KR100998283B1

KR100998283B1 - 고유동 급경성 혼화재 및 이를 이용한 앵커 공법, 네일링공법

Info

Publication number: KR100998283B1
Application number: KR1020080030839A
Authority: KR
Inventors: 박정태; 노재호
Original assignee: 홍지기술산업주식회사; 노재호; (주)제이엔티아이엔씨; 박정태
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2010-12-03
Anticipated expiration: 2028-04-02
Also published as: KR20090105403A

Abstract

본 발명은, 분산제(Plasticizer) 0.1 ~ 5.0 중량%; 블리딩 방지재(Non-Bleeding Agent) 0.1 ~ 10.0 중량%; 급경재 미분말 50 ~ 80 중량%; 안하이드라이트(Anhydrite) 10 ~ 40 중량%;를 포함하는 고유동 급경성 혼화재 및 이를 이용한 앵커 공법, 네일링 공법을 제시함으로써, 앵커 또는 네일링 공법에서 높은 유동성 및 충진성, 블리딩 방지성능, 재료분리 방지성능으로 인하여 천공 홀 내부에의 몰탈 주입을 용이하게 하고, 내부 밀실 충전을 가능하게 하며, 경화속도가 빨라 시공기간을 단축할 수 있고, 시공의 품질과 내구성을 증진시킬 수 있도록 한다.

앵커, 몰탈, 급경

Description

고유동 급경성 혼화재 및 이를 이용한 앵커 공법, 네일링 공법{ADMIXTURE COMPOSITE FOR MORTAR AND CONSTRUCTION METHOD FOR ANCHOR, NAILING USING THE SAME}

본 발명은 토목 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 앵커 및 네일링 공법 및 이에 사용되는 재료에 관한 것이다.

사면, 터널 등의 지반 보강을 위해 시공되는 앵커 공법 또는 네일링 공법은, 지반 천공 후 천공 홀에 앵커체 또는 네일체를 매립하고, 그 주위에 시멘트 밀크 또는 몰탈을 주입, 충전하여 고결체를 형성하는 방식으로 실시된다.

시멘트 밀크를 사용하는 경우, 앵커 공 내부의 시멘트 페이스트가 경화된 이후에야 후속 공정의 진행이 가능하므로 공기가 길어진다는 점, 충전 직후부터 응결 이전까지 블리딩이 발생하여 천공 홀 내부에 공극이 발생하므로 부실시공의 우려가 높다는 점 등의 문제가 있다.

또한, 일반적인 몰탈을 사용하는 경우, 유동성이 낮아 충전이 어렵다는 점, 유동성을 높여 충전이 된다 하더라도 역시 충전 후에는 블리딩 발생으로 인하여 내부에 공극이 발생하기 쉽다는 점 등의 문제가 있다.

따라서 이러한 문제를 모두 해소할 수 있는 앵커 또는 네일 주입 재료의 연구가 시급한 실정이었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 앵커 또는 네일링 공법에서 높은 유동성 및 충진성, 블리딩 방지성능, 재료분리 방지성능으로 인하여 천공 홀 내부에의 몰탈 주입을 용이하게 하고, 내부 밀실 충전을 가능하게 하며, 경화속도가 빨라 시공기간을 단축할 수 있고, 시공의 품질과 내구성을 증진시킬 수 있도록 하는 고유동 급경성 혼화재 및 이를 이용한 앵커 공법, 네일링 공법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 분산제(Plasticizer) 0.1 ~ 5.0 중량%; 블리딩 방지재(Non-Bleeding Agent) 0.1 ~ 10.0 중량%; 급경재 미분말 50 ~ 80 중량%; 안하이드라이트(Anhydrite) 10 ~ 40 중량%;를 포함하는 고유동 급경성 혼화재를 제시한다.

상기 분산제는 PNS(Poly-Naphthalene Sulfonate), PMS(Poly-Melamine Sulfonate), PC(Poly-Carboxilate), LS(Lignin Sulfonate) 중 어느 하나 또는 2가지 이상의 혼합물에 의해 구성된 것이 바람직하다.

상기 블리딩 방지재는 아크릴릭 액시드 에스테르(Acrylic Acid Ester), 실리카 흄(Silica Fume), 메타 카올린(Meta Kaolin) 중 어느 하나 또는 2가지 이상의 혼합물에 의해 구성된 것이 바람직하다.

상기 급경재는 알루미늄염 분말 또는 황산염 분말의 단독 또는 혼합물에 의 해 구성된 것이 바람직하다.

상기 고유동 급경성 혼화재는 지연제(Retarder) 0.1 ~ 3.0 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 고유동 급경성 혼화재는 촉진제(Accelerator) 0.1 ~ 3.0 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 수단으로서, 상기 고유동 급경성 혼화재가 혼합된 몰탈에 의해 천공 홀을 충전하는 것을 특징으로 하는 앵커 공법을 제시한다.

여기서, 앵커체의 선단에 형성된 앵커 토출구를 통해, 상기 고유동 급경성 혼화재가 혼합된 몰탈을 토출함으로써, 지반 천공작업과 몰탈 타설작업을 동시에 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 수단으로서, 상기 고유동 급경성 혼화재가 혼합된 몰탈에 의해 천공 홀을 충전하는 것을 특징으로 하는 네일링 공법을 제시한다.

여기서, 네일체의 선단에 형성된 앵커 토출구를 통해, 상기 고유동 급경성 혼화재가 혼합된 몰탈을 토출함으로써, 지반 천공작업과 몰탈 타설작업을 동시에 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명은 앵커 또는 네일링 공법에서 높은 유동성 및 충진성, 블리딩 방지성능, 재료분리 방지성능으로 인하여 천공 홀 내부에의 몰탈 주입을 용이하게 하 고, 내부 밀실 충전을 가능하게 하며, 경화속도가 빨라 시공기간을 단축할 수 있고, 시공의 품질과 내구성을 증진시킬 수 있도록 하는 고유동 급경성 혼화재 및 이를 이용한 앵커 공법, 네일링 공법을 제시한다.

이하, 실험결과를 참조하여 본 발명의 실시 예에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명은 일반 몰탈에 고유동 급경성을 부여하기 위하여 첨가되는 혼화재에 관한 것이다.

일반 몰탈은 유동성이 낮아 앵커 공 내부로의 침투가 어려우므로 본 발명에 의한 몰탈용 혼화재는 분산제(Plasticizer)의 첨가에 의해 몰탈의 유동성을 증가시키므로, 별다른 주입방법의 적용 없이도 앵커 공 내부로 침투가 매우 용이한 고유동 몰탈의 제조를 가능하게 한다.

구체적인 분산제의 예로는 PNS(Poly-Naphthalene Sulfonate), PMS(Poly-Melamine Sulfonate) PC(Poly-Carboxilate), LS(Lignin Sulfonate) 등을 들 수 있는데, 이들을 단독 혹은 2가지 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

몰탈의 유동성이 고유동 수준으로 증가하는 경우, 또는 가사시간의 확보를 위하여 시멘트 몰탈의 수화를 지연시키는 경우, 시멘트 몰탈에는 블리딩이 발생하고, 블리딩의 다량 발생은 시멘트 몰탈의 재료 분리를 야기하여, 주입작업에 문제를 일으키거나, 앵커 공 내부에 공극을 발생시킬 수 있다.

본 발명에 의한 혼화재는 이를 방지하기 위한 블리딩 방지재로서, 아크릴릭 액시드 에스테르(Acrylic Acid Ester), 실리카 흄(Silica Fume), 메타 카올린(Meta Kaolin)이 단독으로, 혹은 2가지 이상의 혼합물이 사용되는데, 이는 몰탈의 점성을 증가시켜 블리딩 발생을 방지하고, 재료분리를 억제하므로, 몰탈의 유동성을 증가시킴과 아울러, 무진동 혹은 무다짐 상황에서도 몰탈의 주입성능과 재료분리방지 성능을 확보하게 한다.

즉, 아크릴릭 액시드 에스테르(Acrylic Acid Ester)와 실리카 흄(Silica Fume), 메타 카올린(Meta Kaolin)은 본 발명에 의한 혼화재에서 블리딩 및 재료분리 방지용 증점재로 사용된 것으로서, 시멘트 몰탈에 점성 및 접착성을 부여하여 시멘트 몰탈의 주입 후, 응결 및 경화까지 장시간 동안 정치하여도 블리딩 및 재료분리가 일어나지 않도록 한다.

기본적으로 급경재로는 알루미늄염 분말 혹은 황산염 분말을 단독 혹은 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

알루미늄염 분말 및 황산염 분말은 시멘트에 급경성을 부여하며 시멘트 및 석회류의 수용액에 존재하는 칼슘 하이드록사이드(Calcium Hydroxide)와 급속히 수화반응하여 에트린자이트(Ettringite) 수화물을 형성하여 시멘트 몰탈 경화체에 급속한 경화성능을 부여한다.

시멘트 경화체에서 초기 수 분 이후, 수 시간 이내에 수화반응하여 강도를 발현하므로 시멘트 급경재로 사용이 가능하다.

알루미늄염 분말(블레인 분말도 4,000·10,000cm²/g)은 물과 반응하여 경화한 이후에는 체적이 팽창하는 팽창성을 가지므로 시멘트의 건조수축을 상쇄하여 시 멘트 몰탈 경화체의 체적변화를 방지할 수 있다.

시멘트 중량 대비하여 일정 중량 이상 사용 시에는 시멘트 경화체의 과팽창에 의한 균열 발생과 기계적 성능 및 내구성 저하 등의 문제가 발생하므로 시멘트 중량의 25~30% 이상 사용하지 않는 것이 좋다.

이와 같은 급경성분을 단독으로 사용하면 순간적으로 응결하여 가사시간의 확보가 어렵고 장기강도가 저하하므로, 이를 해결하기 위하여 안하이드라이트(Anhydrite)를 사용하여 수화시간을 확보함으로써, 가사시간 및 충분한 작업시간을 확보하고 몰탈의 장기강도를 증진시키도록 하였다.

즉, 안하이드라이트(Anhydrite)는 본 발명에 의한 혼화재에서 수화조절재로 사용된 것으로서, 시멘트의 수화반응시간을 조절하여 시멘트 및 몰탈 혼합물에 수십 분 및 혹은 수 시간까지의 가사시간을 부여하고, 알루미늄염 분말 혹은 황산염 분말의 수화에 필요한 칼슘 하이드록사이드를 공급하는 역할을 한다.

계절 변화와 온도 변화에 따라, 혼화재 첨가 몰탈의 응결시간, 경화시간 및 가사시간이 조절되는 것이 바람직한바, 이를 위한 수화시간 조절제로서 지연제 및 촉진제가 사용될 수 있다.

지연제(Retarder)는 급경재의 수화를 지연시켜 가사시간을 확보하고 시멘트 경화체의 압축강도를 증가시킨다.

구체적으로는 주석산(Tartaric Acid), 구연산(Citric Acid), 글루콘산나트륨(Sodium Gluconic Acid) 등이 단독 혹은 2가지 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.

지연제의 첨가에 의해 억제된 알루미늄염 분말 및 황산염 분말의 수화반응은 별도의 수화촉진제의 첨가 없이는 반응의 재개가 매우 느리다.

이와 같이 잠정적으로 중단된 시멘트 경화체의 속경성을 재개하기 위해서는, 촉진제로서 리튬 카보네이트(Lithium Carbonate)를 사용하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 의한 혼화재의 효과를 알아보기 위한 시험결과에 관하여 설명한다.

표 1은 비교예에 관한 것으로서, 시멘트 페이스트(시멘트 밀크) 및 일반 몰탈의 물성을 시험한 결과이다.

표 2는 본 발명에 의한 혼화재의 일실시예의 배합비를 나타낸 것이다.

표 3은 본 발명에 의한 혼화재 10%를 혼입한 몰탈의 물성을 시험한 결과이고(실시예 1), 표 4는 20%를 혼입한 경우의 시험결과이다(실시예 2).

시험결과, 본 발명에 의한 실시예들 모두가 비교예에 비해 적은 블리딩량을 나타내고 우수한 조기 및 장기 압축강도를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.

이와 같은 본 발명에 의한 혼화재가 혼입된 몰탈은 고유동성과 급경성이라는 우수한 물성을 가지므로, 앵커 공 또는 네일 공 내부에의 몰탈 주입 작업이 용이하고, 경화속도가 빨라 시공기간을 단축할 수 있으므로, 어떠한 방식의 앵커 공법 또는 네일링 공법에 적용하더라도 우수한 효과를 기대할 수 있다.

한편, 암질이 좋지 못한 사면, 터널 등의 지반 보강을 위한 앵커 또는 네일링 시공의 경우, 일정 영역의 앵커 또는 네일링 작업이 오래 진행되면, 이로 인하여 다른 영역의 지반이 영향을 받아 함몰 등이 발생하므로, 연약지반을 견고하게 보강하면서도, 신속한 작업의 진행이 필요하다는 어려운 문제에 봉착하게 된다.

본 발명에 의한 혼화재를 이용하면 이러한 문제를 해소할 수 있다.

즉, 도 1,2에 도시된 바와 같이, 앵커체 또는 네일체(100)의 선단에 형성된 토출구(101)를 통해, 주입 호스(110)에 의해 공급된 본 발명에 의한 혼화재가 혼입된 몰탈을 토출함으로써, 지반 천공작업과 몰탈 타설 작업을 동시에 수행하는 앵커 공법 또는 네일링 공법이 그것이다.

이는 본 발명에 의한 혼화재가 혼입된 몰탈의 상술한 고유동성, 급경성의 특성에 기인하는 것으로서, 견고한 앵커체 또는 네일체를 형성하면서도, 대단히 신속한 작업이 가능하므로, 상술한 바와 같은 난이도 높은 연약지반의 보강에 효과적으로 적용될 수 있는 것이다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시 예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

도 1 이하는 본 발명에 의한 앵커 공법 또는 네일링 공법을 설명하기 위한 것으로서,

도 1은 앵커체 또는 네일체의 측면도.

도 2는 몰탈 주입 작업상태를 도시한 개념도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

100 : 앵커체 또는 네일체 101 : 토출구

110 : 주입호스

Claims

분산제(Plasticizer) 0.1 ~ 5.0 중량%;

블리딩 방지재(Non-Bleeding Agent) 0.1 ~ 10.0 중량%;

급경재 미분말 50 ~ 80 중량%;

안하이드라이트(Anhydrite) 10 ~ 40 중량%;를

포함하는 고유동 급경성 혼화재.
제1항에 있어서,

상기 분산제는

PNS(Poly-Naphthalene Sulfonate), PMS(Poly-Melamine Sulfonate), PC(Poly-Carboxilate), LS(Lignin Sulfonate) 중 어느 하나 또는 2가지 이상의 혼합물에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 고유동 급경성 혼화재.
제1항에 있어서,

상기 블리딩 방지재는

아크릴릭 액시드 에스테르(Acrylic Acid Ester), 실리카 흄(Silica Fume), 메타 카올린(Meta Kaolin) 중 어느 하나 또는 2가지 이상의 혼합물에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 고유동 급경성 혼화재.
제1항에 있어서,

상기 급경재는

알루미늄염 분말 또는 황산염 분말의 단독 또는 혼합물에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 고유동 급경성 혼화재.
제1항에 있어서,

지연제(Retarder) 0.1 ~ 3.0 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고유동 급경성 혼화재.
제1항에 있어서,

촉진제(Accelerator) 0.1 ~ 3.0 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고유동 급경성 혼화재.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 고유동 급경성 혼화재가 혼합된 몰탈에 의해 천공 홀을 충전하는 것을 특징으로 하는 앵커 공법.
제7항에 있어서,

앵커체의 선단에 형성된 앵커 토출구를 통해, 상기 고유동 급경성 혼화재가 혼합된 몰탈을 토출함으로써, 지반 천공작업과 몰탈 타설작업을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 앵커 공법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 고유동 급경성 혼화재가 혼합된 몰탈에 의해 천공 홀을 충전하는 것을 특징으로 하는 네일링 공법.
제9항에 있어서,

네일체의 선단에 형성된 앵커 토출구를 통해, 상기 고유동 급경성 혼화재가 혼합된 몰탈을 토출함으로써, 지반 천공작업과 몰탈 타설작업을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 네일링 공법.