KR101176572B1 - 도로 포장 콘크리트의 보강을 위한 박층 덧씌우기 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로의 포장 콘크리트를 보강하기 위한 박층 덧씌우기 방법에 관한 것으로서, 이는 시멘트 및 아스팔트 콘크리트 포장이나 신설교량 교면에 적용 할 경우 덧씌우기층이 기존의 바닥층과 상호 일체적으로 거동할 수 있고, 방수성은 물론 내마모성, 내동결융해저항성 등 내구성을 향상시키며, 절삭으로 인한 막대한 콘크리트 폐기물 발생의 최소화와 프라이머 처리에 필요한 재료를 절약하기 위한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 도로 포장 콘크리트(100) 표면부의 이물질을 제거하는 표면부 청소단계와; 상기 표면부에 상온 경화형 저점도 모노머를 침투시켜 표면강화층(200)을 형성하는 기존 노면 강화처리단계와; 강화된 상기 표면부에 폴리머 페이스트(300)와 세골재(400)를 각각 순차적으로 균일하게 도포하거나 폴리머 모르터 (500)를 포설하는 덧씌우기 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

도로 포장 콘크리트의 보강을 위한 박층 덧씌우기 방법{THIN-LAYER OVERLAYING METHOD FOR REINFORCING PAVING CONCRETE OF ROAD}

본 발명은 콘크리트 박층 덧씌우기 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 노후화된 시멘트 및 아스팔트 콘크리트 포장의 노면 보수나 신설교량 교면포장, 미끄럼방지 포장에 적용할 시에 기존 포장층과 상호 일체적으로 거동할 수 있고, 방수성과 내구성 등을 향상시키며, 표면부 손상 및 균열로 노후화된 기존 포장의 경우 노면을 절삭하지 않아 콘크리트 폐기물의 발생을 최소화 할 수 있으며, 신설교량 교면포장이나 미끄럼방지 포장의 경우 별도의 프라이머(primer) 처리를 필요로 하지 않게 하는 모노머 침투층을 형성하여 도로의 포장 콘크리트를 보강하기 위한 박층 덧씌우기 방법에 관한 것이다.

표면부 손상 및 균열로 노후화된 시멘트 및 아스팔트 콘크리트 포장의 노면보강이나 신설교량의 교면 덧씌우기용으로 최근 LMC(Latex-Modified Concrete) 덧씌우기 공법과 폴리머 콘크리트(polymer concrete) 덧씌우기 공법이 널리 이용되고 있다.

초속경 LMC 덧씌우기 공법의 경우 부착성과 내구성은 우수하나 3~4 cm 이상 기존의 노후된 포장층을 절삭한 후 5 cm 내외의 두께로 LMC를 포설하는 것으로서, 콘크리트 폐기물을 대량 발생시키고, 절삭 시 노면 파쇄기, 진공 흡입 트럭 등이 필요하며, LMC 포장을 위한 대형 장비가 요구됨에 따라 과다한 공사비가 문제시 되고 있으며, 일반 LMC 공법의 경우 주로 신설교량에 적용 되는데 5 cm 정도의 두께를 갖기 때문에 고정하중(사하중)을 증가시키는 문제점을 야기 시키고 있다.

폴리머 콘크리트 덧씌우기 공법의 경우 주로 시멘트 콘크리트 포장이나 신설교량의 교면 덧씌우기에 이용되며, (기존 포장의 경우 5~10 mm 정도 노면 절삭) 프라이머를 도포한 후 폴리머 콘크리트를 타설하는 것으로, 내마모성과 방수성 등은 우수하나 시멘트 콘크리트와 폴리머 콘크리트가 갖는 열팽창계수와 탄성계수 등의 물리적 성질 차이가 부착 강도 저하로 이어져 폴리머 콘크리트 덧씌우기층이 쉽게 박리되는 단점이 있어 실용화에 제약을 받고 있다. 이러한 현상과 문제점들은 기존 포장층에 폴리머를 도포하고 골재를 고정화 시키는 미끄럼방지 포장에서도 동일하게 나타나고 있다.

이상의 2가지 공법은 바닥 콘크리트 표면에 요철이 생기게 절삭하거나 프라이머를 도포하여 덧씌우기층의 부착력은 증진시킬 수 있지만 노후화 된 기존 포장층 및 신설교량의 교면층, 미끄럼방지 포장의 바닥층을 강화시킬 수는 없다는 약점을 가지고 있다. 뿐만 아니라 초속경 LMC 덧씌우기 공법은 다량의 콘크리트 절삭 폐기물 발생, 시공 시 대형 중장비 사용, 과다한 공사비 소요 등이 문제가 되며, 폴리머 콘크리트 덧씌우기 공법의 경우 폐기물 발생은 다소 적으나 기존 시멘트 콘크리트와 폴리머 콘크리트의 물리적 성질 차이로 인하여 부착강도가 저하됨으로써 발생하는 박리현상 등이 문제시 되고 있다.

따라서 표면부 손상 및 균열로 노후화 된 기존의 시멘트 및 아스팔트 콘크리트 포장층이나 신설교량의 교면층, 미끄럼방지 포장의 바닥층을 강화시켜 덧씌우기층과 상호 일체적인 거동을 유도 할 수 있고 방수성은 물론 내마모성, 내동결융해성 등 내구성을 확보 할 수 있으며, 절삭으로 인한 콘크리트 폐기물 발생을 최소화 할 수 있고 프라이머 처리용 재료를 절약 할 수 있는 친환경적인 시멘트 및 아스팔트 콘크리트 포장 덧씌우기 공법이 절실히 요구된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 표면부 손상 및 균열로 노후화 된 기존의 도로 포장층이나 신설교량의 교면층, 미끄럼방지 포장의 바닥층을 저점도의 모노머로 강화시킴으로서 덧씌우기층과 일체화된 거동 특성을 확보 할 수 있고, 방수성이나 내마모성, 내동결융해성 등 내구성은 덧씌우기층을 통해 확보 할 수 있으며, 특히 침투 모노머(monomer)를 열처리 하거나 코발트 60을 사용하지 않고 상온에서 경화시킴으로써 별도의 에너지가 필요 없고, 절삭하지 않아 콘크리트 폐기물의 발생을 최소화시킬 수 있는 친환경적인 도로의 포장 콘크리트를 보강하기 위한 박층 덧씌우기 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 도로 포장 콘크리트 표면부의 이물질을 제거하는 표면부 청소단계와; 상기 표면부에 상온 경화형 저점도 모노머를 침투시켜 표면강화층을 형성하는 기존 노면 강화처리단계와; 강화된 상기 표면부에 폴리머 페이스트와 세골재를 각각 순차적으로 균일하게 도포하거나 폴리머 모르터를 포설하는 덧씌우기 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 표면부 청소단계에서 표면부 온도가 0 이하이거나 수분이 있을 경우 상기 표면부를 가열하는 작업이 더 포함되는 한편, 상기 덧씌우기 단계에서 균일한 도포나 포설을 하기 위해 상기 표면부의 훼손된 부분에 폴리머 페이스트나 모르터로 패칭하는 작업이 더 포함되며, 상기 모노머의 점도는 25 기준으로 0.5~50 cP이고 상기 폴리머 페이스트 및 폴리머 모르터의 점도는 300~1000 cP인 것을 특징으로 한다.

상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 도로의 포장 콘크리트를 보강하기 위한 박층 덧씌우기 방법은 표면손상 및 균열에 의해 노후화된 기존 포장층이나 신설교량의 표면층, 미끄럼방지 포장의 바닥층을 저점도 모노머 침투로 강화시킴으로써 기존 포장층과 덧씌우기층 간의 일체적 거동을 유도하고, 모노머 침투층은 일체성, 덧씌우기층은 방수성 및 내마모성, 내동결융해성 등 내구성을 갖게 하며, 노후된 포장에 적용 할 경우 기존 포장층의 절삭으로 인한 콘크리트 폐기물 발생을 억제함으로써 반영구적이고 환경 친화적인 시멘트 및 아스팔트 콘크리트 포장의 보강을 가능하게 한다.

도 1은 기존의 노후화된 시멘트 및 아스팔트 콘크리트 포장이나 신설교량의 교면, 미끄럼방지 포장 바닥층의 표면부에 모노머를 침투시킨 상태를 도시한 단면도.
도 2는 모노머를 침투시킨 표면부에 폴리머 페이스트를 도포한 상태를 도시한 단면도.
도 3은 폴리머 페이스트 처리 후 세골재를 도포한 상태를 도시한 단면도.
도 4는 폴리머 모르터를 포설한 상태를 도시한 단면도.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 노후된 시멘트 및 아스팔트 콘크리트 포장이나 신설교량 교면층, 미끄럼방지 포장 등의 박층 덧씌우기 방법을 설명하기로 한다.

도 1은 노후화된 기존 시멘트 및 아스팔트 콘크리트 포장이나 신설교량 교면, 미끄럼방지 포장 바닥층의 표면부에 저점도 모노머를 침투시킨 상태를 도시한 단면도이고, 도 2는 모노머를 침투시킨 표면부에 폴리머 페이스트를 도포한 상태를 도시한 단면도이며, 도 3은 폴리머 페이스트 처리 후 세골재(직경 1~5 mm)를 도포한 상태를 도시한 단면도이고, 도 4는 폴리머 모르터를 포설한 상태를 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 도로의 포장 콘크리트를 보강하기 위한 박층 덧씌우기 방법은 기본적으로 시멘트 및 아스팔트 콘크리트 포장, 신설교량 교면, 미끄럼방지 포장 등에 적용되는 콘크리트(100) 표면부의 이물질을 제거하는 표면부 청소단계와, 상기 표면부에 상온(예로서 10~45℃) 경화형 저점도 모노머를 침투시켜 강화층(200)을 형성하는 표면부 강화처리단계와, 강화된 상기 표면부에 폴리머 페이스트(300) 및 세골재(400) 각각을 순차적으로 균일하게 도포하거나 폴리머 모르터(500)를 포설하는 덧씌우기 단계로 이루어진다.

상기 표면부 청소단계에서는 표면부를 절삭 제거하지 않고 기존 포장의 노면부에 있는 먼지, 모래 등을 에어 호스를 구비한 블로어(blower)와 같은 장비를 이용하여 공기 분사에 의해 건식으로 청소하게 되며, 기름 등 유기성 이물질이 있는 부분은 휘발성이 좋은 아세톤 등의 세척제를 고압으로 분사하여 노면부를 깨끗하게 처리하게 된다. 겨울철과 같이 온도가 낮거나 비가 내린 상태, 예로서 0 이하이거나 수분이 있을 경우 표면부로 침투된 모노머의 반응이 원활하지 않을 수 있으므로 열분사기와 같은 장비를 사용하여 표면부의 가열한 후 모노머 침투 작업을 수행하는 것이 바람직하다.

상기 표면부 강화처리 단계에서는 표면부 손상 및 균열 등으로 노후화 된 기존 시멘트, 아스팔트 포장 콘크리트의 노면부를 제거하거나 신설교량과 미끄럼방지 포장의 경우 부착력 향상을 위한 별도의 프라이머 처리를 하지 않고 안정화 시키는 과정이 진행되는데, 에너지 절약과 원활한 침투, 반응 및 경화를 위해 상온 경화형 저점도(25℃ 기준으로 0.5~50 cP) 모노머를 사용한다. 이는 본 발명의 핵심과정으로 덧씌우기층 하부에 표면강화층(200)을 형성시킴으로써, 바닥층인 시멘트 및 아스팔트 콘크리트층과 덧씌우기층인 폴리머 페이스트나 폴리머 모르터층의 중간적 성질을 갖게 됨에 따라 모노머 침투부분이 기존 바닥층과 덧씌우기층 사이에서 수축팽창의 완충, 부착성의 증진 등을 위한 가교 역할을 하게 되며, 기존 시멘트 및 아스팔트 포장 콘크리트(100)가 심하게 노후화된 경우는 모노머를 2, 3차 이상 계속적으로 반복하여 그 표면부에 침투시킬 수 있다. 참고로 관통된 균열부가 있을 경우 모노머의 점도가 0.5 cP 정도로 지나치게 묽으면 아래로 흘러내려 갈 수 있어 재료의 낭비가 예상되며, 정상적인 표면의 경우 50 cP를 초과하면 표면부로 침투되는 양이 적어서 표면강화층(200)의 형성이 용이하지 않을 수 있다.

상기 덧씌우기 단계에서는 모노머로 강화 처리된 바닥 표층부에 점도가 300~1000 cP 인 폴리머(MMA개질 UP, PMMA, 에폭시 수지 등)와 중질 탄산칼슘 등을 혼합하여 만든 폴리머 페이스트를 타설하고, 규사, 슬래그 등의 세골재(직경 1~5 mm)를 살포하여 완전 경화 시킨 후(기온에 따라 다르나 약 1시간 소요) 잉여 세골재를 에어 호스를 이용한 공기분사에 의해 제거하거나, 폴리머 모르터만을 표층부에 포설하게 된다. 참고로 폴리머 페이스트 및 폴리머 모르터의 점도는 300 cP 미만인 경우 지나치게 묽은 이유로 표면강화층(200)에 일정두께를 갖도록 형성하기가 쉽지 않고 1000 cP 초과인 경우는 그 표면강화층(200)에 고르게 분사하기가 용이치 않을 수 있다.

이러한 덧씌우기 단계는 기존 도로 포장이나 신설교량, 미끄럼방지 포장 바닥층의 표면 손상 및 균열 정도에 따라 2~3회 반복하거나 폴리머 모르터의 포설에 의해 수행될 수 있으며, 균일한 도포를 위해 표면부의 훼손된 부분에 미리 폴리머 페이스트나 모르터로 패칭하는 작업이 더 이루어질 수 있다.

추가로 상기 덧씌우기 단계에서 도로 노면에 해당하는 층을 형성하는 폴리머 페이스트나 폴리머 모르터를 대신하여, 아스팔트 콘크리트나 폴리머 개질 아스팔트 콘크리트와 같이 콘크리트 성분을 포함하는 아스팔트로 마무리함으로써 방수효과와 함께 표면강화층(200)과 아스팔트층간의 일체적 거동을 유도할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 매우 간단한 공정을 가지지만 열팽창 계수와 탄성계수등에 대한 차이의 완충과 부착강도 증진에 의해 기존 바닥층과 덧씌우기층을 일체화 시킬 수 있고, 방수성은 물론 내마모성과 내동결융해성 등 내구성의 개선을 통해 덧씌우기한 포장의 수명을 크게 연장 시킬 수 있다.

또한 본 발명은 기존 콘크리트 포장(100)의 표면부를 절삭하거나 프라이머 처리를 하는 대신에 기존의 노후화된 포장이나 신설교량 교면, 미끄럼방지 포장 바닥층에 모노머 침투로 표면강화층(200)을 형성 시킨 후 즉시 폴리머 페이스트(300)를 도포하고 골재(400)를 표면부에 고정화 시키거나 폴리머 모르터(500)를 포설하게 되므로, 기존 바닥층과 덧씌우기층 간의 부착을 우수하게 하고, 내마모성, 내동결융해성 등 내구성이 우수한 덧씌우기층을 확보할 수 있음은 물론, 본 발명 이용 시 표층부 절삭에 따른 막대한 콘크리트 폐기물 발생을 최소화 할 수 있고 프라이머 처리에 소요되는 재료를 절약 할 수 있어 녹색성장시대에 충분히 부응할 수 있는 유용한 기술이다.

Claims (5)

1. 도로 포장 콘크리트(100) 표면부의 이물질을 제거하는 표면부 청소단계와; 상기 표면부에 상온 경화형 저점도 모노머를 침투시켜 표면강화층(200)을 형성하는 기존 노면 강화처리단계와; 강화된 상기 표면부에 폴리머 페이스트(300)와 세골재(400)를 각각 순차적으로 균일하게 도포하거나 폴리머 모르터(500)를 포설하는 덧씌우기 단계;로 이루어지며,
   상기 덧씌우기 단계에서 균일한 도포나 포설을 하기 위해 상기 표면부의 훼손된 부분에 폴리머 페이스트나 모르터로 패칭하는 작업이 더 포함되고,
   상기 모노머의 점도는 25℃ 기준으로 0.5~50 cP이고, 상기 폴리머 페이스트(300) 및 폴리머 모르터(500)의 점도는 300~1000 cP인 것을 특징으로 하는 도로의 포장 콘크리트를 보강하기 위한 박층 덧씌우기 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 표면부 청소단계에서 표면부 온도가 0 이하이거나 수분이 있을 경우상기 표면부를 가열하는 작업이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 도로의 포장 콘크리트를 보강하기 위한 박층 덧씌우기 방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 덧씌우기 단계에서는 폴리머 페이스트나 폴리머 모르터를 대신하여, 아스팔트 콘크리트나 폴리머 개질 아스팔트 콘크리트가 사용되는 것을 특징으로 하는 도로의 포장 콘크리트를 보강하기 위한 박층 덧씌우기 방법.

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