KR100943312B1 - 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법 - Google Patents

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

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Abstract

본 발명은, 초속경 시멘트계 결합재 7∼23 중량%, 잔골재 38∼60 중량%, 굵은 골재 20∼45 중량%, 물 0.5∼6 중량% 및, 콘크리트의 가사 시간을 연장시켜 작업성을 높이고 콘크리트의 강도와 내구성을 개선하기 위한 폴리머 에멀젼 0.5∼13 중량%를 포함하며, 상기 폴리머 에멀젼은 SB 에멀젼 65∼95 중량%, 메틸메타크릴레이트 4∼30 중량%, 유화제 0.05∼5 중량% 및 실란계 에멀젼 0.05∼4 중량%를 함유하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법에 관한 것이다. 본 발명에 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 의하면, 콘크리트의 작업성을 개선시킴과 동시에 강도 및 내구성을 향상시키고 경화 후 균열 등의 콘크리트 결함을 줄일 수가 있다.
시멘트, 콘크리트, 폴리머 에멀젼, 초속경 시멘트, 친수성 섬유, 스티렌-부타디엔 에멀젼, 메틸메타크릴레이트

Description

초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법{Quick-hardening cement concrete composite and reparing method for concrete pavement using the composite}
본 발명은 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 콘크리트 도로, 콘크리트 구조물, 교량 교면 포장 등의 보수 처리하는데 사용되는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법에 관한 것이다.
일반적으로 사용되는 범용적인 도로 포장은 콘크리트 포장방법과 아스팔트 포장방법이 있다.
아스팔트 포장은 연성으로 우수한 승차감, 낮은 소음, 신속한 시공의 장점을 갖고 있어 도로 포장의 대부분에 사용되고 있지만, 중대형 차량 통행, 많은 교통량, 기름 계통에 대한 내구성 저하로 인한 바퀴 자국 패임, 소성변형 등으로 인하여 도로로서의 기능성이 쉽게 저하되며, 잦은 유지보수와 이로 인한 유지보수 비용 증가, 유지보수에 따른 교통소통 장애로 인한 불편 및 사회적인 비용 추가 투입 등의 문제점을 갖고 있다. 특히 아스팔트 포장이 사용되고 있는 중차량 교통로 및 교차로 등에서는 내구성 저하로 인한 소성변형이 많이 발생되어 사고 위험성이 상존하고 있다.
콘크리트 포장은 강성으로 온도 및 주변환경에 대한 시공 제약이 크고, 양생기간이 오래 소요되며, 건조수축에 의한 균열 발생, 불리한 승차감 및 쾌적성 등의 단점을 갖고 있으나, 우수한 내구성과 유지보수비용 절감 등의 장점으로 고속도로 및 중차량 도로에 일부 적용되고 있다. 최근의 긴급 보수공사에서는 조강 포틀랜드 시멘트의 단점을 보완하기 위하여 콘크리트에 폴리머 에멀젼을 첨가한 폴리머 시멘트 콘크리트의 사용이 점차 증가하고 있다.
그러나, 기존 폴리머 시멘트 콘크리트는 고가의 폴리머 디스퍼젼(dispersion)을 사용함으로써 공사비의 상승 원인이 되고 있다. 또한, 초속경 폴리머 시멘트 콘크리트는 그 재료 자체의 특징으로 인하여 초기 수분 증발이 빠르게 발생되므로 초기 플라스틱 균열, 건조 수축 및 수화열이 높아 균열이 발생하기 쉽다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 콘크리트의 작업성을 개선시킴과 동시에 강도 및 내구성을 향상시키고 경화 후 균열 등의 콘크리트 결함을 줄일 수 있는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법을 제공함에 있다.
본 발명은, 초속경 시멘트계 결합재 7∼23 중량%, 잔골재 38∼60 중량%, 굵은 골재 20∼45 중량%, 물 0.5∼6 중량% 및, 콘크리트의 가사 시간을 연장시켜 작업성을 높이고 콘크리트의 강도와 내구성을 개선하기 위한 폴리머 에멀젼 0.5∼13 중량%를 포함하며, 상기 폴리머 에멀젼은 SB 에멀젼 65∼95 중량%, 메틸메타크릴레이트 4∼30 중량%, 유화제 0.05∼5 중량% 및 실란계 에멀젼 0.05∼4 중량%를 함유하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
상기 초속경 시멘트계 결합재는, 보통 포틀랜드 시멘트 3∼35 중량%, 초속경 시멘트 3∼28 중량%, 석고 2∼20 중량%, 메타카올린 2∼20 중량%, 실리카 분말 5∼40 중량% 및 리튬 카보네이트 0.05∼6 중량%를 포함할 수 있다.
콘크리트의 타설시 콘크리트의 작업성을 확보하기 위하여 콘크리트의 경화시간을 지연하기 위한 지연제를 더 포함하며, 상기 지연제는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여 0.05∼2 중량% 함유되고, 상기 지연제는 소듐 글루코네이트와 타 르타릭산이 1:1∼3의 비율로 혼합된 지연제로 이루어진 것일 수 있다.
상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은, 물-시멘트비를 줄이고 초기 강도를 발현시키기 위한 감수제를 더 포함하며, 상기 감수제는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여 0.5∼3중량% 함유되고, 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제로 이루어진 것일 수 있다.
상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은, 콘크리트의 수축을 저하시키고 콘크리트의 수밀성을 향상시키기 위한 친수성 섬유 0.05∼5 중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 친수성 섬유는 나일론 섬유 또는 폴리비닐 섬유로 이루어진 것일 수 있다.
상기 실란계 에멀젼은 알킬알콕시 실란 에멀젼으로 이루어진 것일 수 있다.
또한, 본 발명은, 파쇄기를 이용하여 포장층을 제거하는 단계와, 쇼트블라스팅을 이용하여 요철부 및 방수층을 제거하여 표층을 표면 처리하는 단계와, 쇼트블라스팅 또는 워터젯트를 이용하여 콘크리트의 열화된 부위를 제거하고 흡입기를 이용하여 표면을 청소하는 단계와, 콘크리트가 열화된 부위가 제거된 표면 상에 제1항에 기재된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 포설하는 단계와, 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 포설된 포장 표면을 기존 포장면과 평탄하게 되도록 더블 바이브레이터 또는 콘크리트 피니셔를 이용하여 정지하는 단계 및 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 경화되지 않은 상태에서 미끄럼을 방지하기 위하여 경사 타이닝기를 이용하여 표면을 안정화하고, 콘크리트의 균열 방지와 품질 개선을 위해 표층보호제 또는 양생제를 분무하는 안정화 단계를 포함하는 콘크리트 포장 보수공법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 SB에멀젼, 메틸메타크릴레이트, 유화제 및 실란계 에멀젼이 혼합된 폴리머 에멀젼을 함유함으로써 콘크리트의 작업성을 개선함과 동시에 강도 및 내구성이 향상되는 효과가 있다. 상기 효과에 따라, 콘크리트의 표면을 매끄럽게 하는 마무리 작업을 할 경우 콘크리트가 작업 도구에 부착되는 문제를 해결함과 동시에 적당한 가사 시간을 유지하여 작업성을 크게 개선할 수 있다.
또한, 친수성 섬유가 함유됨으로써 콘크리트의 수축이 저하되고 수밀성이 향상되며 균열 발생을 줄일 수 있다.
또한, 실란계 에멀젼을 첨가함으로써 낮은 폴리머-시멘트비에서도 동등한 내구성 개선효과를 얻을 수가 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 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 초속경 시멘트계 결합재 7∼23 중량%, 잔골재 38∼60 중량%, 굵은 골재 20∼45 중량%, 물 0.5∼6 중량% 및 폴리머 에멀젼 0.5∼13 중량%를 포함한다.
상기 폴리머 에멀젼은 콘크리트의 작업성 및 성능 개선을 위하여 사용하는 것으로, 스티렌-부타디엔(Styrene-Butadiene: 이하 'SB'라 함) 에멀젼, 메틸메타크릴레이트(methylmethacrylate), 유화제 및 실란계 에멀젼을 포함한다.
상기 폴리머 에멀젼은 점도, 작업성, 경화성, 연화 정도 등을 고려하여 SB 에멀젼 65∼95 중량%, 메틸메타크릴레이트 4∼30 중량%, 유화제 0.05∼5 중량% 및 실란계 에멀젼 0.05∼4 중량%를 함유하는 것이 바람직하다.
상기 폴리머 에멀젼을 사용함으로써 콘크리트의 작업성이 개선되어 표면 마무리 작업 시간을 충분히 확보할 수 있어서 작업성이 향상된다. 콘크리트의 표면을 매끄럽게 하는 마무리 작업을 할 경우 콘크리트가 작업 도구에 부착되는 문제를 해결함과 동시에 적당한 가사 시간을 유지하여 작업성을 크게 개선할 수 있다. 또한, 상기 폴리머 에멀젼을 사용하게 되면 콘크리트의 강도와 내구성이 향상되는 효과가 있다. 상기 폴리머 에멀젼을 사용함으로써 콘크리트의 수축이 저하되고 수밀성이 향상되어 교면 포장, 도로 노면 보수, 슬래브 방수, 수영장 및 정수장 등의 구조물 보수에도 사용할 수 있다.
폴리머 에멀젼은 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 전체에 대하여 0.5∼13 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 폴리머 에멀젼의 함량이 너무 많을 경우에는 점도가 낮아지며, 취성이 강해짐과 동시에 성형성이 떨어지고, 수화반응을 지연시켜 초 기 압축강도(3∼4시간) 발현을 저하시키며 제품 가격이 높아져서 경제적이지 못하다. 상기 폴리머 에멀젼의 함량이 너무 작을 경우에는 점도가 높아져서 작업성(슬럼프)이 떨어진다.
상기 SB 에멀젼은 스티렌-부타디엔 공중합체로서 무기성분 표면의 양이온과 선택적으로 이온 결합하고 무기 성분과 양이온의 결합으로 부분적으로 접착하여 전체적으로 매트릭스 구조(또는 카드-하우스(card-house) 구조)를 형성함으로서 무기물간 결합을 유도하는 특징을 갖고 있다. 또한, 외부에서 주어진 외력에 의해 분산과 결합이 반복적으로 이루어지는 회합형 분산 및 결합 특성을 갖고 있는데, 외력이 소실되는 경우 분산성이 완화되며, 상온 이상에서 자기 필름화 과정을 통해 자연 경화되어 연속 매트릭스(matrix)를 형성한다. 특히, SB 에멀젼은 상온 경화형이고, 인장강도 및 신축능력이 뛰어나 습윤상태에서도 초기 필름 형상을 유지하는 특성이 있다. SB 에멀젼은 강도를 향상시키고, 내염해성 및 동결융해 저항성 등의 내구성을 향상시키는 효과가 있다.
상기 메틸메타크릴레이트(methylmethacrylate; MMA)는 햇빛 등의 날씨 및 기후에 견디는 성질인 내후성(耐候性)이 우수하여 외부 환경 변화(날씨 및 기후 변화)에 의한 부식 등을 억제함과 동시에 포장체로 침투하여 일체화 시켜줌으로써 부착강도 및 인성을 개선하기 위하여 첨가한다. 메틸메타크릴레이트는 무색 투명한 액체로, C4 유분을 원료로 하여 제조된 터트-부틸 알코올(Tert-Butyl Alcohol; TBA)을 기체상태에서 산화시켜 메타크릴산을 제조한 후, 메탄올로 에스테르화하여 제조할 수 있다. 메틸메타크릴레이트는 투명성, 내후성, 착색성이 우수하고 안정성 이 매우 높은 편에 속한다. 메틸메타아크릴레이트(MMA)는 CH2=C(CH3)CO2CH3의 화학식을 갖는 것으로 알려져 있다. 상기 메틸메타아크릴레이트(MMA)의 함량은 4∼30 중량% 정도인 것이 바람직하다. 메틸메타아크릴레이트(MMA)의 함량이 4 중량% 미만이면 작업성이 좋지 않고, 함량이 30 중량%를 초과하면 점도가 작아 작업성은 좋아지나 경화 시간이 길어지고 강도가 약해질 수 있다.
상기 유화제는 유화제의 이온에 따라 양이온(C)계, 음이온(A)계, 비이온(N)계로 분류할 수 있고, 응결속도에 따라 급속응결(Rapid Setting; RS) 계열, 중속응결(Medium Setting; MS) 계열, 완속응결(Slow Setting; SS) 계열로 나눌 수 있다. 급속응결(RS) 계열의 양이온계 유화제인 RS(C)-3 또는 RS(C)-4가 사용되고 있으며, 중속응결과 완속응결 계열의 중간 정도인 양이온계 유화제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 실란계 에멀젼은 CH3(CH2)7Si(OCH2CH3)3 화학구조식을 갖는 알킬알콕시 실란 에멀젼일 수 있으며, 상기 실란계 에멀젼은 시멘트의 수산화칼슘과 반응하여 내구성 및 내후성을 개선시킨다. 철근 콘크리트에 사용하는 경우 철근의 녹발생을 방지하고 콘크리트의 백화현상을 방지할 수 있고, 오염방지 효과가 있다.
또한, 유화제 및 실란계 에멀젼의 첨가로 인하여 초기 강도를 발현할 수 있으며, 폴리머 에멀젼의 함량을 최소화 시킬 수 있다. 또한, 폴리머-시멘트비를 낮추어도 내구성능 발현에는 문제가 발생되지 않는다. 폴리머-시멘트비를 낮추기 위하여 폴리머 에멀젼을 제조할 때 실란계 에멀젼을 일부 첨가하여 낮은 폴리머-시멘 트비에서도 동일한 효과를 얻을 수가 있다.
상기 초속경 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 3∼35 중량%, 초속경 시멘트 3∼28 중량%, 석고 2∼20 중량%, 메타카올린 2∼20 중량%, 실리카 분말 5∼40 중량%, 리튬 카보네이트(Lithium Carbonate) 0.05∼6 중량%를 포함한다. 상기 초속경 시멘트계 결합재는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여 7∼23 중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 초속경 시멘트계 결합재의 함량이 23 중량%를 초과하면 콘크리트의 작업성이 떨어지고 원가가 상승되며, 초속경 시멘트계 결합재의 함량이 7 중량% 미만이면 초기강도 개선 효과가 떨어지게 된다.
상기 초속경 시멘트는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면 아우인과 석고를 첨가한 아우인계 초속경 시멘트(4CaO·3Al2O3·SO3)를 그 예로 들 수 있다. 아우인계 초속경 시멘트(4CaO·3Al2O3·SO3)는 아우인과 석고를 첨가한 시멘트여서 시멘트의 초속경성이나 초조강성을 발현하는 동시에 침상결정의 에트린자이트 수화물을 생성하여 이 에트린자이트 수화물이 공극을 메꾸어 경화체가 치밀해지고 건조 수축을 보상하는 장점이 있다.
상기 석고는 초기 강도 발현을 위하여 사용한다. 석고는 무수석고 또는 이수석고를 사용할 수 있다. 석고의 함량이 증가하면 빠른 경화특성을 나타내며, 그 함량이 2 중량% 미만일 경우 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 초기강도 개선 효과가 미약하고, 20 중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 작업성이 저하된다.
상기 메타카올린은 강도 및 내구성능을 개선하고 콘크리트 작업시간을 연장시킴으로써 타설된 콘크리트의 표면을 매끄럽게 하는 마무리 작업 시간을 충분히 확보하여 작업성을 개선하기 위하여 사용한다. 메타카올린은 필러(filler), 내화물, 고무, 페인트, 화학, 제약 등에 폭 넓게 사용 가능한 카올린을 특수 처리하여 콘크리트용 혼화재료로 제조한 것이다. 메타카올린은 양질의 카올린을 열적으로 활성화하여 제조되는 혼화재로서 국내에 메타카올린의 원자재인 카올린 자원이 풍부하기 때문에 단가가 저렴하여 시멘트 단가와 큰 차이가 없다. 더욱이 메타카올린은 양호한 관리 통제에 의해 생산되기 때문에 물리적, 화학적 특성에 있어서 그 변화가 매우 적어 안정적인 재료이다. 메타카올린은 물과 반응하여 수화시 포졸란 반응성을 나타낸다. 메타카올린은 반응속도가 빨라 에트린자이트(ettringite)를 생성하고 시멘트 중의 C3S를 활성화시켜 콘크리트의 초기강도를 증가시키며, 시멘트의 수산화칼슘과 포졸란 반응하여 입자간의 공극이 치밀하게 되어 강도 및 내구성을 증가시키는 효과를 나타낸다. 메타카올린은 초속경 시멘트계 결합재에 대하여 2∼20 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 메타카올린의 함량이 2 중량% 미만이면 충분한 초기 강도 발현 및 내구성의 향상 효과를 기대하기 어려우며, 20 중량%를 초과하면 강도 및 내구성의 더 이상의 증가를 기대하기 어려우므로 경제적이지 못하다.
상기 실리카 분말은 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 실리카 분말의 중량비가 증가하면 초기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다.
상기 리튬 카보네이트는 칼슘 알루미네이트가 최초 수화를 시작하도록 촉진시키는 촉매 역할을 하여 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 초기에 강도를 발현할 수 있도록 한다. 상기 리튬 카보네이트는 초속경 시멘트계 결합재에 대하여 0.05∼6 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
골재는 잔골재와 굵은 골재로 구분되며, 입경이 5㎜ 이하인 것을 잔골재라 하고 입경이 5㎜ 보다 큰 것을 굵은 골재로 구분한다. 잔골재는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 전체에 대하여 38∼60 중량% 함유되는 것이 바람직하고, 굵은 골재는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 전체에 대하여 20∼45 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 친수성 섬유를 0.05∼5 중량%를 더 포함할 수 있다. 친수성 섬유가 함유되게 되면 콘크리트의 수축이 저하되고 수밀성이 향상되며, 균열 발생을 줄일 수 있다. 친수성 섬유로는 폴리비닐 섬유 또는 나일론 섬유를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 콘크리트 타설시 콘크리트의 작업성을 유지하기 위하여 지연제를 더 포함할 수 있으며, 상기 지연제는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 전체에 대하여 0.05∼2 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 지연제로서는 일반적으로 잘 알려진 물질을 사용할 수 있는데, 예컨대 포도당, 글루코오스, 텍스트린, 덱스트란, 소듐글루코네이트와 같은 당류, 글루콘산, 사과산, 구연산, 타르타릭산(tartaric acid), 시트릭산(citric acid)과 같은 산류 또는 그의 염, 아미노카복실산 또는 그의 염, 포스폰 산 또는 그의 유도체, 글리세린과 같은 다가알콜 등을 사용할 수 있다. 상기 지연제가 첨가됨으로 인하여 기존 초속경 시멘트 콘크리트의 최대 단점인 작업성 유지(경시변화) 시간을 현 20∼30분에서 35∼45분으로 지연이 가능하여 초기 작업성에서 발생되는 하자를 방지하기 위하여 소요되는 불필요한 인력을 최소화할 수 있다.
또한, 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 물-시멘트비를 줄이기 위하여 감수제를 더 포함할 수 있으며, 상기 감수제는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 전체에 대하여 0.5∼3 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 감수제의 첨가로 인하여 초기 강도를 발현할 수 있고, 물-시멘트비가 줄어들게 되어 동결 융해에 대한 저항성이 개선되고, 내구성이 향상될 수 있다. 상기 감수제는 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 초속경 시멘트계 결합재 7∼23 중량%, 잔골재 38∼60 중량%, 굵은 골재 20∼45 중량% 및 친수성 섬유 0.05∼5 중량%를 강제믹서에서 교반시킨 후, 물 0.5∼6 중량%, 폴리머 에멀젼 0.5∼13 중량%를 더 혼합한 후, 1∼3분간 교반하여 제조할 수 있다. 강제믹서로 교반시킨 후에, 콘크리트의 타설시 콘크리트의 작업성을 유지하기 위하여 지연제 0.05∼2 중량%를 더 혼합할 수 있다. 또한, 강제믹서로 교반시킨 후에, 물-시멘트비를 줄이고 초기 강도를 발현시키기 위하여 감수제 0.5∼3 중량%를 더 혼합할 수 있다.
본 발명의 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용하여 콘크리트 포장을 보수할 수 있다. 콘크리트 포장을 보수하기 위하여 먼저 파쇄기를 이용하여 포장층을 제거한다. 이어서, 쇼트블라스팅를 이용하여 요철부 및 방수층을 제거하여 표층을 표면 처리한다. 다음에, 쇼트블라스팅 또는 워터젯트를 이용하여 콘크리트의 열화된 부위를 제거하고 흡입기를 이용하여 표면을 청소한다. 이어서, 콘크리트가 열화된 부위가 제거된 표면 상에 본 발명의 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 포설한다. 다음에, 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 포설된 포장 표면을 기존 포장면과 평탄하게 되도록 더블 바이브레이터 또는 콘크리트 피니셔를 이용하여 정지한다. 이어서, 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 경화되지 않은 상태에서 미끄럼을 방지하기 위하여 종·횡방향 경사 타이닝기를 이용하여 표면을 안정화하고, 콘크리트의 균열 방지와 품질 개선을 위해 표층보호제 및 양생제를 분무하여 안정화한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
초속경 시멘트계 결합재 16 중량%, 잔골재 50 중량%, 굵은골재 28 중량%, 친수성 섬유 0.5 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 1.5 중량%와 폴리머 에멀젼 4 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 폴리머 에멀젼은 SB에멀젼 93 중량%, 메틸메타크릴레이트 5 중량%, 유 화제 1 중량% 및 실란계 에멀젼 1 중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 유화제는 RS(C)-4를 사용하였고, 상기 실란계 에멀젼은 알킬알콕시 실란 에멀젼을 사용하였다.
상기 초속경 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 22 중량%, 초속경 시멘트 28 중량%, 석고 12 중량%, 메타카올린 12 중량%, 실리카 분말 25 중량%, 리튬 카보네이트(Lithium Carbonate) 1 중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 2>
초속경 시멘트계 결합재 16 중량%, 잔골재 50 중량%, 굵은골재 28 중량%, 친수성 섬유 0.5 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 1.5 중량%와 폴리머 에멀젼 4 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 폴리머 에멀젼은 SB에멀젼 85 중량%, 메틸메타크릴레이트 13 중량%, 유화제 1 중량% 및 실란계 에멀젼 1 중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 유화제는 RS(C)-4를 사용하였고, 상기 실란계 에멀젼은 알킬알콕시 실란 에멀젼을 사용하였다.
상기 초속경 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 22 중량%, 초속경 시멘트 28 중량%, 석고 12 중량%, 메타카올린 12 중량%, 실리카 분말 25 중량%, 리튬 카보네이트(Lithium Carbonate) 1 중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 3>
초속경 시멘트계 결합재 16 중량%, 잔골재 50 중량%, 굵은골재 28 중량%, 친수성 섬유 0.5 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 1.5 중량%와 폴리머 에멀젼 4 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 폴리머 에멀젼은 SB에멀젼 80 중량%, 메틸메타크릴레이트 15 중량%, 유화제 3 중량% 및 실란계 에멀젼 2 중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 유화제는 RS(C)-4를 사용하였고, 상기 실란계 에멀젼은 알킬알콕시 실란 에멀젼을 사용하였다.
상기 초속경 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 22 중량%, 초속경 시멘트 28 중량%, 석고 12 중량%, 메타카올린 12 중량%, 실리카 분말 25 중량%, 리튬 카보네이트(Lithium Carbonate) 1 중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 4>
초속경 시멘트계 결합재 16 중량%, 잔골재 50 중량%, 굵은골재 28 중량%, 친수성 섬유 0.5 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 0.8 중량%와 폴리머 에멀젼 4 중량%, 감수제 0.5 중량% 및 지연제 0.2 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 폴리머 에멀젼은 SB에멀젼 80 중량%, 메틸메타크릴레이트 15 중량%, 유화제 3 중량% 및 실란계 에멀젼 2 중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 유화제는 RS(C)-4를 사용하였고, 상기 실란계 에멀젼은 알킬알콕시 실란 에멀젼을 사용하였다.
상기 초속경 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 22 중량%, 초속경 시멘트 28 중량%, 석고 12 중량%, 메타카올린 12 중량%, 실리카 분말 25 중량%, 리튬 카보네이트(Lithium Carbonate) 1 중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였고, 상기 지연제로는 소듐글루코네이트 및 타르타릭산을 1:2의 비율로 혼합한 지연제를 사용하였다.
<실시예 5>
초속경 시멘트계 결합재 16 중량%, 잔골재 50 중량%, 굵은골재 28 중량%, 친수성 섬유 0.5 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 0.3 중량%와 폴리머 에멀젼 4 중량%, 감수제 1.0 중량% 및 지연제 0.2 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 폴리머 에멀젼은 SB에멀젼 80 중량%, 메틸메타크릴레이트 15 중량%, 유화제 3 중량% 및 실란계 에멀젼 2 중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 유화제는 RS(C)-4를 사용하였고, 상기 실란계 에멀젼은 알킬알콕시 실란 에멀젼을 사용하였다.
상기 초속경 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 22 중량%, 초속경 시멘트 28 중량%, 석고 12 중량%, 메타카올린 12 중량%, 실리카 분말 25 중량%, 리튬 카보네이트(Lithium Carbonate) 1 중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였고, 상기 지연제로는 소듐글루코네이트 및 타르타릭산을 1:2의 비율로 혼합한 지연제를 사용하였다.
다음은, 상기의 실시예들의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예들을 제시한다.
<비교예 1>
보통 포틀랜드 시멘트 16 중량%, 잔골재 50 중량%, 굵은골재 28 중량% 및 물 6 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반하여 보통 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
초속경 시멘트 16 중량%, 잔골재 50 중량%, 굵은골재 28 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 2 중량%와 SB 에멀젼 4 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 시멘트 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다. 이때, 폴리머는 SB 에멀젼만을 사용하였다.
상기 비교예 1 및 2는 본 발명의 실시예들의 특성과 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 보통 포틀랜드 및 초속경 시멘트를 사용하여 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 특징을 비교하기 위하여 제시한 것이다.
한편, 상기와 같은 본 발명에 따른 실시예들의 특성과 비교예들의 특성을 시험한 결과는 다음의 시험예 1 내지 시험예 5와 같다.
<시험예 1>
실시예 1∼5의 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1∼2에 의하여 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2402에 규정한 방법에 따라 슬럼프 시험(반죽의 정도)을 한 결과를 나타낸 것이다. 슬럼프 시험은 콘크리트 반죽의 질기를 시험하는 것으로, 수치가 클수록 콘크리트의 타설시 작업성이 우수하다는 것을 의미한다.
아래의 표 1은 시간 경과에 따른 슬럼프의 변화이다.
구분 슬럼프 경시변화 (㎝)
비빔 직후 20분경과 후 30분 경과 후 40분 경과 후 50분 경과 후
실시예 1 20 18 14 11 7
실시예 2 19 17 14 10 6
실시예 3 19 17 13 9 6
실시예 4 18 17 15 13 11
실시예 5 18 15 13 11 8
비교예 1 16 12 9 7 5
비교예 2 19 12 9 6 3
위의 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 ∼5가 비교예 1∼2에 비하여 작업성이 우수하며, 특히 실시예 5는 시간이 경과하여도 슬럼프의 변화가 크지 않아 작업성이 매우 우수하다.
<시험예 2>
실시예 1∼5에 따른 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1∼2에 의하여 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2405에 규정한 방법에 따라 압축강도 시험을 한 결과를 나타낸 것이다.
아래의 표 2는 시간 경과에 따른 압축강도의 변화이다.
구분 압축강도 (kgf/㎠)
3시간 후 6시간 후 24시간 후 7일 후 28일 후
실시예 1 248 350 395 450 512
실시예 2 245 347 393 446 508
실시예 3 240 346 391 438 490
실시예 4 248 352 409 461 518
실시예 5 246 349 397 449 510
비교예 1 - - - 245 368
비교예 2 235 338 386 432 488
위의 표 2에서와 같이, 실시예 1∼5는 시공 후, 3시간이 경과하면 경화되기 때문에 타설된 콘크리트에서 다른 작업을 수행할 수 있지만, 비교예 1은 1일이 경과하여도 경화되지 않아 다른 작업을 전혀 수행할 수 없다. 또한, 완전히 경화된 후에도 실시예 1∼5가 비교예 1∼2에 비하여 압축강도가 월등히 높으므로 내구성이 우수하다.
<시험예 3>
상기에서 설명한 실시예 1∼5의 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1∼2에 의하여 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2408에 규정한 방법에 따라 휨강도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
아래의 표 3은 시간 경과에 따른 휨강도의 변화이다.
구분 휨강도 (kgf/㎠)
3시간 후 6시간 후 24시간 후 7일 후 28일 후
실시예 1 55 65 75 93 104
실시예 2 56 65 74 93 102
실시예 3 53 61 71 90 99
실시예 4 62 70 86 99 110
실시예 5 65 76 90 105 118
비교예 1 - - - 45 51
비교예 2 49 58 69 87 94
위의 표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1∼5는 시공 후, 3시간이 경과하면 경화되어 외부의 하중에 대한 저항력이 발생되어 콘크리트의 변형이 발생되지 않는다. 이에 반해, 비교예 1은 1일이 경과하여도 경화되지 않으므로, 외부에서 하중이 발생하면 타설되어 있는 콘크리트가 파손되거나 변형된다. 특히, 콘크리트가 완전히 경화되는 28일 후에는 실시예 1∼5가 비교예 1∼2에 비하여 휨강도가 월등히 높으므로 내구성이 우수하다.
<시험예 4>
상기에서 설명한 실시예 1∼5의 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1∼2에 의하여 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 JIS A 6916 (Wall coatings for thick textured finishes; 마무리 도포제용 바탕 조정 도포제)에 의하여 접착강도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구분 접착강도 (kgf/㎠)
3시간 후 24시간 후 7일 후 28일 후
실시예 1 18 21 24 27
실시예 2 18 20 24 28
실시예 3 19 21 25 29
실시예 4 20 22 25 30
실시예 5 21 22 26 32
비교예 1 - - 16 19
비교예 2 16 20 22 25
위의 표 4에서와 같이, 콘크리트가 완전히 경화되는 28일 후에는 실시예 1∼5가 비교예 1∼2에 비하여 접착강도가 월등히 높으므로 내구성이 우수하다.
<시험예 5>
실시예 1∼5의 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1∼2에 의하여 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 에 규정한 방법에 따라 흡수율의 측정 결과를 나타낸 것이다. 흡수율이 높으면 분순물이나 물이 콘크리트의 내부로 침투하게 되고 콘크리트의 내부에 기공률이 증가하게 되어 구조물의 파손을 초래하는 문제가 발생한다. 즉, 흡수율이 낮을수록 경화된 후 콘크리트의 강도가 향상되는 것이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2
흡수율(%) 1.5 1.4 1.3 1.1 1.0 8 1.7
위의 표 5에 나타난 바와 같이, 실시예 1∼5는 비교예 1∼2에 비하여 흡수율이 낮으므로, 이물질의 침투가 줄일 수 있어서 양질의 콘크리트를 양생할 수 있다.
<시험예 6>
실시예 1∼5의 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1∼2에 의하여 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해 저항성 시험의 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 6은 동결융해 저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예들의 내구성지수를 표시한 것이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2
내구성지수 92 92 91 93 94 49 91
위의 표 6에 나타난 바와 같이, 실시예 1∼5는 비교예 1∼2에 비하여 내구성지수가 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 (8)

  1. 초속경 시멘트계 결합재 7∼23 중량%, 잔골재 38∼60 중량%, 굵은 골재 20∼45 중량%, 물 0.5∼6 중량% 및 콘크리트의 가사 시간을 연장시켜 작업성을 높이고 콘크리트의 강도와 내구성을 개선하기 위한 폴리머 에멀젼 0.5∼13 중량%를 포함하며,
    상기 폴리머 에멀젼은 SB 에멀젼 65∼95 중량%, 메틸메타크릴레이트 4∼30 중량%, 유화제 0.05∼5 중량% 및 실란계 에멀젼 0.05∼4 중량%를 함유하며,
    상기 초속경 시멘트계 결합재는, 보통 포틀랜드 시멘트 3∼35 중량%, 초속경 시멘트 3∼28 중량%, 석고 2∼20 중량%, 메타카올린 2∼20 중량%, 실리카 분말 5∼40 중량% 및 리튬 카보네이트 0.05∼6 중량%를 포함하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은,
    콘크리트의 타설시 콘크리트의 작업성을 확보하기 위하여 콘크리트의 경화시간을 지연하기 위한 지연제를 더 포함하며, 상기 지연제는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여 0.05∼2 중량% 함유되고, 상기 지연제는 소듐 글루코네이트와 타르타릭산이 1:1∼3의 비율로 혼합된 지연제로 이루어진 것을 특징으로 하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은,
    물-시멘트비를 줄이고 초기 강도를 발현시키기 위한 감수제를 더 포함하며, 상기 감수제는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여 0.5∼3중량% 함유되고, 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제로 이루어진 것을 특징으로 하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은,
    콘크리트의 수축을 저하시키고 콘크리트의 수밀성을 향상시키기 위한 친수성 섬유 0.05∼5 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 친수성 섬유는 나일론 섬유 또는 폴리비닐 섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 실란계 에멀젼은 알킬알콕시 실란 에멀젼으로 이루어진 것을 특징으로 하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
  8. 파쇄기를 이용하여 포장층을 제거하는 단계;
    쇼트블라스팅을 이용하여 요철부 및 방수층을 제거하여 표층을 표면 처리하는 단계;
    쇼트블라스팅 또는 워터젯트를 이용하여 콘크리트의 열화된 부위를 제거하고 흡입기를 이용하여 표면을 청소하는 단계;
    콘크리트가 열화된 부위가 제거된 표면 상에 제1항에 기재된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 포설하는 단계;
    상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 포설된 포장 표면을 기존 포장면과 평탄하게 되도록 더블 바이브레이터 또는 콘크리트 피니셔를 이용하여 정지하는 단계; 및
    상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 경화되지 않은 상태에서 미끄럼을 방지하기 위하여 경사 타이닝기를 이용하여 표면을 안정화하고, 콘크리트의 균열 방지와 품질 개선을 위해 표층보호제 또는 양생제를 분무하는 안정화 단계를 포함하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법.
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