KR101002705B1 - 초박층 저소음 교면 포장 구조물 - Google Patents

초박층 저소음 교면 포장 구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 MMA 40~70 중량%, PMMA 5~30 중량%, Butyl Acrylate 5~30 중량%, Urethane 5~30%를 포함하여 구성된 교면 포장용 고탄성 MMA 수지 및 이를 이용한 초박층 저소음 교면 포장 구조물을 제시함으로써, 포장의 두께를 얇게 하여 포장 구조물의 사하중을 줄임으로써 교량의 경간장을 증가시킴은 물론 교량의 전체 건설비용을 10% 이상 절감하고, 별도의 방수층이 없어도 방수성능이 우수하며, 방수층과 포장재의 분리현상이 없고, 내구성이 우수하며, 공사기간을 단축할 수 있고, 차량통행에 의한 소음을 감소시킬 수 있도록 한다.
교면, 포장, 배수, 박층

Description

초박층 저소음 교면 포장 구조물{ULTRA THIN NOISE REDUCING PAVEMENT STRUCTURE FOR BRIDGE DECK}
본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 교량 상면의 포장 구조에 관한 것이다.
종래의 강상판 교면 포장 구조물의 경우 포장의 두께가 8cm 내외로 두꺼우므로, 포장 구조물의 사하중이 커 교량의 경간장을 증대하는데 걸림돌로 작용하고 있으며, 교량의 공사비가 증가하는 문제가 있다.
또한, 종래의 교면 포장은 배수성능을 위하여 주로 구스 아스팔트 또는 SMA를 적용하는데, 이로 인하여 교량 상판에 별도의 방수층을 설치해야 한다는 점, 방수층과 포장재의 이질적 특성으로 인한 분리현상이 자주 발생한다는 점, 시공이 번잡하여 공사기간이 오래 소요된다는 점 등의 문제를 안고 있었다.
나아가, 종래의 강상판 교면포장의 경우 내구연한이 짧고, 포트홀 등과 같은 파손이 빈번히 발생할 뿐만 아니라 차량에 의한 소음이 많이 발생하는 문제가 있어, 내구성이 우수하고 잦은 유지보수가 필요 없는 새로운 개념의 저소음 포장재료 및 공법 개발의 필요성이 강하게 제기되어 왔다.
특히, 최근 고유가로 인하여 지속적인 아스팔트포장의 단가상승이 예상되므로, 기존 교면 포장 재료를 대체할 수 있는 신재료 및 공법 개발 또한 시급한 과제라 할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 포장의 두께를 얇게 하여 포장 구조물의 사하중을 줄임으로써 교량의 경간장을 증가시킴은 물론 교량의 전체 건설비용을 10% 이상 절감하고, 별도의 방수층이 없어도 방수성능이 우수하며, 방수층과 포장재의 분리현상이 없고, 내구성이 우수하며, 공사기간을 단축할 수 있고, 차량통행에 의한 소음을 감소시킬 수 있는 초박층 저소음 교면 포장 구조물을 제시함을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, MMA 40~70 중량%, PMMA 5~30 중량%, Butyl Acrylate 5~30 중량%, Urethane 5~30%를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 교면 포장용 고탄성 MMA 수지를 제시한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 수단으로서, 상기 고탄성 MMA 수지에 의해, 교량 상판(1) 위에 형성된 접착층(2); 상기 고탄성 MMA 수지 또는 상기 고탄성 MMA 수지가 혼합된 고탄성 MMA 수지 콘크리트에 의해, 상기 접착층(2) 위에 형성된 하층(3); 상기 고탄성 MMA 수지 및 골재가 혼합된 다공질의 고탄성 MMA 수지 콘크리트에 의해, 상기 하층(3) 위에 형성된 상층(4);을 포함하는 초박층 저소음 교면 포장 구조물을 제시한다.
상기 교량 상판(1)이 강재인 경우, 상기 접착층(2)에는 직경 500㎛ 이하의 아연분말이 더 포함된 것이 바람직하다.
상기 아연분말은 상기 접착층(2) 총중량의 20~40 중량%가 포함된 것이 바람직하다.
상기 하층(3)이 상기 고탄성 MMA 수지에 의해 형성되는 경우, 두께는 5mm 이하인 것이 바람직하다.
상기 하층(3)이 상기 고탄성 MMA 수지 콘크리트에 의해 형성되는 경우, 두께는 20mm 이하인 것이 바람직하다.
상기 고탄성 MMA 수지 콘크리트는 고탄성 MMA 수지 바인더 10~40 중량%, 탄산칼슘-규사 혼합물 60~90 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 탄산칼슘-규사 혼합물은 탄산칼슘 25~75 중량%, 규사 25~75 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 탄산칼슘의 입경은 500㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기 규사의 입경은 1.0mm 이하인 것이 바람직하다.
상기 상층(4)을 구성하는 상기 다공질의 고탄성 MMA 수지 콘크리트는 직경 10mm 이하의 갭(Gap) 입도 또는 단일 입도의 골재, 상기 고탄성 MMA 수지 5~20 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 골재는 천연골재, 규사, 고로, 제강 슬래그 중에 선택된 하나 또는 2 이상의 재질에 의해 형성된 것이 바람직하다.
상기 다공질의 고탄성 MMA 수지 콘크리트의 공극률은 13 체적% 이상인 것이 바람직하다.
상기 고탄성 MMA 수지의 점도는 30~1500cP 이상인 것이 바람직하다.
상기 상층(4) 위에는, 직경 1mm 이하의 규사 분말이 80 중량% 이하 혼합된 상기 고탄성 MMA 수지에 의한 마감층(5)이 형성된 것이 바람직하다.
본 발명은 포장의 두께를 얇게 하여 포장 구조물의 사하중을 줄임으로써 교량의 경간장을 증가시킴은 물론 교량의 전체 건설비용을 10% 이상 절감하고, 별도의 방수층이 없어도 방수성능이 우수하며, 방수층과 포장재의 분리현상이 없고, 내구성이 우수하며, 공사기간을 단축할 수 있고, 차량통행에 의한 소음을 감소시킬 수 있는 초박층 저소음 교면 포장 구조물을 제시한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 교면 포장용 고탄성 MMA 수지는 MMA(Methyl Methacrylate) 40~70 중량%, PMMA(Polymethyl Methacrylate) 5~30 중량%, Butyl Acrylate 5~30 중량%, Urethane 5~30%를 포함하여 구성된다.
종래의 일반적인 MMA 수지는 수지 량의 2∼5% 정도 소량의 경화제를 첨가하면 경화를 시작하는데, 경화 개시 후 1시간 이내에 완전히 경화가 완료되는 초속경성 수지이고, 통상 작업 가능시간은 20분 내외로서 작업성이 우수하여 넓은 면적에 포설 및 마무리를 수행할 수 있다.
이러한 MMA수지는 경화 후 그 강도가 대단히 우수하며, 조직이 치밀하여 수분의 투과성이 매우 낮은 장점이 있지만, 내균열성 및 휨추종성이 부족할 뿐만 아니라 바탕체와의 열팽창 특성이 상이함으로 인해, 실내가 아닌 야외에서 사용할 경 우 균열이 발생하기 쉽다는 단점이 있다.
본 발명에 의한 고탄성 MMA 수지는 MMA수지에 PMMA, Butyl Acrylate, Urethane를 첨가함으로써, 위와 같은 종래의 MMA수지의 단점을 극복한 것이다.
이러한 고탄성 MMA 수지는 인장강도가 2MPa 이상이면서 인장파괴시의 신장률이 100% 이상으로 종래의 MMA수지에 비해 신장률이 3배 이상 우수하여, 강상판 교면포장과 같이 국부적인 처짐과 진동이 많은 경우, 내균열성 측면에서 상당히 유리하다.
MMA 프라이머의 부착 특성으로 인하여 위 고탄성 MMA 수지의 부착강도는 10MPa 이상이 되므로, 강상판 바닥판과 완벽한 일체적 부착이 가능하다.
나아가, 염소이온투과시험 결과에서 알 수 있듯이 100쿨롱 이하의 수밀성을 유지할 수 있으므로, 자체 방수기능이 완벽하고, 동결융해저항성, 내마모성, 내화학 저항성 등의 내구성이 우수하다는 장점이 있다.
도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 초박층 저소음 교면 포장 구조물은 기본적으로, 위 고탄성 MMA 수지에 의해, 교량 상판(1) 위에 형성된 접착층(2); 위 고탄성 MMA 수지 또는 위 고탄성 MMA 수지가 혼합된 고탄성 MMA 수지 콘크리트에 의해, 접착층(2) 위에 형성된 하층(3); 위 고탄성 MMA 수지 및 골재가 혼합된 다공질의 고탄성 MMA 수지 콘크리트에 의해, 하층(3) 위에 형성된 상층(4);을 포함하여 구성된다.
이러한 포장 구조물은 상술한 고탄성 MMA 수지의 특성으로 인하여, 작업성, 초속경성, 부착력, 균열저항성 및 수밀성 등이 기존의 시멘트 콘크리트 또는 에폭 시 몰탈을 사용하는 경우에 비해 크게 개선된다는 효과를 얻도록 한다.
교량 상판(1)이 강재(鋼材)인 경우에는, 방청을 위하여 접착층(2)에 직경 500㎛ 이하의 아연분말을 첨가하는 것이 좋다.
바람직한 배합비는 접착층(2) 총중량의 20~40 중량% 정도이다.
하층(3)이 위 고탄성 MMA 수지 만에 의해 형성되는 경우, 두께는 5mm 이하로 하는 것이 좋고, 하층(3)이 고탄성 MMA 수지 콘크리트에 의해 형성되는 경우, 두께는 20mm 이하인 것이 바람직하다.
고탄성 MMA 수지 콘크리트는 위 고탄성 MMA 수지 바인더 10~40 중량%, 탄산칼슘-규사 혼합물 60~90 중량%의 배합비를 취하는 것이 바람직하고, 탄산칼슘-규사 혼합물은 탄산칼슘 25~75 중량%, 규사 25~75 중량%의 배합비를 취하는 것이 바람직하다.
탄산칼슘의 입경은 500㎛ 이하인 것이 좋고, 규사의 입경은 1.0mm 이하인 것이 좋다.
이와 같은 구성을 취하는 고탄성 MMA 수지 콘크리트는 일축압축강도가 150MPa 내외, 휨강도가 10MPa 내외, 인장강도가 4MPa 내외, 강성은 6GPa 내외가 되는데, 이로 인하여 기존의 시멘트 콘크리트에 비해 휨추종성 및 내균열성이 월등히 우수하고, 시멘트 콘크리트와 MMA 수지 콘크리트와의 열팽창 특성의 차이에서 기인하는 균열 등을 억제할 수 있다.
상기 고탄성 MMA 수지 콘크리트는 단위 중량이 2 정도이므로 일반 아스팔트콘크리트의 단위 중량(2.4)보다 낮을 뿐만 아니라, 포장의 두께를 종래의 8cm에서 2cm 내외로 줄일 수 있으므로 교면 포장의 사하중을 획기적으로 경감할 수 있다는 장점이 있다.
상층(4)을 구성하는 위 다공질의 고탄성 MMA 수지 콘크리트는 직경 10mm 이하의 갭(Gap) 입도 또는 단일 입도의 골재, 위 고탄성 MMA 수지 5~20 중량%를 포함하는 구성을 취하는 것이 좋고, 공극률은 13 체적% 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.
여기서, "갭 입도"란 직경 4mm 이상의 굵은 골재가 전체 골재 중량%로 80% 이상인 골재의 입도를 의미하고, "단입도"란 직경이 일정한 골재로만 구성된 경우의 입도를 의미한다.
이를 위하여 위 고탄성 MMA 수지의 점도는 30~1500cP 이상인 것이 바람직하다.
골재는 천연골재, 규사, 고로, 제강 슬래그 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
이러한 구성을 취하는 다공질의 고탄성 MMA 수지 콘크리트는 일축압축강도가 50MPa 이상, 동적안정도가 5,000회/mm 이상, Catabro Loss가 10% 이하, Drain Down이 0.3% 이하가 되므로, 기존의 아스팔트 바인더를 사용한 배수성 혼합물에 비해 강도 및 내구성, 골재의 비산 저항성이 월등히 우수하다는 장점이 있다.
따라서, 우천시 빗물을 신속히 흡수 및 배수하여 교량 상판에 설치된 집수구를 통하여 교량 구조물 외부로 우수를 신속히 배수할 수 있고, 다공성 재질이므로 차량의 통행시 타이어와 콘크리트의 파열음 등의 소음을 흡수하여 저소음 포장의 효과도 부수적으로 기대할 수 있다.
상층(4) 위에는, 직경 1mm 이하의 규사 분말이 혼합된 위 고탄성 MMA 수지를 얇게 도포함으로써, 마감층(5)이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
또는 상층(4)을 형성한 직후, 고탄성 MMA 수지가 경화되기 이전에 직경 1mm 이하의 실리칼 분말을 산포하고 그 위해 합성수지를 얇게 도포하여 마감 처리할 수도 있다.
이는 규사에 의해 포장 구조물의 표면조직을 거칠게 하여 차량이 미끄러지는 것을 방지하기 위함이다.
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.
도 1은 본 발명에 의한 포장 구조물의 제1실시예의 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 포장 구조물의 제2실시예의 단면도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
1 : 교량 상판 2 : 접착층
3 : 하층 4 : 상층
5 : 마감층

Claims (15)

  1. 삭제
  2. MMA 40~70 중량%, PMMA 5~30 중량%, Butyl Acrylate 5~30 중량%, Urethane 5~30%를 포함하여 구성된 고탄성 MMA 수지를 이용한 교면 포장 구조물로서,
    상기 고탄성 MMA 수지에 의해, 교량 상판(1) 위에 형성된 접착층(2);
    상기 고탄성 MMA 수지 또는 상기 고탄성 MMA 수지가 혼합된 고탄성 MMA 수지 콘크리트에 의해, 상기 접착층(2) 위에 형성된 하층(3);
    상기 고탄성 MMA 수지 및 골재가 혼합된 다공질의 고탄성 MMA 수지 콘크리트에 의해, 상기 하층(3) 위에 형성된 상층(4);을
    포함하는 초박층 저소음 교면 포장 구조물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 교량 상판(1)이 강재(鋼材)인 경우, 상기 접착층(2)에는 직경 500㎛ 이하의 아연분말이 더 포함된 것을 특징으로 하는 초박층 저소음 교면 포장 구조물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 아연분말은 상기 접착층(2) 총중량의 20~40 중량%가 포함된 것을 특징으로 하는 초박층 저소음 교면 포장 구조물.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 하층(3)이 상기 고탄성 MMA 수지에 의해 형성되는 경우, 두께는 5mm 이하인 것을 특징으로 하는 초박층 저소음 교면 포장 구조물.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 하층(3)이 상기 고탄성 MMA 수지 콘크리트에 의해 형성되는 경우, 두께는 20mm 이하인 것을 특징으로 하는 초박층 저소음 교면 포장 구조물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고탄성 MMA 수지 콘크리트는
    고탄성 MMA 수지 바인더 10~40 중량%, 탄산칼슘-규사 혼합물 60~90 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 초박층 저소음 교면 포장 구조물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 탄산칼슘-규사 혼합물은
    탄산칼슘 25~75 중량%, 규사 25~75 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 초박층 저소음 교면 포장 구조물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 탄산칼슘의 입경은 500㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 초박층 저소음 교 면 포장 구조물.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 규사의 입경은 1.0mm 이하인 것을 특징으로 하는 초박층 저소음 교면 포장 구조물.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 상층(4)을 구성하는 상기 다공질의 고탄성 MMA 수지 콘크리트는
    직경 10mm 이하의 갭(Gap) 입도 또는 단일 입도의 골재, 상기 고탄성 MMA 수지 5~20 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 초박층 저소음 교면 포장 구조물.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 골재는 천연골재, 규사, 고로, 제강 슬래그 중에 선택된 하나 또는 2 이상의 재질에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 초박층 저소음 교면 포장 구조물.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 다공질의 고탄성 MMA 수지 콘크리트의 공극률은 13 체적% 이상인 것을 특징으로 하는 초박층 저소음 교면 포장 구조물.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 고탄성 MMA 수지의 점도는 30~1500cP 이상인 것을 특징으로 하는 초박층 저소음 교면 포장 구조물.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 상층(4) 위에는, 직경 1mm 이하의 규사 분말이 혼합된 상기 고탄성 MMA 수지에 의한 마감층(5)이 형성된 것을 특징으로 하는 초박층 저소음 교면 포장 구조물.
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