섬유가 포함된 고기능성 그라우트재와 혼합 주입장치를 이용한 심층 그라우트 공법
( Fiber Reinforcement Grouting method of construction - F.R.G ) - 특허 제 10 - 1619218호

공법개요

• 시멘트와 함께 사용되는 혼합재의 성능을 개선시킴은 물론 식물성섬유를 혼용 사용하여 구근(구조체)의 손상을 최소화한 공법으로 주요특징은 구근(구조체)의 휨강도 향상, 지반과의 마찰력 및 부착력증대, 속경성능 개선 등이 있다. 또한 균질한 재료의 주입을 위하여 혼합 배출관 내부에 2차 혼합 스크류를 장착하여 혼합효율성을 극대화 하였다, 이는 시공 후 구조체의 내구성 증대로 용탈 현상을 억제시킬 수 있는 것이며, 현장에서 혼합 및 주입하므로 현장에서의 사용성이 우수한 것이고, 속경 성능이 우수하여 계절의 온도 변화에 관계없이 균질한 시공 성능을 얻을 수 있는 것이며, 지반변위를 최소화시킬 수 있는 효과를 극대화 시킨 환경 친화적인 멀티공법이다.

공법 특성

F.R.G지반주입 공법에 적용되는 그라우트재는 Al2O3함량이 60%이상인 고 순도 원료를 적용하여 시멘트 대비 사용량을 기존대비 50%이상 감소시켜 상기 문제점을 해결하고, 계절별 온도편차에 따른 품질변화를 최소화해 안정적인 속경성능이 발현될 수 있도록 했다.
식물성 섬유가 별도로 혼합되는데 식물성 섬유는 구조체의 휨강도를 증진시키는 동시에 경화 수축에 의한 균열 감소는 물론 원지반과의 결합력을 증진시켜 안정적인 구조체가 형성되도록 한다. 물과의 분산성이 좋아 구조체에 고르게 분포되고, 합성섬유에 비해 환경오염을 일으키지 않는다.

전자 현미경 확대 사진

주입방법

급결 주입 방법

A : 시멘트 믹서 B : 그라우트 혼합재 믹서 C : 실리카계 탱크 D : 시멘트 + 그라우트 2차 믹서 E : 물 + 실리카계 믹서 F : 저압 주입기 G : 주입 분사구

완결 주입 방법

A : 시멘트 믹서 B : 그라우트 혼합재 믹서 C : 시멘트 + 그라우트 2차 믹서 D : 저압 주입기 E : 주입 분사구

주입 재료 물성

배합비

ⓐ 급결 주입배합

ⓑ 완결 주입배합

현장 사용 배합비 기본물성(압축강도)

ⓐ 급결 주입배합

ⓑ 완결 주입배합

현장 사용 배합비 기본물성(휨강도)

급결배합

휨 강도 측정 사진 비교

시간 경과 후 용탈 변화 사진

중금속 용출에 대한 토양 안정화 시험

시공 순서

공법 개념도

• 주입재료 : (완결형) 시멘트 + 고 기능성 혼합재(Eo-f 10, 5) + 식물성 섬유 (급결형) 시멘트 + 고 기능성 혼합재(Eo-f 10, 5) + 실리카졸 + 식물성 섬유
• 겔타임 : 급결(8초~30초 조절 가능) ○ 주입방식 : 저주입식 ( 1.5Shot, 2Shot)
• 주입압력 : 2~7 kgf/㎠
• 주입범위 : ∅0.6m~1.2m(지반의 공극이 큰 경우는 주입 범위가 커진다.)
• 사용목적 : 차수 및 지반보강 ○ 적용지반 : 모든 토질 ○ SLIME : 없음

멀티 그라우트 주입장치 특성

F.R.G지반주입 공법에 적용되는 주입장치는 섬유가 혼합되는 특성상 기존주입장치로는 균질한 재료의 주입이 불가능하여, 아래 그림과 같이 효율적으로 개선하였다.
주요특징으로는 혼합 배출관(20) 내부에 혼합 스크류(21)를 장착하고, 혼합 스크류를 회전시키기 위한 에어 회전판(22)을 부착하여 혼합 효율성을 극대화 하였다. 기존 장치에는 주입호스에서 배출된 각 재료가 혼합 배출관(20)에서 강제 혼합되는 방식이어서 혼합 효율성이 저하되는 문제점을 안고 있으나 본 주입장치는 혼합 배출관 내부 스크류에서 1회 더 혼합되는 특징이 있어 균질한 그라우트재료를 생성할 수 있는 것을 특징으로 한다.

10 : 주입관 11, 11‘ : 토출구 20 : 혼합 배출구 21 : 혼합 스크류 22 : 에어 회전관 23 : 혼합 배출공 24 : 제 1호스 25 : 제 2호스 26 : 제 3호스 27 : 에어 호스 28 : 가압 커버 29 : 크롬 도금공

시공 사진