KR100900716B1

KR100900716B1 - 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물

Info

Publication number: KR100900716B1
Application number: KR1020090015676A
Authority: KR
Inventors: 양희용; 박래선; 정현구; 이석근
Original assignee: 주식회사 이레하이테크이앤씨
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2009-06-05

Abstract

본 발명은 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 초조강 아크릴 개질 콘크리트 조성물은, 시멘트 결합재로서 보통 포틀랜드 시멘트, 칼슘 알루미나시멘트(=CAC), 석고, 겔 라이트 (Ge-lite) 포졸란 미분말, 분말 방수제, 섬유를 혼합한 것이다. 상기 시멘트 결합재 11~14 중량%, 잔골재 45~50 중량%, 굵은 골재 33~38 중량%, 물 2~4 중량%, 합성 아크릴 2~4 중량%로 구성되고, 상기 초조강 시멘트 결합재 100 중량%에 대하여 보통 포틀랜드 시멘트 72~80 중량%, 칼슘알루미나시멘트 5~10 중량%, 석고 2~10 중량%, 겔라이트 미분말 3~6 중량%, 분말 방수제 0.5~2 중량 %, 섬유 0.05~0.2 중량%가 혼합되어 있는 것을 특징으로 한다. 따라서 초조강 개질 콘크리트 조성물에 아크릴과 라텍스를 공중합한 합성 아크릴을 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.

초조강 합성 아크릴, 개질 콘크리트 조성물

Description

초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물{CONCRETE COMPOSITE CONTAINED COMPOUND ACRYL HAVING A VERY SPEEDY INFORCEMENT}

본 발명은 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도로의 노면, 교량 교면포장, 긴급한 보수공사 등에 보수공법으로 사용되는 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 교량의 바닥판, 도로의 노면 및 교량 하부 부분의 부식이나 침식이 많이 일어나는 부위를 보수 및 보강하기 위한 보수공사에는 폴리머 시멘트 모르타르가 널리 사용되고 있다. 초조강 포틀랜드 시멘트, 즉 아주 빠르게 조기에 일정 강도를 갖는 포틀랜드 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트에 비하여 경화시간이 빠르고 초기 강도 발현 등의 우수한 장점이 있는 반면에, 염화물이나 수분의 침투가 발생하여 콘크리트가 부식되는 문제가 초래되고 있다.

그래서 최근의 긴급 보수공사에서는 초속경 시멘트에 라텍스 수지를 첨가한 초속경 라텍스 개질 콘크리트가 사용되고 있다.

그러나 초속경 라텍스 개질 콘크리트는 점도가 매우 높은 라텍스의 특성 때문에 콘크리트를 타설 후, 콘크리트의 표면을 매끄럽게 하는 마무리작업을 할 때 콘크리 트가 작업도구에 부착되는 문제가 발생되고 있을 뿐만 아니라, 경화되는 시간이 20분 정도로 매우 짧기 때문에 작업성이 저하 등의 시공 상의 문제점과 더불어 시멘트 가격이 매우 고가임으로 시공비의 상승이 불가피하다.

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 아크릴과 라텍스가 공중합된 합성 아크릴을 첨가하여 콘크리트가 경화되는 시간을 연장함으로써, 타설된 콘크리트의 표면을 매끄럽게 하는 마무리 작업 시간을 충분히 확보하여 작업성의 향상 및 콘크리트의 하자를 줄일 수 있는 초조강 합성 아크릴 콘크리트 조성물을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물은 시멘트 결합재 11~14 중량%, 잔골재 45~53 중량%, 굵은 골재 33~36 중량%, 물 2~4 중량%, 합성 아크릴 2~4중량%로 구성되고, 상기 시멘트 결합재 100 중량%에 대하여 보통 포틀랜드 시멘트 72~80 중량%, 칼슘알루미나시멘트 5~10 중량%, 석고 2~10 중량%, 겔라이트 미분말 3~6 중량%, 분말 방수제 0.5~2 중량%, 섬유 0.05~0.2%가 혼합되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 합성 아크릴은 아크릴과 라텍스가 공중합되어 있는 것이 바람직하다.

상기와 같은 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물의 제조방법은 시멘트 결 합재 11~14 중량%, 잔골재 45~50 중량%, 굵은 골재 33~38 중량%를 강제 믹서에서 교반시킨 후, 물 2~4 중량%, 합성 아크릴 2~4 중량%를 더 혼합하여 2~3분간 교반하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물 및 그 제조방법에 의하면, 초조강 콘크리트 조성물에 아크릴과 라텍스가 혼합된 혼합 아크릴을 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 분말 방수제의 첨가로 기존 폴리머 개질 콘크리트보다 폴리머 사용량을 저감시킬 수 있었다.

이하, 본 발명에 따른 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물은 시멘트 11~14 중량%, 잔골재 45~50 중량%, 굵은 골재 33~38 중량%, 물 2~4 중량%, 합성 아크릴 2~4중량%를 혼합하여 구성된다.

상기 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트로서, KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 칼슘 알루미나 시멘트(=CAC) 및 석고는 초기 강도 발현 및 수축 방지를 위하여 사용한다. 다시 말하면, 상기 칼슘 알루미나 시멘트(=CAC) 및 석고는 조직을 치밀하게 하여 모르타르의 균열을 방지하고 모르타르의 수축을 방지하기 위 하여 사용한다. 상기 칼슘 알루미나 시멘트(=CAC) 대신으로 칼슘 설포 알루미네이트(CSA)를 사용할 수도 있다. 석고는 무수석고 또는 이수석고를 사용할 수 있다. 상기 겔라이트 미분말은 잠재 수경성 특성, 장기강도발현 및 내구성 증진, 특히 항균성이 우수하다. 상기 겔라이트 미분말 대신에 슬래그, 실리카흄 또는 플라이애쉬를 사용할 수도 있다. 상기 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 섬유는 상기 조성물의 건조수축이나 온도에 의한 초기 균열 및 장기 균열을 방지하고 휨 및 인장강도를 개선시키기 위하여 사용된다. 섬유로는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유, 비닐 섬유 등이 있으나, 친수성인 비닐 섬유를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 시멘트 결합재는 결합재와 골재의 100 중량% 대비 30~60 중량% 범위에서 요구 강도에 따라 변경 사용할 수 있으며, 결합재 100 중량%에 대해 시멘트는 72~80 중량%, 칼슘 알루미나 시멘트(=CAC) 5~10 중량%, 석고는 2~10 중량%, 겔라이트 미분말은 3~6 중량%, 분말 방수제 0.5~2 중량%, 섬유 0.05~0.2 중량% 범위에서 사용할 수 있다. 칼슘 알루미나 시멘트(=CAC) 및 석고는 중량비가 증가하면 빠른 경화 특성을 나타내며, 그 함량이 7 중량% 미만일 경우 모르타르 강도 및 균열 발생 억제 효과가 미약하고, 20 중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다. 겔라이트 미분말의 중량비가 증가하면 초기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증 가한다.

합성 아크릴은 콘크리트의 경화시간 및 작업성을 개선시키기 위하여 사용하는 것으로, 아크릴과 라텍스 수지를 공중합한 것이다. 합성 아크릴로 아크릴만을 사용할 경우에는 콘크리트의 점도가 저하되어 마무리 작업시 콘크리트면이 요철이 발생하므로, 이를 방지하기 위하여 라텍스 수지를 혼합하는 것이다. 합성 아크릴에 라텍스 수지가 첨가되면 기존 콘크리트면과의 부착력이 개선된다. 합성 아크릴의 함량이 4 중량%를 초과하면 콘크리트의 점도가 높아져 작업성(슬럼프)이 떨어지고, 수화반응을 지연시켜 조기 압축강도 발현을 저하시킴과 동시에 가격경쟁력이 저하된다. 그리고 합성 아크릴의 함량이 2 중량% 미만이면 콘크리트의 내구성이 저하된다.

본 실시예에 따른 합성 아크릴은 아크릴과 라텍스 수지의 혼합비는 합성 아크릴 100 중량%에 대하여 아크릴 35~75 중량%, 라텍스 수지 20~60 중량%, 지연형 폴리 칼본산계 고성능 감수제 2~5 중량%의 비율로 혼합한다. 여기서, 합성 아크릴은 아크릴 수지의 함량이 75 중량%를 초과하면 콘크리트의 작업성은 향상되지만, 안정성이 저하되어 콘크리트의 초기 강도 발현이 저하되며, 함량이 35 중량% 미만이면 콘크리트의 조기 강도발현은 향상되지만, 작업성이 현저하게 저하된다. 또한 지연형 폴리 칼본산계 고성능 감수제는 물-시멘트비를 감소시킴으로써 강도 및 내구성이 개선됨과 동시에 초조강 시멘트의 수화반응을 지연시켜 초기 작업성을 향상시킬 수 있는 역할을 한다.

상기와 같은 본 발명 따른 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물의 실시예 들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물을 상기 시멘트 결합재 13 중량%, 잔골재 48 중량%, 굵은 골재 33 중량%를 믹서에 강제 투입, 교반한 후, 물 3 중량%와 합성 아크릴 3 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 제조하였다. 이때, 합성 아크릴은 아크릴만을 사용하였다.

<실시예 2>

초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물을 상기 시멘트 결합재 13 중량%, 잔골재 48 중량%, 굵은 골재 33 중량%를 믹서에 강제 투입, 교반한 후, 물 3 중량%와 합성 아크릴 3 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 제조하였다. 이때, 합성 아크릴은 전체 100 중량%에 대하여 아크릴 70 중량%와　라텍스 수지 30 중량%를 혼합하여 사용하였다.

<실시예 3>

초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물을 상기 시멘트 결합재 13 중량%, 잔골재 48 중량%, 굵은 골재 33 중량%를 믹서에 강제 투입, 교반한 후, 물 3 중량%와 합성 아크릴 3 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 제조하였다. 이때, 합성 아크릴은 전체 100 중량%에 대하여 아크릴 50 중량%와　라텍스 수지 50 중량%를 혼합하여 사용하였다.

<실시예4>

초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물을 상기 시멘트 결합재 13 중량%, 잔골재 48 중량%, 굵은 골재 33 중량%를 믹서에 강제 투입, 교반한 후, 물 3 중량%와 합성 아크릴 3 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 제조하였다. 이때, 합성 아크릴은 전체 100 중량%에 대하여 아크릴 40 중량%와　라텍스 수지 60 중량%를 혼합하여 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 포틀랜드 시멘트 및 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 제시한 것이다.

<비교예 1>

보통 포틀랜드 시멘트 13 중량%, 잔골재 48 중량%, 굵은 골재 33 중량% 및 물 6 중량%를 믹서에 강제 투입, 교반하여 보통 콘크리트 조성물을 제조하였다.

<비교예 2>

보통 포틀랜드 시멘트 13 중량%, 잔골재 48 중량%, 굵은 골재 33 중량%를 믹서에 강제 투입, 교반한 후, 물 3 중량%와 아크릴 수지 3 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.

아래의 시험예들은 상기에 개시한 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>

상기에서 설명한 실시예 1 내지 실시예 4의 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 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]

구 분	슬럼프(cm)
구 분	교반직후	20분 경과 후	30분 경과 후	40분 경과 후	60분 경과 후
실시예 1	18	11	8	7	5
실시예 2	18	14	11	10	8
실시예 3	19	16	14	13	10
실시예 4	19	18	17	16	14
비교예 1	10	8	6	5	4
비교예 2	16	10	8	6	4

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 우수하다.

<시험예 2>

실시예 1 내지 실시예 4에 따른 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 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]

구 분	압축강도(kgf/cm²)
구 분	3시간 후	12시간 후	24시간 후	3일 후	28일 후
실시예 1	158	199	225	288	448
실시예 2	185	197	235	321	485
실시예 3	189	205	250	338	498
실시예 4	185	199	239	333	488
비교예 1	-	-	-	186	358
비교예 2	-	-	-	184	356

위의 표 2에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 4는 시공 후, 4시간이 경과하면 경화되기 때문에 타설된 콘크리트에서 다른 작업을 수행할 수 있지만, 비교예 1 및 비교예 2는 1일이 경과하여도 경화되지 않아 다른 작업을 전혀 수행할 수 없다. 또한, 완전히 경화된 후에도 실시예 1 내지 실시예 4가 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 압축강도가 월등히 높았다.

<시험예 3>

상기에서 설명한 실시예 1 내지 실시예 4의 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 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]

구 분	휨강도(kgf/cm²)
구 분	3시간 후	12시간 후	24시간 후	3일 후	28일 후
실시예 1	25	38	55	78	98
실시예 2	29	44	60	82	103
실시예 3	33	48	68	88	113
실시예 4	35	45	61	82	104
비교예 1	-	-	-	30	45
비교예 2	-	-	-	55	82

위의 표 3에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 4는 시공 후, 12시간이 경과하면 경화되어 외부의 하중에 대한 저항력이 발생되어 콘크리트의 변형이 발생되지 않는다. 이에 반해, 비교예 1 및 비교예 2는 1일이 경과하여도 경화되지 않으므로, 외부에서 하중이 발생하면 타설되어 있는 콘크리트가 파손되거나 변형된다. 특히, 콘 크리트가 완전히 경화되는 28일 후에는 실시예 1 내지 실시예 4가 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 휨강도가 월등히 높았다.

<시험예 4>

상기에서 설명한 실시예 1 내지 실시예 4의 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 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	비교예 1	비교예 2
흡수율 (%)	2.8	2.4	1.9	2.2	9	3

위의 표 4에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 4는 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 흡수율이 낮았다.

<시험예 5>

상기에서 설명한 실시예 1 내지 실시예 4의 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해저항성시험의 측정 결과를 나타낸 것이다. 동결융해는 콘크리트에 흡수된 수분이 결빙되고 녹는 것을 말하는 것으로, 동결융해가 반복되면 콘크리트 조직에 미세한 균열이 발생하게 되어 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

표 5는 동결융해저항성시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예들의 내구성지수를 표시한 것이다.

[표 5]

구 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1	비교예 2
내구성 지수	89	89	92	90	45	88

위의 표 5에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 4가 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로, 내구성이 향상된 것을 알 수 있다.

<시험예 6> 건조수축율 측정

상기에서 설명한 실시예 1 내지 실시예 4의 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2424(콘크리트의 길이 변화 시험방법)에 의하여 건조수축율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.

[표 6]

구 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1	비교예 2
건조수축율 (×10^-4)	1.3	1.4	1.3	1.4	4.5	2.0

위의 표 6에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 4가 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 건조수축량이 감소되어 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

<시험예 7> 염화물 이온 침투 깊이

상기에서 설명한 실시예 1 내지 실시예 4의 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 콘크리트 조성물을 JIS A 6203(시멘트 혼화용 폴리머 디스퍼젼 및 재유화형 분말 수지)에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.

[표 7]

구 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1	비교예 2
염화물 이온 침투깊이(mm)	1.9	1.9	1.8	1.9	8.0	2.0

위의 표 7에서와 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.

Claims

초조강 시멘트 결합재 11~14 중량%와, 잔골재 45~50 중량%와, 굵은 골재 33~38 중량%와, 물 2~4 중량%와, 아크릴, 라텍스, 지연형 폴리 칼본산계 고성능 감수제를 혼입한 합성 아크릴 2~4중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물에 있어서,

상기 초조강 시멘트 결합재 100 중량%에 대하여 보통 포틀랜드 시멘트 72~80 중량%, 칼슘알루미나시멘트 5~10 중량%, 석고 2~10 중량%, 겔라이트 미분말 3~6 중량%, 분말 방수제 0.5~2 중량 %, 섬유 0.05~0.2 중량%가 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물.
제1항에 있어서,

상기 아크릴, 라텍스 및 지연형 폴리 칼본산계 고성능 감수제의 혼합 비율은 전체 100 중량%에 대하여 아크릴 35~75 중량%, 라텍스 수지 20~60 중량%, 지연형 폴리 칼본산계 고성능 감수제 2~5 중량%의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물.
제2항에 있어서,

상기 초조강 시멘트 결합재 중 분말 방수제는, 폴리 칼본산 방수제인 것을 특징으로 하는 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물.
제1항에 있어서,

상기 초조강 시멘트 결합재 중 섬유는, 비닐 섬유인 것을 특징으로 하는 초조강 합성 아크릴 개질 콘크리트 조성물.