KR101462201B1 - 탄성몰탈을 포함하는 교량 조인트 구조 - Google Patents
탄성몰탈을 포함하는 교량 조인트 구조 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 서로 이격되도록 형성된 단면이 "L"자 형상을 갖는 교량 콘크리트; 상기 이격된 교량 콘크리트의 내면에 각각 이격되도록 연결설치된 폴리올 30 내지 40중량%, 메틸메타아크릴레이트 10 내지 30중량%, 충진제 25 내지 35중량%, 칼슘설포알루미네이트 5 내지 15중량%, 안료 2 내지 6중량%, 소포제 0.5 내지 5중량% 및 가소제 5 내지 15중량%로 이루어진 탄성혼합물 5 내지 20중량%; 경화혼합물 10 내지 30중량% 및 보강혼합물 50 내지 80중량%를 포함하는 적어도 두 개 이상의 탄성몰탈; 및 상기 이격된 탄성몰탈 사이에 삽입되도록 연결설치된 폴리에틸렌 폼으로 이루어진 신축이음재를 포함하는 교량 조인트 구조 및 이의 시공방법에 관한 것이다.
본 발명은 온도변화에 영향을 받지 않으면서도 신축 유간에 수축, 팽창 및 방수 성능을 제공하는 효과가 있다.
본 발명은 온도변화에 영향을 받지 않으면서도 신축 유간에 수축, 팽창 및 방수 성능을 제공하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 탄성몰탈을 포함하는 교량 조인트 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 교량 구조물의 거동을 흡수하고, 신축 유간에 수축, 팽창 및 방수 등을 위해 시공되는 탄성몰탈을 포함하는 교량 조인트 구조 및 이의 시공방법에 관한 것이다.
교량구조물은 통상 콘크리트구조체로서 온도변화, 크리프(Creep) 및 조수축(shrinkage), 프리-스트레싱(Prestressing)에 의한 탄성수축, 교통하중, 시공오차 및 다른 영향에 따른 길이변형에 의한 신축을 구조물 안정과 관련하여 흡수할 수 있도록 신축 이음재(Expansion joint)를 설치하도록 각종 시방서에 규정되어 있다.
이는 상기 길이변형이 구속되면 콘크리트 구조체에 큰 수평력이 발생할 수 있으므로 구조물의 안정적인 구동을 유지할 수 없기 때문이다.
구체적으로는 교량구조물의 경우 온도변화에 의한 길이 변형량, 콘크리트 크리프 및 건조수축에 따른 길이 변형량, 활하중으로 인한 휨에 따른 길이 변형량, 차량하중에 따른 길이 변형량을 포함하는 설계 변형량과 시공 중에 발생하는 시공 변형량 등을 함께 고려하여 적절한 조인트(joint)부의 유격거리를 확보할 수 있도록 하여 신축된 콘크리트 구조체의 길이 변형량을 수용할 수 있도록 하고, 나아가 조인트부의 누수 등을 방지하기 위해 신축이음재를 설치하도록 각종 시방서 등에서 규정하고 있다.
특히, 교량구조물 중의 하나인 수로교인 경우, 온도변화에 따른 길이 변형량의 흡수를 위해 신축이음재를 설치하는바, 이러한 신축이음재를 위한 유격 확보량은 정량적으로 개략 수로 길이 40m 이내 마다 약 20mm의 조인트부 유격확보가 요구되며, 길이 50m 이내 마다 약 25mm의 조인트부 유격확보가 요구된다.
한편, 전술한 신축이음재의 일례로서, 대한민국특허공개 제2005-0120889호에는 교량 및 터널 양측의 연결부 등에 설치되는 탄성콘크리트를 이용한 신축 이음 구조물이 개시되어 있고, 대한민국특허등록 제355399호에는 대기온도 변화에 따라 신축이음부에서 신축이 발생하더라도 도로 포장층에 일정한 두께로 형성된 탄성봉함재가 부착강도와 인장강도를 유지하여 포장층에 균열이 발생하지 않도록 하는 신축이음구조가 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로서, 온도변화에 영향을 받지 않으면서도 방수성 및 신축성 등을 유지할 수 있도록 하는 교량 조인트 구조를 제공한다.
본 발명은
서로 이격되도록 형성된 단면이 "L"자 형상을 갖는 교량 콘크리트;
상기 이격된 교량 콘크리트의 내면에 각각 이격되도록 연결설치된 폴리올 30 내지 40중량%, 메틸메타아크릴레이트 10 내지 30중량%, 충진제 25 내지 35중량%, 칼슘설포알루미네이트 5 내지 15중량%, 안료 2 내지 6중량%, 소포제 0.5 내지 5중량% 및 가소제 5 내지 15중량%로 이루어진 탄성혼합물 5 내지 20중량%; 경화혼합물 10 내지 30중량% 및 보강혼합물 50 내지 80중량%를 포함하는 적어도 두 개 이상의 탄성몰탈; 및
상기 이격된 탄성몰탈 사이에 삽입되도록 연결설치된 폴리에틸렌 폼으로 이루어진 신축이음재를 포함하는 교량 조인트 구조를 제공한다.
또한, 본 발명은
시공하고자 하는 교량 콘크리트 시공면의 이물질을 제거하는 이물질 제거단계;
상기 이물질 제거단계가 종료된 후 이물질 제거 부위의 함수율을 조절하여 습윤상태를 유지하는 습윤유지 단계;
상기 습윤유지 단계가 종료된 후 폴리올 30 내지 40중량%, 메틸메타아크릴레이트 10 내지 30중량%, 충진제 25 내지 35중량%, 칼슘설포알루미네이트 5 내지 15중량%, 안료 2 내지 6중량%, 소포제 0.5 내지 5중량% 및 가소제 5 내지 15중량%로 이루어진 탄성혼합물 5 내지 20중량%; 경화혼합물 10 내지 30중량% 및 보강혼합물 50 내지 80중량%를 포함하는 탄성몰탈을 교량 콘크리트 시공면을 따라 이격되도록 적어도 두 개 이상 시공하는 탄성몰탈 시공단계;
상기 탄성몰탈 시공단계에 따라 이격되도록 시공된 적어도 두 개의 탄성몰탈 표면에 접착제를 도포하는 접착제 도포단계; 및
상기 접착제 도포단계가 종료된 두 개의 탄성몰탈 접착면에 폴리에틸렌 폼으로 이루어진 신축이음재를 연결설치하는 신축이음재 시공단계를 포함하는 교량 조인트 구조의 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따른 탄성몰탈을 포함하는 교량 조인트 구조는 온도변화에 영향을 받지 않으면서도 신축 유간에 수축, 팽창 및 방수 성능을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 교량 조인트 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 교량 조인트 구조의 일 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 교량 조인트 구조의 일 단면도이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
한 가지 관점에서, 본 발명은 서로 이격되도록 형성된 단면이 "L"자 형상을 갖는 교량 콘크리트; 상기 이격된 교량 콘크리트의 내면에 각각 이격되도록 연결설치된 폴리올 30 내지 40중량%, 메틸메타아크릴레이트 10 내지 30중량%, 충진제 25 내지 35중량%, 칼슘설포알루미네이트 5 내지 15중량%, 안료 2 내지 6중량%, 소포제 0.5 내지 5중량% 및 가소제 5 내지 15중량%로 이루어진 탄성혼합물 5 내지 20중량%; 경화혼합물 10 내지 30중량% 및 보강혼합물 50 내지 80중량%를 포함하는 적어도 두 개 이상의 탄성몰탈; 및 상기 이격된 탄성몰탈 사이에 삽입되도록 연결설치된 폴리에틸렌 폼으로 이루어진 신축이음재를 포함하는 교량 조인트 구조를 제공한다.
다른 관점에서, 본 발명은 시공하고자 하는 교량 콘크리트 시공면의 이물질을 제거하는 이물질 제거단계; 상기 이물질 제거단계가 종료된 후 이물질 제거 부위의 함수율을 조절하여 습윤상태를 유지하는 습윤유지 단계; 상기 습윤유지 단계가 종료된 후 폴리올 30 내지 40중량%, 메틸메타아크릴레이트 10 내지 30중량%, 충진제 25 내지 35중량%, 칼슘설포알루미네이트 5 내지 15중량%, 안료 2 내지 6중량%, 소포제 0.5 내지 5중량% 및 가소제 5 내지 15중량%로 이루어진 탄성혼합물 5 내지 20중량%; 경화혼합물 10 내지 30중량% 및 보강혼합물 50 내지 80중량%를 포함하는 탄성몰탈을 교량 콘크리트 시공면을 따라 이격되도록 적어도 두 개 이상 시공하는 탄성몰탈 시공단계; 상기 탄성몰탈 시공단계에 따라 이격되도록 시공된 적어도 두 개의 탄성몰탈 표면에 접착제를 도포하는 접착제 도포단계; 및 상기 접착제 도포단계가 종료된 두 개의 탄성몰탈 접착면에 폴리에틸렌 폼으로 이루어진 신축이음재를 연결설치하는 신축이음재 시공단계를 포함하는 교량 조인트 구조의 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따른 탄성몰탈을 포함하는 교량 조인트(joint) 구조는 교량의 신축 유간에 사용되어 압축, 인장, 전단 응력을 제공하는 구조물의 거동을 흡수하도록 하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 탄성몰탈을 포함하는 교량 조이트 구조라면 특별히 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 하기의 설명은 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 하기 설명에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 교량 조인트 구조를 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 교량 조인트 구조의 일 단면도로서 함께 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 탄성몰탈을 포함하는 교량 조인트 구조는 서로 이격되도록 형성된 단면이 "L"자 형상을 갖는 교량 콘크리트(30); 상기 이격된 교량 콘크리트(30)의 내면에 각각 이격되도록 연결설치된 적어도 두 개 이상의 탄성몰탈(20); 및 상기 이격된 탄성몰탈(20) 사이에 삽입되도록 연결설치된 폴리에틸렌 폼으로 이루어진 신축이음재(10)를 포함한다.
본 발명에 따른 교량 콘크리트(30)는 교량에 사용되는 콘크리트를 의미한다.
여기서, 상기 콘크리트가 교량에 적용될 경우, 교량의 콘크리트 이음부가 단면이 “L” 형상을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 탄성몰탈(20)은 탄성을 갖는 몰탈, 바람직하게는 상기 교량 콘크리트(30), 특정적으로 단면이 “L” 형상을 갖는 교량 콘크리트(30)의 내면에 연결설치되는 탄성을 갖는 몰탈로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용하는 탄성몰탈(20)이라면 특별히 한정되지 않는다.
바람직한 탄성몰탈(20)은 탄성혼합물 5 내지 20중량%; 경화혼합물 10 내지 30중량% 및 보강혼합물 50 내지 80중량%를 포함한다.
여기서, 상기 탄성혼합물은 탄성력을 제공하기 위한 혼합물이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 폴리올 30 내지 40중량%, 메틸메타아크릴레이트 10 내지 30중량%, 충진제 25 내지 35중량%, 칼슘설포알루미네이트 5 내지 15중량%, 안료 2 내지 6중량%, 소포제 0.5 내지 5중량% 및 가소제 5 내지 15중량%를 포함하는 것이 좋다.
이때, 상기 폴리올은 경화 전에는 유동성, 작업성에 영향을 주고, 경화 후에는 물리적, 화학적 성능에 영향을 주며, 과다하게 사용 시 경화 중 표면에 블리스터링(Blistering) 현상과 얼룩이 발생할 수 있으므로, 그 사용량을 적절히 조절하는 것이 바람직하며, 추천하기로는 탄성혼합물 전체 중량 기준으로, 30 내지 40중량%인 것이 좋다.
바람직한 폴리올은 에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등의 알킬렌글리콜 및 폴리알킬렌글리콜, 폴리에스테르글리콜, 폴리레테르글리콜 등의 글리콜 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
본 발명에 따른 메틸메타아크릴레이트(MMA: Methyl MethAcrylate)는 탄성몰탈이 우수한 접착력을 갖도록 하는 동시에, 우수한 바인더 물성 및 기계적 물성을 유지하여 시공 후 신속한 경화를 진행하여도 크랙 및 탈락현상을 현저하게 개선할 수 있다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 메틸메타아크릴레이트는 점도가 10 내지 1,000cps인 저점도 메틸메타크릴레이트(MMA) 수지 49 내지 70중량%와, 점도가 2,000 내지 20,000cps인 고점도 메틸메타크릴레이트(MMA) 20 내지 50중량%를 혼합하여 얻어지는 메틸메타크릴레이트 혼합물에 SIS(stylene isoprene stylene), SBR(stylene butadiene rubber), SBS(stylene butadiene stylene) 중에서 선택된 하나 이상의 혼합물 1 내지 10중량%를 혼합한 변성 메틸메타아크릴레이트를 사용할 수도 있다.
이때, 상기 SIS, SBR 및/또는 SBS의 함량이 1중량% 미만인 경우에는 투입시에 내충격성 저하로 인한 크랙이 발생할 수 있고, 10중량%를 초과하는 경우에는 변성 메틸메타크릴레이트 수지의 점도상승으로 인하여 작업성에 문제가 발생될 수 있기 때문에 바람직하지 못하다.
바람직한 메틸메타아크릴레이트의 사용량은 탄성혼합물 전체 중량 기준으로 10 내지 30중량%인 것이 좋다.
본 발명에 따른 충진제는 탄성몰탈에 포함되어 충분한 압축강도를 제공하는 동시에, 바인더 역할을 수행할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 충진제라면 특별히 한정되지 않는다.
바람직한 충진제로는 탄산칼슘, 쇄석, 골재, 규사, 벤톤, 실리카, 충진제, 탈크, 황산바륨, 수산화알루미늄 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 탄성혼합물 전체 중량 기준으로 25 내지 35중량%인 것이 좋다.
여기서, 상기 석회석, 대리석을 기계적으로 분쇄한 중질탄산칼슘(粒徑 30~50μ), 화학적으로 정제한 경질탄산칼슘(粒徑 5μ), 이를 다시 콜로이드(Colloid)화로 처리한 경질 탄산칼슘(粒徑 0.3~0.05μ)의 세 종류가 있는데, 본 발명에서는 이중 어느 하나를 선택하여 적용할 수 있다.
또한, 상기 규사는 탄성혼합물에 포함되어 바인더 역할을 수행하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계에서 통상적으로 사용하는 규사라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 파우더 형태인 것이 좋다.
상기 파우더 형태의 규사의 입도는 특별히 제한되지 않지만, 수마이크로미터 또는 수나노미터 단위를 갖는 것을 추천한다.
본 발명에 따른 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate)는 수축보상, 고강도, 예를 들면 높은 압축강도와 휨강도 및 속경성 등을 부여하기 위한 물질로서, 이러한 목적을 갖는 칼슘설포알루미네이트라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 그 사용량은 탄성혼합물 전체 중량 기준으로 5 내지 15중량%인 것을 추천한다.
여기서, 상기 칼슘설포알루미네이트는 물과 접촉할 경우 순식간에 반응하여 에트린가이트(Ettringite) 수화물을 생성함으로써, 탄성몰탈의 압축강도를 수분 내지 수 시간 안에 얻을 수 있도록 한다.
이때, 보다 신속한 수화반응을 위해 초미립 비정질 칼슘설포알루미네이트를 사용할 수도 있다.
상기 수화반응성 증대를 위해 사용되는 초미립 비정질 칼슘설포알루미네이트의 블레인 분말도는 5,000 내지 8,000㎠/g 정도인 것이 좋다.
본 발명에 따른 안료는 탄성몰탈에 색상을 부여하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 안료라면 특별히 한정되지 않고, 그 사용량은 탄성혼합물 전체 중량 기준으로 2 내지 6중량%인 것을 추천한다.
바람직한 안료로는 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.
본 발명에 따른 소포제는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 소포제라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 등유, 파라핀 등과 같은 광유계 소포제, 동식물유, 참기름, 피마자유와 이들의 알킬렌옥사이드 부가물 등과 같은 유지계 소포제, 올레인산, 스테아린산과 이들의 알킬렌옥사이드 부가물 등과 간은 지방산계 소포제, 글리세린모노리시놀레이트, 알케닐호박산 유동체, 솔비톨모노라울에이트, 솔비톨트리올레이트, 천연 왁스 등과 같은 지방산 에스테르계 소포제, 폴리옥시알킬렌류, (폴리)옥시알킬에테르류, 아세틸렌에테르류, (폴리)옥시알킬렌알킬인산에스테르류, (폴리)옥시알킬렌알킬아민류,(폴리)옥시알킬렌아미드 등과 같은 옥시알킬렌계 소포제, 옥틸알콜, 헥사데실알콜, 아세틸렌알콜, 글리콜류 등과 같은 알콜계 소포제, 아크릴레이트폴리아민 등과 같은 아미드계 소포제, 인산트리부틸, 나트륨옥틸포스페이트 등과 같은 인산에스테르계 소포제, 알루미늄스테아레이트, 칼슘올레이트 등과 같은 금속비누계 소포제, 디메틸실리콘유, 실리콘 페이슷, 실리콘 에멀젼, 유기변성 폴리실록산(디메틸폴리실록산 등의 폴리오르가노실록산). 플루오로실리콘유 등과 같은 실리콘계 소포제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
바람직한 소포제의 사용량은 탄성혼합물 전체 중량 기준으로 0.5 내지 5중량%인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 가소제는 탄성혼합물에 유연성, 내구성 및 내한성을 부여하는 역할을 하는 것으로서, 이러한 목적을 위한 통상적인 가소제라면 특별히 한정되지 않는다.
바람직한 가소제로는 DOP(다이옥틸프탈레이트), DOA(다이옥틸아디페이트), TCP(트라이크레실포스테이트) 등이 있다.
이때, 상기 DOP는 폴리염화비닐에 쓰이고, DOA는 내한용, TCP는 내연성인 것이 특성이다. 특히, DOP나 DOA는 옥틸기 대신에 다른 기(基)로 바꾼 것이 많이 사용된다. 본 발명에서는 위 열거된 3가지 중 어느 하나를 선택하여 적용할 수 있다.
바람직한 가소제의 사용량은 탄성혼합물 전체 중량 기준으로 5 내지 15중량%인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 탄성몰탈에 포함된 경화혼합물은 탄성혼합물을 경화시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 경화혼합물이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며 그 사용량은 탄성몰탈 전체 중량 기준으로 10 내지 30중량%인 것이 좋다.
바람직한 경화혼합물은 우레탄수지 18 내지 24중량%, 폴리올 72 내지 80중량% 및 첨가제 1 내지 6중량%를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 우레탄수지는 경화혼합물 전체 중량 기준으로 18 내지 24중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 이 범위 이하로 혼합되면 탄성몰탈의 접착강도 및 경화강도가 저하되고, 이 범위 이상으로 혼합되면 탄성몰탈의 접착강도 및 경화강도는 향상되나 상대적으로 폴리올의 혼합비가 감소되어 혼합성이 저하된다.
상기 우레탄수지는 탄성몰탈의 컨디셔너로서 지방족 및 지환족이 결합된 이소시아네이트기를 갖고, 비이온성 기를 함유하는 폴리에테르 알코올로 친수성으로 되게 한 수 분산성 폴리이소시아네이트로 될 수 있다.
상기 수분산성 폴리이소시아네이트의 제조를 위한 출발 화합물은 140 내지 400Da의 분자량을 갖고, 지방족 및 지환족 결합된 이소시아네이트 기를 함유하는 디이소시아네이트 중에서 선택되며, 상기 디이소시아네이트는 포스겐화에 의하거나 또는 포스겐을 이용하지 않는 방법, 예를 들면, 상응하는 우레탄의 분해에 의해 제조될 수 있다.
이러한 일예로는 1,4-부탄 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 1,5-디이소시아네이토-2,2-디메틸-펜탄, 2,2,4- 또는 2,4,4-트리메틸-1,6-디이소시아나토헥산, 1,10-디이소시아나토데칸, 1,3- 및 1,4-디이소시아나토시클로헥산, 1-이소시아나토-3,3,5-트리메틸-5-이소시아나토메틸-시클로헥산 (이소포론 디이소시아네이트, IPDI), 4,4'-디이소시아나토디시클로헥실-메탄, 1,3-디이소시아나토-2(4)-메틸시클로헥산 및이의 혼합물을 들 수 있다. 또한 전술한 디이소시아네이트를 우레트디온, 이소시아누레이트, 우레탄, 알로파네이트, 뷰렛, 이미노옥사디아진디온 및(또는) 옥사디아진 트리온기를 혼입하도록 개질시켜 제조한 폴리이소시아네이트가 적합하나, 본 발명에서는 톨루엔 다이 이소 시아네이트(Toluene Diisocyanate)가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 경화혼합물에 포함되는 폴리올은 경화혼합물 전체 중량 기준으로 72 내지 80중량%가 혼합되는데, 이 범위 이하로 혼합되면, 이 범위 이하로 혼합되면 경화강도가 떨어지고, 이 범위 이상으로 혼합되면 경화강도는 향상되나 소재가 필요 이상 과잉혼합되어 비용이 상승한다.
상기 경화혼합물을 구성하는 폴리올은 상기 탄성혼합물에 포함되는 폴리올과 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 경화혼합물에 포함된 첨가제는 경화혼합물 전체 중량 기준으로 1 내지 6중량%가 혼합된다.
바람직한 첨가제로는, 특별히 한정되지 않지만, 유동화제, 안료 및/또는 증점제를 포함하는 것이 좋다.
여기서, 상기 첨가제로서 유동화제는 첨가제 100중량부를 기준으로 60 내지 90중량부를 포함하는 것이 좋고, 안료는 첨가제 100중량부를 기준으로 5 내지 20중량부, 증점제는 첨가제 100중량부를 기준으로 3 내지 10중량부를 포함하는 것을 추천한다.
상기 유동화제는 수지와의 혼합성을 좋게 하기 위하여 폴리카본산계 유동화제를 혼합되는 것이 바람직하다.
여기서 유동화제로 폴리카본산계 이외의 멜라민계, 나프탈렌계 유동화제를 사용할 경우, 수지와 혼합 시 거품이 일어나 몰탈의 작업성을 떨어뜨리고 내구성 또한 저하시키는 요인이 되므로 이는 제외되는 것이 바람직하다.
상기 안료는 투명색상 또는 통상의 안료를 첨가할 수 있고, 바람직하게는 무기 또는 유기안료를 사용할 수 있다. 안료는 경화혼합물에 비중이나 엄폐력을 감안하여 첨가하되, 미리 토너를 만든 다음 첨가제 100중량부를 기준으로 5 내지 20중량부까지 혼합 사용할 수 있다.
상기 증점제(Thickners)는 경화혼합물의 점성, 응집작용을 향상시켜 재료분리 억제 및 몰탈 시공시 진동다짐 등의 불필요하게 한 화학 첨가제로서, 첨가제 100중량부를 기준으로 3 내지 10중량부까지 혼합될 수 있으며, 과다 첨가될 경우 공기 연행에 의한 강도저하를 초래할 수 있으므로 주의해야 한다.
바람직한 증점제로 메틸셀루로오즈(Methyl cellulose), 하이드록시에틸셀루로오즈(Hydroxy ethyl cellulose), 폴리비닐알콜(Poly vinyl alcohol) 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 보강혼합물은 탄성몰탈의 강도 등을 보강하고, 다른 구성성분들의 사용량을 조절하기 위해 사용되는 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용하는 보강혼합물이라면 특별히 한정되지 않는다.
바람직한 보강혼합물은 규사 3호 22 내지 29중량%, 규사 4호 18 내지 25중량%, 규사 5호 12 내지 19중량%, 규사 6호 7 내지 14중량%, 탄산칼슘 7 내지 14중량% 및 알루미나골재 18 내지 25중량%를 포함하는 것을 추천한다.
이때, 상기 보강혼합물을 구성하는 구성성분은 황토, 점토, 규사, 제올라이트, 알루미나, 전기석, 방해석, 펄라이트, 일라이트, 실리카 등을 추가적으로 또는 대체하여 사용할 수도 있다.
이러한 보강혼합물은 탄성몰탈 전체 중량 기준으로 50 내지 80중량%가 혼합되는데, 이 범위 이하이면 강도가 저하되고, 이 범위 이상이면 강도에 큰 변화가 없고 다른 재료의 양이 적어져 작업성이 좋지 않게 된다.
한편, 상기 탄산칼슘은 예컨대, 공업용 탄산칼슘 분말, 석탄석 분말 등을 사용할 수 있다. 기타 탄산칼슘으로서 탄산칼슘을 주성분으로 하는 조가비, 산호 등의 분 쇄물 또는 그 가공물을 사용할 수도 있다. 탄산칼슘의 브레인(Blaine) 비표면적은 2000 내지 10000㎠/g인 것이 바람직하다. 브레인 비표면적이 2000㎠/g 미만에서는 탄산칼슘의 반응성이 작아져서 시멘트 질 경화체의 강도 발현성 및 내구성이 저하될 우려가 있다.
또한, 브레인 비표면적이 10000㎠/g을 초과하는 것은 입수가 곤란하여, 시멘트 질경화체의 유동성이나 작업성이 저하될 우려가 있다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 탄성몰탈에 포함되는 경화혼합물은 탄성혼합물에 포함된 메틸메타아크릴레이트 및/또는 탄성혼합물 및 경화혼합물에 포함된 폴리올의 신속한 경화를 위해 경화제를 더 포함할 수 있다.
바람직한 경화제로는 2-디에틸아미노에틸아민, N-부틸디에탄올아민, 2-디이소프로필아미노에틸아민, 3-디메틸아미노-1-프로필아민, 3-디에틸아미노프로필아민, 트리에탄올아민, 트리이소프로판올아민, 3-디부틸아미노프로필아민, 트리프로판올아민, 메틸아민, N,N-디메틸 에탄올아민, 사이클로헥실아민, 3-디메틸아미노프로, 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 4,4' 메틸렌 비스(사이클로 헥실 이소시아네이트), 피마자유, 예를 들면 피마자유, 수소화피마자유 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
상기 경화제의 사용량은 탄성몰탈 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부를 사용하는 것을 추천한다.
다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 탄성몰탈은 보다 신속한 경화를 위해 부가적으로 경화촉진제를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 경화촉진제는 탄성몰탈 100중량부 기준으로 0.2 내지 2중량부를 포함할 수 있다.
바람직한 경화촉진제로는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 금속염계 코발트, 디메틸 아크릴 아마이드(dimethyl acrylamide), 아민계 촉진제 중에서 선택된 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 탄성몰탈은 칼슘설포알루미네이트가 최초 수화를 시작하도록 촉진시키는 촉매 역할을 하여 탄성몰탈이 조기에 강도를 발현할 수 있도록 하는 동시에, 수화반응의 반응율을 높이기 위하여 촉진제를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 촉진제로 사용 가능한 것은 리튬, 나트륨 및 칼륨 등 알칼리금속의 탄산염 또는 중탄산염으로 이루어진 군에서 한 가지 이상을 선택하여 사용할 수 있지만, 추천하기로는 리튬카르보네이트(Li2CO3)를 사용하는 것이 좋다.
바람직한 촉진제의 사용량은 특별히 한정되지 않지만, 추천하기로는 탄성몰탈 100중량부를 기준으로 0.1 내지 1중량부인 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 탄성몰탈은 작업시간 및/또는 강도발현 속도 조절을 위해 지연제를 더 포함할 수 있으며, 그 사용량은 탄성몰탈 100중량부를 기준으로 0.05 내지 0.2중량부인 것을 추천한다.
상기 지연제로서 바람직한 것은 타르타르산, 구연산, 글루콘산 등의 카르복시산 또는 그 염으로 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 탄성몰탈은 탄성몰탈의 열화를 방지하기 위하여 열화 방지제를 더 포함할 수 있다.
특히, 상기 열화방지제, 특정적으로 오존열화방지제는 6PPD (N-(1,3-dimethylutyl)-N'-phenyl-p-phenylenediamine) 및/또는 TAPDT(2,4,6-tris-(N-
1,4-dimethylpentyl-p-phenylenediamino)-1,3,5-triazine)를 포함하여 수중에서 활성화된 오존라디칼의 산화작용에 의한 탄성몰탈의 촉진열화작용을 오존열화방지제 분자구조에 아민과 결합된 방향족 고리화합물 거대분자의 이중결합부분이 자유전자 이동현상에 의해 활성화된 오존라디칼과 상쇄되어 탄성몰탈의 열화 방지 및 열화를 지연시킬 수 있다.
즉, 상기 오존열화방지제는 페닐렌디아민(Phenylenediamine-based)계 왁스를 사용할 수 있고, 6PPD와 TAPDT을 포함하는 혼합수지 조성을 사용하거나 라디칼 생성이 활발한 방향족 폴리아민계 등을 사용할 수 있으며, 특히 페닐렌디아민계를 사용하는 것이 바람직하다.
바람직한 열화방지제의 사용량은 탄성몰탈 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부인 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 탄성몰탈은 균열을 방지하기 위해 탄성몰탈 100중량부 기준으로 5 내지 20중량부의 파이버를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 파이버(fiber)는 상기 파이버는 전술한 목적을 갖는 파이버라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 단섬유, 장섬유, 필라멘트, 위스커(whisker), 토우(tow), 직물, 매트(mat) 또는 펠트(felt) 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
본 발명에 따른 신축이음재(10)는 이격된 탄성몰탈 사이에 삽입되도록 연결설치되어 교량 구조물의 거동을 흡수하고, 신축 유간에 수축, 팽창 및/또는 방수를 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 신축이음재라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.
바람직한 신축이음재(10)로는 폴리에틸렌 폼으로 이루어진 신축이음재를 사용하는 것이 좋다.
여기서, 상기 폴리에틸렌 폼은 저밀도이며, 밀폐기포(closed cell)로 불투수의 팽창된 폴리에틸렌 폼인 것을 추천한다.
특히, 상기 폴리에틸렌 폼은 화학적 공정보다 물리적인 공정에서 밀폐기포를 만들어 낸다. 이는 발포과정 중 화학적 잔류물질을 남기지 않으며, 생산과정 중 카본류의 기체나 휘발성 솔벤트 성분이 사용되지 않아 독성이 없으며 화학적으로 안정하다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 신축이음재는 교량 콘크리트의 이격 거리에서 발생하는 수축, 팽창 등의 물리적 성질을 고려하여, 신축이음재가 삽입되어 설치되는 두 개의 탄성몰탈 사이의 이격거리보다 20 내지 30%, 바람직하게는 약 25% 더 크게 구성하는 것이 좋다.
한편, 본 발명에 따른 신축이음재와 탄성몰탈은 서로 접착제로 연결설치될 수 있다.
이때, 상기 접착제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 접착제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 에폭시 접착제를 사용하는 것이 좋다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 교량 조인트 구조, 특정적으로 탄성몰탈을 포함하는 교량 조인트 구조의 시공방법을 설명하면 다음과 같다. 여기서, 하기 시공방법은 교량 조인트 구조의 일 시공양태로서, 이에 한정되지 않고, 당업계의 통상적인 교량 조인트 구조의 시공방법이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.
본 발명에 따른 교량 조인트 구조, 특정적으로 탄성몰탈을 포함하는 교량 조인트 구조의 시공방법은 시공하고자 하는 교량 콘크리트 시공면의 이물질을 제거하는 이물질 제거단계;
상기 이물질 제거단계가 종료된 후 이물질 제거 부위의 함수율을 조절하여 습윤상태를 유지하는 습윤유지 단계;
상기 습윤유지 단계가 종료된 후 폴리올 30 내지 40중량%, 메틸메타아크릴레이트 10 내지 30중량%, 충진제 25 내지 35중량%, 칼슘설포알루미네이트 5 내지 15중량%, 안료 2 내지 6중량%, 소포제 0.5 내지 5중량% 및 가소제 5 내지 15중량%로 이루어진 탄성혼합물 5 내지 20중량%; 경화혼합물 10 내지 30중량% 및 보강혼합물 50 내지 80중량%를 포함하는 탄성몰탈을 교량 콘크리트 시공면을 따라 이격되도록 적어도 두 개 이상 시공하는 탄성몰탈 시공단계;
상기 탄성몰탈 시공단계에 따라 이격되도록 시공된 적어도 두 개의 탄성몰탈 표면에 접착제를 도포하는 접착제 도포단계; 및
상기 접착제 도포단계가 종료된 두 개의 탄성몰탈 접착면에 폴리에틸렌 폼으로 이루어진 신축이음재를 연결설치하는 신축이음재 시공단계를 포함한다.
여기서, 상기 습윤유지단계의 후단에 사용자의 필요에 따라 습윤상태의 취약 부분에 프라이머를 균일하게 도포하는 프라이머 도포단계를 더 부가할 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]
탄성몰탈의
제조
1) 탄성혼합물
에틸렌글리콜로 이루어진 폴리올 35g, 메틸메타아크릴레이트 15g, 실리카를 포함하는 충진제 30g, 칼슘설포알루미네이트 10g, 키본블랙 4g, 글리세린모노리시놀레이트를 포함하는 소포제 1g 및 다이옥틸프탈레이트로 이루어진 가소제 5g을 혼합하여 탄성혼합물을 제조하였다.
2) 경화혼합물
톨루엔디이소시아네이트로 이루어진 우레탄수지 22g, 폴리프로필렌글리콜로 이루어진 폴리올 74.2g, 첨가제로서 폴리카르본산계 유동화제 3g, 카본블랙 0.5g 메틸셀루로오즈 증점제 0.3g를 혼합하여 경화혼합물을 제조하였다.
3) 보강혼합물
규사 3호 25g, 규사 4호 22g, 규사 5호 13g, 규사 6호 12g, 탄산칼슘 8g 및 알루미나골재 20g을 혼합하여 보강혼합물을 제조하였다.
그 다음, 상기 제조된 탄성혼합물 10g, 경화혼합물 20 및 보강혼합물 70g을 혼합하여 탄성몰탈 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 탄성혼합물 10g, 경화혼합물 20 및 보강혼합물 70g 대신 탄성혼합물 8g, 경화혼합물 25 및 보강혼합물 77g을 사용하여 실시하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 탄성혼합물 10g, 경화혼합물 20 및 보강혼합물 70g 대신 탄성혼합물 15g, 경화혼합물 25 및 보강혼합물 60g을 사용하여 실시하였다.
[실시예 4]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 탄성몰탈 조성물에 2-디에틸아미노에틸아민 이루어진 경화제 5g을 더 추가하여 실시하였다.
[실시예 5]
실시예 4와 동일한 방법으로 실시하되, 탄성몰탈 조성물에 금속염계 코발트로 이루어진 경화 촉진제 1g을 더 추가하여 실시하였다.
[실시예 6]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 탄성몰탈 조성물에 타르타르산으로 이루어진 지연제 0.1g을 더 추가하여 실시하였다.
[실시예 7]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 탄성몰탈 조성물에 열화방지제로서 6PPD를 3g을 더 추가하여 실시하였다.
[실시예 8]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 탄성몰탈 조성물에 파이버로서 장섬유 10g을 더 추가하여 실시하였다.
[실시예 9]
-교량 조인트 구조-
단면이 "L"자인 교량 콘크리트를 약 30mm 이격거리를 갖도록 서로 대향되게 설치하였다.
그 다음, 교량 콘크리트 면의 이물질을 제거한 후 표면에 물을 분무하여 습윤상태를 유지하였다.
그 다음, 상기 대향되게 설치된 두 개의 교량 콘크리트 내면의 길이방향으로 실시예 1에 따라 제조된 탄성몰탈 조성물을 약 50mm 정도 이격(유간거리)되도록 하여 직육면체 형태로 시공하였다.
그 다음, 탄성몰탈이 경화된 후 탄성몰탈의 측면에 에폭시 접착제를 도포하였다.
그 다음, 상기 접착제가 도포된 탄성몰탈의 측면에 직육면체 형상의 폴리에틸렌 폼을 삽입 접착시켜 교량 조인트 구조를 제조하였다.
[실시예 10]
실시예 9와 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 1에 따라 제조된 탄성몰탈 조성물 대신 실시예 2에 따라 제조된 탄성몰탈 조성물을 사용하여 실시하였다.
[실시예 11]
실시예 9와 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 1에 따라 제조된 탄성몰탈 조성물 대신 실시예 3에 따라 제조된 탄성몰탈 조성물을 사용하여 실시하였다.
[비교예 1]
실시예 9와 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 1에 따라 제조된 탄성몰탈 조성물에서 메틸메타아크릴레이트를 제외하고 실시하였다.
[비교예 2]
실시예 9와 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 1에 따라 제조된 탄성몰탈 조성물에서 칼슘설포알루미네이트를 제외하고 실시하였다.
[실험 1]
실시예 9 내지 11 및 비교예에 따라 제조된 교량 조인트 구조의 인장강도, 신장율, 인열강도, 압축강도, 회복율, 흡수율 등을 측정하였다.
그 결과를 표 1로 나타냈다.
| 인장강도 (N/cm2) |
신장율 (%) |
인열강도 (N/cm) |
압축강도 (N/cm2) |
회복율 (%) |
흡수율 (%) |
유동도 (mm) |
내충격성 | |
| 실시예 9 | 81.2 | 269 | 26.3 | 8.5 | 99.2 | 0.4 | 92 | 좋음 |
| 실시예 10 | 82.4 | 268 | 25.3 | 8.7 | 98.3 | 0.3 | 89 | 좋음 |
| 실시예 11 | 83 | 271 | 27.2 | 8.1 | 99.1 | 0.5 | 91 | 좋음 |
| 비교예 1 | 71.7 | 198 | 21.0 | 5.3 | 63.5 | 1.6 | 60 | 나쁨 |
| 비교예 2 | 69.8 | 201 | 20.2 | 4.3 | 64.1 | 1.5 | 62 | 나쁨 |
표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 9 내지 실시예 11에 따라 제조된 교량 조인트 구조는 인장강도, 신장율, 인열강도, 압축강도, 회복율, 흡수율, 유동도 및 내충격성이 비교예 보다 좋은 것으로 나타났다.
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.
10 : 신축이음재 20 : 탄성몰탈
30 : 콘크리트
30 : 콘크리트
Claims (5)
- 서로 이격되도록 형성된 단면이 "L"자 형상을 갖는 교량 콘크리트;
상기 이격된 교량 콘크리트의 내면에 각각 이격되도록 연결설치된 폴리올 30 내지 40중량%, 메틸메타아크릴레이트 10 내지 30중량%, 충진제 25 내지 35중량%, 칼슘설포알루미네이트 5 내지 15중량%, 안료 2 내지 6중량%, 소포제 0.5 내지 5중량% 및 가소제 5 내지 15중량%로 이루어진 탄성혼합물 5 내지 20중량%; 경화혼합물 10 내지 30중량% 및 보강혼합물 50 내지 80중량%를 포함하는 적어도 두 개 이상의 탄성몰탈; 및
상기 이격된 탄성몰탈 사이에 삽입되도록 연결설치된 폴리에틸렌 폼으로 이루어진 신축이음재를 포함하는 교량 조인트 구조.
- 제1항에 있어서,
상기 신축이음재와 탄성몰탈은 접착제로 접착되는 것을 포함하는 교량 조인트 구조.
- 제1항에 있어서,
상기 신축이음재 너비는 두 개의 탄성몰탈 사이의 이격거리 보다 20 내지 30% 더 큰 것을 포함하는 교량 조인트 구조.
- 시공하고자 하는 교량 콘크리트 시공면의 이물질을 제거하는 이물질 제거단계;
상기 이물질 제거단계가 종료된 후 이물질 제거 부위의 함수율을 조절하여 습윤상태를 유지하는 습윤유지 단계;
상기 습윤유지 단계가 종료된 후 폴리올 30 내지 40중량%, 메틸메타아크릴레이트 10 내지 30중량%, 충진제 25 내지 35중량%, 칼슘설포알루미네이트 5 내지 15중량%, 안료 2 내지 6중량%, 소포제 0.5 내지 5중량% 및 가소제 5 내지 15중량%로 이루어진 탄성혼합물 5 내지 20중량%; 경화혼합물 10 내지 30중량% 및 보강혼합물 50 내지 80중량%를 포함하는 탄성몰탈을 교량 콘크리트 시공면을 따라 이격되도록 적어도 두 개 이상 시공하는 탄성몰탈 시공단계;
상기 탄성몰탈 시공단계에 따라 이격되도록 시공된 적어도 두 개의 탄성몰탈 표면에 접착제를 도포하는 접착제 도포단계; 및
상기 접착제 도포단계가 종료된 두 개의 탄성몰탈 접착면에 폴리에틸렌 폼으로 이루어진 신축이음재를 연결설치하는 신축이음재 시공단계를 포함하는 교량 조인트 구조의 시공방법.
- 제4항에 있어서,
상기 습윤유지단계의 후단계로 습윤상태의 취약 부분에 프라이머를 균일하게 도포하는 프라이머 도포단계를 더 포함하는 교량 조인트 구조의 시공방법.
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