KR101364149B1

KR101364149B1 - 도로 및 공항포장 부분단면 보수용 알칼리 활성 모르타르 조성물

Info

Publication number: KR101364149B1
Application number: KR20120084819A
Authority: KR
Inventors: 권수안; 안지환; 전성일
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2014-02-17
Also published as: KR20140017927A

Abstract

본 발명은 도로 및 공항포장 부분단면 보수에 이용되는 알칼리 활성 모르타르 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포틀랜드 시멘트를 사용하지 않는 결합재에 알칼리 활성제를 첨가함으로써 조기강도 발현 및 현장적용성 개선을 도모한 알칼리 활성 모르타르 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 고로슬래그, 플라이애쉬, 생석회, 킬른 더스트, 실리카 흄으로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 결합재; 및 수산화나트륨 및 규산나트륨을 포함하고 상기 결합재 중량 대비 10~15 중량%의 알칼리 활성제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 모르타르 조성물이 제공된다.

Description

도로 및 공항포장 부분단면 보수용 알칼리 활성 모르타르 조성물{COMPOSITION OF ALKALI ACTIVATED MORTAR FOR PARTIAL-DEPTH REPAIR OF ROAD AND AIRPORT PAVEMENT}

본 발명은 도로 및 공항포장 부분단면 보수에 이용되는 알칼리 활성 모르타르 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포틀랜드 시멘트를 사용하지 않는 결합재에 알칼리 활성제를 첨가함으로써 조기강도 발현 및 현장적용성 개선을 도모한 알칼리 활성 모르타르 조성물에 관한 것이다.

일반적으로, 무기결합재인 포틀랜드 시멘트는 제조 공정 중에 원료의 주성분이 CaCO₃인 석회석을 열처리하는 과정에서 막대한 에너지가 소비되며, 시멘트 제조량의 44 중량% 이상인 온실가스 CO₂가 다량 발생한다는 문제점이 있다. 그에 따라, 포틀랜드 시멘트 사용량을 줄이고, 이를 대체할 수 있는 결합재 개발이 시급한 실정이다.

아울러, 현재 도로 및 공항포장에 이용되는 부분단면 보수재료로써 초속경시멘트, 가열형 폴리우레탄, 에폭시몰탈 등이 사용된다. 그러나, 이러한 보수재료들은 기존 콘크리트 부재와 재료적 이질성을 가지고 있어, 보수후 조기파손이 자주 발생한다는 문제가 있어 개선이 요구된다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 포틀랜드 시멘트를 전혀 사용하지 않는 결합재에 알칼리 활성제를 첨가함으로써 도로 및 공항포장 부분단면 보수용 모르타르 조성물을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면,

고로슬래그, 플라이애쉬, 생석회, 킬른 더스트, 실리카 흄으로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 결합재; 및 수산화나트륨 및 규산나트륨을 포함하고 상기 결합재 중량 대비 10~15 중량%의 알칼리 활성제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 모르타르 조성물이 제공된다.

상기 결합재는 상기 고로슬래그 50~70 중량% 및 상기 플라이애시 30~50 중량%를 포함하여 혼합 제조되고, 상기 알칼리 활성제는 상기 수산화나트륨 30~50 중량% 및 상기 규산나트륨 50~70 중량%를 포함하여 혼합 제조되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 결합재는 상기 고로슬래그 70 중량%, 상기 플라이애시 0~10 중량%, 상기 생석회(CaO) 1.5 중량%, 상기 시멘트 킬른 더스트 7~14 중량% 및 상기 실리카흄 9~15 중량%를 포함하여 혼합 제조되고, 상기 알칼리 활성제는 상기 수산화나트륨 30~50 중량% 및 상기 규산나트륨 50~70 중량%를 포함하여 혼합 제조되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 결합재 중량 대비 0.5 중량%의 감수제를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따르면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 알칼리 활성 모르타르 조성물을 제공함으로써 도로 및 공항포장 부분단면 보수후 조기강도 발현을 통해 신속한 교통개방이 가능하다는 효과가 있다.

또한, 산업부산물로 취급되는 플라이 애시와 고로슬래그를 시멘트 대체재로 사용할 수 있어 경제적이고 친환경적이다.

아울러, 폭열저항성, 산염에 대한 저항성, 부식저항성, 알칼리골재반응 저항성 등이 우수하다.

나아가, 기존 콘크리트 부재와의 부착성이 개선되고, 도로 및 공항 포장의 수명을 연장시켜 공용성이 증진된다는 효과가 있다.

도 1은 표 1에 나타난 배합비에 따른 실시예과 비교예에 따라 제조된 알칼리 활성 모르타르의 재령 1일 압축강도를 도시한 그래프이다.
도 2는 표 1에 나타난 배합비에 따른 실시예과 비교예에 따라 제조된 알칼리 활성 모르타르의 재령 7일 압축강도를 도시한 그래프이다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데, 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하, 도면 및 실험결과를 참조하여 본 발명에 따른 구성과 실시예를 상세히 설명한다.

표 1은 본 실험에 사용된 실시예1∼5 및 비교예1∼4의 배합비를 나타낸다. 알칼리 활성제는 액상타입의 수산화나트륨과 규산나트륨을 사용하였으며, 액상타입 규산나트륨은 고형분 비율이 50%, 규산나트륨은 38.5%인 것이며, 특히 규산나트륨은 Ms(SiO₂/Na₂O)가 3.1인 것을 사용하였다.

결합재에는 일반 플라이애시(2종), 일반 고로슬래그(3종), 생석회, 시멘트 킬른 더스트, 실리카흄을 사용하였다. 여기서 시멘트 킬른 더스트는 시멘트 제조 시 킬른 공정에서 발생되는 비산분진을 포함한 미세입자를 말한다.

도 1은 표 1에 나타난 배합비에 따른 실시예과 비교예에 따라 제조된 알칼리 활성 모르타르의 재령 1일 압축강도를 도시한 그래프이다. 도 1을 참조하면, 실시예1∼5에 따른 배합에 의한 모르타르의 압축강도는 21MPa 이상이고, 비교예1∼4에 따른 배합에 의한 모르타르의 압축강도는 이에 미치지 않고 18MPa 이하임을 확인할 수 있다.

또한, 도 2는 표 1에 나타난 배합비에 따른 실시예과 비교예에 따라 제조된 알칼리 활성 모르타르의 재령 7일 압축강도를 도시한 그래프이다. 도 2를 참조하면, 실시예1∼5에 따른 배합에 의한 모르타르의 압축강도는 대략 40MPa 정도이고, 비교예1∼4에 따른 배합에 의한 모르타르의 압축강도는 35MPa 이하임을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 조기에 고강도를 발현시킬 수 있는 알칼리 활성 모르타르 제조가 가능하다.

상기 실험결과에 따르면, 결합재의 비율, 알칼리 활성제의 양, 물-결합재비가 모르타르의 조기강도에 영향을 미치기 때문이다. 일반적으로, 결합재는 물의 배합으로는 경화특성을 나타내지 못하지만, 알칼리 활성제의 첨가를 통해 결합재 표면을 자극해 화학성분들이 용출됨으로써 경화특성을 나타낸다. 따라서, 알칼리 활성제의 첨가량이 모르타르의 강도발현 특성에 많은 영향을 미친다.

상기 실험결과로부터 물-결합재비 0.5에 고로슬래그와 플라이애시를 첨가하는 경우, 알칼리 활성제는 15%(결합재 대비)이상을 첨가해야 하고, 결합재에서는 플라이애시 보다는 고로슬래그 비율을 높이는 것이 강도발현에 유리하므로 플라이애시는 50% 이하를 첨가하는 것이 바람직하다.

일반적으로, 고로슬래그는 반응성이 크고 플라이애시는 반응성이 작으므로, 조기강도용 재료로 적용하기 위해서는 플라이애시의 비율을 낮추는 것이 바람직하다. 다만, 고로슬래그의 비율이 너무 높으면, 응결시간이 짧아져 작업성 확보하기 어렵고, 80% 이상 첨가시 백태 현상, 표면갈라짐 현상이 발생할 수 있어, 고로슬래그는 70% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.

한편, 고성능감수제 첨가하고 물-결합재비는 0.4로 하고 알칼리 활성제는 10%로 고정하며 4~5가지 종류의 결합재 성분을 배합해 제조한 모르타르에 따른 실험결과에 의하면, 시멘트 킬른 더스트의 비율이 약 20% 정도인 경우 상대적으로 압축강도가 감소하고 실리카흄의 비율이 증가할 때 압축강도가 증가한다. 일반적으로 시멘트 킬른 더스트는 10% 전후로 사용되고 있으며 상기 실험결과를 고려할 때, 시멘트 킬른 더스트은 7~14% 정도 첨가되는 것이 바람직하다. 또한, 실리카흄은 첨가량을 증가시킬수록 강도증진 측면에서 유리하나 경제성 측면을 고려하여 실리카흄은 9~15% 정도 첨가되는 것이 바람직하다. 그리고, 생석회는 2% 이상 첨가될 경우 발열과 함께 응결을 가속화하여 작업성을 저하시킬 수 있으므로 생석회는 1.5% 정도로 고정되는 것이 바람직하다.

이상에서 실시예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 당업자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.

Claims

고로슬래그 70중량%, 플라이애시 1~10중량%, 생석회(cao) 1.5중량%, 킬른 더스트 7~14중량%, 실리카 흄 9~15중량%로 구성된 결합재; 및
수산화나트륨 30~50중량% 및 규산나트륨 50~70중량%로 혼합 제조되며, 상기 결합재 중량 대비 10~15중량%의 비율을 갖는 알칼리 활성제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 모르타르 조성물.
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청구항 1에 있어서,
상기 결합재 중량 대비 0.5 중량%의 감수제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 모르타르 조성물.