KR20100099019A - Eco friendly, early strength, extensive grout additive and grout material and reinforcing earth anchor method using the grout material - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지반보강 앵커공법에 사용되는 그라우트 혼합재, 그라우트재, 이를 이용한 지반보강 앵커방법에 관한 것이다. 보다 상세히 설명하자면, 소석회와, 황산나트륨 등의 경화촉진제와, 체적팽창제와, 분말 고성능감수제와, 황산제1철을 포함하는 조성물로 그라우트 혼합재를 생성하고, 이를 시멘트, 물과 함께 일정 비율로 혼합하여 지반앵커용 그라우트재를 생성하여 주입하는 지반보강 앵커기술에 관한 것이다.The present invention relates to a grout mixture material, a grout material, and a ground reinforced anchor method using the ground reinforced anchor method. In more detail, a grout mixture is formed of a composition comprising a slaking lime, a curing accelerator such as sodium sulfate, a volume expanding agent, a powder high-performance reducing agent, and ferrous sulfate, and the mixture is mixed with cement and water at a predetermined ratio. It relates to a ground reinforcement anchor technology for generating and injecting grout material for ground anchors.
일반적으로 지반보강 앵커공법은 토목이나 건축의 구조물을 지반에 정착시키기 위해 고강도의 강재로 연결하여 그 강재에 높은 긴장력을 도입하여 구조물에 횡방향 또는 연직방향의 구속력 또는 선행 하중을 가하기 위한 효과적인 공법으로 근래에 국내외에서 활발히 사용되고 있다. 앵커는 그 말뜻과 같이 지반에 박는 못이 란 의미이며 지반과 구조물을 하나의 집합체로 묶는 효과를 발휘하며 일반적으로 강선과 시멘트 그라우트로 구성되어 있다. 지반보강 앵커공법은 가설 토류벽의 지보공, 영구 앵커 토류벽, 송전탑 기초, 댐의 보강, 지하구조물의 부력앵커, 사면보강 등에 다양하게 사용된다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 대표적인 어스앵커 구조물에 대하여 상세하게 설명한다.In general, the ground reinforcement anchoring method is an effective method for applying a lateral or vertical restraining force or a preceding load to a structure by connecting high-strength steel to fix the structure of civil engineering or construction on the ground and introducing high tension to the steel. Recently it is actively used at home and abroad. Anchor, as it is meant, means nailing to the ground, which has the effect of tying the ground and the structure into one aggregate and is generally composed of steel wire and cement grout. Ground reinforcement anchor method is widely used for supporting earthwork of temporary earth wall, permanent anchor earth wall, transmission tower foundation, dam reinforcement, buoyancy anchor of underground structure, slope reinforcement. Hereinafter, exemplary representative earth anchor structures will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[도 1]은 지반보강을 위해 설치된 일반적인 어스앵커 구조물의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the configuration of a general earth anchor structure installed for ground reinforcement.
지반보강 앵커공법은 지반에 구멍을 뚫어 철근이나 PC강선을 집어 넣은 다음 시멘트와 물을 혼합한 밀크를 그라우팅하여 굳힌 다음 다시 외부에서 PC강선이나 철근 등에 인장력을 가해 정착시키는 것이다. 이때 앵커에서의 문제점은 일반적인 시멘트 밀크의 경우, 유동성을 좋게 하기 위해서는 물/시멘트의 비가 높게 되고, 이로 인해 천공된 구멍 내에서 재료분리가 일어나 블리딩수가 발생하게 된다. 이렇게 천공된 구멍의 윗부분에 발생된 블리딩수가 나중에 유실되면 그 부분은 공극으로 남게 되고, 이러한 공극이 철근 인장시 주변마찰력을 증대시킬 수 없는 문제점이 있다.Ground reinforcement anchoring method is to drill a hole in the ground and insert reinforcing steel or PC steel wire, grout and harden milk mixed with cement and water, and then apply tension force to PC steel wire or steel reinforcement from outside. At this time, the problem in the anchor is a general cement milk, the water / cement ratio is high in order to improve the fluidity, which causes the material separation in the perforated holes resulting in bleeding water. If the bleeding number generated in the upper portion of the perforated hole is lost later, the portion remains as a void, and there is a problem in that the void cannot increase the peripheral friction when rebar tensioning.
따라서, 공극을 완전 충전시킬 수 있는 팽창을 필요로 하며, 이러한 공극발생을 방지하기 위해 체적팽창제와 같은 물질을 소량 첨가하여 그라우팅하는 공법이 활용되고 있다.Therefore, expansion is required to completely fill the voids, and a method of grouting by adding a small amount of a substance such as a volume expanding agent is used to prevent such voids from occurring.
이와 더불어 일반적인 시멘트 밀크를 그라우트재로 사용하는 경우, 사용하는 물/시멘트 비가 높기 때문에 인장작업에 필요한 강도발현이 7일 이후에 나타나 전체적인 작업공정이 길어지는 현상이 발생하는 문제점이 있다.In addition, when the general cement milk is used as a grout material, since the water / cement ratio used is high, the strength required for tensile work appears after 7 days, there is a problem that the overall work process is long.
한편, 시멘트계 재료에는 미량의 크롬이 함유되어 있으며 시멘트 제조시에 산업폐기물의 처리량이 증가됨에 따라 크롬의 함유량이 높아지고 있어 지하 수질을 오염시킬 수 있는 6가 크롬의 함유량도 높아지는 경향이 있으므로 이에 대한 대책이 필요하다.On the other hand, cement-based materials contain trace amounts of chromium, and as the throughput of industrial waste increases during cement manufacturing, the chromium content is increasing, so the hexavalent chromium content that may contaminate underground water quality tends to be increased. This is necessary.
본 발명의 목적은 지반보강을 위한 앵커공법에 사용되는 그라우트재의 제조시 그라우트재에 일정량 혼합됨으로써 단기간에 강도발현을 하여 공기단축이 가능하며 재료분리 및 블리딩수 발생을 억제할 수 있는 지반보강 앵커공법용 그라우트 혼합재, 이를 이용한 그라우트재 및 지반보강 앵커공법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is a ground reinforcement anchor method that can shorten the air by expressing a certain amount of the grout material in the manufacturing of the grout material used in the anchor construction method for the ground reinforcement to shorten the strength and suppress the material separation and bleeding water generation It is to provide a grout mixture material, grout material and ground reinforcement anchoring method using the same.
또한, 본 발명의 목적은 유동성과 작업성을 향상시켜 그라우팅 작업이 원활히 이루어지도록 하고, 경화후에는 인체에 유해한 6가 크롬을 저감시켜 6가 크롬의 용출이 발생하지 않는 지반보강 앵커공법용 그라우트 혼합재, 이를 이용한 그라우트재 및 지반보강 앵커공법을 제공하는 것이다.In addition, the object of the present invention is to improve the fluidity and workability to facilitate the grouting operation, and after curing hardened hexavalent chromium to reduce the hexavalent chromium, ground grout material for ground reinforcement anchoring method does not occur To provide a grout material and ground reinforcement anchor method using the same.
본 발명에 따른 친환경 조강형 팽창성 그라우트 혼합재는 소석회 3 ~ 90 중량%; 황산나트륨, 황산칼륨, 황산알루미늄, 아초산칼슘, 탄산나트륨, 황산철 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상의 경화촉진제 3 ~ 90 중량%; 체적팽창제 0.1 ~ 3 중량%; 나프탈렌계, 멜라민계, 폴리카본산계 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상의 분말 고성능감수제 3 ~ 20 중량%;를 포함하여 구성된다.Eco-friendly crude expandable grout mixture according to the present invention is 3 to 90% by weight of lime; 3 to 90% by weight of any one or more curing accelerators selected from the group consisting of sodium sulfate, potassium sulfate, aluminum sulfate, calcium acetate, sodium carbonate, iron sulfate and mixtures thereof; 0.1 to 3 weight percent volume expanding agent; 3 to 20% by weight of any one or more powder high performance reducing agents selected from the group consisting of naphthalene-based, melamine-based, polycarboxylic acid-based, and mixtures thereof.
또한, 본 발명에 따른 친환경 조강형 팽창성 그라우트 혼합재는 황산제1철 3 ~ 30 중량%;를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the environment-friendly roughening type expandable grout mixture according to the present invention 3 to 30% by weight of ferrous sulfate; preferably further comprises.
본 발명에 따른 친환경 조강형 팽창성 그라우트재는 시멘트; 및 소석회 3 ~ 90 중량%와, 황산나트륨과 황산칼륨과 황산알루미늄과 아초산칼슘과 탄산나트륨과 황산철 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상의 경화촉진제 3 ~ 90 중량%와, 체적팽창제 0.1 ~ 3 중량%와, 나프탈렌계와 멜라민계와 폴리카본산계 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상의 분말 고성능감수제 3 ~ 20 중량%를 포함하여 구성되는 그라우트 혼합재;를 포함하여 구성되고, 그라우트 혼합재는 시멘트 100 중량%를 기준으로 0.5 ~ 10 중량% 첨가되는 것을 특징으로 한다.Eco-friendly crude expandable grout material according to the present invention is cement; And 3 to 90 wt% of calcined lime, at least one hardening accelerator selected from the group consisting of sodium sulfate, potassium sulfate, aluminum sulfate, calcium acetate, sodium carbonate, iron sulfate, and mixtures thereof, And a grout mixture comprising 3 wt% to 3 wt% of naphthalene-based, melamine-based, polycarboxylic acid-based, and mixtures thereof, and 3-20 wt% of the powdered high-performance reducing agent. The grout mixture is characterized in that 0.5 to 10% by weight based on 100% by weight cement.
또한, 본 발명에 따른 친환경 조강형 팽창성 그라우트재에서 그라우트 혼합재는 황산제1철 3 ~ 30 중량%;를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.In addition, in the environmentally friendly steel-type expandable grout material according to the present invention, the grout mixture material is 3 to 30% by weight of ferrous sulfate; preferably further comprises.
본 발명에 따른 친환경 조강형 팽창성 그라우트재를 이용한 지반보강 앵커공법은 소석회 3 ~ 90 중량%, 황산나트륨과 황산칼륨과 황산알루미늄과 아초산칼슘과 탄산나트륨과 황산철 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상의 경화촉진제 3 ~ 90 중량%, 체적팽창제 0.1 ~ 3 중량%, 나프탈렌계와 멜라민계와 폴리카본산계 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상의 분말 고성능감수제 3 ~ 20 중량%를 혼합하여 그라우트 혼합재를 형성하는 단계; 지반에 홀을 형성하는 단계; 홀에 앵커를 삽입하는 단계; 시멘트, 물, 시멘트에 대한 0.5 ~ 10 중량%의 그라우트 혼합재를 혼합한 후 교반시켜 페이스트 형태의 그라우트재를 생성하는 단계; 및 홀에 그라우트재를 주입하는 단계;를 포함하여 구성된다.Geotechnical reinforcement anchoring method using environmentally friendly steel type expandable grout material according to the present invention is selected from the group consisting of 3 ~ 90% by weight of hydrated lime, sodium sulfate and potassium sulfate, aluminum sulfate and calcium acetate, sodium carbonate and iron sulfate and mixtures thereof 3 to 90% by weight of one or more curing accelerators, 0.1 to 3% by weight of volume expanding agent, 3 to 20% by weight of any one or more powdered high performance reducing agents selected from the group consisting of naphthalene-based and melamine-based and polycarboxylic acid-based and mixtures thereof To form a grout mixture; Forming a hole in the ground; Inserting an anchor in the hole; Mixing 0.5 to 10% by weight of the grout mixture with respect to cement, water and cement, followed by stirring to produce a grout material in the form of a paste; And injecting a grout material into the hole.
또한, 본 발명에 따른 친환경 조강형 팽창성 그라우트재를 이용한 지반보강 앵커공법에서 그라우트 혼합재 형성 단계는, 그라우트 혼합재에 황산제1철 3 ~ 30 중량%를 더 첨가하여 그라우트 혼합재를 형성하는 단계;를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the step of forming a grout mixture in the ground reinforcement anchoring method using an environment-friendly crude expansion-type expandable grout material according to the present invention, the addition of ferrous sulfate 3 to 30% by weight to the grout mixture to form a grout mixture; It is preferable to be configured.
본 발명에 따르면 그라우트재의 유동성이 우수해지고 작업성이 좋아져서 주입이 편리하고 장거리 이송이 가능하며, 지반보강 앵커의 인장작업에 필요한 압축강도를 1 ~ 3일 이내에 발현시킬 수 있어 초기 강도발현성이 우수하므로 앵커체의 인장작업을 조기에 시행할 수 있어 공사기간을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the flowability of the grout material is improved and the workability is improved, so that the injection is convenient and the long-distance transfer is possible, and the compressive strength required for the tensioning work of the ground reinforcement anchor can be expressed within 1 to 3 days. As it is excellent, it is possible to carry out the tensioning work of anchor body early so that the construction period can be greatly reduced.
또한, 본 발명에 따르면 그라우트재의 재료분리 방지 효과가 우수하고 팽창작용에 의해 양생시 부피수축을 방지할 수 있고, 경화후 그라우트재 내의 인체에 유해한 6가 크롬의 양을 저감시켜 친환경적인 지반보강 앵커공법을 시공할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention is excellent in preventing the separation of the material of the grout material and can prevent volume shrinkage during curing by the expansion action, and by reducing the amount of hexavalent chromium harmful to the human body in the grout material after curing, eco-friendly ground reinforced anchor There is an effect that can be constructed.
본 발명에 따른 그라우트 혼합재는 시멘트, 물과 함께 혼합되어 그라우트재를 형성하며, 이를 잘 교반하여 지반보강 앵커공법에 의해 앵커가 삽입된 홀에 페이스트 형태로 주입되어 사용된다.The grout mixture according to the present invention is mixed with cement and water to form a grout material, which is well stirred and used in the form of paste into the hole into which the anchor is inserted by the ground reinforcement anchoring method.
본 발명에 따른 그라우트 혼합재에는 조기에 앵커체의 인장작업을 가능케하 는 경화촉진제로서 소석회(수산화칼슘 : Ca(OH)2), 황산나트륨 등이 사용된다.In the grout mixture according to the present invention, calcined lime (calcium hydroxide: Ca (OH) 2 ), sodium sulfate, and the like are used as a curing accelerator that enables the tensioning of the anchor body early.
이때 사용되는 소석회는 특별히 한정되지는 않으나 생석회(산화칼슘 : CaO)를 소화시킨 것(주성분은 수산화칼슘)이 바람직하다. 또한, 하소돌로마이트나 유리석회(F-CaO)를 함유한 팽창재를 소화시켜 생성된 소석회도 사용이 가능하다.The calcined lime used at this time is not particularly limited, but digested quicklime (calcium oxide: CaO) (preferably calcium hydroxide) is preferable. It is also possible to use calcined lime produced by extinguishing an expanded material containing calcined dolomite or free lime (F-CaO).
본 발명에서 사용되는 소석회의 분말도는 블레인 비표면적이 3,000 ㎠/g 이상으로 시멘트와 같거나 그 이상인 것이 바람직하며, 분말도가 높을수록 경화촉진 작용이 우수하다.The powder degree of slaked lime used in the present invention preferably has a specific surface area of 3,000 cm 2 / g or more equal to or more than cement, and the higher the powder level, the better the hardening action.
소석회 외에 본 발명에서 조기에 강도를 발현하기 위해 사용되는 경화촉진제로서 무기물질인 황산나트륨, 황산칼륨, 황산알루미늄, 아초산칼슘, 탄산나트륨, 황산철 등이 사용된다. 특히, 이들 중에서 황산나트륨이 가장 양호한 결과를 나타내며, 5 중량% 이하로 사용하면 초기 강도발현 효과가 적으며 20 중량% 이상 사용하여도 초기 강도증진효과는 더이상 향상되지 않으므로 경화촉진제의 함량비는 5 내지 30 중량%로 설정되는 것이 바람직하다.In addition to hydrated lime, inorganic sulfates such as sodium sulfate, potassium sulfate, aluminum sulfate, calcium acetate, sodium carbonate, iron sulfate and the like are used as a curing accelerator used to express strength early in the present invention. In particular, sodium sulfate shows the best results among them, and when used at 5 wt% or less, the initial strength expression effect is small, and even when used at 20 wt% or more, the initial strength enhancing effect is no longer improved. It is preferably set to 30% by weight.
또한, 본 발명에서 사용되는 체적팽창제는 그라우트재의 경화전 수축을 방지하기 위한 목적으로 사용하는 것으로 그라우트재에 혼합이 되면 화학반응에 의해 가스를 발생시켜 기포를 형성시킴으로써 체적을 팽창시키는 것이 가능하다.In addition, the volume expanding agent used in the present invention is used for the purpose of preventing shrinkage before curing of the grout material, and when mixed with the grout material, it is possible to expand the volume by generating gas by chemical reaction to form bubbles.
대표적인 체적팽창제로는 금속알루미늄 분말, 과산화물, 차아염소산염, 탄산수소나트륨, 염화암모늄 등으로 다양하다. 그러나, 발생되는 가스의 성질, 경제성, 반응의 조절 등의 측면에서 볼 때 금속알루미늄 분말을 사용하는 것이 가장 적 합하다.Representative volume expanding agents include metal aluminum powder, peroxide, hypochlorite, sodium bicarbonate, ammonium chloride and the like. However, it is most suitable to use metal aluminum powder in view of the nature of the generated gas, economics, and control of the reaction.
금속알루미늄 분말은 시멘트 중의 알칼리성 물질과 반응하여 수소가스를 발생시켜 기포를 형성하며 이는 아래의 [반응식 1]에 나타낸 바와 같다.The metal aluminum powder reacts with an alkaline substance in cement to generate hydrogen gas to form bubbles, as shown in [Scheme 1] below.
[반응식 1]Scheme 1
2Al + Ca(OH)2 + 2H2O => CaAl2O4 + 3H2 ↑2Al + Ca (OH) 2 + 2H 2 O => CaAl 2 O 4 + 3H 2 ↑
위와 같은 반응을 내는 금속알루미늄 분말과 같은 체적팽창제는 0.1 내지 1.0 중량%가 함유되는 것이 바람직하다. 이는 체적팽창제가 0.1 중량% 미만이면 팽창제로서의 역할이 미미해지고, 1.0 중량%를 초과하면 과다 팽창에 의해 부풀어 오르는 현상이 발생할 수 있기 때문이다.It is preferable that a volume expanding agent such as metal aluminum powder having the above reaction is contained in an amount of 0.1 to 1.0% by weight. This is because if the volume expanding agent is less than 0.1% by weight, the role of the expanding agent is insignificant, and if it exceeds 1.0% by weight, the phenomenon of swelling due to overexpansion may occur.
또한, 본 발명에서 사용되는 분말 고성능감수제는 그라우트재의 유동성을 향상시키기 위해 사용되며 5 ~ 20 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 분말 고성능감수제(분말 유동화제)는 나프탈렌계, 멜라민계, 폴리카본산계 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택할 수 있으며, 초기강도 발현성이 양호하고 가격이 저렴한 나프탈렌계 물질인 것이 바람직하다.In addition, the powder high performance reducing agent used in the present invention is used to improve the fluidity of the grout material is preferably contained 5 to 20% by weight. The powder high performance reducing agent (powder fluidizing agent) may be selected from the group consisting of naphthalene-based, melamine-based, polycarboxylic acid-based, and mixtures thereof, and is preferably a naphthalene-based material having good initial strength expression and low cost.
그 밖에, 본 발명에 따른 그라우트 혼합재에는 시멘트에 포함된 수용성 6가 크롬을 저감시키기 위해 황산제1철(FeSO4)이 더 첨가될 수 있다.In addition, ferrous sulfate (FeSO 4 ) may be further added to the grout mixture according to the present invention to reduce water-soluble hexavalent chromium contained in cement.
즉, 그라우트재 중의 시멘트에 남아 있는 수용성 6가 크롬은 오염물질로서 식수를 오염시키는 등의 환경오염을 유발할 수 있으며, 본 발명에 따른 그라우트 혼합재에 황산제1철을 첨가함으로써 6가 크롬을 저감시킬 수 있다.That is, the water-soluble hexavalent chromium remaining in the cement in the grout material may cause environmental pollution such as contaminating drinking water as a contaminant, and by reducing the hexavalent chromium by adding ferrous sulfate to the grout mixture according to the present invention. Can be.
황산제1철에 의해 수용성 6가 크롬이 저감되는 원리는 다음과 같다.The principle of reducing water-soluble hexavalent chromium by ferrous sulfate is as follows.
그라우트재 중의 시멘트에 의한 수용성 6가 크롬은 CrO4 2- 나 Cr2O7 2- 이온으로 존재한다. 따라서, 황산제1철과 같은 환원제를 첨가하면 3가 크롬으로 전환되고 수용액 중의 OH- 이온과 결합하여 Cr(OH)3로 침전된다.The water-soluble hexavalent chromium by the cement in the grout material is present as CrO 4 2- or Cr 2 O 7 2- ions. Therefore, when a reducing agent such as ferrous sulfate is added, it is converted into trivalent chromium and combined with OH- ions in the aqueous solution to precipitate as Cr (OH) 3 .
이때, 황산제1철을 5.0 중량% 미만으로 첨가하면 그라우트재 내의 6가 크롬 저감효과가 적고 30.0 중량% 이상으로 첨가하면 6가 크롬 저감효과가 더이상 향상되지 않는다. 따라서, 그라우트재 내의 수용성 6가 크롬을 효과적으로 저감시키기 위해서는 본 발명에 따른 그라우트 혼합재의 성분 중에 5.0 중량% ~ 30.0 중량% 사이의 황산제1철을 더 첨가하는 것이 바람직하다.At this time, when the ferrous sulfate is added in less than 5.0% by weight, the effect of reducing hexavalent chromium in the grout material is less, and when added at 30.0% by weight or more, the effect of reducing hexavalent chromium is no longer improved. Therefore, in order to effectively reduce the water-soluble hexavalent chromium in the grout material, it is preferable to further add 5.0% to 30.0% by weight of ferrous sulfate in the components of the grout mixture according to the present invention.
이하, 첨부된 표를 참조하여 본 발명에 의한 그라우트 혼합재, 그라우트재의 실시예 및 실험 결과를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying table will be described in detail the examples and experimental results of the grout mixture material, the grout material according to the present invention.
■ 실시예 1■ Example 1
실시예 1은 본 발명에 따른 그라우트 혼합재에 포함된 소석회와 황산나트륨의 조성 비율을 변화시키면서 이를 시멘트, 물과 혼합하여 생성한 그라우트재의 특성(압축 강도, 블리딩율 등)과 본 발명을 적용하지 않은 일반 그라우트재의 특성과 비교한 실험 결과이다.Example 1 shows the characteristics (compressive strength, bleeding rate, etc.) of the grout material produced by mixing it with cement and water while varying the composition ratio of slaked lime and sodium sulfate contained in the grout mixture material according to the present invention, and the present invention is not applied. Experimental results compared with the characteristics of the grout material.
[표 1]TABLE 1
[표 1]은 본 발명에 따른 그라우트 혼합재가 적용된 실험예 1 ~ 4와, 본 발명에 따른 그라우트 혼합재가 적용되지 않은 일반 그라우트재를 나타낸 비교예 1을 나타내고 있다.Table 1 shows Experimental Examples 1 to 4 to which the grout mixture according to the present invention was applied and Comparative Example 1 showing general grout materials to which the grout mixture according to the present invention was not applied.
실험예 1 ~ 실험예 4는 시판되는 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량%에 대하여 본 발명에 따른 그라우트 혼합재를 외할로 3.0 중량% 첨가하고, 여기에 물을 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량%에 대하여 42%가 되도록 혼합하여 지반앵커용 그라우트재를 제조한 것이다.Experimental Examples 1 to 4 add 3.0% by weight of grout mixture according to the present invention with respect to 100% by weight of ordinary portland cement commercially available, and mix water to 42% with respect to 100% by weight of ordinary portland cement. To produce a ground anchor grout material.
이때, 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량%에 대한 소석회와 황산나트륨의 조성 비율을 각기 달리하여 실험예 1, 실험예 2, 실험예 3, 실험예 4를 각각 구분하였다.At this time, the composition ratio of the slaked lime and sodium sulfate to 100% by weight of ordinary Portland cement were different from each other, and Experimental Example 1, Experimental Example 2, Experimental Example 3, and Experimental Example 4 were divided.
그리고, 비교예 1은 일반 그라우트재의 배합을 나타낸 것으로서, 그라우트재의 유동성을 실험예 1 ~ 4와 동일하게 맞추기 위해 물의 사용량을 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량%에 대하여 52%가 되도록 배합하였다.In addition, Comparative Example 1 shows the mixing of the general grout material, in order to adjust the fluidity of the grout material in the same manner as in Experimental Examples 1 to 4, the amount of water was blended so as to be 52% to 100% by weight of ordinary Portland cement.
[표 2]TABLE 2
[표 2]는 앞서 [표 1]에서 나타낸 실험예 1 ~ 4와 비교예 1에 대하여 블리딩율, 재령일수에 따른 압축강도 측정 결과를 나타낸 것이다.Table 2 shows the results of measuring the compressive strength according to the bleeding rate, the number of days for the experimental examples 1 to 4 and Comparative Example 1 shown in the above [Table 1].
[표 2]에 기재된 '유동성' 수치는 유동성 측정장비인 KS F 2432(주입모르타르의 컨시스턴시 시험방법)에 규정된 유하깔대기를 사용하여 측정된 결과로, KS F 2432는 윗면의 안지름이 70㎜, 아랫면의 안지름이 10㎜, 높이가 420㎜이고 여기에 안지름이 10㎜, 길이가 30㎜의 유출관이 붙은 황동제 용기에 측정물질을 담은 후 측정물질이 모두 배출될 때까지의 시간을 재어 측정물질의 유동성을 측정하도록 되어 있다.The 'liquidity' values described in [Table 2] were measured using a dropping funnel specified in KS F 2432 (the consistency test method of injection mortar), which is a fluidity measuring instrument. The KS F 2432 has an inner diameter of 70 mm, Measure the time until all the measurement materials are discharged after putting the measurement material in a brass container with 10 mm inside diameter, 420 mm height, 10 mm inside diameter, and 30 mm length outflow pipe. It is intended to measure the fluidity of the material.
예컨대, [표 2]의 실험예 3을 살펴보면, 시멘트 100 중량%, 그라우트 혼합재(소석회 30.0 중량%, 황산나트륨 60.0 중량%, 체적팽창제 0.1 중량%, 고성능감수제 9.9 중량%) 3 중량%, 물 42 중량%를 혼합하여 생성한 그라우트재의 제조 직후 유하깔대기 용기에 완전히 채워졌다가 배출될 때까지 8.0초가 소요되고 제조 후 30분 후에는 13.9초가 소요됨을 나타내고 있다. 이처럼 시간이 경과함에 따라 그라우트재의 유동성이 낮아지는 것은 시멘트와 경화촉진제 사이에 반응이 일어나기 때문이다.For example, referring to Experiment 3 of Table 2, 100% by weight of cement, 3% by weight of grout mixture (calcined lime 30.0%, sodium sulfate 60.0% by weight, 0.1% by volume expander, 9.9% by weight high-performance reducing agent), 42% by weight of water Immediately after the preparation of the grout material produced by mixing the%, it took 8.0 seconds to completely fill the discharge funnel container and discharge it, and 13.9 seconds after 30 minutes after manufacture. As the time passes, the flowability of the grout material is lowered because a reaction occurs between the cement and the curing accelerator.
[표 2]에 기재된 '블리딩율'은 KS F 2433에 규정되어 있는 방법에 의해 측정된 결과로, 그라우팅 완료 3시간 이후 그라우트재 전체 높이 중 상단에 고이는 물의 높이를 백분율로 환산한 값을 나타낸다.The 'bleeding rate' described in [Table 2] is a result measured by the method specified in KS F 2433, and represents a value obtained by converting the height of the water accumulated at the top of the entire height of the grouting material after 3 hours of grouting as a percentage.
실험 결과에 따르면, 본 발명에 따른 혼합재를 사용한 그라우트재(실험예 1 ~ 실험예 4)의 경우에는 블리딩이 거의 발생하지 않으나, 보통 포틀랜드 시멘트만 사용한 일반 그라우트재(비교예 1)의 경우에는 상당히 많은 양의 블리딩이 발생함을 알 수 있다.According to the test results, bleeding hardly occurs in the grout material (Experimental Example 1 to Experimental Example 4) using the mixed material according to the present invention, but in the case of the general grout material (Comparative Example 1) using only ordinary portland cement. It can be seen that a large amount of bleeding occurs.
또한, [표 2]에 기재된 '압축강도'는 KS F 2426에 규정되어 있는 방법에 의한 측정결과로서, 지름 5㎝, 높이 10㎝인 원기둥형의 몰드에 그라우트재를 채워 넣고 1일 이후에 탈형하여 재령 2일, 3일, 7일에서의 그라우트재의 압축강도를 측정한 결과이다.In addition, the "compressive strength" described in [Table 2] is a measurement result by the method specified in KS F 2426, and the mold is filled with a grout material having a diameter of 5 cm and a height of 10 cm. This is the result of measuring the compressive strength of the grout material at 2, 3, 7 days of age.
실험 결과에 따르면, 보통 포틀랜드 시멘트만 사용한 비교예 1에 비하여 본 발명에 따른 그라우트 혼합재를 사용한 실험예 1 ~ 4의 압축강도 발현이 현저히 높 음을 알 수 있다.According to the test results, it can be seen that the compressive strength expression of Experimental Examples 1 to 4 using the grout mixture according to the present invention is significantly higher than that of Comparative Example 1 using only ordinary Portland cement.
즉, 본 발명에 따른 그라우트 혼합재를 사용한 실험예 1 ~ 4는 모두 재령 2일에서 인장작업이 가능한 압축강도 20㎫ 이상을 발현하고 있으나, 본 발명에 따른 혼합재를 사용하지 않은 비교예 1에서는 재령 7일이 되어서야 인장작업이 가능한 압축강도 20㎫ 이상이 발현되고 있다.That is, Experimental Examples 1 to 4 using the grout mixture according to the present invention all express a compressive strength of 20 MPa or more, which can be tensioned at 2 days of age, but in Comparative Example 1 not using the mixture according to the present invention, Only 20 MPa or more of compressive strength capable of tensile work has been developed.
즉, 본 발명에 따른 혼합재를 사용할 경우 보통 포틀랜드 시멘트만을 사용한 그라우트재를 사용한 경우에 비해 5일 정도의 인장작업 일정을 단축할 수 있는 효과가 있다.That is, when using the mixed material according to the present invention has an effect that can shorten the tensile work schedule of about 5 days compared to the case of using a grout material using only ordinary portland cement.
■ 실시예 2Example 2
실시예 2는 본 발명에 따른 그라우트 혼합재를 시멘트에 혼합하는 함량을 변화시켜 압축강도를 각각 측정하고 이를 본 발명을 적용하지 않은 일반 그라우트재의 경우와 비교한 실험 결과이다.Example 2 is an experimental result comparing the case of the normal grout material to which the compressive strength was measured by varying the content of mixing the grout mixture material according to the present invention into cement, and not to which the present invention was applied.
[표 3][Table 3]
위의 [표 3]에서 실험예 5 ~ 8은 시판되는 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량%에 대하여 고성능감수제 0.3 중량%와 체적팽창제 0.03 중량%를 미리 혼합하여 제조한 그라우트재에 소석회와 황산나트륨의 배합 비율을 80:20으로 하여 제조한 경화촉진제를 앞서 미리 준비된 그라우트재에 대하여 외할로 1.0, 2.5, 5.0, 10.0 중량% 첨가하여 지반앵커용 그라우트재를 제조한 것이다. 이때, 사용된 물은 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량%에 대하여 42%가 되도록 혼합되었다.Experimental Examples 5 to 8 in Table 3 above show the mixing ratio of calcined lime and sodium sulfate in a grout prepared by mixing 0.3 wt% of a high performance water reducing agent and 0.03 wt% of a volume expander with respect to 100 wt% of commercially available Portland cement. The hardening accelerator prepared at 80:20 was added to 1.0, 2.5, 5.0, and 10.0% by weight of the external halo based on the previously prepared grout material to prepare a ground anchor grout material. At this time, the water used was usually mixed to 42% with respect to 100% by weight of Portland cement.
그리고, 비교예 2는 본 발명을 적용하지 않은 일반 그라우트재의 배합을 나타낸 것이며, 실험예 5 ~ 8와 동일한 유동성을 갖도록 물의 사용량을 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량%에 대해 52%가 되도록 배합하였다.In addition, Comparative Example 2 shows the blending of the general grout material to which the present invention is not applied, and the amount of water used was generally 52% to 100% by weight of Portland cement to have the same fluidity as in Experimental Examples 5 to 8.
[표 4][Table 4]
[표 4]는 앞서 [표 1]에서 나타낸 실험예 5 ~ 8과 비교예 2에 대하여 재령일수에 따른 압축강도 측정 결과를 나타낸 것이다.Table 4 shows the results of measuring the compressive strength according to the number of days of aging for Experimental Examples 5 to 8 and Comparative Example 2 shown in the above [Table 1].
실험 결과에 따르면, 본 발명에 따른 그라우트 혼합재를 사용하지 않은 비교예 2에 비하여 본 발명에 따른 실험예 5 ~ 8의 압축강도 발현이 현저히 높음을 알 수 있다.According to the test results, it can be seen that the expression of compressive strength of Experimental Examples 5 to 8 according to the present invention is significantly higher than that of Comparative Example 2 without using the grout mixture according to the present invention.
즉, 실험예 5 ~ 8은 모두 재령 2일에서 인장작업이 가능한 압축강도 20㎫ 이상을 발현하고 있어 본 발명에 따른 혼합재를 사용하지 않은 비교예 2에 비해 5일의 인장작업 일정을 단축할 수 있다.That is, Experimental Examples 5 to 8 all express the compressive strength of 20 MPa or more, which can be tensioned at 2 days of age, and thus shorten the tensile work schedule of 5 days compared to Comparative Example 2 without using the mixed material according to the present invention. have.
또한, 본 발명에 따른 그라우트 혼합재를 사용할 경우, 소석회와 황산나트륨을 80:20으로 혼합한 경화촉진제의 사용량이 증가할수록(실험예 5 : 1.0 중량%, 실험예 6 : 2.5 중량%, 실험예 7 : 5.0 중량%) 재령 2일째의 압축강도 발현이 높아지는 경향을 보임을 알 수 있다. 그러나, 경화촉진제의 사용량을 10 중량% 사용한 경우(실험예 8)에는 오히려 강도발현이 낮아지는 결과를 보이고 있다.In addition, in the case of using the grout mixture according to the present invention, as the amount of the curing accelerator mixed with slaked lime and sodium sulfate at 80:20 increases (Experimental Example 5: 1.0 wt%, Experimental Example 6: 2.5 wt%, Experimental Example 7: 5.0 wt%) It can be seen that the compressive strength expression tends to increase on the second day of age. However, when the amount of the curing accelerator is used in 10% by weight (Experimental Example 8), the results show that the strength is lowered.
따라서, 소석회와 황산나트륨으로 구성된 경화촉진제의 사용량은 보통 포틀랜드 시멘트에 대하여 대략 1 ~ 5 중량% 정도를 사용하는 것이 적정함을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that it is appropriate to use about 1 to 5% by weight of the curing accelerator composed of slaked lime and sodium sulfate, usually based on Portland cement.
■ 실시예 3Example 3
실시예 3은 본 발명에 따른 그라우트 혼합재에 황산제1철을 추가함에 따라 그라우트재에 잔존하는 6가 크롬의 함량이 변화하는 것을 측정하고, 이를 본 발명을 적용하지 않은 경우와 비교한 실험 결과이다.Example 3 is a result of measuring the change in the content of hexavalent chromium remaining in the grout as the ferrous sulfate is added to the grout mixture according to the present invention, compared with the case of not applying the present invention .
[표 5]TABLE 5
[표 5]에서 실험예 9 ~ 11은 시판되는 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량%에 대하여 황산제1철의 배합비율을 변경하여 그라우트 혼합재를 제조한 후 외할로 3.0 중량%를 첨가한 것을 나타낸다. 이때, 실험예 9 ~ 11에 포함된 혼합재는 황산제1 철의 배합비율이 혼합재의 10.0 중량%, 20.0 중량%, 30.0 중량%을 차지하도록 각기 다르게 배합되며 체적팽창제 0.1 중량%와 고성능감수제 9.9 중량%이 배합되고 소석회와 황산나트륨이 2:1로 혼합되어 나머지를 차지하도록 배합된다.In Table 5, Experimental Examples 9 to 11 show that 3.0 wt% was added to the outer shell after preparing a grout mixture by changing the blending ratio of ferrous sulfate to 100 wt% of commercially available ordinary Portland cement. At this time, the mixed materials contained in Experimental Examples 9 to 11 are differently blended so that the mixing ratio of ferrous sulfate occupies 10.0% by weight, 20.0% by weight, and 30.0% by weight of the mixed material, 0.1% by weight of the volume expander and 9.9% by weight of the high performance reducer. % Is combined and slaked lime and sodium sulfate are mixed 2: 1 to make up the remainder.
그리고, 비교예 3은 본 발명에서 제시하는 그라우트 혼합재에 해당되지만 황산제1철이 추가된 실험예 9 ~ 11과 비교하기 위하여 황산제1철이 전혀 적용되지 않은 경우를 나타내고 있다.In addition, Comparative Example 3 corresponds to the grout mixture proposed in the present invention, but shows a case in which ferrous sulfate was not applied at all in order to compare with Experimental Examples 9 to 11 in which ferrous sulfate was added.
토양에서의 일반적인 수용성 6가 크롬과 같은 오염물질은 2005년 3월 31일 개정된 토양환경보존법 등에 의해 관리되고 있다. 토양환경보존법에 의하면 수용성 6가 크롬은 일반적인 지반앵커작업이 시행되는 지역인 임야, 학교용지, 하천, 공원, 식생지 등은 '가' 지역인 4ppm 이하로, 공장용지, 도로, 철도용지 등은 '나' 지역인 12ppm 이하로 관리되어야 한다고 명시되어 있다.Pollutants, such as water-soluble hexavalent chromium, are generally managed under the Soil Environment Conservation Act of 31 March 2005. According to the Soil Environment Conservation Act, water-soluble hexavalent chromium is less than 4 ppm in forest, school land, rivers, parks, and vegetation areas where the general ground anchoring is carried out. It is stated that it should be managed below 12ppm of 'I' area.
[표 5]의 실험 결과에 따르면, 혼합재에 6가 크롬 환원제인 황산제1철을 사용하지 않은 비교예 3의 경우에는 수용성 6가 크롬이 21ppm 검출되어 토양환경보전법에서 명시한 6가 크롬의 기준을 초과하는 것을 알 수 있다.According to the experimental results of [Table 5], in the case of Comparative Example 3 in which ferrous sulfate, a hexavalent chromium reducing agent, was not used in the mixture, 21 ppm of water-soluble hexavalent chromium was detected. It can be seen that the excess.
반면, 황산제1철을 첨가한 실험예 9 ~ 11의 경우에는 황산제1철의 첨가량이 많을수록 수용성 6가 크롬의 검출량이 감소하는 것을 알 수 있으며, 특히 황산제1철이 혼합재의 30.0 중량%를 차지하는 실험예 11의 경우에는 수용성 6가 크롬이 실제적으로는 검출되지 않음을 확인 할 수 있다.On the other hand, in Examples 9 to 11 in which ferrous sulfate was added, it was found that as the amount of ferrous sulfate added increased, the detection amount of water-soluble hexavalent chromium decreased. In the case of Experiment 11 to occupy it can be confirmed that the water-soluble hexavalent chromium is not actually detected.
따라서, 이를 지반보강 어스앵커공법에 사용할 경우 수용성 6가 크롬의 용출이 전혀 없는 친환경적인 시공이 가능해진다.Therefore, when it is used in the ground reinforcement earth anchor method, it is possible to construct an environment-friendly construction without elution of water-soluble hexavalent chromium.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 지반보강 앵커공법을 첨부된 표와 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the ground reinforcement anchoring method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying table and drawings.
[도 2]는 본 발명의 실시예에 따른 친환경 조강형 팽창성 그라우트 혼합재를 이용한 지반보강 앵커공법의 전체 시공과정을 나타낸 순서도이다.2 is a flow chart showing the entire construction process of the ground reinforcement anchor method using the environment-friendly crude expansion-type expandable grout mixture according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 친환경 조강형 팽창성 그라우트 혼합재를 이용한 지반보강 앵커공법은 다음과 같은 과정을 거쳐 시공이 이루어진다.Ground reinforcement anchor method using the environment-friendly roughening type expandable grout mixture according to the present invention is made through the following process.
앞서 설명한 바와 같이, 소석회 3 ~ 90 중량%, 황산나트륨과 황산칼륨과 황산알루미늄과 아초산칼슘과 탄산나트륨, 황산철 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상의 경화촉진제 3 ~ 90 중량%, 체적팽창제 0.1 ~ 3 중량%, 나프탈렌계와 멜라민계와 폴리카본산계 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상의 분말 고성능감수제 3 ~ 20 중량%를 혼합하여 그라우트 혼합재를 형성한다(S10).As described above, 3 to 90% by weight of any one or more hardening accelerators selected from the group consisting of 3 to 90% by weight of hydrated lime, sodium sulfate and potassium sulfate, aluminum sulfate, calcium acetate, sodium carbonate, iron sulfate and mixtures thereof 0.1 to 3% by weight of the expanding agent, naphthalene-based and melamine-based and polycarboxylic acid-based and mixtures of any one or more powdered high performance reducing agent selected from the group consisting of a mixture thereof is mixed to form a grout mixture (S10).
이때, 소석회 외의 경화촉진제로서 황산나트륨을 사용할 경우에 효과가 좋으며, 분말 고성능감수제로는 나트탈렌계 물질을 사용하는 것이 초기강도 발현성에 양호하고 가격도 저렴하다.In this case, it is effective when sodium sulfate is used as a curing accelerator other than slaked lime, and as a powder high performance reducing agent, it is preferable to use a nattalene-based material for initial strength expression and a low price.
그 밖에, 시멘트에 잔존하는 6가 크롬을 저감시키기 위해 황산제1철 3 ~ 30 중량%를 더 첨가하여 그라우트 혼합재를 형성할 수도 있다.In addition, in order to reduce the hexavalent chromium remaining in the cement, 3 to 30% by weight of ferrous sulfate may be further added to form a grout mixture.
이상의 조합 구성을 갖는 그라우트 혼합재를 준비한 후 지반보강 앵커설치 공사를 진행한다.After preparing the grout mixture material having the above combination configuration, the ground reinforcement anchor installation work is performed.
먼저, 지반보강 앵커설치공사를 하려는 지점에 홀을 형성한 후(S20), 홀에 앵커를 삽입한다(S30).First, after forming a hole to the ground reinforcement anchor installation work (S20), the anchor is inserted into the hole (S30).
그리고, 앞서 제조된 그라우트 혼합재에 시멘트와 물을 섞어서 지반앵커용 그라우트재를 생성한다(S40). 이때, 그라우트재를 생성하는 과정은 지반보강 앵커설치공사가 진행되기 이전에 미리 준비할 수도 있고, 또는 그라우트재를 주입하기 직전에 시멘트와 물, 그라우트 혼합재를 혼합하여 준비할 수도 있다.Then, cement and water are mixed with the previously prepared grout mixture to produce a ground anchor grout material (S40). At this time, the process of generating the grout material may be prepared in advance before the ground reinforcement anchor installation work proceeds, or may be prepared by mixing the cement, water, and grout mixed material immediately before injecting the grout material.
그라우트재를 생성할 때, 앞서 준비된 그라우트 혼합재는 시멘트 100 중량%를 기준으로 0.5 ~ 10 중량%의 비율로 첨가된다. 이때 사용되는 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 물은 시멘트에 대하여 약 38 ~ 45 중량%만큼 첨가된다.When producing the grout material, the grout mixture prepared above is added at a ratio of 0.5 to 10% by weight based on 100% by weight of cement. In this case, it is preferable to use portland cement. In addition, water is added by about 38 to 45% by weight relative to the cement.
이상의 비율로 시멘트, 그라우트 혼합재, 물을 잘 섞어서 혼합, 교반시켜 페이스트 형태의 그라우트재를 생성한다.In the above ratio, the cement, grout mixture and water are mixed well and mixed to stir to form a paste-type grout material.
그리고, 앵커가 삽입된 홀에 펌프 등을 사용하여 그라우트재를 주입한다(S50).Then, the grout material is injected into the hole into which the anchor is inserted by using a pump or the like (S50).
이후, 그라우트재가 어느 정도 굳어서 일정한 압축강도 이상을 갖게 되면 인장작업을 실시한다.Thereafter, when the grout material is hardened to some extent and has a predetermined compressive strength or more, the tensile work is performed.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따 라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
[도 1]은 지반보강을 위해 설치된 일반적인 어스앵커 구조물의 구성을 나타낸 도면,1 is a view showing the configuration of a general earth anchor structure installed for ground reinforcement,
[도 2]은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 조강형 팽창성 그라우트 혼합재를 이용한 지반보강 앵커공법의 전체 시공과정을 나타낸 순서도이다.Figure 2 is a flow chart showing the entire construction process of the ground reinforcement anchor method using the environment-friendly roughening type expandable grout mixture according to an embodiment of the present invention.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020090017782A KR101067662B1 (en) | 2009-03-02 | 2009-03-02 | Eco friendly, early strength, extensive grout additive and grout material and reinforcing earth anchor method using the grout material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020090017782A KR101067662B1 (en) | 2009-03-02 | 2009-03-02 | Eco friendly, early strength, extensive grout additive and grout material and reinforcing earth anchor method using the grout material |
Publications (2)
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