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KR101640160B1 - 심층혼합공법용 고화 조성물의 제조방법 및 심층혼합공법용 고화 조성물 - Google Patents

심층혼합공법용 고화 조성물의 제조방법 및 심층혼합공법용 고화 조성물 Download PDF

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KR101640160B1
KR101640160B1 KR1020140101971A KR20140101971A KR101640160B1 KR 101640160 B1 KR101640160 B1 KR 101640160B1 KR 1020140101971 A KR1020140101971 A KR 1020140101971A KR 20140101971 A KR20140101971 A KR 20140101971A KR 101640160 B1 KR101640160 B1 KR 101640160B1
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대호산업개발(주)
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Abstract

본 발명은 심층공법용 고화 조성물의 제조방법 및 심층혼합공법용 고화 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 연약지반을 개량할 목적으로 연약지반을 심층까지 천공하고 연약한 원지반과 고화재를 혼합하여 지반을 개량하는 심층혼합처리공법(SCW:Soil Cement Wall, DCM : Deep Cement Mixing, DSP : Deep Soil Mixing Pile, DSM : Deep Soil Mixing 등으로 알려짐)에 사용되는 고화 조성물 및 상기 고화 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

심층혼합공법용 고화 조성물의 제조방법 및 심층혼합공법용 고화 조성물 {METHOD FOR PREPARING A HARDENING COMPOSITION FOR DEEP MIXING METHOD AND HARDENING COMPOSITION FOR DEEP MIXING METHOD}
본 발명은 심층공법용 고화 조성물의 제조방법 및 심층혼합공법용 고화 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 연약지반을 개량할 목적으로 연약지반을 심층까지 천공하고 연약한 원지반과 고화재를 혼합하여 지반을 개량하는 심층혼합처리공법(SCW: Soil Cement Wall, DCM: Deep Cement Mixing, DSP: Deep Soil Mixing Pile, DSM: Deep Soil Mixing 등으로 알려짐)에 사용되는 고화 조성물 및 상기 고화 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 연약지반을 개량하기 위한 심층혼합공법은 점성토 및 사력토 지반에서 토류벽체를 형성하거나 차수를 위하거나 연약지반을 보강하기 위한 목적으로 시공되는데 일반적으로 시멘트와 벤토나이트를 혼합하여 사용되어 왔다.
이 중 시멘트의 경우 수화하면서 수축을 하는 특성 때문에 차수 목적을 위하여 벤토나이트를 사용하는데 상기 벤토나이트는 국내에 천연자원으로 부존하지 않는 광물로서 전량 수입에 의존하고 있는 고가의 재료이며 염분과 접촉하면 그 팽윤도가 현저히 떨어져 차수성이 크게 저하되는 문제점이 있어 해상 심층혼합공법용으로는 적절하지 않다.
또한 시멘트의 경우 주원료인 석회석을 채광하여 1,450 도의 고온에서 소성하여 제조되는 관계로 석회석의 탈탄산 과정에서 온실가스의 주원인인 다량의 CO2 가스가 발생하여 대기환경에 치명적인 해를 준다. 또한 시멘트의 경우 pH가 12 이상에 달할 정도로 강한 알칼리이기 때문에 토양에 사용하였을 경우 바람직하지 않다.
최근에는 이러한 기존의 시멘트를 고화재로 사용하는 문제점을 개선하기 위한 여러 기술들이 제시되고 있다. 예를 들면 국내 등록특허 10-0845248에서는 고로슬래그시멘트에 생석회와 무수석고를 혼합한 후 분말도를 향상시키기 위한 목적으로 진동밀을 이용하여 분쇄를 하고 이 분쇄물에 유동성 및 침투성을 향상시키기 위한 폴리카르본산계 혼화제 0.1% ~ 0.5%중량부를 다시 혼합하는 기술을 제안하였다. 그러나 이 방법은 1차로 생산된 제품을 구매한 후 진동밀 이라는 거대한 장치를 가지고 다시 분쇄하여야 하는 공정이 필요하고 더욱이, 분쇄물에 폴리카르본산계 혼화제 0.1% ~ 0.5%중량부를 다시 혼합하는 기술을 제시 하였으나, 현재의 기술로 분체에 0.1~0.5%의 원료를 고르게 혼합할 수 있는 상용화 기술은 없는 상태로서 매우 많은 비용이 들어가며, 기술적으로도 상용화되기 어려운 비 합리적인 방법이라 할 수 있다.
국내 등록특허 제10-0374122호에서는 시멘트 100중량부에 대하여 5내지 40중량부의 석고와 5내지 30중량부의 석회와 20내지 200중량부의 2가지 입도(15내지 30㎛ 50내지 60중량부, 3내지 8㎛ 40내지 50중량부)를 갖는 포졸란물질과 계면활성제를 포함하는 기술을 제시 하였다. 그러나 이 방법은 시멘트를 주원료로 한다는데 본 기술과 차이점이 있으며, 특히 포졸란 물질을 15내지 30㎛, 3내지 8㎛의 입도로 분리하는 것이 현존하는 기술로서 가능한 것인지 의문을 갖지 않을 수 없다.
국내등록특허 10-0533732에서는 평균입경이 10~15㎛인 알루미노-실리케이트계 산업부산물 70~80 중량부, 평균입경이 20~30㎛인 석고계부산물 10~25 중량부 및 알칼리계 부산물 5~10 중량부를 포함하는 고화재를 제시하였다. 그러나 이 기술 역시 주원료인 알루미노-실리케이트계 산업부산물의 평균입경이 커서 롤러밀, 볼밀, 진동밀 등을 이용하여 분쇄하여 입도를 조정한다고 발명의 구성 및 작용에서 설명하고 있다. 또한 국내등록특허 10-0431797의 경우도 고로슬래그, 석고, 수산화나트륨, 황산알루미늄, 생석회 또는 소석회, 석회석, 조경제를 혼합한 후 다시 분쇄하는 비소성시멘트 제조방법을 제시하고 있다.
이러한 기술은 시멘트 대신 고로슬래그 및 플라이애시를 주재료로 한 변형 기술로서 포졸란반응 및 에트링가이트 형성을 향상시키기 위하여 알칼리 자극제 및 황산염자극제를 다양한 원료 또는 배합원료로 추가하는 기술이다. 그러므로 제조공정이 매우 복잡하고 원료의 전처리에 많은 비용이 수반되며, 여러 가지 원료를 동시에 사용해야하기 때문에 원료의 물리 화학적 품질특성 변동에 따른 배합의 선정이 어려워 상용화되기에는 어려운 측면이 있다.
또한 본 발명자의 선행특허인 해상심층혼합공법용 고화재(출원번호 : 10-2012-0096158)와 속경성 해상심층혼합공법용 고화재(출원번호 : 10-2012-0096159), 및 지반보강용고화재(등록번호 : 10-1331057) 등에서는 고로슬래그 미분말, 페트롤 코우쿠스 탈황석고 및 팽창재를 활용한 조성물을 제시한바 있다. 그러나 이러한 기술은 고화대상 지반 토양과 단순 혼합 시 충분한 강도가 발현되었으나, 실제 심층혼합공법이 시공되는 현장에 적용하기 위해서는 강도발현의 부족, 원재료중의 조립분으로 인한 이송배관 막힘 현상 발생으로 인한 시공 중단 등 많은 문제점이 도출되어 상용화되기에 한계가 있다.
본 발명은 상술한 선행기술의 제반 문제점을 보완하여 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 심층혼합공법에 의한 시공시 배송 효율을 높이고, 조속한 토양 안정화 및 보다 개선된 강도를 발현할 수 있는 심층혼합공법용 고화 조성물과 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양이 10% 미만인 고로슬래그 미분말 35 내지 55 중량%, 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양이 10% 미만인 코우크스 탈황석고 30 내지 50 중량% 및 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양이 10% 미만인 팽창재 3 내지 30 중량%를 포함하고, 상기 팽창재는 시멘트 킬른 바이패스 더스트, 소각 잔재, 및 플라이애시를 포함하고, 여기서, 상기 시멘트 킬른 바이패스 더스트는 염소를 포함하는 것을 특징으로 하는 심층혼합공법용 고화 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 1) 원료 입고시 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양을 검사하는 단계; 2) 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양이 10% 이상인 원료를 정량공급기를 통해 분쇄기에 공급하는 단계; 3) 상기 2) 단계에 따라 분쇄기에 공급된 원료를 분쇄하는 단계; 4) 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양이 10% 미만으로 검사판명된 원료를 배합 비율대로 계량하는 단계; 및 5) 상기 4) 단계에 따라 계량된 원료를 혼합기로 혼합하는 단계를 포함하는 상기 심층혼합공법용 고화 조성물의 제조 방법을 제공한다.
심층혼합공법은 시멘트나 고화재를 물과 혼합하여 묽은 현탁액을 만들고 이를 펌프를 이용하여 교반기에서 천공 장비까지 수십 미터에서 무려 수백미터까지 현탁액을 이송하고 지반과 혼합 교반하는 형태로 시공된다. 따라서 모든 원재료에 굵은 입자가 포함되면 직경이 약 2~4㎝에 불과한 이송배관에 침점물이 쌓여 초기에는 배송 압력이 떨어져 시공 효율이 하락하다가 시간이 경과하면서 이송 배관이 막혀 공사가 불가능하게 되거나 이송배관이 파손되어 공사 중지는 물론 많은 경제적 손실을 끼치는 경우가 발생한다. 더구나 시멘트에 비하여 고화재는 저비중 물질이 상당히 많이 포함되기 때문에 중량으로 계량하는 물과 고화재의 비율 특성상 상대적으로 분체량이 증가하게 되어 현탁액의 농도가 되게(진하게) 된다. 그렇기 때문에 배송 효율이 떨어지는 원초적인 문제점을 가지고 있는 상태에서 원재료에 조립분이 포함되면 시공 상에 많은 문제를 발생시켜 공사 현장에 적용이 불가능하다.
일반적으로 사용되는 보통 포틀랜드 시멘트와 고로슬래그시멘트는 입자의 크기를 비표면적(blaine 방법)으로 관리하나 제조공정상 조립분의 함유를 통제하기 위하여 제품 중 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양을 10±1%의 범위로 관리하고 있다. 그러나, 탈황석고 및 소각잔재는 그 발생특성상 유동사로 사용되는 모래(규사) 성분이 원료에 포함되기 때문에 44㎛체 잔분이 40%를 넘는 경우도 발생을 한다. 여기서, 44㎛체란, 체를 구성하는 눈의 직경이 44㎛인 것을 가리킨다.
따라서, 본 발명에서는 심층혼합공법용 고화 조성물의 각 구성 성분이 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양이 10% 미만이도록 한다.
본 발명에 따르면, 고화 조성물 중의 각 성분의 크기가 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양이 10% 미만인 정도로 함으로써, 즉, 각 성분 중의 조립분의 양을 제어함으로써, 심층혼합공법에 의한 시공시 이송배관 막힘 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 시공시 고화 조성물이 시멘트와 혼합되었을 때 시멘트 입자의 크기와 균형을 맞출 수 있어, 고화 조성물이 시멘트와 균질하게 혼합되어 균질 혼합물을 형성함으로써 배송 효율을 높일 수 있고, 또한, 이에 따라, 토양의 조속한 안정화에도 기여할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 염소를 함유하는 킬른 바이패스 더스트를 사용함으로써 심층혼합공법에 의한 시공시 시멘트의 수화를 촉진하여 조기 강도를 높일 수 있다.
도 1은 본 실시예 및 비교예의 시험 흐름도를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 의한 심층혼합공법용 고화 조성물에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 발명에 따른 고화 조성물은 수상 심층혼합공법에 사용되며, 특히 해상 심층혼합공법용에 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명은 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양이 10% 미만인 고로슬래그 미분말 35 내지 55 중량%, 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양이 10% 미만인 코우크스 탈황석고 30 내지 50 중량% 및 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양이 10% 미만인 팽창재 3 내지 30 중량%를 포함하고, 상기 팽창재는 시멘트 킬른 바이패스 더스트, 소각 잔재, 및 플라이애시를 포함하고, 여기서, 상기 시멘트 킬른 바이패스 더스트는 염소를 포함하는 것을 특징으로 하는 심층혼합공법용 고화 조성물을 제공한다.
바람직하게는, 상기 심층혼합공법용 고화 조성물은 상기 고로슬래그 미분말, 상기 코우크스 탈황석고 및 상기 팽창재를 각각, 40 내지 48 중량%, 35 내지 48 중량% 및 4 내지 30 중량%의 양으로 포함한다.
상기 고로슬래그 미분말은 통상적으로 시중에서 유통되는 제품으로 KS(한국산업규격)인증을 받은 제품을 사용한다. 이 고로슬래그 미분말은 조성물중 35 내지 55 중량%, 바람직하게는 40 내지 48 중량%를 구성하는데, 35% 미만 혼입되면 잠재수경성을 발현할 물질이 너무 적게 되어 소정의 강도를 발현하지 못하며, 55 중량% 초과 혼입될 경우 알칼리 및 황산염 자극제인 코우크스 탈황석고의 상대적인 함량이 부족하게 되어 역시 소정의 강도를 발현하지 못한다.
상기 코우크스 탈황석고는 석탄계 코우크스 및 석유계 코우크스를 원료로 하는 보일러에서 노내 탈황을 위해 석회석을 혼소하는 과정에서 코우크스에 포함되어있는 황 성분과 석회석이 고온에서 탈탄산 된 CaO 성분이 반응하여 생성된 분진과 같은 입자상 석고 물질로서 주성분은 CaO와 SO3이며, pH가 11.5이상의 강알칼리 물질이다. 이러한 성분이 고로슬래그 미분말을 알칼리와 황산염으로 복합자극을 수행하여 강도를 발현하게 한다. 상기 슬래그 미분말과 코우크스 탈황석고의 황산염 자극제의 수화반응은 초기 재령에서 다량의 에트링가이트(ettringite)를 골격으로 개시되며 이와 동시에 생성된 C-S-H겔에 의해 이루어진다. 또한 C-S-H겔은 에트링가이트를 감싸며 재령이 경과함에 따라 생성량이 지속적으로 증가하고 C-S-H겔이 경화된 페이스트의 공극을 밀실하게 채우게 되어 에트링가이트와 치밀한 네트워크식 망상구조를 형성하면서 지속적으로 높은 강도발현을 한다. 상기 코우크스 탈황석고는 고화 조성물 중 30 내지 50 중량%, 바람직하게는 35 내지 48 중량%의 양으로 포함되는데, 30% 미만 혼입될 경우 고로슬래그를 충분히 자극할 만한 함량이 부족하여 소정의 강도를 발현 할 수 없으며, 50 중량% 초과 혼입될 경우 강도를 발현하는 슬래그 미분말의 양이 상대적으로 부족하게 되어 역시 소정의 강도를 발현할 수 없다.
또한 혼합된 고화토의 함수율을 급속히 저감하고 체적팽창을 통한 토양의 간극수를 제거하기 위하여 팽창재가 더 포함되는 것이 바람직하다. 상기 팽창재는 시멘트 킬른 바이패스 더스트, 소각잔재 및 플라이애시를 포함한다. 상기 팽창재가 시멘트 킬른 바이패스 더스트, 소각잔재 및 플라이애시를 1:1:1의 중량비로 포함하는 것이 더 바람직하다. 상기 팽창재는 시멘트 킬른 바이패스 더스트, 소각 잔재 및 플라이애시에 추가하여, 무수 석고, 생석회 등을 더 포함하여도 된다.
상기 시멘트 킬른 바이패스 더스트는 시멘트 제조공정에서 농축되는 염소이온을 더 이상 순환시키지 못하고 바이패스 시킨다고 붙여진 명칭으로 킬른 더스트로 부르기도 한다. 이 바이패스 더스트는 킬른내 부양하는 매우 초미립자인 물질로서 많은 염소이온을 함유하고 있다. 따라서 건축용으로 사용하면 염소에 의한 철근부식을 일으킬 수 있으며, Free CaO 성분을 다량 함유하고 있어 콘크리트의 팽창을 일으키기 때문에 건축용으로는 사용할 수 없는 물질이다. 그러나 이러한 염소성분은 시멘트의 수화를 촉진하여 조가강도를 높이는 효과가 있으며, 다량함유된 Free CaO 성분은 응결하면서 많은 체적팽창을 일으키기 때문에 해상 공사용 팽창재로 활용하기에는 좋은 재료라 판단된다.
또한, 상기 플라이애시는 통상의 플라이애시 중 어느 것일 수 있으나, 바람직하게는 산화칼슘 함량이 20% 이상인 고칼슘 플라이애시이다. 노내탈황방식 석탄연소보일러에서 발생하는 고칼슘 플라이애시는 석탄에 포함된 황성분의 대기배출을 방지하기 위하여 석탄과 석회석을 혼합 연소하는 과정에서 발생하게 된다. 이 고칼슘 플라이애시에 다량 함유된 산화칼슘은 물과 반응하여 흡수, 발열 및 1.99배의 용적 팽창을 하여 수산화칼슘이 된다. 이에 대한 반응식은 아래와 같다.
CaO+ H2O->Ca(OH)2+15.6kcal mol-1
또한 소각 잔재는 통상의 소각 잔재 중 어느 것일 수 있으나, 바람직하게는 제지슬러지 소각 잔재이다. 상기 제지슬러지 소각 잔재는 제지공정 부산물인 제지슬러지 및 비닐 등 기타 불순물을 연소하는 과정에서 발생하는 부산물로서, 제지공정의 Filler로 석회석 미분말을 사용하게 되는데, 이 석회석 분말이 슬러지속에 함유되어 있다가 소각로 내에서 연소되는 과정에서 탈탄산된 CaO 성분이 다량 함유된 제지슬러지 소각재가 발생한다. 이 제지슬러지 소각재 역시 약 2% 가까운 염소이온을 포함하고 있어 건축용으로는 사용할 수 없는 물질이나, 염소이온의 시멘트 수화촉진 및 CaO성분의 부피팽창 작용을 이용할 수 있기 때문에 해상 공사용 팽창재로 활용하기에 좋은 재료라 판단된다.
또한 상기 팽창재는 본 발명의 고화 조성물 중 3 내지 30 중량%, 바람직하게는 4 내지 20 중량% 혼입된다. 만약 팽창재의 비율이 3 중량% 미만이면 팽창이 충분치 않아 지반의 구속력이 기대하는 만큼 발현되지 않으며, 30 중량% 초과 혼입되면 팽창의 충분히 일어나지만, 조성물 내에 강도를 발현하는 물질의 비율이 상대적으로 적게 되어 소정의 강도를 발현할 수 없게 된다.
이하, 본 발명에 의한 심층혼합공법용 고화 조성물의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
심층혼합공법은 육상 공사의 경우 고화재 교반기로부터 천공장비 까지의 이송 거리가 수십내지 수백미터에 달하며, 해상공사의 경우 시고심도에 따른 장비별로 그 차이는 있으나 높게는 약 70m 까지 수직으로 고화재 현탁액을 이송해야 하기 때문에 원료중 조립분의 비율을 반드시 통제하여야 한다. 이러한 목적으로 본 제조공정이 구성되었으며, 이하 본 발명에 의한 심층혼합공법용 고화 조성물의 제조방법의 각 공정에 대하여 설명한다.
탈황석고와 팽창재 원료가 입고되면 먼저 44㎛체 잔분에 대한 검사를 실시한다. 특히 탈황석고의 경우 44㎛체 잔분이 40% 넘는 경우가 대부분이어서 반드시 검사가 수행되어야 한다. 검사결과 44㎛체 잔분이 10% 미만이면 원료저장고에 입고 조치하며 검사결과 44㎛체 잔분이 10%를 초과하면 정량공급기를 거쳐 분쇄기에 원료를 투입하여 입자를 잘게 부수는 공정을 거쳐야 한다.
이에, 본 발명의 제조방법은 1) 원료 입고시 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양을 검사하는 단계; 2) 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양이 10% 이상인 원료를 정량공급기를 통해 분쇄기에 공급하는 단계; 3) 상기 2) 단계에 따라 분쇄기에 공급된 원료를 분쇄하는 단계; 4) 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양이 10% 미만으로 검사판명된 원료를 배합 비율대로 계량하는 단계; 및 5) 상기 4) 단계에 따라 계량된 원료를 혼합기로 혼합하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 3) 단계는 볼밀, 진동 밀, 및 버티칼 밀로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상의 분쇄기로 수행될 수 있다.
본 발명의 상기 제조방법은 상기 3) 단계의 분쇄 효율이 불충분하여 분쇄 공정만으로 목적하는 입도를 달성하지 못할 경우, 상기 3) 단계에 따라 분쇄된 원료를 배풍기를 포함한 집진기 연동형 공기 분급기로 조분, 정분, 초정분을 선별하고 조분을 다시 분쇄기로 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 제조 방법은 44㎛ 체 잔분이 10% 미만으로 분쇄 분급된 원료를 원료저장고에 입고하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다. 또한 이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한하는 것으로 이해되어져서는 안된다.
본 실시예 및 비교예에서 배합 시험 방법은 일본의 "海上工事における深層混合處理工法技術マニコアル(改訂版)"에서 제시한 배합시험 방법에 따라 수행하였다. 도 1은 본 시험의 흐름도를 나타내고 있다.
실시예 1
먼저, 44㎛ 체를 통과했을 때 잔분의 양이 9%인 고로슬래그 미분말 45중량%, 44㎛ 체를 통과했을 때 잔분의 양이 8%로 가공된 석유계 코우크스 탈황석고 45중량%와 팽창재로서 산화칼슘 함량이 43%이고 44㎛체를 통과하였을 때 잔분의 양이 9% 인 H 열병합발전소(전남 여수소재) 발생 C급 플라이애시, 44㎛체를 통과하였을 때 잔분의 양이 3%이고 염소를 포함하는 S사(강원도 영월소재) 시멘트 킬른 바이패스 더스트 및 44㎛체 잔분를 통과하였을 때 잔분의 양이 7%인 J사(전북 전주소재) 제지슬러지소각 잔재를 1:1:1의 비율로 동량 균질하게 혼합한 혼합물 10 중량%를 균질하게 혼합하여 심층혼합공법용 고화 조성물을 제조하였다.
다음으로 해양준설토 100중량부에 대하여 위와 같이 제조된 고화 조성물 18중량부에 상기 고화재의 두배 상당량 즉 36중량부의 바다물을 첨가하여 강제식 믹서로 충분히 혼합하여 고화토를 제조하고 12개의 공시체를 제작하여 이를 28일간 20℃에서 양생하였다.
실시예 2
해양준설토 100중량부에 대하여, 상기 실시예1과 동일한 고화 조성물 25중량부에 상기 고화재의 두배 상당량 즉 50중량부의 바다물을 첨가하여 강제식 믹서로 충분히 혼합하여 고화토를 제조하고 12개의 공시체를 제작하여 이를 28일간 20℃에서 양생하였다.
비교예 1
해양준설토 100중량부에 대하여, 본 발명의 고화 조성물을 포함하지 않은 고로슬래그 시멘트를 18중량부에 시멘트의 두배 상당량 즉 36중량부의 바다물을 첨가하여 강제식 믹서로 충분히 혼합하여 고화토를 제조하고 12개의 공시체를 제작하여 이를 28일간 20℃에서 양생하였다.
비교예 2
해양준설토 100중량부에 대하여, 본 발명의 고화 조성물을 포함하지 않은 고로슬래그 시멘트를 25중량부에 시멘트의 두배 상당량 즉 50중량부의 바다물을 첨가하여 강제식 믹서로 충분히 혼합하여 고화토를 제조하고 12개의 공시체를 제작하여 이를 28일간 20℃에서 양생하였다.
비교예 3
시멘트 킬른 바이패스 더스트를 포함하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조된 고화 조성물을 사용하여, 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 고화토를 제조하고 12개의 공시체를 제작하여 이를 28일간 20℃에서 양생하였다.
고화토의 성능시험방법 및 결과
아래 표 1에 나타낸 바와 같이 투수계수는 KS F 2322 변수위투수시험법에 따라 실시하고 압축강도시험은 KS F 2343 일축압축강도 시험방법에 의해 실시하였다.
실험 방법 비고
투수계수 KS F 2322 변수위 투수시험방법
압축강도 KS F 2343 일축압축강도시험방법
(1) 투수계수
7일동안 20℃에서 양생한 공시체의 투수계수 시험성과를 표 2에 나타내었다. 표2에서 알 수 있는바와 같이 고로슬래그 시멘트만을 사용한 비교예 1 내지 비교예 3에서보다 당 발명 고화재의 투수계수가 낮은 것을 알 수 있으며, 이는 고로슬래그 시멘트 고화토의 경우 수화반응시 발생하는 체적수축과 고화토에 함유된 수분이 증발 또는 수화 되면서 상대적으로 투수계수가 크고, 본 발명에 따른 고화토의 경우 팽창재에 함유된 CaO의 팽창에 의해 토양의 간극수가 배제되고 체적팽창이 일어나 낮은 투수성능을 보이는 것으로 판단된다.
구분 투수계수(㎝/sec)
(재령 7일)		 압축강도 7일
(kgf/㎠)		 압축강도 28일
(kgf/㎠)
실시예1 4.28 × 10-7 20.9 48.5
실시예2 3.34 × 10-7 23.1 51.7
비교예1 4.95 × 10-6 16.5 38.2
비교예2 3.58 × 10-6 18.7 42.4
비교예3 4.50 × 10-7 18.6 42.9
(2) 일축압축강도의 변화
표 2에 실시예 1 및 실시예 2 그리고, 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3의 일축압축강도를 나타내었다. 이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 양생 7일에, 실시예 1은 20.9 kgf/㎠, 실시예 2는 23.1 kgf/㎠, 비교예 1은 16.5 kgf/㎠, 비교예 2는 18.7 kgf/㎠, 비교예 3은 18.6 kgf/㎠로 나타났으며, 양생 28일에, 실시예 1은 48.5 kgf/㎠, 실시예 2는 51.7 kgf/㎠, 비교예 1은 38.2 kgf/㎠, 비교예 2는 42.4 kgf/㎠, 비교예 3은 42.9 kgf/㎠로 나타나 본 발명의 고화 조성물이 고로슬래그시멘트에 비하여 많은 강도를 발현하는 결과를 보였다. 이는 고화 조성물과 물과 토양이 반응하여 신속한 발열반응에 의해 토양입자의 단립화를 이루어 압밀 촉진 효과를 얻을 수 있고 팽창재에 다량 함유된 CaO와 염소 성분에 의해 칼슘실리케이트 반응이 유도되어 압축강도를 확보할 수 있는 고화반응이 일어나 강도를 증진시키기 때문이라 판단된다.

Claims (5)

1) 원료 입고시 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양을 검사하는 단계;
2) 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양이 10% 이상인 원료를 정량공급기를 통해 분쇄기에 공급하는 단계;
3) 상기 2) 단계에 따라 분쇄기에 공급된 원료를 분쇄하는 단계;
4) 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양이 10% 미만으로 검사판명된 원료를 배합 비율대로 계량하는 단계; 및
5) 상기 4) 단계에 따라 계량된 원료를 혼합기로 혼합하는 단계를 포함하는 심층혼합공법용 고화 조성물의 제조 방법으로서,
상기 심층혼합공법용 고화 조성물은 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양이 10% 미만인 고로슬래그 미분말 40 내지 48 중량%, 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양이 10% 미만인 코우크스 탈황석고 35 내지 48 중량% 및 44㎛체를 통과했을 때의 잔분의 양이 10% 미만인 팽창재 4 내지 20 중량%를 포함하고, 상기 팽창재는 시멘트 킬른 바이패스 더스트, 소각 잔재, 및 플라이애시를 1:1:1의 중량비로 포함하고, 상기 시멘트 킬른 바이패스 더스트는 염소를 포함하는 것인, 심층혼합공법용 고화 조성물의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 3) 단계는 볼밀, 진동 밀, 및 버티칼 밀로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상의 분쇄기로 수행됨을 특징으로 하는 심층혼합공법용 고화 조성물의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 3) 단계의 분쇄 효율이 불충분하여 분쇄 공정만으로 목적하는 입도를 달성하지 못할 경우, 상기 3) 단계에 따라 분쇄된 원료를 배풍기를 포함한 집진기 연동형 공기 분급기로 조분, 정분, 초정분을 선별하고 조분을 다시 분쇄기로 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심층혼합공법용 고화 조성물의 제조방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 소각 잔재가 제지 슬러지 소각 잔재이고, 상기 플라이애시가 산화칼슘 함량이 20% 이상인 고칼슘 플라이애시인 것을 특징으로 하는 심층혼합공법용 고화 조성물의 제조방법.
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