KR100911423B1 - 저반사 고내구성 도로포장용 콘크리트 조성물 - Google Patents

저반사 고내구성 도로포장용 콘크리트 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 1종 시멘트 280 ~ 360 kg/m3; 플라이애쉬 (시멘트 대비)25 ~ 45 중량%; 블랙 산화철(Fe3O4) 계열의 안료 (시멘트 대비)3 ~ 7 중량%; 굵은골재 1200 ~ 1330 kg/m3;를 포함하고, 물-시멘트비는 40 ~ 50 중량%이고, 잔골재율은 25 ~ 40 중량%이며, 굵은골재 최대치수는 13 ~ 32 mm인 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물의 배합을 제시함으로써, 반사율이 낮아 운전자의 시야를 방해하지 않고, 건조수축이 적으며, 압축강도와 내구성이 우수한 도로포장용 콘크리트 조성물을 제시한다.
도로, 저수축 고내구성 콘크리트, 저반사

Description

저반사 고내구성 도로포장용 콘크리트 조성물{LOW-REFLECTION AND HIGH-DURABILITY CONCRETE COMPOSITION FOR PAVEMENT}
본 발명은 토목 분야에 관한 것으로서, 상세하게는, 도로포장에 사용되는 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
콘크리트 도로포장은 중차량에 대한 지지력이 뛰어나고 장기간의 공용성을 지닌 것으로 보고되고 있으며 내구성이 우수하여 유지관리가 용이하다는 장점이 있으므로, 국내 콘크리트포장은 아스팔트포장에 비해 날로 증가하고 있는 추세이다.
하지만 콘크리트포장은 아스팔트 포장에 비해 반사율이 높아 운전자의 시야를 방해한다는 점, 4~6dB(A) 정도 높은 소음이 발생한다는 점, ASR, 염화 등에 따라 균열이 발생한다는 점 등의 단점을 가지고 있어 개선이 요구되고 있는 실정이다.
종별 W/C (%) S/a (%) 단위투입재료량 ( kg /㎥) 단위혼화재료 ( kg /㎥) 비 고
W C 잔골재 굵은골재 AE감수제
일반 45 38 151 334 709 1150 1.0026
표 1은 종래의 콘크리트 도로포장에 일반적으로 사용되어 오던 배합표 중의 한 예를 나타낸 것이다.
그런데, 이러한 배합에 의해 형성된 콘크리트 조성물은 상술한 바와 같이, 반사율이 높아 운전자의 시야를 방해한다는 점, 건조수축이 많다는 점, 압축강도와 내구성이 높지 않다는 점 등의 문제를 안고 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 반사율이 낮아 운전자의 시야를 방해하지 않고, 건조수축이 적으며, 압축강도와 내구성이 우수한 도로포장용 콘크리트 조성물을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 시멘트 280 ~ 360 kg/m3; 플라이애쉬 (시멘트 대비)25 ~ 45 중량%; 블랙 산화철(Fe3O4) 계열의 안료 (시멘트 대비)3 ~ 7 중량%; 굵은골재 1200 ~ 1330 kg/m3;를 포함하고, 물-시멘트비는 40 ~ 50 중량%이고, 잔골재율은 25 ~ 40 중량%이며, 굵은골재 최대치수는 13 ~ 32 mm인 것을 특징으로 하는 저반사 고내구성 도로포장용 콘크리트 조성물을 제시한다.
AE 감수제 (시멘트 대비)0.1 ~ 2 중량%가 더 포함된 것이 바람직하다.
상기 시멘트는 290 ~ 310 kg/m3가 포함되고, 상기 굵은골재는 1250 ~ 1280 kg/m3가 포함된 것이 바람직하다.
상기 굵은골재는 13 mm체에서 81 ~ 100 중량%가 통과하는 것을 사용할 수 있다.
이 경우, 상기 굵은골재는 10 mm체에서 54 ~ 68 중량%가 통과하고, 4번 체에 서 43 ~ 60 중량%가 통과하고, 8번 체에서 23 ~ 38 중량%가 통과하고, 16번 체에서 20 ~ 31 중량%가 통과하고, 30번 체에서 12 ~ 18 중량%가 통과하는 것이 바람직하다.
상기 굵은골재는 19 mm체에서 95 ~ 100 중량%가 통과하는 것을 사용할 수 있다.
이 경우, 상기 굵은골재는 13 mm체에서 70 ~ 85 중량%가 통과하고, 10 mm체에서 48 ~ 62 중량%가 통과하고, 4번 체에서 27 ~ 40 중량%가 통과하고, 8번 체에서 25 ~ 35 중량%가 통과하고, 16번 체에서 20 ~ 30 중량%가 통과하는고, 30번 체에서 13 ~ 19 중량%가 통과하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 굵은골재는 25 mm체에서 96 ~ 100 중량%가 통과하고, 19 mm체에서 90 ~ 98 중량%가 통과하고, 13 mm체에서 71 ~ 87 중량%가 통과하고, 10 mm체에서 48 ~ 68 중량%가 통과하고, 4번 체에서 28 ~ 43 중량%가 통과하고, 8번 체에서 24 ~ 35 중량%가 통과하고, 16번 체에서 20 ~ 30 중량%가 통과하고, 30번 체에서 13 ~ 20 중량%가 통과하는 것을 사용할 수 있다.
상기 굵은골재는 32 mm체에서 96 ~ 100 중량%가 통과하고, 25 mm체에서 92 ~ 99 중량%가 통과하고, 19 mm체에서 85 ~ 96 중량%가 통과하고, 13 mm체에서 63 ~ 82 중량%가 통과하고, 10 mm체에서 58 ~ 60 중량%가 통과하고, 4번 체에서 27 ~ 42 중량%가 통과하고, 8번 체에서 23 ~ 40 중량%가 통과하고, 16번 체에서 21 ~ 30 중량%가 통과하고, 상기 굵은골재는 30번 체에서 15 ~ 21 중량%가 통과하는 것을 사용할 수도 있다.
본 발명은 반사율이 낮아 운전자의 시야를 방해하지 않고, 건조수축이 적으며, 압축강도와 내구성이 우수한 도로포장용 콘크리트 조성물을 제시한다.
본 발명에 의한 콘크리트 조성물은 기본적으로, 1종(포틀랜드) 시멘트 280 ~ 360 kg/m3; 플라이애쉬 (시멘트 대비)25 ~ 45 중량%; 블랙 산화철(Fe3O4) 계열의 안료 (시멘트 대비)3 ~ 7 중량%; 굵은골재 1200 ~ 1330 kg/m3;를 포함하고, 물-시멘트비는 40 ~ 50 중량%이고, 잔골재율은 25 ~ 40 중량%이며, 굵은골재 최대치수는 13 ~ 32 mm인 배합을 적용한다.
즉, 상술한 종래의 배합에 비해, 시멘트량을 줄이는 대신 굵은골재의 양을 늘렸다는 점(시멘트 페이스트의 5 ~ 15 중량%를 굵은골재로 치환하였다는 점), 시멘트량의 약 20 ~ 30 중량%를 플라이애쉬로 치환하였다는 점, 블랙 산화철(Fe3O4) 계열의 안료를 사용하였다는 점 등에 특징이 있는 것이다.
여기서, 블랙 산화철(Fe3O4) 계열의 안료는 흑색의 혼화재로서 콘크리트 도로포장의 반사율을 줄일 뿐만 아니라, 산화철 성분의 작용으로 인하여 포장 구조물의 강도 및 내구성을 증대시키는 역할을 동시에 수행하는 것으로 나타났다.
AE 감수제는 (시멘트 대비)0.1 ~ 2 중량%가 포함되는 경우, 위 물성을 더욱 우수하게 하는 것으로 나타났다.
시멘트와 굵은골재의 양은 위 범위가 적용된 경우 타 범위에 비해 우수한 물성을 갖는 것으로 나타났으며, 특히 시멘트 290 ~ 310 kg/m3, 굵은골재 1250 ~ 1280 kg/m3가 포함된 경우 가장 우수한 물성을 갖는 것으로 나타났다.
굵은골재의 입도는 최대치수는 13 ~ 32 mm가 적합한 것으로 나타났고, 그 구체적인 최적입도의 분포는 표 2에 나타난 바와 같다.
체크기/ 굵은골재 최대치수 최대골재치수에 따른 최적입도 범위( 통과중량백분율 ,%)
13 mm 19 mm 25 mm 32 mm
32 mm 100 100 100 96~100
25 mm 100 100 96~100 92~99
19 mm 100 95~100 90~98 85~96
13 mm 81~100 70~85 71~87 63~82
10 mm 54~68 48~62 48~68 58~60
No .4 43~60 27~40 28~43 27~42
No .8 23~38 25~35 24~35 23~40
No .16 20~31 20~30 20~30 21~30
N0 .30 12~18 13~19 13~20 15~21
이하, 상술한 배합에 의한 도로포장용 콘크리트 조성물의 성능에 관한 실험예에 관하여 상세히 설명한다.
표 3은 표 1의 종래의 배합에서 시멘트 페이스트의 5 ~ 15 중량%를 굵은골재로 치환하면서(시멘트 280 ~ 360 kg/m3, 굵은골재 1200 ~ 1330 kg/m3를 사용함), 양생기간에 따른 압축강도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
실험결과, 시멘트 페이스트를 줄이고 굵은골재를 늘인 경우 압축강도가 높은 것으로 나타났으며, 특히 시멘트 페이스트 10 중량% 정도를 굵은골재로 치환한 경우(시멘트 290 ~ 310 kg/m3, 굵은골재 1250 ~ 1280 kg/m3가 포함된 경우), 가장 압축강도가 높은 것으로 나타났다.
Figure 112007094277202-pat00002
Figure 112007094277202-pat00003
표 4,5는 표 1의 종래의 배합에서 시멘트 페이스트의 5 ~ 15 중량%를 굵은골재로 치환하면서, 동결융해에 의한 공시체의 무게변화율 및 동탄성 계수의 상대변화율을 측정한 결과를 나타낸 것으로서, 이는 도로포장 구조물의 내구성과 관련된 것이다.
실험결과, 무게변화율은 모든 공시체가 거의 동일한 비율로 감소하는 것으로 나타났으나, 시멘트 페이스트를 줄이고 굵은골재를 늘일수록, 동탄성계수의 변화율이 적은 것으로 나타났다.
따라서 시멘트 페이스트를 줄이고 굵은골재를 늘일수록, 도로포장 구조물의 내구성이 향상됨을 확인할 수 있다.
Figure 112007094277202-pat00004
Figure 112007094277202-pat00005
표 6은 본 발명의 콘크리트 조성물에 의한 포장 구조물의 반사율을 측정한 것이고, 표 7은 색정도(명암값)를 측정한 결과이다.
실험결과, 본 발명에 의한 콘크리트 조성물의 경우, 일반 콘크리트 조성물에 비해, 반사율이 절반 이상 저감되고, 색정도도 비교적 낮은 것으로 나타났다.
또한, 이러한 반사율, 색정도는 안료의 첨가량에 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.
Figure 112007094277202-pat00006
표 8은 시멘트에 대한 안료의 비율을 3 ~ 7 중량%로 변화시키면서, 포장 구조물의 양생기간에 따른 압축강도를 측정한 결과이다.
실험결과, 일반 배합의 경우나, 본 발명에 의한 배합의 경우나, 공히 안료의 혼입비율이 높을수록 압축강도가 강한 것으로 나타났으며, 안료의 혼입비율이 동일한 경우에는 일반 배합의 경우에 비해 본 발명에 의한 배합의 경우가 더욱 우수한 압축강도를 갖는 것으로 나타났다.
이는 안료에 포함된 산화철 성분이 강도 증진에 영향을 미친 것으로 추정된다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

Claims (9)

1종 시멘트 280 ~ 360 kg/m3;
플라이애쉬 (시멘트 대비)25 ~ 45 중량%;
블랙 산화철(Fe3O4) 계열의 안료 (시멘트 대비)3 ~ 7 중량%;
굵은골재 1200 ~ 1330 kg/m3;를 포함하고,
물-시멘트비는 40 ~ 50 중량%이고, 잔골재율은 25 ~ 40 중량%이며, 굵은골재 최대치수는 19 mm이고,
상기 굵은골재는 19 mm체에서 95 ~ 100 중량%가 통과하고, 13 mm체에서 70 ~ 85 중량%가 통과하고, 10 mm체에서 48 ~ 62 중량%가 통과하고, 4번 체에서 27 ~ 40 중량%가 통과하고, 8번 체에서 25 ~ 35 중량%가 통과하고, 16번 체에서 20 ~ 30 중량%가 통과하고, 30번 체에서 13 ~ 19 중량%가 통과하는 것을 특징으로 하는 저반사 고내구성 도로포장용 콘크리트 조성물.
1종 시멘트 280 ~ 360 kg/m3;
플라이애쉬 (시멘트 대비)25 ~ 45 중량%;
블랙 산화철(Fe3O4) 계열의 안료 (시멘트 대비)3 ~ 7 중량%;
굵은골재 1200 ~ 1330 kg/m3;를 포함하고,
물-시멘트비는 40 ~ 50 중량%이고, 잔골재율은 25 ~ 40 중량%이며, 굵은골재 최대치수는 25 mm이고,
상기 굵은골재는 25 mm체에서 96 ~ 100 중량%가 통과하고, 19 mm체에서 90 ~ 98 중량%가 통과하고, 13 mm체에서 71 ~ 87 중량%가 통과하고, 10 mm체에서 48 ~ 68 중량%가 통과하고, 4번 체에서 28 ~ 43 중량%가 통과하고, 8번 체에서 24 ~ 35 중량%가 통과하고, 16번 체에서 20 ~ 30 중량%가 통과하고, 30번 체에서 13 ~ 20 중량%가 통과하는 것을 특징으로 하는 저반사 고내구성 도로포장용 콘크리트 조성물.
1종 시멘트 280 ~ 360 kg/m3;
플라이애쉬 (시멘트 대비)25 ~ 45 중량%;
블랙 산화철(Fe3O4) 계열의 안료 (시멘트 대비)3 ~ 7 중량%;
굵은골재 1200 ~ 1330 kg/m3;를 포함하고,
물-시멘트비는 40 ~ 50 중량%이고, 잔골재율은 25 ~ 40 중량%이며, 굵은골재 최대치수는 32 mm이고,
상기 굵은골재는 32 mm체에서 96 ~ 100 중량%가 통과하고, 25 mm체에서 92 ~ 99 중량%가 통과하고, 19 mm체에서 85 ~ 96 중량%가 통과하고, 13 mm체에서 63 ~ 82 중량%가 통과하고, 10 mm체에서 58 ~ 60 중량%가 통과하고, 4번 체에서 27 ~ 42 중량%가 통과하고, 8번 체에서 23 ~ 40 중량%가 통과하고, 16번 체에서 21 ~ 30 중량%가 통과하고, 30번 체에서 15 ~ 21 중량%가 통과하는 것을 특징으로 하는 저반사 고내구성 도로포장용 콘크리트 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
AE 감수제 (시멘트 대비)0.1 ~ 2 중량%가 더 포함된 것을 특징으로 하는 저반사 고내구성 도로포장용 콘크리트 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시멘트는 290 ~ 310 kg/m3가 포함되고, 상기 굵은골재는 1250 ~ 1280 kg/m3가 포함된 것을 특징으로 하는 저반사 고내구성 도로포장용 콘크리트 조성물.
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