시멘트 무기질계 지반 주입재 조성물 및 사용방법

시멘트 무기질계 지반 주입재 조성물 및 사용방법{CEMENT BASE GROUTING MATERIAL AND CONSTRUCTING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 건축물 또는 토목구조물의 차수 및 지반보강을 위한 보링 그라우팅공사의 주입재료에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 아파트, 빌딩 등의 건축현장 뿐 아니라 지하철, 터널, 도로공사 등의 대단위 공사에 이르기까지 대부분의 건설공사에서, 지반을 보강하고 침출수를 차단하기 위하여 실시하는 지반 보링그라우팅공사에 사용하는 속경성 시멘트 무기질계 지반주입재료로서, 지반으로의 뛰어난 침투특성, 빠른 겔타임(gel time, 지반주입재가 유동성을 상실하여 겔과 같은 구조체를 형성하는 시간), 높은 초기 및 장기강도 발현 등의 물리적 특성뿐만 아니라, 용탈이 발생하지 않아 항구적인 내구성 및 환경오염이 발생하지 않는 친환경 시멘트 무기질계 지반주입재의 조성물에 관한 것이다.

지반주입재료의 기술은 일본, 유럽, 미국 등 선진국을 위주로 시공기술과 더불어 용액형(약액계), 현탁액형이 개발되었으며, 우리나라에서도 일본으로부터 LW공법 및 SGR공법이 도입되어 시멘트와 물유리로 불리는 규산소다를 적용하는 현탁액형 지반주입재가 현재 보편적으로 사용되고 있다. 규산소다를 사용하는 현탁액 형 지반주입재는 급결재인 규산소다가 액상형태로서 흙속에 침투가 용이하고, 빠른 겔타임의 특성을 구현하기가 쉬울 뿐만 아니라 재료의 가격이 비교적 경제적이어서 보편적으로 사용되고 있으나, 규산소다 중의 Na ⁺ 성분의 높은 이온화 특성으로 인하여 겔 형성 후 용탈현상이 진행되기 때문에, 강도가 저하되고, 장기적으로는 조직이 붕괴되어 차수 및 지반보강의 특성을 상실함과 아울러 심각한 지하수 오염의 문제를 발생시킨다.

이러한 이유로 근래에는 규산소다의 용탈물질인 Na ⁺ 의 함량을 대폭 저감시킨 특수규산계 급결재 및 고분말 시멘트를 이용하는 SGR 공법이 개발되어 실용화 되고 있다. 특수규산계 급결재를 사용하는 방법은 용해성 물질을 대폭 저감시켜, 용탈에 의한 조직붕괴나 환경오염의 문제를 종래의 규산소다를 사용하는 방식에 비해 획기적으로 개선시켰으나, 초기 빠른 반응에 의한 겔타임을 얻기 위하여 Na ⁺ 를 완전히 제거시키지를 못하였기 때문에 장기적인 용탈의 문제점은 여전히 내포하고 있을뿐더러, 시멘트 무기질계 지반주입재에 비해 장기강도 발현이 미흡하여 보강특성이 뛰어나지는 않다. 또한 규산소다를 사용하는 지반주입재에 비하여 재료비가 상승하는 문제도 안고 있다. 시멘트 무기질계 지반주입재는 일본에서 급결용 CSA (Calcium Sulpho Aluminate)계 시멘트가 개발되면서 상용화된 가장 최근의 기술로서, 용탈이 거의 없어 환경적으로 안정할 뿐만 아니라, 장기강도 특성이 우수하여 지반의 차수 및 보강특성이 영구적으로 유지되기 때문에 종래의 다른 지반주입재에 비해 가장 뛰어난 특성을 나타낸다. 국내에서도 환경오염 문제가 건설현장에서 첨 예의 문제로 대두되면서 일부 업체에서 일본의 기술 및 급결용 시멘트를 받아들여 시멘트계 무기질 지반주입재에 적용하고 있으나, 일본 수입품인 급결용 CSA계 시멘트가 워낙 고가인 관계로, 이를 사용하여 제조된 지반주입재의 보편적 상용화는 되지 않은 실정이다.

보링 그라우팅 공사에서 사용되는 지반주입재는 통상 급결형(E type)과 완결형(N type)의 두 가지 제품이 상용화 되어있는데, 통상적으로 급결형의 경우 겔타임이 10초 내외, 완결형의 경우 60초 내외에서 겔타임이 발현되고 있다. 또한 급결형 및 완결형은 각각 두 가지 분체조성물로 구성되며, 이는 믹서에서 물과 따로 혼합되어 장비에 의해 각각 땅 속에 투입된 후 시공부위에 가서 합쳐져 반응을 하게 된다. 보링 그라우팅 공사는 통상 급결형 지반주입재가 먼저 시공되어 지하수를 차단하는 차수공사가 진행된 후, 완결형 지반주입재가 시공되어 흙 속으로 폭 넓게 침투하여 지반이 보강되도록 시공하고 있으며, 이러한 공정이 여러 공구에서 연속적으로 시공되어진다. 기존 시멘트 무기질계 지반주입재에서 A형 분체조성물은 급결성 CSA 혼합물 및 첨가제의 두 가지로 구성되며, B형 분체조성물은 고분말 시멘트 혼합물로 구성되어 있으며, 급결형 지반주입재와 완결형 지반주입재에 동일한 자재를 적용하고 있다. 이때 급결 및 완결의 겔타임 조절은 지반주입재의 양, 혼합수량, 겔타임 조절용 첨가제량을 달리하여 조절하고 있으며, 보링그라우팅 공사에서 지반주입재를 혼합하기 위해 한 장비에 필요한 최소한의 믹서의 수는 급결 지반주입재 혼합물 2가지에 2개, 완결 지반주입재 혼합물 2가지에 2개 등 총 4개가 필요하다. 이는 현재의 보편적인 시공장비인 규산계 지반주입재용 보링 그라우팅 장비가 3개의 믹서를 가지고 있어, 시멘트 무기질계 지반주입재를 적용할 경우 장비를 변경해야 하는 번거로움이 있기 때문에 시멘트 무기질계 지반주입재의 보편적 상용화에 또 하나의 걸림돌로 작용하고 있다.

본 발명은 기존 지반주입재의 주입특성 및 겔타임의 특성을 만족시키면서도, 환경친화특성, 초기 및 장기 재령의 고강도 발현 특성 및 내구성이 뛰어난 시멘트 무기질계 지반주입재를 개발함에 있어, 기존 일본 수입 급결 CSA계 시멘트를 활용한 지반주입재와 달리, 지반주입재로는 상용화되지 않은 일반 CSA계 시멘트를 활용한 지반주입재를 개발하여 기존 급결 CSA계 시멘트를 활용한 지반주입재와 동등 이상의 특성을 발현하면서도, 특수규산과 같은 정도의 획기적인 가격 경쟁력을 갖춤으로써, 보편적 상용화를 실현시킬 수 있는 지반주입재의 조성물을 제공하고, 또한 급결형 지반주입재와 완결형 지반주입재에 사용하는 분체 혼합물 양 및 혼합수량을 동일하게 적용시켜 사용 믹서의 수를 기존 규산계 지반주입재와 동일한 3개로 감소시켜 기존 규산계 장비를 그대로 적용시킬 수 있는 혼합공정을 제공하는데 그 기술적 과제가 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 시멘트 무기질계 지반 주입재 조성물은, (a) 분체 중량에 대해 분말도가 6,000~9,000 ㎠/g인 일반 CSA계 시멘트 85~99 중량%, 칼륨, 나트륨, 칼슘, 알루미늄계 금속이온을 포함하는 염화물염, 탄산염, 황산염, 초산염, 규산염 및 수산염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이 상의 촉진제를 1~15 중량%를 포함하는 제1 조성물과,

(b) 분체 중량에 대해 분말도가 3,000~9,000 ㎠/g인 포틀랜드 시멘트 50~80 중량%, 무수석고 또는 반수석고 10~50 중량%, 리튬 및 칼슘 금속이온을 포함하는 탄산염 및 수산염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 촉진제를 1~10 중량%, 킬른 더스트 0~30 중량%, 나프탈렌 설폰산염, 멜라민 설폰산염, 폴리카르본산염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 분산제 0.5~2.0 중량%를 포함하는 제2 조성물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 조성물에서 상기 제2 조성물의 촉진제 함량은 상기 제 2 조성물의 분체 중량에 대하여 5~10중량%일 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 조성물의 촉진제 함량은 5 중량% 미만일 수도 있다. 이와 같이, 본 발명의 지반 주입재 조성물은 제1 및 제2 조성물로 이루어지며, 어느 하나의 조성물에 포함되는 촉진제의 함량을 조절함으로써, 급결제 또는 완결제로 사용될 수 있다.

또한 본 발명은, (c) 제1 믹서에 일반 CSA계 시멘트와 하기 제2 믹서 내의 포틀랜드 시멘트의 반응을 촉진시키기 위한 제2 촉진제를 포함하는 제1 혼합 슬러리를 제공하는 단계; (d) 제2 믹서에 포틀랜드 시멘트, 무수석고 또는 반수석고, 및 상기 제1 믹서내의 일반 CSA계 시멘트의 반응을 촉진시키기 위한 제1 촉진제를 포함하는 제2 혼합 슬러리를 제공하는 단계; 및 (e) 상기 제1 믹서의 제1 혼합 슬러리와 상기 제2 믹서의 제2 혼합 슬러리를 지반에 투입하여 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 주입재의 시공방법을 제공한다.

본 발명의 방법은, (f) 제3 믹서에 포틀랜드 시멘트, 무수석고 또는 반수 석고, 및 상기 제1 믹서내의 포틀랜드 시멘트의 반응을 촉진시키기 위해 제2 촉진제를 포함하는 제3 혼합 슬러리를 포함하는 제3 혼합 슬러리를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 때 상기 제3 슬러리 내의 상기 제2 촉진제의 함량은 상기 제2 슬러리내의 상기 제2 촉진제의 함량보다 낮은 것일 수 있다.

이와 같이 제3 슬러리를 사용함으로써, 본 발명의 지반 주입재 시공 방법은, 제1 믹서의 제1 혼합 슬러리와 상기 제2 믹서의 제2 혼합 슬러리를 투입하여 반응시킨 지반에, 제3 믹서의 제3 혼합 슬러리와 제1 믹서의 제1 혼합 슬러리를 투입하여 반응시키는 단계를 더 포함하여, 지반 주입시 급결 및 완결 공정을 3개의 믹서를 사용하여 구현할 수 있게 된다.

본 발명의 방법에서 상기 제1 촉진제는 리튬 및 칼슘 금속이온을 포함하는 탄산염 및 수산염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 촉진제일 수 있고, 상기 제2 촉진제는 염화물염, 탄산염, 황산염, 초산염, 규산염 및 수산염으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 1종 이상의 촉진제일 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상술한다.

지반 주입재의 시공은 통상 급결형 지반 주입재를 시공한 후 완결형 지반 주입재를 시공하는 식으로 진행된다. 먼저 급결형 지반 주입재는 지반공에 발생하는 물을 순식간에 막는 차수 기능을 수행하고, 완결형 지반 주입재는 보강 기능을 수행한다.

본 발명에서 제1 조성물은 일반 CSA계 시멘트 및 첨가제로 구성되고, 제2 조성물은 고분말 시멘트 및 기타 혼합물로 구성된다. 이들 조성물은 분체 조성물일 수 있고, 여기에 물을 첨가하여 슬러리 형태로 존재할 수도 있다.

본 발명에서 제1 조성물(A형 조성물)은 급결형 및 완결형 지반주입재에 동일한 분체 조성물이 사용되며, 제2 조성물(B형 조성물)은 조성물질은 같으나 혼합비율이 다른 급결형 조성물과 완결형 조성물의 두 가지 조성물로 달리하여 지반주입재에 사용하기 때문에, 기존에는 두 가지 형태의 조성물로 급결형과 완결형의 지반 주입재를 구성하는데 비해, 본 발명에서는 세 가지 형태의 분체조성물로 급결 및 완결의 지반주입재를 구성한다. 이 때 기존 제품이 급결형과 완결형에서 각각 분체조성물의 사용량과 사용수량을 달리하는데 비해, 본 발명은 동일한 양의 분체조성물 및 수량을 사용함으로써, 분체 조성물이 세 가지로 구성되어 있음에도 불구하고 믹서의 수는 기존 4가지에서 3가지로 단순화 시킨다. 이하 내용을 요약하면 표 1과 같다.

본 발명의 분체조성물 조성에 관하여 보다 상세히 설명하면,

(1) A형 분체조성물 100 중량%에 대하여 (a) 분말도가 6,000~9,000 ㎠/g이고, [표2]와 같은 범위의 화학조성을 갖는 일반 CSA계 시멘트 85~99 중량% (b) B형 분체조성물 중의 포틀랜드시멘트의 반응을 촉진시키기 위하여 칼륨, 나트륨, 칼슘, 알루미늄계 금속이온을 포함하는 염화물염, 탄산염, 황산염, 초산염, 규산염, 수산염계 촉진제 중 한 가지 또는 두 가지 이상을 1~15 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 분체조성물과,

(2) B형 분체조성물 100 중량%에 대하여 (a) 분말도가 3,000~9,000 ㎠/g이고, [표2]와 같은 범위의 화학조성을 갖는 일반 또는 고분말 포틀랜드 시멘트 50~80 중량% (b) 분말도가 7,000~15,000 ㎠/g이고, [표2]와 같은 범위의 화학조성을 갖는 고분말 킬른더스트 0~30 중량% (c) 무수석고 또는 반수석고 10~50 중량%, (d) A형 분체조성물 중의 일반 CSA계 시멘트 및 B형 분체조성물 중의 포틀랜드시멘트의 반응을 촉진시키기 위하여 리튬 및 칼슘 금속이온을 포함하는 탄산염, 수산염계 촉진제를 한 가지 또는 두 가지 이상을 1~10 중량% (e) 나프탈렌 설폰산염, 멜라민 설폰산염, 폴리카르본산계 분산제 중 한 가지 또는 두 가지 이상을 0.5~2.0 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 분체조성물로 구성된 시멘트 무기질계 지반주입재의 분체조성물을 제공한다. 이 때 지반주입재의 전체 분체조성물 중 A형은 B형 100 중량% 에 대하여 40~60% 범위에서 구성된다.

이하, 본 발명의 시멘트 무기질계 지반주입재 조성물을 구성하는 각 성분을 보다 자세히 설명한다.

(1) A형 분체 조성물

a. 일반 CSA계 시멘트

CSA계 시멘트는 통상 포틀랜드시멘트와 함께 사용하여 속경성 시멘트제품을 만드는데 사용되며, 이는 포틀랜드시멘트에서 유리된 Ca ²⁺ 이온과 CSA계 시멘트가 반응하여 에트린가이트(3CaO·Al ₂ O ₃ ·3CaSO ₄ ·32H ₂ O)라는 침상형 속경물질을 형성하는 반응을 이용하는 것이다. 본 발명에 사용한 일반 CSA는 [표 2]에 나타난 화학 조성표에 나타난 바와 같이, 급결 CSA계 시멘트와는 조성 상 차이가 있을 뿐만 아니라, 소성공정에서도 차이가 있어 반응활성도가 낮은 재료로 알려져 있다. 급결 CSA계 시멘트는 수초~수분에 이르는 경화특성을 발현하여, 차수재 등의 급결재에 사용되고 있는 반면에, 일반 CSA계 시멘트는 통상 수 십분~수 시간의 경화특성을 나타내기 때문에 초속경 시멘트와 같은 속경성 제품에 적용하고 있다. 따라서 지반주입재와 같이 수초 내에 겔타임을 필요로 하는 제품에, 일반 CSA계 시멘트의 적용은 대단히 어려운 것으로 알려져 있으며, 가격적 차이도 2~4 배에 이르고 있다. 따라서 반응특성을 높이기 위하여 비표면적을 일반 시멘트의 2배 이상 높인 분말도 6,000~9,000 ㎠/g 고분말로 제조하였으며, 기존 급결 CSA계 시멘트를 사용한 지반주입재가 가사시간 확보를 위해 지연제를 사용한 반면에, 본 발명품은 B형 분체조성물 중에 A형 분체조성물 중의 일반 CSA계 시멘트의 반응을 촉진시킬 수 있는 Ca ²⁺ 이온의 역할을 할 수 있는 촉진제를 넣어 반응특성을 강화시켰다.

b. 촉진제

A형 분체조성물 중에 첨가되는 촉진제는 CSA의 반응성에 영향이 적으면서, B형 분체조성물 중의 고분말 포틀랜드시멘트의 반응을 촉진시킬 수 있는 혼화제를 첨가하여, A형 분체조성물이 물과 혼합되었을 경우에는 충분한 가사시간을 확보하면서도, B형 슬러지와 접촉하였을 때 반응을 촉진시킬 수 있도록 하였다. 일반적으로 포틀랜드시멘트의 반응은 칼륨, 칼슘, 나트륨 등의 알칼리금속 또는 알칼리토금속 이온이 증가하면 빨라지는 것으로 알려져 있다. 따라서 이러한 금속이온을 공급할 수 있는 염화물, 탄산, 황산, 초산, 규산, 수산계 금속염 촉진제를 A형 분체조성물 전체 중량에 대해 1~15% 범위에서 첨가하였다.

(2) B형 분체조성물

a. 포틀랜트 시멘트 및 고분말 포틀랜드 시멘트

본 발명에서 포틀랜드시멘트는 CSA계 시멘트의 초기 반응을 촉진시킬 수 있는 칼슘이온을 공급해 줄뿐만 아니라, 지반주입재의 장기강도 및 내구성 증진에 중요한 성분이다. 반응속도나 흙속으로의 침투특성을 고려하면 분말도가 높을수록 유리하나, 지반의 상황 및 경제성 측면에서 따라 일반 포틀랜드시멘트도 가능하다. 사용되는 시멘트는 B형 분체조성물 중량에 대해 50~80% 인 것이 바람직하다.

b. 킬른더스트

킬른더스트는 시멘트공장에서 클링커를 소성할 때 발생되는 부산먼지의 집진더스트로, 분말도가 10,000 ㎠/g 내외의 극 미세 시멘트 성분이기 때문에 주입특성이 우수하고, SO ₃ 함량이 높아 장기강도 특성이 뛰어나다. 그러나 염소함량이 높아 철근의 부식을 초래할 수 있기 때문에 기존 시멘트로의 활용이 불가능해 폐기물로 처리되고 있는 실정이다. 지반주입재의 경우 철근보강이 없기 때문에 상기 특성을 활용한 사용이 용이하고, 폐기물 재활용 측면에서 재료비의 원가절감에도 기여한다. 사용량은 B형 분체조성물 중량에 대해 0~30% 인 것이 바람직한데, 과도하게 적용할 경우 CaO함량이 낮아 겔타임 발현에 어려움이 있다.

c. 무수석고 또는 반수석고

석고는 통상 포틀랜드시멘트의 응결을 지연시켜 작업시간을 확보하는 재료로 시멘트 제조 시 혼합 사용되는데, 포틀랜드 시멘트, CSA계 시멘트와 같이 사용하여 에트린가이트를 형성시켜 강도를 증진시키는 재료로도 사용된다. 본 발명품에 있어서 사용량은 B형 분체조성물 중량에 대해 10~50% 인 것이 바람직한데, 이 이하에서는 지반주입재의 강도발현이 부족하고, 이 범위 이상으로 과도하게 첨가 시는 겔타임 확보가 어려운 문제가 있다. 반수석고의 경우 자체 수경성이 우수하여 겔타임 확보 면에서는 무수석고보다 우수하나, 가격이 비싼 단점이 있다.

d. 촉진제

B형 분체조성물 중에 첨가되는 촉진제는 A형 분체조성물 중의 일반 CSA계 시멘트 및 B형 분체조성물 중의 포틀랜드시멘트의 반응을 촉진시키기 위하여 리튬 및 칼슘 금속이온을 포함하는 탄산염, 수산염계 촉진제를 한 가지 또는 두 가지 이상을 B형 분체조성물 중량에 대해1~10% 사용한다.

e. 분산제

B형 분체조성물이 물과 혼합된 슬러리에서 차지하는 중량%는 A형 분체조성물이 물과 혼합된 슬러리에서 차지하는 중량%에 비해 높기 때문에, 유동성이 적고 점도가 상대적으로 높으며, 시간경과에 따른 응집발생이 심하다. 분산제는 위와 같은 문제점을 개선하여 입자의 응집을 방지하고, 적은 물시멘트비에서 유동성을 증가시켜 작업성 확보 및 강도증진의 효과를 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 분산제는 나프탈렌 설폰산염, 멜라민 설폰산염, 폴리카르본산계 감수제 중 한 가지 또는 두 가지 이상을 B형 분체조성물 중량에 대해 0.5~2.0%를 사용한다.

이하 본 발명을 실시예와 비교예를 통하여 보다 상세히 설명한다.

실시예 1~4

하기 표 3에 나열된 조성을 갖는 A형 슬러리 및 B형 슬러리르 각각 제조하였다. 여기서 실시예1의 경우 A형 슬러리에는 촉진제를 첨가하지 아니하고, B형 슬러리에만 촉진제(B형 분체 전체 중량 100.5%에 대해 5%)를 첨가한 경우이며, 실시예2의 경우에는 이와 반대로 A형 슬러리에 촉진제를 첨가하지 아니하고, B형 슬러리에만 촉진제(A형 분체 전체 중량 100%에 대해 5%)를 첨가한 경우이다. 또, 실시예3의 경우에는 A형 슬러리 및 B형 슬러리에 모두 촉진제(각각 A형 분체 전체 중량 100%에 대해 5%, B형 분체 전체 중량에 대해 2.5%)를 첨가하되, B형 슬러리의 촉진제 함량을 적게 한 경우이며, 실시예4는 A형 슬러리 및 B형 슬러리에 모두 촉진제((각각 A형 분체 전체 중량 100%에 대해 5%, B형 분체 전체 중량 100.5%에 대해 5%))를 첨가하되, B형 슬러리의 촉진제 함량을 실시예 3에 비해 증가시킨 경우이다.

마련된 A형 슬러리 및 B형 슬러리를 사용하여 겔타임, 압축강도(kgf/cm2), B형 슬러리 점도, Na2O 함량, 분말도를 측정하였다.

겔타임은 두 개의 종이컵에 각각 A형 슬러리 및 B형 슬러리를 담은 뒤, 어느 하나의 컵에 이들을 혼합하고, 다른 종이컵에 종이컵 두개에다 번갈아서 옮기다가 굳어져 정치될 때까지 걸리는 시간을 측정하였다.

압축 강도는 KSL 5105의 규격에 따라 측정하였고, B형 슬러리의 점도는 B형 점도계로 측정하였다. Na2O 함량은 혼합 후 굳어져 정치된 샘플을 화학 분석하여 측정하였다.

실시예 1 및 4의 측정 결과는 아래 표 3에 나타내었다.

실시예 5, 6

실시예5는 실시예4와 비교할 때 B형 슬러리에서 킬른 더스트를 시멘트로 대체한 경우에 대한 것이며, 실시예6은 실시예4와 비교할 때 B형 슬러러에 포함된 킬른 더스트의 함량을 증가시킨 실시예이다. 각각에 대해 전술한 바와 같이 겔타임, 압축강도(kgf/cm2), B형 슬러리 점도, Na2O 함량, 분말도를 측정한 결과를 표 3에 나타내었다.

실시예 7, 8

실시예7은 실시예4와 비교할 때, B형 슬러리 내의 킬른 더스트의 함량은 동일하게 유지하면서 석고의 함량을 증감시킨 경우에 대한 실시예이다. 각각의 실험 결과는 아래 표 3에 나타내었다.

실시예 9

실시예 4와 비교할 때, 실시예9에서는 B형 슬러리에 분산제를 첨가하지 아니하였다. 실험결과는 아래 표 3에 나타내었다.

비교예 1 ~3

본 발명과의 비교를 위해 비교예1에 규산 소다계 주입재, 비교예2에 특수 규산계 주입재, 비교예3에 기존의 시멘트 무기질계 주입재를 각각 제조하여 이에 대해 동일한 특성 평가를 행하여 표 3에 나타내었다.

*는 겔타임이 너무 길어 압축강도 측정 하지 아니함

실시예1~4의 실험결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 촉진제를 어느 하나의 슬러리에만 첨가한 경우(실시예1, 2)에는 양쪽 모두 첨가한 경우(실시예3, 4)에 비해 겔타임이 매우 긴 것을 알 수 있으며, 또 촉진제의 함량이 많을 경우(실시예4>실시예3) 겔 타임이 단축되는 것을 알 수 있다.

실시예4, 5, 6의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 킬른 더스트가 첨가되지 않은 경우(실시예5) 및 킬른 더스트가 많이 첨가된 경우(실시예6)의 경우 모두 겔 타임이 실시예4에 비해 길어짐을 알 수 있다. 즉 촉진제의 함량이 주어졌을 때 겔 타임을 단축시키기 위해서는 킬른 더스트가 적정 함량 첨가되어야 함을 알 수 있다. 이것은 압축 강도의 경우에도 마찬가지임을 알 수 있다.

실시예4, 7, 8의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예4에 비해 석고 함량이 적은 실시예7 및 석고 함량이 많은 실시예8의 경우 모두 겔타임이 증가하며, 압축 강도의 감소가 동반됨을 알 수 있다. 따라서, 촉진제의 함량이 고정된 경우 겔타임 및 압축 강도가 양호한 주입재를 설계하기 위해서는 석고 함량이 적정 범위에 있어야 함을 알 수 있다.

또, 실시예4, 9의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 분산제의 첨가 여부가 겔타임과 압축 강도에 영향을 미침을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예1 내지 9에서 전체 고형분 함량에 대해 약 0.7 중량%의 Na2O가 검출되었고, 이것은 비교예1 내지 3의 그것에 비해 매우 낮은 값임을 알 수 있다.

이상 설명한 본 발명의 실시예들은 본 발명에서 첨가되는 각 조성의 영향을 평가하기 위하여 제시되는 것이다. 예를 들어, 위 실시예들에서 실시예4가 겔타임 및 압축 강도의 관점에서 급결제로서 유용하며, 실시예 9가 겔타임 및 압축 강도의 관점에서 완결제로서 유용하지만, 위 실시예들은 주어진 촉진제의 범위 내에서 의미 있는 것이며, 촉진제의 함량이 증가하면 실시예4와 같이 킬른 더스트가 함유량이 감소하더라도 겔타임 특성의 향상이 있을 것임은 자명하다. 이것은 본 발명에서 다른 첨가물에 대해서도 마찬가지이다.

본 발명에 따르면, 기존 지반주입재의 주입 장비, 즉 믹서의 수를 그대로 이용할 수 있는 무기질계 지반 주입재 조성을 제공한다. 본 발명의 지반 주입재 조성은 종래의 무기 주입재가 갖고 있는 겔타임 특성을 만족하면서도 고강도를 갖는 지반 주입재를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 지반 주입재는 주입재에 포함된 Na2O 함량이 종래의 지반 주입재에 비해 매우 낮기 때문에 토양 오염의 우려가 없어 환경 친화적이다.

또한, 본 발명의 지반 주입재는 종래의 규산계 지반 주입 설비를 그대로 이용하면서 급결 및 완결제의 주입 동작을 종래의 장비로 충분히 수행하도록 하여 종래의 시공 방법이 그대로 적용될 수 있다.