화안정화 고화제 조성물의 구체적인 실험예들을 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실험예들에서 사용된 구성요소들은 하기의 표 5 내지 표 10에 기재되어 있으며, 그 시험 결과는 건자재의 시험, 검사 업무를 수행하는 공인 시험연구기관인 국립경상대학교공학연구원에 의뢰하여 얻은 결과로서 하기의 표 11에 나타내었다.Hereinafter, specific experimental examples of the solidification stabilizer composition using the construction sludge according to an embodiment of the present invention will be described in detail. In addition, the components used in the preferred experimental examples of the present invention are described in Tables 5 to 10 below, and the test results are given to the Gyeongsang National University Institute of Engineering, which is an official test research institute that performs the test and inspection of construction materials. As a result obtained by request, it is shown in Table 11 below.
<실험예 1>Experimental Example 1
하기의 표 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연약지반 고화안정화 고화제 조성물 11％첨가에 따른 구성요소들과 무게중량비를 나타낸 것이며, 하기의 표 6은 고화제의 구성요소들과 무게중량비를 나타낸 것이다.Table 5 below shows the components and the weight and weight ratio according to the addition of 11% soft ground solidification stabilizer composition according to an embodiment of the present invention, Table 6 below shows the components and weight and weight ratio of the solidifying agent It is shown.
한편, 실험예 1에서 사용된 건설오니의 토성분석은 상기의 표 3에서와 동일하며, 상기 고화제의 구성요소 분말들은 볼밀링법을 이용하여 혼합하였으며, 볼 : 분말의 비는 0.8, 볼밀의 회전 속도는 800rpm으로 고정하여 15분간 혼합하였다.On the other hand, the soil analysis of the construction sludge used in Experimental Example 1 is the same as in Table 3 above, the component powder of the solidifying agent was mixed using a ball milling method, the ball: powder ratio of 0.8, ball mill The rotation speed was fixed at 800 rpm and mixed for 15 minutes.
그리고, 초기 수화반응을 촉진하기 위하여 반응촉진제와 생석회를 첨가하였다. 실험예 1에서 사용된 고화제는 쉽게 활용할 수 있도록 구성요소를 최소화하였으며, 건설오니 발생특성 및 시공 조건인 물비에 따라 발명 효과의 편차를 최소화하고자 최적의 배합조건을 실험을 통하여 획득하였다.In addition, a reaction accelerator and quicklime were added to accelerate the initial hydration reaction. The hardener used in Experimental Example 1 minimized the components so that they can be easily used, and the optimum mixing conditions were obtained through experiments to minimize the variation of the invention effect according to the construction sludge generation characteristics and construction conditions.
본 발명의 실험예 1에 따른 건설오니를 이용한 연약지반 고화안정화 고화제 공시체를 제작하여 투수계수 및 일축압축강도에 대한 시험을 실시하여 하기의 표 11의 결과를 얻어내었다.A soft ground solidification stabilizer specimen using the construction sludge according to Experimental Example 1 of the present invention was prepared and subjected to a test for permeability coefficient and uniaxial compressive strength to obtain the results shown in Table 11 below.
<실험예 2>Experimental Example 2
하기의 표 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연약지반 고화안정화 고화제 조성물 13％첨가에 따른 구성요소들과 무게중량비를 나타낸 것이며, 하기의 표 8은 고화제의 구성요소들과 무게중량비를 나타낸 것이다.Table 7 below shows the components and the weight weight ratio according to the 13% addition of the soft ground solidification stabilizer composition according to an embodiment of the present invention, Table 8 below shows the components and weight weight ratio of the solidifying agent It is shown.
본 발명의 실험예 2에 따른 건설오니를 이용한 연약지반 고화안정화 고화제 공시체를 제작하여 투수계수 및 일축압축강도에 대한 시험을 실시하여 하기의 표 11의 결과를 얻어내었다.A soft ground solidification stabilizer specimen using the construction sludge according to Experimental Example 2 of the present invention was prepared and subjected to a test for permeability coefficient and uniaxial compressive strength to obtain the results shown in Table 11 below.
<실험예 3>Experimental Example 3
하기의 표 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 연약지반 고화안정화 고화제 조성물 13％첨가에 따른 구성요소들과 무게중량비를 나타낸 것이며, 하기의 표 10은 고화제의 구성요소들과 무게중량비를 나타낸 것이다.Table 9 below shows the components and the weight and weight ratio according to the addition of 13% soft ground solidification stabilizer composition according to an embodiment of the present invention, Table 10 below shows the components and weight and weight ratio of the solidifying agent It is shown.
한편, 하기의 표 11은 전술한 실험예들에서의 연약지반 고화안정화 고화제 조성물 첨가량과 구성요소에 따른 일축압축강도 및 투수계수를 나타낸 것이다.On the other hand, Table 11 below shows the uniaxial compressive strength and permeability coefficient according to the amount and component of the soft ground solidification stabilizer composition in the above-described experimental examples.
상기의 표 11에 볼 수 있듯이 본 발명에 따른 고화안정화 고화제 조성물을 사용하는 경우 일축압축강도 및 투수계수가 향상됨을 알 수 있다.As can be seen in Table 11, it can be seen that the uniaxial compressive strength and the coefficient of permeability are improved when the solidification stabilizer composition according to the present invention is used.
즉, 본 발명에 적용된 건설현장에서 발생되는 건설오니를 연약지반 고화안정화에 활용할 수 있는 고화제 조성물에 의하면, 일축압축강도는 최대 15.2㎏f/㎠, 투수계수는 2.5×10-8㎝/sec로서 연약지반 즉, 사질토 또는 전석층의 고화안정화를 이룰 수 있는 물리적 성질을 나타낸다.That is, according to the solidifying agent composition which can utilize the construction sludge generated in the construction site applied in the present invention for the soft ground solidification stability, the uniaxial compressive strength is up to 15.2㎏f / ㎠, the permeability coefficient is 2.5 × 10 -8 cm / sec. It shows the physical properties that can achieve the solidification of soft ground, that is, sandy soil or sediment.
특히, 투수계수의 경우는 고화제 첨가량이 11％에서 경투입되는 건설오니 첨가량이 10％와 물비가 0.6 : 1인 경우를 제외하곤 목표 수치인 1.0×10-7㎝/sec을 만족하는 것으로 나타나며, 이것은 고화제 및 건설오니의 중량비가 늘어날수록 양호한 특성을 나타내는 것으로 분석되며, 고형화를 통한 유해중금속 안정성은 하기의 표 12와 같이 나타나며, 이것은 건설오니에 포함되어 있는 벤토나이트의 성질을 본 발명에 따른 고화제 구성요소가 최적으로 조합되어진 것을 의미하는 것이다.In particular, the permeability coefficient was found to satisfy the target value of 1.0 × 10 −7 cm / sec, except that the amount of construction sludge added at 11% and the amount of solidifying agent added at 10% and the water ratio was 0.6: 1. , This is analyzed to show good characteristics as the weight ratio of the solidifying agent and the construction sludge increases, and the stability of harmful heavy metals through solidification is shown in Table 12, which shows the properties of bentonite contained in the construction sludge according to the present invention. It means that the hardener components are optimally combined.
즉, 하기의 표 12는 건설오니를 활용한 고화제 조성물 첨가량과 구성요소에 따른 대상토의 유해중금속 용출특성을 나타낸 것이다.That is, Table 12 below shows the leaching characteristics of hazardous heavy metals of the target soil according to the amount and component of the solidifying agent composition using the construction sludge.
전술한 본 발명에 따른 건설오니를 이용한 고화안정화 고화제 조성물 및 그 제조방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.Although a preferred embodiment of the above-mentioned solidification stabilizing solidifying agent composition and a manufacturing method using the construction sludge according to the present invention has been described, the present invention is not limited thereto, and the claims and the detailed description of the invention and accompanying drawings It is possible to carry out various modifications within the scope and this also belongs to the present invention.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 건설오니를 이용한 고화안정화 고화제 조성물 및 그 제조방법에 따르면, 사질토 및 전석층 등의 투수계수가 높은 대상토질 및 연약지반, 하천제방, 산업폐기물의 오염침출수 방지 등의 차수벽 공법에 적용하여 고형화에 따른 투수계수 향상과 유해중금속 용출 안정성을 확보할 수 있는 이점이 있다.According to the solidification stabilization solidifying agent composition using the construction sludge of the present invention as described above and a method for manufacturing the same, prevention of contaminant leachate of target soil and soft ground, river embankment, industrial waste, etc. It can be applied to the order wall method of to improve the permeability coefficient due to solidification and to secure the stability of harmful heavy metal leaching.
또한, 본 발명에 따르면, 사질토 또는 전석층과 같은 조립토로 구성된 연약지반의 구조적 안정성을 확보하며, 건설폐기물로 불법적 처리에 의한 환경오염 요인으로 작용하던 건설오니를 효과적으로 활용할 수 있는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, there is an advantage to ensure the structural stability of the soft ground composed of granulated soil, such as sandy soil or seokseok, and effectively utilize the construction sludge acting as environmental pollution factor by illegal treatment as construction waste.
또한, 본 발명에 따르면, 전처리 단계로 거치지 않은 건설오니를 적용현장에서 단순한 교반작업을 통한 편리하게 활용할 수 있으므로 경제적 타당성 및 기술의 실용성을 구현할 수 있는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, since the construction sludge not subjected to the pretreatment step can be conveniently utilized in the application site by a simple stirring operation, there is an advantage that can realize economic feasibility and practicality of the technology.
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