KR100953212B1 - 보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보투수성 포장 시공방법 - Google Patents

보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보투수성 포장 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아크릴(acryl) 에멀젼 및 스틸렌을 포함하는 폴리머 결합재; 시멘트 결합재; 잔골재; 물;을 포함하고, 폴리머 결합재는 시멘트 결합재의 혼입량에 대하여 2~20 중량%가 혼입된 것을 특징으로 하는 보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보투수성 포장 시공방법을 제시함으로써, 기존 투수 콘크리트의 단점으로 지적되고 있는 블리딩으로 인한 표면얼룩과 막힘 현상을 방지할 수 있고, 강도 및 내구성이 우수하여 자전거 도로, 주차장, 경량 교통하중 통과 도로 등에 효과적으로 적용할 수 있도록 한다.
폴리머, 콘크리트, 보투수성

Description

보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보투수성 포장 시공방법{MORTAR COMPOSITION OF POLYMER CEMENT AND PAVING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 도로포장 기술에 관한 것으로서, 상세하게는 모르타르 조성물 및 이를 이용한 포장 시공방법에 관한 것이다.
현재 대형건물, 공장, 목욕탕 등 공공시설물에서 대량의 지하수를 사용함에 따라 지하수가 고갈되어 지층의 사막화, 지반의 변형 등이 우려되는 반면, 도로포장에 불투수성 재료가 사용됨에 의해 도심의 폭우 시 우수 등의 과도유입에 따른 하천범람 등이 우려되고 있다.
또한, 도심지의 보도, 차도, 공원, 주차장 등은 전체적으로 불투수성 콘크리트 포장이나 아스팔트 포장을 사용하기 때문에, 우수는 조기에 배수구로 유입되어 하수구로 배출되고, 포장면 위의 저류하는 물은 조기에 증발되므로, 도로포장은 전체적으로 건조 상태를 유지하게 된다.
이와 같은 건조 상태의 포장체는 동일한 가열 조건 하에서 일반 지면에 비해 고온이 되므로, 도시의 기온이 교외보다 높아지는 현상(열섬현상)의 원인이 된다.
따라서, 지하로 수분을 용이하게 통과시킴과 함께 장시간에 걸쳐 일정량을 머금을 수 있어, 보수된 수분의 기화열에 의해 포장면의 온도를 낮출 수 있는 보투수성 포장체의 대한 개발이 절실히 요구되는 실정이다.
한편, 기존에 개발된 투수 시멘트 콘크리트는 시공 후 양생기간이 길어, 전체 공사기간이 오래 걸린다는 문제점을 가지고 있다.
또한, 이는 경화된 후 다양한 색의 안료를 표면에 착색하고, 색상을 명확히 하기 위하여 에폭시 수지나 아크릴 수지로 코팅처리를 하는 경우가 많은데, 이는 강우시 미끄럼을 발생시켜 사고 위험을 높인다는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 기존 투수 콘크리트의 단점으로 지적되고 있는 블리딩으로 인한 표면얼룩과 막힘 현상을 방지할 수 있고, 강도 및 내구성이 우수하여 자전거 도로, 주차장, 경량 교통하중 통과 도로 등에 적용이 가능한 보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보투수성 포장 시공방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 아크릴(acryl) 에멀젼 및 스틸렌을 포함하는 폴리머 결합재; 시멘트 결합재; 잔골재; 물;을 포함하고, 상기 폴리머 결합재는 상기 시멘트 결합재의 혼입량에 대하여 2~20 중량%가 혼입된 것을 특징으로 하는 보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 제시한다.
상기 시멘트 결합재와 잔골재의 중량비는 1 : 1~5인 것이 바람직하다.
상기 물은 상기 시멘트 결합재의 혼입량에 대하여 5~20 중량%가 혼입된 것이 바람직하다.
상기 시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 60~90 중량%; 실리카분말 5~20 중량%; 칼슘설포알루미네이트 0.1~10중량%; 플라이애쉬 1~10중량%; 감수제 0.5~2 중량%; 지연제 0.05~1 중량%; 나일론 섬유 0.01~1 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.
무기질 안료가 전체에 대하여 0.5~4 중량% 더 혼입된 것이 바람직하다.
상기 무기질 안료는 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬 (CrO3), 자색 산화철 및 흑색 산화철(카본 블랙) 중 1 또는 2 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 폴리머 결합재는 폴리 아크릴 아마이드 및 스타치(starch)계 흡수성 폴리머를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 폴리 아크릴 아마이드와 스타치계 흡수성 폴리머의 중량비는 0.5~0.9 : 0.1~0.5인 것이 바람직하다.
상기 폴리 아크릴 아마이드 및 스타치계 흡수성 폴리머는 상기 폴리머 결합재에 대하여 0.5~15 중량% 함유된 것이 바람직하다.
본 발명은 노반의 상부에 보조기층을 형성하는 단계; 상기 보조기층의 상부에 상기 보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 타설하여 포장층을 형성하는 단계;를 포함하는 보투수성 포장 시공방법을 함께 제시한다.
본 발명은 노반의 상부에 보조기층을 형성하는 단계; 상기 보조기층의 상부에 폴리머 시멘트 투수 콘크리트 조성물을 타설하여 콘크리트 포장층을 형성하는 단계; 상기 콘크리트 포장층의 상부에 상기 보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 타설하여 모르타르 포장층을 형성하는 단계;를 포함하는 보투수성 포장 시공방법을 함께 제시한다.
상기 모르타르 포장층의 상부에 상기 폴리머 결합재를 도포하여 피막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 폴리머 시멘트 투수 콘크리트 조성물은 시멘트 결합재 2~25 중량%; 잔 골재 15~30 중량%; 굵은골재 40~60 중량%; 물 1~3중량%; 폴리머 결합재 0.5~5 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 60~90 중량%; 실리카분말 5~20 중량%; 칼슘알루미네이트 0.1~10중량%; 플라이애쉬 1~10중량%; 감수제 0.5~2 중량%; 지연제 0.05~1 중량%; 나일론 섬유 0.01~1 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 폴리머 결합재는 아크릴 에멀젼 80~95 중량%; 스틸렌 5~20 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 폴리머 결합재는 폴리머 시멘트 투수 콘크리트 조성물 전체에 대하여 0.5~5 중량% 혼입된 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 제조방법으로서, 상기 시멘트 결합재 및 잔골재를 강제 믹서에 교반하는 단계; 물, 폴리머 결합재를 추가로 혼합하여 1.5~3분간 교반하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 제조방법을 함께 제시한다.
본 발명은 기존 투수 콘크리트의 단점으로 지적되고 있는 블리딩으로 인한 표면얼룩과 막힘 현상을 방지할 수 있고, 강도 및 내구성이 우수하여 자전거 도로, 주차장, 경량 교통하중 통과 도로 등에 적용이 가능한 보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보투수성 포장 시공방법을 제시한다.
이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 기본적으로, 아크릴(acryl) 에멀젼 및 스틸렌을 포함하는 폴리머 결합재; 시멘트 결합재; 잔골재; 물;을 포함하고, 상기 폴리머 결합재는 시멘트 결합재의 혼입량에 대하여 2~20 중량%가 혼입된 것을 특징으로 하며, 이는 후술하는 바와 같이 우수한 보투수성 및 강도를 나타낸다.
따라서, 본 발명에 의한 모르타르 조성물을 보조기층 위에 타설하여 포장층을 형성하는 경우, 우수한 보투수성 및 강도를 갖는 포장체를 얻을 수 있다는 효과가 있다.
여기서, 시멘트 결합재와 잔골재의 중량비는 1 : 1~5인 것이 좋고, 물의 양은 시멘트 결합재의 혼입량에 대하여 5~20 중량%인 것이 효과적인 것으로 나타났다.
시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 60~90 중량%, 실리카분말 5~20 중량%, 칼슘설포알루미네이트 0.1~10중량%, 플라이애쉬 1~10중량%, 감수제 0.5~2 중량%, 지연제 0.05~1 중량% 및 나일론 섬유 0.01~1 중량%가 혼합되는 것이 바람직한 것으로 나타났다.
보통 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
실리카분말 및 플라이애쉬는 잠재 수경성 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 실리카분말 및 플라이애쉬의 중량비가 증가하면 초기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다. 실리카분말 및 플라이애쉬 대신에 고로슬래그 및 실리카흄을 사용할 수도 있다.
칼슘설포알루미네이트는 초기 강도 발현 및 수축 방지를 위하여 사용되는 것으로서, 이는 조직을 치밀하게 하여 콘크리트의 균열을 방지하고 콘크리트의 수축을 방지한다.
감수제는 조성물의 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선한다. 감수제의 종류에는, 폴리칼본산계, 멜라민계, 나프탈렌계 등이 있는데, 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제는 폴리카본산계 감수제에 비하여 강도 및 내구성의 개선 효과가 미약하고, 물-시멘트비의 저감 효과가 크지 않으며, 폴리머와의 혼화성이 나쁘다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명에 의한 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에는 폴리카본산계 감수제를 사용하는 것이 바람직하다.
지연제는 일정 시간 동안 작업성을 확보하기 위해 석고에 의해 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위하여 사용되는 것으로서, 결합재 100중량%에 대하여 0.05~1중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
지연제로는 일반적으로 잘 알려진 물질을 사용할 수 있는데, 예컨대 포도당, 글루코오스, 텍스트린, 덱스트란과 같은 당류, 글루콘산, 사과산, 구연산, 시트릭산(citric acid)과 같은 산류 또는 그의 염, 아미노카복실산 또는 그의 염, 포스폰산 또는 그의 유도체, 글리세린과 같은 다가알코올 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 의한 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 전체 100중량%에 대하여, 무기질 안료 0.5~4 중량%를 더 함유하는 경우, 안정적으로 원하는 색상을 발현할 수 있다는 측면에서 더욱 바람직하다.
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. 시멘트 결합재 100중량%에 대하여 0.01~1중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
여기서, 무기질 안료는 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬 (CrO3), 자색 산화철 및 흑색 산화철(카본 블랙) 중 1 또는 2 이상을 사용할 수 있으며, 이에 의해 적색, 녹색, 황색, 흑색, 청색, 흰색 등 다양한 색상을 구현할 수 있다.
폴리머 결합재는 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 경화시간, 작업성, 내구성, 보수성 및 보습성을 개선시키기 위하여 사용하는 것으로, 아크릴(acryl) 에멀젼 및 스틸렌을 포함하며, 폴리 아크릴 아마이드 및 스타치(starch)계 흡수성 폴리머를 더 포함할 수 있다.
아크릴 에멀젼은 MMA를 비롯한 순수 아크릴 에스테르계 단량체를 주성분으로 하는 아크릴 수지의 수용액으로서, 접착바인딩 제제로서 사용되며, 시멘트를 비롯한 골재들과의 혼합 시 접착제로서의 성능뿐만 아니라 감수효과가 탁월하여 고강도의 성능발현 및 레벨링성과 크렉방지 효과 등을 특성에 맞게끔 반응성 특수 계면활성제를 첨가하였다.
특히 경화된 후의 접착강도, 파괴강도가 탁월하며, 시멘트의 강도를 높여줌으로써, 접착후의 탈착을 방지함과 동시에 내구성이 매우 우수하다.
스틸렌은 폴리머의 점성 저하와 부착 및 인장 개선을 위하여 사용된다.
폴리머 결합재로 아크릴 에멀젼 및 스틸렌을 사용할 경우에는 조성물의 내구성은 증가하나 보수성 및 보습성이 미약하므로 보수성 및 보습성을 향상시키기 위하여 폴리 아크릴 아마이드 및 스타치계 흡수성 폴리머를 사용하는 것이 더욱 좋다.
폴리 아크릴 아마이드 및 스타치계 흡수성 폴리머가 포함되면 조성물의 점성이 커져 작업성이 우수하게 됨과 동시에 물의 흡수를 촉진하여 보수성 및 보습성이 개선된다.
이러한 폴리 아크릴 아마이드 및 스타치계 흡수성 폴리머는 0.5~0.9 : 0.1~0.5의 비율로 혼합한 것이 바람직하다. 상기 비율을 벗어나는 경우에는 보수성 및 보습성 개선의 효과가 미약하다.
폴리 아크릴 아마이드 및 스타치계 흡수성 폴리머는 폴리머 결합재에 대하여 0.5~15 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
폴리 아크릴 아마이드 및 스타치계 흡수성 폴리머의 함량이 15 중량%를 초과하면 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 보수성 및 보습성은 개선되지만 안정성이 저하되어 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 조기 강도발현이 저하되며, 0.5 중량% 미만이면 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 보수성 및 보습성 효과가 미약하다.
폴리머 결합재는 시멘트 결합재의 중량에 대하여 2~20 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
폴리머 결합재의 함량이 20 중량%를 초과하면 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 점도가 너무 높아져 작업성(슬럼프)이 떨어지고, 수화반응을 지연시켜 조기 강도 발현을 저하시킴과 동시에 가격경쟁력이 저하되며, 폴리머 결합재의 함량이 2 중량% 미만이면 만족할만한 내구성을 기대하기 어렵고, 보수성 및 보습성이 미약하다.
본 발명에 의한 보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 시멘트 결합재 및 잔골재를 상기 비율로 혼합하여 강제 믹서에 교반하는 단계; 물, 폴리머 결합재를 상기 비율로 추가로 혼합하여 1.5~3분간 교반하는 단계;에 의해 제조되는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명에 의한 보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 그 자체를 보조기층 위에 타설함으로써 보투수성 포장체를 얻을 수도 있으나, 후술하는 바와 같은 폴리머 시멘트 투수 콘크리트 조성물을 먼저 타설하고 그 위에 상술한 모르타르 조성물을 타설하는 경우, 더욱 보투수성이 우수한 포장체를 얻을 수 있다.
여기서, 폴리머 시멘트 투수 콘크리트 조성물은 기본적으로, 시멘트 결합재 2~25 중량%, 잔골재(입경 2~5mm) 15~30 중량%, 굵은골재(입경 13mm이하) 40~60 중량%, 물 1~3중량% 및 폴리머 결합재 0.5~5 중량%의 비율로 구성되는 것이 좋다.
시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 60~90 중량%, 실리카분말 5~20 중량%, 칼슘알루미네이트 0.1~10중량%, 플라이애쉬 1~10중량%, 감수제 0.5~2 중량%, 지연제 0.05~1 중량% 및 나일론 섬유 0.01~1 중량%가 혼합되는 것이 바람직하다.
보통 포틀랜드 시멘트는 불안정한 Ca(OH)2를 갖고 있지만, 칼슘알루미네이트의 경우는 안정한 Al(OH)2를 포함하여 속경성, 강도 및 화학안정성이 뛰어나다.
또한, pH가 낮은 산성 환경에서도 사용이 가능하기 때문에 화학공장의 바닥, 산성 하천, 공장 폐수 및 해수에 접촉하고 있는 구조물에 적용이 가능하다는 이점이 있다.
나아가, 초기 팽창을 부여하여 건조로 인한 수축을 줄일 수 있는 팽창제 역할을 한다.
폴리머 결합재는 조성물 전체에 대하여 0.5~5 중량%를 혼입하는 것이 좋고, 아크릴 에멀젼 80~95 중량% 및 스틸렌 5~20 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
폴리머 결합재의 함량이 5 중량%를 초과하면 콘크리트의 점도가 높아져 작업성(슬럼프)이 떨어지고, 수화반응을 지연시켜 조기 압축강도 발현을 저하시킴과 동 시에 가격경쟁력이 저하된다.
반대로 폴리머 결합재의 함량이 0.5 중량% 미만이면 콘크리트의 보수능력, 강도 및 내구성이 저하된다.
아크릴 에멀젼은 콘크리트 제조 시 첨가하게 되면 콘크리트의 워커빌리티(시공 난이도), 공기 연행성, 블리딩이나 재료분리에 대한 저항성, 보수성 등을 개선시킬 수 있다는 이점이 있다.
스틸렌은 외부 환경 변화(날씨 및 기후 변화)에 의한 부식 등을 억제함과 동시에 포장체로 침투하여 일체화 시켜줌으로써 부착강도 및 인성을 개선하고, 안료 등에 의한 착색성을 좋게 하기 위하여 첨가한다.
이러한 폴리머 시멘트 투수 콘크리트 조성물은, 시멘트 결합재, 잔골재 및 굵은골재를 상기 비율로 혼합하여 강제 믹서에서 교반하는 단계; 물, 폴리머 결합재를 상기 비율로 추가로 혼합하여 1.5 ~ 3분간 교반하는 단계;에 의해 제조되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 의한 보투수성 포장 시공방법의 바람직한 일실시예에 대하여 설명한다.
잡석 등을 깔아 노반을 형성하고, 노반의 상부에 보조기층을 형성한 후, 보조기층의 상부에 상술한 폴리머 시멘트 투수 콘크리트 조성물을 타설하여 콘크리트 포장층을 형성한다.
포설된 폴리머 시멘트 투수 콘크리트 조성물의 상부에 상기 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 타설하고, 로울러 등에 의해 다지고 양생시킨 후, 줄눈 형성을 위한 컷팅작업을 실시하고, 형성된 줄눈에 백업제를 투입한다.
이후, 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 상부에 상기 폴리머 결합재만을 재차 도포한다.
이와 같이 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 상부에 다시 폴리머 결합재의 도포에 의한 피막을 형성하는 경우, 상기 폴리머 결합재의 물성으로 인하여, 전체적인 도포 포장체의 보수성능, 강도, 내구성이 더욱 향상된다는 효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 조성물 및 포장체의 물성의 우수성을 입증하기 위한 실시예 및 시험예에 대하여 설명한다.
<실시예 1>
1.1 폴리머 시멘트 투수 콘크리트 조성물
시멘트 결합재 20 중량%, 잔골재 25 중량%, 굵은골재 50 중량%를 강제 믹서에서 교반시킨 후, 물 1.5 중량%, 폴리머 결합재 3 중량% 및 감수제 0.5 중량%를 더 혼합하여 1.5~3분간 교반하여 폴리머 시멘트 투수 콘크리트 조성물을 제조하였다.
시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 80 중량%, 실리카 10 중량%, 칼슘알루미네이트 1 중량%, 플라이애쉬 8 중량%, 감수제 0.5 중량%, 지연제 0.4 중량% 및 나일론 섬유 0.1 중량%를 혼합하여 사용하였고, 폴리머 결합재로는 아크릴 에멀젼만를 사용하였으며, 감수제로는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
1.2 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물
시멘트 결합재 및 잔골재의 중량비를 1 : 2로 하여 강제믹서에서 교반시킨 후, 시멘트 결합재에 대하여 물 및 폴리머 결합재를 각각 10 중량% 및 10 중량%로 혼입하였다.
폴리머 결합재는 아크릴 에멀젼 95 중량% 및 스틸렌 5 중량% 비율로 혼합한 것을 사용하였다.
1.3 폴리머 시멘트 투수 콘크리트 및 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 의한 이층의 포장체
폴리머 시멘트 투수 콘크리트 및 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 의한 이층의 포장체의 물성을 시험하기 위하여, 10×10×40cm의 각주형 콘크리트 몰드에 보투수 시멘트 모르타르 조성물을 덧씌우기 두께 0, 1, 2 및 3cm로 하여 시험체를 제작하였다.
<실시예 2>
2.1 폴리머 시멘트 투수 콘크리트 조성물
시멘트 결합재 20 중량%, 잔골재 25 중량%, 굵은골재 50 중량%를 강제 믹서에서 교반시킨 후, 물 1.5 중량%, 폴리머 결합재 3 중량%, 감수제 0.5 중량% 및 나일론 섬유 0.1 중량%를 더 혼합하여 1.5~3분간 교반하여 폴리머 시멘트 투수 콘크 리트 조성물을 제조하였다.
시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 80 중량%, 실리카 10 중량%, 칼슘알루미네이트 1 중량%, 플라이애쉬 8 중량%, 감수제 0.5 중량%, 지연제 0.5 중량% 및 나일론 섬유 0.1 중량%를 혼합하여 사용하였고, 폴리머 결합재로는 아크릴 에멀젼 90 중량% 및 스틸렌 10 중량%를 혼합하여 사용하였으며, 감수제로는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
2.2 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물
시멘트 결합재 및 잔골재의 중량비를 1 : 2로 하여 강제믹서에서 교반시킨 후, 시멘트 결합재에 대하여 물 및 폴리머 결합재를 각각 10 중량% 및 10 중량%로 혼입하였다.
상기 폴리머 결합재의 전체함량에 대하여 아크릴 에멀젼 85 중량%, 스틸렌 5 중량%, 폴리 아크릴 아마이드 5 중량% 및 스타치 5중량%를 혼합하여 사용하였다.
2.3 폴리머 시멘트 투수 콘크리트 및 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 의한 이층의 포장체
폴리머 시멘트 투수 콘크리트 및 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 의한 이층의 포장체의 물성을 시험하기 위하여, 10×10×40cm의 각주형 콘크리트 몰드에 보투수 시멘트 모르타르 조성물을 덧씌우기 두께 0, 1, 2 및 3cm로 하여 시험체를 제작하였다.
<실시예 3>
3.1 폴리머 시멘트 투수 콘크리트 조성물
시멘트 결합재 20 중량%, 잔골재 25 중량%, 굵은골재 50 중량%를 강제 믹서에서 교반시킨 후, 물 1.5 중량%, 폴리머 결합재 3 중량% 및 감수제 0.5 중량%를 더 혼합하여 1.5~3분간 교반하여 폴리머 시멘트 투수 콘크리트 조성물을 제조하였다.
시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 80 중량%, 실리카 10 중량%, 칼슘알루미네이트 1 중량%, 플라이애쉬 8 중량%, 감수제 0.5 중량%, 지연제 0.5 중량% 및 나일론 섬유 0.1 중량%를 혼합하여 사용하였고, 폴리머 결합재로는 아크릴 에멀젼 85 중량% 및 스틸렌 15 중량%를 혼합하여 사용하였으며, 감수제로는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
3.2 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물
시멘트 결합재 및 잔골재의 중량비를 1 : 2 로 하여 강제믹서에서 교반시킨 후, 시멘트 결합재에 대하여 물 및 폴리머 결합재를 각각 10 중량% 및 10 중량% 혼입하였다.
폴리머 결합재의 전체함량에 대하여 아크릴 에멀젼 80 중량%, 스틸렌 10 중량%, 폴리 아크릴 아마이드 5 중량% 및 스타치 5중량%를 혼합하여 사용하였다.
3.3 폴리머 시멘트 투수 콘크리트 및 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 의한 이층의 포장체
폴리머 시멘트 투수 콘크리트 및 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 의한 이층의 포장체의 물성을 시험하기 위하여, 10×10×40cm의 각주형 콘크리트 몰드에 보투수 시멘트 모르타르 조성물을 덧씌우기 두께 0, 1, 2 및 3cm로 하여 시험체를 제작하였다.
상술한 본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3의 물성과 비교하기 위하여, 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 보통 포틀랜드 시멘트 콘크리트 조성물 및 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 비교예 1 및 2로서 제시한다.
<비교예 1>
보통 포틀랜드 시멘트 20 중량%, 잔골재 25 중량%, 굵은골재 50 중량% 및 물 5 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반하여 보통 포틀랜드 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
보통 포틀랜드 시멘트 20 중량%, 잔골재 25 중량%, 굵은골재 50 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 2 중량%와 아크릴 에멀젼 3 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이하, 상술한 본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3과 비교예 1 및 비교예 2의 물성을 비교평가하기 위한 시험결과에 관하여 설명한다.
<시험예 1>
표 1은 본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3과 비교예 1 및 비교예 2의 강도를 시험한 결과이고, 표 2는 본 발명에 의한 포장 시공방법에 의한 이중의 포장체의 강도를 시험한 결과이다.
각각 KS F 2405(콘크리트의 압축강도 시험방법), KS F 2408(콘크리트의 휨강도 시험방법), KS F 2423(콘크리트의 인장강도 시험방법)의 기준에 의거 시험을 실시하였다.
Figure 112009037863505-pat00001
Figure 112009037863505-pat00002
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 조성물(실시예 1, 2 및 3)의 휨, 압축, 인장강도가 비교예 1 및 2에 의한 시멘트 콘크리트 조성물보다 월등히 높았다.
표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 이중의 포장체에 관한 실시예 1.3, 2.3 및 3.3의 휨, 압축, 인장강도 또한 비교예 1 및 2에 의해 제조한 시멘트 콘크리트 조성물보다 월등히 높았다.
즉, 본 발명에 의해 제조된 폴리머 시멘트 투수 콘크리트, 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물 및 이중의 포장체 모두가 비교예에 의해 제조한 시멘트 콘크리트 조성물과 비교하여 강도 면에서 월등히 우수함을 확인할 수 있었다.
<시험예 2>
본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3의 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 3에 나타내었다.
Figure 112009037863505-pat00003
표 3에서와 같이, 본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1 및 비교예 2에 비해 건조수축량이 감소되어 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
<시험예3>
표 4는 본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3의 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여, 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 4는 동결융해 저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예들의 내구성 지수를 표시한 것이다.
Figure 112009037863505-pat00004
표 4에서와 같이, 본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로, 내구성이 향상된 것을 알 수 있다.
<시험예4>
투수성 콘크리트의 공극률은 다음의 수학식 1에 의해 계산되며, 이때 절대단위용적중량(공극률을 0으로 한 중량)은 콘크리트 구성재료의 비중에 의하여 계산한 중량을 말한다.
단위용적중량시험은 KS F 2409에 의하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
공극률(%)=[100-{투수성 콘크리트의 단위용적중량/ 절대단위중량}]×100
Figure 112009037863505-pat00005
표 5에서와 같이, 본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 공극률이 큼을 알 수 있다.
<시험예5>
본 발명에 의한 조성물 및 포장체의 흡수성능을 확인하기 위하여, 실시예 1 내지 실시예 3과 비교예 1 및 비교예 2의 조성물로 Ф10×10cm의 콘크리트 공시체를 제작하였고, KS F 2322(흙의 정수위 투수시험방법)에 의하여 재령 28일에 투수계수를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
또한, 표 7은 본 발명에 의한 이중의 포장체에 관한 시험결과이다.
Figure 112009037863505-pat00006
Figure 112009037863505-pat00007
표 6 및 표 7에서와 같이, 본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 투수계수가 월등히 높음을 알 수 있다.
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 (17)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 아크릴(acryl) 에멀젼 및 스틸렌을 포함하는 폴리머 결합재;
    시멘트 결합재;
    잔골재;
    물;을 포함하고,
    상기 폴리머 결합재는 상기 시멘트 결합재의 혼입량에 대하여 2~20 중량%가 혼입되며,
    상기 시멘트 결합재는
    보통 포틀랜드 시멘트 60~90 중량%;
    실리카분말 5~20 중량%;
    칼슘설포알루미네이트 0.1~10중량%;
    플라이애쉬 1~10중량%;
    감수제 0.5~2 중량%;
    지연제 0.05~1 중량%;
    나일론 섬유 0.01~1 중량%;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물.
  5. 아크릴(acryl) 에멀젼 및 스틸렌을 포함하는 폴리머 결합재;
    시멘트 결합재;
    잔골재;
    물;을 포함하고,
    상기 폴리머 결합재는 상기 시멘트 결합재의 혼입량에 대하여 2~20 중량%가 혼입되며,
    무기질 안료가 전체에 대하여 0.5~4 중량% 더 혼입된 것을 특징으로 하는 보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 무기질 안료는 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬 (CrO3), 자색 산화철 및 흑색 산화철(카본 블랙) 중 1 또는 2 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물.
  7. 아크릴(acryl) 에멀젼 및 스틸렌을 포함하는 폴리머 결합재;
    시멘트 결합재;
    잔골재;
    물;을 포함하고,
    상기 폴리머 결합재는 상기 시멘트 결합재의 혼입량에 대하여 2~20 중량%가 혼입되며,
    상기 폴리머 결합재는 폴리 아크릴 아마이드 및 스타치(starch)계 흡수성 폴리머를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 폴리 아크릴 아마이드와 스타치계 흡수성 폴리머의 중량비는 0.5~0.9 : 0.1~0.5인 것을 특징으로 하는 보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 폴리 아크릴 아마이드 및 스타치계 흡수성 폴리머는 상기 폴리머 결합재에 대하여 0.5~15 중량% 함유된 것을 특징으로 하는 보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 노반의 상부에 보조기층을 형성하는 단계;
    상기 보조기층의 상부에 폴리머 시멘트 투수 콘크리트 조성물을 타설하여 콘크리트 포장층을 형성하는 단계;
    상기 콘크리트 포장층의 상부에 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항의 보투수성 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 타설하여 모르타르 포장층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 모르타르 포장층의 상부에 상기 폴리머 결합재를 도포하여 피막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보투수성 포장 시공방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 폴리머 시멘트 투수 콘크리트 조성물은
    시멘트 결합재 2~25 중량%;
    잔골재 15~30 중량%;
    굵은골재 40~60 중량%;
    물 1~3중량%;
    폴리머 결합재 0.5~5 중량%;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 보투수성 포장 시공방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 시멘트 결합재는
    보통 포틀랜드 시멘트 60~90 중량%;
    실리카분말 5~20 중량%;
    칼슘알루미네이트 0.1~10중량%;
    플라이애쉬 1~10중량%;
    감수제 0.5~2 중량%;
    지연제 0.05~1 중량%;
    나일론 섬유 0.01~1 중량%;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 보투수성 포장 시공방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 폴리머 결합재는
    아크릴 에멀젼 80~95 중량%;
    스틸렌 5~20 중량%;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 보투수성 포장 시공방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 폴리머 결합재는 폴리머 시멘트 투수 콘크리트 조성물 전체에 대하여 0.5~5 중량% 혼입된 것을 특징으로 하는 보투수성 포장 시공방법.
  17. 삭제
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