CF(Clean Firm) 공법 설명서

C.F 工法 설명서

 

(Clean Firm)

 

 

 

  

1. 공법의 개요

 

CF(Clean Firm)공법은 WATER GLASS에서 알카리를 안전하게 제거한 silica - sol(비알카리 실리카졸)에 시멘트액을 조합해서 고결시키는 것을 특징으로하며 무공해성 주입제이다. 즉, clean firm은 시멘트계 GROUT보다도 안정성이 높고 또한 GROUT로서의 우수한 성능도 갖춘 주입제를 말한다. 이 clean firm은 Gel Time에 의해 일반적인 Clean Firm과 연결형의 Clean Firm이 있다.

 

2.공법의 특성

1) Clean Firm은 일반적으로 2중관 롯드주입공법과 manchette tube 공법에 적합하다.

2) Silica Sol은 중성영역에서 사용되므로 Water Glass의 알카리가 전혀 없다.

3) Gel Time은 순결에서 수분까지 얻어지고 안정성이 우수하다.

4) 우수한 강도를 발휘하고 경시적 내구성이 우수하다.

5) 지하수등에 주입액이 희석되어도 Gel Time의 지연 영향이 적으며 다량의 물에 희석되면 시멘트 입자는 응집침강(凝集沈降)도 일어나게 하며 분리해서 고결한다.

6) 주제의 Silica는 활성화 되어있기 때문에 특수지반, 혹은 산 및 알카리수에 대해서도 Gel화나 시멘트의 경화를 방해하지 않는다.

7) 주입제 속에는 유해물질이 함유되어 있지 않으며 반응 생성물은 거의 안전한 물질이 된다.

 

 

 

3. Clean Firm의 물성

1) 재료의 성상

구 분		명 칭	분 자 식	외 관	취 기	비중 (20˚C)	PH
A 액	主 劑	Silica Sol (CF)	Si(OH)₂SO₄	무색액체	약간의 냄 새	1,05∼1.07	2 이하
		Silica Sol(CF瞬結)				1.08∼1.11
B 액	硬化劑	중탄산소다	NaHCO₂	무색분말	없 음	2.20	8∼10
	安定劑	特殊 Water Glass(液狀)	Na₂O∙nSiO₂	무색액체	없 음	1.32	11∼12
		特殊 Water Glass(粉末)		백색분말	없 음	2.2	11∼12

2) Clean Firm의 표준 배합

A 액 ( 200ℓ)	B 액 (200ℓ)	*1 Silica Sol의 농도에 따라 CF, CF(순결)로 구별.   *2 포틀란트 또는 고로시멘트 (Slag계)   *3 분 말 1.0㎏ (액 상) 2.0ℓ
주제 200 *1 (Silica Sol)	*2 시멘트 80㎏ 경화제 3㎏   *3 안정제1.0㎏ 물 잔량(2ℓ)

 

3) Clean Firm의 Gel Time

가) Gel Time은 주로 Silica Sol 농도에 따라 결정되고 CF는 1~2분 전후에서 CF(순결)는 5~15초 이하로 조정한다.

나) 그 외 시멘트의 종류 및 양, B액의 혼합시간 온도등에 의해서 Gel Time은 다소 변 화된다.

 

 

 

Silica Sol의 농도와 Gel Time과의 관계

 

 

4) Clean Firm의 고결 강도 (Homo Gel의 강도)

*실험은 4 X 4 X 16㎝ 공시체를 만들어 *실험은 중량 180g 선단각도 15 ̊의 관

수중양생하여 실시하였음. 입 CONE을 사용하여 원위치로 돌아올

* 시멘트의 양은 1㎥당 250㎏임 때 측정관입저항을 측정한 결과임.

HOMO GEL의 강도 

 *배합 1㎥당 현탁형 실리카졸,LW의 시멘트는 500㎏,벤토나이트의 시멘트는 500㎏,벤토나이트는 250㎏임

경화직후의강도발휘

가) silica sol 농도에 따라 시멘트의 변화 발견이 달라진다.

나) 초기강도는 보통시멘트가 우수하고 최종강도는 slug계시멘트(고로시멘트)가 우수하다.

다) CF의 Homo Gel 강도는 CF(순결) 보다 20% 전후 저하됨.

 

5) Clean Firm의 희석과 Gel Time

가) 지하수 등에 의해 배합액이 희석되어도 Gel Time 지연의 영향이 적으면 완전히 고결

된다.

나) 다량의 물에 희석 되어도 시멘트 입자는 1~2분에 응집침강을 일으키며 희석액에서 분리된다.

CF의 희석에 의한 Gel Time의 변화

 

6) Gel Time의 내구성

- Clean Firm은 Water Glass 중의 알카리 (Na₂O)를 완전히 제거한 Silica Sol을 주재로 하며 Gel의 내구성은 크고 강도의 경시적 변화는 거의 없다.

4. CLEAN FIRM의 안전성과 환경 보전성

1) Water Glass를 산성액재(황산계)로 처리한 Silica Sol에 시멘트,탄산나트륨을 작용시킨 반응생성물은 시멘트 경화물, 실리카겔과 소량의 황산나트륨 및 탄산이다.이 중에서 시 멘트 경화물 및 탄산은 안전하며 실리카겔도 암석, 모래의 주성분인 Si0₂와 같이 안전

한 불용성물질로 구성되어있다.

2) 황산나트륨도 겔화물로 부터 소량 용탈하지만 안정된 중성염으로 일반적으로 지하수에 30 ~ 40 ppm, 해수에 1500 ~ 2000ppm 함유되어있고 식품 첨가물로 사용할 정도로 안전 하다.

3) CF 배합액은 무색무취이며 유기물 및 유해한 중금속은 전혀 함유하고 있지 않다. 한편 수질보전면에서 보면, 시멘트가 실리카졸에 의해 응집상태에서 급결 하므로 시멘트입자

확산이 거의 없고 이와 함께 알카리의 확산도 시멘트계보다 적다.

중금속시험결과

성 분	검사결과	기준
납(Pb)	불검출	0.2
카드aba(Cd)	“	0.1
비소(As)	“	0.2
크롬(Cr⁶)	“	0.2
수은(Hg)	“	0.005

 

 

Gel化物에서 알카리의 용탈

실험은 고결 1일후 호모겔(4 X 4 X 16㎝)을

물 1.2ℓ속에 투입한 다음 매일 물을 바꾸며

pH를 측정한 결과이다.

5. CF의 시공과 적용

CF의 실리카졸의 농도에 다라 CF-1호, CF-2호로 구별되며 주입 특성이 현저히 다르다.

다음의 표는 실리카졸의 시공과 적용을 나타내고 있다.

CF공법의 시공과 적용

실리카 졸 농 도	단결력(경화 시간)의 범위	주입방식	주입관의 설 치	개소당의 주입범위	주입대상지반
저농도 용액 CF - 1호	유사고결 영역 ( 소성상 )	1.5 Shot	단 관	광 범 위	Silt, 점성토 등의 불투수 지반의 맥상주입
고농도 용액 CF - 2호	급결고결영역 ( 급결 20초 )	2.0 Shot	이중관	한정범위	사력과 같은 대단히 투수성이 양호한 지반

일반적으로 현탁액형 실리카졸과 같은 주입재는 시멘트 입자를 포함하고 있기 때문에 세사층에 대한 침투 주입에는 부적합하다. 따라서 CF공법은 주로 다음과같은 범위에 적용된다.

가) 점성토 지반에 있어서 압축강도와 전단강도의 증대를 위한 맥상주입.

나) 사력층과 같이 투수성이 좋은 지반에 단독으로 또는 용액형 주입재와 병용해서 침투주 입에 의한 지수 및 지반의 강화.

다) 용액형 주입재와의 복합주입에서의 선행주입.

라) 토층 경계면에 대한 주입.

마) 대공극의 충전 주입.

바) 응급 지수용 주입.

CF공법은 이상과 같이 적용범위가 광범위하며 각 방면에 걸쳐 널리 사용될 수 있다. 이하 CF - 1 호와 CF - 2 호의 특징을 설명한다.

 

CF - 1 호 ( 유사고결영역 )

가) 겔화후 시멘트의 경화발현까지의 소성상태의 범위에서는 펌프로 압송가능하다.

나) 암반등의 균열에 대해서 광범위하게 미세부까지 주입된다.

다) 복합주입의 경우, 앞서 주입된 겔이 소성상태에 있는 동안은 나중에 주입된 주입재가 쉽게 뚫고 들어갈 수 있는 등 유기적인 조합체가 이루어 진다.

라) 함수비가 높은 연약지반에 대해서는 분사주입 등의 방법에 의해 소량의 시멘트로 조기 고강도를 낼 수 있다.

마) 수면하 및 수역에 접한 곳에서는 시멘트가 토립자를 함유하여 응집하므로 수질 혼탁이 적다.

 

CF _ 2 호 ( 급결영역 )

가) Silica Sol과 시멘트가 순간적으로 강고(强固)한 반응을 일으키므로 지하유수가 많은 사력층, 용수가 있는 지역에서는 차수효과가 대단히 좋다.

나) 겔타임은 급결 ~ 20초 정도이며 주입 범위는 1 ~ 2 m 정도에 한정된다.