KR100883326B1 - 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법 - Google Patents

폴리머 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 시멘트 결합재 10∼20 중량%, 잔골재 42∼50 중량%, 굵은골재 28∼37 중량%, 물 1∼6 중량%, 방수제 0.02∼0.6 중량%, 합성 폴리머 0.5∼4 중량%를 포함하며, 상기 시멘트 결합재는 나일론섬유 0.05∼2.0 중량%를 함유하고, 상기 합성 폴리머는 SBR 라텍스 90∼99 중량%, 메틸메타 아크릴레이트 0.5∼5 중량% 및 에틸렌비닐아세테이트 에멀젼 0.5∼5 중량%를 함유하는 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 폴리머의 첨가량을 낮추는 대신에 방수제를 혼입하여 내구성능을 개선하고 콘크리트 작업시간을 연장시킴으로써 타설된 콘크리트의 표면을 매끄럽게 하는 마무리 작업 시간을 충분히 확보하여 작업성을 개선할 수 있고, 나일론섬유를 혼입함으로써 콘크리트의 균열, 휨, 인장 및 부착강도를 개선시킬 수가 있다.
나일론섬유, 합성 폴리머, 시멘트, 콘크리트, SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 라텍스

Description

폴리머 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법{Polymer cement concrete composite and repairing method for concrete pavement using the concrete composite}
본 발명은 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로의 노면 포장, 교량 교면 포장, 도로 보수공사, 콘크리트 구조물의 보수 등에 사용되는 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법에 관한 것이다.
일반적으로 교량의 콘크리트 슬래브, 도로의 노면, 교량 하부 부분 및 콘크리트 구조물의 부식이나 침식이 많이 일어나는 부위를 보수 및 보강하기 위한 보수공사에는 폴리머 시멘트 모르타르 및 콘크리트가 널리 사용되고 있다.
최근의 교량 교면 포장 및 교량의 콘크리트 슬래브에서는 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 라텍스를 첨가한 폴리머 시멘트 콘크리트가 개발되어 사용되고 있다.
그러나, SBR 라텍스 개질 콘크리트는 점도가 매우 높은 라텍스의 특성 때문에 콘크리트를 타설한 후, 콘크리트의 표면을 매끄럽게 하는 마무리 작업을 할 때 콘크리트가 작업도구에 부착되는 문제가 발생되고 있을 뿐만 아니라, 작업 가능시간이 약 30분 정도이기 때문에 시공 상의 문제점이 발생됨과 동시에 초기 소성 균열 및 장기적인 균열이 발생되는 등의 시공 상의 문제점 및 폴리머 혼입량이 많아 시공비의 상승이 불가피하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 폴리머의 첨가량을 낮추는 대신에 방수제를 혼입하여 내구성능을 개선하고 콘크리트 작업시간을 연장시킴으로써 타설된 콘크리트의 표면을 매끄럽게 하는 마무리 작업 시간을 충분히 확보하여 작업성을 개선하고, 나일론섬유를 혼입함으로써 콘크리트의 균열, 휨, 인장 및 부착강도를 개선시킬 수 있는 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법을 제공함에 있다.
본 발명은, 시멘트 결합재 10∼20 중량%, 잔골재 42∼50 중량%, 굵은골재 28∼37 중량%, 물 1∼6 중량%, 방수제 0.02∼0.6 중량%, 합성 폴리머 0.5∼4 중량%를 포함하며, 상기 시멘트 결합재는 시멘트 결합재 100중량%에 대하여 나일론섬유 0.05∼2.0 중량%를 함유하고, 상기 합성 폴리머는 합성 폴리머 100중량%에 대하여 SBR 라텍스 90∼99 중량%, 메틸메타 아크릴레이트 0.5∼5 중량% 및 에틸렌비닐아세테이트 에멀젼 0.5∼5 중량%를 함유하는 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
상기 시멘트 결합재는 시멘트 결합재 100중량%에 대하여 보통 포틀랜드 시멘트 55∼80 중량%, 고로슬래그 10∼20 중량%, 실리카흄 2∼8 중량%, 나일론섬유 0.05∼2.0 중량% 및 감수제 0.1∼1.5 중량%를 함유할 수 있다.
상기 방수제는 나프탈렌계 또는 실리콘계 방수제로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 콘크리트 구조물이 열화되어 콘크리트가 탈락된 부위를 파쇄기, 숏블라스터 및 워터젯 중에서 선택된 적어도 하나를 이용하여 치핑하여 불순물 및 열화 부위를 제거하는 단계와, 콘크리트가 열화된 부위에 프라이머 처리 또는 블루핑을 실시하는 단계와, 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 이용하여 열화된 부위의 단면을 복구하는 단계 및 상기 타설된 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 양생제로 도포하는 단계를 포함하는 콘크리트 포장 보수 공법을 제공한다.
상기 프라이머 처리는 SBR 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴 및 에틸렌비닐아세테이트 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 이용하여 콘크리트가 열화된 부위에 도포하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물에 의하면, 메틸메타 아크릴레이트 및 에틸렌비닐아세테이트 에멀젼과 SBR 라텍스를 혼합한 합성 폴리머를 사용하여 콘크리트 작업 시간을 연장시켜 타설된 콘크리트의 표면 마무리를 매끄럽게 함과 동시에 작업성의 향상 및 콘크리트의 강도와 내구성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 방수제의 첨가로 기존 폴리머 개질 콘크리트보다 고가의 폴리머 사용량을 저감시킬 수 있다. 방수제를 첨가함으로써 폴리머의 사용량을 낮추면서도 내구성능을 개선하고 콘크리트 작업시간을 연장시킴으로써 타설된 콘크리트의 표면을 매끄럽게 하는 마무리 작업 시간을 충분히 확보하여 작업성을 개선할 수 있다.
또한, 상기 나일론섬유가 혼입됨으로써 콘크리트의 균열, 휨, 인장 및 부착강도를 개선할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물은 시멘트 결합재 10∼20 중량%, 잔골재 42∼50 중량%, 굵은골재 28∼37 중량%, 물 1∼6 중량%, 방수제 0.02∼0.6 중량% 및 합성 폴리머 0.5∼4 중량%를 포함한다.
상기 시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트, 고로슬래그, 실리카흄, 나일론섬유 및 감수제를 포함한다. 상기 시멘트 결합재는, 보통 포틀랜드 시멘트 55∼80 중량%, 고로슬래그 10∼20 중량%, 실리카흄 2∼8 중량% 및 감수제 0.1∼1.5 중량%가 혼합되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 합성 폴리머는 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 라텍스, 메틸메타아크릴레이트 및 에틸렌비닐아세테이트 에멀젼이 혼합된 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물은 상기 시멘트 결합재 10∼20 중량%, 잔골재 42∼50 중량%, 굵은골재 28∼37 중량%를 강제 믹서에서 교반시킨 후, 물 1∼6 중량%, 방수제 0.02∼0.6 중량% 및 합성 폴리머 0.5∼4 중량%를 혼합하여 1.5∼3분간 교반하여 제조할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물은 상기 시멘트 결합재 10∼20 중량%, 잔골재 42∼50 중량%, 굵은골재 28∼37 중량%, 물 1∼6 중량%, 방수제 0.02∼0.6 중량% 및 합성 폴리머 0.5∼4 중량%를 함유한다.
골재는 잔골재와 굵은 골재로 구분되며, 입경이 5㎜ 이하인 것을 잔골재라 하고, 입경이 5㎜ 보다 큰 것을 굵은 골재로 구분한다. 잔골재는 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물 전체에 대하여 42∼50 중량% 함유되는 것이 바람직하고, 굵은 골재는 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물 전체에 대하여 28∼37 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 합성 폴리머는 콘크리트의 경화시간, 작업성 및 연성을 개선시키기 위하여 사용하는 것으로, SBR 라텍스, 메틸메타아크릴레이트 및 에틸렌비닐아세테이트 에멀젼을 혼합한 폴리머인 것이 바람직하다. 합성 폴리머로 SBR 라텍스만을 사용할 경우에는 콘크리트의 점도가 저하되어 마무리 작업 시 콘크리트면에 요철이 발생하므로, 이를 방지하기 위하여 메틸메타아크릴레이트 및 에틸렌비닐아세테이트 에멀젼을 혼합하는 것이다.
에틸렌비닐아세테이트(ethylene-vinyl acetate; EVA) 에멀젼은 에틸렌과 초산 비닐의 공중합체로서 시멘트 혼화용 폴리머 사용될 수 있다. 에틸렌비닐아세테 이트 에멀젼의 유화중합은 고압의 에틸렌 존재 하에서 이루어지며 에멀젼 중의 에틸렌 양은 중합시의 압력이 높을수록 많아진다. 일반적으로 사용되고 있는 EVA 에멀젼은 20∼100기압의 에틸렌 존재 하에서 중합된 것으로 결합 에틸렌 양은 10∼30 중량%이다. 초산 비닐에 에틸렌을 공중합 시키는 것에 의해 유리전이온도가 저하되고 신장능력이 향상되며, 또한 초산 비닐 수지의 내알칼리성 및 접착성도 개선된다. 한편 결합 에틸렌 양이 증가함에 따라 최저조막 온도는 저하되고 피막의 취성화 온도 또한 저하된다.
합성 폴리머에 메틸메타 아크릴레이트 및 에틸렌비닐아세테이트 에멀젼이 첨가되면 기존 콘크리트면과의 부착력 및 휨 인성이 개선된다. 합성 폴리머의 함량이 4 중량%를 초과하면 콘크리트의 점도가 높아져 작업성(슬럼프)이 떨어지고, 수화 반응을 지연시켜 조기 압축강도 발현을 저하시킴과 동시에 가격경쟁력이 저하된다. 그리고 합성 폴리머의 함량이 0.5중량% 미만이면 콘크리트의 내구성이 저하된다.
SBR 라텍스, 메틸메타아크릴레이트 및 에틸렌비닐아세테이트 에멀젼의 혼합비는 합성 폴리머 100 중량%에 대하여 SBR 라텍스 90∼99 중량%, 메틸메타아크릴레이트 0.5∼5 중량% 및 에틸렌비닐아세테이트 에멀젼 0.5∼5 중량% 범위인 것이 바람직하다. 메틸메타아크릴레이트 및 에틸렌비닐아세테이트 에멀젼의 전체 함량이 10 중량%를 초과하면 콘크리트의 작업성은 향상되지만, 안정성이 저하되어 콘크리트의 초기 강도 발현이 저하되며, 전체 함량이 1 중량% 미만이면 콘크리트의 작업성이 현저하게 저하되고 휨인성이 낮아지게 된다.
상기 방수제는 고가의 시멘트 혼화용 합성 폴리머의 사용량을 감소시키기 위 하여 사용된다. 방수제로는 나프탈렌계, 멜라민계, 폴리카본산계 방수제, 실리콘계 방수제 등이 있으나, 방수 효과가 우수한 나프탈렌계 또는 실리콘계 방수제를 사용하는 것이 바람직하다. 방수제를 첨가함으로써 고가의 합성 폴리머의 함량을 줄일 수 있으므로 경제적이면서도 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물의 경화시간, 작업성 및 연성 등의 특성을 개선할 수 있는 장점이 있다.
상기 시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 55∼80 중량%, 고로슬래그 10∼20 중량%, 실리카흄 2∼8 중량%, 나일론섬유 0.05∼2.0 중량% 및 감수제 0.1∼1.5 중량% 범위에서 사용할 수 있다.
상기 보통 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 고로슬래그 및 실리카흄은 잠재 수경성 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 고로슬래그 및 실리카흄의 중량비가 증가하면 초기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다. 상기 고로슬래그 및 실리카흄 대신에 플라이애쉬를 사용할 수도 있다.
상기 나일론섬유는 콘크리트의 균열, 휨인성 및 부착강도를 개선하기 위하여 사용한다. 상기 나일론섬유는 나일론 6, 나일론 66 등을 원료로 만든 콘크리트용 보강섬유로서, 소성수축 균열 저감뿐만 아니라 콘크리트의 물성 및 내구성을 증진시킨다. 또한, 친수성을 지니고 있어 페이스트와의 부착력이 우수하며, 표면마감력 및 분산력이 우수한 특성을 가지고 있다. 나일론섬유는 분자 내에 N이나 O에 부분적인 음전하를 띠고 있으므로 부분적인 양전하를 갖고 있는 물 분자의 H와 상호 정전기적인 작용을 하여 시멘트 페이스트와의 결합력을 강화 개선시키는 등의 장점을 가지고 있다. 콘크리트의 성능을 개선시키기 위한 토목섬유에는 유리섬유, 비닐섬유, 폴리비닐알코올 섬유 등이 있으나, 나일론섬유를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 감수제는 조성물의 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 감수제는 폴리카본산계, 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제를 사용할 수 있다. 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제는 폴리카본산계 감수제에 비하여 강도 및 내구성의 개선 효과가 미약하고, 물-시멘트비의 저감 효과가 크지 않으며, 합성 폴리머로서 첨가되는 SBR 라텍스와 혼합되는 경우 거품 현상이 발생하여 혼화성이 나쁘다는 단점이 있다. 따라서, 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하는 것이 바람직하고, 시멘트 결합재 100중량%에 대하여 0.1∼1.5 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 콘크리트 구조물이 열화되어 콘크리트가 탈락된 부위를 파쇄기, 숏블라스터, 워터젯 등을 이용하여 치핑(Chipping)하여 불순물 및 열화 부위를 제거하는 단계와, 콘크리트가 열화된 부위에 프라이머 처리 또는 블루핑을 실시하는 단계와, 상기 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 이용하여 열화된 부위의 단면을 복구하는 단계 및 상기 타설된 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 양생제로 도포하는 단계를 포함하는 콘크리트 포장의 보수 공법을 제공한다. 이하에서, 콘크리트 포장 보수공법은 도로의 노면 포장의 보수, 교량 교면포장의 보수, 도로 보수, 콘크리트 구조물의 보수 등에 사용되는 보수공법을 포함하는 의미로 사용한다.
상기 프라이머 처리는 상기 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물이 콘크리트가 열화된 부위에 부착되기 용이하게 하기 위하여 실시하며, 프라이머를 콘크리트가 열 화된 부위에 도포(또는 코팅)하여 공정을 의미한다. 상기 프라이머는 상기 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물이 콘크리트 구조물에 부착되기 용이하게 하는 SBR 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르(Poly Acryl Ester; PAE), 아크릴 및 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA) 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 이 때 상기 프라이머의 고형분은 13 중량% 정도로 낮추어 시공하여야 하며, 13 중량%를 초과하여 사용할 경우 피막 두께가 두꺼워져 부착 성능을 저하시킬 수 있다.
상기 블루핑은 상기 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물이 콘크리트가 열화된 부위에 부착되기 용이하게 하기 위하여 실시하며, 모르타르를 콘크리트가 열화된 부위에 도포하여 공정을 의미한다. 상기 모르타르는 SBR 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르(Poly Acryl Ester; PAE), 아크릴 및 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 함유하는 모르타르인 것이 바람직하다.
상기 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 이용하여 열화된 부위의 단면을 복구하는 단계는 모빌 믹서 또는 에지데이터를 이용하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리머 시켄트 콘크리트 조성물을 프라이머 처리 또는 블루핑을 실시한 단면 위에 포설하여 열화된 부위의 단면을 복구하는 과정으로 이루어질 수 있다. 상기 모빌 믹서 또는 에지데이터를 이용하여 현장에서 시멘트 결합재, 잔골재, 굵은골재, 물, 방수제 및 합성 폴리머를 혼합하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하고, 상기 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 일정량씩 연속적으로 배출하여 도포할 수 있다. 상기 폴리머 시멘트 콘크리트 조성 물은 열화된 부위의 두께를 고려하여 일정 두께로 포설하고, 콘크리트 진동기를 이용하여 진동 다짐하여 마무리한다. 차량의 타이어에 대하여 마찰력을 발생하게 하여 차량의 미끄러짐을 방지하기 위하여 타이닝기를 이용하여 일정 간격(예컨대, 3∼5㎝) 및 일정 깊이(4∼6㎜)를 갖는 타이닝홈을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물이 도포되면, 양생제를 도포하여 콘크리트의 양생을 실시한다. 상기 콘크리트의 양생은 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물의 포설량, 날씨 등에 따라 다르지만 일반적으로는 48∼72시간 동안 습윤 양생을 실시하고, 3일∼10일 동안 기건양생을 실시하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명에 따른 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
시멘트 결합재 13중량%, 잔골재 48 중량%, 굵은골재 35 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 2 중량%, 실리콘계 방수제 0.3 중량% 및 합성 폴리머 1.7 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 75 중량%, 고로슬래그 16.5 중량%, 실리카흄 6 중량%, 나일론섬유 1.5 중량% 및 감수제 1.0 중량%를 혼합 하여 사용하였다. 상기 합성 폴리머는 SBR 라텍스를 사용하였다. 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
<실시예 2>
시멘트 결합재 13중량%, 잔골재 48 중량%, 굵은골재 35 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 2 중량%, 실리콘계 방수제 0.3 중량% 및 합성 폴리머 1.7 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 75 중량%, 고로슬래그 16.5 중량%, 실리카흄 6 중량%, 나일론섬유 1.5 중량% 및 감수제 1.0 중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 합성 폴리머는 SBR 라텍스 98 중량%, 메틸메타 아크릴레이트 1 중량% 및 에틸렌비닐아세테이트 에멀젼 1 중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
<실시예 3>
시멘트 결합재 13중량%, 잔골재 48 중량%, 굵은골재 35 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 2 중량%, 실리콘계 방수제 0.3 중량% 및 합성 폴리머 1.7 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 75 중량%, 고로슬래그 16.5 중량%, 실리카흄 6 중량%, 나일론섬유 1.5 중량% 및 감수제 1.0 중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 합성 폴리머는 SBR 라텍스 94 중량%, 메틸메타 아크릴레이트 3 중량% 및 에틸렌비닐아세테이트 에멀젼 3 중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
<실시예 4>
시멘트 결합재 13중량%, 잔골재 48 중량%, 굵은골재 35 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 2 중량%, 실리콘계 방수제 0.3 중량% 및 합성 폴리머 1.7 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 75 중량%, 고로슬래그 16.5 중량%, 실리카흄 6 중량%, 나일론섬유 1.5 중량% 및 감수제 1.0 중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 합성 폴리머는 SBR 라텍스 90 중량%, 메틸메타 아크릴레이트 5 중량% 및 에틸렌비닐아세테이트 에멀젼 5 중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
상기의 실시예 1 내지 실시예 4의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예들을 제시하며, 후술할 비교예 1 및 2는 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 보통 시멘트 콘크리트 조성물 및 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 제시한 것이다.
<비교예 1>
보통 포틀랜드 시멘트 13 중량%, 잔골재 48 중량%, 굵은골재 35 중량% 및 물 4 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반하여 보통 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
보통 포틀랜드 시멘트 13 중량%, 잔골재 48 중량%, 굵은골재 35 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 2 중량%와 SBR 라텍스 2 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
아래의 시험예들은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 4의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 비교예 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
실시예 1 내지 실시예 4의 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2402에 규정한 방법에 따라 슬럼프 시험(반죽의 정도)을 실시하였다. 슬럼프 시험은 콘크리트의 연도 및 점조성 등과 같은 반죽의 질기를 시험하는 것으로, 수치가 클수록 워커빌리 티(Workability) 즉, 콘크리트의 타설시 작업성이 우수하다는 것을 의미한다.
아래의 표 1은 시간 경과에 따른 슬럼프의 변화를 나타낸 것이다.
구분 슬럼프(cm)
교반 직후 20분 경과 후 30분 경과 후 40분 경과 후 60분 경과 후
실시예 1 19 12 9 8 5
실시예 2 19 17 15 13 11
실시예 3 20 18 16 15 14
실시예 4 20 19 17 16 15
비교예 1 12 8 5 3 2
비교예 2 17 11 7 5 3
위의 표 1에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 4가 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 작업성이 우수하며, 특히 실시예 3 내지 실시예 4는 시간이 경과하여도 슬럼프의 변화가 크지 않아 작업성이 매우 우수하다는 것을 알 수 있다.
<시험예 2>
실시예 1 내지 실시예 4에 따른 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2405에 규정한 방법에 따라 압축강도 시험을 실시하였다.
아래의 표 2는 시간 경과에 따른 압축강도의 변화를 나타낸 것이다.
구분 압축강도(kgf/cm2)
3일 후 7일 후 14일 후 28일 후
실시예 1 182 224 367 458
실시예 2 195 238 398 490
실시예 3 198 258 410 508
실시예 4 195 237 390 484
비교예 1 168 206 348 398
비교예 2 165 199 33 387
위의 표 2에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 4는 완전히 경화된 후 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 압축강도가 월등히 높았다.
<시험예 3>
실시예 1 내지 실시예 4의 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2408에 규정한 방법에 따라 휨강도를 측정하였다.
아래의 표 3은 시간 경과에 따른 휨강도의 변화를 나타낸 것이다.
구분 휨강도(kgf/cm2)
3일 후 7일 후 14일 후 28일 후
실시예 1 28 44 58 88
실시예 2 31 49 62 98
실시예 3 36 53 68 115
실시예 4 34 51 63 104
비교예 1 22 29 38 48
비교예 2 26 42 56 86
위의 표 3에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 4는 시공 후 7일이 경과하면 경화되어 외부의 하중에 대한 저항력이 발생되어 콘크리트의 변형이 발생되지 않는다. 특히, 콘크리트가 완전히 경화되는 28일 후에는 실시예 1 내지 실시예 4가 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 휨강도가 월등히 높았다.
<시험예 4> 건조수축율 측정
실시예 1 내지 실시예 4의 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2424(콘크리트의 길이변화 시험방법)에 의하여 건조수축율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
건조수축(×10-4) 1.3 1.1 1.0 1.0 4.2 1.6
위의 표 4에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 4가 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 건조수축량이 감소되어 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
<시험예 5>
실시예 1 내지 실시예 4의 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 4004에 규정한 방법에 따라 흡수율의 측정 결과를 표 5에 나타내었다. 흡수율이 높으면 불순물이나 물이 콘크리트의 내부로 침투하게 되어 콘크리트의 내부에 기공률이 증가하게 되므로 구조물의 파손을 초래하는 문제가 발생한다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
흡수율(%) 1.8 1.7 1.4 1.6 8 2.1
위의 표 5에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 4는 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 흡수율이 낮았다.
<시험예 6> 염화물 이온 침투 깊이
실시예 1 내지 실시예 4의 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 JIS A 1171(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 표 6에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
염화물 이온 침투 깊이(㎜) 1.8 1.7 1.4 1.5 8.0 2.0
위의 표 6에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 4가 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 염화물 이온 침투 깊이가 적게 나타나 염해에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 7> 중성화 깊이
상기에서 설명한 실시예 1 내지 실시예 4의 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 JIS A 1171(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 표 7에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
중성화 깊이(㎜) 1.4 1.2 0.9 1.1 3.5 1.5
위의 표 7에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 4가 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 중성화 침투 깊이가 적게 나타나 중성화에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 8>
실시예 1 내지 실시예 4의 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해 저항성 시험을 실시하였다. 동결융해는 콘크리트에 흡수된 수분이 결빙되고 녹는 것을 말하는 것으로, 동결융해가 반복되면 콘크리트 조직에 미세한 균열이 발생하게 되어 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
표 8은 동결융해 저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예들의 내구성 지수를 표시한 것이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
내구성 지수 91 92 94 92 48 90
위의 표 8에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 4가 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로, 내구성이 향상된 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (5)

  1. 시멘트 결합재 10∼20 중량%, 잔골재 42∼50 중량%, 굵은골재 28∼37 중량%, 물 1∼6 중량%, 방수제 0.02∼0.6 중량%, 합성 폴리머 0.5∼4 중량%를 포함하며, 상기 시멘트 결합재는 시멘트 결합재 100중량%에 대하여 나일론섬유 0.05∼2.0 중량%를 함유하고, 상기 합성 폴리머는 합성 폴리머 100중량%에 대하여 SBR 라텍스 90∼99 중량%, 메틸메타 아크릴레이트 0.5∼5 중량% 및 에틸렌비닐아세테이트 에멀젼 0.5∼5 중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시멘트 결합재는,
    보통 포틀랜드 시멘트 55∼80 중량%, 고로슬래그 10∼20 중량%, 실리카흄 2∼8 중량%, 나일론섬유 0.05∼2.0 중량% 및 감수제 0.1∼1.5 중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 방수제는,
    나프탈렌계 또는 실리콘계 방수제로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리머 시 멘트 콘크리트 조성물.
  4. 콘크리트 구조물이 열화되어 콘크리트가 탈락된 부위를 파쇄기, 숏블라스터 및 워터젯 중에서 선택된 적어도 하나를 이용하여 치핑하여 불순물 및 열화 부위를 제거하는 단계;
    콘크리트가 열화된 부위에 프라이머 처리 또는 블루핑을 실시하는 단계;
    제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 이용하여 열화된 부위의 단면을 복구하는 단계; 및
    상기 타설된 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 양생제로 도포하는 단계를 포함하는 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수 공법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 프라이머 처리는
    SBR 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴 및 에틸렌비닐아세테이트 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 이용하여 콘크리트가 열화된 부위에 도포하는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수 공법.
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