KR101405295B1 - 해조류를 이용한 친환경 교량포장용 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분말도가 3,200 내지 6,500cm²/g인 시멘트 100중량부를 기준으로, 해조류 3 내지 10중량부; 골재 10 내지 1,000중량부; 고분자 수지 10 내지 50중량부; 분말도 3,000 내지 3,800cm²/g, 밀도 1.5 내지 2.8g/cm³인 미분쇄한 플라이 애쉬 및 분말도가 블레인 비표면적으로 4,000 내지 12,000cm²/g가 되도록 분쇄한 제지 애쉬를 1:9 내지 9:1 중량비로 혼합한 애쉬 10 내지 70중량부; 경화제 2 내지 30중량부; 고로슬래그 10 내지 70중량부; 3 내지 5중량%의 산화지르코늄을 포함하고, 200 내지 300kg/m³의 단위용적중량을 가지며, 100,000 내지 150,000cm²/g의 분말도와 0.3 내지 1마이크로미터의 입자크기를 갖는 지르코늄 실리카 퓸 10 내지 70중량부; 및 나프탈렌계 고성능 감수제가 80 내지 95중량%이고, 폴리카르복실산형 고성능 감수제가 5 내지 20중량%로 이루어진 고성능 감수제로서 콘크리트 중의 전 공기량이 용적으로 4 내지 6%가 되도록 하는 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 교량포장용 콘크리트 조성물로 구성되되; 불포화 폴리에스터계 저수축제를 경화제 100중량% 내에서 1 내지 30중량%로 더 포함되며; 트리메산에스테르, 안식향산에스테르, 에틸사이클로헥산, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올디이소부틸레이트 중에서 선택되는 하나인 점감제, 및 폴리실록산을 포함하는 소포제를 고분자 수지 100중량부를 기준으로 1 내지 20중량부로 더 포함하는 교량포장용 콘크리트 조성물.
본 발명에 따른 교량포장용 콘크리트 조성물은 외기온도변화에 따른 영향을 최소화하여 균열, 표면박리, 탈락(포트홀) 등의 발생을 방지할 수 있으며, 동절기 초기결빙에 대한 예방효과가 뛰어남과 동시에 압축강도가 높아 교면포장에 적용하기 용이한 효과가 있다.

Description

해조류를 이용한 친환경 교량포장용 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 시공방법{Eco-Friendly Concrete Composition for Paving Bridge Using Seaweeds and Constructing Methods Using Thereof}

본 발명은 교량포장용 콘크리트 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 교량의 교면을 포장하기 위한 해조류를 이용한 친환경 교량포장용 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.

교량의 교면포장방법으로 아스팔트콘크리트를 이용한 교면포장 시공방법이 주로 시행되어 왔는데, 이는 모두 투수성 포장이므로 교량 바닥판 철근 콘크리트를 보호하기 위하여 교면포장에 앞서 방수층을 설치하게 되어 시공상 번거로운 점이 있고, 수년 간격으로 절삭하여 재포장하는 것이 필요하여 추가적인 비용이 발생되는 문제점이 있다.

이와 같은 종래의 아스팔트 콘크리트 교면포장의 경우에는 아스팔트의 절삭이후 재포장 시 방수층이 파손되어 교면의 방수기능이 상실하게 되고, 교량 바닥판 철근콘크리트에 염화물이온이 침투되어 철근의 부식이 촉진되며, 그 결과 철근콘크리트에 균열이 발생하여 교량 바닥판 콘크리트의 내구성이 조기에 저하되는 문제점이 대두되어 왔다.

또한, 아스팔트콘크리트는 가요성 포장 재료로서 소성변형, 노화, 박리 등에 의한 소요의 주행성을 확보하기 위해서 평균적으로 약 5년에 1회씩 재포장을 해야 하기 때문에 이로 인한 교량 유지관리비가 과다 투입되고 교통장애를 발생시키는 원인을 제공하게 된다.

더욱이, 상기 종래의 아스팔트콘크리트는 교량상판의 노후화 징후 파악이 곤란하고, 방수층의 시공이 불량하거나 파손될 경우, 상판에 염화물이 침투하여 철근이 부식되거나 우수의 침투에 의한 교량 바닥판 콘크리트의 건/습의 반복과 동결/융해의 반복으로 콘크리트가 열화하는 현상이 발생하여 교량의 공용성을 단축시키는 문제점이 있다.

한편, 콘크리트마모층 포장방법은 교량의 바닥판 콘크리트와 동시 타설로 시공성이 우수하나, 소요의 평탄성 확보가 어렵고 균열이 발생되어 콘크리트의 투수성에 따른 염화물의 침투로 철근이 부식되고 이로 인한 콘크리트의 균열이 확산되어 교면의 내하력이 조기에 저하되고 확실한 방수가 곤란하다는 단점이 있어 일부 교량에 적용한 이래 현재는 거의 사용되지 않는 공법이다.

한편, 교면포장은 반복되는 교통하중과 다양한 환경조건에 직접 노출되어 있어 교량부재중 파손이 가장 빈번한 부재이므로 교면 포장재료는 소요의 평탄성을 확보할 수 있어야 하고, 방수성이 있어야 하며, 균열에 대한 저항성과 바닥판 콘크리트와 부착되어 일체화 거동을 할 수 있는 재료 및 시공방법이 요구되고 있다.

따라서 아스팔트 콘크리트 교면 포장공법이나 콘크리트마모층 교면포장 공법등과 같은 종래의 교면포장 재료 및 그 시공방법의 단점을 개선하고, 상기 교면포장 재료의 구비조건을 만족시키기 위하여 부착력이 우수하고 균열억제 및 방수효과가 뛰어난 라텍스혼합개질콘크리트를 이용한 콘크리트 교면포장 시공방법이 절실히 요구되어 왔다.

특히, 2000년 이후 속경성 시멘트와 폴리머로 콘크리트의 성능을 개선한 개질콘크리트가 개발되었으며, 짧은 경화시간과 높은 투수저항성, 동결융해저항성 등으로 인하여 콘크리트 도로구조물의 보수재료로 널리 사용되고 있다.

그러나 상기 개질콘크리트는 다량의 라텍스를 포함하므로 비용이 고가이고, 열반사율이 높아 동절기 초기결빙에 대한 예방효과가 종래 아스팔트 콘크리트보다 미비하며, 열흡수율이 낮아 우리나라와 같이 외기온도변화(일교차, 4계절)가 심한 환경에서는 온도응력으로 인하여 균열, 표면박리, 탈락(포트홀) 등이 발생한다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 극복하기 위해 창출된 것으로서, 라텍스혼합개질콘크리트(LMC : Latex Modified Concrete) 공법에 이용되는 교량포장 조성물의 특성을 최대한 살리면서, 저비용이면서도 효과적으로 교면포장을 수행할 수 있도록 하는 교량포장용 콘크리트 조성물, 특정적으로 해조류를 이용한 친환경 교량포장용 콘크리트 조성물을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 외기온도변화에 따른 영향을 최소화하여 균열, 표면박리, 탈락(포트홀) 등의 발생을 방지할 수 있으며, 동절기 초기결빙에 대한 예방효과가 뛰어남과 동시에 압축강도와 같은 물성까지 향상시킬 수 있는 교량포장용 콘크리트 조성물을 제공하고자 한다.

본 발명은
분말도가 3,200 내지 6,500cm²/g인 시멘트 100중량부를 기준으로,
해조류 3 내지 10중량부;
골재 10 내지 1,000중량부;
고분자 수지 10 내지 50중량부;
분말도 3,000 내지 3,800cm²/g, 밀도 1.5 내지 2.8g/cm³인 미분쇄한 플라이 애쉬 및 분말도가 블레인 비표면적으로 4,000 내지 12,000cm²/g가 되도록 분쇄한 제지 애쉬를 1:9 내지 9:1 중량비로 혼합한 애쉬 10 내지 70중량부;
경화제 2 내지 30중량부;
고로슬래그 10 내지 70중량부;
3 내지 5중량%의 산화지르코늄을 포함하고, 200 내지 300kg/m³의 단위용적중량을 가지며, 100,000 내지 150,000cm²/g의 분말도와 0.3 내지 1마이크로미터의 입자크기를 갖는 지르코늄 실리카 퓸 10 내지 70중량부; 및
나프탈렌계 고성능 감수제가 80 내지 95중량%이고, 폴리카르복실산형 고성능 감수제가 5 내지 20중량%로 이루어진 고성능 감수제로서 콘크리트 중의 전 공기량이 용적으로 4 내지 6%가 되도록 하는 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 교량포장용 콘크리트 조성물로 구성되되;
불포화 폴리에스터계 저수축제를 경화제 100중량% 내에서 1 내지 30중량%로 더 포함되며;
트리메산에스테르, 안식향산에스테르, 에틸사이클로헥산, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올디이소부틸레이트 중에서 선택되는 하나인 점감제, 및 폴리실록산을 포함하는 소포제를 고분자 수지 100중량부를 기준으로 1 내지 20중량부로 더 포함하는 교량포장용 콘크리트 조성물을 제공한다.

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또한, 본 발명은
포장 대상표면의 이물질을 제거한 후 청소하는 이물질 제거-청소단계;
상기 이물질 제거-청소단계가 종료된 표면에 분말도가 3,200 내지 6,500cm²/g인 시멘트 100중량부를 기준으로, 해조류 3 내지 10중량부; 골재 10 내지 1,000중량부, 고분자 수지 10 내지 50중량부, 분말도 3,000 내지 3,800cm²/g, 밀도 1.5 내지 2.8g/cm³인 미분쇄한 플라이 애쉬 및 분말도가 블레인 비표면적으로 4,000 내지 12,000cm²/g가 되도록 분쇄한 제지 애쉬를 1:9 내지 9:1 중량비로 혼합한 애쉬 10 내지 70중량부, 경화제 2 내지 30중량부; 고로슬래그 10 내지 70중량부, 3 내지 5중량%의 산화지르코늄을 포함하고, 200 내지 300kg/m³의 단위용적중량을 가지며, 100,000 내지 150,000cm²/g의 분말도와 0.3 내지 1마이크로미터의 입자크기를 갖는 지르코늄 실리카 퓸 10 내지 70중량부, 및 나프탈렌계 고성능 감수제가 80 내지 95중량%이고, 폴리카르복실산형 고성능 감수제가 5 내지 20중량%로 이루어진 고성능 감수제로서 콘크리트 중의 전 공기량이 용적으로 4 내지 6%가 되도록 하는 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 교량포장용 콘크리트 조성물로 구성되되, 불포화 폴리에스터계 저수축제를 경화제 100중량% 내에서 1 내지 30중량%로 더 포함하며, 트리메산에스테르, 안식향산에스테르, 에틸사이클로헥산, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올디이소부틸레이트 중에서 선택되는 하나인 점감제, 및 폴리실록산을 포함하는 소포제를 고분자 수지 100중량부를 기준으로 1 내지 20중량부로 더 포함하는 교량포장용 콘크리트 조성물을 물과 혼합한 뒤 타설하는 타설단계; 및
상기 타설단계가 종료된 후 교량포장용 콘크리트 조성물을 양생하는 양생단계를 포함하는 교량포장용 콘크리트 조성물의 시공방법을 제공한다.

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본 발명에 따른 교량포장용 콘크리트 조성물은 외기온도변화에 따른 영향을 최소화하여 균열, 표면박리, 탈락(포트홀) 등의 발생을 방지할 수 있으며, 동절기 초기결빙에 대한 예방효과가 뛰어남과 동시에 압축강도가 높아 교면포장에 적용하기 용이하다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.

한 가지 관점에서, 본 발명은 시멘트 100중량부를 기준으로, 해조류 3 내지 10중량부; 골재 10 내지 1,000중량부; 고분자 수지 10 내지 50중량부; 애시 10 내지 70중량부; 경화제 2 내지 30중량부; 고로슬래그 10 내지 70중량부; 실리카 퓸 10 내지 70중량부; 및 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 교량포장용 콘크리트 조성물을 제공한다.

다른 관점에서, 본 발명은 포장 대상표면의 이물질을 제거한 후 청소하는 이물질 제거-청소단계; 상기 이물질 제거-청소단계가 종료된 표면에 시멘트 100중량부를 기준으로 해조류 3 내지 10중량부, 골재 10 내지 1,000중량부, 고분자 수지 10 내지 50중량부, 애시 10 내지 70중량부, 경화제 2 내지 30중량부, 고로슬래그 10 내지 70중량부, 실리카 퓸 10 내지 70중량부, 및 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 교량포장용 콘크리트 조성물을 물과 혼합한 뒤 타설하는 타설단계; 및 상기 타설단계가 종료된 후 교량포장용 콘크리트 조성물을 양생하는 양생단계를 포함하는 교량포장용 콘크리트 조성물의 시공방법을 제공한다.

본 발명에 따른 시멘트는 당업계에서 통상적으로 사용되는 시멘트라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 일반 포틀랜드 시멘트 또는 고로슬래그시멘트, 초미분말시멘트 등의 특수 시멘트 등을 사용할 수 있다.

상기 시멘트의 바람직한 분말도는 3,200 내지 6,500cm²/g인 것이 좋다.

본 발명에 따른 교량포장용 콘크리트 조성물을 구성하는 시멘트 외 나머지 성분들의 함량은 시멘트 100중량부를 기준으로 한다.

본 발명에 따른 해조류는 교량포장용 콘크리트 조성물, 특정적으로 친환경 교량포장용 콘크리트 조성물에 포함되어 상기 교량포장용 콘크리트 조성물이 건조 및 경화시에 수축이 커져 갈라지거나 굴곡 및 충격강도가 약하여 용이하게 부서지는 것을 방지할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 해조류는 라텍스혼합개질콘크리트(LMC : Latex Modified Concrete) 공법에 사용되는 라텍스를 대체하기 위해 사용되는 것으로서, 콘크리트 타설 작업 중에는 해조류가 독립적으로 활동하므로 콘크리트의 유동성을 증대시키고, 수화반응 과정에서는 시멘트 수화물 주위에 해조류 입자 막을 형성하여 부착성을 증대시키며, 경화 후에는 콘크리트 내 미세공극이 해조류에 의해 충진됨에 따라 균열의 발생을 억제할 수 있도록 한다.

또한, 상기 해조류는 교량포장용 콘크리트 조성물을 구성하는 구성성분들 간의 결합을 촉진시키고, 균열을 방지할 수 있도록 한다.

여기서, 상기 해조류는 세계적으로 약 8,000 종, 한국 근해에는 약 500여 종이 서식하고 있으므로, 이들 모두를 사용할 수 있지만, 바람직한 해조류로서 녹조류, 갈조류, 홍조류 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상을 사용하는 것이 좋다.

바람직한 해조류로 대표적인 것은 녹조류로는 가시파래, 홀파래, 청태, 해캄, 파래, 청각, 구슬청각, 옥덩굴, 염주말 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 갈조류로는 미역, 다시마, 헛가지말, 민가지말, 패, 고리매, 미역쇠, 감태, 곰피, 대황, 쇠미역사촌, 모자반, 괭생이 모자반, 지충이, 톳 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 홍조류로는 김, 우뭇가사리, 불등가사리, 코토니, 개도박, 둥근돌김, 개우무, 새발, 참풀가사리, 꼬시래기, 진두발, 참도박, 가시우무, 비단풀, 단박, 돌가사리, 석목, 지누아리 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

특정 양태로서, 본 발명에 따른 해조류는 건조된 해조류, 분말 형태의 해조류 또는 끊여서 농축시킨 농축액 형태를 사용할 수도 있지만, 추천하기로는 건조 후 분쇄한 분말 형태의 고형분을 사용하는 것이 좋다.

바람직한 해조류의 사용량은 시멘트 100중량부를 기준으로 3 내지 10중량부인 것이 좋다.

본 발명에 따른 골재는 콘크리트 등과 같이 결합재에 의하여 뭉쳐져서 한 덩어리를 이룰 수 있는 건설용 광물질 재료이며, 화학적으로 안정하다.

상기 골재는 교면, 즉 교량의 포장면 포장을 위한 콘크리트를 제조하기 위해 시멘트와 물에 혼합하는 모래, 자갈, 현무암, 오석, 바잘트, 기타 이와 비슷한 재료를 지칭한다.

특정적으로, 상기 골재로서 약 25mm의 입경 및 약 0.7%의 흡수율을 갖는 염기성 맥암 및/또는 약 5mm의 입경 및 5.40%의 흡수율을 갖는 보크사이트를 더 포함할 수 있다.

상기 골재는 크기에 따라 0.074mm 이상 4.76mm 미만의 것은 잔골재라 하고, 4.76mm 이상의 것은 굵은 골재라 한다. 바람직한 골재의 사용량은 시멘트 100중량부를 기준으로 10 내지 1,000중량부인 것이 좋고, 상기 골재에 포함되는 잔골재 및 굵은 골재의 혼합량은 특별히 제한되지 않으므로 필요에 따라 적절하게 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 고분자 수지는 교량포장용 콘크리트 조성물의 방수성 및 부착성 등을 제공하는 동시에 강도를 향상시키고, 균열 발생을 억제하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 고분자 수지라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 알키드 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 또는 이들의 혼합물로 이루어진 고분자 수지를 사용하는 것이 좋다.

이때, 상기 고분자 수지의 함량은 특별히 한정되지 않지만, 교량포장용 콘크리트 조성물에 포함된 시멘트 100중량부를 기준으로 10 내지 50중량부를 포함하는 것이 좋다.

본 발명에 따른 애시는 교량포장용 콘크리트 조성물에 적량 혼합하여 사용하면 가공성이 개선되고 경화열이 완화됨과 더불어 장기적인 강도 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.

이에, 상기 애시는 전술한 목적으로 사용되는 애시라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 플라이 애시 및/또는 제지 애시를 사용하는 것이 좋다.

상기 플라이 애시는 미분탄을 연소하는 보일러의 연도 가스로부터 집진기로 채취한 석탄재를 의미하는 것으로서, 구상인 입자 크기는 시멘트와 같은 정도이고, 알루미나와 실리카가 주성분이다.

특정 양태로서, 본 발명에 따른 플라이 애시는 미분쇄한 플라이 애시를 사용할 수 있는바, 상기 미분쇄한 플라이 애시는 미분쇄하지 않은 플라이 애시를 사용하는 것 보다 향상된 고강도성 및/또는 유동성을 제공한다.

이때, 본 발명에 따른 미분쇄한 플라이 애시의 분말도는 3,000 내지 3,800cm²/g, 바람직하게는 3,000 내지 3,800cm²/g, 보다 바람직하게는 3,700cm²/g 미만이고, 밀도는 1.5 내지 2.8g/cm³, 바람직하게는 약 2.2g/cm³인 것이 좋다.

한편, 상기 제지 애시는 시멘트의 수화시 발열반응에 의해 형성될 수 있는 수화물과 상온에서 서서히 반응하여 불용성의 화합물을 생성할 수 있도록 한다.

특히, 본 발명에 따른 교량포장용 콘크리트 조성물은 상기 제지 애시가 포함됨으로써, 보수능력이 제공될 수 있다.

이러한 제지 애시는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 폐기물로 처리되어 왔던 제지공장 슬러지를 500 내지 1,300℃ 정도의 온도에서 열처리하여 얻은 애시를 분말도가 블레인(blaine) 비표면적으로 4,000 내지 12,000cm²/g 정도가 되도록 분쇄한 것을 사용하는 것이 좋다.

특히, 상기 제지 애시는 교량포장용 콘크리트 조성물에 포함되어 고강도성, 고내구성 및 유동성을 향상시킬 수 있다.

특정 양태로서, 본 발명에 따른 애시는 플라이 애시와 제지 애시를 1:9 내지 9:1 중량비, 바람직하게는 2:8 내지 8:2의 중량비로 혼합하여 교량포장용 콘크리트 조성물의 강도, 수밀성 및 보수성뿐만 아니라 내구성과 유동성을 함께 향상시킬 수 있다.

바람직한 애시의 사용량은 시멘트 100중량부를 기준으로 10 내지 70중량부인 것이 좋다.

본 발명에 따른 경화제는 교량포장용 콘크리트 조성물을 경화시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 경화제, 예를 들면, 헥사메틸렌테트라민, 아민류, 폴리아마이드 또는 이들의 혼합물로 이루어진 경화제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.

바람직한 경화제의 사용량은 시멘트 100중량부를 기준으로 2 내지 30중량부를 사용하는 것이 좋다.

특정 양태로서, 본 발명에 따른 경화제는 저수축제를 더 포함할 수 있다.

이러한 경우, 상기 저수축제는 경화제 전체 중량 기준으로 30중량%를 넘지 않는 범위에서 사용하는 것을 추천한다.

바람직한 저수축제로는 불포화 폴리에스터계 저수축제, 예를 들면 불포화 폴리에스터 수지로 이루어진 저수축제를 사용하는 것을 추천한다.

본 발명에 따른 고로슬래그(blast furnace slag)는 용광로에서 철광석으로부터 선철을 만들 때 생기는 슬래그로서, 철 이외의 불순물이 모인 것이고, 선철 1t당 500 내지 1,000kg이 나오며, 콘크리트의 혼화재로 사용된다.

상기 고로슬래그의 함량은 특별히 제한되지 않고, 필요에 따라 적절하게 조절할 수 있으며, 예를 들어 시멘트 100중량부를 기준으로 10 내지 70중량부를 사용할 수 있다.

여기서, 상기 산업부산물인 슬래그, 특정적으로 고로슬래그와 애시는 콘크리트에 포함된 시멘트에 일정량을 대체하여 사용함으로써, 시멘트의 사용량을 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따른 실리카 퓸(silica fume)은 금속 실리콘 또는 규소 합금을 제조할 때에 발생하는 부산물로서, 무정형 이산화규소이다.

상기 실리카 퓸은 시멘트 100중량부를 기준으로, 10 내지 70중량부를 사용하는 것이 바람직하다.

특정 양태로서, 본 발명에 따란 실리카 퓸은 지르코늄 실리카 퓸을 포함할 수 있다.

이때, 상기 지르코늄 실리카 퓸은 지르코니아의 제조시 발생하는 부산물로서, 3 내지 5중량%의 산화지르코늄을 포함하고, 200 내지 300kg/m³의 단위용적중량을 가지며, 100,000 내지 150,000cm²/g의 분말도와 0.3 내지 1마이크로미터의 입자크기를 갖는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 실리카 퓸은 그 입자크기가 시멘트 입자크기 보다 작아 콘크리트 조성물 등에 첨가하면 점성이 증가하고 높은 압축 강도를 얻을 수 있다.

또한, 상기 지르코늄 실리카 퓸은 입자크기가 커서 시멘트 입자사이에 잘 분산되어 점성을 낮추고 유동성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 지르코늄 실리카 퓸은 고온에서 생성되어 포졸란 활성이 우수한 비정질 상태이며 산화규소 함량이 높아 강도 증가에 유리한 점이 있다.

이에, 본 발명에 따른 실리카 퓸은 실리카 퓸, 예를 들면 무정형 이산화규소 및 지르코늄 실리카 퓸을 혼합하여 사용 가능하며, 이러한 경우 지르코늄 실리카 퓸은 전체 실리카 퓸의 중량 기준으로 20 내지 50중량부 범위에서 사용되는 것이 좋다.

본 발명에 따른 고성능 감수제는 콘크리트 시공을 할 때 콘크리트 속에 있는 작은 공기 거품을 고르게 하기 위하여 사용하는 혼화제이다.

상기 감수제는 거품을 일으키는 성질이 뛰어난 계면활성제로서, 콘크리트 중에 작은 기포를 고르게 발생시켜 내동결 융해성, 내식성, 내구성 등을 개선한다.

또한, 상기 감수제는 교량포장용 콘크리트 조성물의 유동성을 좋게 하여 부어 넣기 작업을 용이하게 하고, 굳은 콘크리트의 열전도율을 저하시키며, 수밀성을 향상시키는 등 2차적인 효과도 있다.

이때, 교량포장용 콘크리트 조성물에 사용되는 감수제의 감수율은 일반적으로 10 내지 15%정도이나 그 중 감수율이 20 내지 30%인 것을 본 발명에서는 고성능 감수제라 통칭한다.

바람직한 고성능 감수제는 나프탈렌형, 멜라민형, 폴리카르복실산형, 아미노 술폰산형 감수제 또는 이들의 혼합물로 이루어진 것이 좋고, 그 함량은 특별히 제한되지 않고 필요에 따라 적절하게 조절할 수 있으며, 예를 들어 시멘트 100중량부를 기준으로 0.01 내지 10중량부를 사용할 수 있다.

이때, 상기 나프탈렌형 감수제로서 대표적인 것은 변성리그닌, 알킬아릴술폰산 및 활성지속폴리머, 폴리알킬아일슬폰산염과 반응성고분자, 알킬아릴술폰산염고축합물, 슬폰산기카르복실기 함유 다원폴리머, 알킬나프탈렌슬폰산염, 알킬아릴술폰산염변성리그닌공축합물과 변성리그닌, 리그닌유도체와 알킬아릴술포네이트 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상을 들을 수 있다.

상기 멜라민형 감수제로서 대표적인 것은 변성메칠멜라민축합물과 수용성특수고분자화합물, 슬폰화멜라민고축합물 또는 이들로부터 선택된 하나 이상의 혼합물을 들을 수 있다.

상기 폴리카르복실산형 감수제로서 대표적인 것은 불포화 카르복시산 단량체를 단일 성분으로 포함하는 공중합체 또는 그의 염, 예컨대, 폴리(알킬렌 글리콜)모노아크릴레이트, 폴리(알킬렌 글리콜)모노메타크릴레이트, 무수말레인산 및 스티렌의 공중합체, 아크릴레이트나 메타크릴레이트의 공중합체 및 이들 단량체와 공중합가능한 단량체로부터 유도되는 공중합체 등을 포함할 수 있다.

상기 아미노 술폰산형 감수제로서 대표적인 것은 방향족아미노슬폰산계 고분자화합물, 방향족고분자축합물과 리그닌슬폰산유도체 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 들을 수 있다.

또한, 바람직한 고성능 감수제는 나프탈렌형 고성능 감수제를 단독으로 사용하거나 나프탈렌계 고성능 감수제가 80 내지 95중량%이고, 폴리카르복실산형 고성능 감수제가 5 내지 20중량%로 이루어진 혼합조성을 사용하는 것이 좋다.

상기 고성능 감수제의 사용량은 콘크리트 중의 전 공기량이 용적으로 약 4 내지 6%가 되도록 하는 것이 바람직하다. 너무 많이 사용하면 비경제적일 뿐만 아니라, 압축강도의 감소, 철근과의 부착강도의 저하 등 여러 가지 장애가 일어나므로, 적정 사용량을 엄수해야 한다.

부가적으로 첨가제를 더 포함할 수 있다.

상기 첨가제는 점감제, 안료, 소포제 및/또는 노화방지제일 수 있다.

여기서, 상기 첨가제로 사용되는 점감제, 안료, 소포제 또는 노화방지제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 사용량은 전체 수지 조성물 100중량부를 기준으로 1 내지 20중량부를 사용하는 것이 좋다.

상기 점감제는 트리메산에스테르, 안식향산에스테르, 에틸사이클로헥산, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올디이소부틸레이트 중에서 하나를 사용하는 것이 좋다.

상기 안료는 무기계 안료 및/또는 유기계 안료를 사용하는 것이 좋다.

상기 무기계 안료는 산화철, 수산화철, 산화크롬, 산화티탄 또는 이들의 혼합물을 포함한다.

이때, 산화철, 수산화철은 적갈색을 나타내고, 산화크롬은 녹색을 나타내고, 산화티탄은 백색을 나타낸다.

상기 유기계 안료는 카본 블랙, 아조피그먼트 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.

상기 소포제는 저온에서도 소포성, 분산성 및 유화성 등이 탁월한 실리콘계 소포제, 예를 들면 폴리실록산을 주성분으로 하는 소포제를 사용하는 것이 좋다.

또한, 상기 노화방지제는 방향족 아민계, 페놀계, 아인산 에스테르계 화합물 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 교량포장용 콘크리트 조성물, 특정적으로 해조류를 이용한 친환경 교량포장용 콘크리트 조성물의 시공방법을 설명하면 다음과 같다.

여기서, 상기 교량포장용 콘크리트 조성물의 시공방법은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 포장 대상표면의 이물질을 제거한 후 청소하는 이물질 제거-청소단계;

상기 이물질 제거-청소단계가 종료된 표면에 시멘트 100중량부를 기준으로 해조류 3 내지 10중량부, 골재 10 내지 1,000중량부, 고분자 수지 10 내지 50중량부, 애시 10 내지 70중량부, 경화제 2 내지 30중량부, 고로슬래그 10 내지 70중량부, 실리카 퓸 10 내지 70중량부, 및 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 교량포장용 콘크리트 조성물을 물과 혼합한 뒤 타설하는 타설단계; 및

상기 타설단계가 종료된 후 교량포장용 콘크리트 조성물을 양생하는 양생단계를 포함한다.

특정 양태로서, 본 발명에 따른 교량포장용 콘크리트 조성물의 시공방법은 교량슬래브콘크리트의 표면을 깊이 2 내지 10mm 내외로 절삭하여 요철을 형성하면서 방호벽이나 중앙분리대의 측벽을 치핑하여 표면을 거칠게 한 후 레이탄스, 콘크리트 부스러기, 오일, 흡착 이물질을 제거하게 되는 교면절삭과 청소단계;

상기 교면 절삭과 청소단계 후 배합성능의 확인과 사용재료의 검정을 시방서의 규정에 준하는 허용오차 범위 내에서 모빌믹서로 현장에서 시멘트 100중량부를 기준으로 해조류 3 내지 10중량부, 골재 10 내지 1,000중량부, 고분자 수지 10 내지 50중량부, 애시 10 내지 70중량부, 경화제 2 내지 30중량부, 고로슬래그 10 내지 70중량부, 실리카 퓸 10 내지 70중량부, 및 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 교량포장용 콘크리트 조성물을 물과 믹싱하여 생산하는 생산단계;

상기 생산된 교량포장용 콘크리트 조성물을 데크브러쉬로 브러싱하여 교면에 엷게 도포함으로써 포설전까지 조성물이 건조되지 않도록 유지하는 브루밍작업 단계;

상기 브루밍작업 단계가 종료된 후 시방서에 맞도록 교량포장용 콘크리트 조성물을 타설하는 타설단계; 및

상기 타설단계가 종료된 후 교량포장용 콘크리트 조성물을 양생하는 양생 단계를 포함할 수 있다.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

[실시예 1]

포틀랜드 시멘트 100g, 가시파래 6g, 굵은 골재 300g, 폴리우레탄 수지 50g로 이루어진 고분자 수지, 플라이 애시 30g, 헥사메틸렌테트라민으로 이루어진 경화제 10g, 고로슬래그 25g, 무정형 이산화규소로 이루어진 실리카 퓸 25g 및 폴리모노메타크릴레이트를 포함하는 고성능 감수제 2g을 혼합하여 교량포장용 콘크리트 조성물을 제조하였다.

[실시예 2]

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 가시파래 6g 대신 청태 2g, 미역 2g 및 우뭇가사리 2g을 사용하여 실시하였다.

[실시예 3]

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 가시파래 6g 대신 톳 2g, 다시마 2g 및 모자반 2g을 사용하여 실시하였다.

[실시예 4]

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 가시파래 6g 대신 참풀가사리 1g, 미역 1g, 우뭇가사리 1g, 염주말 1g, 감태 1g, 및 꼬시래기 1g을 사용하여 실시하였다.

[실시예 5]

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 플라이 애시 30g 대신 제지 애시 30g을 사용하여 실시하였다.

[실시예 6]

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 플라이 애시 30g 대신 제지 플라이 애시 15g 및 제지 애시 15g으로 이루어진 애시를 사용하여 실시하였다.

[실시예 7]

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 무정형 이산화규소로 이루어진 실리카 퓸 25g 대신 무정형 이산화규소 60중량% 및 지르코늄 실리카 퓸 40중량%가 혼합된 실리카 퓸 25g를 사용하여 실시하였다.

여기서, 상기 지르코늄 실리카 퓸은 250kg/m³의 단위용적중량을 가지며, 120,000 cm²/g의 분말도와 약 0.5마이크로미터의 입자크기를 갖는다.

[실시예 8]

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 헥사메틸렌테트라민으로 이루어진 경화제 10g 대신 헥사메틸렌테트라민 8g 및 불포화 폴리에스터 수지로 이루어진 저수축제 2g를 포함하는 경화제를 사용하여 실시하였다.

[실시예 9]

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 트리메산에스테르를 포함하는 점감제 5g을 더 포함시켜 교량포장용 콘크리트 조성물을 제조하였다.

[실시예 10]

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리실록산을 주성분으로 하는 소포제 5g을 더 포함시켜 교량포장용 콘크리트 조성물을 제조하였다.

[실 험]

실시예들에 따라 제조된 조성물을 물과 혼합하여 콘크리트를 제조한 후 저온과 표준상태에서의 방수성, 부착성, 박리성, 압축강도 및 건조수축율 등을 측정하여 표 1로 나타냈다.

압축강도는 콘크리트 압축강도시험기를 이용하여 측정하였고, 건조 수축률(미크론)은 각 콘크리트 조성물을 20℃×60%RH의 조건 하에서 보존한 26주의 공시체에 대해서 비교회로(comparator)법에 의하여 건조 수축 일그러짐을 측정하여 건조 수축률을 구했다. 이 수치는 작을수록 건조 수축이 작은 것을 나타낸다.

	방수성	부착성	박리성	건조수축률(u)	압축강도(MPa)
					3일간	7일간	28일간
실시예 1	97%	좋음	미박리	178	20.1	25.3	75
실시예 2	96%	좋음	미박리	183	25.2	32.5	81
실시예 3	98%	좋음	미박리	180	28.7	31.5	76
실시예 4	97%	좋음	미박리	182	29.2	30.2	79
실시예 5	98%	좋음	미박리	181	29.1	33.3	78
실시예 6	95%	좋음	미박리	182	29.3	31.2	79
실시예 7	96%	좋음	미박리	181	29.2	33.3	78
실시예 8	95%	좋음	미박리	181	29.1	32.3	78
실시예 9	96%	좋음	미박리	178	23.2	26.3	77
실시예 10	95%	좋음	미박리	179	20.4	26.1	76

표 1에 나타낸 바와 같이, 교량포장용 콘크리트 조성물을 사용한 실시예 1 내지 실시예 10의 방수성, 부착성 및 박리성이 좋고, 압축강도는 28일이 경과한 시점에서 75메가파스칼 이상으로서, 상시 실시예의 모든 콘크리트 조성물이 고강도인 것을 확인할 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

1. 분말도가 3,200 내지 6,500cm²/g인 시멘트 100중량부를 기준으로,
   해조류 3 내지 10중량부;
   골재 10 내지 1,000중량부;
   고분자 수지 10 내지 50중량부;
   분말도 3,000 내지 3,800cm²/g, 밀도 1.5 내지 2.8g/cm³인 미분쇄한 플라이 애쉬 및 분말도가 블레인 비표면적으로 4,000 내지 12,000cm²/g가 되도록 분쇄한 제지 애쉬를 1:9 내지 9:1 중량비로 혼합한 애쉬 10 내지 70중량부;
   경화제 2 내지 30중량부;
   고로슬래그 10 내지 70중량부;
   3 내지 5중량%의 산화지르코늄을 포함하고, 200 내지 300kg/m³의 단위용적중량을 가지며, 100,000 내지 150,000cm²/g의 분말도와 0.3 내지 1마이크로미터의 입자크기를 갖는 지르코늄 실리카 퓸 10 내지 70중량부; 및
   나프탈렌계 고성능 감수제가 80 내지 95중량%이고, 폴리카르복실산형 고성능 감수제가 5 내지 20중량%로 이루어진 고성능 감수제로서 콘크리트 중의 전 공기량이 용적으로 4 내지 6%가 되도록 하는 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 교량포장용 콘크리트 조성물로 구성되되;
   불포화 폴리에스터계 저수축제를 경화제 100중량% 내에서 1 내지 30중량%로 더 포함되며;
   트리메산에스테르, 안식향산에스테르, 에틸사이클로헥산, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올디이소부틸레이트 중에서 선택되는 하나인 점감제, 및 폴리실록산을 포함하는 소포제를 고분자 수지 100중량부를 기준으로 1 내지 20중량부로 더 포함하는 교량포장용 콘크리트 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 해조류는 가시파래, 홀파래, 청태, 해캄, 파래, 청각, 구슬청각, 옥덩굴, 염주말, 미역, 다시마, 헛가지말, 민가지말, 패, 고리매, 미역쇠, 감태, 곰피, 대황, 쇠미역사촌, 모자반, 괭생이 모자반, 지충이, 톳, 김, 우뭇가사리, 불등가사리, 코토니, 개도박, 둥근돌김, 개우무, 새발, 참풀가사리, 꼬시래기, 진두발, 참도박, 가시우무, 비단풀, 단박, 돌가사리, 석목, 지누아리, 또는 이들 중 선택된 적어도 두 개 이상의 혼합물을 포함하는 교량포장용 콘크리트 조성물.
3. 삭제
4. 삭제
5. 포장 대상표면의 이물질을 제거한 후 청소하는 이물질 제거-청소단계;
   상기 이물질 제거-청소단계가 종료된 표면에 분말도가 3,200 내지 6,500cm²/g인 시멘트 100중량부를 기준으로, 해조류 3 내지 10중량부; 골재 10 내지 1,000중량부, 고분자 수지 10 내지 50중량부, 분말도 3,000 내지 3,800cm²/g, 밀도 1.5 내지 2.8g/cm³인 미분쇄한 플라이 애쉬 및 분말도가 블레인 비표면적으로 4,000 내지 12,000cm²/g가 되도록 분쇄한 제지 애쉬를 1:9 내지 9:1 중량비로 혼합한 애쉬 10 내지 70중량부, 경화제 2 내지 30중량부; 고로슬래그 10 내지 70중량부, 3 내지 5중량%의 산화지르코늄을 포함하고, 200 내지 300kg/m³의 단위용적중량을 가지며, 100,000 내지 150,000cm²/g의 분말도와 0.3 내지 1마이크로미터의 입자크기를 갖는 지르코늄 실리카 퓸 10 내지 70중량부, 및 나프탈렌계 고성능 감수제가 80 내지 95중량%이고, 폴리카르복실산형 고성능 감수제가 5 내지 20중량%로 이루어진 고성능 감수제로서 콘크리트 중의 전 공기량이 용적으로 4 내지 6%가 되도록 하는 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 교량포장용 콘크리트 조성물로 구성되되, 불포화 폴리에스터계 저수축제를 경화제 100중량% 내에서 1 내지 30중량%로 더 포함하며, 트리메산에스테르, 안식향산에스테르, 에틸사이클로헥산, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올디이소부틸레이트 중에서 선택되는 하나인 점감제, 및 폴리실록산을 포함하는 소포제를 고분자 수지 100중량부를 기준으로 1 내지 20중량부로 더 포함하는 교량포장용 콘크리트 조성물을 물과 혼합한 뒤 타설하는 타설단계; 및
   상기 타설단계가 종료된 후 교량포장용 콘크리트 조성물을 양생하는 양생단계를 포함하는 교량포장용 콘크리트 조성물의 시공방법.