KR20180051840A - Instillation material and method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 시멘트를 함유하지 않은 무독성 지반 주입재 및 이를 이용한 지반 보강 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고로수쇄 슬래그 미분말의 잠재수경성이 발휘되게 하기 위하여 노내 탈황방식 순환 유동층 보일러에서 배출되는 고칼슘 연소재 및 제철소 탈황공정 부산물인 망초를 알칼리 및 황산염 복합 자극제로서 활용하고 천연 광물 미분말을 충전제로 활용한 지반 주입재 및 이를 이용한 지반 보강 공법에 관한 것이다. The present invention relates to a non-toxic groundfill material containing no cement and a ground reinforcement method using the same. More specifically, the present invention relates to a high calcium soft material discharged from a circulating fluidized bed boiler in a furnace in order to exhibit potential hydraulic properties of a blast furnace slag fine powder. Which is a byproduct of desulfurization process of steelworks, as a composite stimulant of alkali and sulfate, and using natural mineral fine powder as a filler, and a ground reinforcement method using the same.
토목 및 건축 구조물의 사용 중 터널공사 및 증축이나 리모델링, 용도변경, 하중증가 등으로 인해 차수 및 지반 보강이 필요한 경우가 자주 발생하게 된다. During the use of civil engineering and architectural structures, it is often necessary to reinforce the foundation and reinforcements due to tunnel construction, expansion or remodeling, change of purpose, increase of load.
이러한 문제들이 예상되는 지반을 개량하여 어떠한 목적물을 건설하는데 있어 차수 및 보강 등의 안전상의 문제점을 제거하기 위한 수단으로 연약지반 개량공법으로 그라우팅 공법이 이용된다. The grouting method is used as a method for improving the ground which is expected of these problems and as a means for eliminating the safety problems such as order and reinforcement in constructing any objects.
그라우팅 시공시 약액 주입공법이란 연약지반 속에 시멘트 액과 같은 주입재를 펌프의 압력으로 주입하여 지반내의 공극이나 균열을 충전시켜 줌으로써 용수의 유출을 막거나, 또는 연약 지층을 뭉쳐 굳게 하여 지반의 붕괴를 억제하게 되며, 주입재로는 시멘트액, 모르타르액, 물유리액과 같은 약액 등이 사용된다.The chemical solution injection method at the time of grouting construction injects the filling material such as cement liquid into the soft ground by the pressure of the pump to fill the pores or cracks in the ground to prevent the water from flowing out or to harden the ground layer by hardening And a chemical solution such as a cement liquid, a mortar liquid or a water glass liquid is used as an injection material.
따라서, 약액주입공법은 원래 유동성을 갖고 있지만 소정 시간 후에 고결시키는 것이 가능한 현택액형 및 용액형 약액을 지반 중에 주입하여 지반의 투수성을 감소시키고, 지반의 강도를 증대시킴으로써 변상방지 등의 복합적인 효과를 기대하는 지반개량 공법 중의 하나다. Therefore, the chemical solution injection method has a complex effect such as prevention of scarring by increasing the strength of the ground by injecting a solution liquid and a solution-type chemical solution, which originally has fluidity but can be solidified after a predetermined time, Is one of the improvement methods of the ground that expects.
일반적으로 사용되는 지반 보강용 약액주입공법에서는 주요 결합재로 시멘트를 사용하는데 시멘트는 지반의 강알칼리 및 6가 크롬에 의한 환경오염을 유발할 수 있고 수화반응 진행 시 과도한 체적 수축이 발생하는 문제점을 내포하고 있다. 특히 시멘트는 6가 크롬을 함유할 수 밖에 없는데 그 이유는 시멘트 킬른은 온도가 낮은 로의 전단 부분에는 내화 점토질 벽돌이 사용되며, 온도가 높고 클링커의 마찰에 의한 마모와 반용융 상태의 클링커와 화학반응이 이루어지는 후단 부분에는 마그네시아와 크롬이 함유된 마그-크롬질 벽돌이 사용되고 있다. 이 과정에서 이 마그-크롬질 내화벽돌에 함유된 크롬이 클링커가 생성되는 과정 중에 함유되는 것으로 알려지고 있다. In general, cement is used as the main binder in the chemical solution injection method for reinforcing ground reinforcement, which causes environmental pollution caused by strong alkali and hexavalent chromium in the ground and excessive volume shrinkage occurs in the course of hydration reaction . In particular, cement must contain hexavalent chromium because the cement kiln is made of refractory clay bricks at the shear part of the low temperature furnace, and the temperature is high and the wear due to the friction of the clinker and the chemical reaction A mag-chrome brick containing magnesia and chromium is used at the rear end portion. In this process, chromium contained in the refractory bricks is known to be contained in the process of clinker formation.
이러한 기존의 시멘트를 그라우팅용 주입재로 사용하는 문제점을 개선하기 위한 몇 가지 기술이 제시되고 있다. 예를 들면, 대한민국 등록특허 제10-0699430호에서는 시멘트를 주재료로 하고 혼화재로 벤토나이트와 분산제 및 지연제를 포함한 그라우트(A액)에 응집제인 황산알루미늄을 첨가해 블리딩의 발생을 줄이는 기술과, 그라우트 (A액)에 벤토나이트와 알루미늄 분말(B액)을 첨가해 알루미늄 분말과 시멘트의 화학작용으로 인한 발포효과를 이용해 팽창성을 부여하는 기술을 제시하였다. Several techniques have been proposed to improve the problem of using such conventional cement as an injection material for grouting. For example, Korean Patent Registration No. 10-0699430 discloses a technique in which the occurrence of bleeding is reduced by adding cement as a main material and aluminum sulfate as a flocculant to grout (liquid A) containing bentonite, a dispersant and a retarder as an admixture, (B solution) to B solution (Solution A) to give expandability by using the foaming effect due to the chemical action of aluminum powder and cement.
그러나 이 기술에 제시된 벤토나이트 역시 국내에는 부존하지 않는 천연광물로서 전량 수입에 의존하고 있는 고가의 제품이며, 알루미늄 분말은 미립자이며 비중이 가벼운 특성 때문에 취급 중 비산으로 인해 사람이 흡입할 경우 치명적인 손상을 입을 우려가 있어 몰탈 등에 발포제로 사용할 경우에도 방진시설이 구비된 제한된 작업공간에서 취급해야하는 물질이며 비중이 가벼워 물과 혼합한 현탁액 제조 시 벤토나이트와 섞이지 않는 문제점이 발생할 우려가 있다. However, the bentonite presented in this technology is also a natural product that is not available in Korea, and it is an expensive product which is dependent on the whole import. Aluminum powder is a fine particle and light weight property, There is a concern that even when it is used as a foaming agent in mortar, it is a substance to be handled in a limited work space provided with a dustproof facility and has a small specific gravity, which may cause a problem of not mixing with bentonite when producing a suspension mixed with water.
또한 대한민국 등록특허 제 10-0886220호 에서는 주입재(A액)로 포틀랜트 시멘트 또는 포틀랜트 시멘트와 고로슬래그 시멘트의 혼합물로 이루어지고, 급결제(B액)은 규산소다와 산성약액을 혼합하여 사용하는 기술을 제시하였다. Further, in Korean Patent No. 10-0886220, a filling material (liquid A) is composed of a mixture of portland cement or portland cement and blast furnace slag cement, and the quick-setting (liquid B) is a mixture of sodium silicate and an acidic chemical liquid Technology.
이 기술은 급결제로 사용하는 규산소다의 알칼리를 낮추기 위하여 산성용액을 혼합해 중화시키는 것이 기술의 요지이나, 포틀랜트 시멘트와 고로슬래그 시멘트의 혼합비율이 제시되지 않았으며, 시멘트를 주원료로 한다는 점에서 기존기술과의 차별성은 크지 않다고 판단된다. This technique is a technique to neutralize the acid solution mixed with acidic solution to lower the alkali of sodium silicate used as a quick-setting agent, but the mixing ratio of portland cement and blast furnace slag cement is not presented, and cement is the main material It is not different from the existing technology.
또한 대한민국 등록특허 제 10-0834923호에서는 그라우팅 주입재로서 시멘트 모르타르를 사용하며, 모르타르는 물 배합비가 65~70%이고 슬럼프는 5~8㎝인 기술을 제시하였다. 일반적으로 시멘트 모르타르는 사용 용도가 미장용, 벽바름용, 방통용 등 그 종류가 다양하며 종류에 따라 그 배합조성이 다양한데 주입재로서 사용하는 모르타르의 조성이 정확히 제시되지 않아 그 기술의 명확성이 부족하다고 할 수 있다. Korean Patent No. 10-0834923 also discloses a technique in which cement mortar is used as a grouting filler and mortar has a water mixing ratio of 65 to 70% and a slump of 5 to 8 cm. Generally, cement mortar is used for various purposes such as plastering, wall-wicking, and fire-proofing. The composition of the mortar varies depending on the type of mortar. The composition of the mortar used as the injection material is not precisely shown, can do.
또한 대한민국 등록특허 제10-0804807호에서는 알루미네이트를 600~700℃로 열처리하여 분말도가 4,500~5,500㎠/g이 되도록 분쇄한 급결 성분 35~65%, 칼슘 설포알루미네이트 분말 15~30%, 무수석고 5~15%, 반수석고 5~15%, 황토분말 5~15%, 반응조절제 3~10%, 계면활성제 0.3~1.0%로 구성된 급결재 조성물(A)과, 시멘트 미분말 50~70%, 슬래그 미분말 30~50%로 구성된 마이크로 시멘트 조성물(B)을 주입하는 기술을 제시하였다. Also, in Korean Patent No. 10-0804807, 35 to 65% of a quick-setting component pulverized to have a powder degree of 4,500 to 5,500 cm 2 / g, 15 to 30% of a calcium sulfoaluminate powder, A filler composition (A) comprising 50 to 70% of cement powder and 5 to 15% of anhydrous gypsum, 5 to 15% of a gypsum plaster, 5 to 15% of loess powder, 3 to 10% of a reaction modifier, and 0.3 to 1.0% , And a microcement composition (B) composed of 30 to 50% slag fine powder.
이 기술에서 제시한 마이크로 시멘트는 일반적으로 분말도가 6,000㎠/g 이상인 제품을 의미하며, 상당히 고가이기는 하나 원지반을 교란하지 않고 할열 부분만 주입하는 약액주입공법에서 미세균열을 충진하는 재료로 사용되는 것이 일반적이다. 또한 급결재(A액)의 경우 사용원료가 7종류이므로 실 사용을 위한 제품 제조상 많은 문제점이 있을 것으로 판단된다.The micro cement proposed by this technology generally means a product having a powder degree of 6,000 cm 2 / g or more. Although it is quite expensive, it is used as a material for filling microcracks in a chemical solution injection method in which only the heat part is injected without disturbing the paper sheet It is common. In addition, there are 7 kinds of raw materials in the case of the water - dispersible material (liquid A), so it is considered that there are many problems in manufacturing the product for practical use.
또한, 대한민국 등록특허 제 10-1402877호에서는 고로슬래그 미분말 55~65중량%와 F급 플라이애시 10~20중량%와 산화칼슘 함량이 20% 이상인 C급 플라이애시 10~20 중량%와 탈황석고 2~5중량% 및 제지슬러지 소각재 10~20중량%를 혼합한 고로 슬래그를 이용한 친환경 에코 채움재 제조 기술을 제시하였다.Also, in Korean Patent No. 10-1402877, it is disclosed that 55 to 65 wt% of blast furnace slag fine powder, 10 to 20 wt% of F grade fly ash, 10 to 20 wt% of C grade fly ash having a calcium oxide content of 20% To 5% by weight of pulp slurry and 10 to 20% by weight of paper ash sludge incineration ash.
또한, 대한민국 특허 등록 제 2016-1631467호에서는 비표면적이 3,500~8,000cm2/g인 고로슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 칼슘 옥사이드(Calcium oxide) 함량이 50~80중량%이고 설페이트 옥사이드(Sulfate oxide) 함량이 10~40중량%이며 비표면적이 2,000~8,000cm2/g인 페트로 코크스 연소시 발생되는 탈황 부산물 1~200중량부와, 시멘트 5~200중량부를 포함하는 결합재를 액상 규산소다와 함께 주입하는 그라우팅 약액 제조 기술을 제시하였다. Korean Patent Registration No. 2016-1631467 discloses that a blast furnace slag powder having a specific surface area of 3,500 to 8,000 cm 2 / g is mixed with 100 parts by weight of a blast furnace slag powder having a calcium oxide content of 50 to 80% by weight and a sulfate oxide 1 to 200 parts by weight of a desulfurization by-product produced in the combustion of petro coke having a specific surface area of 10 to 40% by weight and a specific surface area of 2,000 to 8,000 cm 2 / g, and 5 to 200 parts by weight of cement is mixed with liquid sodium silicate The present invention provides a grouting chemical solution manufacturing method for injecting a grouting solution.
이러한 상기 기술 등은 고로슬래그 미분말을 페트로 코크스 연소 시 발생되는 탈황 공정의 부산물로 발생되는 석고에 의한 알칼리 및 황산염 자극으로 활성화시키는 알칼리 활성화 슬래그의 이론을 바탕으로 하고, 고칼슘 소각재를 팽창재로 활용하는 기술내용이다. 즉, 상기 특허들은 알칼리 활성화 슬래그의 강도발현과 고칼슘 소각재의 팽창성을 활용하여 지반을 조기에 안정시키는 기술이라 할 수 있다. These techniques are based on the theory of an alkali activated slag which activates the blast furnace slag fine powder by alkali and sulphate stimulation caused by gypsum generated as a byproduct of the desulfurization process which occurs during the combustion of Petro coke and uses a high calcium incineration as an expansion material Content. That is, the above-mentioned patents can be regarded as a technique for early stabilizing the ground by utilizing the strength development of the alkali activated slag and the expandability of the high calcium incineration ash.
그러나 상기 기술 중 일부는 고가의 약품을 황산염 자극제로 활용하는 등 제조 공정의 복잡성 및 고가의 원재료비 소요 등의 사유로 현재 상업화되지 못하고 있는 형편이다.However, some of the above technologies have not been commercialized due to the complexity of the manufacturing process and the cost of expensive raw materials such as the use of expensive drugs as sulfite stimulants.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연약지반 보강을 위한 그라우팅 공사에서 가장 널리 사용되는 1종 보통시멘트를 대체하기 위하여 고로수쇄 슬래그 미분말의 잠재수경성이이 발휘되게 하기 위하여 노내 탈황방식 순환 유동층 보일러에서 배출되는 고칼슘 연소재 및 제철소 탈황공정 부산물인 망초를 알칼리 및 황산염 복합 자극제로서 활용하고 천연 광물 미분말을 충전제로 활용한 지반 주입재 및 이를 이용한 지반 보강 공법을 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a cement mortar composition for a cement mortar for slabs, Which is a byproduct of desulfurization process of a steel mill, as a combined stimulant of alkali and sulfate, and a natural mineral powder as a filler, and a ground reinforcement method using the same.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 지반 주입재는 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, CaO 함량이 15~70중량%이고 SO3 함량이 3~30중량%인 노내탈황 방식 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재 0.5~500중량부와, Na2O 함량이 10~50중량%이고 SO3 함량이 10~50중량%인 제철소 탈황공정에서 부산물로 발생되는 망초 0.1~100중량부와, 입경 50㎛ 이하로 분쇄된 석회석 미분말, 장석 미분말, 규석 미분말, 화강석 미분말 및 백운석 미분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 천연 광물성 충전제 5~500중량부를 포함한다. In order to solve the above-mentioned technical problem, the groundfill material according to the present invention is characterized in that it comprises an in-furnace desulfurization-type circulating fluidized bed boiler having a CaO content of 15 to 70% by weight and an SO 3 content of 3 to 30% 0.5 to 500 parts by weight of a high calcium soft material, 0.1 to 100 parts by weight of a manganese oxide produced as a by-product in a steel desulfurization process having an Na 2 O content of 10 to 50% by weight and an SO 3 content of 10 to 50% 5 to 500 parts by weight of a natural mineral filler selected from the group consisting of fine limestone powder, feldspar fine powder, fine silica powder, granite fine powder and dolomite fine powder.
또한 유동성과 장기강도를 증진시키기 위하여 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, SiO2 함량이 35~60중량%이고 CaO 함량이 0.5~10중량%이며 SO3 함량이 0.1~3중량%인 미분탄 보일러 플라이애시 0.5~500를 더 포함하는 것이 바람직하다. In order to improve fluidity and long-term strength, a pulverized coal boiler having an SiO 2 content of 35 to 60 wt%, a CaO content of 0.5 to 10 wt% and an SO 3 content of 0.1 to 3 wt% based on 100 wt% It is preferable to further include 0.5 to 500 fly ash.
또한 유동성을 증진시키기 위하여 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 액상 및 분말형 유동화제 0.01~20중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다. In order to improve the flowability, it is preferable that 0.01 to 20 parts by weight of the liquid and powder type fluidizing agent is further added to 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder.
또한 수중 분리를 방지하기 위하여 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 수중 불분리제 0.01~20중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다. In order to prevent underwater separation, it is preferable to further include 0.01 to 20 parts by weight of a water-insoluble agent in 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder.
또한 기공을 형성시키기 위하여 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 기포제 또는 발포제 0.01~20중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다. Further, it is preferable that 0.01 to 20 parts by weight of a foaming agent or a foaming agent is further added to 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder in order to form pores.
본 발명에 의한 지반 보강 공법은 1) 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 지반 주입재를 제조하는 단계; 2) 상기 주입재 100중량부에 대하여 물을 50~300중량부 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계; 3) 상기에서 제조된 상기 슬러리를 주입하여 공극을 충진 시키거나 토사와 혼합하는 단계; 및 4) 상기 충진된 슬러리 및 혼합토를 양생하는 단계;를 포함한다. The method of reinforcing a ground according to the present invention comprises the steps of: 1) producing the groundfill material according to any one of claims 1 to 4; 2) mixing 50 to 300 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of the injection material to prepare a slurry; 3) injecting the slurry prepared above to fill the gap or mix with the gravel; And 4) curing the filled slurry and the mixed soil.
본 발명에 따르면, 천연 광물 미분말을 충전제로 활용하고 순환 유동층 보일러에서 배출되는 고칼슘 연소재, 제철소 탈황공정 부산물인 망초를 고로수쇄 슬래그 미분말의 자극제로 활용할 수 있다. According to the present invention, it is possible to utilize the natural mineral fine powder as a filler, the high calcium burned material discharged from the circulating fluidized bed boiler, and the gypsum as a by-product of the steel desulfurization process as a stimulant for the blast furnace slag fine powder.
이로 인해 고로수쇄 슬래그 미분말의 수화반응 및 활성도를 증진시킴으로써 연약지반 보강 공사에서 가장 널리 사용되는 1종 보통시멘트를 대체할 수 있다.As a result, hydration reaction and activity of blast furnace slag fine powder are promoted, thereby being able to replace one kind of ordinary cement which is most widely used in soft ground reinforcement work.
또한 알칼리 용탈 및 중금속 용출이 없는 무독성 지반 주입재를 제공할 수 있다. Further, it is possible to provide a non-toxic groundfill material free from alkali leaching and heavy metal leaching.
이하, 본 발명에 의한 중금속 용출이 없는 친환경 지반 주입재 및 이를 이용한 지반 보강 공법에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, an eco-friendly ground filler material free from heavy metal leaching according to the present invention and a ground reinforcement method using the same will be described in detail.
본 발명에 의한 친환경 지반 주입재는 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 노내탈황 방식 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재 0.5~500중량부와 Na2O 함량이 10~50중량%이고 SO3 함량이 10~50중량%인 제철소 탈황공정에서 부산물로 발생되는 망초 0.1~100중량부와 입경 50㎛ 이하로 분쇄된 석회석 미분말, 장석 미분말, 규석 미분말, 화강석 미분말, 백운석 미분말 중 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 천연 광물성 충전제 5~500중량부를 포함한다.The eco-friendly groundfill material according to the present invention is characterized by comprising 0.5 to 500 parts by weight of a high-calorific burned material of an in-furnace desulfurization type circulating fluidized bed boiler, 10 to 50% by weight of Na 2 O and 10 to 50% by weight of SO 3, 0.1 to 100 parts by weight of manganese produced as a by-product in a steel-making desulfurization step of a steelmaking process and a natural mineral or a mixture of two or more selected from the group consisting of limestone fine powder, feldspar fine powder, fine silica powder, granite fine powder and dolomite fine powder, 5 to 500 parts by weight of a filler.
상기 고로수쇄 슬래그는 제철 고로 공정에서 부산물로 발생하는 고온 용융상태의 슬래그를 물로 급냉 처리한 부산물이다. 고로수쇄 슬래그 미분말은 물과 접촉하면 비결정질 피막이 형성되어 스스로 수화반응을 하지 않기 때문에 고로수쇄 슬래그 미분말을 잠재수경성물질이라 한다. 잠재수경성이 발휘되기 위해서는 비결정질 피막이 파괴되어야 한다. 고로수쇄 슬래그 미분말은 비표면적 3,000cm2/g 이상의 일반적으로 시중에서 유통되는 제품이면 사용이 가능하다.The blast furnace slag is a by-product obtained by quenching slag in a high-temperature molten state generated as a by-product in a steelmaking blast furnace process with water. The blast furnace slag fine powder is called a latent hydraulic material because the amorphous coating is formed when it comes into contact with water and the hydration reaction does not occur by itself. The amorphous film must be destroyed in order for the latent hydraulic properties to be exhibited. The blast furnace slag fine powder can be used if it is a commercially available product having a specific surface area of 3,000 cm 2 / g or more.
상기 노내탈황 방식 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재는 석탄 또는 석유 코크스를 주연료로 하는 순환 유동층 보일러에서 석회석과 혼소하여 로내 탈황하는 방식의 보일러에서 발생한다. 순환 유동층 보일러의 탈황공정은 연소실 내에 석회석을 주입하여 연료와 함께 연소시켜 연소가스 중의 인산화황과 석회석이 로내에서 반응하여 연소가스 중의 황은 제거되고 무수석고가 생성되며, 황과 반응하지 않은 석회석은 탈탄산되어 생석회 성분으로 전이되어 배출된다. 따라서, pH가 12.0 이상의 강알칼리 물질이며 고로수쇄 슬래그 미분말의 자극제로서 탁월한 조성을 가지고 있다고 할 수 있다. The in-furnace desulfurization circulating fluidized-bed boiler The high-calcium combustible material is generated in a boiler of a circulating fluidized bed boiler using coal or petroleum coke as its main fuel, in a furnace in which the furnace is desulphurized in a furnace together with limestone. In the desulfurization process of the circulating fluidized bed boiler, limestone is injected into the combustion chamber and burned together with the fuel, so that sulfur oxide and limestone in the combustion gas react in the furnace to remove sulfur in the combustion gas and produce anhydrous gypsum. It is carbonated and transferred to the quicklime component and discharged. Therefore, it can be said that it is a strong alkali substance having a pH of 12.0 or more and has an excellent composition as a stimulant for blast furnace slag fine powder.
통상의 고로수쇄 슬래그 미분말에 물을 투입하게 되면, 표면에 비결정질 피막이 형성되어, 내부의 Ca2 +, Al3 + 등의 용출이 이루어지지 않는다. 그러나, 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재를 혼입 후 물을 투입하게 되면, 고칼슘 연소재가 함유하고 있는 CaO 성분이 물과 반응하여 Ca(OH)2로 변환되어 생성된 OH-와 탈황 과정 중 생성된 SO4 2-성분이 고로수쇄 슬래그 미분말의 비결정질 피막을 파괴하여 Ca2 +, Al3 + 등의 용출이 용이하게 되고, 용출 이온들이 CaO-SiO2-H2O계 수화물 등을 생성하게 됨으로써 수화체 내부의 조직을 치밀화하여 경화체의 압축강도를 향상시킬 수 있다. When water is added to ordinary blast furnace slag fine powder, an amorphous film is formed on the surface, and the internal Ca 2 + , Al 3 +, etc. are not eluted. However, when the water is introduced after mixing the high calcium carbonate with the circulating fluidized bed boiler, the CaO component contained in the high calcium combustor reacts with water to convert it into Ca (OH) 2 , resulting in OH - and SO 4 2- component destroys the amorphous coating film of the blast furnace slag fine powder to facilitate the elution of Ca 2 + , Al 3 +, etc., and the elution ions generate CaO-SiO 2 -H 2 O based hydrate, It is possible to improve the compressive strength of the cured body.
상기 노내 탈황방식 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재는 CaO 함량이 15~70중량%이 바람직하다. 15중량% 미만이면 CaCO3, CaSO4의 화합물 형태로 존재하는 CaO 함량 약 10중량% 정도를 제외하면 순수 CaO 그 자체 형태로 존재하는 CaO 함량이 부족하다. 즉, 순수 CaO가 물과 반응하여 Ca(OH)2로 변환되어 생성된 OH- 이온량이 부족하기 때문에 고로수쇄 슬래그 미분말의 비결정질 피막을 단시간 내에 파괴하기가 어려워 초기 강도가 크게 저하된다. 또한 상기 고칼슘 연소재에 존재하는 순수 CaO는 물과 반응하여 흡수, 발열 및 팽창하여 Ca(OH)2이 될 때 반응식은 아래와 같으며 이때 체적이 약 1.99배 팽창한다. The in-furnace desulfurization type circulating fluidized bed boiler high calcium soft material preferably has a CaO content of 15 to 70% by weight. If it is less than 15% by weight, the content of CaO existing in the form of pure CaO itself is insufficient, except for about 10% by weight of CaO present in the form of CaCO 3 and CaSO 4 . That is, since the pure CaO reacts with water and is converted into Ca (OH) 2 and the amount of OH - ion generated is insufficient, the amorphous film of the blast furnace slag fine powder is difficult to break down in a short period of time. In addition, the pure CaO present in the high-calcium soft material reacts with water and absorbs, exotherms and expands to form Ca (OH) 2. The reaction equation is as follows.
CaO+ H2O->Ca(OH)2+15.6kcal mol-1 CaO + H 2 O-> Ca (OH) 2 + 15.6 kcal mol -1
따라서 순수 CaO 성분은 물과 반응하여 수산화칼슘으로 전이 후 고로수쇄 슬래그 미분말의 알칼리 자극제 역할도 수행하지만 발열에 의한 온도상승으로 잠재수경성 촉진, 경화체의 체적 수축을 보상하는 효과 등도 동시에 발휘하게 된다. 또한 CaO 함량이 70중량% 초과이면 순수 CaO 형태로 존재하는 CaO 함량이 과도하여 수분을 과도하게 흡수하고 발열 및 팽창이 과도하게 발생하여 균열을 야기시킬 수 있다. 따라서 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재 중에서 반드시 원료 입고 전 화학적 정량 분석을 실시하여 CaO 함량이 15~70중량%인 것을 사용해야 한다. 또한 상기 고칼슘 연소재는 SO3 함량이 3~30중량%이 바람직하다. 3중량% 미만이면 고로수쇄 슬래그를 자극할 수 있는 SO3 함량이 부족하여 강도발현이 어렵고, 30%를 초과하면 잉여량의 슬래그와 반응하지 못한 SO3 함량이 존재하여 오히려 강도가 저하될 수 있다. 화학조성물을 분석하여 상기 범위 내에 고칼슘 연소재를 사용하는 것이 바람직하다.Therefore, the pure CaO component reacts with water to convert it to calcium hydroxide, and also acts as an alkali stimulant of fine powdered slag powder. However, the temperature elevation due to exothermic heat also promotes potential hydration and compensates for volumetric shrinkage of the cured body. If the CaO content is more than 70% by weight, the CaO content existing in the pure CaO form may be excessively absorbed, excessively absorbing the moisture, excess heat generation and expansion may occur, and cracks may be caused. Therefore, it is necessary to perform chemical quantitative analysis before the raw materials in the circulating fluidized bed boiler high calcium smelting material to use CaO content of 15 ~ 70% by weight. The SO 3 content of the high calcium soft material is preferably 3 to 30% by weight. If the amount is less than 3% by weight, the SO 3 content which can stimulate the blast furnace slag is insufficient and the strength is difficult to manifest. If the blending amount exceeds 30%, the excessive amount of SO 3 is not reacted with the slag, . It is preferable to analyze the chemical composition and use a high calcium soft material within the above range.
상기 고칼슘 연소재는 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 0.5~500중량부 혼합되는 것이 바람직한데, 0.5중량부 미만일 경우 그 효과가 발휘되지 못하고 500중량부 초과일 경우 상대적으로 고로수쇄 슬래그 함량이 줄어들고 자극제 성분이 과다하여 강도가 크게 저하하게 된다. It is preferable that the high calcium soft material is mixed in an amount of 0.5 to 500 parts by weight based on 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder. If the amount is less than 0.5 part by weight, the effect is not exhibited. If the amount is more than 500 parts by weight, And the intensity of the stimulant is greatly decreased due to excessive stimulant.
상기 망초는 현재 제철산업에서 이산화황(SO2)을 제거하는 탈황공정에서 부산물로, 불순물이 다량 포함된 망초(Na2SO4)가 발생하며, 년 4만톤 이상에 이르고 있다. 제철공정에서 발생되는 폐망초의 경우는 불순물이 많은 관계로 적당한 사용처를 찾지 못하고 있다. 본 발명에서는 알카리 및 황산염 복합 자극제를 이용하여 고로수쇄 슬래그 및 미분탄 보일러 플라이애시와 이를 이용한 지반 주입재의 강도를 증가시키는 일환으로, 제철소에서 폐기물로 발생되는 망초를 이용하게 되었다. 또한 상기 망초는 물에 잘 용해되어 주입재의 유동성을 크게 증가시키는 역할도 동시 수행할 수 있다.The gangcho is a by-product in the desulfurization process for removing sulfur dioxide (SO 2 ) in the steel industry, and the gangue (Na 2 SO 4 ) containing a large amount of impurities is generated, reaching 40,000 tons / year. In the case of pulverulent mangroves produced in the steelmaking process, since there are many impurities, proper use is not found. In the present invention, blast furnace slag and pulverized coal boiler fly ash using an alkaline and sulphate complex irritant, and wastes generated from wastes in a steel mill have been used as a part of increasing the strength of the ground injection material using the blast furnace slag and pulverized coal boiler fly ash. In addition, the gum can be dissolved well in water to greatly increase the fluidity of the injection material.
상기 망초는 Na2O 함량이 10~50중량%이 바람직하다. 10중량% 미만이면 고로수쇄 슬래그 및 미분탄 플라이애시의 자극 효과가 부족하고 다른 불순물이 과도하게 함유되어 강도가 발현되지 못하고 반대로 Na2O 함량이 50중량% 초과이면 상대적으로 SO3 함량이 감소하게 되어 황산염 자극 효과가 감소하고 Na2O 성분이 용출되어 백화현상이 발생하게 된다. 또한 SO3 함량이 10~50중량%이 바람직한데 10중량% 미만이면 고로수쇄 슬래그를 자극할 수 있는 SO3 함량이 부족하여 강도발현이 어렵고, 50%를 초과하면 잉여량의 슬래그와 반응하지 못한 SO3 함량이 존재하여 오히려 강도가 저하될 수 있다. 따라서 제철소 탈황공정 부산물로 발생되는 망초는 반드시 원료 입고 전 화학적 정량 분석을 실시하여 Na2O 함량이 10~50중량%이고 SO3 함량이 10~50중량%인 망초를 사용하는 것이 바람직하다.The content of Na 2 O is preferably 10 to 50% by weight. If it is less than 10% by weight of granulated blast furnace does not lack the stimulating effect of the slag and a pulverized coal fly ash and expressing the strength contain the other impurities is excessive contrast, if the Na 2 O content exceeds 50% by weight is the relatively SO 3 content is reduced The sulfate stimulating effect is reduced and the Na 2 O component is eluted, resulting in whitening. The SO 3 content is preferably 10 to 50% by weight, and if it is less than 10% by weight, the SO 3 content capable of stimulating the blast furnace slag is insufficient and the strength development is difficult. When the content exceeds 50% SO 3 content is present and the strength may be lowered. Therefore, it is preferable that the gypsum generated as a by-product of the steel smelting desulfurization step is subjected to a chemical quantitative analysis before the raw material supply so that the gypsum having an Na 2 O content of 10 to 50 wt% and an SO 3 content of 10 to 50 wt% is preferably used.
상기 망초는 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여, 0.1~100중량부를 포함하는 것이 바람직한데, 0.1중량부 미만일 경우 그 효과가 발휘되지 못하고 100중량부 초과일 경우 상대적으로 고로수쇄 슬래그 미분말 및 미분탄 보일러 플라이애시의 양이 상대적으로 감소하여 잠재수경성이 저하되고 잉여량의 망초가 존재하여 오히려 강도가 크게 저하된다. When the amount of the blast furnace slag powder is less than 0.1 parts by weight, the effect is not exhibited. When the blast furnace slag powder is more than 100 parts by weight, the blast furnace slag fine powder and the fine powder The amount of boiler fly ash is relatively decreased, and the potential hydraulic property is lowered, and the excess amount of the fly ash is present, and the strength is greatly lowered.
상기 천연 광물성 충전제는 주입재 내부 미세공극을 충전 및 독성을 줄이기 위해 입경 50㎛ 이하로 분쇄된 석회석 미분말, 장석 미분말, 규석 미분말, 화강석 미분말, 백운석 미분말 중 선택된 어느 하나이거나 둘이상의 혼합물인 것이 바람직하다. 상기 천연 광물성 충전제 5~500중량부를 포함하는 것이 바람직한데 5중량부 미만일 경우 충전 효과 및 독성 저감 효과가 발휘되지 못하고 500중량부 초과일 경우 수화반응을 하지 못하는 광물 형태로만 존재하기 때문에 강도가 크게 저하된다.It is preferable that the natural mineral filler is any one or a mixture of two or more selected from among a limestone fine powder, a feldspar fine powder, a fine silica powder, a granite fine powder and a dolomite fine powder pulverized to particle size of 50 탆 or less in order to fill micropores in the injection material and reduce toxicity. If the amount of the natural mineral filler is less than 5 parts by weight, the filler effect and toxicity reduction effect can not be exhibited. If the amount of the filler is more than 500 parts by weight, do.
또한, 유동성과 장기강도를 증진시키기 위하여 SiO2 함량이 35~60중량%이고 CaO 함량이 0.5~10중량%이며 SO3 함량이 0.1~3중량%인 미분탄 보일러 플라이애시 0.5~500를 더 포함할 수 있다. In order to improve the fluidity and long-term strength, it further includes 0.5 to 500 pulverized coal boiler fly ash having an SiO 2 content of 35 to 60 wt%, a CaO content of 0.5 to 10 wt% and an SO 3 content of 0.1 to 3 wt% .
상기 미분탄 보일러 플라이애시는 별도의 탈황설비를 구비하고 있는 화력발전소에서 미분탄 연소보일러의 연소가스가 집진장치를 통과할 때 채취된 회로서, CaO 함량이 10중량% 미만이기 때문에 pH가 6~11 정도의 중성 및 저알칼리 물질이다. The pulverized coal-fired boiler fly ash is collected when a combustion gas of a pulverized coal combustion boiler passes through a dust collecting apparatus in a thermal power plant having a separate desulfurization facility. Since the CaO content is less than 10% by weight, Of neutral and low alkali materials.
상기 화력발전소 미분탄 보일러 플라이애시는 포틀랜드 시멘트에 일부 치환하여 사용되고 있는데 플라이애시는 입자가 구형이기 때문에 유동성이 증가하고 포졸란 반응성이 있어서 장기재령에서 강도는 증가하나 초기 재령에서는 그것 자체로 경화하는 성질이 미약하다. 즉, 포틀랜드 시멘트와 혼합한 경우 시멘트의 수화생성물인 수산화칼슘이 생성된 이후에, 이것에 의해 플라이애시가 자극을 받아 경화하는 특징이 있다. 이로 인해, 플라이애시의 반응은 2차적으로 시작되며, 이러한 이유로 포틀랜드 시멘트에 플라이애시 혼합 활용 시, 응결지연, 초기강도 저감, 중성화 등 문제점을 내포하고 있다. 이러한 현상에 의해 건설현장에서는 거푸집 탈형시기 지연, 초기 강도 품질 저하, 중성화에 의한 장기 내구성 저하 등의 문제가 발생할 수 있어 포틀랜드 시멘트 100 중량% 대비 플라이애시의 함유량을 5 내지 20 중량%로 활용하고 있다. 본 발명에서는 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재의 CaO 성분이 물과 반응하여 생성된 Ca(OH)2 및 망초의 Na2O 성분이 물과 반응하여 생성된 NaOH의 자극효과에 의해 미분탄 보일러 플라이애시의 포졸란 반응이 초기에 활성화된다. The coal-fired boiler fly ash of the thermal power plant is partially substituted for Portland cement. Since fly ash has a spherical shape, its fluidity increases and pozzolan reactivity increases. In the early ages, however, its hardening property is weak Do. That is, when mixed with Portland cement, fly ash is stimulated and hardened after the hydration product of cement, i.e., calcium hydroxide, is produced. As a result, the reaction of fly ash starts secondarily. For this reason, when fly ash is mixed with Portland cement, problems such as delayed coagulation, initial strength reduction, and neutralization are caused. Due to such a phenomenon, there may arise problems such as delays in form deformation, deterioration in initial strength, and deterioration in long-term durability due to neutralization at the construction site, and the content of fly ash relative to 100 wt% of Portland cement is used as 5 to 20 wt% . In the present invention, the CaO component of the circulating fluidized bed boiler high-calcium burned material reacts with water to form Ca (OH) 2 And the pozzolanic reaction of pulverized coal boiler fly ash is initially activated by the stimulating effect of NaOH produced by the reaction of the Na 2 O component of the moss with water.
상기 미분탄 보일러 플라이애시는 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 0.5~500중량부 혼합되는 것이 바람직한데, 0.5중량부 미만일 경우 그 효과가 발휘되지 못하고 500중량부 초과일 경우 포졸란 반응을 하지 못한 잉여량의 플라이애시가 다량 존재하여 강도가 크게 저하된다. The pulverized coal boiler fly ash is preferably blended in an amount of 0.5 to 500 parts by weight based on 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder. If the blast furnace fly ash is less than 0.5 part by weight, the effect is not exhibited. If the blending amount is more than 500 parts by weight, Of the fly ash is present in a large amount.
또한 유동성을 증진시키기 위하여 액상 및 분말형 유동화제를 더 포함하는 것이 바람직하다. 유동화제는 나프탈렌계, 멜라민계, 아민계, 리그닌계, 폴리 카르본산계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물이 바람직하다. 상기 유동화제는 고로수쇄 슬래그 100중량부에 대하여 0.01~20중량부 혼입되는 것이 바람직한데 0.01 중량부 미만일 경우 유동성 개선 효과가 없으며 20중량부를 초과할 경우 유동성이 과도하게 개선되어 재료분리가 일어날 수 있고 경제성이 부족하다.Further, it is preferable to further include liquid and powder type fluidizing agents in order to improve fluidity. The fluidizing agent is preferably one selected from the group consisting of naphthalene type, melamine type, amine type, lignin type and polycarboxylic type, or a mixture of two or more thereof. When the amount of the fluidizing agent is less than 0.01 part by weight, the fluidity is not improved. When the amount of the fluidizing agent is more than 20 parts by weight, the fluidity is excessively improved and the material separation may occur It is not economical.
또한 수중 분리를 방지하기 위하여 수중 불분리제를 더 포함하는 것이 바람직하다. 수중 불분리제는 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(HYDROXY PROPYL METHYL CELLULOSE, HPMC), 하이드록시 에틸셀룰로오스(HYDROXY ETHYL CELLULOSE, HEC), 카르복시메틸 셀룰로오스(CARBOXY METHYL CELLULOSE, CMC), 에틸 하이드록시틸 셀룰로오즈(ETHYL HYDROXY ETHYL CELLULOSE, EHEC), 폴리 아크릴계, 다당체(POLY SACCARIDE), 하이드 록시에틸 메틸셀룰로오스(HYDROXY ETHYL METHYL CELLULOSE, HEMC), 폴리 에틸렌 옥시드(POLY ETHYLENE OXIDE, PEO)계, 에틸렌 비닐 아세테이트(ETHYLENE VINYL ACETATE, EVA)계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물을 것이 바람직하다. 상기 수중 불분리제는 상기 고로수쇄 슬래그 100중량부에 대하여 0.1~20중량부 혼입되는 것이 바람직한데, 0.01 중량부 미만일 경우 수중 불분리 개선 효과가 없으며 20중량부를 초과할 경우 점성이 과도해져서 시공이 어렵게 된다.In addition, it is preferable to further include an in-water insolubilizing agent to prevent underwater separation. The water-in-oil separating agent is selected from the group consisting of HYDROXY PROPYL METHYL CELLULOSE (HPMC), HYDROXY ETHYL CELLULOSE, HEC, CARBOXY METHYL CELLULOSE, CMC, ETHYL HYDROXY ETHYL CELLULOSE, EHEC), POLYACRYL SALT, POLY SACCARIDE, HYDROXY ETHYL METHYL CELLULOSE, HEMC, POLY ETHYLENE OXIDE, PEO, ETHYLENE VINYL ACETATE, EVA), or a mixture of two or more thereof. It is preferable that the above-mentioned underwater dispersing agent is incorporated in an amount of 0.1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the blast furnace slag. If the amount is less than 0.01 parts by weight, It becomes difficult.
또한 기공을 형성시키기 위하여 기포제 또는 발포제를 더 포함하는 것이 바람직하다. 기포제 및 발포제를 더 첨가하여 잔골재, 굵은 골재 등의 체적을 대체하면서도 경량화하여 하부 구조물의 하중 부담을 최소화할 수 있다. 기포제는 콘크리트에 사용되는 기포제로 국내에서 일반적으로 사용되는 동물성 및 식물성 기포제나 알루미늄 분말과 같은 발포제를 사용할 수 있다. 상기 기포제 및 발포제는 상기 고로수쇄 슬래그 100중량부에 대하여 0.01~20중량부 혼입되는 것이 바람직한데 0.01 중량부 미만일 경우 기공 발생 효과가 없으며 20중량부를 초과할 경우 기공이 과도하게 발생되어 작업이 곤란하고 경제성이 부족하다.Further, it is preferable to further include a foaming agent or a foaming agent in order to form pores. A foaming agent and a foaming agent are further added to minimize the load on the lower structure by replacing the volume of the fine aggregate and the coarse aggregate while reducing the weight. The foaming agent is a foaming agent used in concrete, and foaming agents such as animal and vegetable foaming agents and aluminum powders commonly used in Korea can be used. The foaming agent and the foaming agent are preferably incorporated in an amount of 0.01 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the blast furnace slag. When the blending amount is less than 0.01 parts by weight, the pore generating effect is not exhibited. When the blending amount is more than 20 parts by weight, It is not economical.
이하에서는 본 발명에 의한 지반 보강 공법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a ground reinforcement method according to the present invention will be described.
지반 보강 공법은 1) 상기 주입재를 제조하는 단계; 2) 상기 주입재 100중량부에 대하여 물을 50~300중량부 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계; 3) 상기 슬러리를 주입하여 공극을 충진 시키거나 토사와 혼합하는 단계; 4) 상기 충진된 슬러리 및 혼합토를 양생하는 단계;를 포함한다. 상기 3)단계에서 토출되는 슬러리는 항상 일정한 양이 정상적으로 분출되도록 유지하여야 하며 선단부에 구근을 형성시켜야 하거나 미세 공극까지 침투를 요구하는 현장은 고압으로 압밀하여 주입하고, 관거 뒷채움재나 싱크홀과 같이 단순 공극을 채워주는 현장일 경우 저압으로 주입하는 것이 바람직하다. 슬러리와 현장 토사와 혼합을 하는 경우에는 균질한 혼합이 이루어질 수 있도록 토사의 N값에 따라 오우거의 회전속도를 조절해야 하며 회전시간을 최소 1분 이상을 주는 것이 바람직하다. The ground reinforcement method comprises the steps of: 1) manufacturing the injection material; 2) mixing 50 to 300 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of the injection material to prepare a slurry; 3) injecting the slurry to fill the gap or mix with the gypsum; 4) curing the filled slurry and the mixed soil. The slurry discharged in the step 3) should be maintained so that a certain amount of the slurry is normally sprayed, and a bulb should be formed at the tip of the slurry, or a site requiring infiltration to the microvoids should be consolidated at a high pressure and injected, If the site is filled with voids, it is preferable to inject it at low pressure. In case of mixing with slurry and on-site soil, the rotational speed of the ogre should be adjusted according to the N value of the soil so that homogeneous mixing can be achieved. It is preferable to give a rotation time of at least 1 minute.
상기 4)단계에서는 지반 주입재를 양생하는 단계로서 경화가 충분히 이루어지기 전에는 외부 충격을 주어서는 안 되며 상온양생 또는 보온양생을 충분히 실시하는 것이 바람직하다. In the step 4), it is preferable to perform the room-temperature curing or the heat-curing at a sufficiently high temperature before curing is sufficiently performed.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다. 또한 이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한하는 것으로 이해되어져서는 아니된다.Hereinafter, preferred embodiments and comparative examples of the present invention will be described. The following examples are intended to illustrate the invention and should not be construed as limiting the scope of the invention.
비교예Comparative Example
1종 시멘트 100중량부에 100중량부의 물을 투입한 후 습식혼합을 실시하여 균질한 슬러리 혼합물을 제조하였다. 이를 Ø10cm×20cm 크기의 공시체 9개를 제작하여 이를 20℃에서 양생하여 재령 3일, 7일, 28일 강도를 측정하였다. 100 parts by weight of water was added to 100 parts by weight of the first kind of cement, followed by wet mixing to prepare a homogeneous slurry mixture. Nine specimens of Ø10 cm × 20 cm were prepared and cured at 20 ° C., and the strengths were measured at 3 days, 7 days and 28 days.
실시예Example
비표면적이 4,360cm2/g인 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여 CaO 함량이 58.9중량%, SO3 함량이 25.8중량%인 석유 코크스 연소 노내탈황 방식 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재 50중량부, Na2O 함량이 43.9중량%이고 SO3 함량이 43.9중량%인 제철소 탈황공정에서 부산물로 발생되는 망초 30중량부, 평균 입경 13㎛인 석회석 미분말 20중량부를 투입한 후 건식혼합을 실시하였다. 이 혼합물 100중량부에 대하여 100중량부의 물을 추가 투입한 후 다시 습식혼합을 실시하여 균질한 슬러리 혼합물을 제조하였다. 이를 Ø10cm×20cm 크기의 공시체 9개를 제작하여 이를 20℃에서 양생하여 재령 3일, 7일, 28일 강도를 측정하였다.50 parts by weight of a high calorific burned material in a petroleum coke combustion furnace in a petroleum coke combustion furnace having a CaO content of 58.9% by weight and an SO 3 content of 25.8% by weight based on 100 parts by weight of a blast furnace slag fine powder having a specific surface area of 4,360 cm 2 / 30 parts by weight of manganese oxide produced as a by-product in a steel desulfurization process having a 2 O content of 43.9% by weight and an SO 3 content of 43.9% by weight and 20 parts by weight of a limestone fine powder having an average particle diameter of 13 μm were charged and dry mixed. 100 parts by weight of water was further added to 100 parts by weight of the mixture, followed by wet mixing to prepare a homogeneous slurry mixture. Nine specimens of Ø10 cm × 20 cm were prepared and cured at 20 ° C., and the strengths were measured at 3 days, 7 days and 28 days.
공시체의 시험방법 및 결과Test methods and results of specimens
아래 표 1에 나타낸 바와 같이 압축강도시험은 KS F 2343 일축압축강도 시험방법에 의해 실시하였다. pH 및 중금속 용출시험은 28일 압축강도 측정 후 일부를 채취하여 실시하였다. As shown in Table 1 below, the compressive strength test was carried out by the uniaxial compressive strength test method of KS F 2343. The pH and heavy metal leaching test were carried out by collecting a part after 28 days compressive strength measurement.
(1) (One) 일축압축강도의Uniaxial compressive strength 변화 change
아래 표 2에 비교예 및 실시예의 일축압축강도를 나타내었다. 이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 고로수쇄 슬래그 미분말, 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재, 제철소 탈황공정 부산물인 망초, 천연 광물성 충전제를 사용한 실시예는 1종 시멘트를 사용한 비교예 1에 비해 7일 28일 강도는 다소 낮게 측정되었으나 장기재령인 90일 재령에서는 약간 상회하는 결과를 나타내었다. 따라서, 본 발명의 지반 주입재가 지반 보강 공법에 사용되는 1종 시멘트를 대체할 수 있는 성능 발휘가 가능함을 알 수 있었다.Table 2 below shows the uniaxial compressive strengths of Comparative Examples and Examples. As can be seen from the above, the example using the blast furnace slag fine powder, the circulating fluidized bed boiler high calcium soft material, the steel by-product desulfurization process by-product, and the natural mineral filler, compared with Comparative Example 1 using the first grade cement, Was slightly lower than that of long - term aged 90 days. Thus, it can be seen that the groundfill material of the present invention can replace the first-class cement used in the ground reinforcement method.
(MPa)Compressive strength 7 days
(MPa)
(MPa)Compressive strength 28 days
(MPa)
(MPa)Compressive strength 90 days
(MPa)
(3) 중금속 용출 실험(3) Extraction of heavy metals
상기 표 3의 pH 및 중금속 용출실험결과를 보면 비교예의 경우 pH가 폐기물허용 기준치인 12.5를 상회하는 결과를 나타내었으나 실시예의 경우는 11.8로 허용 기준 이내를 만족하는 결과를 나타내었다. 따라서 시멘트를 사용하는 경우 강알칼리 성분 용탈로 인해 토양을 오염시킬 수 있는 가능성이 높다 할 수 있다. The results of the pH and heavy metal leaching test results in Table 3 show that the pH of the comparative example is higher than the waste allowable reference value of 12.5, but in the case of the embodiment, it is 11.8, which is within the allowable standard. Therefore, when cement is used, the possibility of contamination of the soil due to leaching of the strong alkali component is high.
중금속 용출은 비교예의 경우 허용기준치에는 만족하는 것으로 나타났지만 6가 크롬의 경우 기준치의 50%를 상회하는 양이 용출되었다. 그러나 본 발명의 실시예는 모두 6가 크롬 뿐만 아니라 모든 중금속이 불검출되었다. The elution of heavy metals was found to be acceptable in the comparative example, but in the case of hexavalent chromium, the amount exceeding 50% of the standard value was eluted. All of the examples of the present invention, however, did not detect any heavy metals as well as hexavalent chromium.
따라서 본 발명의 지반 주입재 및 이를 이용한 지반 보강 공법은 순환 유동층 보일러 및 제철소 탈황공정에서 대량 발생되는 산업부산물을 고로수쇄 슬래그 미분말의 자극제로 활용하여 강도를 발현시키고 천연 광물성 충전제를 사용함으로써 건설공사에서 가장 널리 사용되는 1종 보통시멘트를 대체하거나 그 사용량을 최소화할 수 있다. 또한 시멘트 사용량 절감에 따른 생산원가 절감은 물론 천연자원 및 에너지 고갈 문제와 이산화탄소 배출, 강알칼리 용탈 및 유해 중금속 용출에 의한 환경오염 문제를 동시에 해결할 수 있는 친환경 지반 주입재 및 이를 이용한 지반 보강 공법이다. Therefore, the groundfill material of the present invention and the ground reinforcement method using the same are used as a stimulant of the granulated blast furnace slag powder in the circulating fluidized bed boiler and the desulfurization process of the steel mill to produce the strength and to use the natural mineral filler It is possible to substitute or minimize the amount of one kind of ordinary cement which is widely used. In addition, it is an eco-friendly ground filler that can reduce production cost by reducing cement usage, natural resource and energy depletion problem, carbon dioxide emission, strong alkali leaching and environmental pollution problem by leaching harmful heavy metal, and ground reinforcement method using it.
Claims (6)
CaO 함량이 15~70중량%이고 SO3 함량이 3~30중량%인 노내탈황 방식 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재 0.5~500중량부와,
Na2O 함량이 10~50중량%이고 SO3 함량이 10~50중량%인 제철소 탈황공정에서 부산물로 발생되는 망초 0.1~100중량부와,
입경 50㎛ 이하로 분쇄된 석회석 미분말, 장석 미분말, 규석 미분말, 화강석 미분말 및 백운석 미분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 천연 광물성 충전제 5~500중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 주입재.
With respect to 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder,
0.5 to 500 parts by weight of an in-furnace desulfurization-type circulating fluidized-bed boiler high-calcium burned material having a CaO content of 15 to 70% by weight and an SO 3 content of 3 to 30%
0.1 to 100 parts by weight of manganese oxide produced as a by-product in a steel desulfurization process having an Na 2 O content of 10 to 50% by weight and an SO 3 content of 10 to 50%
And 5 to 500 parts by weight of a natural mineral filler selected from the group consisting of limestone fine powder, feldspar fine powder, fine silica powder, fine granite fine powder and dolomite fine powder having a particle diameter of 50 μm or less.
유동성과 장기강도를 증진시키기 위하여 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여,
SiO2 함량이 35~60중량%이고 CaO 함량이 0.5~10중량%이며 SO3 함량이 0.1~3중량%인 미분탄 보일러 플라이애시 0.5~500를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 주입재.
The method according to claim 1,
In order to improve the fluidity and the long-term strength, with respect to 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder,
Coal boiler fly ash having an SiO 2 content of 35 to 60% by weight, a CaO content of 0.5 to 10% by weight and an SO 3 content of 0.1 to 3% by weight.
유동성을 증진시키기 위하여 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여,
액상 및 분말형 유동화제 0.01~20중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무독성 지반 주입재.
The method according to claim 1,
In order to improve the flowability, with respect to 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder,
The non-toxic ground filler material according to claim 1, further comprising 0.01 to 20 parts by weight of a liquid and powder type fluidizing agent.
수중 분리를 방지하기 위하여 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여,
수중 불분리제 0.01~20중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 주입재.
The method according to claim 1,
In order to prevent water separation, 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder,
Further comprising 0.01 to 20 parts by weight of an underwater dispersing agent.
기공을 형성시키기 위하여 상기 고로수쇄 슬래그 미분말 100중량부에 대하여,
기포제 또는 발포제 0.01~20중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 주입재.
The method according to claim 1,
To 100 parts by weight of the blast furnace slag fine powder to form pores,
Characterized in that it further comprises 0.01 to 20 parts by weight of a foaming agent or foaming agent.
2) 상기 주입재 100중량부에 대하여 물을 50~300중량부 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계;
3) 상기에서 제조된 상기 슬러리를 주입하여 공극을 충진 시키거나 토사와 혼합하는 단계; 및
4) 상기 충진된 슬러리 및 혼합토를 양생하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 보강 공법.1) producing the ground filler according to any one of claims 1 to 4;
2) mixing 50 to 300 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of the injection material to prepare a slurry;
3) injecting the slurry prepared above to fill the gap or mix with the gravel; And
4) curing the filled slurry and the mixed soil.
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KR1020160148672A KR20180051840A (en) | 2016-11-09 | 2016-11-09 | Instillation material and method using the same |
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---|---|---|---|---|
KR102033992B1 (en) * | 2019-05-10 | 2019-10-18 | 한국지질자원연구원 | Hauyne cement clinker produced from wastes including sodium sulfate and preparing method thereof |
CN110357504A (en) * | 2019-07-18 | 2019-10-22 | 长安大学 | A kind of no cement floor polymers grouting material and preparation method thereof |
KR20230030107A (en) * | 2021-08-24 | 2023-03-06 | 케이에이치건설 주식회사 | Eco-friendly high flowable lightweight foam filler |
KR102649805B1 (en) * | 2022-11-14 | 2024-03-21 | (주)에스피에스엔에이 | Active Blast Furnace Slag Fine Powder Containing Slag Stimulanting Materials |
-
2016
- 2016-11-09 KR KR1020160148672A patent/KR20180051840A/en not_active Application Discontinuation
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