KR20120017582A - 용탈이 없는 고강도 그라우팅약액 자동제조장치 - Google Patents

Abstract

용탈이 없는 고강도 그라우팅약액 자동제조장치에 관한 것으로 장치의 전체 구성을 특수하게 구성하면서도 장치의 소형화 단순화를 꾀하여 줌으로써 제작단가를 낮추어 경제적이고, 장치의 취급이 용이하도록 하면서도, 고르게 혼합된 그라우팅 약액조성물을 얻을 수 있도록 함과 동시에 현장의 지반여건에 따라 혼합되는 약액의 혼합비율을 그 즉시 변경가능하여 겔타임 조절이 용이하고 시공목적 및 지반상황에 따라 가장 알맞은 그라우팅 약액조성물을 제조할수 있도록 하여 작업성이 크게 향상되고 용탈이 없어 친환경적인 고강도의 고결체를 얻을 수 있는 고품질 고품격의 용탈이 없는 고강도 그라우팅약액 자동제조장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용탈이 없는 고강도 그라우팅약액 자동제조장치는 기본적으로 규산소다가 충진된 단일체로된 규산소다탱크(10)와,
황산용액이 충진된 단일체로된 황산용액탱크(20)와,
상기 규산소다탱크(10)와 배관연결되어 규산소다를 각각 공급받음과 동시에 물탱크(30)에 구비된 수중펌프(31)에 의해 물을 각각 공급받아 규산소다와 물을 모터에 의해 회전하는 회전날개를 이용하여 이들을 고르게 혼합 희석시키는 2개의 교반기(41)(42)와,
상기 2개의 교반기(41)(42) 하측에 설치되어진 각각의 분배파이프(51)(52) 일측단을 통해 선택적으로 공급되는 혼합 희석된 희석규산소다를 저장하는 희석규산소다저장조(100)와,
상기 2개의 교반기(41)(42) 하측에 설치된 각각의 분배파이프(51)(52) 타측단에 배관연결되어진 희석규산소다이송펌프(61)(62)에 의해 희석규산소다를 강제로 공급받는 것과 동시에 상기 황산용액탱크(20)와 배관연결되어진 황산용액이송펌프(21)(22)에 의해 각기 다른 배합비율의 황산용액을 공급받아 모터에 의해 300~1800 RPM의 회전속도로 고속회전하는 회전날개를 이용하여 믹싱하는 2개의 고농도졸믹서(71)(72)와,
상기 2개의 고농도졸믹서(71)(72)에서 각각 다른 배합비율의 황산용액이 믹싱된 졸 형태의 약액조성물을 공급받아 저장하는 완결형약액조성물저장조(200)와 순결형약액조성물저장조(300)를 구비하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.

Description

용탈이 없는 고강도 그라우팅약액 자동제조장치{high strength grouting chemicals with no leaching automatic manufacture equipment}

본 발명은 토목 및 건축구조물의 사용중 터널공사 및 증축이나 리모델링, 용도변경, 하중증가 등으로 인해 차수 및 지반보강이 필요한 경우 지반의 갈라진 틈이나 공동 등에 충전재를 주입하는 그라우팅(grouting)작업을 용이하게 수행하기 위한 고품질 고품격의 그라우팅 약액조성물을 보다 간편하고 신속하게 제조하여 사용시 용탈이 없는 고강도의 고결체를 얻을 수 있도록 하기 위한 용탈이 없는 고강도 그라우팅약액 자동제조장치에 관한 것이다.

그라우트(grout)란 토목공사에서 누수방지 공사나 토질안정 등을 위하여 지반의 갈라진 틈이나 공동 등에 충전재를 주입하는 작업을 그라우팅(grouting)이라고하며, 그 주입재를 그라우트 또는 그라우트재라고 한다.

그라우트의 종류는 시공목적에 따라 지수그라우트, 지반개량그라우트, 충전그라우트, 보강그라우트 등으로 분류할 수 있고, 그라우팅(grouting) 작업방법 즉, 그라우팅공법의 종류에는 드레인(DRAIN)공법 등 드레인으로 압밀 배수거리 단축을 통한 압밀 강도 증가공법, 진동다짐 공법 등 충격하중에 의한 연약지반 압밀 공법, 약액주입공법 등 전기,화학적 고결,흡인공법, 치환공법 등 강제 치환 공법, WELL POINT 등 강제 배수에 의한 수위저하 공법, 압성토와 샌드매트를 통한 물의 배수공법 등이 알려져 있고, 주입 장소에 따라 공동 그라우트, 균열 그라우트, 공극 그라우트 등으로 구분되고 있다.

토목 및 건축구조물의 사용중 터널공사 및 증축이나 리모델링, 용도변경, 하중증가 등으로 인해 차수 및 지반보강이 필요한 경우가 자주 발생하게 된다.

예를 들면, 도심지에 위치한 건물의 경우 철거하고 재건축할 경우 주차대수, 용적율, 건폐율 등 관련법규의 강화로 현재 규모의 면적을 재현하는 것이 거의 불가능하게 되므로 앞으로는 기존건물의 건폐율 등을 그대로 유지하면서 수직증축이나 리모델링을 통한 건물 사용이 늘어날 것으로 예측되기 때문에 증축이나 리모델링 등으로 인해 증가된 하중을 기존의 기초지반이 수용할 수 없을 경우 지반의 지력을 향상시키기 위한 지반보강공사는 필수조건이 될 것으로 예측된다.

일반적으로 연약지반이라고 하면 상부구조물을 지지할 수 없는 상태의 지반을 말하며, 예를들면 연약한 점토, 느슨한 사질토, 유기질토 등이 이에 속하고, 연약한 점성토나 유기질토로 구성된 지반 위에 도로, 교량, 건물 등이 그대로 놓여 진다면 침하량이 과대해지고, 지지력이 부족하여 안전상의 문제가 생기게 된다.

이러한 문제들이 예상되는 연약한 지반을 개량하여 어떠한 목적물을 건설하는데 있어 안전상의 문제점을 제거하기 위한 수단으로 연약지반 개량공법인 그라우팅공법이 이용된다.

예를 들면, 도로의 경우 도로를 건설함에 있어 단단한 기초지반을 필요로 하는데 연약지반구간을 피해 건설할 경우 과다한 공사비의 지출이 불가피해짐으로써, 지반을 건설에 필요로 하는 정도의 경도로 끌어 올리는 작업이 필요하게 된다.

그라우팅 시공시 약액주입공법이란 연약지반 속에 시멘트 액과 같은 주입제를 펌프의 압력으로 주입하여 지반내의 공극이나 균열을 충전시켜 줌으로써 용수의유출을 막거나, 또는 연약지층을 뭉쳐 굳게 하여 지반의 붕괴를 억제하게 되며, 주입제로는 시멘트액, 모르타르액, 물유리액과 같은 각종 약액 등이 사용된다.

합성수지 계통의 특수한 약액을 주입하는 공법에서는 주입약액의 투명도에 따라 용액형과 현탁액형으로 구분하며, 겔화 및 고결시간에 따라 6초에서 10초내에겔화 및 고결되는 순결형(Short)과, 60초에서 120초내에서 겔화 및 고결되는 완결형(mild)으로 구분하고 있다.

순결형(short)의 주입약액인 경우, 빠른 시간내에 차수가 필요하면서, 지반강화 및 완결형약액을 주입할 목적으로 이용되고 있고, 완결(mild)의 주입약액인 경우 모래지반과 같은 미세한 공극사이로 침투력 및 확산력을 발휘하여 지반을 강화하는 곳에 이용되고 있다.

현재까지 사용하고 있는 용액형 및 현탁액형 그라우팅 약액의 경우, 고강도의 그라우팅재를 제공할 수 없다는 단점을 갖고 있었다.

이에 상기와 같은 문제점을 감안하여 본출원인이 선출원하여 등록받은 선등록발명인 특허등록 제10-913572호가 있는데,

이는, 규산염을 이용한 실리카 졸의 생성량과 겔화제 및 첨가제 량을 조절하여 농도가 균일한 용액형 및 현탁액형 그라우팅 약액조성물을 제조함으로써 이를 이용하여 그라우팅을 작업을 시행하면 고강도의 고결체를 얻을 수 있도록 한 것이다.

그런데 이와같은 본인의 선등록발명은 물론 그 밖에 용액형 및 현탁액형으로서 물유리에 겔화제를 더한 물유리계의 토질 안정화용 약액 들의 제조시에는 겔화제로서 알칼리토류 금속염 또는 산성제 등의 겔화제를 사용하는 것이어서 혼합비율이 맞지 않을 경우에는 면상의 규산염 겔이 발생되어 침전물이 석출되며, 균일한 물유리 용액을 얻는 것이 곤란해진다.

그리고, 이와 같은 규산염 겔이 발생된 토질 안정화용 약액은 그 자체의 겔화 특성이 충분히 발휘되지 않을 뿐만 아니라 침전물을 함유하기 때문에 지반에 주입시 침투가 곤란하고, 게다가, 강도도 현저히 떨어진다.

또, 물유리에 알칼리 토류 금속염 또는 산성제의 용액과 시멘트의 혼탁액을 혼합한 경우에도, 면상의 규산염 겔(침전물)이 석출되어, 상기와 같은 문제가 발생된다.

따라서, 종래에는 실리카 졸의 생성량과 겔화제 및 첨가제 량을 조절하여 농도가 균일한 용액형 및 현탁액형 그라우팅 약액조성물을 제조하기 위해서 여러 가지의 제조장치가 안출되었다.

그러나, 종래의 용액형 및 현탁액형 그라우팅 약액조성물 제조장치는 2종 이상의 약액을 균일하게 혼합하는 것이 가능하지만, 대량의 약액을 처리하는 경우, 처리 능력이 부족하여, 균일 혼합이 곤란해지는 문제가 있었다.

또한, 혼합에 시간을 요하는 경우에 약액의 혼합에 있어서도 균일한 혼합을 하기가 어려운 문제점이 있었다.

그리고 상기한 문제를 해결하기 위해서는 용액형 및 현탁액형 그라우팅 약액조성물 제조장치의 대형화가 필요하지만, 이는 설비비용의 증대하고 제작시간이 많이 소요되는 등 경제적이지 못할 뿐 만 아니라 장치의 취급이 어려워져, 현장 사용시에 있어 작업성이 크게 떨어지게 되는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 종래의 장치로는 pH농도가 맞지 않을 때에는 산성 약액 조정을 즉시 할 필요가 있음에도 불구하고 이와같이 하기가 매우 어려운 등의 여러가지 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 용액형 및 현탁액형 그라우팅 약액조성물 제조장치에서 발생하는 제반문제점을 감안하여 안출한 것으로,

장치의 전체 구성을 특수하게 구성하면서도 장치의 소형화 단순화를 꾀하여 줌으로써 제작단가를 낮추어 경제적이고,

장치의 취급이 용이하도록 하면서도,

고르게 혼합된 그라우팅 약액조성물을 얻을 수 있도록 함과 동시에, 현장의 지반여건에 따라 혼합되는 약액의 혼합비율을 그 즉시 변경가능하여 겔타임 조절이 용이하고 시공목적 및 지반상황에 따라 가장 알맞은 그라우팅 약액조성물을 제조할수 있도록 하여 작업성이 크게 향상되고 용탈이 없어 친환경적인 고강도의 고결체를 얻을 수 있는 고품질 고품격의 용탈이 없는 고강도 그라우팅약액 자동제조장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용탈이 없는 고강도 그라우팅약액 자동제조장치는 규산소다가 충진된 단일체로된 규산소다탱크와,

황산용액이 충진된 단일체로된 황산용액탱크와,

상기 규산소다탱크와 배관연결되어 규산소다를 각각 공급받음과 동시에 물탱크에 구비된 수중펌프에 의해 물을 각각 공급받아 규산소다와 물을 모터에 의해 회전하는 회전날개를 이용하여 이들을 고르게 혼합 희석시키는 2개의 교반기와,

상기 2개의 교반기하측에 설치되어진 분배파이프 일측단을 통해 공급되는 혼합희석된 희석규산소다를 선택적으로 저장하는 희석규산소다저장조와,

상기 2개의 교반기하측에 설치된 분배파이프 타측단에 각각 배관연결되어진 희석규산소다이송펌프에 의해 희석규산소다를 강제로 공급받는 것과 동시에 상기 황산용액탱크와 배관연결되어진 황산용액이송펌프에 의해 각기 다른 배합비율의 황산용액을 공급받아 모터에 의해 300~1800 RPM의 회전속도로 고속회전하는 회전날개를 이용하여 믹싱하는 2개의 고농도졸믹서와,

상기 2개의 고농도졸믹서에서 각각 다른 배합비율의 황산용액이 믹싱된 졸 형태의 약액조성물을 공급받아 저장하는 완결형약액조성물저장조와 순결형약액조성물저장조를 구비하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.

상기와 같이 본 발명의 용탈이 없는 고강도 그라우팅약액 자동제조장치는 장치의 전체 구성이 특수하면서도 장치의 소형화 단순화로 경제적이고 장치의 취급이 용이한 잇점이 있다.

또한, 본 발명의 용탈이 없는 고강도 그라우팅약액 자동제조장치를 사용하게 되면 단일 장치를 이용하여 2종이상의 약액이 균일하게 혼합된 완결형 또는 순결형 그라우팅 약액조성물을 동시에 간편하고 신속하게 얻을 수 있음은 물론,

여기에 더불어 물과 혼합된 희석규산소다만 따로 희석규산소다저장조에 얻을 수 있는 잇점이 있으므로 그라우팅약액조성물의 활용폭이 매우 넓어지게 되는 잇점이 있다.

또한, 현장의 지반여건에 따라 혼합되는 콘트롤러를 조작하여 약액의 혼합비율을 그 즉시 변경하여 줌으로써 경화되는 시간 즉, 겔타임 조절이 용이하므로 시공목적 및 지반상황에 따라 가장 알맞은 그라우팅 약액조성물을 제조할 수 있는 잇점이 있다.

또한, 이와 같이 본 발명에 의해 제조된 그라우팅약액조성물을 사용하면 용탈이 전혀 없어 친환경적인 고강도의 고결체를 얻을 수 있는 잇점도 있다.

도1은 본 발명에 일 실시예에 따른 고강도 그라우팅약액 자동제조장치를 도시한 계통도.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명의 용탈이 없는 고강도 그라우팅약액 자동제조장치는 첨부도면 도1에 도시된 바와같이, 규산소다가 충진된 단일체로된 규산소다탱크(10)와 황산용액이 충진된 단일체로된 황산용액탱크(20)가 구비되어 있다.

상기 규산소다탱크(10)는 모터(41a)(42a)에 의해 회전하는 회전날개(41b)(42b)가 구비된 2개의 교반기(41)(42)와 각각 배관연결되어 있다.

그리고, 상기 2개의 교반기(41)(42)는 각각 물탱크(30)에 구비된 수중펌프(31)와 배관연결되어 있다.

한편, 상기 2개의 교반기(41)(42) 하측에는 각각 분배파이프(51)(52)가 설치되어 있는데 이들 분배파이프(51)(52)의 일측단은 각각 중앙으로 모아져 희석규산소다저장조(100)상측에 위치되어 있으며,

분배파이프(51)(52)의 타측단은 모터에 의해 300~1800 RPM의 회전속도로 고속회전하는 회전날개가 구비된 2개의 고농도졸믹서(71)(72)와 배관연결되어 지되 이들 사이에는 희석규산소다이송펌프(61)(62)가 연결설치되어 있다.

그러는 한편, 상기 2개의 고농도졸믹서(71)(72)는 상기 황산용액탱크(20)와 배관연결되어진 황산용액이송펌프(21)(22)에 의해 각기 다른 배합비율의 황산용액을 공급받도록 연결설치되어 있는데, 상기 2개의 고농도졸믹서(71)(72) 하측에는 r각각 완결형약액조성물저장조(200)와 순결형약액조성물저장조(300)가 구비되어 있다.

여기서, 상기 규산소다탱크(10) 배관연결되는 2개의 교반기(41)(42)는 이들 사이에 규산소다이송펌프(11)(21)를 더 설치하여 규산소다를 2개의 교반기(41)(42)에 보다 용이하게 공급할 수 도 있다.

또한, 상기 희석규산소다저장조(100)와 완결형약액조성물저장조(200) 및 순결형약액조성물저장조(300)에는 에어콤프레셔(2)와 배관연결되어 진다.

상기 미설명 부호 1은 콘트롤러로서 장치 전체의 동작을 제어한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 용탈이 없는 고강도 그라우팅약액 자동제조장치의 사용상태를 설명한다.

먼저 콘트롤러(1)를 조작하여 본 발명의 장치를 가동시키면, 우선적으로 상기 물탱크(30)에 구비된 수중펌프(31)가 가동하면서 물을 교반기(41)(42)에 각각 공급함과 동시에 규산소다탱크(10)로 부터 소정량의 규산소다가 공급된다.

그러면 규산소다와 물은 모터(41a)(42a)에 의해 회전하는 회전날개(41b)(42b)에 의해 교반기(41)(42)내에서 고르게 혼합 희석되어 진다.

이와 같이 혼합 희석된 희석규산소다는 교반기(41)(42) 하측에 설치되어진 각각의 분배파이프(51)(52) 일측단을 통해 희석규산소다저장조(100)로 공급하여 저장할 수 있다.

또한, 상기 각각의 분배파이프(51)(52) 타측단에 배관연결되어진 희석규산소다이송펌프(61)(62)에 의해 희석규산소다가 강제로 2개의 고농도졸믹서(71)(72)로 공급되어 진다.

이와 동시에 상기 고농노졸믹서(71)(72)에는 상기 황산용액탱크(20)와 배관연결되어진 황산용액이송펌프(21)(22)에 의해 각기 다른 배합비율의 황산용액이 공급되어 진다.

그러면 상기 2개의 고농도졸믹서(71)(72)에는 모터에 의해 300~1800 RPM의 회전속도로 고속회전하는 회전날개가 구비되어 있어서 희석규산소다 및 황산용액을 고속으로 믹싱한다.

이와같이 희석규산소다와 황산용액을 믹싱하면 졸 형태의 그라우팅 약액조성물이 제조되는데, 이때 상기 희석규산소다와 혼합되어 화학적으로 반응하는 황산용액의 배합비율에 따라 황산용액이 적게 혼합된 일측 고농도졸믹서(71)에서는 경화되는 시간이 순결형 보다 긴 완결형 그라우팅 약액조성물이 제조되어 완결형약액조성물저장조(200)에 공급되어 지고,

상기 타측 고농도졸믹서(72)에서는 황산용액이 더 많이 혼합되어 경화되는 시간이 완결형 보다 빠른 순결형 그라우팅 약액조성물이 제조되어 순결형약액조성물저장조(300)에 공급되어 진다.

그러는 한편, 이와같이 상기 희석규산소다저장조(100)와 완결형약액조성물저장조(200) 및 순결형약액조성물저장조(300)에는 에어콤프레셔(2)와 배관연결되어져 에어가 공급되도록 되어 있으므로 에어압에 의해 각각의 약액이 지속적으로 더욱 고르게 믹싱되어 진다.

상기와 같이 본 발명의 용탈이 없는 고강도 그라우팅약액 자동제조장치를 사용하게 되면 단일장치를 이용하여 2종이상의 약액이 균일하게 혼합된 완결형 또는 순결형 그라우팅 약액조성물을 완결형약액조성물저장조(200)와 순결형약액조성물저장조(300)에 동시에 간편하고 신속하게 얻을 수 있음은 물론,

여기에 더불어 물과 혼합된 희석규산소다만 따로 희석규산소다저장조(100)에 얻을 수 있다.

따라서, 그라우팅 약액조성물의 활용 폭이 매우 넓어지고, 현장의 지반여건에 따라 혼합되는 콘트롤러(1)를 조작하여 약액의 혼합비율을 그 즉시 변경하여 줌으로써 경화되는 시간 즉, 겔타임 조절이 용이하므로 시공목적 및 지반상황에 따라 가장 알맞은 그라우팅 약액조성물을 소량 또는 대량으로 마음대로 제조할 수 있다.

그리고 이와 같은 그라우팅 약액조성물을 사용하면 용탈이 전혀 없어 친환경적인 고강도의 고결체를 얻을 수 있게 된다.

1: 콘트롤러 2: 에어콤프레셔
10: 규산소다탱크 11,12: 규산소다이송펌프
20: 황산용액탱크 21,22: 황산용액이송펌프
30:물탱크 31:수중펌프
41,42: 교반기 41a,42a: 모터
41b,42b: 회전날개 51,52: 분배파이프
61,62: 희석규산소다이송펌프 71,72:고농도졸믹서
100: 희석규산소다저장조 200: 완결형약액조성물저장조
300:순결형약액조성물저장조

Claims (3)

1. 규산소다가 충진된 단일체로된 규산소다탱크(10)와,
   황산용액이 충진된 단일체로된 황산용액탱크(20)와,
   상기 규산소다탱크(10)와 배관연결되어 규산소다를 각각 공급받음과 동시에 물탱크(30)에 구비된 수중펌프(31)에 의해 물을 각각 공급받아 규산소다와 물을 모터에 의해 회전하는 회전날개를 이용하여 이들을 고르게 혼합 희석시키는 2개의 교반기(41)(42)와,
   상기 2개의 교반기(41)(42) 하측에 설치되어진 각각의 분배파이프(51)(52) 일측단을 통해 선택적으로 공급되는 혼합 희석된 희석규산소다를 저장하는 희석규산소다저장조(100)와,
   상기 2개의 교반기(41)(42) 하측에 설치된 각각의 분배파이프(51)(52) 타측단에 배관연결되어진 희석규산소다이송펌프(61)(62)에 의해 희석규산소다를 강제로 공급받는 것과 동시에 상기 황산용액탱크(20)와 배관연결되어진 황산용액이송펌프(21)(22)에 의해 각기 다른 배합비율의 황산용액을 공급받아 모터에 의해 300~1800 RPM의 회전속도로 고속회전하는 회전날개를 이용하여 믹싱하는 2개의 고농도졸믹서(71)(72)와,
   상기 2개의 고농도졸믹서(71)(72)에서 각각 다른 배합비율의 황산용액이 믹싱된 졸 형태의 약액조성물을 공급받아 저장하는 완결형약액조성물저장조(200)와 순결형약액조성물저장조(300)를 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 용탈이 없는 고강도 그라우팅약액 자동제조장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 규산소다탱크(10)와 배관연결되는 2개의 교반기(41)(42) 사이에는 각각 규산소다이송펌프(11)(12)를 더 설치하여 이루어짐을 특징으로 하는 용탈이 없는 고강도 그라우팅약액 자동제조장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 희석규산소다저장조(100)와 완결형약액조성물저장조(200) 및 순결형약액조성물저장조(300)에는 에어콤프레셔(2)와 배관연결되어져 공급되는 에어압에 의해 각각의 약액이 지속적으로 고르게 믹싱되도록 이루어짐을 특징으로 하는 용탈이 없는 고강도 그라우팅약액 자동제조장치.

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