KR100755039B1

KR100755039B1 - 초속경형 고강도 콘크리트 조성물

Info

Publication number: KR100755039B1
Application number: KR20060133495A
Authority: KR
Inventors: 유조웅; 이호국
Original assignee: 대실종합건설 주식회사; 한국전력공사; 이호국
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2007-09-06

Abstract

본 발명은 초속경형 고강도 콘크리트 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콘크리트 도로, 교량, 맨홀, 기계설치 장소 등의 긴급공사 및 보수해야 하는 공사현장에서 폐아스콘을 재활용하여 빠른 시간내에 압축강도를 발현하는 초속경형 고강도 시멘트 조성물에 관한 것이다.

따라서, 본 발명은 긴급한 차량통행이 요구되는 공사현장에서 10분 내지 20분 이내에 조기강도가 약 150kgf/cm2 이상인 실용강도가 발현되는 긴급공사에 사용되는 효과가 있고, 폐아스콘을 재활용하게 됨으로 경제적으로 뛰어난 효과가 있다.

초속경형, 고강도, 시멘트, 긴급공사, 폐아스콘, 콘크리트

Description

초속경형 고강도 콘크리트 조성물 {High speed hardening and high strength concreate composition using waste ascon}

종래의 기술로서 긴급공사에 사용되는 콘크리트 조성물은 초속경형 시멘트에 골재와 모래를 혼합한 후 응결지연제를 투입하여 실용강도를 발현하는 초속경형 콘크리트 조성물이 있었다.

상기 종래의 기술은 작업시간을 확보하면서 압축강도가 약 150kgf/cm² 이상인 실용강도를 발현하기까지의 시간이 최소한 2시간 내지 3시간이 소요되며 약 10분 정도에 시공되어야 하는 긴급공사에는 종래의 콘크리트 조성물로는 전혀 사용할 수가 없는 문제점이 있다.

또한, 종래의 기술로서 폐기물을 재활용하는 대한민국 특허공보 제10-1993-0023300호인 고강도 초저발열 시멘트의 조성물 기술은 포틀랜드 시멘트 제조용 크링커 100중량부에 대하여 무수석고 6 내지 15 중량부, 무수망초 2 내지 5중량부 및 고로스래그 200 내지 300중량부를 첨가하여 분말도 3,000 내지 4,000cm²/g 수준으로 분쇄한 베이스 시멘트를 사용하는 저발열 시멘트 조성물에 있어서, 베이스 시멘트 100중량부에 대하여 쌍용제지(주)의 폐기물인 분말도 8,000 내지 12,000cm²/g 수준으로 분쇄한 제지회분 분말 10 내지 30 중량부를 첨가하여 균질, 혼합시켜 시멘트를 제조하는 기술이 있었다.

재활용측면에서, 상기 폐기물인 제지회분을 사용하여도 타설 후 10분 내지 20분 이내에 압축강도가 약 150kgf/cm² 이상인 실용강도를 발현되지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명 목적은 긴급공사가 요구되는 공사현장에서 10분 내지 20분 정도 이내에 압축강도가 약 150kgf/cm² 이상이 발현되도록 하는 폐아스콘을 이용한 초속경형 고강도 콘크리트 조성물을 제공하는데 있다.

다른 목적은 5㎜ 내외의 골재크기부터 0.1㎜ 내외의 미립자로 분쇄된 폐아스 콘을 재활용하여 초속경형 고강도 콘크리트 조성물을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따르면, 초속경형 고강도 콘크리트 조성물은 6,000cm²/g 내지 12,000cm²/g의 고 분말 칼슘설퍼알루미네이트(3Caoㆍ3Al₂O₃ㆍCaSo₄)를 50% 내지 79.9% 중량에 6,000cm²/g 내지 12,000cm²/g의 고 분말 무수석고 15% 내지 25% 중량과 통상의 포틀랜드시멘트 5% 내지 30% 중량 및 멜라민계 또는 폴리 카르본산계의 고유동화제 0.1% 내지 3.0%가 배합된 100중량부로 이루어진 초속경형 시멘트 50% ± 5% 중량으로 이루어지며, 5㎜ 내외의 골재크기로부터 0.1㎜ 내외의 미립자 크기로 분쇄된 폐아스콘 50% ± 5% 중량과 상기 초속경형 시멘트 50% ± 5% 중량을 배합한 100중량부에 대하여 배합수 10% 내지 12% 중량 배합되어 타설 후 10분 내지 20분 정도 이내에 압축강도가 약 150kgf/cm2 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 초속경형 시멘트는 외부 온도에 따라 응결지연제를 0 내지 0.3%를 더 배합하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 초속경형 시멘트는 소듐설파이드(Na₂S·9H₂O), 소듐카보네이트((Na₂CO₃), 칼륨카보네이트(K₂CO₃), 리튬카보네이트(Li₂CO₃), 리튬하이드록사이드(LiOH·H₂O), 산화 알루미늄(Al₂O₃) 중 어느 한 종 또는 다종의 혼합물의 촉진제가 더 배합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 폐아스콘 50%± 5%중량을 100중량부로 기준하여 폐아스콘과 골재를 50%± 5% : 50± 5%로 배합하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 배합수는 고용분 40% 내지 50%인 수성 폴리머 에멀젼 20% 내지 25%에 물 75% 내지 80%를 100중량부로 배합하여 희석한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

우선, 본 발명 초속경형 고강도 콘크리트 조성물은 긴급공사를 요하는 공사현장 즉 교량의 난간 공사, 교량위의 철골 구조물 공사, 포장도로 공사, 맨홀 공사 등에 적용된다.

예컨대, 교량의 난간 공사, 교량위의 철골 구조물 공사 중에서 시멘트를 타설한 후 10분 내지 20분 이내에 경과하면 압축강도가 약 150kgf/cm²인 이상의 실용강도로 발현되어 각종 지지물을 지지하거나 긴급하게 고강도를 필요로 하는 공사현장에 사용된다.

대표적으로, 맨홀 공사 경우는 신규 맨홀 공사 및 보수 보강 공사에 있어서 차량, 보행자 등에게 피해가 가지 않도록 하기 위해서 빠른 시간내에 공사를 완료해야 함으로 맨홀 공사의 가장 중요한 사항은 맨홀 뚜껑의 높이를 포장도로면과 일치시켜야 함으로 상기 포장도로와 맨홀 뚜껑의 높이를 일치시키기 위하여 빠른 시 간내에 맨홀 뚜껑을 지지하는 지지부(맨홀뚜껑과 맨홀 콘크리트 구조물 사이에서 형성되어 맨홀 뚜껑을 지지하는 부분.)가 맨홀 뚜껑 및 맨홀 뚜껑 위로 통행하는 차량의 무게를 지지해야 한다.

이와 같이, 본 발명은 폐기물로 버려지는 폐아스콘을 활용하여 특정 구조물을 지지할 수 있는 실용강도가 10분 내지 20분 이내에 발현되는 모든 긴급공사 현장에 적용된다.

따라서, 본 발명 초속경형 고강도 콘크리트 조성물은 폐아스콘 50%± 5%중량에 초속경형 시멘트 50%± 5%중량으로 배합된 100중량부에 대하여 응결지연제를 0 내지 0.3%를 외부 온도(계절 또는 장소에 따른 온도)에 따라 첨가하고 배합수 10% 내지 12%중량으로 배합되어 약 10분 이상 20분정도 이내에 압축강도가 약 150kgf/cm² 이상인 실용강도가 발현되고 상기 초속경형 고강도 콘크리트의 조성물의 각 구성요소들을 다음과 같이 상세히 설명한다.

상기 폐아스콘은 새롭게 포장도로를 시공하는 과정에서 기 포장된 아스콘을 분쇄한 것으로서, 분쇄된 폐아스콘 입자는 5㎜ 내외의 골재크기부터 0.1㎜ 내외까지의 미립자가 바람직하다.

따라서, 상기 분쇄된 폐아스콘 50%± 5%중량은 5㎜ 내외의 골재크기부터 0.1㎜ 내외의 미립자가 서로 혼합된 상태에서 초속경형 시멘트 50%± 5%중량으로 배합됨으로써, 물에 의해서 발현되는 경우에 빠른 결합력이 발생됨으로 타설 후 약 10분 내지 20분 이내에 실용강도가 발현된다.

상기 폐아스콘 50%± 5%중량에 대하여 폐아스콘과 골재를 1:1 비율로 배합하면 타설 후 약 10분 내지 20분 이내에 압축강도가 약 150kgf/cm² 이상인 실용강도가 폐아스콘만을 사용했을 경우보다 약 2분 내지 3분 정도 빨리 발현된다.

이러한 즉, 폐아스콘을 재활용하는 측면 즉, 경제적인 측면에서 폐아스콘만 사용하는 것이 바람직하다.

상기 초속경형 시멘트는 6,000cm²/g 내지 12,000cm²/g의 고 분말 칼슘설퍼알루미네이트(3Caoㆍ3Al₂O₃ㆍCaSo₄)를 50% 내지 79.9% 중량에 6,000cm²/g 내지 12,000cm²/g의 고 분말 무수석고 15% 내지 25% 중량과 통상의 포틀랜드시멘트 5% 내지 30% 중량 및 고유동화제 0.1% 내지 3.0%가 배합된 100중량부로 이루어지고, 추가로 촉진제 0.1% 내지 3.0% 중량부 및 응결지연제 0.0% 내지 0.3%로 이루어진다.

상기 고유동화제는 멜라민계 또는 폴리 카르본산계가 바람직하다.

상기 촉진제는 소듐설파이드(Na₂S·9H₂O), 소듐카보네이트((Na₂CO₃), 칼륨카보네이트(K₂CO₃), 리튬카보네이트(Li₂CO₃), 리튬하이드록사이드(LiOH·H₂O), 산화 알루미늄(Al₂O₃) 중 어느 한 종 또는 다종의 혼합물이 바람직하다.

또한, 촉진제는 종래에 초속경화 시멘트에 첨가되는 소석회(Ca(OH)₂)의 장기적 강도저하, 높은 수화열로 인한 균열 발생 저감 및 풀로우 값 급감 문제를 해결하고자 소듐설파이드(Na₂Sㆍ9H₂O), 소듐카보네이트(Na₂CO₃), 칼륨카보네이트(K₂CO₃), 리튬카보네이트(Li₂CO₃), 리튬하이록사이드(LiOHㆍH₂O), 산화 알루미늄(Al₂O₃) 중 어느 한 종 또는 다종의 혼합물 0.1% 내지 3.0%를 첨가한다.

아울러, 6,000cm²/g 내지 12,000cm²/g의 고 분말 초속경화 시멘트와 6,000cm²/g 내지 12,000cm²/g의 고 분말 무수석고를 배합하여 사용하기 때문에 응결지연제를 전혀 사용하지 않거나 극소량 사용하여도 실용강도를 최대한 빨리 발현한다.

상기와 같은 본 발명 조성물은 초속경성이 되기 위하여 주성분인 50% 내지 79.9 중량부 칼슘설퍼알루미네이트의 분말도를 6,000cm²/g 내지 12,000cm²/g의 아윈계 클린커를 사용한다.

이와 같은 상기 칼슘설퍼알루미네이트는 상기 무수석고와 촉진제와 반응하여 속경성, 우수축성, 조강성 등의 특성이 발생되고, 특히, 본 발명 칼슘설퍼알루미네이트의 분말도를 6,000cm²/g 내지 12,000cm²/로 사용되는 경우에 종래의 분말도의 6,000cm²/g 미만으로 사용한 것보다 반응 속도가 높아져 약 10분 내지 20분 정도 지난 후에 실용강도가 확보된다.

한편, 상기 무수석고는 수화광물이 애트링자이트를 형성하기 위하여 첨가함으로써, 강도향상과 수화반응을 지연하는 작용을 하고 무수석고 6,000cm²/g 내지 12,000cm²/g의 고분말을 사용함으로써 강도가 증가되고 지연제를 사용하지 않고 작업시간을 확보한다.

상기 배합수는 고용분 40% 내지 50%인 수성 폴리머 에멀젼 20% 내지 25%에 물 75% 내지 80%를 100중량부로 배합하여 희석한 것으로써, 본 발명 조성물에 의하여 시공되는 바닥면 형성된 콘크리트와 본 발명 조성물 사이에 접착력을 증가시키고, 또한 초속경형 고강도 콘크리트와 5㎜ 내외의 골재크기부터 0.1㎜ 내외의 미립자 크기의 폐아스콘 사이의 결합력을 증가시킨다. 또한 상기 폐아스콘과 골재 및 규사가 혼합된 배합물과 초속경형 시멘트 사이의 결합을 증가시킨다.

따라서, 본 발명 초속경형 콘크리트 시멘트 조성물은 폐아스콘을 재활용하고 응결지연제를 사용하지 않거나 극소량 사용하여 작업시간을 확보하면서 10분 내지 20분 이내에 실용강도가 발현되고 높은 후기 강도가 발현 유지된다.

이상 상세한 설명은 최적 실시예들이 개시되고, 이상에서 사용된 특정한 용어는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것일 뿐 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것이 아니다.

그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하고, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 긴급한 차량통행이 요구되는 공사현장에서 10분 내지 20분 정도 이내에 조기강도가 약 150kgf/cm² 이상인 실용강도가 발현되는 긴급공사에 사용되는 효과가 있고, 폐아스콘을 재활용하게 됨으로 경제적으로 뛰어난 효과가 있다.

Claims

6,000cm²/g 내지 12,000cm²/g의 고 분말 칼슘설퍼알루미네이트(3Caoㆍ3Al₂O₃ㆍCaSo₄)를 50% 내지 79.9% 중량에 6,000cm²/g 내지 12,000cm²/g의 고분말 무수석고 15% 내지 25% 중량과 통상의 포틀랜드시멘트 5% 내지 30% 중량 및 멜라민계 또는 폴리 카르본산계의 고유동화제 0.1% 내지 3.0%가 배합된 100중량부로 이루어진 초속경형 시멘트 50% ± 5% 중량으로 이루어지며,

5㎜ 내외의 골재크기로부터 0.1㎜ 내외의 미립자 크기로 분쇄된 폐아스콘 50% ± 5% 중량과 상기 초속경형 시멘트 50% ± 5% 중량을 배합한 100중량부에 대하여 배합수 10% 내지 12% 중량 배합되어 타설 후 10분 내지 20분 정도 이내에 압축강도가 약 150kgf/cm2 이상인 것을 특징으로 하는 초속경형 고강도 콘크리트 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 초속경형 시멘트는 외부 온도에 따라 응결지연제를 0.00001% 내지 0.3%를 더 배합한 것을 특징으로 하는 초속경형 고강도 콘크리트 조성물.
청구항 2에 있어서, 상기 초속경형 시멘트는 소듐설파이드(Na₂S·9H₂O), 소듐카보네이트((Na₂CO₃), 칼륨카보네이트(K₂CO₃), 리튬카보네이트(Li₂CO₃), 리튬하이드록사이드(LiOH·H₂O), 산화 알루미늄(Al₂O₃) 중 어느 한 종 또는 다종의 혼합물의 촉진제가 더 배합되는 것을 특징으로 하는 초속경형 고강도 콘크리트 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 폐아스콘 50%± 5%중량을 100중량부로 기준하여 폐아스콘과 골재를 50%± 5% : 50± 5%로 배합하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 고강도 시멘트 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 배합수는 고용분 40% 내지 50%인 수성 폴리머 에멀젼 20% 내지 25%에 물 75% 내지 80%를 100중량부로 배합하여 희석한 것을 특징으로 하는 초속경형 고강도 콘크리트 조성물.