KR100884355B1 - 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법 - Google Patents

섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것으로서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물은 시멘트 결합재로서 보통 포틀랜드 시멘트, 실리카흄, 분말 방수제, 비닐섬유를 혼합한 것이다. 상기 시멘트 결합재 12 내지 15 중량%, 잔골재 47 내지 52 중량%, 굵은 골재 30 내지 35 중량%, 물 2 내지 4 중량%, 합성 폴리머 1.5 내지 2.5중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예는 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물에 SBR 라텍스와 부틸 아크릴레이트를 합성한 합성 폴리머를 사용하여 콘크리트가 경화되는 시간을 연장시켜 타설된 콘크리트의 표면을 매끄럽게 하는 마무리 작업 시간을 충분히 확보할 수 있어 작업성의 향상 및 콘크리트의 강도와 내구성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물은 시멘트 결합재로서 보통 포틀랜드 시멘트, 중유회, 분말 방수제, 감수제, 비닐섬유를 혼합한 것이다. 상기 시멘트 결합재 11 내지 14 중량%, 잔골재 45 내지 50 중량%, 굵은 골재 32 내지 38 중량%, 물 2.0 내지 3.0 중량%, 개질 폴리머 2.0 내지 3.0 중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명의 제2 실시예는 상기 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물에 SBR라텍스와 스틸렌 부틸 아크릴레이트를 합성한 합성 폴리머를 사용하여 콘크리트가 경화되는 시간을 연장시켜 타설된 콘크리트의 표면을 매끄럽게 하는 마무리 작업 시간을 충분히 확보할 수 있어 작업성의 향상 및 콘크리트의 강도와 내구성이 향상되는 효과와 더불어 콘크리트 색상을 부가하여 콘크리트 표면 온도를 높여 동절기 시 융설 효과를 가질 수 있다.
콘크리트, 폴리머, 중유회, 보통 포틀랜드 시멘트, 부틸 아크릴레이트, SBR 라텍스, 스틸렌 부틸 아크릴레이트

Description

섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법{CONCRETE COMPOSITE CONTAINED TEXTILE POLYMER, CONCRETE CROSS SURFACE PAVEMENT USING IT AND REPAIR METHOD OF CONCRETE STRUCTURE}
본 발명은 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로의 노면, 교량 교면포장, 교량 덧씌우기 포장, 도로보수공사, 콘크리트 구조물 등의 보수공사에 사용되는 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것이다.
콘크리트 구조물 특히, 교량의 콘크리트 슬래브, 도로의 노면, 교량 하부 부분은 열화 등에 의해 콘크리트에 균열이 발생하여 시간이 지나게 되면 콘크리트의 압축강도와 철근의 인장강도가 점차 떨어지게 되고, 균열 부위로 통해 노출된 콘크리트는 중성화 현상이 진행되어 철근의 부식이 일어난다. 이러한 철근의 부식 현상이 심해지면 콘크리트 구조물이 결국 붕괴될 수도 있다. 따라서, 콘크리트 구조물이 열화되어 균열이 발생하면 조속하게 열화된 부위를 보수할 필요가 있다. 이러한 부식이나 침식이 많이 일어나는 부위를 보수 및 보강하기 위한 보수공사에는 폴리 머 시멘트 모르타르가 널리 사용되고 있다.
최근에는 교량 교면 포장 및 교량의 콘크리트 슬래브에서는 SBR(Styrene Butadiene Rubber) 라텍스를 첨가한 폴리머 시멘트 콘크리트가 개발되고 있다.
그러나, SBR 라텍스 개질 콘크리트는 점도가 매우 높은 라텍스의 특성 때문에 콘크리트를 타설 후, 콘크리트의 표면을 매끄럽게 하는 마무리작업을 할 때 콘크리트가 작업 도구에 부착되는 문제가 발생될 뿐만 아니라, 작업 가능 시간이 약 30분 정도로 짧아 작업중 초기 플라스틱 균열이 발생하고, 또한 시간이 흐르면 장기적인 균열이 발생되는 등의 시공상의 문제점이 있고, 한편, 폴리머 혼입량이 많아 시공비가 상승하는 문제점이 있다.
또한, SBR 라텍스 개질 콘크리트는 강도 및 내구성이 우수한 반면, 교량 덧씌우기 포장에 사용될 경우 겨울철 포장층의 결빙현상이 자주 발생하고 점도가 높아 콘크리트를 타설 후, 콘크리트가 작업도구에 부착되는 문제가 발생되고 있을 뿐만 아니라, 시공상의 문제점이 발생됨과 동시에 초기 플라스틱 균열 및 장기적인 균열이 발생되는 등의 시공상의 문제점 및 폴리머 혼입량이 많아 시공비의 상승이 불가피하고 겨울철 사고발생 원인이 되는 문제점이 있다.
따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 합성 폴리머의 첨가량을 낮추는 대신에 시멘트에 분말 방수제 및 감수제를 혼입하여 내구성능을 개선하고, 콘크리트가 경화시간을 연장함으로써, 타설된 콘크리트의 표면을 매끄럽게 하는 마무리 작업 시간을 충분히 확보하여 작업성을 개선하도록 하고, 비닐 섬유를 혼입하여 발생될 수 있는 콘크리트의 균열 및 휨, 인장, 부착강도 등을 개선시키는 장점과 더불어 중유회를 혼입함으로써 콘크리트 표면의 온도를 높여 융설 효과를 얻을 수 있는 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물은, 시멘트 결합재 12 내지 15 중량%, 잔골재 47 내지 52 중량%, 굵은골재 30 내지35 중량%, 물 2 내지 4 중량%, 합성 폴리머 1.5 내지 2.5중량% 로 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 시멘트 결합재 100 중량%에 대하여 보통 포틀랜드 시멘트 87 내지 90 중량%, 실리카흄(Silicafume) 7 내지 10 중량%, 분말 방수제 0.5 내지 2 중량% 및 비닐 섬유 0.1 내지 1.0 중량%가 혼합되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 합성 폴리머는 SBR 라텍스와 부틸 아크릴레이트를 합성한 것이 바람직하다.
상기와 같은 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물의 제조방법은 시멘트 결합재 12 내지 15 중량%, 잔골재 47 내지 52 중량%, 굵은 골재 30 내지 35 중량%를 믹서에서 강제 교반시킨 후, 물 2 내지 4 중량%, 합성 폴리머 1.5 내지 2.5중량%를 더 혼합하여 2 내지 3분간 교반하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물 은, 시멘트 결합재 11 내지 14 중량%, 잔골재 45 내지 50 중량%, 굵은 골재 32 내지 38 중량%, 물 2.0 내지 3.0 중량%, 개질 폴리머 2.0 내지 3.0 중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 시멘트 결합재 100 중량%에 대하여, 보통 포틀랜드 시멘트 76 내지 85 중량%, 중유회 12 내지 20 중량%, 분말 방수제 0.3 내지 1.5 중량%, 분말 감수제 0.3 내지 1.5 중량% 및 비닐 섬유 0.2 내지 1.0 중량%가 혼합되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 개질 폴리머는 SBR 라텍스와 스틸렌 부틸 아크릴레이트를 합성한 것이 바람직하다.
상기와 같은 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물의 제조방법은 상기 시멘트 결합재 11 내지 14 중량%, 잔골재 45 내지 50 중량%, 굵은 골재 32 내지 38 중량%를 믹서에서 강제 교반시킨 후, 물 2.0 내지 3.0 중량%, 개질 폴리머 2.0 내지3.0 중량%를 더 혼합하여 2 내지 3분간 교반하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 의하면, 섬유 혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물에 SBR 라텍스와 부틸 아크릴레이트가 혼합된 혼합 폴리머를 사용하고, 또한 중유회 및 섬유를 혼입한 폴리머 개질 콘크리트 조성물에 SBR 라텍스와 스틸렌 부틸 아크릴레이트가 혼합된 혼합 폴리머를 사용하여 콘크리트가 경화되는 시간을 연장시켜 타설된 콘크리트의 표면을 매끄럽게 하는 마무리 작업 시간을 충분히 확보할 수 있어 작업성의 향상 및 콘크리트의 강도와 내구성이 향상되는 효과가 있을 뿐만 아니라 동절기 시 콘크리트 표면온도가 높아 융설 효과 또한 기대된다. 또한 분말 방수제 및 분말 감수제의 첨가로 기존 폴리머 개질 콘크리트보다 폴리머 사용량을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물과 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물은 시멘트 12 내지 15 중량%, 잔골재 47 내지 52 중량%, 굵은 골재 30 내지 35 중량%, 물 2 내지 4 중량%, 합성 폴리머 1.5 내지 2.5중량%를 혼합한다.
상기 시멘트 결합재는, 100 중량%에 대하여 시멘트 65 내지 90 중량%, 실리카흄 7 내지 10 중량%, 분말 방수제 0.5 내지 2 중량% 및 비닐 섬유 0.1 내지 1.0 중량%가 혼합되어 있는 것이 바람직하다.
상기 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트로 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 실리카흄은 잠재 수경성 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 실리카흄 대신에 슬래그 또는 플라이 애쉬를 사용할 수도 있다.
분말 방수제는 고가의 시멘트 혼화용 폴리머의 사용량을 감소시키기 위하여 사용되었다. 분말 방수제로는 나프탈렌계, 멜라민계, 폴리 칼본산계 방수제 등이 있으나, 폴리 칼본산계 방수제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 시멘트 결합재는 결합재와 골재의 100 중량% 대비 30 내지 60 중량% 범위에서 요구 강도에 따라 변경 사용할 수 있으며, 결합재 100 중량%에 대해 보통 포틀랜드 시멘트 87 내지 90 중량%, 실리카흄 7 내지 10 중량%, 분말 방수제 0.5 내지 2 중량 % 및 비닐 섬유 0.1 내지 1.0 중량% 범위에서 사용할 수 있다.
실리카흄의 중량비가 증가하면 초기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다.
합성 폴리머는 콘크리트의 경화시간 및 작업성을 개선시키기 위하여 사용하는 것으로, SBR 라텍스와 부틸 아크릴레이트를 합성한 것이다. 합성 폴리머로 SBR라텍스만을 사용할 경우에는 콘크리트의 점도가 저하되어 마무리 작업 시 콘크리트면이 요철이 발생하므로, 이를 방지하기 위하여 부틸 아크릴레이트를 혼합하는 것이다. 합성 폴리머에 부틸 아크릴레이트가 첨가되면 기존 콘크리트면과의 부착력 및 휨 인성이 개선된다. 합성 폴리머의 함량이 2.5 중량%를 초과하면 콘크리트의 점도가 높아져 작업성(슬럼프)이 떨어지고, 수화반응을 지연시켜 조기 압축강도 발현을 저하시킴과 동시에 가격 경쟁력이 저하된다. 그리고 합성 폴리머의 함량이 1.5 중량% 미만이면 콘크리트의 내구성이 저하된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 합성 폴리머는 SBR 라텍스와 부틸 아크릴레이트의 혼합비는 합성 폴리머 100 중량%에 대하여 SBR 라텍스 70 내지 90 중량%, 부틸 아크릴레이트 10 내지 30 중량%의 비율로 혼합한다. 여기서, 합성 폴리머는 부틸 아크릴레이트의 함량이 30 중량%를 초과하면 콘크리트의 작업성은 향상되지만, 안정성이 저하되어 콘크리트의 초기강도발현이 저하되며, 함량이 10 중량% 미만이 면 콘크리트의 작업성이 현저하게 저하된다.
또한, 본 발명의 제1 실시예는, 콘크리트 구조물이 열화되어 콘크리트가 탈락된 부위를 파쇄기 및 워터젯을 이용하여 치핑(Chipping)하여 불순물 및 열화 부위를 제거하는 단계와, 콘크리트가 열화된 부위에 프라이머(primer)를 도포하는 단계와, 상기 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물을 열화된 부위의 단면을 복구하는 단계 및 상기 타설된 섬유 혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물을 양생제로 도포하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공한다.
상기 프라이머는 상기 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물이 콘크리트 구조물에 부착되기 용이하게 하는 SBR 라텍스 (Styrene Butadiene Rubber; SBR), 폴리 아크릴 에스테르 (Poly Acryl Ester; PAE), 아크릴 및 에틸 비닐 아세테이트(Ethyl Vinyl Acetate; EVA) 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 이때의 프라이머의 고형분은 13 중량% 정도로 낮추어 시공하여야 한다. 13 중량%를 초과하여 사용할 경우 피막 두께가 두꺼워져 도리어 부착성능을 저하시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물은 상기 시멘트 11 내지 14 중량%, 잔골재 45 내지 50 중량%, 굵은 골재 32 내지 38 중량%, 물 2.0 내지 3.0 중량%, 개질 폴리머 2.0 내지 3.0중량%를 혼합한다.
상기 중유회는 잠재 수경성 특성, 장기강도발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 상기 중유회 대신에 슬래그, 플라이애쉬 및 실리카흄을 사용할 수도 있다.
상기 분말 감수제는 강도 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 분말 감수제로는 나프탈렌계, 멜라민계, 폴리 칼본산계 감수제 등이 있으나, 폴리 칼본산계 감수 제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 시멘트 결합재는 결합재 100 중량%에 대해 보통 포틀랜드 시멘트 76 내지 85 중량%, 중유회 12 내지 20 중량%, 분말 방수제 0.3 내지 1.5 중량%, 분말 감수제 0.3 내지 1.5 중량% 및 비닐 섬유 0.2 내지 1.0 중량% 범위에서 사용할 수 있다. 중유회의 중량비가 증가하면 초기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다.
개질 폴리머는 콘크리트의 경화시간 및 작업성을 개선시키기 위하여 사용하는 것으로, SBR 라텍스와 스틸렌 부틸 아크릴레이트를 합성한 것이다. 개질 폴리머로 SBR라텍스만을 사용할 경우에는 콘크리트의 점도가 저하되어 마무리 작업 시 콘크리트면이 요철이 발생하므로, 이를 방지하기 위하여 스틸렌 부틸 아크릴레이트를 혼합하는 것이다. 개질 폴리머에 스틸렌 부틸 아크릴레이트가 첨가되면 휨 인성이 개선된다. 개질 폴리머의 함량이 3.0 중량%를 초과하면 콘크리트의 점도가 높아져 작업성(슬럼프)이 떨어지고, 수화반응을 지연시켜 조기 압축강도 발현을 저하시킴과 동시에 가격경쟁력이 저하된다. 그리고 개질 폴리머의 함량이 2.0중량% 미만이면 콘크리트의 내구성이 저하된다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 개질 폴리머는 SBR 라텍스와 스틸렌 부틸 아크릴레이트의 혼합비는 합성 폴리머 100 중량%에 대하여, SBR 라텍스 65 내지 85 중량%, 스틸렌 부틸 아크릴레이트 15 내지 25 중량%의 비율로 혼합한다. 여기서, 개질 폴리머는 스틸렌 부틸 아크릴레이트의 함량이 25 중량%를 초과하면 콘크리트의 작업성은 향상되지만, 안정성이 저하되어 콘크리트의 초기강도발현이 저하되며, 함 량이 15 중량% 미만이면 콘크리트의 작업성이 현저하게 저하된다.
또한, 본 발명의 제2 실시예는, 콘크리트 구조물이 열화되어 콘크리트가 탈락된 부위를 파쇄기 및 워터젯을 이용하여 치핑(Chipping)하여 불순물 및 열화 부위를 제거하는 단계와, 콘크리트가 열화된 부위에 프라이머(primer)를 도포하는 단계와, 상기 중유회 및 섬유를 혼입한 유색 폴리머 개질 콘크리트 조성물을 열화된 부위의 단면을 복구하는 단계 및, 상기 타설된 중유회 및 섬유를 혼입한 유색 폴리머 개질 콘크리트 조성물을 양생제로 도포하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 보수 공법을 제공한다.
상기 프라이머는 상기 섬유혼입 유색 폴리머 개질 콘크리트 조성물이 콘크리트 구조물에 부착되기 용이하게 하는 SBR 라텍스(Styrene Butadiene Rubber; SBR), 폴리 아크릴 에스테르 (Poly Acryl Ester; PAE), 아크릴 및 에틸 비닐 아세테이트(Ethyl Vinyl Acetate; EVA) 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 이때의 프라이머의 고형분은 13 중량% 정도로 낮추어 시공하여야 한다. 13 중량%를 초과하여 사용할 경우 피막 두께가 두꺼워져 도리어 부착성능을 저하시킬 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
본 발명의 제1 실시예에 따른 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물을 보통 포틀랜드 시멘트 90 중량%, 실리카흄 8 중량%, 분말 방수제 1.5 중량% 및 비닐 섬 유 0.5 중량%로 이루어진 상기 시멘트 결합재 14 중량%, 잔골재 50 중량%, 굵은 골재 31 중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 3 중량%와 합성 폴리머 2 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 제조하였다. 이때, 합성 폴리머는 SBR 라텍스만을 사용하였다.
<실시예 2>
본 발명의 제1 실시예에 따른 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물을 보통 포틀랜드 시멘트 90 중량%, 실리카흄 8 중량%, 분말 방수제 1.0 중량% 및 비닐 섬유 1.0 중량%로 이루어진 상기 시멘트 결합재 14 중량%, 잔골재 50 중량%, 굵은 골재 31 중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 3 중량%와 합성 폴리머 2 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 제조하였다. 이때, 합성 폴리머는 전체 100 중량%에 대하여 SBR 라텍스 90 중량%와　부틸 아크릴레이트 10 중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 3>
본 발명의 제1 실시예에 따른 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물을 보통 포틀랜드 시멘트 90 중량%, 실리카흄 8 중량%, 분말 방수제 1.0 중량% 및 비닐 섬유 1.0 중량%로 이루어진 상기 시멘트 결합재 14 중량%, 잔골재 50 중량%, 굵은 골재 31 중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 3 중량%와 합성 폴리머 2 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 제조하였다. 이때, 합성 폴리머는 전체 100 중량%에 대하여 SBR 라텍스 80 중량%와　부틸 아크릴레이트 20 중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 4>
본 발명의 제1 실시예에 따른 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물을 보통 포틀랜드 시멘트 90 중량%, 실리카 흄 8 중량%, 분말 방수제 1.0 중량% 및 비닐 섬유 1.0 중량%로 이루어진 상기 시멘트 결합재 14 중량%, 잔골재 50 중량%, 굵은 골재 31 중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 3 중량%와 합성 폴리머 2 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 제조하였다. 이때, 합성 폴리머는 전체 100 중량%에 대하여 SBR 라텍스 70 중량%와　부틸 아크릴레이트 30 중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 5>
본 발명의 제2 실시예에 따른 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물을 보통 포틀랜드 시멘트 80 중량%, 중유회 16 중량%, 분말 방수제 1.5 중량%, 분말 감수제 1.5 중량% 및 비닐 섬유 1.0 중량%로 이루어진 상기 시멘트 결합재 13 중량%, 잔골재 46 중량%, 굵은골재 37 중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 2 중량%와 개질 폴리머 2 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 제조하였다. 이때, 개질 폴리머는 SBR 라텍스만을 사용하였다.
<실시예 6>
본 발명의 제2 실시예에 따른 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물을 보통 포틀랜드 시멘트 80 중량%, 중유회 16 중량%, 분말 방수제 1.5 중량%, 분말 감수제 1.5 중량%및 비닐 섬유 1.0 중량%로 이루어진 상기 시멘트 결합재 13 중량%, 잔골재 46 중량%, 굵은 골재 37 중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 2 중량% 와 개질 폴리머 2 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 제조하였다. 이때, 개질 폴리머는 전체 100 중량%에 대하여 SBR 라텍스 85 중량%와　스틸렌 부틸 아크릴레이트 15 중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 7>
본 발명의 제2 실시예에 따른 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물을 보통 포틀랜드 시멘트 80 중량%, 중유회 16 중량%, 분말 방수제 1.5 중량%, 분말 감수제 1.5 중량%및 비닐 섬유 1.0 중량%로 이루어진 상기 시멘트 결합재 13 중량%, 잔골재 46 중량%, 굵은 골재 37 중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 2 중량%와 개질 폴리머 2 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 제조하였다. 이때, 개질 폴리머는 전체 100 중량%에 대하여 SBR 라텍스 80 중량%와　스틸렌 부틸 아크릴레이트 20 중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 8>
본 발명의 제2 실시예에 따른 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물을 보통 포틀랜드 시멘트 80 중량%, 중유회 16 중량%, 분말 방수제 1.5 중량%, 분말 감수제 1.5 중량%및 비닐 섬유 1.0 중량%로 이루어진 상기 시멘트 결합재 13 중량%, 잔골재 46 중량%, 굵은골재 37 중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 2 중량%와 개질 폴리머 2 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 제조하였다. 이때, 개질 폴리머는 전체 100 중량%에 대하여 SBR 라텍스 65 중량%와　스틸렌 부틸 아크릴레이트 35 중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기의 실시예 1 내지 실시예 8의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 제1 및 제2 실시예들과 비교할 수 있는 비교예들을 제시하며, 후술할 비교예 1 내지 4는 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 보통 포틀랜드시멘트 및 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 제시한 것이다.
<비교예 1>
보통 포틀랜드 시멘트 14 중량%, 잔골재 50 중량%, 굵은 골재 31 중량% 및, 물 5 중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반하여 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
보통 포틀랜드 시멘트 14 중량%, 잔골재 50 중량%, 굵은 골재 31 중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 3 중량%와 SBR 라텍스 2 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<비교예 3>
보통 포틀랜드 시멘트 13 중량%, 잔골재 49 중량%, 굵은 골재 33 중량% 및 물 5 중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후 보통 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<비교예 4>
보통 포틀랜드 시멘트 13 중량%, 잔골재 49 중량%, 굵은 골재 33 중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 3 중량%와 SBR 라텍스 2 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
아래의 시험예들은 상기 실시예 1 내지 실시예 8의 특성을 보다 용이하게 파 악할 수 있도록 본 발명의 제1 및 제2 실시예와 비교예 1 내지 비교예 4의 특성을 비교한 실험 결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
상기에서 설명한 실시예 1 내지 실시예 8의 섬유 혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물과 비교예 1 내지 비교예 4에 의하여 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2402에 규정한 방법에 따라 슬럼프시험(반죽의 정도)을 한 결과를 나타낸 것이다. 슬럼프시험은 콘크리트의 연도 및 점조성 등과 같은 반죽의 질기를 시험하는 것으로, 수치가 클수록 워커빌리티(Workability) 즉, 콘크리트의 타설시 작업성이 우수하다는 것을 의미한다.
아래의 표 1은 시간 경과에 따른 슬럼프의 변화이다.
[표 1]
구분 슬럼프(cm)
교반직후 20분 경과 후 30분 경과 후 40분 경과 후 60분 경과 후
실시예 1 18 11 8 7 5
실시예 2 18 16 14 13 12
실시예 3 19 18 17 16 15
실시예 4 19 17 16 15 14
실시예 5 19 12 10 9 7
실시예 6 19 17 15 14 13
실시예 7 20 19 18 16 15
실시예 8 20 18 17 15 14
비교예 1 10 8 6 5 4
비교예 2 16 10 8 7 6
비교예 3 11 9 7 6 5
비교예 4 19 12 9 7 5
위의 표 1에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 8이 비교예 1 내지 비교예 4에 비하여 작업성이 우수하며 특히, 실시예 3, 4, 7 및 8은 시간이 경과하여도 슬럼프의 변화가 크지 않아 작업성이 매우 우수하다.
<시험예 2>
실시예 1 내지 실시예 8에 따른 섬유 혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 4에 의하여 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2405에 규정한 방법에 따라 압축강도시험을 한 결과를 나타낸 것이다.
아래의 표 2는 시간 경과에 따른 압축강도의 변화이다.
[표 2]
구분 압축강도(kgf/cm2)
3일 후 7일 후 14일 후 28일 후
실시예 1 178 210 357 448
실시예 2 185 228 388 485
실시예 3 189 238 400 498
실시예 4 185 230 395 488
실시예 5 188 240 367 448
실시예 6 195 248 378 485
실시예 7 199 258 420 528
실시예 8 195 250 400 508
비교예 1 150 185 310 358
비교예 2 155 179 305 356
비교예 3 160 195 330 378
비교예 4 162 199 345 386
위의 표 2와 같이, 실시예 1 내지 실시예 8은 시공 후, 4시간이 경과하면 경화되기 때문에 타설된 콘크리트에서 다른 작업을 수행 할 수 있지만, 비교예 1 내지 비교예 4는 1일이 경과하여도 경화되지 않아 다른 작업을 전혀 수행할 수 없다. 또한, 완전히 경화된 후에도 실시예 1 내지 실시예 8이 비교예 1 내지 비교예 4에 비하여 압축강도가 월등히 높았다.
<시험예 3>
상기에서 설명한 실시예 1 내지 실시예 8의 섬유 혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물과 비교예 1 내지 비교예 4에 의하여 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2408에 규정한 방법에 따라 휨강도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
아래의 표 3은 시간 경과에 따른 휨강도의 변화이다.
[표 3]
구분 휨강도(kgf/cm2)
3일 후 7일 후 14일 후 28일 후
실시예 1 25 38 55 98
실시예 2 29 44 60 103
실시예 3 33 48 68 113
실시예 4 35 45 61 104
실시예 5 28 41 78 100
실시예 6 29 49 86 118
실시예 7 35 55 98 143
실시예 8 33 54 95 124
비교예 1 20 28 35 45
비교예 2 25 32 48 82
비교예 3 22 30 45 65
비교예 4 26 33 50 82
위의 표 3에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 8은 시공 후, 12시간이 경과하면 경화되어 외부의 하중에 대한 저항력이 발생되어 콘크리트의 변형이 발생되지 않는다. 이에 반해, 비교예 1 내지 비교예 4는 1일이 경과하여도 경화되지 않으므로, 외부에서 하중이 발생하면 타설되어 있는 콘크리트가 파손되거나 변형된다. 특히, 콘크리트가 완전히 경화되는 28일 후에는 실시예 1 내지 실시예 8이 비교예 1 내지 비교예 4에 비하여 휨강도가 월등히 높았다.
<시험예 4>
상기에서 설명한 실시예 1 내지 실시예 8의 섬유 혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물과 비교예 1 내지 비교예 4에 의하여 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 에 규정한 방법에 따라 흡수율의 측정 결과를 나타낸 것이다. 흡수율이 높으면 불순물이나 물이 콘크리트의 내부로 침투하게 되면 콘크리트의 내부에 기공률이 증가하게 되어 구조물의 파손을 초래하는 문제가 발생한다. 즉, 흡수율이 낮을수록 경화된 후 콘크리트의 강도가 향상되는 것이다.
[표 4]
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
흡수율 (%) 1.9 2.2 1.5 2.0 1.3 1.2 1.1 1.2 9 2.7 5 1.7
위의 표 4에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 8는 비교예 1 내지 비교예 4에 비하여 흡수율이 낮았다.
<시험예 5>
상기에서 설명한 실시예 5 내지 실시예 8의 중유회 및 섬유를 혼입한 유색 폴리머 개질 콘크리트 조성물과 비교예 3 및 비교예 4에 의하여 제조된 콘크리트 조성물을 JIS A 1171에 규정한 방법에 따라 접착강도를 측정한 결과를 나타낸 것으로, 그 결과는 표 5와 같다.
[표 5]
구분 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8 비교예 3 비교예 4
접착강도 (kgf/cm2) 2.3 2.4 2.6 2.4 1.3 2.0
위의 표 5에서와 같이, 실시예 5 내지 실시예 8은 비교예 3 및 비교예 4에 비하여 접착강도가 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 6>
상기에서 설명한 실시예 1 내지 실시예 8의 섬유 혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물과 비교예 1 내지 비교예 4에 의하여 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결 융해 저항성 시험의 측정 결과를 나타낸 것이다. 동결 융 해는 콘크리트에 흡수된 수분이 결빙되고 녹는 것을 말하는 것으로, 동결 융해가 반복되면 콘크리트 조직에 미세한 균열이 발생하게 되어 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
표 6은 동결 융해 저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예들의 내구성지수를 표시한 것이다.
[표 6]
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
내구성 지수 89 91 92 91 90 91 93 92 45 88 45 88
위의 표 6에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 8이 비교예 1 내지 비교예 4에 비하여 내구성지수가 월등히 높으므로, 내구성이 향상된 것을 알 수 있다.
<시험예 7> 건조수축율 측정
상기에서 설명한 실시예 1 내지 실시예 8의 섬유 혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물과 비교예 1 내지 비교예 4에 의하여 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2424(콘크리트의 길이변화 시험방법)에 의하여 건조수축율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
[표 7]
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
건조수축량 (ㅧ10-4) 1.4 1.2 1.1 1.2 1.3 1.2 1.0 1.1 4.5 2.0 4.5 1.7
위의 표 7에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 8이 비교예 1 내지 비교예 4에 비하여 건조수축량이 감소되어 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
<시험예 8> 염화물 이온 침투 깊이
상기에서 설명한 실시예 1 내지 실시예 8의 섬유 혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물과 비교예 1 내지 비교예 4에 의하여 제조된 콘크리트 조성물을 JIS A 6203(시멘트 혼화용 폴리머 디스퍼젼 및 재유화형 분말 수지)에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.
[표 8]
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
염화물 이온 침투깊이(mm) 1.8 1.7 1.4 1.5 1.5 1.2 1.1 1.2 8.0 2.0 7.0 1.8
위의 표 8 서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 8이 비교예 1 내지 비교예 4에 비하여 염화물 이온 침투 깊이가 적게 나타나 염해에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 9> 콘크리트 온도 측정
상기에서 설명한 실시예 5 내지 실시예 8의 중유회 및 섬유를 혼입한 유색 폴리머 개질 콘크리트 조성물과 비교예 3 및 비교예 4에 의하여 제조된 콘크리트 조성물의 내부 온도를 측정하였다. 시험체는 크기 30ㅧ30cm, 두께 5cm로 하였다.
온도는 태양광에의 노출에 의한 포장 시험체 표면의 온도를 경시적으로 측정하였다. 그 결과를 하기 표 9에 나타내었다.
[표 9]
구 분 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8 비교예 3 비교예 4
시험 개시시의 표면 온도(℃) 25 25 25 25 25 25
온도(℃) 38 39 38 38 28 29
위의 표 9에서와 같이, 실시예 5 내지 실시예 8이 비교예 3 및 비교예 4에 비하여 태양광에 의한 표면 온도가 높게 나타나 동절기 시 융설 효과를 간접적으로 알 수 있었다.

Claims (11)

  1. 시멘트 결합재 12 내지 15 중량%; 잔골재 47 내지 52 중량%; 굵은 골재 30 내지 35 중량%; 물 2 내지 4 중량%; 및 전체 100 중량%에 대하여 SBR 라텍스 70 내지 90 중량%, 부틸 아크릴레이트 10 내지 30 중량%의 비율로 혼합한 합성 폴리머 1.5 내지 2.5중량%;로 이루어진 섬유혼입 개질 콘크리트 조성물에 있어서,
    상기 시멘트 결합재는, 100 중량%에 대하여, 보통 포틀랜드 시멘트 87 내지 90 중량%;
    실리카흄 7 내지 10 중량%;
    분말 방수제 0.5 내지 2 중량%; 및
    비닐 섬유 0.1 내지 1.0 중량%가 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 콘크리트 구조물이 열화되어 콘크리트가 탈락된 부위를 파쇄기 및 워터젯을 이용하여 치핑(Chipping)하여 불순물 및 열화 부위를 제거하는 제1 단계와;
    상기 제1 단계에서 제거된 콘크리트의 열화 부위에 프라이머를 도포하는 제2 단계와;
    상기 제2 단계에서 도포된 프라이머 위에 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물을 부착하여 열화된 부위의 단면을 복구하는 제3 단계와;
    상기 제3 단계에서 타설된 섬유 혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물에 양생제를 도포하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프라이머는 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물이 콘크리트 구조물에 부착되기 용이하게 하는 SBR 라텍스 (Styrene Butadiene Rubber; SBR), 폴리 아크릴 에스테르 (Poly Acryl Ester; PAE), 아크릴 및, 에틸 비닐 아세테이트(Ethyl Vinyl Acetate; EVA) 중에서 선택된 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법.
  7. 시멘트 결합재 11 내지 14 중량%; 잔골재 45 내지 50 중량%; 굵은 골재 32 내지 38 중량%; 물 2.0 내지 3.0 중량%; 전체 100 중량%에 대하여 SBR 라텍스 65 내지 85 중량%, 스틸렌 부틸 아크릴레이트 15 내지 25 중량%의 비율로 혼합된 개질 폴리머 2.0 내지 3.0중량%;로 이루어진 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물에 있어서,
    상기 시멘트 결합재 100 중량%에 대하여 보통 포틀랜드 시멘트 76 내지 85 중량%;
    중유회 12 내지 20 중량%;
    분말 방수제 0.3 내지 1.5 중량%;
    분말 감수제 0.3 내지 1.5 중량%; 및
    비닐 섬유 0.2 내지 1.0 중량%가 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서, 상기 시멘트 결합재 중 분말 방수제 및 분말 감수제로는 폴리칼본산계 방수제 및 감수제를 사용하는 것을 특징으로 하는 섬유혼입 폴리머 개질 콘크리트 조성물.
  10. 삭제
  11. 삭제
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