KR100472955B1 - 폴리머 콘크리트와 시멘트 콘크리트의 동시 타설에 의한부착방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리머 콘크리트와 시멘트 콘크리트의 동시 타설에 의한 부착방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 거푸집의 격벽으로 폴리머 콘크리트의 결합재에 용해될 수 있는 제품을 사용함으로서, 시멘트 콘크리트와 폴리머 콘크리트의 단점을 상호보완할 수 있는 복합체를 용이하게 제조할 수 있으며, 각각의 콘크리트간의 부착강도를 증진시킬 수 있을 뿐만 아니라 동시 타설이 가능하기 때문에 시공시간을 단축할 수 있으며, 격벽을 제거하는 공정이 필요 없기 때문에 시공공정을 단축할 수 있는 폴리머 콘크리트와 시멘트 콘크리트의 동시 타설에 의한 부착방법에 관한 것이다.

Description

폴리머 콘크리트와 시멘트 콘크리트의 동시 타설에 의한 부착방법{adhesive mathod of working with polymer concrete and cement concrete the same time}

본 발명은 폴리머 콘크리트와 시멘트 콘크리트의 동시타설에 의한 부착방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 시멘트 콘크리트와 폴리머 콘크리트의 성질을 갖는 복합체를 형성하기 위한 폴리머 콘크리트와 폴리머 콘크리트의 부착방법에 있어서 거푸집의 중앙부에 격막을 설치한 다음 제거해야 하는 등의 시공상의 번거러움을 해결하고, 공정을 단순화할 수 있는 폴리머 콘크리트와 시멘트 콘크리트의 동시타설에 의한 부착방법에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트는 골재로서 조골재와 세골재가 모두 사용되는 것을 말하며, 골재를 모래와 같은 세골재만 사용한 것을 모르타르라고 하는데, 이러한 콘크리트나 모르타르(이하 총칭하여 "콘크리트"로 표기한다)에서 결합제로서 시멘트를 사용하게 되면 시멘트 콘크리트라 한다.

상기한 시멘트 콘크리트는 물의 수화반응에 의해 얻어지는 시멘트풀을 골재와 골재사이에 충진 및 접착시킨 다음, 상기 시멘트풀이 경화되어 강도가 발현되는데, 시공이 간편하고 내구성 및 경제성 등에서 유리한 특성이 있으나, 내동결융해성, 내약품성 및 방수성이 약하고, 수축성, 부식성, 접착성, 중성화 또는 염화물 이온의 침투에 의한 철근의 부식 및 알칼리 골재 반응 등에 약하다는 결점을 가지고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 콘크리트의 결합재로서 시멘트를 사용하지 않고 유기 고분자 물질을 결합재로 사용한 폴리머 콘크리트가 많이 사용되고 있다.

이러한 폴리머 콘크리트는 조골재나 세골재에 결합재와 충진제, 가교제 및 기타 첨가제가 혼합하여 사용되며, 결합재로 사용되는 폴리머는 불포화 폴리에스터, 에폭시, 퓨란, 아크릴, 페놀 등과 같은 열경화성 수지가 주로 사용된다.

하지만 이러한 폴리머 콘크리트의 경우 결합재로 사용되는 폴리머가 고가이기 때문에 경제적인 비용이 많이 들고, 일반적으로 난연성이 약하다는 결점을 가지고 있다.

따라서 최근에는 시멘트 콘크리트와 폴리머 콘크리트가 가지는 결점을 상호보완하여 시공이 간편하고 내구성 및 경제성이 우수할 뿐만 아니라 방수성이나 내약품성을 필요로 하는 각종 하수관, 건축자재, 해양 및 지중 구조물에 사용할 수 있도록 한 시멘트 콘크리트에 폴리머 콘크리트를 부착시킨 복합체의 연구가 활발히 진행되고 있다.

일반적으로 완전히 경화된 시멘트 콘크리트 위에 폴리머 콘크리트를 타설하여 부착시키는 방법이나 완전 경화된 시멘트 콘크리트층 표면을 조면화한 다음 폴리머 콘크리트를 타설하여 부착시키는 방법이 주로 사용되었으나, 이러한 경우에는 일단 용융된 상태에서 폴리머 콘크리트가 경화되면 표면장력 및 수축으로 인하여 시멘트 콘크리트에 단단하게 고정되지 못하고 쉽게 분리된다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 방법을 해결하기 위하여, 본 발명자가 선출원한 대한민국 특허등록번호 제315659호에서 중앙에 제거 가능한 격막이 설치되어 있는 거푸집의 일측에 시멘트 콘크리트를 타설하고, 다른 일측으로는 폴리머 콘크리트를 타설하여 시멘트 콘크리트와 폴리머 콘크리트가 경화되기 전에 격막을 제거한 다음, 진동을 가하여 폴리머 콘크리트가 시멘트 콘크리트 내부로 침투시키고 경화시킴으로서 폴리머 콘크리트와 시멘트 콘크리트의 복합체를 제조하기 위한 부착방법이 제시된바 있다.

상기와 같은 폴리머 콘크리트와 시멘트 콘크리트의 부착방법은 각각의 콘크리트가 경화되기 전에 부착시킴으로서 종래에 비하여 부착강도를 향상시킬 수 있었으나, 이와 같은 부착방법은 중간에 격막을 설치한 다음 제거해야 하는 등의 시공상의 번거러움이 있었고 공정이 복잡해지며, 따라서 불필요한 공정에 따른 인건비 상승을 초래하게 된다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 구성된 것으로, 시멘트 콘크리트에 폴리머 콘크리트의 부착을 용이하게 하여 시멘트 콘크리트와 폴리머 콘크리트의 단점을 상호 보완할 수 있을 뿐만 아니라 공정을 단순화하여 생산효율을 높일 수 있는 폴리머 콘크리트와 시멘트 콘크리트의 동시 타설에 의한 부착방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

폴리머 콘크리트와 시멘트 콘크리트를 부착시키는 방법에 있어서,

중앙에 폴리머 콘크리트에 사용되는 결합재에 용해되는 제품이 격벽으로 설치되어 있는 거푸집의 일측에 먼저 시멘트 콘크리트를 타설하고, 반대편 일측에 폴리머 콘크리트를 타설한 다음, 폴리머 콘크리트의 결합재에 의하여 격벽이 용해되면 진동을 가하여 시멘트 콘크리트와 폴리머 콘크리트를 균일하게 혼합시킨 후 경화시키는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트와 시멘트 콘크리트의 동시타설에 의한 부착방법을 제공함으로서 달성될 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면에 의하여 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 폴리머 콘크리트와 시멘트 콘크리트의 동시타설에 의한 부착하는 과정을 나타낸 공정도이다.

상기 도 1에서 보는 바와 같이, 먼저 거푸집(1)의 중앙에 사용하는 폴리머 콘크리트의 결합재에 용해될 수 있는 제품을 격벽(2)으로 a와 같이 설치하고, b와 같이 격막(2)이 설치된 거푸집(1) 일측에 시멘트 콘크리트(3)를 타설하고, 반대편 일측에는 폴리머 콘크리트(4)를 타설한 다음, c와 같이 폴리머 콘크리트의 결합재에 의하여 격벽(1)이 용해되어 시멘트 콘크리트(3)와 폴리머 콘크리트(4)가 자연스럽게 혼합된다.

이 때 c와 같이 시멘트 콘크리트(3)와 폴리머 콘크리트(4)의 혼합이 이루어지는 동안, 폴리머 콘크리트(4)가 시멘트 콘크리트(3) 내부로 더 깊숙히 침투시키기 위하여 봉 또는 테이블 바이브레이터를 이용하여 40 ~ 60Hz의 진동을 가하여 주면 더 효과적이다.

상기 진동범위에 있어서 40Hz 미만으로 진동을 가해주면 폴리머 콘크리트가 시멘트 콘크리트 내부에 깊숙히 침투되지 않아 접착력이 저하되어 경화된 후 분리현상이 발생하게 되며, 60Hz를 초과하여 진동을 가하게 되면 폴리머 콘크리트가 시멘트 콘크리트면 밖으로 침투되어 경화 후 면이 깨끗하지 못하는 문제점이 발생하게 되므로, 진동범위는 40 ~ 60Hz내에서 이루어지는 것이 좋다.

c와 같이 격벽(2)이 용해되어 시멘트 콘크리트(3)와 폴리머 콘크리트(4)가 완전히 혼합되어 용해되면 d와 같이 시멘트 콘크리트와 폴리머 콘크리트가 부착된 복합체가 형성되는 것이다.

본 발명에서 바람직하게 사용되는 폴리머 콘크리트의 결합재는 스틸렌 모노머가 함유된 메틸메타아크릴레이트 및 불포화 폴리에스터수지가 사용되며, 격벽으로는 스티렌에 용이하게 용해되는 스티로폼이 사용되는 것이 효과적이다.

이는 메틸메타아크릴레이트와 불포화 폴리에스터수지에는 점도를 조절하기 위하여 일반적으로 스티로품과 같은 계열의 스틸렌 모노머가 함유되어 있어 있기 때문에 스티로품을 격벽으로 하여 사용하기가 용이하기 때문이다.

상기와 같은 방법으로 시멘트 콘크리트에 폴리머 콘크리트를 부착하는 방법은 종래기술에 비하여 부착강도를 증진시킬 수 있을 뿐만 아니라 동시타설이 가능하기 때문에 시공시간을 단축할 수 있으며, 격벽을 제거하는 공정이 필요 없기 때문에 시공공정을 단축할 수 있다는 것이다.

이와 같은 부착방법으로 형성된 시멘트 콘크리트와 폴리머 콘크리트 복합체에 있어서, 각 층의 두께는 격벽의 형성위치에 따라 용이하게 변경할 수 있으며, 통상 강도가 높은 폴리머 콘크리트의 두께를 얇게 하여 제조할 수 있다.

또한 스티로폼의 자체강도와 폴리머 콘크리트의 경화속도에 따라 스티로폼의 용해속도가 차이를 보이게 되는데, 이 경우 대체로 경화시간이 짧아지면 스티로폼의 용해율이 낮고, 경화시간이 길어지면 스티로폼의 용해율이 높아지게 된다.

따라서 스티로폼의 자체강도를 조절하여 스티로폼을 50 ~ 100%만 용해시키고 경화된 것을 사용하게 되면, 남아있는 스티로폼으로 인하여 스티로폼을 포함하는 샌드위치 패널과 비슷한 구성을 갖게 되므로 방음 및 방습효과 뿐만 아니라 구조물의 결로현상에도 유익하다는 장점을 갖게 된다.

이하 본 발명은 하기한 실시예를 통하여 상세하게 설명하기는 하나, 본 발명이 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

가로 10㎝, 세로100㎝, 두께 50㎝의 거푸집에 2㎝ 두께의 스티로폼을 중앙부에 설치한 다음, 일측에 무수측 그라우팅 시멘트와 물의 비를 8 : 1의 비율로 혼합하여 제조한 무수측 그라우팅 콘크리트를 타설하고, 다른 일측에는 스틸렌 모노머가 40중량부 함유된 불포화 폴리에스터 수지 100중량부에 대하여 수축저감제 10중량부, 경화제 1중량부, 충진제 110중량부 및 골재 780중량부를 혼합하여 제조된 폴리머 콘크리트를 타설한 후 스티로폼이 용해되면 50Hz의 진동을 가하면서 혼합한 다음, 7일간 기건양생하여 시멘트 콘크리트와 폴리머 콘크리트를 부착시켜 판상의 복합체를 제조한 다음, 상기 제조된 판상의 복합체를 이용하여 KSF 4716의 시멘트계 바름재에 준한 접착강도의 실험방법에 의하여 접착강도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

<실시예 2>

가로 10㎝, 세로100㎝, 두께 50㎝의 거푸집에 상측으로 제거 가능한 격막을 설한 다음, 실시예 1에서 동일한 무수측 그랑우팅 콘크리트을 타설하고, 다른 일측에는 역시 실시예 1과 동일한 콘크리트를 타설한 후 격막을 제거하면서 50Hz의 진동을 가하여 혼합한 다음, 3일간 기건양생하여 시멘트 콘크리트와 폴리머 콘크리트를 부착시켜 판상의 복합체를 제조한 다음, 상기 제조된 판상의 복합체를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 접착강도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

<실시예 3>

실시예 1과 동일한 무수측 그랑우팅 콘크리트를 가로 50㎝, 세로 100㎝, 두께 5㎝의 거푸집에 타설한 후 7일간 기건양생하여 제조하고, 그라우팅 콘크리트의 표면을 조면화한 다음, 그 위에 실시예 1과 동일한 폴리머 콘크리트두께 5㎝로 타설하여 총 두께 10㎝가 되도록 한 후, 3일간 양생하여 시멘트 콘크리트와 폴리머 콘크리트를 부착시켜 판상의 복합체를 제조한 다음, 상기 제조된 판상의 복합체를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 접착강도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

<실시예 4>

실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 시멘트 콘크리트로서 일반 포틀랜드 시멘트와 물 및 규사의 비를 1 : 0.67 : 3으로 혼합하여 제조한 포틀랜드 시멘트 콘크리트를 타설한 후 제조된 판상의 복합체에 대하여 실시예 1과 동일한 방법으로 접착강도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

<실시예 5>

실시예 2와 동일한 방법으로 제조하되, 시멘트 콘크리트로서 일반 포틀랜드 시멘트와 물 및 규사의 비를 1 : 0.67 : 3으로 혼합하여 제조한 포틀랜드 시멘트 콘크리트를 타설한 후 제조된 판상의 복합체에 대하여 실시예 1과 동일한 방법으로 접착강도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

<실시예 6>

실시예 3과 동일한 방법으로 제조하되, 시멘트 콘크리트로서 일반 포틀랜드 시멘트와 물 및 규사의 비를 1 : 0.67 : 3으로 혼합하여 제조한 포틀랜드 시멘트 콘크리트를 타설한 후 제조된 판상의 복합체에 대하여 실시예 1과 동일한 방법으로 접착강도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6
접착강도(Kgf/㎤)	20	17	12	18	15	11

상기 표 1을 통하여 알 수 있듯이, 격막으로 스티로폼을 사용한 거푸집에 시멘트 콘크리트로서 무수측 그라우팅 시멘트와 폴리머 콘크리트로서 스틸렌 모노머가 함유된 불포화 폴리에스터 수지를 각각 타설하여 제조된 실시예 1의 경우, 제거 가능한 격막이 설치된 거푸집에 각각 시멘트 콘크리트와 폴리머 콘크리트를 타설한 다음 격막을 제거하여 제조된 실시예 2와 먼저 시멘트 콘크리트를 기건양생한 후 폴리머 콘크리트를 타설하여 제조된 실시예 3에 비하여 접착강도가 크게 나오는 것을 알 수 있다.

또한 시멘트 콘크리트로서 무수측 그라우팅 시멘트 대신에 일반 포틀랜드 시멘트를 사용한 실시예 4 내지 6에 대해서도 동일한 결과가 나오는 것을 확인 할 수 있었다.

이는 폴리머 결합재로 사용된 스틸렌 모노머에 용해되는 스티로폼을 격막으로 사용함으로서 폴리머 콘크리트가 스티로폼을 용해하면서 시멘트 콘크리트와 자연스럽게 혼화가 일어나게 되고, 그에 따라 폴리머 콘크리트가 시멘트 콘크리트의 내부 깊숙이 침투한 상태에서 경화되어 단단히 부착되기 때문이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 폴리머 콘크리트와 시멘트 콘크리트의 동시 타설에 의한 부착방법은 거푸집의 격벽으로 폴리머 콘크리트의 결합재에 용해될 수 있는 제품을 사용함으로서, 시멘트 콘크리트와 폴리머 콘크리트의 단점을 상호보완할 수 있는 복합체를 용이하게 제조할 수 있으며, 각각의 콘크리트간의 부착강도를 증진시킬 수 있을 뿐만 아니라 동시 타설이 가능하기 때문에 시공시간을 단축할 수 있으며, 격벽을 제거하는 공정이 필요 없기 때문에 시공공정을 단축할 수 있는 효과를 가져오는 것이다.

도 1은 폴리머 콘크리트와 시멘트 콘크리트의 동시 타설에 의한 부착과정을 나타낸 공정도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 ; 거푸집

2 ; 격벽

3 ; 시멘트 콘크리트

4 ; 폴리머 콘크리트

Claims (3)

1. 폴리머 콘크리트와 시멘트 콘크리트를 부착시키는 방법에 있어서,

   중앙에 폴리머 콘크리트에 사용되는 결합재에 용해되는 제품이 격벽으로 설치되어 있는 거푸집의 일측에 먼저 시멘트 콘크리트를 타설하고, 반대편 일측에 폴리머 콘크리트를 타설한 다음, 폴리머 콘크리트의 결합재에 의하여 격벽이 용해되면 진동을 가하여 시멘트 콘크리트와 폴리머 콘크리트를 균일하게 혼합시킨 후 경화시키는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트와 시멘트 콘크리트의 동시 타설에 의한 부착방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리머 콘크리트 결합재가 스틸렌 모노머가 함유된 메틸메타아크릴레이트 또는 불포화 폴리에스터수지이며, 격벽으로는 스티로폼이 사용되는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트와 시멘트 콘크리트의 동시 타설에 의한 부착방법.
3. 청구항 1에 있어서, 시멘트 콘크리트와 폴리머 콘크리트를 혼합하기 위해 가해지는 진동의 범위가 40 ~ 60Hz인 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트와 시멘트 콘크리트의 동시 타설에 의한 부착방법.