슬러리월 시공 시 안정액의 기능, 유의사항

 

1. 안정액 정의

 

안정액은 슬러리월(지하연속벽) 공법에서 트렌치(trench)를 굴착할 때 굴착면의 붕괴를 방지하고 굴착 공간을 안정적으로 유지하기 위해 사용하는 점성액체입니다. 주로 점토광물인 벤토나이트(Bentonite)를 물과 혼합하여 만든 벤토나이트 안정액이 널리 사용되며, 최근에는 고분자계 합성 안정액이나 벤토나이트와 고분자를 혼합한 복합 안정액도 활용되고 있습니다. 안정액은 굴착된 공간 내에 채워져 흙막이 역할을 하며, 지반의 수평방향 토압과 수직방향 지하수압에 대항하여 굴착면을 지지하는 역할을 수행합니다. 또한 굴착 중 발생하는 슬라임(잔토, 세립질 입자 등)의 침전과 분리에도 기여하여, 시공 중 품질확보를 위한 기본적 수단으로 간주됩니다. 안정액은 단순한 액체가 아니라 특정한 물리적·화학적 성질을 갖도록 설계되어야 하며, 비중, 점도, pH, 겔화시간, 모래함량 등의 품질 기준을 만족해야 합니다. 이러한 특성을 갖춘 안정액은 슬러리월 공법의 안정적인 시공을 가능하게 하며, 나아가 콘크리트 타설 전까지 벽면을 안전하게 보호하는 데 필수적인 역할을 합니다.

 

 

2. 안정액의 종류 및 특징

 

안정액은 사용 목적과 현장 조건에 따라 벤토나이트 안정액, 고분자 안정액, 복합 안정액 등으로 구분되며, 각기 다른 특성과 장단점을 가집니다. 첫째, 벤토나이트 안정액은 가장 널리 사용되는 안정액으로, 천연 점토광물인 벤토나이트를 물에 혼합해 만든 점성이 높은 용액입니다. 점성이 뛰어나며 굴착면 보호 효과가 크고 슬라임 침전 성능이 우수하다는 장점이 있지만, 반복 사용 시 점성이 감소하고 슬러지 발생량이 많다는 단점이 있습니다. 둘째, 고분자 안정액은 합성 폴리머 물질(예: 폴리아크릴아마이드계)로 구성되며, 벤토나이트에 비해 점도는 낮지만 점도 유지가 용이하고 슬러지 발생이 적습니다. 특히 슬라임 생성이 적고 여과성도 뛰어나며, 안정성이 지속된다는 장점이 있어 도시 중심부와 같이 폐기물 처리가 어려운 현장에서 유리하게 작용합니다. 다만 가격이 비교적 높고 초기 배합에 정밀한 관리가 필요합니다. 셋째, 복합 안정액은 벤토나이트와 고분자계 물질을 혼합하여 각자의 장점을 조합한 형태입니다. 이 방식은 고점도와 낮은 슬러지 발생, 우수한 침전 효과를 동시에 추구할 수 있어 고난이도 현장에 적용됩니다. 각 안정액은 현장 조건(지반, 지하수위, 온도 등)과 공법(기계식, 역굴착식 등)에 따라 적절히 선택되어야 하며, 사용 중에도 지속적으로 비중, 점도, pH, 모래함량 등을 측정하며 관리되어야 합니다.

 

3. 슬러리월 시공 시 안정액의 기능

슬러리월 시공 시 안정액은 굴착 안정성 확보, 지하수 유입 차단, 슬라임 침전 유도, 벽면 보호 등의 기능을 수행합니다.

먼저, 안정액은 굴착된 트렌치의 벽면을 지지하여 주변의 지반 붕괴를 방지하는 주요 자입니다. 굴착이 진행됨에 따라 지반은 스스로의 무게를 견디지 못하고 붕괴할 수 있으며, 이때 안정액의 점성과 비중이 작용하여 벽면에 정압을 가해 안정성을 유지시켜 줍니다. 두 번째 기능은 지하수 유입의 억제입니다. 지하연속벽 공법은 지하수위 아래까지 굴착되는 경우가 많기 때문에, 지하수의 압력으로 인해 트렌치 내부로 유입될 수 있습니다. 안정액은 수압에 대응하는 내부압을 형성하여 이러한 유입을 차단합니다. 세 번째로, 안정액은 슬라임을 침전시키는 역할을 합니다. 굴착 중에 생성되는 미세한 입자들은 안정액의 점성에 의해 쉽게 가라앉으며, 이를 통해 콘크리트 타설 전에 깨끗한 굴착면을 확보할 수 있습니다. 마지막으로, 안정액은 콘크리트 타설 중에도 벽면을 지지하는 역할을 지속적으로 수행하며, 콘크리트와 안정액이 잘 분리되도록 유도하여 품질 저하를 방지합니다. 이러한 기능들은 슬러리월 시공 품질 확보를 위한 핵심적인 요소로, 안정액의 지속적 관리와 모니터링이 매우 중요합니다.

 

4. 슬러리월 시공 시 유의사항

슬러리월 공법은 품질확보 향상을 위해서는 안정액 활용 및 관리가 매우 중요합니다.

 

먼저, 안정액의 품질관리가 중요합니다. 시공 중에 일정한 주기로 비중, 점도, pH, 모래함량 등을 측정하고, 기준에 맞지 않을 경우 안정액을 교체하거나 재생해야 합니다. 예를 들어, 벤토나이트 안정액은 마쉬콘컵 점도 기준 32초 이상, 비중 1.031.12 g/cm³, pH는 79 범위를 유지해야 하며, 이를 충족하지 못할 경우 벽면의 붕괴 또는 콘크리트 불량 등의 문제가 발생할 수 있습니다.

두 번째 유의사항은 슬라임 제거입니다. 콘크리트 타설 전 반드시 트렌치 바닥에 쌓인 슬라임을 제거해야 하며, 이를 위해 슬라임 샘플러나 펌프를 활용한 바닥 청소로 깨끗한 상태 유지가 중요합니다. 슬라임 제거가 잘 되어있지 않은 경우 콘크리트와 벽체 간의 접합 불량과 같은 구조적 결함으로 이어질 수 있습니다.

세 번째는 안정액의 순환 및 여과 관리입니다. 안정액은 반복 사용되기 때문에 순환 시스템(정화조, 여과기 등)을 통해 이물질을 제거하여 오염을 방지해야 합니다.

네 번째는 콘크리트 타설 시 주의사항입니다. 안정액이 콘크리트에 혼입되지 않도록 트레미관을 바닥까지 정확히 삽입하고, 콘크리트가 안정액보다 무겁다는 원리를 활용하여 상향식으로 타설해야합니다.

마지막으로 주변 지반 및 환경조건 고려입니다. 지반이 사질토 등 투수성이 큰 경우 안정액이 유출될 수 있기 때문에 차수재 사용 또는 시멘트 그라우팅 등 보조공법을 적용하고, 여름철이나 혹한기에는 안정액의 성능 저하에 주의해야 합니다.