KR102475894B1 - 방조제용 그라우팅 재료 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 방조제용 그라우팅 재료 조성물은 결합재와 물이 혼합된 혼합액과 바인더 졸로 구성된 보조액을 혼합하여 이루어지고, 상기 혼합액의 결합재는 CSA시멘트 10 중량% 내지 20 중량%, 고로슬래그 40 중량% 내지 50 중량%, 보통포틀랜드 시멘트 30 중량% 내지 40 중량%, 및 수용성 폴리머계 증점제 0.3 중량% 내지 0.6 중량%를 포함한다.
Description
본 발명은 방조제 공사 시 혹은 기존에 설치가 완료된 방조제 하부의 지반을 보강하기 위한 방조제용 그라우팅 재료 조성물에 관한 것이다.
해안에 밀려드는 조수를 막기위한 제방인 방조제는 해수에 의한 피해방지 혹은 간석지 개발 등을 목적으로 시공되며, 국내의 경우 해안의 경사가 완만한 서해안에 주로 축조되었다.
이때 방조제는 조수를 막는 역할 뿐만 아니라 교통 도로로서 이용되어 지역 간의 교통을 보다 편리하게 만드는 중요한 역할을 한다.
한편 방조제는 해류를 막기위한 특성 상 조성 시 축조물 하부 지반을 보강하는 것이 필수적이며, 축조 이후에도 해류에 의해 유실된 지반부의 추가 보강 혹은 보강부의 보강효과 유지를 목적으로 보강공사를 수행하며, 이 때 사용되는 공법은 지반을 천공한 후 시멘트류의 재료를 주입하는 그라우팅 공법이 대표적이다.
지반 그라우팅에 사용되는 재료는 시멘트 밀크 및 물유리 희석액이 있는데, 시멘트 밀크는 물유리 희석액와 접촉하면 수십 초 내지 수 분 내에 유동성이 없는 겔을 형성하는 특징을 갖는다.
이로 인하여 지반에 공극이 연속적으로 존재하여 주입범위를 초과하여 시멘트 밀크가 주입되거나, 지하수의 흐름 등에 의해 시멘트 밀크가 유실되는 경우 물유리 희석액을 동시 주입하여 겔형성을 통해 주입품질을 확보한다.
한편, 외해로부터의 조수에 의한 해안의 피해를 최소화하기 위한 방조제의 특성 상 그라우팅 시공 시 사용되는 재료의 유실이 발생하며, 재료의 유실은 지반 보강 효율을 감소시킬 뿐만 아니라, 인근 생태계에 악영향을 끼치기 때문에 이를 최소화하기 위한 재료의 개발이 필요하다.
본 발명은 일반 차수공사용 그라우팅 재료가 해류의 흐름이 강한 방조제 공사에 사용될 때 발생하는 재료의 유실 현상을 보완하기 위하여 주입 전 겔을 형성시키고, 겔형성 이후 주입이 가능한 유동성을 확보하여 해류의 흐름에 의한 영향을 최소화하는 그라우팅 재료의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 출원의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면에 따른 방조제용 그라우팅 재료 조성물은 결합재와 물이 혼합된 혼합액과 바인더 졸로 구성된 보조액을 혼합하여 이루어지고, 상기 혼합액의 결합재는 CSA시멘트 10 중량% 내지 20 중량%, 고로슬래그 40 중량% 내지 50 중량%, 보통포틀랜드 시멘트 30 중량% 내지 40 중량%, 및 수용성 폴리머계 증점제 0.3 중량% 내지 0.6 중량%를 포함한다.
상기 CSA 시멘트는 명반석(Alunite)를 사용하여 제조된 것으로 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al2O3·CaSO4), 칼슘랑베나이트(2CaSO4·K2SO4) 및 칼슘실리케이트(2CaO·SiO2)을 포함할 수 있다.
상기 보조액의 바인더 졸은 실리카졸에 포타슘 하이드록사이드 수용액을 첨가하여 제조되고, 상기 실리카졸은 콜로이드 실리카와 증류수를 중량비 1.5 : 1 로 혼합하여 제조되고, 상기 콜로이드 실리카의 40 중량%인 실리카 고형분이 상기 콜로이드 실리카에 포함되며, 상기 포타슘 하이드록사이드 수용액은 포타슘 하이드록사이드와 증류수가 중량비 1:2 비율로 혼합되어 형성되고, 상기 실리카졸의 35 중량% 만큼의 상기 포타슘 하이드록사이드 수용액이 상기 실리카졸에 첨가될 수 있다.
상기 혼합액과 상기 보조액을 부피비 10:1로 혼합하여 유동성이 있는 겔을 형성한 뒤 지반에 주입할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방조제용 그라우팅 재료 조성물은 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 급결을 유도하는 혼합액과 상기 혼합액의 주입을 보조하는 보조액의 혼합에 따라 겔을 형성시킨 뒤 보강공사에 사용하여 해류의 흐름이 존재하는 구간의 지반보강공사 시 재료 유실 감소를 통해, 보강공사의 품질을 향상 시키고 환경오염을 최소화 할 수 있다.
둘째, 급결을 유도하는 상기 혼합액의 구성 재료 중 CSA시멘트는 제조 시 국내 매장광물인 명반석을 사용하여 구성 물질에 칼슘랑베나이트를 포함하며 섭씨 1,250도 이하의 저온소성으로 합성이 가능하여 일반 CSA시멘트 대비 단가가 낮으며 다른 구성재료인 고로슬래그의 활용 효율을 향상시켜 경제성을 확보할 수 있다.
본 출원의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 비교예 1과 실시예 3의 주입 성상을 볼 수 있는 사진이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 결합재와 물이 혼합되어 급결을 유도하는 혼합액과 상기 혼합액의 주입을 보조하는 보조액으로 이루어진 그라우팅 재료 조성물에 대한 것이다.
본 발명의 조성물은 상기 혼합액과 상기 보조액을 혼합하여 유동성이 있는 겔형태의 물질로 제조한다. 이후 상기 겔형태의 물질이 주입된다.
이에 비하여 기존에는 결합재와 물로 구성된 혼합액만이 사용되거나, 보조액으로서 물유리 희석액이 사용되어 혼합액과 동시에 주입되어 주입 후 겔 형성이 유도된다.
본 발명의 그라우팅 재료 조성물은 기존의 그라우팅 재료 조성물에 비하여 주입 시 해류의 흐름에 의한 그라우팅 재료의 유실을 최소화할 수 있다.
결합재와 물이 혼합된 혼합액에서 상기 결합재는 CSA(Calcium Sulfo-Aluminate) 시멘트 10 중량% 내지 내지 20 중량%, 고로슬래그 40 중량% 내지 50 중량%, 보통포틀랜드 시멘트 30 중량% 내지 40 중량%, 수용성 폴리머계 증점제 0.3 중량% 내지 0.6 중량%를 포함할 수 있다.
이 때 물은 결합재 대비 150 중량부 내지 250 중량부일 수 있다.
결합재 구성물질 중 CSA 시멘트는 국내 매장광물인 명반석(Alunite)를 사용하여 제조된다. 이와 같이 제조된 CSA 시멘트는 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al2O3·CaSO4), 칼슘랑베나이트(2CaSO4·K2SO4) 및 칼슘실리케이트(2CaO·SiO2)를 포함할 수 있다.
이 때 상기 결합재에 포함된 CSA 시멘트는 일반 CSA 시멘트 대비 낮은 온도인 섭씨 1,300도 이하에서 소성이 가능하며, 칼슘랑베나이트 성분이 존재하여 CSA시멘트의 일반적인 용도인 초속경 시멘트류 제조 시 활용이 어려워 단가가 낮은 것을 특징으로 한다.
여기에서 칼슘설포알루미네이트는 급결작용을 하여 결합재가 물과 혼합되었을 때 수중불분리성을 확보한다.
칼슘랑베나이트는 주재료인 고로슬래그의 수화활성화를 촉진시켜 결합재의 강도형성을 원활하게 할 수 있다. 이와 같은 칼슘랑베나이트는 보통 포틀랜드 시멘트 대비 가격이 낮고, 경화 후 내구특성이 우수한 고로슬래그의 사용량을 증가시킬 수 있는 역할을 한다.
칼슘실리케이트는 결합재 수화물의 강도형성에 기여한다.
결합재에 포함된 CSA 시멘트가 10 중량% 미만인 경우, 급결성이 저하되어 수중 불분리성 확보가 어려우며, 20 중량%를 초과하는 경우, 혼합액의 경화시간이 지나치게 단축되어 주입성 확보가 어려울 수 있다. 이에 따라 CSA 시멘트는 10 중량% 내지 20 중량% 만큼 사용한다.
보통 포틀랜드 시멘트와 고로슬래그는 결합재의 구성물질로서 사용된다.
보통포틀랜드 시멘트는 30 중량% 내지 40 중량% 사용하여 그라우팅 재료 조성물이 수화된 후 안정적인 강도특성을 확보하는 것에 기여한다.
고로슬래그는 수화 후 경화체의 장기강도 증진, 수밀성 증대 및 내화학성 증대 등 내구성능을 향상시키는 것에 기여한다. 결합재의 고로슬래그는 시멘트의 대채재료로서 널리 사용되는 3종 고로슬래그 미분말일 수 있다. 이 때 사용량은 40 중량% 내지 50 중량%로서 CSA 시멘트 함량이 증가하는 경우 고로슬래그 함량을 늘리고 CSA시멘트 함량이 감소하는 경우 고로슬래그의 함량을 줄이는 것이 바람직하다.
수용성 폴리머계 증점제는 결합재가 물과 혼합되어 시멘트 밀크(Cement milk) 형태인 혼합액이 제조되었을 때 혼합액의 점도를 향상시켜 수중불분리성 확보를 돕는 역할을 할 수 있다. 수용성 폴리머계 증점제는 주입환경 조건에 따라 0.3 중량% 내지 0.6 중량%만큼 결합제에 포함될 수 있다.
이 때 결합재는 작업성 확보를 위해 무수구연산 등 지연제를 더 포함할 수 있다. 지연제는 CSA 시멘트 함량의 0.1 중량% 내지 0.3 중량% 만큼 사용될 수 있다.
한편, 보조액으로서 기존 그라우팅 재료에서는 물유리가 사용되는 것이 일반적이나, 본 발명은 보조액으로서 바인더 졸을 사용한다. 이 때 바인더 졸은 수분산된 실리카졸에 포타슘하이드록사이드가 용해되어 수용액상인 형태이다. 이와 같은 바인더 졸은 이산화규소(SiO2)가 미세 입자형태로 물에 녹아 있는 실리카졸에 포타슘 하이드록사이드(KOH) 수용액을 첨가하여 제조된다.
상기 실리카졸은 콜로이드 실리카와 증류수를 중량비 1.5 : 1 비율로 혼합하여 제조한다. 이 때 콜로이드 실리카의 40 중량%인 실리카 고형분이 콜로이드 실리카에 포함될 수 있다.
포타슘 하이드록사이드(KOH) 수용액은 포타슘 하이드록사이드와 증류수가 중량비 1:2 비율로 혼합되어 형성될 수 있다. 또한, 실리카졸의 35중량% 만큼의 포타슘 하이드록사이드 수용액이 실리카졸에 첨가되어 보조액의 바인더 졸이 제조될 수 있다.
제조된 바인더 졸을 보조액으로 사용하는 경우, 혼합액과 상기 보조액이 혼합되었을 때 물유리를 사용하는 경우 보다 적은 양으로 겔형성이 가능하며, 겔 형성 이후 주입이 가능한 유동성을 가질 수 있다.
혼합액과 보조액의 혼합비율은 부피비 10 : 1 수준이 바람직하며, 보조액의 혼합비율이 높아지면 겔 형성 후 유동성이 낮아져 주입성능이 저하되며 보조액의 혼합비율이 낮아지는 경우 겔의 강도가 낮아져 수중불분리성 확보가 어렵다.
비교예의 경우 주입시 물의 흐름에 따라 재료가 유출되지만, 실시예 3의 경우 물의 흐름에 따라 재료의 유출 없이 주입성능이 향상된 것을 확인할 수 있다.
[실시예]
본 발명에 의한 방조제용 그라우팅 재료 조성물의 실시예는 다음과 같다.
비교예 1은 차수그라우팅에 대표적으로 사용되는 재료를 사용하였다. 본 발명의 혼합액과 비교가능한 A액은 시멘트 밀크로 보통포틀랜드 시멘트를 사용하여 가장 흔히 사용되는 배합인 물비 168%를 적용하였다. 본 발명의 보조액과 비교가능한 B액은 물유리 희석액으로 3종 물유리를 물과 1:1 비율로 혼합하여 제조하였다. A액과 B액의 제조 이후 A액과 B액을 1:1 로 동시 주입하여 혼합된 후 겔을 형성하였다.
실시예 1~3은 본 발명에 제시된 방조제용 그라우팅 재료 조성물을 사용하였다. 혼합액은 CSA 시멘트, 보통 포틀랜드 시멘트 및 고로슬래그를 주 결합재로 제조한 후 물비 200%를 적용하였다. 보조액은 바인더 졸을 적용하였다. 혼합액과 보조액을 10:1 비율로 혼합하여 겔을 형성시킨 후 주입하였다.
표 1은 비고예 1과 실시예 1~3의 배합표이다. 실시예 1~3의 경우 결합재 주요 배합 외 증점제와 지연제는 각각 결합재의 0.5중량% 및 0.2중량%를 추가 혼합하였다.
표 2는 배합에 따른 실험결과로 각 배합은 표1의 배합표 비율에 따라 계량한 후 혼합액과 보조액을 교반하여 겔 형태의 물질을 형성하는 시간(겔 타임)을 측정하였다.
겔 형태의 물질의 유동성 측정은 지름 100mm 원기둥 플로우 몰드에 겔 형태 물질을 타설한 후 일정 간격 타격을 통해 겔 형태 물질의 퍼진 정도를 측정하였다.
또한 겔 형태 물질을 지름 50mm, 높이 100mm의 원기둥형 몰드에 타설한 후 1일이 지난 시점에 탈형한 후 수중 침지시켜 양생기간 별 일축압축강도를 측정하였다.
한편, 해수에 의한 강도 형성 성상을 확인하기 위해 탈형 후 인공으로 조성된 3배 농도 해수에 침지하여 28일 강도를 별도로 확인하였다.
| 구분 | A액 | B액 | |||||
| 보통포틀랜드 시멘트 |
물 | 물유리 | 물 | ||||
| 비교예1 | 250 kg | 420 L | 250 L | 250 L | |||
| 0.5 m3 | 0.5 m3 | ||||||
| 보통포틀랜드 시멘트 |
고로슬래그 | CSA 시멘트 | 물 | 바인더 졸 | |||
| 실시예1 | 161 kg | 129 kg | 32 kg | 587 L | 90 L | ||
| 실시예2 | 129 kg | 145 kg | 48 kg | ||||
| 실시예3 | 96 kg | 161 kg | 64 kg | ||||
| 0.91 m3 | 0.091 m3 | ||||||
| 겔타임 (초) |
겔 형성 후 플로우 (mm) | 압축강도 (MPa) | ||||
| 1일 | 3일 | 28일 | 해수 침지 28일 | |||
| 비교예1 | 75 | 103 | 0.2 | 0.5 | 1.6 | 0.6 |
| 실시예1 | 10 | 145 | 1.2 | 2.2 | 3.1 | 2.7 |
| 실시예2 | 10 | 142 | 1.4 | 2.2 | 3.4 | 3.0 |
| 실시예3 | 8 | 133 | 1.5 | 2.4 | 3.4 | 3.1 |
실험결과, 실시예 1~3은 비교예 1에 비해 겔 형성 후 흐름성이 있으며, 해수 침지 환경을 포함한 모든 재령에서 강도의 발현 성상이 뛰어난 것으로 나타나 방조제용 그라우팅 재료로 사용 시 유효한 효과가 발현될 수 있음을 확인하였다.
CSA 시멘트 및 고로슬래그의 함량이 높은 실시예 3의 경우 실시예 1 및 2에 비해 흐름성은 저하되지만 강도발현이 우수하여 보강하고자 하는 현장의 여건 및 목적에 따라 배합을 조정할 수 있다.
도 1 은 비교예 1과 실시예 3의 주입 성상을 볼 수 있는 사진이다.
물이 유출될 수 있는 6개의 구멍이 포함된 사각 기둥 틀에 물을 가득 채운 후 지속적으로 물을 주입하여 물의 흐름을 생성시킨 후 비교예 1 과 실시예 3 을 주입한 결과, 비교예 1의 경우 겔 형성 전 물의 흐름에 따라 주입재가 유출되는 것을 확인할 수 있다. 실시예 3의 경우 물의 흐름에 따라 유출없이 충전되어 주입 시작 후 1분이 경과하는 시점에 충전이 완료되었다.
비교예 1의 경우 같은 주입 시간 동안 절반 수준만 충전되어 실시예 3이 비교예 1 보다 유수에서 주입 성상이 뛰어난 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
Claims (4)
- 결합재와 물이 혼합된 혼합액과, 바인더 졸로 구성된 보조액을 혼합하여 이루어지고,
상기 혼합액의 결합재는,
CSA시멘트 10 중량% 내지 20 중량%, 고로슬래그 40 중량% 내지 50 중량%, 보통포틀랜드 시멘트 30 중량% 내지 40 중량%, 및 수용성 폴리머계 증점제 0.3 중량% 내지 0.6 중량% 를 포함하며,
상기 보조액의 바인더 졸은 실리카졸에 포타슘 하이드록사이드 수용액을 첨가하여 제조되고,
상기 실리카졸은 콜로이드 실리카와 증류수를 중량비 1.5 : 1 비율로 혼합하여 제조되며,
상기 콜로이드 실리카의 40 중량%인 실리카 고형분이 상기 콜로이드 실리카에 포함되고,
상기 포타슘 하이드록사이드 수용액은 포타슘 하이드록사이드와 증류수가 중량비 1:2 비율로 혼합되어 형성되며,
상기 실리카졸의 35 중량% 만큼의 상기 포타슘 하이드록사이드 수용액이 상기 실리카졸에 첨가되는 것을 특징으로 하는 방조제용 그라우팅 재료 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 CSA 시멘트는 명반석(Alunite)를 사용하여 제조된 것으로 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al2O3·CaSO4), 칼슘랑베나이트(2CaSO4·K2SO4) 및 칼슘실리케이트(2CaO·SiO2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방조제용 그라우팅 재료 조성물. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 혼합액과 상기 보조액을 부피비 10:1로 혼합하여 유동성이 있는 겔을 형성한 뒤 지반에 주입하는 것을 특징으로 하는 방조제용 그라우팅 재료 조성물.
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|---|---|---|---|---|
| KR102211957B1 (ko) * | 2020-09-24 | 2021-02-04 | 주식회사 위드엠텍 | 가소성 그라우트 약액 조성물과 이를 이용한 가소성 그라우팅 공법 |
| KR102240695B1 (ko) | 2021-01-12 | 2021-04-15 | 한국지질자원연구원 | 굴 패각과 명반석을 활용한 알루미나질 클링커 및 황산칼륨의 제조방법, 및 알루미나질 클링커 또는 황산칼륨을 포함하는 조성물 |
-
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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