KR101152426B1 - 보수성 폴리머 주입재 및 이를 이용한 보투수성 콘크리트 도로포장 시공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시멘트 결합재와 흡수성 폴리머 결합재가 0.2~0.4 : 0.6~0.8의 중량비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 보수성 폴리머 주입재와 투수 콘크리트 조성물을 이용한 보투수성 콘크리트 도로포장 시공방법을 제시함으로써, 양생기간을 단축시킬 수 있고, 블리딩으로 인한 표면얼룩과 막힘 현상이 저하되며, 강도 및 내구성이 우수하여 자전거 도로, 주차장, 경량 교통하중 통과 도로는 물론 일반 도로에도 적용이 가능하도록 한다.
Description
본 발명은 도로포장 시공방법에 관한 것으로서, 상세하게는 보수성 폴리머 주입재, 투수 콘크리트를 이용한 보투수성 콘크리트 도로포장 시공방법에 관한 것이다.
투수 콘크리트(Water permeable concrete)는 콘크리트 표면을 따라 흐르거나 고인 채 여러 부작용을 유발하는 우수 등이 지하로 용이하게 투수될 수 있도록, 잔입자골재를 사용하여 연속공극을 형성시킨 콘크리트로서, 1980년대 국내에 도입된 이래 보도는 물론이고 차도에까지 폭 넓게 시공되고 있다.
그러나, 기존의 투수 시멘트 콘크리트는 도로 등 노반에 시공한 후 양생기간이 길어 전체 공정기간이 오래 걸린다는 문제점을 가지고 있다.
또한, 경화된 후에 여러 칼라의 안료를 착색하는 과정이 끝난 후, 에폭시 수지나 아크릴 수지로 코팅처리를 하여 색상을 명확하게 하는 효과를 얻고 있으나, 이는 강우시 미끄럼을 발생시켜 사고 위험을 높인다는 문제점도 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 양생기간을 단축시킬 수 있고, 블리딩으로 인한 표면얼룩과 막힘 현상이 저하되며, 강도 및 내구성이 우수하여 자전거 도로, 주차장, 경량 교통하중 통과 도로는 물론 일반 도로에도 적용이 가능한 보투수성 콘크리트 시공방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 투수 콘크리트의 공극에 주입하기 위한 폴리머 주입재로서, 시멘트 결합재와 흡수성 폴리머 결합재가 0.2~0.4 : 0.6~0.8의 중량비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 보수성 폴리머 주입재를 제시한다.
상기 시멘트 결합재는 전체 100 중량%에 대하여, 조강 시멘트 30~45 중량%, 알루미네이트 분말 10~25 중량%, 그라스 버블 5~20 중량%, 고로슬래그 10~25중량%, 경화촉진제 0.1~3 중량% 및 지연제 0.05~2 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 흡수성 폴리머 결합재는 전체 100 중량%에 대하여, 다공성 SB에멀젼 35~55 중량%, 아크릴 에멀젼 25~45 중량%, 중공형 실리카 5~15 중량%, 소포제 0.1~3 중량%, 유동화제 0.5~3 중량% 및 감수제 0.5~3중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 보수성 폴리머 주입재가 주입되도록 제조되는 투수 콘크리트 조성물로서, 속경형 시멘트 결합재 12~18 중량%, 굵은골재 50~70 중량%, 잔골재 5~20 중량%, 친수성 섬유 0.1~3 중량 및 물 0.1~4 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 투수 콘크리트 조성물을 함께 제시한다.
상기 속경형 시멘트 결합재는 전체 100 중량%에 대하여, 보통 포틀랜드 시멘트 40~60 중량%, 알루미네이트계 속경재 15~30 중량%, 고로슬래그 15~30 중량 %, 경화촉진제 0.5~3 중량% 및 지연제 0.5~2 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 알루미네이트계 속경재는 칼슘 설포 알루미네이트, 칼슘 알루미네이트, 알루미나 시멘트 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 형성된 것이 바람직하다.
상기 경화촉진제는 리튬카보네이트, LiOH(리튬 하이드록사이드), 칼슘포메이트(Ca(OOCH)2), 생석회, 소석회 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 형성된 것이 바람직하다.
상기 지연제는 타르타닉산과 구연산이 0.6~0.8 : 0.1~0.2의 중량비율로 혼합된 것이 바람직하다.
본 발명은 기층 위에 상기 투수 콘크리트 조성물을 타설하고 다짐하여 투수 콘크리트 포장체를 형성하는 단계; 상기 투수 콘크리트 포장체의 공극에 상기 보수성 폴리머 주입재를 주입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보투수성 콘크리트 도로포장 시공방법을 함께 제시한다.
본 발명은 양생기간을 단축시킬 수 있고, 블리딩으로 인한 표면얼룩과 막힘 현상이 저하되며, 강도 및 내구성이 우수하여 자전거 도로, 주차장, 경량 교통하중 통과 도로는 물론 일반 도로에도 적용이 가능한 보투수성 콘크리트 시공방법을 제시한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 보투수성 콘크리트 도로포장 시공방법은 기본적으로, 기층 위에 투수 콘크리트 조성물을 타설하고 다짐하여 투수 콘크리트 포장체를 형성하는 단계; 투수 콘크리트 포장체의 공극에 보수성 폴리머 주입재를 주입하는 단계;를 포함하여 구성된다.
여기서, 투수 콘크리트의 공극에 주입하기 위한 폴리머 주입재는 시멘트 결합재와 흡수성 폴리머 결합재가 0.2~0.4 : 0.6~0.8의 중량비율로 혼합된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
시멘트 결합재는 전체 100 중량%에 대하여, 조강 시멘트 30~45 중량%, 알루미네이트 분말 10~25 중량%, 그라스 버블 5~20 중량%, 고로슬래그 10~25중량%, 경화촉진제 0.1~3 중량% 및 지연제 0.05~2 중량%를 포함하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.
흡수성 폴리머 결합재는 전체 100 중량%에 대하여, 다공성 SB에멀젼 35~55 중량%, 아크릴 에멀젼 25~45 중량%, 중공형 실리카 5~15 중량%, 소포제 0.1~3 중량%, 유동화제 0.5~3 중량% 및 감수제 0.5~3중량%를 포함하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.
보수성 폴리머 주입재가 주입되도록 제조되는 투수 콘크리트 조성물은 속경형 시멘트 결합재 12~18 중량%, 굵은골재 50~70 중량%, 잔골재 5~20 중량%, 친수성 섬유 0.1~3 중량 및 물 0.1~4 중량%를 포함하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.
이와 같이 속경성 시멘트 결합재 및 친수성 섬유를 혼입한 투수 콘크리트 조성물에 의해 포장체를 형성하고, 그 공극에 보수성 주입재를 주입하는 경우, 양생기간을 단축시킬 수 있고, 블리딩으로 인한 표면얼룩과 막힘 현상이 저하되며, 강도 및 내구성이 우수하여 자전거 도로, 주차장, 경량 교통하중 통과 도로는 물론 일반 도로에도 적용이 가능하다는 효과를 얻을 수 있다.
속경형 시멘트 결합재는 전체 100 중량%에 대하여, 보통 포틀랜드 시멘트 40~60 중량%, 알루미네이트계 속경재 15~30 중량%, 고로슬래그 15~30 중량 %, 경화촉진제 0.5~3 중량% 및 지연제 0.5~2 중량%를 포함하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.
보통 포틀랜드 시멘트는 KS 규격에 맞는 시멘트를 사용하고, 알루미네이트계 속경재로는 칼슘 설포 알루미네이트, 칼슘 알루미네이트, 알루미나 시멘트 등이 사용될 수 있으며, 이는 무기질계 초속경 재료로서 물과 접촉할 때 순식간에 물과 반응하여 에트린가이트(Ettringite) 수화물을 생성함으로써, 시멘트와 혼합할 때 수일 혹은 수 십일에 경과해야 얻어지는 일반 포틀랜드 시멘트의 압축강도를 수 시간에 얻을 수 있게 한다.
고로슬래그 분말은 잠재 수경성의 무기질계 분말로 시멘트 경화체의 장기 강도를 증진시키며, 시멘트 경화체의 수화물 조직을 치밀하게 하여 화학저항성과 내구성을 증대시킬 수 있다.
경화촉진제로는 리튬카보네이트, LiOH(리튬 하이드록사이드), 칼슘포메이트(Ca(OOCH)2), 생석회, 소석회 등이 있으며, 이들 중 리튬하이드록사이드를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
경화촉진제는 시멘트 경화체의 수화반응을 촉진하여 초기 강도를 증대시킬 수 있다.
지연제로는 타르타닉산 (Tartaric Acid)계 지연제, 소듐 글루코네이트 (Sodium Gluconate) 지연제, 구연산, 당류 등이 사용될 수 있으며, 타르타닉산과 구연산을 0.6~0.8 : 0.1~0.2의 중량비율로 사용하는 것이 가장 바람직하다.
이러한 지연제는 시멘트 경화체의 수화반응을 지연시켜 작업성을 유지할 수 있도록 한다.
잔골재는 보투수 콘크리트 조성물 전체에 대하여 5~20 중량% 함유되는 것이 바람직하고, 굵은 골재는 보투수 콘크리트 조성물 전체에 대하여 50~70 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 보투수 콘크리트 도로포장의 시공방법은 구체적으로, 노반, 보조기층 및 기층을 시공하는 단계, 속경형 시멘트 결합재 및 친수성 섬유를 혼입한 투수 콘크리트 조성물을 표면 정리 설비를 이용하여 타설하고 전압다짐을 하는 단계, 다짐 후 보수성 폴리머 주입재를 투수 콘크리트 조성물의 공극에 주입하는 단계, 주입 후 표면 미끄럼을 방지하기 위하여 주입재를 바브켓 등을 위하여 표면을 정리하는 단계, 수축에 의한 균열을 방지하기 위하여 줄눈을 설치하는 단계 등에 의해 이루어진다.
이하, 본 발명에 의한 투수 콘크리트 조성물 및 보수성 폴리머 주입재의 물성을 입증하기 위한 시험예에 대하여 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1내지 3>
속경성 시멘트 결합재 16 중량%, 잔골재 12 중량%, 굵은골재 68 중량%, 친수성 섬유 1 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 3 중량%를 혼합하여 다시 2분간 교반하여, 투수 콘크리트 조성물을 제조하였다.
속경성 시멘트 결합재로는 보통 포틀랜드 시멘트 50 중량%, 알루미네이트계 속경재 25 중량%, 고로슬래그 23 중량%, 경화촉진제 1 중량% 및 지연제 1 중량%를 혼합하여 사용하였고, 친수성 섬유로는 나일론 섬유를 사용하였다.
이와 같이 투수 콘크리트 조성물을 제조한 후, 보수성 폴리머 주입재를 주입하였다.
보수성 폴리머 주입재에서 시멘트 결합재는 조강 시멘트 40중량%, 알루미네이트 분말 20중량%, 그라스 버블 15 중량%, 고로슬래그 20 중량%, 경화촉진제 3 중량% 및 지연제 2 중량%를 혼합하여 제조하였다.
보수성 폴리머 주입재에서 흡수성 폴리머 결합재 중 실시예 1은 다공성 SB 에멀젼 55중량%, 아크릴 에멀젼 35중량%, 중공형 실리카 7 중량%, 소포제 1 중량%, 유동화제 1 중량% 및 감수제 1 중량%를 혼합한 것이고, 실시예 2는 다공성 SB 에멀젼 50중량%, 아크릴 에멀젼 40중량%, 중공형 실리카 7 중량%, 소포제 1 중량%, 유동화제 1 중량% 및 감수제 1 중량%를 혼합한 것이며, 실시예 3은 다공성 SB 에멀젼 45 중량%, 아크릴 에멀젼 45중량%, 중공형 실리카 7 중량%, 소포제 1 중량%, 유동화제 1 중량% 및 감수제 1 중량%를 혼합한 것이다.
시멘트 결합재와 흡수성 폴리머 결합재는 중량비가 50 : 100이 되도록 혼합하였다.
<비교예 1>
보통 포틀랜드 시멘트 16 중량%, 잔골재 12 중량%, 굵은골재 68 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 4 중량%를 혼합하여 다시 2분간 교반하여 투수 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이와 같이 투수 콘크리트 조성물을 제조한 후, 시멘트 페이스트 주입재를 주입하였다.
시멘트 페이스트 주입재는 보통 포틀랜드 시멘트 70중량%, 규사 10 중량%, 물 20 중량%를 혼합하여 제조하였다.
<비교예 2내지 3>
속경성 시멘트 결합재 16 중량%, 잔골재 12 중량%, 굵은골재 68 중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 5 중량%를 혼합하여 다시 2분간 교반하여 투수 콘크리트 조성물을 제조하였다.
속경성 시멘트 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 50 중량%, 알루미네이트계 속경재 25 중량%, 고로슬래그 23 중량%, 경화촉진제 1 중량% 및 지연제 1 중량%를 혼합하여 제조하였다.
투수 콘크리트 조성물을 제조한 후, 보수성 폴리머 주입재를 주입하였다.
보수성 폴리머 주입재에서 시멘트 결합재는 조강 시멘트 40중량%, 알루미네이트 분말 20중량%, 그라스 버블 15 중량%, 고로슬래그 20 중량%, 경화촉진제 3 중량% 및 지연제 2 중량%를 혼합하여 제조하였다.
보수성 폴리머 주입재에서 흡수성 폴리머 결합재는 다공성 SB 에멀젼 및 아크릴 에멀젼을 각각 100 중량%(비교예 2 내지 3) 혼합하여 제조하였다.
시멘트 결합재와 흡수성 폴리머 결합재는 그 중량비가 50 : 100이 되도록 하였다.
<시험예 1> 공극률 시험
투수성 콘크리트의 공극률은 아래의 식으로 계산하였으며, 이때 절대단위용적중량(공극률을 0으로 한 중량)은 콘크리트 구성재료의 비중에 의하여 계산한 중량을 말한다.
단위용적중량시험은 KS F 2409에 의하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<시험예 2> 투수계수 시험
KS F 2322(흙의 정수위 투수시험방법)에 의하여 φ10×10cm의 콘크리트 공시체를 제조하여 재령 28일에 투수계수를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<시험예 3> 압축강도 시험
KS F 1108(콘크리트의 압축강도 시험방법)에 의하여 공시체의 압축강도 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<시험예 4> 휨강도 시험
KS F 1106(콘크리트의 휨강도 시험방법)에 의하여 공시체의 휨강도 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다 .
<시험예 5> 인장강도 시험
KS F 1113(콘크리트의 인장강도 시험방법)에 의하여 공시체의 인장강도 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
표 2에 나타난 바와 같이, 비교예들에 비해 본 발명에 의한 실시예의 경우 약 10-30% 정도 강도 증진 효과를 나타냄을 확인할 수 있었다.
또한, 포장의 허용 휨 강도도 45kgf/cm2 보다 높은 값을 나타내었다.
<시험예 6> 동결융해 시험
동결융해시험은 동결융해시험용 공시체를 대상으로 KS F 2456(급속동결융해에 대한 콘크리트의 저항 시험방법)에 준하여 수중 급속 동결융해 시험을 하였으며, 이때 공시체의 온도는 동결시 -18, 융해시 4가 되게 하였고, 동결융해의 1사이클은 2시간 40분이 소요되었다.
시험동안 매 50사이클 간격으로 측정하였으며, 동결융해의 반복이 300사이클이 되었을 때 시험을 완료하였다. 이때의 내구성 지수를 산출하였다.
내구성 지수는 동결융해의 반복이 300 사이클(KS F 2456 급속 동결융해에 대한 콘크리트의 저항 시험방법)로 완료되었을 때 다음 식으로 산출하였고, 그 결과를 표 3에 나타내었다.
DF = PN / M
DF : 내구성 지수
P : N 사이클에서의 상대동탄성 계수(%)
N : 동결융해의 노출이 끝나게 되는 순간의 사이클 수
M : 동결융해의 노출이 끝날 때의 사이클 수
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)
- 투수 콘크리트의 공극에 주입하기 위한 폴리머 주입재로서,
시멘트 결합재와 흡수성 폴리머 결합재가 0.2~0.4 : 0.6~0.8의 중량비율로 혼합되고,
상기 시멘트 결합재는
전체 100 중량%에 대하여, 조강 시멘트 30~45 중량%, 알루미네이트 분말 10~25 중량%, 그라스 버블 5~20 중량%, 고로슬래그 10~25중량%, 경화촉진제 0.1~3 중량% 및 지연제 0.05~2 중량%를
포함하는 것을 특징으로 하는 보수성 폴리머 주입재. - 투수 콘크리트의 공극에 주입하기 위한 폴리머 주입재로서,
시멘트 결합재와 흡수성 폴리머 결합재가 0.2~0.4 : 0.6~0.8의 중량비율로 혼합되고,
상기 흡수성 폴리머 결합재는
전체 100 중량%에 대하여, 다공성 SB에멀젼 35~55 중량%, 아크릴 에멀젼 25~45 중량%, 중공형 실리카 5~15 중량%, 소포제 0.1~3 중량%, 유동화제 0.5~3 중량% 및 감수제 0.5~3중량%를
포함하는 것을 특징으로 하는 보수성 폴리머 주입재. - 기층 위에 투수 콘크리트 조성물을 타설하고 다짐하여 투수 콘크리트 포장체를 형성하는 단계;
상기 투수 콘크리트 포장체의 공극에 제1항 또는 제2항의 보수성 폴리머 주입재를 주입하는 단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 보투수성 콘크리트 도로포장 시공방법. - 제3항에 있어서,
상기 투수 콘크리트 조성물은
속경형 시멘트 결합재 12~18 중량%, 굵은골재 50~70 중량%, 잔골재 5~20 중량%, 친수성 섬유 0.1~3 중량 및 물 0.1~4 중량%를
포함하는 것을 특징으로 하는 보투수성 콘크리트 도로포장 시공방법. - 제4항에 있어서,
상기 속경형 시멘트 결합재는
전체 100 중량%에 대하여, 보통 포틀랜드 시멘트 40~60 중량%, 알루미네이트계 속경재 15~30 중량%, 고로슬래그 15~30 중량 %, 경화촉진제 0.5~3 중량% 및 지연제 0.5~2 중량%를
포함하는 것을 특징으로 하는 보투수성 콘크리트 도로포장 시공방법. - 제5항에 있어서,
상기 알루미네이트계 속경재는 칼슘 설포 알루미네이트, 칼슘 알루미네이트, 알루미나 시멘트 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 보투수성 콘크리트 도로포장 시공방법. - 제5항에 있어서,
상기 경화촉진제는 리튬카보네이트, LiOH(리튬 하이드록사이드), 칼슘포메이트(Ca(OOCH)2), 생석회, 소석회 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 보투수성 콘크리트 도로포장 시공방법. - 제5항에 있어서,
상기 지연제는
타르타닉산과 구연산이 0.6~0.8 : 0.1~0.2의 중량비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 보투수성 콘크리트 도로포장 시공방법. - 삭제
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| KR100873391B1 (ko) * | 2008-08-08 | 2008-12-11 | 주식회사 홍서이엔씨 | 속경성 콘크리트 조성물, 그 제조방법 및 속경성 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법 |
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