KR101352937B1 - 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물과 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법 - Google Patents

친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물과 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물과 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐 콘크리트에서 순환골재를 생산하는 공정 중에서 건식공정에 의한 순환 잔골재를 고열 건조하고, 풍력을 사용하여 이물질을 제거한 후 규사 크기로 가공함으로써 생산되는 순환규사를 잔골재로 이용하고, 이 과정에서 부산물로 생성되는 건조 미분인 폐콘크리트 미분말을 시멘트 대체재로 이용하는 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물과 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법에 관한 것이다.
본 발명의 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물은 7 내지 16 중량%의 조강 시멘트 결합재와 28 내지 45 중량%의 잔골재와 25 내지 50 중량%의 굵은골재와 1 내지 7 중량%의 물 및 1 내지 15 중량%의 합성폴리머를 포함하여 100 중량%으로 이루어지되, 상기 잔골재 100 중량% 중 20 내지 100 중량%의 순환규사를 포함하는 것에 기술적 의의가 있다.

Description

친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물과 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법{A high early strength concrete composition using the eco-friendly cycling silica sand and repairing method of concrete pavement using the same}
본 발명은 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물과 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐 콘크리트에서 순환골재를 생산하는 공정 중에서 건식공정에 의한 순환 잔골재를 고열 건조하고, 풍력을 사용하여 이물질을 제거한 후 규사 크기로 가공함으로써 생산되는 순환규사를 잔골재로 이용하고, 이 과정에서 부산물로 생성되는 건조 미분인 폐콘크리트 미분말을 시멘트 대체재로 이용하는 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물과 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법에 관한 것이다.
최근 도시 재개발사업 및 사회기반시설의 확충 등으로 국내 건설현장에서는 막대한 양의 건설산업부산물이 발생하고 있으며, 2009년 환경부 통계에 의하면 총 폐기물 중에서 건설산업 부산물은 51%로 가장 큰 구성비율을 차지하고 있다. 이의 연간 총 발생량은 약 6,692만 톤으로 10년간의 발생량이 595%(연간 60%) 증가하였으며, 건설산업 부산물 중 가장 큰 비율(63.0%)을 차지하는 폐 콘크리트는 연간 약 4,213만 톤이 발생하고 있다.
우리나라는 이러한 폐 콘크리트에 대한 재활용 지원책 등 재활용기반이 미흡하여 재활용을 저해하는 요소가 많고 폐기물처리 및 재활용을 고려하지 않은 해체공사로 인한 폐기물 발생으로 처리비가 매년 증가하고 있는 실정이다.
종래기술인 한국등록특허공보 제10-0774448호 및 한국등록특허공보 제10-0975586호에서는 조강 시멘트를 이용한 라텍스 개질 콘크리트 조성물 또는 소수성 폴리머 개질 조강 콘크리트 조성물에 대해 기재하고 있으나, 종래의 콘크리트용 골재는 콘크리트 제조시 시멘트와 함께 모르타르나 콘크리트를 구성하는 주요성분으로 자갈, 쇄석, 부순돌, 부순모래, 천연모래 등이 일반적으로 사용되고 있다.
또한, 최근에는 콘크리트용 천연골재가 고갈되는 현상에 의해 공급이 부족할 뿐만 아니라, 향후에는 하천유지관리 및 환경보존에 따른 하천골재 채취 및 석산 개발에 엄격한 규제가 예상됨에 따라 천연골재의 공급이 원활하지 않을 수 있는 문제점이 있다.
또한, 보수공사의 특성상 각 지역 골재 생산업체에서 직접 골재를 구입하게 되므로 지역에 따라 골재 품질이 불균질하거나, 양질의 골재를 선별하고 구입하는 것이 어려운 문제점이 있다.
또한, 콘크리트 조성물의 배합 시마다 골재 변동에 따른 보정 및 현장관리 어려움이 발생하는 문제점도 있으며, 고가의 라텍스를 포함하여 제조함으로써, 콘크리트 조성물의 품질을 향상시키므로 제조원가가 증가되는 문제점도 있다.
또한, 많은 시멘트 사용으로 인한 이산화탄소가 배출됨에 따라 환경오염의 문제가 대두되고 있다.
또한, 우리나라의 도로설계 서비스 수준(Design level of service)은 지역별 도로형태별 특성을 감안하여 설계수준이 변경되고 있다. 이에 따라, 현재 국내 고속도로의 경우 각 차선별로 일 교통량의 차이가 다소 크게 나타나고 있는데, 이러한 일 교통량에 따른 서비스 수준은 표 1에 나타난 바와 같이 A 내지 E 등급으로 구분할 수 있다.

 서비스 수준(단위: 이용차량 수)
A B C D E
4차로 23,000 38,300 52,000 68,200 85,300
1차로 5,750 9,575 13,000 17,050 21,325
서비스 수준 A 등급은 가장 좋은 상태를 의미하고, E 등급은 가장 나쁜 상태를 뜻한다. 또한, 서비스 수준에 따라 보수공법을 다르게 적용하고 있으며, 그 분류로 D 또는 E 등급의 경우, 4시간 교통개방이 가능한 조강 콘크리트, B 또는 C 등급의 경우, 12 내지 24시간 교통개방이 가능한 조강 콘크리트, A 등급의 경우, 72시간 교통개방이 가능한 조강 콘크리트를 적용하고 있다. 이에 따라, 친환경 순환규사를 잔골재로 이용한 조강 콘크리트에 대한 연구가 필요한 실정이다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 콘크리트 보수재의 조립률, 표면수, 입도 등의 품질 균질성을 유지하기 위해 고품질의 친환경 순환규사를 포함하는 콘크리트 보수재를 생산하기 위한 목적이 있다.
또한, 본 발명은 친환경 순환규사를 포함하는 콘크리트 보수재를 생산함으로써, 콘크리트 보수재의 품질을 향상시키고 건설폐기물의 재활용을 확대하기 위한 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 천연골재 고갈에 따른 콘크리트 품질 저하를 방지하고, 원가 절감을 수행할 수 있는 조강 콘크리트 조성물을 제공하기 위한 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 폐콘크리트 미분말을 시멘트 대체재로 이용함으로써 이산화탄소 발생량을 줄이기 위한 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 콘크리트 보수재에 염화물이나 수분의 침투를 차단함으로써, 콘크리트의 열화를 방지하기 위한 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 서비스 수준 A 등급 노선에 적용할 수 있는 초속경 시멘트 및 조강 시멘트보다 저렴하면서 72시간의 강도 및 내구성을 확보할 수 있는 조강 콘크리트를 개발하기 위한 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 조강 콘크리트 조성물에 있어서, 상기 조강 콘크리트 조성물은 7 내지 16 중량%의 조강 시멘트 결합재와 28 내지 45 중량%의 잔골재와 25 내지 50 중량%의 굵은골재와 1 내지 7 중량%의 물 및 1 내지 15 중량%의 합성폴리머를 포함하여 100 중량%으로 이루어지되, 상기 잔골재는 100 중량% 중 20 내지 100 중량%의 순환규사를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물에 의해서 달성된다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 제1항에 의해 제조되는 조강 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법에 있어서, 도로의 열화부 또는 손상부 중 어느 하나 이상을 제거하여 건전부를 노출시키는 제1 단계와 상기 조강 콘크리트 조성물을 상기 건전부에 투입하는 제2 단계 및 상기 조강 콘크리트 조성물의 표면을 평탄화하고 피막을 형성하는 제3 단계를 포함하여 이루어지는 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법에 의해 달성된다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 고품질의 친환경 순환규사를 포함하는 콘크리트 보수재를 생산함으로써, 콘크리트 보수재의 조립률, 표면수, 입도 등의 품질 균질성을 유지 및 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 친환경 순환규사를 포함하는 콘크리트 보수재를 생산함으로써, 콘크리트 보수재의 품질을 향상시키고 건설폐기물의 재활용을 확대할 수 있는 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 조강 콘크리트 조성물을 제공하여, 천연골재 고갈에 따른 콘크리트 품질 저하를 방지하고 원가 절감을 수행할 수 있는 또 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 콘크리트 보수재에 염화물이나 수분의 침투를 차단함으로써, 콘크리트의 열화를 방지할 수 있는 또 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 콘크리트 보수재에 포함되는 조강 시멘트 및 라텍스의 함유량을 감소시킴으로써 재료비 및 공사비용을 절감할 수 있는 또 다른 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 조강 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법을 나타내기 위한 순서도,
도 2는 본 발명에 따른 친환경 순환규사 및 폐콘크리트 미분말을 나타내기 위한 참고도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 조강 콘크리트 조성물은 조강 시멘트 결합재가 7 내지 16 중량%, 잔골재가 28 내지 45 중량%, 굵은골재가 25 내지 50 중량%, 물이 1 내지 7 중량% 및 합성폴리머가 1 내지 15 중량%로 배합되어 제조되며, 잔골재의 100 중량% 중에서 친환경적인 순환규사가 약 20 내지 100 중량%로 포함된다.
순환규사는 KS F 2526(콘크리트용 골재)에서 규정하는 입도를 만족하여야 하며, 다음의 <표 2>에서와 같은 품질을 만족해야 한다.
구분 순환규사
절대 건조 밀도(g/㎤) 2.2 이상
흡수율(%) 5.0 이하
마모감량(%) -
입자모양판정실적률(%) 53.0 이상
0.08㎜체 통과량 시험에서 손실된 양(%) 7.0 이하
알칼리 골재 반응 무해
점토 덩어리량(%) 1.0 이하
안전성(%) 10

이물질 함유량(%)		 유기 이물질 1.0 이하(용적)
무기 이물질 1.0 이하(질량)
즉, 순환규사는 폐(廢) 콘크리트를 순환골재로 생산하는 공정 중에서 건식 공정에 의해 생산된 순환 잔골재를 고열로 건조하고 풍력에 의해 이물질을 제거하는 공정과 인조규사와 동일한 크기로 가공하는 공정을 통해 생성되며 입도가 0.15 내지 5.0㎜이고, 흡수율 5% 이하인 것이 바람직하다.
조강 콘크리트 조성물에 잔골재가 28 중량% 미만으로 포함하게 되면, 타이닝 작업 및 마감성이 불량해지고, 45 중량%를 초과하는 경우에는 물-시멘트 비율이 증가해 강도가 떨어질 수 있다. 따라서, 조강 콘크리트 조성물에 포함되는 잔골재는 28 내지 45 중량%로 포함되는 것이 가장 바람직하다.
한편, 조강 시멘트 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트가 20 내지 50 중량%, 실리카흄이 2 내지 15 중량%, 고로슬래그 미분말이 10 내지 40 중량%, 폐콘크리트 미분말이 5 내지 20 중량%, 무수석고가 10 내지 40 중량%, 수축저감제가 0.5 내지 2 중량%, 증점제가 0.1 내지 5 중량%, 고성능 감수제가 0.1 내지 2 중량%로 배합되어 제조된다.
조강 시멘트 결합재에 포함되는 조강 포틀랜드 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트 보다 석회분과 규산분이 다소 많이 함유되어 조기에 경화되며, 강도는 2 내지 3배 높기 때문에 주요 재료로 포함되고 있으며, KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 조강 포틀랜드 시멘트 결합재 100 중량% 중에서 조강 시멘트의 함유량이 20 중량% 미만이면 초기 강도가 떨어지고, 50 중량%를 초과하는 경우에는 응결시간이 빨라 작업성에 문제가 있다. 따라서 조강 포틀랜드 시멘트 결합재 100 중량%에 포함되는 조강 포틀랜드 시멘트는 20 내지 50 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.
실리카흄은 실리콘 금속이나 실리콘 합금의 제조 과정에 사용되는 전기 아크 용광로에서 나오는 산업 부산물이다. 이 실리카흄은 주로 비정질 결정인 실리카를 80% 이상 함유하고 있으며 매우 미세하면서도 구형의 입자(평균입경 0.1㎛)로 구성되어 있다. 또한 이 실리카흄의 화학적 성분은 90% 이상이 비결정질 SiO2로 이루어져 있어 실리카의 양이 많기 때문에 매우 효과적으로 포졸란 반응을 일으키므로 콘크리트의 장기적인 강도 증가에 긍정적인 영향을 미친다. 특히 이 실리카흄은 시멘트의 입자보다 상당히 미세하기 때문에 시멘트 페이스트와 골재 사이를 이 실리카흄 입자가 채워줌으로써 충전 효과에 의해 방수효과가 향상되는 바, 교면 포장용 콘크리트에 중요하게 요구되어지는 수밀성 및 내염화이온 투과성능을 보유하게 된다.
따라서, 실리카흄이 조강 시멘트 결합제의 100 중량% 중에서 2 중량% 미만이면 내구성 증진효과가 떨어지고, 15 중량%를 초과하여 사용하는 경우에는 경제성 문제 및 흡수율이 높아 초기 소성수축균열이 발생할 수 있기 때문에 2 내지 15 중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.
조강 시멘트 결합재에 포함되는 고로슬래그 미분말은 장기 강도 발현, 투수저항성 및 내구성 증진을 위해 사용된다. 고로슬래그 미분말이 조강 시멘트 결합재의 100 중량% 중에서 10 중량% 미만을 사용하는 경우에는 수화열 저감효과가 떨어지며, 40 중량%를 초과하여 사용하는 경우에는 조기강도 발현에 문제가 발생할 수 있기 때문에 10 내지 40 중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.
조강 시멘트 결합재에 이용되는 폐콘크리트 미분말은 폐콘크리트 미분말의 100 중량%에서 주성분이 SiO2는 30 중량% 이상, CaO는 25 중량% 이상, 분말도가 2,000㎠ 이상인 것이며, 특히, SiO2는 30 내지 43중량%, CaO는 25 내지 30중량%가 포함되는 것이 바람직하다.
폐콘크리트 미분말은 시멘트 대체재 및 그라우팅용 충전재로 사용되며, 폐콘크리트 미분말의 알칼리 성분은 고로슬래그 미분말의 잠재수경성 반응을 촉진시켜 조강 콘크리트의 장기강도 발현 및 내구성 개선에 도움을 준다. 조강 시멘트 결합재 100 중량% 중에서 폐콘크리트 미분말의 함유량이 5 중량% 미만으로 함유되는 경우, 초기강도 발현이 떨어지고, 20 중량%를 초과하게 되면 흡수율이 높아 작업성 저하의 문제가 발생한다. 따라서, 초속경 시멘트 결합재 100 중량%에 포함되는 폐콘크리트 미분말은 5 내지 20 중량%로 함유되는 것이 가장 바람직하다.
한편, 폐콘크리트 미분말은 잔골재 생성 공정에서 부산물로 발생하는 건조 미분이며, 건조 미분을 선별하여 조강 시멘트 결재합재에 포함한다.
조강 시멘트 결합재에 포함되는 무수석고는 초기 강도 발현을 위해 사용되며, 무수석고의 함유량이 증가하면 빠른 경화특성을 나타낼 수 있으며, 그 함유량이 10 중량% 미만일 경우에는 조강 콘크리트 조성물의 초기강도가 약해지고, 40 중량%를 초과하는 경우에는 빠른 경화특성으로 인해 작업성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 초속경 시멘트 결합재 100 중량%에 포함되는 무수석고는 10 내지 40 중량%로 함유되는 것이 가장 바람직하다.
조강 시멘트 결합재에 포함되는 수축저감제는 폴리 에테르계 분말수축저감제(SRA: Shrinkage Reducing Admixtures)를 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 수축저감제가 조강 시멘트 결합재의 100 중량% 중에서 0.5 중량% 미만으로 함유되는 경우에는 수축저감의 효과가 떨어지며, 2 중량%를 초과하여 함유되는 경우에는 강도저하의 문제가 발생하기 때문에 0.5 내지 2 중량%의 혼합이 바람직하다.
조강 시멘트 결합재에 포함되는 증점제(thickener)에는 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose), 스타치(starch) 및 검(Gum) 등이 있으나, 강도 저하가 적은 스타치계 증점제를 사용하는 것이 바람직하다. 증점제는 조강 시멘트 결합재의 100 중량% 중에서 0.1 내지 5 중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.
조강 콘크리트 조성물에 포함되는 고성능 감수제는 나프탈렌 설폰산염계 축합물, 멜라민 포르말린 술폰산염계 축합물, 폴리카본산염계 축합물 중 어느 하나 이상을 포함하여 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 고성능 감수제는 조성물의 물과 시멘트 비율을 감소시킴으로써 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용되며, 고성능 감수제의 함유량은 조강 시멘트 결합재의 100 중량% 중에서 0.1 내지 2 중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.
합성폴리머는 교면 포장용 콘크리트에 있어 요구되는 중요한 특성 중의 하나인 반복적인 통행에 따른 진동 및 소성수축에 의하여 발생되는 균열에 대한 저항성을 높이고자 사용된다.
이에 따른 합성폴리머는 메틸 메타크릴레이트(MMA: methyl methacrylate)가 27 내지 60 중량%, 에칠 아클릴레이트(EA: ethyl acrylate)가 37 내지 70 중량%, 비닐 카르복실산(vinyl carboxylic acid)이 0.1 내지 3 중량%, 비이온계면활성제(nonionic surfactant)가 1 내지 5 중량% 및 실리콘 소포제(silicone antifoaming)가 1 내지 2 중량%로 배합되어 사용된다.
특히, 합성폴리머의 100 중량% 중에서 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate)의 함유량이 27 중량% 미만이면, 조강 콘크리트 조성물의 부착강도 및 내구성이 저하될 수 있으며, 60 중량%를 초과하는 경우에는 불안정한 결합이 발생할 수 있으므로, 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate)의 함유량은 27 내지 60 중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.
또한, 합성폴리머의 100 중량% 중에서 에칠 아클릴레이트(EA: ethyl acrylate)의 함유량이 37 중량% 미만인 경우에는 조강 콘크리트 조성물의 불안정한 결합이 발생할 수 있으며, 70 중량%를 초과하는 경우에는 강도저하의 문제가 발생할 수 있으므로 에칠 아클릴레이트(EA: ethyl acrylate)의 함유량은 37 내지 70 중량%를 혼합하는 것이 가장 바람직하다.
더욱이, 합성폴리머의 100 중량% 중에서 비닐 카르복실산(vinyl carboxylic acid)은 0.1 내지 3 중량%, 비이온계면활성제(nonionic surfactant)는 1 내지 5 중량% 및 실리콘 소포제(silicone antifoaming)는 1 내지 2 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명에 따른 조강 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법을 나타내기 위한 순서도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 도로의 포장층에 생성된 열화 부위 및 열화 정도를 확인한 후, 열화부 및 손상부를 제거하여 건전부를 노출시킨다(S110).
열화부 및 손상부의 제거는 브레이커(breaker), 상온 절삭기 및 워터제트(water jet) 등의 장비를 사용하여 절삭하는 방법으로 제거할 수 있으며, 열화부 및 손상부가 절삭 제거되어 건전부가 노출될 수 있을 정도로 작업을 수행한다.
브레이커(breaker), 상온 절삭기 및 워터제트(water jet) 등의 장비를 통해 열화부 및 손상부가 제거된 건전부는 표면 및 측면에 이물질이 다수 발생하기 때문에 노출된 건전부에 존재하는 이물질을 세척한다(S120).
노출된 건전부의 세척은 재료의 부착력을 확보하기 위한 것으로써, 샌드 블라스팅(sand blasting) 장비, 연마재가 함유된 고압수 장비 및 워터 블라스팅(water blasting) 장비 등을 사용하여 건전부의 절삭면을 세척하는 것이 바람직하다.
이후, 본 발명에 따른 조강 콘크리트 조성물을 생성하고, 생성된 조강 콘크리트 조성물을 건전부에 투입한다(S130). 이때 생성되는 조강 콘크리트 조성물은 현장믹서(강제식 또는 가경식), 배치 플랜트(batcher plant) 및 모빌믹서(mobile mixer) 등의 방법을 이용할 수 있으며, 조강 콘크리트 조성물에 포함되는 잔골재에는 순환골재가 포함되는 것이 바람직하다.
다음으로 조강 콘크리트 조성물이 투입된 건전부를 평탄화한다(S140). 평탄화는 스크리드(screed), 롤러 튜브(roller tube) 및 롤러 페이퍼(roller paper) 등의 장비를 사용할 수 있다.
이후, 평탄화 작업이 완료된 건전부에 표면처리를 수행한다(S150). S150 단계의 표면처리는 보수된 콘크리트 포장의 차량하중과 미끄럼 저항성 증대를 위하여 그루빙(grooving) 또는 타이닝(tinning)에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
마지막으로 표면처리가 완료된 건전부의 표면에 피막을 형성한다(S160). 즉, 조강 콘크리트 조성물이 투입되어 표면처리가 완료된 건전부에 피막을 형성하는 이유는 콘크리트 표면수분 증발을 억제하여 충분한 수화반응이 발생하도록 하기 위함이다. 한편, 피막이 형성된 건전부는 온도변화에 대한 영향을 적게 받을 수 있도록 양생재가 살포된다.
도 2는 본 발명에 따른 친환경 순환규사를 나타내기 위한 참고도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, (a)는 본 발명에 따른 순환규사, (b)는 골재를 분쇄한 파쇄골재, (c)는 천연모래 및 (d)는 폐콘크리트 미분말을 나타내고 있다. 즉, 종래에 조강 콘크리트 조성물에 포함되던 (b) 파쇄골재와 본 발명에 따른 (a) 순환규사를 비교 결과, (c) 천연모래와 가장 유사한 골재는 (a) 순환규사임을 알 수 있으며, (a) 순환규사를 사용하는 조강 콘크리트 조성물은 종래의 (b) 파쇄골재를 사용하는 조강 콘크리트 조성물과 비교하여 강도 향상 및 품질저하 방지를 할 수 있다.
상기의 조강 콘크리트 조성물 및 조강 시멘트 결합재를 사용한 실시예를 다음과 같이 구체적으로 제시한다. 한편, 제시되는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되지 않는다.
<실시예 1>
조강 시멘트 결합재 15 중량%, 잔골재 38 중량%, 굵은골재 38 중량%를 믹서에 투입하여 30초간 건배합 한 후, 물 3 중량% 및 합성폴리머 6 중량%를 더 첨가하여 30초간 교반하여 조강 콘크리트 조성물을 생성하였다. 이때 조강 콘크리트 조성물에 포함된 잔골재는 잔골재 100 중량%에 대하여 순환규사를 100 중량% 사용하였다.
한편, 조강 시멘트 결합재는 조강 포틀랜트 시멘트 50 중량%, 실리카흄 3 중량%, 고로슬래그 미분말 15 중량%, 폐콘크리트 미분말 10 중량%, 무수석고 17 중량%, 수축저감제 2 중량%, 증점제 1.5 중량%, 고성능 감수제 1.5 중량%를 사용하였다.
또한, 합성폴리머는 메틸 메타크릴레이트(MMA: methyl methacrylate)가 56 중량%, 에칠 아클릴레이트(EA: ethyl acrylate)가 38 중량%, 비닐 카르복실산(vinyl carboxylic acid)이 2 중량%, 비이온계면활성제(nonionic surfactant)가 3 중량% 및 실리콘 소포제(silicone antifoaming)가 1 중량%를 사용하였다.
<실시예 2>
조강 시멘트 결합재 15 중량%, 잔골재 38 중량%, 굵은골재 38 중량%를 믹서에 투입하여 30초간 건배합 한 후, 물 3 중량% 및 합성폴리머 6 중량%를 더 첨가하여 30초간 교반하여 조강 콘크리트 조성물을 생성하였다. 이때 조강 콘크리트 조성물에 포함된 잔골재는 잔골재 100 중량%에 대하여 천연잔골재 50 중량% 및 순환규사 50 중량% 사용하였다.
한편, 조강 시멘트 결합재는 조강 포틀랜트 시멘트 50 중량%, 실리카흄 3 중량%, 고로슬래그 미분말 15 중량%, 폐콘크리트 미분말 10 중량%, 무수석고 17 중량%, 수축저감제 2 중량%, 증점제 1.5 중량% 및 고성능 감수제 1.5 중량%를 사용하였다.
또한, 합성폴리머는 메틸 메타크릴레이트(MMA: methyl methacrylate)가 56 중량%, 에칠 아클릴레이트(EA: ethyl acrylate)가 38 중량%, 비닐 카르복실산(vinyl carboxylic acid)이 2 중량%, 비이온계면활성제(nonionic surfactant)가 3 중량% 및 실리콘 소포제(silicone antifoaming)가 1 중량%를 사용하였다.
<비교예 1>
조강 시멘트 결합재 15 중량%, 잔골재 38 중량%, 굵은골재 38 중량%를 믹서에 투입하여 30초간 건배합 한 후, 물 3 중량% 및 SB-Latex 6 중량% 더 첨가하여 30초간 교반하여 조강 라텍스 개질 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
조강 시멘트 결합재 15 중량%, 잔골재 38 중량%, 굵은골재 38 중량%를 믹서에 투입하여 30초간 건배합 한 후, 물 9 중량%를 더 첨가하여 30초간 교반하여 조강 콘크리트 조성물을 제조하였다.
다음의 [표 3]은 <실시예 1> 내지 <실시예 2>와 <비교예 1> 내지 <비교예 2>에 대한 각종 시험결과를 나타낸 것이다.
비고 시험항목 기준값 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비고


구조
특성		 압축강도
(MPa)		 72시간 21 이상 23.4 26.3 21.2 22.3 KS F
2405
28일 27 이상 32.3 38.4 29.3 35.0
휨강도
(Mpa)		 72시간
3.15 이상		 5.7 6.2 5.4 2.9 KS F
2408
28일 8.1 8.5 7.2 4.5
부착강도
(MPa)		 72시간
1.4 이상		 1.7 1.8 1.4 0.6 KS F
2762
28일 2.4 2.6 1.8 1.1
적합
특성		 건조수축
(%)
3~28일
0.15 이하
-0.05
-0.05
-0.1
-0.16		 KS F
2424




내구
특성		 염소이온
침투저항성
(coulombs)
28일
1,000 이하
420
340
870
3,200
KS F
2711
마모저항성
(㎜)
28일		 2㎜ 이하
(30분)
0.9
0.7
1.5
2.2		 ASTM C
779 B법
동결융해
저항성
(%)
28일
80 이상
89
90
86
71		 KS F 2456
(300 cycle -A법)

균열저항성		 28일 구조건조
수축균열 없음		 균열
없음		 균열
없음		 균열
없음
균열		 ASTM C 1581
<표 3>의 표시된 시험결과에 따르며, 순환규사를 사용한 <실시예 1>과 <실시예 2>에서는 최적입도와 고품질 순환규사를 사용함으로써, <비교예>에 비하여 높은 강도특성 및 내구성을 확인할 수 있고, 고가의 조강 시멘트 및 라텍스 사용량을 대폭 줄여 원가를 절감할 수 있는 특징이 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
(a) 순환규사 (b) 파쇄골재
(c) 천연모래 (d) 폐콘크리트 미분말

Claims (13)

  1. 조강 콘크리트 조성물에 있어서,
    상기 조강 콘크리트 조성물은
    7 내지 16 중량%의 조강 시멘트 결합재;
    28 내지 45 중량%의 잔골재;
    25 내지 50 중량%의 굵은골재;
    1 내지 7 중량%의 물; 및
    1 내지 15 중량%의 합성폴리머
    를 포함하여 100 중량%으로 이루어지되, 상기 잔골재 100 중량% 중 20 내지 100 중량%의 순환규사를 포함하며, 상기 조강 시멘트 결합재는 20 내지 50 중량%의 조강 포틀랜드 시멘트, 2 내지 15 중량%의 실리카흄, 10 내지 40 중량%의 고로슬래그 미분말, 5 내지 20 중량%의 폐콘크리트 미분말, 10 내지 40 중량%의 무수석고, 0.5 내지 2 중량%의 수축저감제, 0.1 내지 5 중량%의 증점제 및 0.1 내지 2 중량%의 고성능 감수제를 포함하여 100 중량%으로 제조되는 것을 특징으로 하는 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 순환규사는 폐(廢) 콘크리트를 순환골재로 생산하는 공정 중에서 건식 공정에 의해 생산된 순환 잔골재를 풍력에 의해 이물질을 제거하는 공정과, 인조규사와 동일한 크기로 가공하는 공정을 통해 생성되며, 입도가 0.15 내지 5.0㎜이고, 흡수율 5% 이하인 것을 특징으로 하는 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 폐콘크리트 미분말은 상기 폐콘크리트 미분말의 100 중량%에서 SiO2 30 중량% 이상 및 CaO 25 중량% 이상을 포함하며, 분말도는 2,000㎠/g 이상인 것을 특징으로 하는 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 폐콘크리트 미분말은 상기 잔골재의 생성공정에서 부산물로 발생하는 건조 미분인 것을 특징으로 하는 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 합성폴리머는
    27 내지 60 중량%의 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate);
    37 내지 70 중량%의 에칠 아클릴레이트(ethyl acrylate);
    0.1 내지 3 중량%의 비닐 카르복실산(vinyl carboxylic acid);
    1 내지 5 중량%의 비이온계면활성제(nonionic surfactant); 및
    1 내지 2 중량%의 실리콘 소포제(silicone antifoaming)
    를 포함하여 100 중량%로 제조되는 것을 특징으로 하는 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고성능 감수제는 나프탈린 술폰산염계, 멜라민포르말린 수지 술폰산염계 또는 폴리카르본산계 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물.
  8. 제1항에 의해 제조되는 조강 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법에 있어서,
    도로의 열화부 또는 손상부 중 어느 하나 이상을 제거하여 건전부를 노출시키는 제1 단계;
    상기 조강 콘크리트 조성물을 상기 건전부에 투입하는 제2 단계; 및
    상기 조강 콘크리트 조성물의 표면을 평탄화하고 피막을 형성하는 제3 단계
    를 포함하여 이루어지는 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 단계에서 상기 건전부가 노출된 이후, 샌드 블라스팅(sand blasting) 장비, 연마재가 함유된 고압수 장비 또는 워터 블라스팅(water blasting) 중 어느 하나 이상을 사용하여 상기 건전부의 절삭면을 청소하는 것을 특징으로 하는 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 단계에서 상기 도로의 열화부 또는 상기 손상부 중 어느 하나 이상의 제거는 브레이커(breaker), 상온 절삭기 또는 워터제트(water jet) 중 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 조강 콘크리트 조성물은 현장믹서, 배치 플랜트(batcher plant) 또는 모빌믹서(mobile mixer) 중 어느 하나 이상을 사용하여 생성하는 것을 특징으로 하는 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제3 단계에서 상기 평탄화는 스크리드(screed), 롤러 튜브(roller tube) 또는 롤러 페이퍼(roller paper) 중 어느 하나 이상을 사용하며, 상기 평탄화 이후에 그루빙(grooving) 또는 타이닝(tinning)에 의해 표면처리를 수행하고 상기 피막을 형성하는 것을 특징으로 하는 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 피막이 형성된 상기 건전부에 양생제를 살포하는 것을 특징으로 하는 친환경 순환규사를 잔골재로 사용하는 조강 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법.
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