KR100670924B1 - 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로포장방법 - Google Patents

폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로포장방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시공기간을 단축하고, 소성변형에 대한 저항성을 높이며, 아스팔트의 내구성을 향상시킴으로써, 포장체의 사용기간을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명에 따른 폴리머 시멘트 페이스트 조성물은, 초미립 시멘트, 비정질 칼슘 알루미네이트 속경재, 칼슘 설포 알루미네이트 팽창재, 고로슬래그, 탄산칼슘, 플라이애쉬, 규사로 구성된 속경성 혼합시멘트와, 속경성 혼합시멘트의 총중량에 대하여 30~50중량부를 갖는 폴리머 디스퍼젼, 및 기타 첨가제를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 도로 포장방법은, 아스팔트 혼합물을 도로에 포설하는 단계, 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 아스팔트 혼합물이 포설된 도로에 주입하는 단계, 폴리머 시멘트 페이스트 조성물이 주입된 표면에 규사를 살포하는 단계, 규사 살포 후 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 재차 주입하는 단계, 및 폴리머 시멘트 페이스트 조성물이 침투된 포장을 양생하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
속경성 혼합시멘트, 폴리머 디스퍼젼, 폴리머 시멘트 페이스트 조성물

Description

폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법{Composition of polymer cement paste and road pavement using the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용해 도로를 포장하는 공정을 나타낸 공정도.
본 발명은 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시공기간의 단축이 가능하고 소성변형에 대한 저항성 및 내구성을 향상시킨 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법에 관한 것이다.
일반적으로 도로를 포장하는 방법으로는, 콘크리트 포장방법과 아스팔트 포장방법이 있다. 이중 콘크리트 포장방법은 강성을 갖는 포장방법으로서 시공 및 양생기간이 길고, 건조수축에 의한 균열이 발생되는 경우가 많으며, 보행 및 주행 안정성과 쾌적성이 떨어지는 단점이 있다.
이러한 콘크리트 포장방법이 갖는 여러가지 문제점들로 인해 대부분의 도로포장에는 아스팔트 포장방법이 이용되고 있다.
아스팔트 포장방법은 연성으로서 전술한 콘크리트 포장방법이 갖는 여러가지 문제점들의 보안이 가능하지만 소성변형으로 인한 포장수명이 단축되며 그로 인해 도로의 유지보수비용이 증가하는 문제점이 있다. 즉, 연성의 아스팔트 포장 위로 중대형 차량이 통행하고 있기 때문에 포장이 파손되고 타이어의 마찰로 인해 아스팔트 피복이 쉽게 벗겨지는 등의 문제점이 있다.
이러한 아스팔트 포장방법의 문제점을 해소하기 위하여, 아스팔트의 약점을 개선할 수 있는 반강성의 아스팔트 혼합물에 대한 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이며, 최근들어 아스팔트에 혼합되어 아스팔트에 반강성의 특징을 부여할 수 있는 시멘트 페이스트가 개발되어 사용되고 있다.
그러나, 기존에 사용되고 있는 시멘트 페이스트를 아스팔트의 공극에 채울 때 아스팔트와의 물리적 성질이 달라 상호간 결합력이 떨어지는 문제점이 있으며, 이를 해결할 수 있는 시멘트 페이스트의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
이에 본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 시공기간을 단축하고, 소성변형에 대한 저항성을 높이며, 아스팔트의 내구성을 향상시킴으로써, 포장체의 사용기간을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 폴리머 시멘트 페이 스트 조성물은, 초미립 시멘트, 비정질 칼슘 알루미네이트 속경재, 칼슘 설포 알루미네이트 팽창재, 고로슬래그, 탄산칼슘, 플라이애쉬, 규사로 구성된 속경성 혼합시멘트와, 속경성 혼합시멘트의 총중량에 대하여 30~50중량부를 갖는 폴리머 디스퍼젼, 및 기타 첨가제를 포함하여 이루어진 것에 기술적 특징이 있다.
전술한 구성에 있어서, 속경성 혼합시멘트는, 초미립 시멘트 20~36중량부, 비정질 칼슘 알루미네이트 속경재 10~13중량부, 칼슘 설포 알루미네이트 팽창재 1~2중량부, 고로슬래그 20~22중량부, 탄산칼슘 10~12중량부, 플라이애쉬 10~11중량부 및 규사 1~5중량부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
전술한 구성에 있어서, 폴리머 디스퍼젼은, SBR(에스비알;Styrene Butadiene Rubber)라텍스, EVA(이브이에이;Ethylene Vinyl Acetate)에멀젼 또는 아크릴(Acrylic)계수지 중 선택된 어느 하나 70~73중량부, 부틸 아크릴레이트 10~20중량부, 아민 2~5중량부, 및 에틸 알코올 2~5중량부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
전술한 구성에 있어서, 기타 첨가물로는 소포제, 분산제, 수화지연제, 평활제, 수축저감제 및 안료중 적어도 하나 이상이며, 소포제는 폴리머 디스퍼젼의 총중량에 대하여 1~4중량부이고, 나머지는 속경성 혼합시멘트의 총중량에 대하여 각각 0.5~3중량부, 0.1~1중량부, 0.5~1중량부, 1-4중량부, 0.3~2중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용한 도로 포장방법은, 아스팔트 혼합물을 도로에 포설하는 단계, 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 아스팔트 혼합물이 포설된 도로에 1차 주입하는 단계, 폴리머 시멘트 페이스트 조성물이 1차 주입된 표면에 규사를 살포하는 단계, 규사 살포후 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 재차 주입하는 단계, 및 폴리머 시멘트 페이스트 조성물이 침투된 포장을 양생하는 단계를 포함하여 이루어진 것에 기술적 특징이 있다.
이하, 본 발명에 따른 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 폴리머 시멘트 페이스트 조성물은, 속경성 혼합시멘트, 폴리머 디스퍼젼, 및 기타 첨가제를 포함하여 이루어진다.
전술한 속경성 혼합시멘트는, 초미립 시멘트 20~36중량부, 비정질 칼슘 알루미네이트 속경재 10~13중량부, 칼슘 설포 알루미네이트 팽창재 1~2중량부, 고로슬래그 20~22중량부, 탄산칼슘 10~12중량부, 플라이애쉬 10~11중량부 및 규사 1~5중량부를 포함하여 이루어진다.
이 때, 초미립 시멘트는 그 블레인(Blaine) 분말도가 4,500~7,000㎠/g으로 일반 보통 포틀랜드 시멘트의 블레인 분말도 약 2,800~3,500㎠/g과 비교하여 매우 미립으로 물과 접촉하여 시멘트의 수화반응이 빠르기 때문에 시멘트의 초기강도가 높을 뿐만 아니라 시멘트 경화체의 장기강도 역시 증가된다.
비정질 칼슘 알루미네이트 속경재는 속경성 비정질로서 물과 접촉할 때 순식 간에 물과 반응하여 에트린가이트(Ettringite) 수화물을 생성함으로써, 시멘트와 혼합할 때 수일 혹은 수십일에 얻어지는 일반 포틀랜드 시멘트의 압축강도를 수시간에 얻을 수 있게 한다.
칼슘 설포 알루미네이트 팽창재는 시멘트와 접촉할 때 생성되는 에트린가이트 수화물의 생성이 약 1~3일 이내에 완료되어 안정화됨으로써, 시멘트에 일부 소량만 첨가되더라도 시멘트 경화체의 수축을 보상해줌에 따라 시멘트 경화체의 자기수축 및 건조수축으로 인하여 발생하는 균열과 내구성 저하를 방지한다.
고로슬래그 미분말, 탄산칼슘 및 플라이애쉬 등은 불활성 무기질계 미분말로 시멘트의 장기강도를 증진시키며 시멘트 경화체의 수화조직을 치밀하게 하여 화학저항성과 내구성을 증대시킨다.
규사는 시멘트 경화체 중의 충전재(Filter) 역할을 하는 것으로, 분체 중의 시멘트량을 저감시켜 시멘트의 수화반응에 의해 발생하는 수화열량을 감소시킴에 따라 여름철 등과 같이 기온이 높은 경우에 속경성 시멘트가 함유된 경화체의 급격한 수화에 의해 고열이 발생되는 것을 방지한다.
전술한 폴리머 디스퍼젼은 시멘트 페이스트 경화체의 내부에 필름을 형성하여 휨, 인장 및 부착강도를 향상시키고 보수성을 개선하여 중성화, 염화물 이온 침투, 동결융해 등의 내구성을 향상시킬 수 있다.
특히, 속경성 혼합 시멘트 총중량에 대하여 30-50중량부의 함량으로 첨가할 경우, 상기 기재된 특성을 보다 효과적으로 발휘할 수 있다. 만일, 폴리머 디스퍼젼이 속경성 혼합시멘트에 대하여 30중량부 미만으로 첨가될 때에는 유동성이 낮아져 본원발명에 따른 시멘트 페이스트 조성물이 아스팔트 혼합물 사이로 주입되기 어려우며, 50중량부를 초과할 경우에는 유동성이 높아져 폴리머 시멘트 페이스트 조성물이 아스팔트 혼합물 사이로 너무 많이 침투되는 문제점이 있다.
상기 폴리머 디스퍼젼으로는 SBR라텍스, EVA에멀젼 또는 아크릴계수지중 선 택된 어느 하나 70~73중량부, 부틸 아크릴레이트 10~20중량부, 아민 2~5중량부 및 에틸 알코올 2~5중량부를 포함하여 이루어진다.
이 때, SBR라텍스, EVA에멀젼 또는 아크릴계수지는 다른 원료로 대체될 수 있다.
전술한 기타 첨가물로는 소포제, 분산제, 수화지연제, 평활제, 수축저감제 및 안료중 적어도 하나 이상이 선택되어 첨가된다.
소포제는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위하여 첨가되며 폴리머 디스퍼젼에 대하여 1-4중량부 첨가하는 것이 바람직하다.
이러한 소포제는 폴리에테르계, 실리콘계, 에틸알콜 및 에틸렌 글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수 있다.
분산제는 시멘트 페이스트의 반죽질기(Consistency)의 확보에 필요한 요구단위수량을 저감시켜 시멘트 수화에 필요한 물량 이외의 잉여수량을 저감시킴에 따라 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성 및 동결융해 저항성을 개선시키고 내구성을 증진시킨다. 또한 굳지 않은 시멘트 페이스트에 점성과 유동성을 동시에 부가하여 아스팔트 혼합물 공극에 최소한의 다짐 혹은 다짐없이도 침투를 용이하게 한다.
이러한 분산제는 속경성 혼합시멘트에 대하여 0.5-3.0중량부 첨가되는 것이 바람직하며, 폴리카본산계, 나프탈렌계, 멜라민계 및 리그닌계로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 단독으로 혹은 혼합되어 사용될 수 있으나, 이에 제한 되는 것은 아니며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수 있다.
수화지연제는 속경성 초미립 시멘트 및 칼슘 설포 알루미네이트 팽창재의 수화반응을 조절하여 기온 및 시공조건에 따라 필요한 가사시간을 확보하기 위하여 사용된다.
이러한 수화지연제는 속경성 혼합시멘트에 대하여 0.1~1.0중량부 첨가되는 것이 바람직하며, 소듐 굴루코네이트(Sodium Gluconate), 구연산(Citric Acid), 주석산(Tartaric Acid)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 단독으로 혹은 혼합되어 사용될 수 있다.
평활제는 페이스트의 셀프레벨링(자기충전효과)을 개선하기 위해서 첨가되며, 속경성 혼합시멘트에 대하여 0.5-1.0중량부 첨가되는 것이 바람직하다.
이러한 평활제는 폴리 옥사이드계, 우레탄계 및 폴리카본산계로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수 있다.
수축저감제는 시멘트 경화체의 건조수축을 방지하기 위하여 첨가되며, 속경성 혼합시멘트에 대하여 1-4중량부 첨가되는 것이 바람직하다.
이러한 수축저감제는 폴리에테르계, 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수 있다.
안료는 도로상에서 식별이 용이하도록 첨가되며, 속경성 혼합시멘트에 대하여 0.3-2.0중량부 첨가되는 것이 바람직하다.
이러한 안료는 당업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수 있으며, 전술한 함량으로 첨가할 때 선명한 색상으로 식별이 용이하고 색상의 지속성이 향상될 수 있다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용해 도로를 포장하는 과정은, 도 1에 도시된 바와 같이 통상적으로 아스팔트 포장방법에 사용되는 아스팔트 혼합물을 도로에 포설하는 단계(S1)와, 본 발명에 따른 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 아스팔트 혼합물이 포설된 도로에 주입하는 단계(S2)와, 폴리머 시멘트 페이스트 조성물이 1차 주입된 표면에 규사를 살포하는 단계(S3)와, 규사 살포후 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 재차 주입하는 단계(S4), 및 폴리머 시멘트 페이스트 조성물이 침투된 포장을 양생하는 단계(S5)를 포함하여 이루어진다.
이 때, 폴리머 시멘트 페이스트 조성물은 아스팔트 혼합물이 갖는 공극사이로 주입되어 채워지게 되며, 규사를 살포하는 이유는 미끄럼에 대한 저항성을 증대시키기 위함이다.
한편, 아스팔트 혼합물의 경우에는 공극이 큰 개립도 아스팔트 혼합물일 때 본 발명 폴리머 시멘트 페이스트 조성물의 침투가 용이하나, 이에 한정되지 않고 공극이 작은 미립도 아스팔트 혼합물의 경우에도 가능하다.
<실시예 1 내지 실시예 3>
실시예 1 내지 실시예 3에서는, 초미립 시멘트 36중량부, 비정질 칼슘 알루미네이트 속경재 13중량부, 칼슘 설포 알루미네이트 팽창재 2중량부, 고로슬래그 22중량부, 탄산칼슘 12중량부, 플라이애쉬 10중량부, 규사 5중량부를 혼합하여 속경성 혼합 시멘트를 제조하였다.
그리고, SBR라텍스, EVA에멀젼 또는 아크릴수지를 각각 70중량부(실시예 1, 2, 3), 부틸아크릴레이트를 20중량부, 아민 5중량부 및 에틸 알코올 5중량부를 혼합하여 폴리머 디스퍼젼을 제조하였으며, 이 폴리머 디스퍼젼을 속경성 혼합시멘트 총 중량에 대하여 각각 50중량부 구비하여 속경성 혼합시멘트에 첨가하였다.
한편, 속경성 혼합시멘트에 대하여 첨가제로 분산제 2중량부, 수화지연제 1중량부, 평활제 1중량부, 수축저감제 3중량부 및 안료 1중량부를 첨가하였으며, 또한 폴리머 디스퍼젼에 대하여 소포제 2중량부를 첨가하였다.
<실시예 4 내지 실시예 6>
실시예 4 내지 실시예 6에서는, 초미립 시멘트 36중량부, 비정질 칼슘 알루미네이트 속경재 13중량부, 칼슘 설포 알루미네이트 팽창재 2중량부, 고로슬래그 22중량부, 탄산칼슘 12중량부, 플라이애쉬 10중량부, 규사 5중량부를 혼합하여 속경성 혼합 시멘트를 제조하였다.
그리고, SBR라텍스, EVA에멀젼 또는 아크릴수지를 각각 75중량부(실시예 4, 5, 6), 부틸아크릴레이트를 20중량부, 아민 5중량부 및 에틸 알코올 5중량부를 혼합하여 폴리머 디스퍼젼을 제조하였으며, 이 폴리머 디스퍼젼을 속경성 혼합시멘트 총 중량에 대하여 각각 50중량부 구비하여 속경성 혼합시멘트에 첨가하였다.
한편, 속경성 혼합시멘트에 대하여 첨가제로 분산제 2중량부, 수화지연제 1중량부, 평활제 1중량부, 수축저감제 3중량부 및 안료 1중량부를 첨가하였으며, 또한 폴리머 디스퍼젼에 대하여 소포제 2중량부를 첨가하였다.
<실시예 7 내지 실시예 9>
실시예 7 내지 실시예 9에서는, 초미립 시멘트 36중량부, 비정질 칼슘 알루미네이트 속경재 13중량부, 칼슘 설포 알루미네이트 팽창재 2중량부, 고로슬래그 22중량부, 탄산칼슘 12중량부, 플라이애쉬 10중량부, 규사 5중량부를 혼합하여 속경성 혼합 시멘트를 제조하였다.
그리고, SBR라텍스, EVA에멀젼 또는 아크릴수지를 각각 80중량부(실시예 7, 8, 9), 부틸아크릴레이트를 20중량부, 아민 5중량부 및 에틸 알코올 5중량부를 혼합하여 폴리머 디스퍼젼을 제조하였으며, 이 폴리머 디스퍼젼을 속경성 혼합시멘트 총 중량에 대하여 각각 50중량부 구비하여 속경성 혼합시멘트에 첨가하였다.
한편, 속경성 혼합시멘트에 대하여 첨가제로 분산제 2중량부, 수화지연제 1중량부, 평활제 1중량부, 수축저감제 3중량부 및 안료 1중량부를 첨가하였으며, 또한 폴리머 디스퍼젼에 대하여 소포제 2중량부를 첨가하였다.
<비교예 1>
비교예 1에서는, 시멘트 95중량부, 규사 5중량부를 혼합하여 시멘트 페이스 트 조성물을 제조하였으며, 이 시멘트 페이스의 총중량에 대하여 고유동화제 및 안료를 각각 2중량부 및 1중량부를 첨가하였다.
<비교예 2>
비교예 1에서는, 시멘트 95중량부, 규사 5중량부를 혼합하여 시멘트 페이스트 조성물을 제조하였으며, 이 시멘트 페이스의 총중량에 대하여 안료를 1중량부를 첨가하였다.
<비교예 3 내지 비교예 5>
비교예 3 내지 비교예 5에서는, 초미립 시멘트 34중량부, 칼슘 알루미네이트 속경재 12중량부, 칼슘 설포 알루미네이트 2중량부, 고로슬래그 20중량부, 탄산칼슘 10중량부, 플라이애쉬 10중량부, 규사 5중량부를 혼합하여 속경성 혼합 시멘트를 제조하였다.
그리고, SBR라텍스, EVA에멀젼 또는 아크릴수지를 각각 100중량부(비교예 3, 4, 5)로 하여 폴리머 디스퍼젼을 제조하였으며, 이 폴리머 디스퍼젼을 속경성 혼합시멘트 총중량에 대하여 각각 50중량부 구비하여 속경성 혼합시멘트에 첨가함으로써 칼라 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 제조하였다.
한편, 속경성 혼합시멘트에 대하여 첨가제로서 분산제 2중량부, 수화지연제 1중량부, 평활제 1중량부, 수축저감제 3중량부 및 안료 1중량부를 첨가하였으며, 폴리머 디스퍼젼에 대하여 소포제 2중량부를 첨가하였다.
<시험예 1> 시험용 공시체의 제작
상기 실시예 1 내지 9 및 비교예 1, 2에서 제조한 각각의 조성물을 치수 Ø 7.5× 15cm(압축강도 및 인장강도 시험용), 6× 6× 24cm(휨강도 시험용), 4× 4× 1cm (접착강도 시험용), 4× 4× 16cm(건조수축 시험용, 작업성 슬럼프-플로우 시험용, 염화물 이온 침투 깊이 시험용 및 흡수율 시험용)의 몰드에 3층으로 나누어 다진 후 성형하였다.
또한 미끄럼 방지 저항성을 시험하기 위하여 규사를 살포한 후 상기 제조한 각각의 조성물을 주입하여 공시체를 각각 제조하였다.
양생방법으로서는 4시간 및 3일 건조[20℃, 50%(RH)]양생 및 2일 습윤[20℃, 80%(RH)]+ 5일 수중[20℃] + 21일 건조[20℃, 50%(RH)] 양생을 실시하여 시험용 공시체를 각각 제작하였다.
<시험예 2> 강도시험
본 발명에 따라 제조된 조성물과 비교예에서 제조한 조성물의 물리적 특성을 비교하기 위하여, 상기 시험예 1에서 제조한 각 공시체를 대상으로 KS F 2477(폴리머 시멘트 모르타르의 강도 시험방법)에 의한 압축강도 및 휨강도 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표-1에 나타내었다.
또한, KS L 5104(시멘트 모르타르의 인장강도 시험방법)에 의하여 인장강도 시험을 수행하였으며, JIS A 6916 (Wall coatings for thick textured finishes; 마무리 도포제용 바탕 조정 도포제)에 의하여 공시체의 접착강도를 측정하여 각각의 결과를 하기 표-1에 나타내었다.
강도(㎏f/㎠)
압 축 휨 인 장 접 착
4시간 3일 28일 4시간 3일 28일 4시간 3일 28일 4시간 3일 28일
실시예1 210 400 503 41 120 130 69 80 85 18 30 33
실시예2 185 380 485 40 110 120 59 68 74 17 28 30
실시예3 195 388 488 40 115 123 66 75 80 17 29 31
실시예4 197 395 492 40 118 129 66 76 81 19 32 35
실시예5 178 368 470 39 110 119 56 65 70 18 30 33
실시예6 172 380 485 39 111 119 60 67 76 18 30 34
실시예7 215 401 510 40 121 132 72 82 86 17 30 33
실시예8 193 390 485 36 112 121 62 71 75 18 29 32
실시예9 197 395 496 38 116 126 64 75 79 16 29 32
비교예1 0 290 380 0 58 70 0 26 36 0 15 20
비교예2 0 265 365 0 49 65 0 21 33 0 14 18
비교예3 175 390 486 38 110 121 59 71 78 13 20 28
비교예4 165 365 455 34 99 110 49 61 68 12 18 23
비교예5 176 375 468 36 108 118 56 65 72 13 19 25
표-1
상기 표-1에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제조한 조성물(실시예 1 내지 실시예 9)은 4시간 재령에서의 압축강도가 215kgf/㎠ 내지 187kgf/㎠로서, 비교예 1 및 2에서 제조한 조성물이 4시간 재령에서 경화가 이루어지지 않아 압축강도 수치가 0kgf/㎠ 인 것에 비교하여 매우 빠른 속경성을 발현하였다.
또한, 본 발명에서 제조한 조성물은 휨강도, 인장강도 접착강도 역시 비교예의 조성물과 비교하여 4시간에서 속경성을 나타내었다. 즉, 본 발명에서 제조한 조성물이 비교예 1 및 2에서 제조한 조성물과 비교하여 속경성을 발현하고 있음을 확인할 수 있었다.
상기 표-1에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제조한 조성물(실시예 1 내지 실시예 9)은 3일 및 28일 재령에서도 비교예 1 및 2에서 제조한 조성물의 압축강 도, 휨강도, 인장강도 접착강도가 비교예의 조성물과 비교하여 높았다.
즉, 본 발명에서 제조한 조성물이 비교예에서 제조한 조성물과 비교하여 강도면에서 월등히 우수하며, 부착력이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 3> 건조수축율 측정
상기 시험예 1에서와 같은 공시체 제작 과정에서, 습윤양생 후의 공시체의 기장을 측정하였고, 다시 건조양생[20℃, 50%(RH)]을 수행하여 KS F 2424(콘크리트의 길이변화 시험방법)에 의하여 건조수축율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표-2에 나타내었다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8 실시예9 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
건조수축(×104) 1.8 2.1 2.2 2.2 2.3 2.3 2.1 2.3 2.3 4.1 3.9 2.1 2.4 2.3
표-2
상기 표-2에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제조된 조성물(실시예 1 내지 실시예 9)은 비교예에서 제조된 조성물과 비교하여 건조수축량이 감소되어, 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
<시험예 4> 슬럼프-플로우 측정
본 발명에 따라 제조된 조성물과 비교예에서 제조한 조성물의 작업성을 비교하기 위하여, 상기 시험예 1에서 제조한 공시체를 대상으로 슬럼프-플로우 값을 측 정하였고, 그 결과를 하기 표-3에 나타내었다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8 실시예9 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
슬럼프 플로우 (㎝) 70 66 68 67 64 66 73 70 72 55 25 60 55 58
표-3
상기 표-3에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제조된 조성물(실시예 1 내지 실시예 9)은 비교예에서 제조된 조성물과 비교하여 슬럼프-플로우 값이 높았다. 슬럼프-플로우 값은 고유동 모르타르 및 콘크리트의 작업성을 측정하기 위한 것으로 슬럼프-플로우 값이 높다는 것은 작업성이 우수하다는 뜻이다.
즉, 본 발명에서 제조된 조성물(실시예 1 내지 실시예 9)은 비교예 1 및 2에서 제조된 조성물과 비교하여 아스팔트 혼합물의 공극부분을 효과적으로 채움으로써 작업성을 높여, 결과적으로 아스팔트 혼합물의 단점인 소성변형과 강도 특성 및 내구성을 개선할 수 있음을 확인하였다.
<시험예 5> 염화물 이온 침투 깊이
본 발명에 따라 제조된 조성물과 비교예에서 제조한 조성물의 염화물 이온 침투 깊이를 비교하기 위하여, 상기 시험예 1에서 제조한 각 공시체를 대상으로 JIS A 6203(시멘트 혼화용 폴리머 디스퍼젼 및 재유화형 분말수지)에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표-4에 나타내었다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8 실시예9 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
염화물 이온침투 깊이(㎜) 2.0 2.2 2.1 2.1 2.3 2.2 1.9 2.1 2.0 8.5 11.5 2.4 2.5 2.4
표-4
상기 표-4에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제조된 조성물(실시예 1 내지 실시예 9)은 비교예 1 및 2에서 제조된 조성물과 비교하여 평균적으로 염화물 이온 침투 깊이가 적게 나타나 염해에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다. 또한 비교예 3 내지 5에서 제조된 조성물과 비교하여도 염화물 이온 침투 깊이가 적게 나타났다.
<시험예 6> 흡수율
본 발명에 따라 제조된 조성물과 비교예에서 제조한 조성물의 흡수율을 비교하기 위하여, 상기 시험예 1에서 제조한 각 공시체를 대상으로 KS F 4004(콘크리트 벽돌의 흡수율 시험방법)에 의하여 흡수율을 측정하였고, 그 결과를 하기 표-5에 나타내었다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8 실시예9 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
흡수율 (%) 0.8 0.9 0.8 0.9 1.0 0.9 0.7 0.9 0.7 3.5 8.8 1.1 1.2 1.1
표-5
상기 표-5에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제조된 조성물(실시예 1 내지 실시예 9)은 비교예 1 및 2에서 제조된 조성물과 비교하여 흡수율이 낮았다. 또한 비교예 3 내지 5에서 제조된 조성물과 비교하여도 흡수율이 낮게 나타났다.
일반적으로, 아스팔트 콘크리트 포장을 수행할 경우 물이 하부 슬래브 콘크리트 층에 침투하여 철근의 부식 및 교량 하부의 백화현상을 발생시키는 원인이 되는데, 흡수율이 낮으면 이러한 현상을 저하시키는 효과가 있다. 즉, 본 발명의 조성물이 철근의 부식 등을 억제할 수 있는 효과가 있음을 확인하였다.
<시험예 7> 미끄럼 저항성 측정
본 발명에 따라 제조된 조성물과 비교예에서 제조한 조성물의 미끄럼 저항성을 비교하기 위하여, 상기 시험예 1에서 제조한 각 공시체를 대상으로 ASTM E303(표면 마찰 특성 측정방법), AASHTO T 278(British pendulum tester로 측정한 표면마찰 특성)에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 표-6에 나타내었다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8 실시예9 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
미끄럼 저항성 (BPN) 120 119 120 118 116 118 115 112 114 55 50 100 98 99
표-6
상기 표-6에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제조된 조성물(실시예 1 내지 실시예 9)은 비교예 1 내지 5에서 제조된 조성물과 비교하여 미끄럼 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
이상과 같이 본 발명에 따른 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법을 다양한 실시예를 통해 설명하였으나, 본 발명은 본 명세서에 상세히 설명된 실시예에 한정되지 아니하며, 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로포장방법에 따르면, 속경성 혼합시멘트, 폴리머 디스퍼젼 및 기타 첨가물로 구성되는 조성물은 반강성의 특징을 갖는 조성물로서 아스팔트 등의 포장체와의 부착성이 높고, 소성변형 및 미끄럼에 대한 저항성이 높으며, 내구성이 뛰어나고 색상에 대한 지속성이 탁월하여 운전자의 안전을 충분히 확보할 수 있으고, 강도가 뛰어나 유지관리비의 절감 효과가 우수하다.
이러한 폴리머 시멘트 페이스트 조성물은 버스정류장, 고속도로 진출입로, 교차로 등 다양한 장소의 도포 포장에 사용될 수 있으며, 현장에서 물만을 주입하여 사용할 수 있기 때문에 작업에 대한 번거로움과 인력 손실 및 시공시간을 절약할 수 있어 보다 경제적으로 시공이 가능하다. 참고로, 종래의 폴리머 시멘트 페이스트 조성물은 현장에서 계량을 해야 하기 때문에 작업이 번거로움과 더불어 인력손실이 발생하게 된다.

Claims (5)

  1. 속경성 혼합시멘트와, 상기 속경성 혼합시멘트의 총중량에 대하여 30~50중량부를 갖는 폴리머 디스퍼젼, 및 기타 첨가제를 포함하여 이루어진 폴리머 시멘트 페이스트 조성물에 있어서,
    상기 속경성 혼합시멘트는, 초미립 시멘트 20~36중량부, 비정질 칼슘 알루미네이트 속경재 10~13중량부, 칼슘 설포 알루미네이트 팽창재 1~2중량부, 고로슬래그 20~22중량부, 탄산칼슘 10~12중량부, 플라이애쉬 10~11중량부 및 규사 1~5중량부를 포함하여 이루어지고,
    상기 폴리머 디스퍼젼은, SBR라텍스, EVA에멀젼 또는 아크릴계수지 중 선택된 어느 하나 70~73중량부, 부틸 아크릴레이트 10~20중량부, 아민 2~5중량부, 및 에틸 알코올 2~5중량부를 포함하여 이루어지며,
    상기 기타 첨가물로는 소포제, 분산제, 수화지연제, 평활제, 수축저감제 및 안료중 적어도 하나 이상이며, 상기 소포제는 상기 폴리머 디스퍼젼의 총중량에 대하여 1~4중량부이고, 나머지는 상기 속경성 혼합시멘트의 총중량에 대하여 각각 0.5~3중량부, 0.1~1중량부, 0.5~1중량부, 1-4중량부, 0.3~2중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 페이스트 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 아스팔트 혼합물을 도로에 포설하는 단계;
    초미립 시멘트 20~36중량부, 비정질 칼슘 알루미네이트 속경재 10~13중량부, 칼슘 설포 알루미네이트 팽창재 1~2중량부, 고로슬래그 20~22중량부, 탄산칼슘 10~12중량부, 플라이애쉬 10~11중량부 및 규사 1~5중량부를 포함하여 이루어진 속경성 혼합시멘트, SBR라텍스, EVA에멀젼 또는 아크릴계수지 중 선택된 어느 하나 70~73중량부, 부틸 아크릴레이트 10~20중량부, 아민 2~5중량부, 및 에틸 알코올 2~5중량부를 포함하여 이루어지며 상기 속경성 혼합시멘트의 총중량에 대하여 30~50중량부를 갖는 폴리머 디스퍼젼, 및 소포제, 분산제, 수화지연제, 평활제, 수축저감제 및 안료중 적어도 하나 이상이며, 상기 소포제는 상기 폴리머 디스퍼젼의 총중량에 대하여 1~4중량부이고, 나머지는 상기 속경성 혼합시멘트의 총중량에 대하여 각각 0.5~3중량부, 0.1~1중량부, 0.5~1중량부, 1-4중량부, 0.3~2중량부로 이루어진 기타 첨가제를 포함하여 이루어진 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 아스팔트 혼합물이 포설된 도로에 1차 주입하는 단계;
    상기 폴리머 시멘트 페이스트 조성물이 1차 주입된 표면에 규사를 살포하는 단계;
    규사 살포후 상기 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 재차 주입하는 단계; 및
    상기 폴리머 시멘트 페이스트 조성물이 침투된 포장을 양생하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용한 도로 포장방법.
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