KR101222103B1 - 라텍스 개질 콘크리트 조성물 및 이것을 이용한 시공방법 - Google Patents

라텍스 개질 콘크리트 조성물 및 이것을 이용한 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 라텍스 개질 콘크리트 조성물 및 이것을 이용한 시공방법에 관한 것으로서, 라텍스, 시멘트, 5호사 규사, 6호사 규사, 덴카 CSA, 수산화리튬, 설화석고, 플루오린화칼슘, 메타카오린이 각각 일정중량씩 함유되어 전체 100중량%를 이루는 것을 특징으로 하고, 이러한 라텍스 개질 콘크리트 조성물을 이용하여 교량의 교면 등에 포장하는 시공을 하게 됨으로써, 일축압축강도가 높고, 동결융해 저항성이 크며, 내구성 및 휨강도가 크게 향상됨으로써, 교량의 교면 등에 포장 시공 후에도 갈라짐, 균열 등의 하자발생이 없게 되는 효과가 제공된다.

Description

라텍스 개질 콘크리트 조성물 및 이것을 이용한 시공방법{Latex modified concrete composition and construction method using the same}
본 발명은 라텍스 개질 콘크리트 조성물 및 이것을 이용한 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 교량 교면 등의 포장 시공 후, 갈라짐, 균열 등의 하자발생이 없는 고품질의 라텍스 개질 콘크리트 조성물 및 이것을 이용한 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로, 라텍스 개질 콘크리트(Latex Modified Concrete) 공법이란, 일반적인 콘크리트 조성에 라텍스를 첨가하여 콘크리트의 성능을 개선한 포장재료를 말한다.
이러한 LMC 공법은, 방수성 및 부착성이 우수하여 교량의 교면 포장 시공 등, 그 사용 영역이 증가하고 있는 공법으로서, 구조물의 생애 주기 비용(Life Cycle Cost)면에서 볼 때 최적의 교면 포장 공법으로 널리 사용되고 있다.
또한, LMC 공법은, 여타 다른 교면 포장 공법에 비하여 방수성 및 내구성, 유지관리성이 우수하여 신설 고속도로 교량의 교면 포장과, 교면 포장의 열화 현상 발생시 하자보수에도 빈번하게 사용되고 있다.
종래에 교량의 구조물을 보수하는 방법으로는, 아스콘 포장방법과 콘크리트 포장방법 등이 알려져 있는데, 아스콘 포장방법은 소성변형, 열화현상 등으로 인하여 소요의 주행성을 확보하기 위해 주기적으로 재포장을 해야 함으로써, 교통장애를 일으킴은 물론 유지보수비가 과다하게 투입된다는 단점이 있었다. 또한, 교량 상판의 노후화 징후 판단이 곤란하고, 방수층의 시공이 불량한 경우 상판에 염화물이 침투하여 철근이 부식되거나 콘크리트가 열화하는 현상이 발생되어 교량의 공용성을 단축시키는 문제점도 있었다.
한편, 교량의 바닥판, 도로의 노면 및 건축물의 외벽과 같이 부식이나 침식이 많이 발생되는 부위를 보수 및 보강하기 위한 보수공사로는, 조강 포틀랜드 시멘트(3종 시멘트)가 널리 사용되고 있는데, 조강 포틀랜드 시멘트는 일반 시멘트에 비하여 시공성이 우수한 장점이 있는 반면, 투수성이 높아 염화물이나 수분의 침투가 발생하여 콘크리트가 부식되는 문제점이 있었다.
이와 같은 종래의 콘크리트 포장 공법의 단점을 개선하기 위하여, 일반적인 콘크리트 조성에 라텍스를 첨가하는 LMC 공법이 최적의 교면 포장 공법으로 사용되고 있으나, 최근에는 저급 품질의 라텍스 개질 콘크리트 포장으로 인하여 시공 후 갈라짐, 균열 등의 하자가 발생되는 문제점이 많았다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 교량 교면 등의 포장 시공 후, 갈라짐, 균열 등의 하자발생이 없는 고품질의 라텍스 개질 콘크리트 조성물 및 이것을 이용한 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물은, 라텍스, 시멘트, 5호사 규사, 6호사 규사, 덴카 CSA, 수산화리튬, 설화석고, 플루오린화칼슘, 메타카오린이 각각 일정중량씩 함유되어 전체 100중량%를 이루는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 라텍스 10~20중량%, 시멘트 10~20중량%, 5호사 규사 30~50중량%, 6호사 규사 10~20중량%, 덴카 CSA 1~3중량%, 수산화리튬 0.1~0.5중량%, 설화석고 0.1~1중량%, 플루오린화칼슘 0.1~2중량%, 메타카오린 1~3중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 메타카오린은, 평균입경 1.5㎛, SiO2+Al2O3+Fe2O3 함량 97중량% 이상, 비중 2.5인 재료인 것을 적용함이 바람직하다.
한편, 상기와 같은 라텍스 개질 콘크리트 조성물을 이용한 시공방법은, 상기한 구성의 라텍스 개질 콘크리트 조성물을 교량의 교면 등, 시공면에 포장하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 라텍스 개질 콘크리트 조성물의 포장 전에, 시공면에 먼지와 오염물질을 제거하는 단계; 신구접착제를 도포하는 단계; 상기 라텍스 개질 콘크리트를 시공면에 타설하여 양생시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물 및 이것을 이용한 시공방법에 의하면, 일축압축강도가 높고, 동결융해 저항성이 크며, 내구성 및 휨강도가 크게 향상됨으로써, 교량의 교면 등에 포장 시공 후에도 갈라짐, 균열 등의 하자발생이 없게 되는 효과가 제공된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물은, 라텍스, 시멘트, 5호사 규사, 6호사 규사, 덴카 CSA, 수산화리튬, 설화석고, 플루오린화칼슘, 메타카오린이 일정중량씩 함유되어 100중량%를 이룬다.
상기 라텍스는 일반적으로 고무나무에서 얻어지는 자연제품이나, 현재 상용되고 있는 대부분의 라텍스는 스틸렌과 부타디엔이 주 모노머(합성 수지가 중합 등에 의해 결합하기 전의 분자)로 구성되어 있으며, 라텍스의 효과로는 그 신축성으로 인하여 콘크리트의 균열현상 방지 및 방수효과를 가지고, 높은 내구성을 갖는다는 효과가 있다.
특히, 본 발명에 따른 라텍스 개질 콘크리트에 첨가되는 라텍스의 경우에는, 라텍스 입자가 독립적으로 활동하므로 콘크리트의 유동성을 증대시키는 작용을 하고, 경화 후에는 라텍스 고형분에 의해 균열의 발생을 억제하는 작용을 하게 된다.
여기서, 라텍스는 전체 100중량% 중, 10~20중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 라텍스의 함량이 10중량% 미만인 경우, 충분한 현장 시공성 및 소요의 강도, 수밀성, 내구성 등 구조적 기능을 확보하기 어렵고, 20중량%를 초과하는 경우에는 골재 주위에 형성된 라텍스 입자 막이 압축 파괴면을 형성하기 때문에 오히려 압축강도가 감소하게 되기 때문이다.
또한, 본 발명에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물에서 시멘트는, 라텍스 개질 콘크리트의 응결을 촉진하는 효과를 가지며, 응결초기에 경화속도를 증가시켜 초기에 안정된 경화가 이루어지도록 하는 기능을 담당한다.
여기서, 상기 시멘트는, 전체 100중량% 중, 10~20중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 시멘트의 함량이 10중량% 미만인 경우, 열악한 경화조건에서 초기에 안정한 강도발현이 어려우며, 20중량%를 초과하는 경우에는 경화속도의 증가로 초기 작업시간의 확보와 장기압축강도를 저하시켜 내구연한을 저하시키는 문제점이 있기 때문이다.
한편, 본 발명에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물에서 5호사 규사는, 라텍스 개질 콘크리트의 강도를 내기 위한 물질로서, 전체 100중량% 중, 30~50중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 5호사 규사의 함량이 30중량% 미만인 경우, 라텍스 개질 콘크리트의 강도를 내는 골재의 함량이 낮아지기 때문에 강도가 저하되는 원인이 되고, 50중량%를 초과하는 경우에는 다른 혼화물질의 첨가량이 줄어들어 적절한 라텍스 개질 콘크리트의 혼화제 함량비율을 맞출 수 없기 때문이다.
또한, 본 발명에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물에서 6호사 규사는, 상기 5호사 규사와 마찬가지로 라텍스 개질 콘크리트의 강도를 내기 위한 물질로서, 5호사 규사 보다 크기가 작아서 상기 5호사 규사의 공극 사이로 인입되어 그 공극을 제거하여 보다 강도를 증가시키는 기능을 담당한다.
여기서, 6호사 규사는 전체 라텍스 개질 콘크리트 조성물의 전체 100중량% 중, 10~20중량%로 포함되는 것이 바람직한데, 그 이유는 그 함량이 10중량% 미만일 경우 5호사 규사끼리 접하여 생기는 공극을 충분히 매워줄 수 없어 강도가 저하되는 원인이 되고, 20중량%를 초과할 경우에는 다른 혼화물질의 첨가량이 줄어들어 적절한 라텍스 개질 콘크리트 혼화제 함량비율을 맞출 수 없기 때문이다.
또한, 본 발명에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물에서 덴카 CSA는, CSA는 CaO SO3 Al2O3의 약자이고, CaO는 석회로 생석회와의 성질은 비슷하며 초기, 장기 팽창성이 있다. 이로 인해 라텍스 개질 콘크리트의 타설시 초기,장기 수축을 방지할 수 있어 라텍스 개질 콘크리트에 균열이 발생되는 현상을 예방하게 된다.
여기서, 덴카(D-20) CSA는, 전체 100중량% 중, 1~3중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 덴카 CSA의 함량이 1중량% 미만일 경우 초기, 장기 수축을 방지하는 기능을 발휘하지 못해 라텍스 개질 콘크리트에 균열이 가는 현상이 발생되고, 3중량%를 초과할 경우에는 초과된 함량에 비례하여 더 효과를 발휘하지 못하면서 라텍스 개질 콘크리트의 단가만 올리게 되는 원인이 된다.
즉, 덴카 CSA는 비교적 고가인데, 그 함량비를 높인다 해도 함량비를 높인만큼 라텍스 개질 콘크리트의 균열발생을 억제시키지 못하게 되므로 3중량%를 초과할 경우 라텍스 개질 콘크리트의 단가만 올리게 되는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물에서 수산화리튬은, 시멘트의 미립자와 유기물에 의한 라텍스 개질 콘크리트의 경화를 방지하는데 있어서, 시멘트의 경화 반응성을 향상시키는 성분으로서, 전체 중량 100% 중, 0.1~0.5중량%로 포함될 경우에 시멘트의 경화 반응성을 최적으로 향상시키게 된다.
또한, 본 발명에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물에서 설화석고는, 시멘트의 경화시 보조제로서 경화촉진 및 고강성을 발현하는 기능을 담당하는 것으로서, 전체 100중량% 중, 0.1~1중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 이유는 설화석고의 함량은 시멘트의 사용량에 맞게 조절되어야 하는데, 이때 함량이 0.1중량% 미만인 경우 초속경성의 발현이 난이하여 즉, 초기 경화 강도가 낮아서 초기 안정성을 확보하기가 어렵고, 1중량%를 초과하는 경우에는 팽창 매카니즘의 작용으로 강도물성의 저하를 초래하기 때문이다.
한편, 본 발명에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물에서 플루오린화칼슘은, 충진제로서 1차적인 사용목적을 가지고, 2차적인 목적으로는 시멘트수화물의 내구성을 향상시키도록 한 것으로서, 전체 100중량% 중, 0.1~2중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기한 범위 내로 포함될 경우에 상기 1차적인 목적 및 2차적인 목적을 제대로 달성할 수 있기 때문이다.
마지막으로, 본 발명에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물에서 메타카오린은, 평균입경 1.5㎛, SiO2+Al2O3+Fe2O3 함량 97% 이상, 비중 2.5인 재료로서, 시멘트와의 포졸란 반응으로 시멘트 경화체의 조질을 치밀하게 하여, 내구성, 강도, 내화학성을 증진시키는 특성을 갖는다.
즉, 상기 메타카오린은 수화발열 속도의 저감 및 온도상승 억제, 장기 강도의 향상, 수밀성의 향상, 발청 억제, 내화학성, 내마모성, 동결융해 저항성, 수축보성 등과 같은 물성을 향상시키는 기능을 발휘하게 된다.
여기서, 상기 메타카오린은 전체 100중량% 중, 그 함량이 1중량% 미만인 경우 상기한 바의 특성을 제대로 갖지 못하고, 3중량%를 초과할 경우 초과된 함량만큼 증대되는 효과를 더 이상 발휘하지 못하므로, 전체 100중량% 중, 1~3중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예1~4를 기재한다. 그러나, 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 분, 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.
실시예 및 비교예1~4
본 발명의 일 실시예에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물과, 비교예1~4에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물을 표 1에 나타낸 함량으로 혼합하여 각각 제조하였다.
실시예 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
라텍스 15 20 20 20 20
시멘트 18 80 20 20 20
5호사 규사 40 30 37.8 34.8
6호사 규사 20 30 20 20
덴카 CSA 2 2 2
수산화리튬 0.2 0.2 0.2
설화석고 1 1
플루오린화칼슘 1.8 2
메타카오린 2
라텍스 개질 콘크리트의 물성 측정
위의 표 1에서와 같이 실시예 및 비교예1~4에 따른 라텍스 개질 콘크리트에 대하여 각각 물성 측정을 실시하였고, 그 결과는 아래의 표 2에 나타낸 바와 같다.
여기서, 물성 측정방법은 하기와 같이 실시하였고, 일축압축강도 및 휨강도 측정시 시료의 보관기간은 7일과 28일로 하였다.
(1) 일축압축강도(kg/cm2)
KS F 2405 시험방법을 적용하여 측정하였다.
(2) 건조수축
KS F 2424(콘크리트의 길이변화 시험방법)시험방법을 적용하여 측정하였다.
(3) 동결융해 저항성
KS F 2456(급속동결융해에 대한 콘크리트 저항시험 방법)시험방법을 적용하여 측정하였다.
(4) 휨강도
KS F 2408 방법에 따라 3등분점 하중에 의한 방법으로 측정하였다.
일축압축강도
(kg/cm2)		 건조수축
(cm)		 동결융해 저항성
(%)		 휨강도
(N/mm2)
7일 28일 7일 28일
실시예 296 382 0.3 91 4.89 5.95
비교예1 50 102 2.6 35 2.84 3.94
비교예2 100 270 2.5 37 3.57 4.21
비교예3 207 326 1.7 55 4.01 4.98
비교예4 267 357 1.5 67 4.01 5.28
위의 표 2에서와 같이, 실시예에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물은, 비교예1~4에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물에 비하여 일축압축강도가 현저히 높음을 알 수 있었는바, 이로 인하여 본 발명의 실시예에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물을 이용하여 교량의 교면 등에 포장하게 되면, 높은 일축압축강도로 인하여 강도가 높은 콘크리트의 포장이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물은, 비교예들과 비교하여 볼 때, 건조수축량이 크게 감소하여 수축 저감 및 균열방지 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
한편, 동결융해란 콘크리트에 흡수된 수분이 결빙되고 녹는 것을 말하는 것으로서, 이러한 동결융해가 반복되면 콘크리트 조직에 균열이 발생하여 내구성의 저하되는 문제점을 발생하게 되는데, 본 발명의 실시예에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물은, 비교예들과 비교해볼 때, 동결융해 저항성이 현저히 높아짐을 알 수 있었는바, 내구성이 크게 향상됨을 확인하게 되었다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물은, 비교예들과 비교해볼 때, 휨강도 또한 현저하게 높음을 확인하게 되었다.
상기와 같은 라텍스 개질 콘크리트 조성물을 이용하여 교량의 교면 등을 포장하는 시공방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물을 이용하여 교량의 교면 등을 포장하기에 앞서, 라텍스 개질 콘크리트 조성물의 부착력을 강화하기 위하여 시공면의 표면에서 먼지와 오염물질 등을 제거하도록 한다.
다음에, 본 발명의 라텍스 개질 콘크리트 조성물의 도포 전에, 기존 콘크리트와의 부착력을 향상시키기 위하여 신구접착제를 도포한다.
마지막으로, 본 발명에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물을 도포한 후, 양생작업을 거쳐 줄눈 작업을 실시함으로써, 그 시공을 완료하면 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물을 이용한 시공방법에 의하면, 그 시공에 따른 공정이 단순화될 뿐만 아니라, 기존 콘크리트와, 본 발명에 따른 라텍스 개질 콘크리트의 부착력이 향상되어 균열 등의 하자가 억제되는 효과가 제공된다.
이상에서와 같은 본 발명의 실시 예에서 설명한 기술적 사상은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수도 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시 예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 라텍스, 시멘트, 5호사 규사, 6호사 규사, 덴카 CSA, 수산화리튬, 설화석고, 플루오린화칼슘, 메타카오린으로 이루어진 것을 특징으로 하는 라텍스 개질 콘크리트 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 라텍스 10~20중량%, 시멘트 10~20중량%, 5호사 규사 30~50중량%, 6호사 규사 10~20중량%, 덴카 CSA 1~3중량%, 수산화리튬 0.1~0.5중량%, 설화석고 0.1~1중량%, 플루오린화칼슘 0.1~2중량%, 메타카오린 1~3중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 라텍스 개질 콘크리트 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 메타카오린은, 평균입경 1.5㎛, SiO2+Al2O3+Fe2O3 함량 97중량% 이상, 비중 2.5인 재료인 것을 특징으로 하는 라텍스 개질 콘크리트 조성물.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중, 어느 하나의 항에 따른 라텍스 개질 콘크리트 조성물을 시공면에 포장하는 것을 특징으로 하는 라텍스 개질 콘크리트 조성물을 이용한 시공방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 라텍스 개질 콘크리트 조성물의 포장 전에,
    시공면에 먼지와 오염물질을 제거하는 단계;
    신구접착제를 도포하는 단계;
    상기 라텍스 개질 콘크리트를 시공면에 타설하여 양생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라텍스 개질 콘크리트 조성물을 이용한 시공방법.
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