KR101302448B1

KR101302448B1 - 유동성 및 초기 강도발현이 우수한 폴리머 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 도로 보수공법

Info

Publication number: KR101302448B1
Application number: KR1020130005182A
Authority: KR
Inventors: 강인동
Original assignee: 주식회사 윤창이엔씨
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2013-09-02

Abstract

본 발명은, 유동성 및 초기 강도발현이 우수한 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 있어서, 시멘트 결합재 15~65중량%, 잔골재 15~65중량% 및 폴리머 에멀젼 0.5~30중량%를 포함하며, 상기 폴리머 에멀젼은 폴리머 에멀젼 100중량%에 대하여 아크릴 에멀젼 70~99중량%, 스티렌 /아크릴 에멀젼 0.1~15 중량%, 메틸메타크릴레이트 0.1~15중량%, 부틸아크릴레이트 0.1~10 중량% 및 폴리비닐아세테이트 에틸렌 라텍스 0.01~5중량%를 포함하는 자기 평탄성 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물 및 도로 보수공법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 우수한 유동성으로 작업능력이 향상되고, 시공이 간단하여 현장 적용성이 우수함과 동시에 구체 콘크리트 슬래브층을 보호하고, 우수, 물 및 염소이온 침투를 방지하여 구조물의 내구수명을 연장할 수 있다.

Description

유동성 및 초기 강도발현이 우수한 폴리머 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 도로 보수공법{Cement mortar composition and road repair method}

본 발명은 유동성 및 초기 강도발현이 우수한 폴리머 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 도로 보수공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로의 노면, 교량 교면포장, 긴급한 보수공사 등에 보수공법으로 특히, 아스팔트 교면포장에 사용되고 있는 교면 방수층의 문제점을 해결하여 구체 콘크리트 슬래브층을 보호하고, 우수, 물 및 염소이온 침투를 방지하여 구조물의 내구수명을 연장할 수 있도록 하기 위한 것이다.

콘크리트 구조물 특히, 교량의 콘크리트 슬래브, 도로의 노면, 교량 하부 부분에서에서 열화 등에 의해 콘크리트에 균열이 발생하여 시간이 지나게 되면 콘크리트의 압축강도와 철근의 인장강도가 점차 떨어지게 되고, 균열 부위를 통해 노출된 콘크리트는 중성화 현상이 진행되어 철근의 부식이 일어난다. 이러한 철근의 부식 현상이 심해지면 콘크리트 구조물이 결국 붕괴될 수도 있다. 따라서, 콘크리트 구조물이 열화되어 균열이 발생하면 조속하게 열화된 부위를 보수할 필요가 있다.

한편, 아스팔트 포장방법은 연성으로 우수한 승차감, 낮은 소음, 신속한 시공의 장점을 갖고 있어 도로 포장의 대부분 사용되고 있지만, 중차량 교통로 및 교차로 등에서는 내구성 저하로 인한 소성변형이 많이 발생되어 사고 위험성이 상존하고 있는 실정으로 잦은 유지보수와 이로 인한 유지보수 비용증가, 교통소통 장애로 인한 불편 및 사회적인 비용 추가 투입 등의 문제점을 갖고 있다.

특히, 교량부에 사용되고 있는 아스팔트 포장은 물의 침투 및 제설제로 사용되고 있는 염화칼슘에 의하여 부식되어 포트홀, 마모 등으로 인하여 운전자의 안전과 교량의 내구수명 단축 등의 문제가 발생되고 있다.

이러한 기존도로 포장방법의 문제점을 개선한 공법개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 기존의 포장공법들의 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로, 우수한 유동성으로 작업능력이 향상되고, 시공이 간단하여 현장 적용성이 우수함과 동시에 구체 콘크리트 슬래브층을 보호하고, 우수, 물 및 염소이온 침투를 방지하여 구조물의 내구수명을 연장할 수 있는 유동성 및 초기 강도발현이 우수한 폴리머 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 도로 보수공법을 제공함에 있다.

본 발명은, 조성물의 재료분리방지와 작업성을 개선하기 위하여 검(Gum)을 0.001~6중량% 함유한 시멘트 결합재 15~65중량%와, 잔골재 15~65중량% 및 폴리머 에멀젼 0.5~30중량%를 혼합한 후, 셀프 레벨링 및 친수성을 개선하기 위하여 혼합되는 폴리비닐메틸에테르는 폴리머 에멀젼 100중량%에 대하여 0.001~3중량%을 더 혼합하되,
상기 시멘트 결합재는, 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 보통 포틀랜드 시멘트 20~90중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트 5~50중량%, 알루미나 시멘트 1~20중량%, 고로슬래그 0.1~20중량%, 실리카퓸 0.1~10중량%, 석고 0.1~10중량% 및 운모 0.001~5중량%를 포함하고, 또 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성, 동결융해 저항성 등의 내구성을 개선시키고 유동성을 증진시키기 위하여 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 더 포함하고, 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위한 지연제와 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하기 위한 감수제를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 유동성 및 초기 강도발현이 우수한 폴리머 시멘트 모르타르 조성물.

또한, 상기 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위한 소포제를 더 포함할 수 있으며, 상기 소포제는 상기 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 상기 폴리머 에멀젼 100중량%에 대하여 0.01~5중량% 함유되고, 상기 소포제는 폴리에테르계, 실리콘계, 에틸알콜계 및 에틸렌 글리콜계 소포제 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것일 수 있다.

삭제

또한, 상기 시멘트계 결합재는, 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 보통 포틀랜드 시멘트 20~90중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트 5~50중량%, 알루미나 시멘트 1~20중량%, 고로슬래그 0.1~20중량%, 실리카퓸 0.1~10중량%, 석고 0.1~10중량% 및 운모 0.001~5중량%를 포함할 수 있다.

또한, 상기 시멘트계 결합재는, 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성, 동결융해 저항성 등의 내구성을 개선시키고 유동성을 증진시키기 위하여 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 더 포함할 수 있으며, 상기 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 0.001~5중량% 함유되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 시멘트계 결합재는, 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위한 지연제를 더 포함할 수 있으며, 상기 지연제는 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 0.001~4중량% 함유되는 것이 바람직하다.

삭제

또한, 상기 시멘트계 결합재는, 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하기 위한 감수제를 더 포함할 수 있으며, 상기 감수제는 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 0.01~5중량% 함유되고, 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제로 이루어진 것일 수 있다.

또한, 성능이 저하된 아스팔트를 로드 컷터를 이용하여 기 포설 아스팔트를 제거하고 청소하는 단계;
구체 콘크리트 슬래브의 불순물, 열화부위 등을 평삭기, 숏블라스트, 워터젯 등으로 치핑하여 제거하고 치핑된 부위를 진공흡입기로 제거하는 단계 또는 압축 공기를 이용한 에어젯을 이용하여 치핑하고 진공흡입기를 이용하여 제거하는 단계;
기존 콘크리트 슬래브와 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 부착력 개선, 물의 침투, 염소이온침투, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 메틸메타크릴레이트 또는 실란계 화합물을 도포하는 단계;
상기 폴리머 시멘트 모르타르를 포설한 후 표면경도를 높이기 위하여 폴리머 에멀젼을 살포하여 양생하는 단계;
상기 폴리머 시멘트 모르타르 조성물과 아스팔트와의 부착성을 개선하기 위한 택코팅을 하는 단계;
상기 택코팅 상부에 아스팔트를 포설하는 단계를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 도로 보수 방법을 제공한다.

삭제

본 발명의 유동성 및 초기 강도발현이 우수한 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 우수한 유동성으로 작업능력이 향상되고, 시공이 간단하여 현장 적용성이 우수함과 동시에 구체 콘크리트 슬래브층을 보호하고, 우수, 물 및 염소이온 침투를 방지하여 구조물의 내구수명을 연장할 수 있다.

본 발명의 유동성 및 초기 강도발현이 우수한 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 이용한 도로 보수공법에 의하면, 폴리머 시멘트 모르타르 조성물이 속경성임으로 초기에 강도 및 내구성을 발현하여 시공기간을 단축하고, 포장체의 사용기간을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 우수한 강도특성과 내구성을 보유하여 공용기간 증가와 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 시멘트계 결합재 및 폴리머 에멀젼을 포함한다. 시멘트 모르타르 경화체의 내부에 필름을 형성하여 휨, 인장 및 부착강도를 향상시키고 작업성 및 내구성을 개선하기 위한 상기 폴리머 에멀젼은 상기 폴리머 시멘트 모르타르 조성물 100중량%에 대하여 폴리머 에멀젼 0.5~30중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 소포제를 더 포함할 수 있고, 상기 소포제는 상기 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 상기 폴리머 에멀젼 100중량%에 대하여 0.01~5중량% 함유되고, 상기 소포제는 폴리에테르계, 실리콘계, 에틸알콜계 및 에틸렌 글리콜계 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있다.

상기 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 셀프 레벨링 및 친수성을 개선하기 위하여 폴리비닐메틸에테르를 더 포함할 수 있으며, 상기 폴리비닐메틸에테르는 상기 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 상기 폴리머 에멀젼 100중량%에 대하여 0.001~3중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 시멘트계 결합재는, 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 보통 포틀랜드 시멘트 20~90중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트 5~50중량%, 알루미나 시멘트 1~20중량%, 고로슬래그 0.1~20중량%, 실리카 퓸 0.1~10중량%, 석고 0.1~10중량% 및 운모 0.001~5중량%를 포함할 수 있다.

상기 시멘트계 결합재는 감수제를 더 포함할 수 있으며, 상기 감수제는 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 0.01~5중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 시멘트계 결합재는, 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성, 동결융해 저항성 등의 내구성을 개선시키고 유동성을 증진시키기 위하여 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 더 포함할 수 있으며, 상기 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 0.001~5중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 시멘트계 결합재는 지연제를 더 포함할 수 있으며, 상기 지연제는 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 0.001~4중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 시멘트계 결합재는, 조성물의 재료분리방지와 작업성을 개선하기 위하여 메틸셀롤로오스, 스타치 및 검(Gum)중에서 선택된 1종 이상의 물질을 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 0.001~6중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 보통 포틀랜드 시멘트는 일반 시중에 유통되는 시멘트를 사용할 수 있다. 상기 보통 포틀랜드 시멘트는 무기계 결합재 100중량%에 대하여 20~90중량%를 함유되는 것이 바람직하다.

상기 비정질 칼슘 알루미네이트는 무기질계 초속경 재료로서 물과 접촉할 때 순식간에 물과 반응하여 에트린가이트(Ettringite) 수화물을 생성함으로써, 시멘트와 혼합할 때 수일 혹은 수 십일에 얻어지는 일반 포틀랜드 시멘트의 압축강도를 수 시간에 얻을 수 있게 한다. 상기 비정질 칼슘 알루미네이트는 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 5~50중량%를 함유되는 것이 바람직하다. 상기 비정질 칼슘 알루미네이트의 함량이 5중량%미만이면 충분한 초기 강도 발현이 기대하기 어려우며, 50중량%를 초과하면 강도발현은 우수하나, 작업성 및 경제성이 저하된다.

상기 알루미나 시멘트는 무기질계 초속경 재료로서 시멘트와 혼합할 때 수일 혹은 수 십일에 얻어지는 일반 포틀랜드 시멘트의 압축강도를 수 시간에 얻을 수 있게 한다. 상기 알루미나 시멘트는 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 1~20중량%를 함유되는 것이 바람직하다. 상기 알루미나 시멘트의 함량이 1중량%미만이면 초기 강도 발현 및 내구성능 발현이 저하되고, 20중량%를 초과하면 작업성 및 가격경쟁력이 저하된다.

상기 고로슬래그는 잠재수경성의 무기질계 미분말로 시멘트 경화체의 장기강도를 증진시키며 시멘트 경화체의 수화조직을 치밀하게 하여 화학저항성과 내구성을 증대시키는 동시에 점도를 저하시키고 유동성을 증진시켜 다공성 아스팔트 공극 사이로 빠르고 밀실하게 채워질 수 있도록 한다. 상기 고로슬래그는 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 1~20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 고로슬래그의 함량이 1중량%미만이면 장기강도 발현 및 내구성 개선효과가 저하되고, 20중량%를 초과하면 초기강도 발현이 지연된다.

상기 메타카올린은 강도 및 내구성능을 개선시키기 위하여 사용한다. 상기 실리카퓸은 규소철과 실리콘메탈의 생산과정에서 생성되는 가스를 수집 여과하여 만든 평균입자 0.15로 완전구형에 가까운 입자로 볼베어링효과로 분산성 및 감수효과를 향상시키고, 충전효과에 의한 강도 및 수밀성 개선, 부착성 향상, 알칼리 실리카 반응 억제 및 화학적 저항성을 향상시킬 수 있는 비정질 활성 실리카이다. 상기 실리카퓸은 도로, 교량, 댐, 정수장, 발전소, 저장소, 상/하수도관, 해양구조물, 공장 바닥, 숏크리트 등에 많이 사용되고 있다.

상기 실리카퓸은 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 0.1~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 실리카퓸의 함량이 0.1중량% 미만이면 충분한 장기 강도 발현 및 내구성의 향상 효과를 기대하기 어려우며, 10중량%를 초과하면 강도 및 내구성의 더 이상의 증가를 기대하기 어려우므로 경제적이지 못하다.

상기 석고는 초기강도 발현을 위하여 사용한다. 석고는 무수석고 또는 이수석고를 사용할 수 있다. 석고의 함량이 증가하면 빠른 경화특성을 나타낸다. 상기 석고는 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 0.1~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 석고의 함량이 0.1 중량%미만이면 초기강도가 저하되고, 10중량%를 초과하면 작업성 및 내수성이 저하된다.

상기 운모는 원적외선이 방출되어 단열성을 개선시켜 초기 강도 발현을 위하여 사용한다. 상기 운모는 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 0.01~5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 운모의 함량이 0.01중량% 미만이면 초기 강도 발현 및 내구성 개선효과가 저하되고, 5 중량%를 초과하면 작업성이 저하된다.

상기 감수제는 조성물의 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선한다. 감수제의 종류에는, 폴리카본산계, 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 자기 평탄성 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에는 폴리카본산계 감수제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 감수제는 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 0.01~5중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성, 동결융해 저항성 등의 내구성을 개선시키고 유동성을 증진시킨다. 또한, 굳지 않은 시멘트 모르타르에 점성과 유동성을 동시에 부가하여 아스팔트 혼합물 공극에 침투를 용이하게 한다. 상기 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 0.001~5중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 지연제는 일정 시간 동안 작업성을 확보하기 위해 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위하여 사용되는 것으로서, 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 0.001~4중량%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.

상기 폴리머 에멀젼은 시멘트 모르타르 경화체에 분산되어 있으면서 시멘트 모르타르 경화체의 내부에 필름을 형성하여 휨, 인장 및 부착강도를 향상시키고 보수성을 개선하여 중성화, 염화물 이온 침투, 동결융해 등의 내구성을 향상시킬 수 있는 것이다.

상기 폴리머 에멀젼은 폴리머 에멀젼 100중량%에 대하여 아크릴 에멀젼 70~99중량%, 스티렌/아크릴 에멀젼 0.1~15 중량%, 메틸메타크릴레이트 0.1~15중량%, 부틸아크릴레이트 0.1~10 중량% 및 폴리비닐아세테이트 에틸렌 라텍스 0.01~5중량%를 포함한다.

상기 아크릴 에멀젼은 폴리머 시멘트 모르타르 조성물 내부에 폴리머 필름이 형성되어 휨, 인장 및 부착강도를 증진시킬 뿐만 아니라 폴리머 필름막으로 인하여 내구성을 개선시킨다. 상기 아크릴 에멀젼은 폴리머 에멀젼 100중량%에 대하여 70~99중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 아크릴 에멀젼의 함량이 70중량% 미만일 경우에는 무기물 간의 결합력, 부착력 및 내구성 개선의 효과가 미약할 수 있고, 상기 아크릴 에멀젼의 함량이 99중량%를 초과하는 경우에는 더 이상의 부착력 및 내구성 개선 효과를 기대하기 어렵고 경제적이지 못하다.

상기 스티렌/아크릴 에멀젼은 강도 및 분산성을 향상시키기 위하여 포함한다. 상기 스티렌/아크릴 에멀젼은 상기 폴리머 에멀젼 100중량%에 대하여 0.1~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 스티렌/아크릴 에멀젼의 함량이 0.1중량% 미만일 경우에는 강도 및 분산성 개선의 효과가 미약할 수 있고, 상기 스티렌/아크릴 에멀젼의 함량이 10중량%를 초과하는 경우에는 더 이상의 강도 및 분산성 개선 효과를 기대하기 어렵고 경제적이지 못하다.

상기 메틸메타크릴레이트는 경화된 후의 접착강도가 매우 우수하며, 시멘트의 강도를 높여줌으로써 접착 후의 탈착을 방지한다. 상기 폴리에틸렌아크릴레이트는 폴리머 에멀젼 100중량%에 대하여 0.1~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 메틸메타크릴레이트 수지의 함량이 10중량%를 초과하면 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 부착력 및 내구성 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 메틸메타크릴레이트 수지의 함량이 0.1중량% 미만이면 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 작업성은 개선되나 부착력 및 내구성이 저하될 수 있다.

상기 부틸아크릴레이트는 아크릴산 부틸이라고도 하며, 아크릴산과 알콜(부틸 알코올)의 에스테르로서 중합체가 아닌 경우는 단량체(모노머, monomer)라고하며, 중합하여 고분자를 만들면 도료, 접착제 등의 아크릴 수지가 된다. 부틸아크릴레이트는 부드러운 성질의 고분자 합성에 이용되며 에틸, 헥실 등도 함께 이용되기도 한다. 또한 콘크리트와의 혼합이 잘 이루어지므로 충분한 강도발현이 가능하고, 낮은 온도나 수중에서도 경화시간의 단축이 가능하여 공정시간을 줄일 수 있는 효과가 있다. 상기 부틸아크릴레이트는 상기 폴리머 에멀젼에 0.1~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 부틸아크릴레이트의 함량이 0.1중량% 미만이면 부착 성능 개선 효과가 미약하고, 함량이 10중량%를 초과하면 부착 성능이 개선되고 점도가 작아 작업성은 좋아지나 비경제적이어서 가격경쟁력이 떨어질 수 있다.

상기 폴리비닐아세테이트 에틸렌 라텍스는 부착력 및 탄성이 개선시키기 위하여 사용된다. 상기 폴리비닐아세테이트 에틸렌 라텍스는 폴리머 에멀젼 100중량%에 대하여 0.01~5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리비닐아세테이트 에틸렌 라텍스의 함량이 0.01중량% 미만이면 부착력 및 탄성 개선 효과가 미약하고, 함량이 5중량%를 초과하면 부착 성능이 개선되고 점도가 높아져 작업성이 저하된다. 상기 소포제는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위하여 첨가되는 것으로, 폴리에테르계, 실리콘계, 에틸알콜계 및 에틸렌 글리콜계 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수도 있다. 상기 소포제는 폴리머 에멀젼 100중량%에 대하여 0.01~5중량% 혼입되는 것이 바람직하다.

상기 폴리비닐메틸에테르는 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 셀프 레벨링(자기충전성능) 및 친수성을 개선하기 위하여 첨가된다. 상기 폴리비닐아세테이트 에틸렌 라텍스는 상기 폴리머 에멀젼 100중량%에 대하여 0.001~3중량% 혼입되는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 상기 폴리머 에멀젼을 상기 시멘트계 결합재에 혼합하여 제조할 수 있으며, 이때 시멘트계 결합재는 상기 폴리머 시멘트 모르타르 조성물 100중량%에 대하여 15~65중량%, 잔골재는 15~65중량% 및 폴리머 에멀젼은 0.5~30중량%로 혼입되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 시멘트계 결합재와 상기 폴리머 에멀젼의 혼합물에 소포제를 더 첨가할 수 있으며, 상기 소포제는 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 폴리머 에멀젼 100중량%에 대하여 0.01~5중량% 혼입되게 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 시멘트계 결합재와 상기 폴리머 에멀젼의 혼합물에 폴리비닐메틸에테르를 더 첨가할 수 있으며, 상기 폴리비닐메틸에테르는 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 폴리머 에멀젼 100중량%에 대하여 0.001~3중량% 혼입되게 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 이용한 도로 보수공법은, 성능이 저하된 아스팔트를 로드 컷터를 이용하여 기 포설 아스팔트를 제거하고 청소하는 단계; 구체 콘크리트 슬래브의 불순물, 열화부위 등을 평삭기, 숏블라스트, 워터젯 등으로 치핑하여 제거하고 치핑된 부위를 진공흡입기로 제거하는 단계 또는 압축 공기를 이용한 에어젯을 이용하여 치핑하고 진공흡입기를 이용하여 제거하는 단계; 기존 콘크리트 슬래브와 상기 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 부착력 개선, 물의 침투, 염소이온침투, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 프라이머를 도포하는 단계; 상기 폴리머 시멘트 모르타르를 포설한 후 표면경도를 높이기 위하여 상기 폴리머 에멀젼을 살포하여 양생하는 단계; 상기 폴리머 시멘트 모르타르 조성물과 아스팔트와의 부착성을 개선하기 위한 택코팅을 하는 단계; 및 택코팅 상부에 아스팔트를 포설하는 단계를 포함하는 도로 보수 방법을 제공한다.

여기서 프라이머는 스티렌 부타디엔 고무 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르, 아

크릴, 에틸 비닐 아세테이트, 메틸메타크릴레이트 및 실란계 화합물 중에서 선택된

적어도 1종 이상의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 도로 보수 방법을 제공한다.

이하에서, 본 발명에 따른 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

시멘트계 결합재 41중량%와 잔골재 41중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 폴리머 에멀젼 18중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.

이때, 보통 포틀랜드 시멘트 42중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트 31중량%, 알루미나 시멘트 11중량%, 고로슬래그 10중량%, 실리카퓸 2중량%, 석고 2중량%, 운모 0.5중량%, 지연제 0.5중량%, 폴리카본산 0.5중량%, 메틸셀롤로오스 0.5중량%를 혼합하여 시멘트계 결합재를 제조하였다. 상기 감수제로는 폴리카본산계 감수제를 사용하였고, 상기 지연제로는 구연산을 사용하였다.

그리고, 아크릴 에멀젼 95중량%, 스티렌/아크릴 에멀젼 1중량%, 메틸메타크릴레이트 1중량%, 부틸아크릴레이트 1중량% 및 폴리비닐아세테이트 에틸렌 라텍스 1중량%를 혼합하여 폴리머 에멀젼을 제조하였다.

상기 시멘트계 결합재와 상기 폴리머 혼합제의 혼합물에 실리콘계 소포제 및 셀프 레벨링 개선을 위한 폴리비닐메틸에테르를 첨가하였으며, 상기 실리콘계 소포제 및 폴리비닐메틸에테르는 폴리머 에멀젼 100중량%에 대하여 각각 0.5중량%씩 혼입되게 첨가하였다.

시멘트계 결합재 41중량%와 잔골재 41중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 폴리머 에멀젼 18중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.

그리고, 아크릴 에멀젼 90중량%, 스티렌/아크릴 에멀젼 3중량%, 메틸메타크릴레이트 2중량%, 부틸아크릴레이트 2중량% 및 폴리비닐아세테이트 에틸렌 라텍스 2중량%를 혼합하여 폴리머 에멀젼을 제조하였다.

그리고, 아크릴 에멀젼 85중량%, 스티렌/아크릴 에멀젼 5중량%, 메틸메타크릴레이트 3중량%, 부틸아크릴레이트 3중량% 및 폴리비닐아세테이트 에틸렌 라텍스 3중량%를 혼합하여 폴리머 에멀젼을 제조하였다.

상술한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 물성과 비교하기 위하여, 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 시멘트 모르타르 조성물을 비교예 1 및 비교예 2로서 제시한다.

<비교예1>

보통 포틀랜드 시멘트 41중량%와 잔골재 41중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 17중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 시멘트 모르타르를 제조하였으며, 폴리카본산 1중량%를 첨가하여 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.

<비교예2>

초속경 시멘트 41중량%와 잔골재 41중량%를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 아크릴 에멀젼 18중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.

<시험예1> 시험용 공시체의 제작

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에서 제시한 배합에 따라 KS F 2476(실험실에서 폴리머 시멘트 모르타르를 만드는 방법에 의하여 제조하고, 치수 4×4×6㎝(압축, 휨강도 시험용, 건조수축 시험용, 염화물 이온 침투 깊이 시험용 및 흡수율 시험용), 4×4×1㎝(접착강도 시험용), 10×10×40㎝(동결융해저항성 시험용) 몰드를 사용하여 시험체를 제작하였으며, 양생방법은 현장상황을 고려하여 기건양생을 실시하여 공시체를 각각 제작하였다.

<시험예2> 강도시험

본 발명에 따라 제조된 조성물과 비교예에서 제조한 조성물의 물리적 특성을 비교하기 위하여, 상기 시험예 1에서 제조한 각 공시체를 대상으로 KS F 2477(폴리머 시멘트 모르타르의 강도 시험방법), KS F 4916(시멘트 혼화용 폴리머)에 의한 압축강도, 휨강도, 접착강도 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제조한 실시예 1 내지 실시예 3은 비교예 1 및 비교예 2와 비교하여 초기 압축강도 발현이 우수함을 알 수 있어 교통이 혼잡한 지역에 타설시 타설 후 수 시간 안에 교통개방이 가능함을 알 수 있으며, 실시예 1 내지 실시예 3은 폴리머 에멀젼을 사용한 경우로서 비교예 1 및 비교예 2에 비해 휨강도 및 접착강도가 매우 우수함을 알 수 있었다.

<시험예3> 건조수축율 측정

상기 시험예 1에서와 같은 공시체 제작 한 후 KS F 2424(모르타르 및 콘크리트의 길이변화 시험방법)에 의하여 건조수축율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조한 조성물은 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조한 조성물과 비교하여 건조수축이 매우 낮은 것을 알 수 있었다. 이는 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조한 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조한 조성물과 비교하여 시공 후 수축에 대한 저항성이 크고 균열 방지 효과가 탁월한 것을 알 수 있었다.

<시험예4> 슬럼프-플로우 측정

본 발명에 따라 제조된 조성물과 비교예에서 제조한 조성물의 작업성을 비교하여 아래의 표 3에 나타내었다.

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조한 조성물은 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조한 조성물과 비교하여 블리딩 및 재료분리 발생 없이 슬럼프-플로우 값이 높았다. 이는 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조한 조성물이 유동성으로 작업성이 우수함을 확인하였다.

<시험예5> 염화물 이온 침투 깊이

본 발명에 따라 제조된 조성물과 비교예에서 제조한 조성물의 염화물 이온 침투 깊이를 비교하기 위하여, 상기 시험예 1에서 제조한 각 공시체를 대상으로 JIS A 6203(시멘트 혼화용 폴리머 디스퍼젼 및 재유화형 분말 수지)에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

상기 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조한 조성물은 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조한 조성물과 비교하여 염화물 이온 침투 깊이가 적게 나타나 염해에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.

<시험예6> 흡수율

본 발명에 따라 제조된 조성물과 비교예에서 제조한 조성물의 흡수율을 비교하기 위하여, 상기 시험예 1에서 제조한 각 공시체를 대상으로 KS F 4916(시멘트 혼화용 폴리머)에 의하여 흡수율을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

상기 표 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조한 조성물은 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조한 조성물과 비교하여 흡수율이 매우 낮게 나타났다. 이는 폴리머 에멀젼의 영향으로 물의 침투가 낮은 것으로 내수성이 우수한 성능을 발휘함을 알 수 있었다.

<시험예7>

본 발명에 따라 제조된 조성물과 비교예에서 제조한 조성물의 동결융해저항성 시험을 비교하기 위하여 시험예 1에서 제조한 각 공시체를 대상으로 KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해 저항성 시험을 실시하였다. 동결융해는 콘크리트에 흡수된 수분이 결빙되고 녹는 것을 말하는 것으로, 동결융해가 반복되면 콘크리트 조직에 미세한 균열이 발생하게 되어 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

표 6은 동결융해 저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예들의 내구성 지수를 표시한 것이다.

위의 표 6에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로, 내구성이 향상된 것을 알 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims

조성물의 재료분리방지와 작업성을 개선하기 위하여 검(Gum)을 0.001~6중량% 함유한 시멘트 결합재 15~65중량%와, 잔골재 15~65중량% 및 폴리머 에멀젼 0.5~30중량%를 혼합한 후, 셀프 레벨링 및 친수성을 개선하기 위하여 혼합되는 폴리비닐메틸에테르는 폴리머 에멀젼 100중량%에 대하여 0.001~3중량%을 더 혼합하되,
상기 시멘트 결합재는, 시멘트계 결합재 100중량%에 대하여 보통 포틀랜드 시멘트 20~90중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트 5~50중량%, 알루미나 시멘트 1~20중량%, 고로슬래그 0.1~20중량%, 실리카퓸 0.1~10중량%, 석고 0.1~10중량% 및 운모 0.001~5중량%를 포함하고, 또 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성, 동결융해 저항성 등의 내구성을 개선시키고 유동성을 증진시키기 위하여 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 더 포함하고, 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위한 지연제와 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하기 위한 감수제를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 유동성 및 초기 강도발현이 우수한 폴리머 시멘트 모르타르 조성물.
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성능이 저하된 아스팔트를 로드 컷터를 이용하여 기 포설 아스팔트를 제거하고 청소하는 단계;
구체 콘크리트 슬래브의 불순물, 열화부위 등을 평삭기, 숏블라스트, 워터젯 등으로 치핑하여 제거하고 치핑된 부위를 진공흡입기로 제거하는 단계 또는 압축 공기를 이용한 에어젯을 이용하여 치핑하고 진공흡입기를 이용하여 제거하는 단계;
기존 콘크리트 슬래브와 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 부착력 개선, 물의 침투, 염소이온침투, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 메틸메타크릴레이트 또는 실란계 화합물을 도포하는 단계;
상기 폴리머 시멘트 모르타르를 포설한 후 표면경도를 높이기 위하여 폴리머 에멀젼을 살포하여 양생하는 단계;
상기 폴리머 시멘트 모르타르 조성물과 아스팔트와의 부착성을 개선하기 위한 택코팅을 하는 단계;
상기 택코팅 상부에 아스팔트를 포설하는 단계를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 도로 보수 방법.
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