마이크로실리카의 공학적 특성 및 현장적용성에 관한 연구

Abstract

비약액계의 대표적인 시멘트계 주입재는 지반내의 침투성이 불량하여 조립토 이외에는 주입이 되지 않고, 경화까지 많은 시간이 요구되며, 내구성이 저하되는 등의 단점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 시멘트계 주입재의 단점을 보완하고 환경에 대한 안정성을 확보하여 강도 발현 및 내구성이 우수한 효과적인 그라우트 작업을 목적으로 마이크로실리카-E(급결형), N(완결형), R(지결형) type 주입재 중에서 마이크로실리카-N type을 중심으로 공학적 특성 및 현장적용성을 평가하였다. KS규격에 의한 물리적 특성과 화학성분분석, 입도분포 및 형상을 분석하여 초미립자시멘트(Micro Cement), 콜로이드시멘트(Colloid Cement), 보통포틀랜드시멘트(Ordinary Portland Cement)의 시멘트계 주입재에 대한 특성을 비교·분석하였다. 또한 현장에서 가장 범용적으로 사용되는 배합을 기준으로 물시멘트비에 따른 1.0shot system과 국내 현장의 LW 공법 및 SGR 공법 등에서 가장 많이 적용되고 있는 1.5shot system의 배합을 선정하여 실험을 실시하였다. 마이크로실리카의 현장적용성을 평가하기 위하여 쓰레기 매립장에 시험시공 및 본 시공 후 현장투수시험, 화학반응시험, 침출수 육안 확인을 실시하였다. 시험 결과 마이크로실리카(N type)는 보통포틀랜드시멘트에 비해서 34% ∼ 78% 정도 더 큰 강도특성을 보였고, 평균입경이 약 4분의 1로 매우 미세하기 때문에 실트질 모래층 토사지반까지 침투주입이 가능할 것으로 추정된다. 또한 점도와 bleeding율이 작고 강도 발현 및 내구성에서도 유리하며 알카리 용출량이 작기 때문에 환경에 대한 안정성이 우수하다고 판단되었다. 또한 현장확인시험 결과 불투수층에 가깝게 개량된 것으로 판단되어 그라우팅의 주입상태가 양호한 상태로 확인 할 수 있었다.; This study is intended to identify the way to overcome the shortcomings of cement grouting, which do not allow anything into ground, require a lot of time till solidification and feature less durability, and to secure environmentally friendliness so as to get strength and good durability for effective grouting. The scope of this study is to identify the engineering properties and field application of micro silica N type among others like N and R types. For the purpose of comparing and analyzing the characteristics of cement grouting for micro cement, colloid cement and ordinary portland cement, test was performed in accordance with physical properties, chemical ingredient analysis and granularity distribution and shape as specified in Korean Standard. Another test was carried out by selecting 1.0shot system according to water-cement ratio pursuant to the combination that is the most widely used at the site using micro silica complete type. In addition, a test was conducted using 1.5 shot system which is widely used for LW method or SGR method across Korea and the applicability of the system was evaluated by means of in situ permeability test, chemical reaction and manual inspection of water extract from waste trial and full scale application on a landfill. The result reveals that the micro silica (type N) shows 34% to 78% higher strength than ordinary portland cement and it is expected that the average particle size as fine as one fourth will allow injection as deep as silt sand layer. In addition, it will have good environmental stability due to its low viscosity and bleeding rate, high durability and less alkali leakage. The field test indicates that it has been improved as near as impervious layer and showed that the grouting injected was in a very good condition.