KR102537572B1

KR102537572B1 - 사면안정재 조성물

Info

Publication number: KR102537572B1
Application number: KR1020220080356A
Authority: KR
Inventors: 강남원; 유봉선
Original assignee: 강남원
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2023-05-26
Anticipated expiration: 2042-06-30

Abstract

본 발명은, 탈황석고 100 중량부에 대하여, 고로 슬래그(slag) 10 내지 40 중량부; 플라이애쉬(fly ash) 40 내지 70 중량부; 페이퍼애쉬 10 내지 40 중량부; 불소계 첨가제 15 내지 55 중량부; 및 수용성 고분자 10 내지 40 중량부를 포함하는, 사면안정재 조성물에 관한 것이다.

Description

사면안정재 조성물 {SLOPE STABILIZER}

본 발명은 사면안정재 조성물에 관한 것으로, 상세하게, 불소계 첨가제 및 수용성 고분자를 도입하여 고속도로나 국도의 절토, 성토 사면의 우수에 의한 유실을 효과적으로 예방하고, 우수한 강도 및 내구성을 나타내며 시공 작업 시 비산먼지의 발생을 현저히 감소시킨 사면안정재 조성물에 관한 것이다.

도로, 주택단지 또는 공업단지 조성을 위한 토목공사 등으로 상당히 많은 수의 사면(비탈면)이 형성된다. 이러한 사면은 보는 사람으로 하여금 시각적으로 불안감을 갖게 할뿐만 아니라, 우수에 의한 침식 및 세굴로 인하여 토사유실이 발생할 수 있으며, 풍화작용 및 동상작용 등에 의하여 사면의 표면부가 연약화되고 우수의 침투 및 용출수 등에 의해 지하수위가 상승하면 장기적으로 사면이 불안정해져 붕괴가 발생할 가능성이 높다.

특히 장마철과 같이 단기간에 발생하는 집중호우는 지반의 포화능력 이상으로 지하수위를 형성하여 지반의 전단강도 저하를 유발하여 사면의 직접적인 붕괴원인으로 작용한다. 이 외에도 사면의 붕괴는 인위적인 절토, 침식 등에 따른 기하학적 변화, 외적 하중증가 등 그 붕괴원인이 다양하며 심각할 경우 인명 및 재산상의 피해를 유발한다.

이에, 사면에 대한 안정성을 확보하도록 사면의 구배 및 높이 등의 사면형태에 대하여 여러 설계기준에서 제시하고 있지만 설계과정이 복잡하고 안정화 효과가 부족한 단점이 있다.

최근에는 시멘트 등을 이용한 사면안정재를 사용하는 방법들이 제시되고 있으나, 시공 작업 수행 시 비산먼지가 다량 발생하여 주변환경 및 시공자에게 피해를 주는 문제가 존재한다. 또한 지나치게 높은 압축강도로 인해 사면에서의 식생 조성에 적합하지 않은 단점이 있다.

따라서, 사면의 장기적인 안정유지가 가능하면서도, 시공과정에서 발생하는 분말 비산먼지 등 발생을 줄여 작업환경이 개선되고 사면의 녹지 조성 등을 통해 쾌적한 경관조성이 가능한 새로운 사면안정재의 개발이 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1179582호(2012.08.29)

본 발명의 목적은 사면 안정화 시공과정에서 비산먼지의 대량 발생문제를 해결하여 시공자의 작업환경 및 주변환경을 개선하는 것이다.

또한, 시멘트계 사면안정재 대비 낮은 강도 및 내구성 문제를 해결하여 시멘트를 사용하지 않고서도 우수한 압축강도 및 내구성을 나타내는 사면안정재 조성물을 제공하는 것이다.

또한, 사면의 녹지 조성 등을 통해 쾌적한 경관조성이 가능하여 자연생태계와 조화되는 안전성과 쾌적성을 갖는 사면안정재 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은, 탈황석고 100 중량부에 대하여, 고로 슬래그(slag) 10 내지 40 중량부; 플라이애쉬(fly ash) 40 내지 70 중량부; 페이퍼애쉬 10 내지 40 중량부; 불소계 첨가제 15 내지 55 중량부; 및 수용성 고분자 10 내지 40 중량부를 포함하는, 사면안정재 조성물을 제공한다.

일 양태에 따르면, 상기 플라이애쉬는 산화칼슘 함량이 60 중량% 이상의 고칼슘 플라이애쉬일 수 있다.

일 양태에 따르면, 상기 탈황석고는 산화칼슘 함량이 50 중량% 이상이며, 황산화물 함량이 10 중량% 이상일 수 있다.

일 양태에 따르면, 상기 불소계 첨가제는 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로 에틸렌-플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE), 테트라플루오로에 틸렌-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴플루오라이드 삼원공중합체(THV), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리불 화비닐리덴(PVdF) 및 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

일 양태에 따르면, 상기 수용성 고분자는 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone, PVP), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide, PEO), 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose, CMC), 전분(starch) 및 폴리아크릴산(polyacrylic acid, PAA)으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 사면안정재 조성물은, 사면 안정화 시공과정, 구체적으로 상기 사면안정재 조성물이 담긴 톤백(ton bag)을 절개하여 사면에 쏟아 붓는(pour out) 과정 및 상기 사면안정재 조성물을 기존토양과 혼합 및 다짐하는 과정에서 발생하는 비산먼지의 양을 현저히 감소시켜 시공자의 작업환경 및 주변환경을 개선할 수 있다.

또한, 시멘트를 사용하지 않고서도 우수한 압축강도 및 내구성을 가져 장기간 사면에 대한 안정화가 가능하며, 동시에 식생이 용이하여 안전성 및 쾌적성을 모두 나타낼 수 있다.

도 1은 실시예 2에 따라 제조된 사면안정재 조성물이 담긴 톤백을 절개하여 안정화시키고자 하는 사면 상부에 쏟아붓는 과정을 촬영한 이미지이다.
도 2는 비교예 3에 따라 제조된 사면안정재 조성물이 담긴 톤백을 절개하여 안정화시키고자 하는 사면 상부에 쏟아붓는 과정을 촬영한 이미지이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지 식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

통상적으로, 사면안정재 조성물은 높은 압축강도를 확보하기 위해 시멘트를 기본적으로 포함하도록 구성된다. 시멘트계 사면안정재를 사용하여 급경사지거나 암반 사면에 시공할 경우 우수한 내구성 및 사면 안정성을 나타내지만, 중금속이 검출되는 등 환경적 문제가 존재하며 시공 시 대량의 비산먼지를 발생시켜 작업환경이 열악하고 주변환경에도 피해를 가져다 주는 문제가 존재한다. 특히 높은 압축강도로 인해 식생 조성 및 활성화에 어려운 문제 또한 존재한다.

본 발명은 시멘트를 사용하지 않는 무시멘트 사면안정재 조성물에 관한 것으로, 탈황석고, 고로 슬래그, 플라이애쉬, 페이퍼애쉬, 불소계 첨가제 및 수용성 고분자를 특정 함량으로 포함함으로써 장기적인 사면 안정화가 가능하면서도 시공 시 발생하는 비산먼지의 양을 현저히 감소시키고 식생 활성화에 유리한 조건을 제공할 수 있다.

상기 탈황석고는 배연탈황 공정과정에서 부산물로 발생되는 석고를 지칭한다. 상기 탈황석고는 급속한 수화 응결정성이 있어 짧은 시간 내에 탈형, 운반, 가공이 가능하기 때문에 대량생산에 적합하고 다른 재료와 혼합하여 복합재료로 이용이 가능한 장점을 가진다

본 발명에서는 상술한 탈황석고를 주원료로 사용함으로써 산업 폐기물 재활용에 따른 환경영향을 최소화할 수 있다. 한편, 최근 폐기물관리법에 의해 탈황석고는 특별한 유해성이 없는 것으로 인정되어 사업장 일반폐기물로 분류되고 있다.

작업성 저하없이 초기 강도를 충분히 발현하기 위한 측면에서, 상기 탈황석고는 산화칼슘 함량이 50 중량% 이상, 바람직하게는 50 내지 70 중량이며, 황산화물 함량이 10 중량% 이상, 바람직하게는 10 내지 30 중량%인 것을 특징으로 할 수 있다. 이때 산화칼슘은 Free-Ca0를 지칭하며, 황산화물은 SO₃를 지칭한다.

상기 플라이애쉬(fly ash)는 화력발전소에서 미분탄(pulverized coal)을 태우면서 발생하는 애쉬(ash) 중 집진기를 통해 포집되는 애쉬를 지칭하며, 상기 플라이애쉬는 분말도 2500 내지 6500 cm²/g, 바람직하게는 3000 내지 5000 cm²/g 를 가지되 평균 입경이 30 ㎛ 이하, 바람직하게는 10 내지 25 ㎛를 가질 수 있다.

상기 탈황석고 100 중량부에 대하여 상술한 플라이애쉬 40 내지 70 중량부, 바람직하게는 45 내지 68 중량부, 보다 바람직하게는 50 내지 65 중량부를 포함할 수 있다. 한편, 상술한 범위를 벗어나는 경우 포화에 의해 상술한 플라이애쉬 입자의 비율이 증가하더라도 초기강도 증가효과가 미미하거나, 플라이애쉬 이외 성분과의 혼합이 균일하게 이루어지지 않는 문제가 발생하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 사면안정재 조성물은, 고칼슘 플라이애쉬를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 고칼슘 플라이애쉬는 중소규모 열병합발전소에서 질산화물의 배출을 방지하기 위해 연소온도를 850℃ 정도로 유지하고, 암모니아 분무 등 방법을 사용하는 공정에서 발생되는 고칼슘 플라이애쉬일 수 있다.

상기 고칼슘 플라이애쉬는 Free-CaO 함량이 30 중량% 이상, 바람직하게는 35 내지 80 중량%, 보다 바람직하게는 50 내지 70 중량%이며 SO₃ 함량이 1 내지 10 중량%이고 분말도가 3000 내지 4000 cm²/g인 것이 유리하다.

상기 고칼슘 플라이애쉬는 다량의 칼슘이온(Ca²⁺)를 포함함에 따라, 상기 Ca²⁺과 기존토양 내 H⁺, Na⁺ 사이에서 양이온 교환이 일어나면서 확산 이중층(diffuse double layer) 감소에 따른 강도증가 효과를 나타낼 수 있다.

상기 페이퍼애쉬는 종이를 생산하는 과정에서 발생하는 제지슬러지의 수분을 제거하고 소각로에서 소각 후 포집되는 애쉬를 의미하며, SiO₂, Al₂O₃ 및 CaO 를 주성분으로 포함할 수 있다.

상술된 양이온 교환에 따른 강도증가 효과를 보다 효율적으로 발현하기 위한 측면에서, 상기 페이퍼애쉬는 중성 초지 제조과정에서 발생하는 칼슘계 페이퍼애쉬를 포함할 수 있다. 이러한 칼슘계 페이퍼애쉬는 Free-CaO를 30 중량% 이상, 바람직하게는 40 내지 60 중량% 포함함으로써 상기 고칼슘 플라이애쉬와 상승효과를 나타내어 장기적 강도발현에 따른 내구성을 현저히 증가시키게 된다.

이를 위해, 상기 탈황석고 100 중량부에 대하여 상기 페이퍼애쉬 10 내지 40 중량부, 바람직하게는 20 내지 38 중량부, 보다 바람직하게는 25 내지 35 중량부를 포함하는 것이 유리하다.

상기 고로 슬래그(slag)는 제철소의 선철 제조시 용광로(고로)에서 생산되는 부산물로서, SiO₂ 25~40%, Al₂O₃ 5~20% 및 CaO 30~50%의 조성을 가지는 것이라면 제한없이 사용 가능하다. 상술한 조성을 만족할 경우 상용품을 구입하여 사용하는 것도 가능하다. 바람직하게는 상기 고로 슬래그는 SiO₂ 30~35%, Al₂O₃ 10~15% 및 CaO 40~45%의 조성을 가질 수 있으며, 강열감량(Loss on ignition, LOI)이 5 미만인 것을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

상기 탈황석고 100 중량부에 대하여 상기 고로 슬래그 10 내지 40 중량부, 바람직하게는 20 내지 38 중량부, 보다 바람직하게는 25 내지 35 중량부를 포함할 수 있다.

상술한 조건에서 기존토양의 함수비를 저하시킴과 동시에 기존토양 내 토립자의 이동을 구속하여 압축강도 증가에 따른 사면 안정화 효과를 발현할 수 있다. 상술한 범위를 벗어나는 경우 압축강도가 지나치게 높아져 후술되는 식생 조성 및 활성화에 적합하지 않거나, 장기적인 강도 발현 및 내구성 증진 효과가 미미한 문제가 존재한다. 이때 상기 기존토양은, 본 발명의 일 실시예에 따른 사면안정재 조성물과의 혼합 및 다짐과정을 통해 사면 안정화가 이루어지는 사면에 위치하는 토양을 지칭한다.

한편, 상기 고로 슬래그는 미분말 상태일 수 있으며 바람직하게는 평균 입경이 20 ㎛ 미만, 보다 바람직하게는 12 내지 16 ㎛인 미분말일 수 있다. 이에 따라 경제성을 확보하는 동시에 상술한 강도 발현이 가능하게 된다.

상기 불소계 첨가제는 불소수지를 포함할 수 있으며, 구체적으로, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로 에틸렌-플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE), 테트라플루오로에 틸렌-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴플루오라이드 삼원공중합체(THV), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리불 화비닐리덴(PVdF) 및 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 불소계 첨가제는 나노섬유 형태로 존재할 수 있다. 즉, 나노섬유 형태의 불소계 첨가제는 상술한 사면안정재 조성물을 구성하는 각 입자를 포착함으로써 사면안정재 조성물을 포함하는 톤백을 절개하여 사면에 쏟아붓고, 기존토양과 혼합 및 다짐하는 과정에서 발생하는 비산먼지의 양을 현저히 감소시킬 수 있다.

상기 불소계 첨가제는 상술한 사면안정제 각 조성과의 혼합과정에서 열처리함으로써 나노섬유 형태로 전환될 수 있다. 구체적으로, 상기 혼합과정에서 발생하는 열을 이용하되 추가적인 열처리과정을 수행함으로써 평균직경이 1 내지 1 mm, 바람직하게는 100 내지 900 ㎛인 나노섬유 형태의 불소계 첨가제가 균일하게 분산된 사면안정제 조성물을 얻게 된다. 이를 위해 상기 열처리는 80 내지 300℃, 바람직하게는 100 내지 250℃ 에서 30분 내지 2시간 동안 진행되는 것이 유리하다.

상기 탈황석고 100 중량부에 대하여 상기 불소계 첨가제 15 내지 55 중량부, 바람직하게는 20 내지 52 중량부, 보다 바람직하게는 35 내지 50 중량부를 포함함으로써 경제성 확보는 물론, 상술한 시공과정 중 발생하는 비산먼지의 양을 감소시켜 작업환경 및 주변환경을 개선할 수 있다.

상기 수용성 고분자는 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone, PVP), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide, PEO), 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose, CMC), 전분(starch) 및 폴리아크릴산(polyacrylic acid, PAA)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 사면안정재 조성물은 상술한 수용성 고분자를 포함함에 따라 상기 조성물의 유동성을 향상시킴은 물론, 상기 조성물의 점성을 높게 하여 각 성분들의 분리를 방지하고 자체의 부착력으로 인해 시공하고자 하는 사면의 기존토양과의 부착 성능을 향상시키면서, 장기적으로 우수한 강도를 나타낼 수 있다.

상술한 수용성 고분자를 포함하는 사면안정재 조성물을 사면에 도포하여 기존 토양과 혼합한 후 다짐하였을 때 토양의 보습성을 증진시키고, 종자의 발아력을 높일 수 있어 식생 안정화 측면에서 유리하다.

상기 탈황석고 100 중량부에 대하여 상기 수용성 고분자 10 내지 40 중량부, 바람직하게는 20 내지 38 중량부, 보다 바람직하게는 25 내지 35 중량부를 포함할 수 있다. 상술한 범위를 초과하는 경우, 점도 감소에 따른 각 조성들의 분리가 발생하여 초기 강도 발현에 영향을 줄 수 있으며 비경제적이고, 상술한 범위 미만인 경우 상술한 효과가 미미하다.

한편, 상기 수용성 고분자는 수평균 분자량(Mn) 1000 내지 300,000 g/mol, 바람직하게는 3000 내지 100,000　g/mol일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 사면안정재 조성물은, 수용성 고분자로 PVA를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이에 따라 상술한 불소계 첨가제와의 우수한 혼화성(miscibility)을 가지면서 상기 사면안정재 조성물을 기존토양과 혼합하여 시공하는 과정에서 토양 내 수분과 반응하여 비산먼지의 발생을 현저히 감소시키면서도 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 사면안정재 조성물은, 경화용 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 첨가제는 에틸 비닐아세테이트, 이소부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴에이트, 옥틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트로, 염화마그네슘, 염화칼륨, 염화나트륨, 염화칼슘, 황산나트륨 및 규산나트륨로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 사면안정재 조성물은 톤백(ton bag) 등에 보관될 수 있다. 상기 톤백의 절개를 통해 내부에 수용된 사면안정재 조성물을 안정화시키고자 하는 사면 상부에 쏟아부은 후 기존토양과 혼합 및 다짐(compaction) 과정을 실시함으로써 사면 안정화 시공작업을 수행할 수 있다. 이때 상기 기존토양 100 중량부에 대하여, 상기 사면안정재 조성물 2 내지 20 중량부, 바람직하게는 4 내지 18 중량부, 보다 바람직하게는 5 내지 15 중량부를 혼합하여 시공하는 것이 바람직하다.

상기 혼합 및 다짐 과정은 다짐장비를 이용하여 수행될 수 있으며, 상기 다짐장비는 당업계에서 통상적으로 사용되는 다짐장비라면 특별히 제한하지는 않지만, 바람직하게는 백호 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 사면안정재 조성물이 도포된 사면은 시멘트 조성을 사용하지 않음에도 2.5 MPa 이상의 압축강도를 나타내며 우수한 내구성을 나타낸다. 특히, 상술한 톤백 절개과정 및 혼합/다짐 과정에서 비말먼지의 발생을 현저히 감소시켜 작업자의 작업환경 및 주변환경을 개선할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 사면안정재 조성물이 도포된 사면은 식생 안정화에도 유리하여 사면 안정은 물론, 사면 녹화에도 매우 적합하며, 재시공이 가능한 장점을 가진다.

이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예

(실시예 1)

하기 표 1에 기재된 조성으로 사면안정재 조성물을 제조하였다. 한편, 상기 플라이애쉬 및 페이퍼애쉬 내 Free-CaO의 함량은 각각 10 중량% 및 50 중량%이고, 탈황석고 내 Free-CaO 함량은 55 중량%이며, SO₃ 함량은 25 중량%인 것을 사용하였다.

(실시예 2~3)

하기 표 1에 기재된 조성으로 사면안정재 조성물을 제조하였다. 이때 플라이애쉬 및 페이퍼애쉬 내 Free-CaO 함량은 각각 65 중량% 및 50 중량%이고, 탈황석고 내 Free-CaO 함량은 55 중량%이며, SO₃ 함량은 25 중량%인 것을 사용하였다.

(비교예 1~2)

하기 표 1에 기재된 조성으로 사면안정재 조성물을 제조하였다. 이때 플라이애쉬 및 페이퍼애쉬 내 Free-CaO 함량은 모두 10 중량%이고, 탈황석고 내 Free-CaO 함량은 55 중량%이며, SO₃ 함량은 25 중량%인 것을 사용하였다.

(비교예 3)

포틀랜트 시멘트 100 중량부에 대하여, 석고 80 중량부, 생석회 80 중량부, 플라이애쉬 15 중량부 및 고로 슬래그 20 중량부를 사용하여 사면안정재 조성물을 제조하였다. 이때 상기 플라이애쉬 및 페이퍼애쉬 내 Free-CaO 함량이 모두 50 중량%이고, 탈황석고 내 Free-CaO 함량은 55 중량%이며, SO₃ 함량은 25 중량%인 것을 사용하였다.

조성	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
탈황석고	100	100	100	100	100
플라이애쉬	45	57	57	45	45
페이퍼애쉬	23	29	29	23	23
고로 슬래그	23	29	29	23	23
PVdF	30	43	43	-	30
PVA	23	29	-	-	-
PVP	-	-	29	-	-
SBR	-	-	-	23	-

표 1에서 각 조성의 단위는 중량부이며, 실시예 1~3 및 비교예 1~2는 탈황석고 100 중량부에 대한 함량을 나타낸 것이다.

평가예 1: 압축강도 평가

상기 실시예 1~3 및 비교예 1~3에 따라 제조된 조성물을 φ10Х20 cm 몰드에 3층으로 나누어 다진 후 성형하였으며, 2d 습윤[20℃, 80%(RH)]+ 5d 수중[20℃] + 21d 건조[20℃, 50%(RH)] 양생을 실시하여 시험용 공시체를 각각 제작하였다.

상기 제작된 공시체를 대상으로 KS F 2405 기준에 따라 압축강도 시험을 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

평가예 2: 길이변화율 평가

상기 평가예 1과 동일한 방법으로 시험용 공시체를 제작한 후, KS F 2424 기준에 따라 각 공시체의 길이변화를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

평가예 3: 흡수율 평가

상기 평가예 1과 동일한 방법으로 시험용 공시체를 제작한 후, KS F 2476 기준에 따라 흡수율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

	압축강도 (MPa)	길이변화율(%)	흡수율(%)
실시예 1	2.8	0.05	0.90
실시예 2	3.2	0.02	0.72
실시예 3	3.1	0.08	0.81
비교예 1	2.4	0.21	2.11
비교예 2	2.2	0.11	2.34
비교예 3	5.0	0.19	2.82

표 2에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 사면안정재 조성물을 이용하여 제조된 공시체의 경우, 우수한 압축강도를 나타내었으며 길이변화율 및 흡수율 또한 감소되어 수축저감효과 및 열화를 억제 또는 지연시키는 효과가 있다.

구체적으로, 본 발명에서 제시한 가장 바람직한 함량범위를 만족하는 실시예 2 및 3의 경우, 그렇지 않은 실시예 1 대비 더 높은 압축강도와 낮은 길이변화율 및 흡수율을 나타낸 것을 확인할 수 있다.

한편, 실시예 3의 경우, 수용성 고분자로 PVP를 사용함에 따라 압축강도는 실시예 2와 유사하였으나, 길이변화율 및 흡수율은 실시예 2 대비 높은 결과를 나타낸 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 본 발명에 따른 사면안정재 조성물에 있어, PVA가 공시체 내부의 수분증발 억제에 따른 건조수축 및 팽창이적 현상을 가장 효율적으로 감소시키는 것을 시사한다.

비교예 3의 경우, 높은 압축강도를 나타내었으나, 지나치게 높은 압축강도로 인해 식생의 조성 및 활성화가 어려울 것으로 판단된다. 반면, 본 발명의 실시예에 따른 실시예 1~3의 경우 2.8 MPa 이상의 압축강도를 나타내었으므로, 사면 안정화에 충분한 강도는 물론, 추후 식생의 조성 및 활성화에 유리한 조건을 제공할 수 있다.

평가예 4: 비산먼지 발생 정도 평가

상기 실시예 2 및 비교예 3에 따라 제조된 사면안정재 조성물이 담긴 톤백을 절개하여 안정화시키고자 하는 사면 상부에 쏟아부었으며, 이때 발생하는 비산먼지의 양을 카메라로 촬영하였고 그 결과를 각각 도 1 및 2에 나타내었다.

도 1은 실시예 2에 따른 사면안정재에 대한 이미지 결과이며, 도 2는 비교예 3, 즉 일반적인 시멘트계 사면안정재에 대한 이미지 결과로, 실시예 2의 경우, 비산먼지 발생량이 현저히 감소된 것을 확인할 수 있다. 이에 따라 작업자의 작업환경은 물론, 주변환경을 개선할 수 있게 된다.

Claims

탈황석고 100 중량부에 대하여,
플라이애쉬(fly ash) 40 내지 70 중량부;
페이퍼애쉬 10 내지 40 중량부;
고로 슬래그(slag) 10 내지 40 중량부;
불소계 첨가제 15 내지 55 중량부; 및
수용성 고분자 10 내지 40 중량부로 이루어지는, 사면안정재 조성물.
제1항에 있어서,
상기 탈황석고는 산화칼슘 함량이 50 중량% 이상이며, 황산화물 함량이 10 중량% 이상인, 사면안정재 조성물.
제1항에 있어서,
상기 플라이애쉬는 산화칼슘 함량이 60 중량% 이상의 고칼슘 플라이애쉬인, 사면안정재 조성물.
제1항에 있어서,
상기 불소계 첨가제는 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로 에틸렌-플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE), 테트라플루오로에 틸렌-헥사플루오로프로필렌-비닐리덴플루오라이드 삼원공중합체(THV), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리불화비닐리덴(PVdF) 및 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는, 사면안정재 조성물.
제1항에 있어서,
상기 수용성 고분자는 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone, PVP), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide, PEO), 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose, CMC), 전분(starch) 및 폴리아크릴산(polyacrylic acid, PAA)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는, 사면안정재 조성물.