KR101578668B1 - 흙고화용 고화재 조성물 및 이를 이용한 되메우기 시공방법 - Google Patents

흙고화용 고화재 조성물 및 이를 이용한 되메우기 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 흙고화용 고화재 조성물 및 이를 이용한 되메우기 시공방법에 관한 것으로, 흙 100 중량부에 대하여 흙고화용 고화재 조성물 3~35 중량부 및 물 1~20 중량부를 혼합 교반하여 포설하고, 상기 흙고화용 고화재 조성물은 보통 포틀랜드 시멘트 1~30 중량%, 분말도가 5,000~10,000cm2/g의 고분말도 칼슘 알루미네이트 (12CaO·7Al2O3) 1~25 중량%, 플라이애시 1~25 중량%, 고로슬래그 1~25 중량%, 석고 1~15 중량%, 규산칼슘 또는 산화칼슘 0.01~10 중량%, 세피올라이트 또는 애터펄자이트 0.01~10중량%, 폴리에틸렌옥사이드(Polyehthyleneoxide) 또는 폴리초산비닐알콜 0.01~5중량%, 에틸렌하이드록시에틸셀룰로오즈(Ethylenehydroxyethylcellulose) 또는 폴리메틸셀룰로오즈(Polymethyl Cellulose) 0.01~5중량%, 폴리 초산비닐 0.01~5중량% 및 술폰산 0.01~5 중량%를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면 흙고화용 고화재 조성물를 혼입함으로써 소요 강도 발현이 가능하고 내구성을 가지는 흙고화용 고화재 조성물을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 주변에서 풍부하게 찾아볼 수 있는 흙을 주원료로 사용하므로 용이하게 저렴한 원료를 구입할 수 있는 효과가 있다.

Description

흙고화용 고화재 조성물 및 이를 이용한 되메우기 시공방법{Soil solidification of solidification compositions and Embankment construction method using the same}
본 발명은 흙고화용 고화재 조성물 및 이를 이용한 되메우기 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하수관, 상수도관, 맨홀 등의 지하 구조물을 축조시 되메우기하기 위한 것으로서 지하수의 유입유출시 토사의 유출을 방지할 수 있으며 용이하게 단기간에 시공할 수 있는 흙고화용 고화재 조성물 및 이를 이용한 되메우기 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 흙의 구성성분은 물과 공기 및 토사로 이루어지는데 이들 구성요소 중 어느 하나가 이탈하면 체적변화현상이 발생한다.
그리고 지반 침하는 탄성침하, 크리프침하 및 압밀침하로 분류되고, 상기 탄성침하는 하중재하 시 침하로 하중제거 시에 원상 복구되는 침하이고, 상기 크리프 침하는 하중과는 관계없이 시간경과에 따라 변형이 증가되는 침하이며, 상기 압밀 침하는 하중재하 시 체적변화현상이 발생되면서 침하(다짐)현상을 말한다.
최근 많이 발생되는 싱크 홀의 발생 원인으로는 지중매설물인 상하수도 시공이음부위에서 누수로 인하여 지반이 침하되어 발생되고, 지반침하로 인한 아스콘 포장하부에 공극이 발생되어 생기며, 연약지반 다짐이 부족하여 장기침하에 의한 체적감소현상에 의하여 발생되기도 하며, 도로측구의 아스콘 이음부위에서 수밀성 부족으로 우수침투로 수로가 형성되어 지하수와 토사가 유출되기 때문에 발생된다.
한편, 싱크 홀의 발생을 방지하는 위해서는 시공 시 지하수위계, 간극계 등을 설치하여 계측관리를 철저함과 동시에 상하수도 관로의 수밀성을 유지하고, 콘크리트 구조물 동해 방지, 균열방지계획을 수립하고, 흙막이공사로 차수성 확보, 지하수위 유지하고 제설제 남용에 따른 관로부식방지제를 개발할 필요가 있다.
따라서, 최근 도심지 지하구조물공사 터파기시 무분별한 배수처리로 인해 인근 지반의 탈수현상으로 침하가 발생되어 시민들의 불편과 불안감을 가증시키고 있는 실정인바. 이에 대한 방지대책으로 도로의 생애기간을 고려한 재료적, 시공적, 유지관리적인 면에서 시스템적인 운용이 요구된다.
한편, 흙을 고화시키는 결합재로는 적은 비용으로 흙을 고화시킬 수 있고 사용이 간단하기 때문에 시멘트가 주로 사용되고 있다.
그러나 종래의 시멘트계 고화재는 동해에 의한 내구성능 저하, 건조수축에 의한 균열이 발생하는 등의 문제점과 중금속 용출의 위험성이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-0711115호 대한민국 등록특허공보 제10-0924133호
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 시멘트계 고화제 첨가량을 최소화하여 독금물, 위험물의 양을 줄이고, 이를 통해 흙의 중금속 오염을 방지할 수 있는 흙고화용 고화재 조성물 및 이를 이용한 되메우기 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 흙의 고유성질을 유지하면서 소정 시간 내에 유효강도를 발휘할 수 있으며 흙내의 큰 입자들 사이간격에 규산석회수화물, 포졸란 반응 생성물, 미세한 점토입자 및 미수화 시멘트 입자가 충전될 수 있는 흙고화용 고화재 조성물 및 이를 이용한 되메우기 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 흙 100 중량부에 대하여 흙고화용 고화재 조성물 3~35 중량부 및 물 1~20 중량부를 혼합 교반하여 포설하고,
상기 흙고화용 고화재 조성물은 보통 포틀랜드 시멘트 1~30 중량%, 분말도가 5,000~10,000cm2/g의 고분말도 칼슘 알루미네이트 (12CaO·7Al2O3) 1~25 중량%, 플라이애시 1~25 중량%, 고로슬래그 1~25 중량%, 석고 1~15 중량%, 규산칼슘 또는 산화칼슘 0.01~10 중량%, 세피올라이트 또는 애터펄자이트 0.01~10중량%, 폴리에틸렌옥사이드(Polyehthyleneoxide) 또는 폴리초산비닐알콜 0.01~5중량%, 에틸렌하이드록시에틸셀룰로오즈(Ethylenehydroxyethylcellulose) 또는 폴리메틸셀룰로오즈( Polymethyl Cellulose) 0.01~5중량%, 폴리 초산비닐 0.01~5중량% 및 술폰산 0.01~5 중량%를 포함하여 이루어지고,
상기 흙고화용 고화재 조성물에는 리튬카보네이트계 촉진제, 시트릭산계 지연제, 실리콘계 소포제, 폴리 카본산계 유동화제 중 적어도 하나 이상의 물질을 더 포함되되,
상기 촉진제는 상기 흙고화용 고화재 조성물 100중량부에 대하여 0.015 중량부가 함유되고, 상기 지연제는 상기 흙고화용 고화재 조성물 100중량부에 대하여 0.015 중량부가 함유되며, 상기 소포제는 상기 흙고화용 고화재 조성물 100중량부에 대하여 0.015 중량부가 함유되며, 상기 유동화제는 고화용 고화재 조성물 100중량부에 대하여 유동화제 0.015 중량부가 함유될 수 있다.
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본 발명에 의하면 흙고화용 고화재 조성물를 혼입함으로써 소요 강도 발현이 가능하고 내구성을 가지는 흙고화용 고화재 조성물을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한 주변에서 풍부하게 찾아볼 수 있는 흙을 주원료로 사용하므로 용이하게 저렴한 원료를 구입할 수 있고 다른 자원의 소모가 거의 필요하지 않을 뿐만 아니라 폐기하는 경우에도 2차 오염을 거의 발생시키지 않으므로 그에 따른 비용과 별도의 처리 공정이 필요하지 않으며 친환경적이라는 효과가 있다.
또한, 흙고화용 고화재 조성물를 사용함으로써 되메우기부 흙의 단점인 보수, 보습성 및 내구성이 개선할 수 있을 뿐만 아니라 시공현장 여건에 따라 촉진제와 소포제 및 감수제를 첨가할 수 있으므로 시멘트와 혼합 시 단시간에 압축강도를 얻고, 흙 혼합물의 강도 및 내구성을 향상시키며, 유동성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 흙고화용 고화재 조성물은 알칼리성을 구비하므로, 흙(마사토)과 혼합 시 알칼리 성분이 약간 증가하지만, 식생 환경에는 큰 영향이 없으며, 특히 현지토가 산성토인 경우 객토효과를 발휘하기 때문에 식생에 유리하고, 지중생태계보호 및 식재환경 개선을 가능하게 하는 등 많은 효과가 있다.
이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 흙 100 중량부에 대하여 흙고화용 고화재 조성물 3∼35 중량부 및 물 1∼20 중량부를 혼합 교반하여 포설한다.
상기 흙고화용 고화재 조성물은 보통 포틀랜드 시멘트 1∼30 중량%, 분말도가 5,000~10,000cm2/g의 고분말도 칼슘 알루미네이트(12CaO·7Al2O3)1∼25 중량%, 플라이애시 1~25 중량%, 고로슬래그 1~25 중량%, 석고 1∼15 중량%, 규산칼슘 또는 산화칼슘 0.01~10 중량%, 세피올라이트 또는 애터펄자이트 0.01~10중량%, 폴리에틸렌옥사이드(Polyehthyleneoxide) 또는 폴리초산비닐알콜 0.01~5중량%, 에틸렌하이드록시에틸셀룰로오즈(Ethylenehydroxyethylcellulose) 또는 폴리메틸셀룰로오즈( Polymethyl Cellulose) 0.01~5중량%, 폴리 초산비닐 0.01~5중량% 및 술폰산 0.01~5 중량%를 포함할 수 있다.
상기 흙고화용 고화재 조성물에 함유되는 시멘트는 포틀랜드 시멘트를 사용할 수 있는데, KS에 규정된 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 보통 포틀랜드 시멘트는 흙고화용 고화재 조성물 100중량%에 대하여 1∼30 중량% 함유된다.
상기 칼슘 알루미네이트는 조기 강도 발현 및 수축 방지를 위하여 사용된다. 즉 상기 칼슘 알루미네이트는 조직을 치밀하게 하여 수축을 저하시켜 균열을 방지하기 위하여 사용되는 것이다.
여기서 상기 칼슘 알루미네이트는 중량비가 증가하면 빠른 경화특성을 나타내고, 상기 칼슘 알루미네이트를 대신하여 마그네슘 또는 칼슘설포알루미네이트(CSA)가 사용될 수 있음을 밝힌다.
그리고 상기 칼슘 알루미네이트 1∼25 중량%, 한정한 것은, 상기 칼슘 알루미네이트의 함량이 1중량% 미만일 경우에는 강도 및 균열 발생 억제 효과가 미약하고, 상기 칼슘 알루미네이트의 함량이 25 중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하기 때문이다.
상기 플라이애시는 포졸란 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용된다.
여기서 상기 플라이애시의 중량비가 증가하면 조기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다.
그리고 상기 플라이애시는 반응속도나 침투특성을 고려하면 분말도가 높을수록 유리함으로 4,000cm2/g의 고분말도 플라이애시를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상기 고분말도 플라이애시는 상기 흙고화용 고화재 조성물 100중량%에 대하여 1∼25 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
이를 좀 더 보충 설명하면, 상기 플라이애시의 함량이 1중량% 미만일 경우에는 초기 강도 및 급결 성능은 좋으나 장기 강도 및 내구성능 개선효과가 저하될 수 있고, 상기 플라이애시의 함량이 25중량%를 초과할 경우에는 급결성능이 저하되고 작업성 불량 및 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하기 때문이다.
상기 고로슬래그는 잠재수경성 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용된다.
여기서 상기 고로슬래그의 중량비가 증가하면 조기 강도는 저하되나 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다.
그리고 상기 고로슬래그는 반응속도를 고려하면 분말도가 높을수록 유리함으로 5,000cm2/g의 고분말도 고로슬래그를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상기 고분말도 고로슬래그는 상기 흙고화용 고화재 조성물 100중량%에 대하여 1∼25중량% 함유되는 것이 바람직하다.
이를 좀 더 보충 설명하면, 상기 고로슬래그의 함량이 1중량% 미만일 경우에는 급결 성능은 좋아지나 장기 강도 및 내구성능 저하될 수 있고, 상기 고로슬래그의 함량이 25중량%를 초과할 경우에는 작업성은 개선되나 초기 반응을 저하시킬 수 있기 때문이다.
상기 석고(CaSO4)는 시멘트 중의 성분, 특히 C3A(3CaOㅇAl2O3)과 반응하여 초기에 에트린자이트(AFt상, C3Aㅇ3CaSO4ㅇ32H2O)를 생성하게 되고, 생성된 에트린자이트는 수화가 진행됨에 따라 그 양이 감소하거나 또는 그 일부가 모노 설페이트(AFm상, C3AㅇCaSO4ㅇ12H2O)로 전이된다.
그리고 본 발명에서와 같이 다량의 석고가 첨가될 경우 에트린자이트가 초기부터 충분히 생성되어 시멘트의 구조를 치밀화시킴으로써 초기 재령에서 물 및 염화물 이온에 대한 침투저항성을 증가시키게 된다.
또한 일반 시멘트의 경우 생성된 에트린자이트가 초기에만 주로 존재하게 되지만 석고량이 충분히 첨가되기 때문에 장기재령에 있어서도 에트린자이트가 일정 부분 존재하게 되거나 또는 일부의 에트린자이트가 연속적으로 생성되기도 한다.
이와 같이 생성된 에트린자이트는 공극을 치밀하게 채워줌으로써 장기 재령에 있어서도 물 및 염화물에 대한 침투 저항성을 증가시키게 된다.
또한 상기 석고는 수분이 공급되면 팽창성 수화물을 생성하기 때문에 차후 발생되는 균열부를 복원, 보수하는데 도움이 된다.
그리고 상기 석고는 상기 흙고화용 고화재 조성물 100중량%에 대하여 1∼15중량% 함유되는 것이 바람직하다.
이를 좀 더 보충 설명하면, 상기 석고의 함량이 1중량% 미만일 경우에는 강도 및 급결 성능이 저하될 수 있고, 상기 석고의 함량이 15중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 작업성 불량 및 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하기 때문이다.
상기 규산칼슘 또는 산화칼슘은 흙의 경화속도를 촉진시키는 역할을 하고 표면 코팅 효과가 있어 물의 침투 저항성을 향상시키게 된다.
그리고 상기 규산칼슘 또는 산화칼슘은 상기 흙고화용 고화재 조성물 100중량%에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다.
이를 좀 더 보충 설명하면, 상기 규산칼슘 또는 산화칼슘의 함량이 1중량% 미만일 경우에는 강도 및 급결 성능이 저하될 수 있고, 상기 규산칼슘 또는 산화칼슘의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 작업성 불량 및 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하기 때문이다.
상기 세피올라이트 또는 애터펄자이트는 다공성 무기재로서 흡착재 역할을 하게 된다.
여기서 상기 세피올라이트 또는 애터펄자이트의 중량비가 증가하면 친수성, 점도 개선 성능을 나타내게 된다.
그리고 상기 세피올라이트 또는 애터펄자이트는 상기 흙고화용 고화재 조성물 100중량%에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다.
이를 좀 더 보충 설명하면, 상기 세피올라이트 또는 애터펄자이트의 함량이 0.01중량% 미만일 경우에는 친수성, 점도 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 세피올라이트 또는 애터펄자이트의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 작업성이 저하되고 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하기 때문이다.
상기 폴리에틸렌옥사이드(Polyehthyleneoxide) 또는 폴리초산비닐알콜은 조성물의 응집력 및 재료분리 방지성을 부여하여 안정적인 조성물을 형성하기 위하여 사용된다.
여기서 상기 폴리에틸렌옥사이드(Polyehthyleneoxide) 또는 폴리초산비닐알콜의 중량비가 증가하면 응집력 및 재료분리 방지성능을 나타내게 된다.
그리고 상기 폴리에틸렌옥사이드(Polyehthyleneoxide) 또는 폴리초산비닐알콜은 상기 흙고화용 고화재 조성물 100중량%에 대하여 0.01∼5중량% 함유되는 것이 바람직하다.
이를 좀 더 보충 설명하면, 상기 폴리에틸렌옥사이드(Polyehthyleneoxide) 또는 폴리초산비닐알콜의 함량이 0.01중량% 미만일 경우에는 응집력 및 재료분리 방지성능의 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 폴리에틸렌옥사이드(Polyehthyleneoxide) 또는 폴리초산비닐알콜의 함량이 5중량%를 초과할 경우에는 작업성이 저하되고 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하기 때문이다.
상기 에틸렌하이드록시에틸셀룰로오즈(Ethylenehydroxyethylcellulose) 또는 폴리메틸셀룰로오즈(Polymethyl Cellulose)는 조성물의 점성, 작업성, 응집성(수중불분리성)을 개선하기 위하여 사용된다.
그리고 상기 에틸렌하이드록시에틸셀룰로오즈(Ethylenehydroxyethylcellulose) 또는 폴리메틸셀룰로오즈(Polymethyl Cellulose)는 상기 흙고화용 고화재 조성물 100중량%에 대하여 0.01~5중량%함유되는 것이 바람직하다.
이를 좀 더 보충 설명하면, 상기 에틸렌하이드록시에틸셀룰로오즈(Ethylenehydroxyethylcellulose) 또는 폴리메틸셀룰로오즈(Polymethyl Cellulose)의 함량이 0.01중량% 미만일 경우에는 응집성(수중불분리성) 및 점성이 저하될 수 있고, 상기 에틸렌하이드록시에틸셀룰로오즈(Ethylenehydroxyethylcellulose) 또는 폴리메틸셀룰로오즈(Polymethyl Cellulose)의 함량이 5중량%를 초과할 경우에는 응집성(수중불분리성)은 개선되나 점성이 높아져 작업성이 저하되기 때문이다.
상기 폴리초산비닐은 조성물의 내구성을 개선하기 위하여 사용된다.
그리고 상기 폴리초산비닐은 상기 흙고화용 고화재 조성물 100중량%에 대하여 0.01∼5중량% 함유되는 것이 바람직하다.
이를 좀 더 보충 설명하면, 상기 폴리초산비닐의 함량이 0.01중량% 미만일 경우에는 내구성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 폴리초산비닐의 함량이 5중량%를 초과할 경우에는 내구성능은 개선되나 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하기 때문이다.
상기 술폰산은 흡습성이 우수하여 보수성을 개선시켜 조성물의 강도 및 내구성을 개선시키기 위하여 사용된다.
그리고 상기 술폰산은 상기 흙고화용 고화재 조성물 100중량%에 대하여 0.01∼5중량% 함유되는 것이 바람직하다.
이를 좀 더 보충 설명하면, 상기 술폰산의 함량이 0.01중량% 미만일 경우에는 강도 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 술폰산의 함량이 5중량%를 초과할 경우에는 작업성이 저하되고 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하기 때문이다.
다음으로 상기 흙고화용 고화재 조성물은 촉진제, 지연제, 소포제 및 유동화제 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 더 포함할 수 있다.
이때 상기 촉진제는 상기 흙고화용 고화재 조성물 100중량부에 대하여 0.01∼5 중량부가 함유되고, 상기 지연제는 상기 흙고화용 고화재 조성물 100중량부에 대하여 0.01∼5 중량부가 함유되며, 상기 소포제는 상기 흙고화용 고화재 조성물 100중량부에 대하여 0.01∼5 중량부가 함유되고, 상기 유동화제 상기 흙고화용 고화재 조성물 100중량부에 대하여 0.01∼5 중량부가 함유될 수 있다.
상기 촉진제는 물과 접촉할 경우 그 반응 속도가 매우 빠르며, 시멘트와 혼합하여 사용하게 되면 수일이 지나서 얻어지는 압축강도를 수시간 내에 얻기 위하여 사용된다.
여기서 상기 촉진제는 염화칼슘, 질산칼슘과 같은 칼슘염, 염화마그네슘과 같은 염화물, 황산염, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 탄산염, 포름산 또는 그의 염, 리튬카보네이트 등이 사용될 수 있다.
그리고 상기 촉진제는 흙고화용 고화재 조성물 100중량부에 대하여 0.01∼5중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 지연제는 일정 시간 동안 작업성을 확보하기 위해 석고에 의해 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위하여 사용된다.
여기서 상기 지연제로는 포도당, 글루코오스, 텍스트린, 덱스트란과 같은 당류, 글루콘산, 사과산, 구연산, 시트릭산(citric acid)과 같은 산류 또는 그의 염, 아미노카복실산 또는 그의 염, 포스폰산 또는 그의 유도체, 글리세린과 같은 다가알콜 등이 사용될 수 있다.
그리고 상기 지연제는 흙고화용 고화재 조성물 100중량부에 대하여 0.01∼5중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 소포제는 흙 혼합물 내의 기공을 제거하여 강도 및 내구성을 높이기 위하여 사용된다.
여기서 상기 소포제로는 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제 등을 사용할 수 있다.
이를 좀 더 보충 설명하면, 상기 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등이 있으며, 상기 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등이 있고, 상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등이 있으며, 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등이 있고, 상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등이 있으며, 상기 알콜계 소포제로는 글리콜(glycol) 등이 있다.
그리고 상기 소포제는 흙고화용 고화재 조성물 100중량부에 대하여 0.01∼5중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 유동화제는 흙고화용 고화재 조성물의 유동성을 확보하기 위하여 사용된다.
여기서 상기 유동화제는 폴리카르본산계, 멜라민계 또는 나프탈렌계 유동화제를 사용할 수 있으나, 나프탈렌계와 멜라민계는 조성물의 강도를 저하시킬 수 있고 작업성을 저하시키므로 조성물의 강도 및 작업성을 저하시키지 않는 폴리카본산계 유동화제를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 유동화제는 흙고화용 고화재 조성물 100중량부에 대하여 0.01∼5 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 흙고화용 고화재 조성물은 흙 100 중량부에 대하여 3∼35 중량부를 교반시킨 후 물 1∼20 중량부를 더 혼합하여 소정시간(1~10분간) 교반하여 제조할 수 있다.
이하에서 본 발명의 흙고화용 고화재 조성물을 이용한 되메우기 시공방법을 설명한다.
흙 100 중량부에 대하여 흙고화용 고화재 조성물 3∼35 중량부 및 물 1∼20 중량부를 혼합 교반하여 흙 혼합물을 배합하는 단계; 상기 흙 혼합물을 성토작업을 하려는 현장에 1차 포설한 후 전압하여 다짐하는 단계와, 1차 다짐 후 상기 흙 혼합물을 2차 포설한 후 전압하여 다짐한다.
즉 상기 흙고화용 고화재 조성물을 이용한 흙 되메우기 시공방법은 흙과 흙고화용 고화재 조성물 및 물을 환경 및 목적에 맞게 배합한 후, 혼합된 흙 포장물을 작업장에 타설한 다음, 포설된 흙 포장물을 로울러 다짐기와 같은 기계를 이용하여 다짐 작업한 후, 상기 작업장에 흙과 흙고화용 고화재 조성물 및 물을 혼합하여 제조된 흙 포장물을 2차 타설한 다음, 로울러 다짐기와 같은 기계를 이용하여 다짐작업하게 되는 것이다.
이하에서, 본 발명 따른 내구성을 가지는 흙고화용 고화재 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
흙 100중량부에 대하여 흙고화용 고화재 조성물 5 중량부를 믹서에 투입하여 교반한 후 물 15중량부를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 시험체를 제조하였다.
이때, 상기 흙고화용 고화재 조성물은 보통 포틀랜드 시멘트 10 중량%, 칼슘 알루미네이트 5 중량%, 플라이애시 35 중량%, 고로슬래그 35 중량%, 석고 5중량%, 규산칼슘 2 중량%, 세피올라이트 2중량%, 폴리에틸렌옥사이드 1중량%, 폴리메틸셀룰로오즈 1중량%, 폴리 초산비닐 1중량%, 술폰산 1중량%, 유동화제 0.5중량%, 소포제 0.5중량%, 지연제 0.5중량% 및 촉진제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
이때 상기 유동화제는 폴리카본산계 유동화제를, 상기 소포제는 실리콘계 소포제를, 상기 지연제는 시크릭산계 지연제를 상기 촉진제는 리튬카보네이트계 촉진제를 사용하였다.
<실시예 2>
흙 100중량부에 대하여 흙고화용 고화재 조성물 10 중량부를 믹서에 투입하여 교반한 후 물 15중량부를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 시험체를 제조하였다.
이때, 상기 흙고화용 고화재 조성물은 보통 포틀랜드 시멘트 10 중량%, 칼슘 알루미네이트 5 중량%, 플라이애시 35 중량%, 고로슬래그 35 중량%, 석고 5중량%, 규산칼슘 2 중량%, 세피올라이트 2중량%, 폴리에틸렌옥사이드 1중량%, 폴리메틸셀룰로오즈 1중량%, 폴리 초산비닐 1중량%, 술폰산 1중량%, 유동화제 0.5중량%, 소포제 0.5중량%, 지연제 0.5중량% 및 촉진제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
이때 상기 유동화제는 폴리카본산계 유동화제를, 상기 소포제는 실리콘계 소포제를, 상기 지연제는 시크릭산계 지연제를 상기 촉진제는 리튬카보네이트계 촉진제를 사용하였다.
<실시예 3>
흙 100중량부에 대하여 흙고화용 고화재 조성물 15 중량부를 믹서에 투입하여 교반한 후 물 15중량부를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 시험체를 제조하였다.
이때, 상기 흙고화용 고화재 조성물은 보통 포틀랜드 시멘트 10 중량%, 칼슘 알루미네이트 5 중량%, 플라이애시 35 중량%, 고로슬래그 35 중량%, 석고 5중량%, 규산칼슘 2 중량%, 세피올라이트 2중량%, 폴리에틸렌옥사이드 1중량%, 폴리메틸셀룰로오즈 1중량%, 폴리 초산비닐 1중량%, 술폰산 1중량%, 유동화제 0.5중량%, 소포제 0.5중량%, 지연제 0.5중량% 및 촉진제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
이때 상기 유동화제는 폴리카본산계 유동화제를, 상기 소포제는 실리콘계 소포제를, 상기 지연제는 시크릭산계 지연제를 상기 촉진제는 리튬카보네이트계 촉진제를 사용하였다.
상기의 실시예 1 내지 실시예 9의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예 1을 제시한다.
<비교예 1>
흙 100중량부에 대하여 보통 포틀랜드 시멘트 5 중량부를 믹서에 투입하여 교반한 후 물 15중량부를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 시험체를 제조하였다.
아래의 시험예들은 상기에 개시한 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
실시예 1 내지 실시예 3의 시험체와 비교예 1에 의하여 제조된 시험체를 KS L 5105에 규정한 방법에 따라 압축강도 시험을 한 결과를 나타낸 것이다.
아래의 표 1은 재령별 압축강도의 변화이다.
구분 압축강도(kgf/cm2)
3일 후 7일 후 28일 후
실시예 1 15 26 36
실시예 2 19 30 45
실시예 3 25 36 52
비교예 1 12 20 28
표 1에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3은 비교예 1에 비하여 압축강도가 월등히 높았다.
<시험예 2>
실시예 1 내지 실시예 3의 시험체와 비교예 1에 의하여 제조된 시험체를 KS F 2476에 규정한 방법에 따라 흡수율의 측정 결과를 나타낸 것이다. 흡수율이 높으면 지하수가 물이 흙 내부로 침투하게 되어 흙입자를 유출시켜 싱크홀 등의 문제가 발생한다.
구분 흡수율(%)
실시예 1 4.5
실시예 2 3.9
실시예 3 3.1
비교예 1 7.5
위의 표 2에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3은 비교예 1에 비하여 흡수율이 낮았다.
<시험예 3>
실시예 1 내지 실시예 3의 시험체와 비교예 1 에 의하여 제조된 시험체를 폐기물 공정 시험법에 의하여 유해물질 검출시험을 행하고 그 결과를 표 3에 나타내었다.
시험항목 단위 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
As mg/kg 불검출 불검출 불검출 불검출
Pb 불검출 불검출 불검출 불검출
Hg 불검출 불검출 불검출 불검출
Cd 불검출 불검출 불검출 불검출
CN- 불검출 불검출 불검출 불검출
Cr6+ 불검출 불검출 불검출 불검출
Cu 불검출 불검출 불검출 0.55
유기인화합물 불검출 불검출 불검출 불검출
테트라클로로에틸렌 불검출 불검출 불검출 불검출
트리클로로에틸렌 불검출 불검출 불검출 불검출
위의 표 3에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3은 중금속 등 유해물질이 검출되지 않았으나 비교예 1에서는 유해물질이 검출되었다.
이와 같이 본원발명인 흙고화용 고화재 조성물 및 이를 이용한 성토 시공방법은 주변에서 풍부하게 찾아볼 수 있는 흙을 주원료로 사용하므로 용이하면서도 저렴하게 원료를 구입할 수 있을 뿐만 아니라 폐기하는 경우에도 2차 오염이 거의 발생하지 않으므로 폐기에 따른 공정이 불필요하고 친환경적이라는 장점이 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (5)

  1. 흙 100 중량부에 대하여 흙고화용 고화재 조성물 3~35 중량부 및 물 1~20 중량부를 혼합 교반하여 포설하고,
    상기 흙고화용 고화재 조성물은 보통 포틀랜드 시멘트 1~30 중량%, 분말도가 5,000~10,000cm2/g의 고분말도 칼슘 알루미네이트 (12CaO·7Al2O3) 1~25 중량%, 플라이애시 1~25 중량%, 고로슬래그 1~25 중량%, 석고 1~15 중량%, 규산칼슘 또는 산화칼슘 0.01~10 중량%, 세피올라이트 또는 애터펄자이트 0.01~10중량%, 폴리에틸렌옥사이드(Polyehthyleneoxide) 또는 폴리초산비닐알콜 0.01~5중량%, 에틸렌하이드록시에틸셀룰로오즈(Ethylenehydroxyethylcellulose) 또는 폴리메틸셀룰로오즈(Polymethyl Cellulose) 0.01~5중량%, 폴리 초산비닐 0.01~5중량% 및 술폰산 0.01~5 중량%를 포함하여 이루어지고,
    상기 흙고화용 고화재 조성물에는 리튬카보네이트계 촉진제, 시트릭산계 지연제, 실리콘계 소포제, 폴리 카본산계 유동화제 중 적어도 하나 이상의 물질을 더 포함되되,
    상기 촉진제는 상기 흙고화용 고화재 조성물 100중량부에 대하여 0.015 중량부가 함유되고, 상기 지연제는 상기 흙고화용 고화재 조성물 100중량부에 대하여 0.015 중량부가 함유되며, 상기 소포제는 상기 흙고화용 고화재 조성물 100중량부에 대하여 0.015 중량부가 함유되며, 상기 유동화제는 고화용 고화재 조성물 100중량부에 대하여 유동화제 0.015 중량부가 함유되는 것을 특징으로 하는 흙고화용 고화재 조성물.
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