KR101560893B1

KR101560893B1 - 고로슬래그 시멘트를 포함한 교면포장용 콘크리트 조성물

Info

Publication number: KR101560893B1
Application number: KR1020130145706A
Authority: KR
Inventors: 조봉석; 이훈하; 최광희
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2015-10-16
Also published as: KR20150061724A

Abstract

본 발명은 고로슬래그 시멘트 100중량부 기준으로 라텍스 10-35중량부를 포함하고, 상기 고로슬래그 시멘트는 시멘트 또는 클링커 20-50중량%, 고로슬래그 미분말 45-70중량% 및 자극제 1-10중량%를 포함하는 교면 포장용 콘크리트 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 라텍스 함량이 낮더라도 라텍스 함량이 높은 교면 포장용 콘크리트 조성물대비 동등 이상의 강도 및 염소이온 침투저항성을 발휘하는 교면 포장용 콘크리트 조성물을 제공할 수 있다.

Description

고로슬래그 시멘트를 포함한 교면포장용 콘크리트 조성물{Concrete Composition for Bridge-decks Surfacing Containing a Blast Furnane Slag Cement}

본 발명은 강도 및 내구성이 등이 우수한 교면포장용 콘크리트 조성물에 관한 것이다.

교량포장용 콘크리트의 경우 철골 또는 철근으로 보강된 철제 상판위에 피복용으로 타설되기 때문에 국도 또는 고속도로와 같은 일반도로용 콘크리트와 달리 수밀성이 요구된다. 만일, 수분(H₂O) 및 제설재(CaCl)가 콘크리트의 피복 열화 등에 의해 내부로 침투하게 되면 결국 강재의 부식을 야기하게 되고 구조적 안정성을 잃게 되어 결국 인프라시설의 손상으로 인한 경제적, 인명적 피해를 야기할 수도 있다.

현재 주로 적용되고 있는 교면포장공법은 콘크리트 바닥판 상면에 표면 처리 후 교면방수작업을 하고, 그 위에 아스팔트콘크리트로 포장하는 시공방법이 있다. 이 외에도 콘크리트계 교면포장공법으로 노출콘크리트교면포장공법, LMC(Latex Modified Concrete), HPC(High Performance Concrete), RPC(Reactive Powder Concrete) 교면포장공법 및 유황콘크리트교면포장공법 등이 적용되고 있다. 이 가운데 특히, 라텍스 개질 콘크리트를 이용한 교면포장공법(LMC 공법)은 일반 콘크리트 교면포장에 비해 높은 작업성, 강도발현, 부착력 및 내구성을 지니므로 접착식 콘크리트계 교면포장에 적합한 것으로 널리 알려져 있다.

그러나 라텍스 개질 콘크리트는 일반 콘크리트 가격에 비해서 10~20배 고가라는 비용적인 문제점이 있다. 또한 콘크리트계 교면 포장재에 요구되는 성능을 전부 라텍스에 의존하는 것은 재료비 상승뿐만 아니라 콘크리트간 품질편차, 라텍스와 시멘트의 응결 시간차에 의한 표면 균열 등을 초래하는 문제 등을 유발할 수 있다. 따라서 기존 기술 대비 라텍스의 사용량을 절감시키면서도 고성능을 발현하는 콘크리트계 교면 포장재의 개발이 요구된다.

라텍스 개질 콘크리트 조성물과 관련된 종래기술로는 대한민국 특허출원 제10-2006-0018388호인 초속경 라텍스 개질 콘크리트 조성물이 존재한다. 상기 특허는 실리카흄 5~10 중량%가 함유된 초속경 시멘트 15~17 중량%, 잔골재 44~52.3 중량%, 굵은골재 25.7~29 중량%, 물 3~4 중량%, 전체 100 중량%에 대하여 라텍스 50~80 중량%와 아크릴 20~50 중량%의 비율로 혼합된 폴리머 에멀젼 4~6중량%로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 초속경 라텍스 개질 콘크리트 조성물을 개시하고 있다.

한편, 시멘트 대비 라텍스를 10 내지 15중량% 포함하고, 13 내지 25mm의 최대치수를 같는 굵은 골재를 배합, 시멘트 대비 물을 29 내지 35중량% 배합, 및 0.3 내지 0.6 중량%의 소포제를 혼합하는 대한민국 특허출원 제10-2006-0056461호, 조강 시멘트를 이용한 라텍스 개질 콘크리트 조성물도 존재한다.

다만, 기존의 라텍스에 의존한 콘크리트 개질기술의 한계성을 벗어나 콘크리트계 교면 포장재의 다양한 요구 성능(구조성능, 내구성능, 작업성능 등)을 갖추기 위하여 고로슬래그를 다량 함유한 고로슬래그 시멘트를 일반 시멘트 대체물로 이용한 기술은 매우 드문 실정이다.

교면포장을 위하여 라텍스소재를 콘크리트에 첨가할 경우 작업성, 강도발현, 부착력 및 내구성 등이 우수할 수 있으나 비용이 고가이기 때문에 비효율적인 문제점이 존재하였다. 이에 고로슬래그를 45-70중량%로 다량 함유한 고로슬래그 시멘트를 일반 포틀랜드 시멘트(OPC: Ordinary Portland cement) 대체물로 첨가함으로써 고가의 라텍스소재 사용을 절감하면서도 강도 및 내구성이 우수한 교면포장용 콘크리트를 제공하고자 한다.

본 발명자들은 교면 포장용 콘크리트 조성물에 있어서 고로슬래그 미분말을 45 내지 70중량%로 다량 함유하고 있는 고로슬래그 시멘트를 일반시멘트의 대체물로 사용할 경우, 기존의 첨가하던 라텍스의 첨가량을 줄일 수 있으면서도 강도 및 내구성이 우수할 수 있다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 일 구현예는 고로슬래그 시멘트 100중량부 기준으로 라텍스 10-35중량부를 포함하고, 상기 고로슬래그 시멘트는 시멘트 또는 클링커 20-50중량%, 고로슬래그 미분말 45-70중량% 및 자극제 1-10중량%를 포함하는 교면 포장용 콘크리트 조성물이다.

상기 자극제는 자극제 총 중량 기준 Na₂SO₄ 5-20중량%, CaSO₄ 5-20중량% 및 탈황슬래그 50-90중량%을 포함할 수 있고, 나아가 상기 자극제는 자극제 총 중량 기준 소결탈황 더스트를 1-10중량% 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고로슬래그 시멘트는 0.01-0.5중량%의 석고를 더 포함하며, 상기 콘크리트 조성물은 상기 고로슬래그 시멘트 100중량부 대비 물 10-30중량부, 굵은골재 170-190중량부, 및 잔골재 230-250중량부를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 콘크리트 조성물은 재령 28일차 압축강도가 35-40 MPa이고, 휨강도가 5-7 MPa이며, Cl^- 통과전하량은 200-800 C(쿨롱)일 수 있다.

콘크리트의 수축균열 발생확률이 현저히 낮으며, 특히, 염소이온 침투저항성에 대해 월등히 우수하므로 해양환경 또는 화학 침식이 우려되는 환경에 매우 적합하게 활용될 수 있다. 또한 라텍스 함량이 높은 교면 포장용 콘크리트 조성물과 비교할 경우 동등 이상의 강도를 발휘하므로 라텍스 함량이 낮은 교면 포장용 콘크리트 조성물을 제공할 수 있다.

도 1은 재령초기 고로슬래그 시멘트(SP58) 수화물의 XRD 분석 그래프이다.
도 2는 자극제의 첨가 유무에 따른 고로슬래그 시멘트(SP58)의 수화 1일차 입자결합을 비교한 전자현미경 촬영사진이다.
도 3은 재령일에 따른 시멘트 종류별 콘크리트의 압축강도 및 Cl-^- 침투 깊이(mm)를 나타낸 그래프이다.
도 4는 재령일에 따른 시멘트 종류별 콘크리트의 수축율을 나타낸 그래프이다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 고로슬래그 시멘트 100중량부 기준으로 라텍스 10-35중량부를 포함하고, 상기 고로슬래그 시멘트는 시멘트 또는 클링커 20-50중량%, 고로슬래그 미분말 45-70중량% 및 자극제 1-10중량%를 포함하는 교면 포장용 콘크리트 조성물을 제공할 수 있다.

상기 라텍스 함량이 상기 고로슬래그 시멘트 100중량부를 기준으로 35중량부를 초과할 경우 라텍스와 시멘트의 응결시간차가 크게 발생하여 표면 균열을 초래하게 되고 일반 포틀랜드시멘트(OPC)를 첨가한 일반 교면 포장용 콘크리트 대비 라텍스 함량의 감소 의미가 없다. 또한 10중량부 미만일 경우 강도가 기존 통과수준인 35 MPa(압축강도 기준) 및 4.5 MPa(휨강도 기준)를 만족하지 못하며 Cl^-침투억제 효과가 매우 낮게 나타난다.

따라서 상기 라텍스는 상기 고로슬래그 시멘트 100중량부 대비 10 내지 35중량부 혼합하는 것이 바람직하다. 다만, 상기 범위 내에서는 35중량부에 가까이 혼합할 경우 강도와 Cl^-침투억제 효과가 보다 우수하고, 10중량부에 가까이 혼합할 경우 기준 물성을 만족하면서도 라텍스 사용 절감 효과가 뛰어나기 때문에 목적에 따라 사용양을 조절하는 것이 가장 바람직하다. 이 때, 라텍스는 고형분 40-50중량% 및 물 50-60중량% 포함하는 통상의 라텍스일 수 있으며 교면 포장용 콘크리트에 범용적으로 적용 될 수 있는 것이라면, 이에 한정되지 않는다.

일반적으로 교량의 교면 포장공사시 시멘트는 일반 보통포틀랜드(OPC)를 사용하고 있고, 제설재 등으로 인한 Cl^-침투를 최소화하기 위해 고가의 라텍스(Latex)를 OPC사용량의 30% 이상 첨가하고 있다. 그러나 본 발명과 같이 OPC 대신 상기 고로슬래그 시멘트를 사용하게 되면 콘크리트 내구성 및 염화물에 대한 저항성 등을 증진 시킬 수 있으며 라텍스의 사용량을 절감할 수 있다.

일반 포틀랜드 시멘트(OPC)를 상기 슬래그시멘트으로 대체할 경우 수화과정에서 에트린 자이트(Ettringite) 수화생성물(3CaO·SiO₂·3CaSO₄·32H₂O)이 형성되어 수화체가 치밀해 질 수 있고, 또한 프리델씨염(C₃A·CaCl₂·10H₂O)이 형성되므로 Cl^-고정화 효과가 나타나게 된다. 즉, 고로슬래그를 다량 함유한 상기 고로슬래그 시멘트의 수화체를 XRD로 분석해 보면(고로슬래그 파우더 58% 함유, SP58, 하기 도 1 참조), 수화 초기에 해당되는 3일 내지 7일차에 하기 분자식을 갖는 모노설페이트(AFm), 모노카보네이트(Mc) 및 헤미카보네이트(Hc)가 동시에 확인된다.

Afm : [Ca₂Al(OH)₆]₂(SO₄)·2H₂O

Mc : [Ca₂Al(OH)₆]₂(CO₃)·2H₂O

Hc : [Ca₂Al(OH)₆]₂(CO₃)_1/2(OH)_1/2·2H₂O

모노설페이트의 SO₂ ^-4기와 모노카보네이트, 헤미카보네이트의 CO₂ ^-3기는 각각 Cl^-기와 반응하여 치환 및 고정화되는 특징이 있어 콘크리트에 침투되는 Cl^-을 표면부터 고정화하므로 내염해에 대한 저항성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 고로슬래그 시멘트는 시멘트 또는 클링커 20-50중량%, 고로슬래그 미분말 45-70중량%, 및 자극제 1-10중량%를 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 시멘트 또는 클링커 30-40중량%, 고로슬래그 미분말 55-65중량%, 및 자극제 2-5중량%를 포함할 수 있다.

상기 고로슬래그는 용광로 제선과정 중에서 발생하는 것으로서 통상 Ca, Si, Al 등의 이온을 포함할 수 있다. 바람직하게는 고온 용융 상태의 고로슬래그를 살수 급냉함으로써 5mm 미만의 비결정질 알갱이 상태로 형성되는 수재슬래그일 수 있으나 이에 한정하지 않는다. 통상적으로 고로슬래그 미분말에 물을 투입하면 미분말 표면에 비결정질 피막이 형성되어 내부의 Ca² ⁺ 및 Al² ⁺ 등의 용출이 이루어지지 않는다. 그 결과, 초기 압축강도가 낮아져 거푸집 탈형 시기 지연 등의 문제를 초래한다.

이에 본 발명에서는 초기 강도 발현이 우수하면서도 다량의 고로슬래그 미분말을 포함할 수 있도록 자극제를 첨가하는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 자극제는 자극제 총 중량 기준 Na₂SO₄ 5-20중량%, CaSO₄ 5-20중량% 및 탈황슬래그 50-90중량%을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 Na₂SO₄ 10-15중량%, CaSO₄ 10-15중량% 및 탈황슬래그 60-80중량%을 포함할 수 있다.

상기 황산나트륨(Na₂SO₄)은 물과 반응시 Na² ⁺ 및 SO₄ ² ^-로 용해되어 높은 pH를 유지시킴과 더불어 황산염(SO₄ ² ^-) 자극을 유도하므로 고로슬래그 미분말의 수화반응을 촉진하는 역할을 할 수 있다. 이 때, Na₂SO₄의 함량이 자극제 총 중량 대비 5중량% 미만일 경우 수화반응 촉진 효과가 미미하고, 20중량% 초과할 경우 급속 응결로 인해 시멘트의 유동성 저하를 야기하여 작업성을 저하시키고 나아가 28일 강도저하를 야기하게 되어 바람직하지 않다.

또한 상기 황산칼슘(CaSO₄)은 Ca² ⁺ 및 SO₄ ² ^-로 용해되므로 황산염(SO₄ ² ^-)에 의한 자극효과를 극대화할 수가 있고, Ca² ⁺는 슬래그 중 Si² ⁺ 및 Al³ ⁺ 등과 결합하여 CaO-SiO₂-H₂O 및 CaO-Al₂O₃-H₂O와 같은 수화경화체의 생성을 유도하게 된다. 특히, CaSO₄ 잔여물은 슬래그시멘트 중 3CaO.SiO₂등과 반응하여 팽창성 수화물인 에트린 자이트(3CaO·SiO₂·3CaSO₄·32H₂O)를 생성하므로 콘크리트의 수축 및 수축균열을 최소화할 수 있다. 이 때, CaSO₄의 함량이 자극제 총 중량 대비 5중량% 미만일 경우 수축보상의 효과가 거의 없어 수축 및 수축균열 현상을 야기하게 되고, 20중량% 까지만 첨가하더라도 충분한 수축보상효과를 얻을 수 있다.

한편, 상기 탈황슬래그는 쇳물(제선) 중 함유하고 있는 황(S)을 제거하는 용선 예비처리 공정에서 발생하는 부산물로서, CaO 50-70중량%, SiO₂ 15-20중량%, Fe₂O₃ 10중량% 미만 및 SO₃ 6~8중량%를 함유하고 있다. 이러한 탈황슬래그에 다량 포함되어 있는 CaO는 이미 수화된 상태의 Ca(OH)₂이며 높은 pH를 유지하고 있다. 또한 탈황슬래그 역시 물과 반응할 경우, 탈황슬래그 내에 함유되어 있는 Ca(OH)₂로부터 OH^-가 생성되고 내부의 티오황산(S₂O₃)이 SO₄ ² ^- 등의 황산염으로 전환되므로 고로슬래그 내의 Ca² ⁺, Al² ⁺ 등의 용출이 일어나게 한다.

이렇게 용출된 이온들이 수화를 촉진하여 CaO-SiO₂-H₂O계 수화물 등을 생성함으로써 경화가 시작될 수 있다. 또한, 잉여의 황산화물은 침상형의 구조를 갖는 에트린 자이트 수화생성물(3CaO·SiO₂·3CaSO₄·32H₂O)을 생성함으로써 수화체 내부의 조직을 치밀화하여 경화할 수 있다. 즉, 탈황슬래그는 반응촉진제 역할뿐만 아니라, 그 자체가 서서히 포졸란 반응을 일으켜 CaO-SiO₂-H₂O계 수화물 등을 장시간 생성함으로써 성형체의 장기강도 발현에 기여하게 된다. 이 때 상기 탈황슬래그의 함량이 자극제 총 중량 대비 50중량% 미만에서는 고로슬래그 미분말의 자극 효과 및 장기 강도 발현효과가 미미하고, 90중량% 초과 혼입하게 되면 급속 응결현상에 의해 콘크리트의 유동성을 저하시켜 작업성을 악화시킬 수 있다.

나아가 상기 자극제는 자극제 총 중량 기준 소결탈황 더스트를 1-10중량% 더 포함하는 것이 바람직하다. 일반적으로 철광석을 고로에 투입하기 전에 소결광을 제조하게 되는데, 이 때, 발생하는 유해물질인 SOx를 포집하기 위하여 고분말의 NaHCO₃를 투입한다. 그 부산물로 Na₂CO₃ 및 Na₂SO₄ 형태의 소결 탈황 더스트가 얻어지며, 상기 소결 탈황 더스트는 분말도 수준이 4,000 - 6,000 cm²/g 정도이다. 본 발명에서는 이와 같이 통상적으로 얻을 수 있는 소결탈황 더스트를 이용하는 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다.

상기 소결 탈황 더스트는 물과 반응시 Na⁺ 및 SO₄ ² ^-로 용해되어 높은 pH를 유지시킴과 더불어 황산염 자극을 유도하므로 고로슬래그 미분말의 수화반응을 촉진하게 된다. 또한, 소결 탈황 더스트를 반응 촉진제에 추가적으로 첨가할 경우 상기 Na₂SO₄ 및 CaSO₄ 의 함량을 절감할 수 있다. 따라서 제철 공정 중에 부산물로 발생하는 소결 탈황 더스트는 고로슬래그의 반응 촉진제로서 효과적으로 활용할 수 있다.

결과적으로 본 발명에서 상기 자극제를 사용하면, 수화초기 침상형의 에트린자이트 수화물 생성량이 증가하여(하기 도 2 참조) 결합재 입자간 상호 결합작용에 의해 초기부터 강도가 향상될 수 있다. 또한 에트린자이트 수화물의 팽창효과에 의해 최종 콘크리트 수축균열 발생을 방지할 수 있다.

본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 상기 고로슬래그 시멘트는 고로슬래그 시멘트 총 중량 기준 0.01-0.5중량%의 석고를 더 포함할 수 있다. 이 때 사용되는 석고는 특별히 한정하지 않으며, 무수석고, 이수석고, 반수석고 등을 사용할 수 있다.

상기 콘크리트 조성물은 상기 고로슬래그 시멘트 100중량부 대비 물 10-30중량부, 굵은골재 170-190중량부, 및 잔골재 230-250중량부 더 포함할 수 있다. 상기 함량범위는 상기 고로슬래그 시멘트와 함께 교면 포장용 콘크리트 조성물을 이루는 최적의 범위일 수 있다.

한편, 통상적으로 교면 포장용으로 적합한 콘크리트의 압축강도는 35MPa 이상이고 휨강도는 4.5MPa 이상이며 Cl^-통과량은 1000쿨롱 이하이다. 이에 대하여 본 발명의 상기 슬래그 시멘트를 포함하는 콘크리트 조성물은 재령 28일차 압축강도가 35-40 MPa, 휨강도가 5-7 MPa 및 Cl^- 통과전하량이 200-800 C(쿨롱)으로 우수하게 나타날 수 있다. 특히, 본 발명의 일 양태에 따른 콘크리트 조성물은 염소이온 침투저항성이 우수하므로 해양환경 또는 화학 침식이 우려되는 환경에서 매우 적합하게 적용될 수 있다.

이하, 실험예 및 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명 하고자 한다. 이들은 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실험예

시멘트에 포함된 슬래그 함량에 따라 제조된 콘크리트 성형체의 물성의 차이가 발생하는지 확인하기 위하여 하기 실험예 1 및 실험예 2를 준비하였다.

실험예 1

고로슬래그 분말이 40중량% 포함된 일반 2종 슬래그시멘트(이하, 일반 2종 SC(SP40)으로 기재, 한국시멘트) 1800g을 물 900g 및 골재(모래+자갈) 5400g과 혼합하여 콘크리트 성형체를 제조하였다.

실험예 2

클링커 40중량%, 고로슬래그 미분말 58중량%, 및 자극재 2%, 즉, 자극재 중량대비 Na₂SO₄ : CaSO₄ : 탈황슬래그가 10 : 20 : 70 의 중량비로 혼합되어 있는 자극제 2중량%를 혼합하여 고로슬래그 시멘트(SP58)를 제조하였다. 상기 고로슬래그 시멘트(SP58) 1800g을 물 900g 및 골재(모래+자갈) 5400g과 혼합하여 콘크리트 성형체를 제조하였다.

상기 실험예 1 및 2로부터 얻어진 콘크리트 성형체를 이용하여 재령일에 따른 압축강도, Cl^-통과량 및 수축균열을 측정하였다. 이 때, 압축강도는 KS F 2405(콘크리트의 압축 강도 시험 방법)에 준하여 평가하였고, Cl^- 침투깊이는 콘크리트 성형체를 3.5%의 NaCl 수용액에 7일간 침지한 후, 콘크리트를 파단하고 0.1N 농도의 AgNO₃ 용액을 분무했을 때 나타나는 AgCl 침착영역을 통해 측정하였다. 또한 수축균열은 KS F 2595(콘크리트의 건조 수축 균열 시험방법)에 준하여 평가하였으며, 10x10x40cm 콘크리트 시험체를 제조하여 경시에 따른 수축량을 측정하였다. 측정은 다이얼게이지를 이용하여 높이 40cm 중 수축되는 길이를 ㎛단위로 측정하였다(단, 수축을 의미하기 위하여 '-'부호를 부여하였다). 그 결과는 하기 표 1에 나타냈고, 보다 자세한 분석그래프는 하기 도 3 및 4를 통해 확인할 수 있다.

구분	압축강도 (MPa)			Cl^-통과량 (mm)			수축 균열(㎛)
구분	7일	14일	28일	7일	14일	28일	7일	14일	28일
실험예 1	19.1	27.2	31.0	2.0	2.6	6.6	-110	-270	-500
실험예 2	22.5	27.5	32.1	1.2	1.4	3.7	-50	-110	-200

콘크리트 압축강도 평가한 결과 고로슬래그 시멘트(SP58)로 콘크리트 조성물을 제조할 경우, 일반 2종 SC(SP40)대비 동등 이상의 강도발현이 가능하며 특히 초기 강도 발현이 우수한 것을 확인 할 수 있었다. 또한, Cl^- 침투깊이 측정 결과에 따르면, 실험예 2의 경우 Cl^- 침투가 용이하게 일어나지 않아 내화학성 및 내구성이 뛰어난 것을 알 수 있었다. 나아가 실험예 2의 수축균열도 매우 낮게 측정되었다. 즉, 실험예 2의 경우 물이나 제성재 등과 같은 외부열화요인을 용이하게 차단할 수 있을 것으로 예상되었다.

실시예 . 교면 포장용 콘크리트 조성물로의 적용

비교예 1 내지 2

일반적으로 사용되는 교량 포장 공사용 콘크리트 조성물에 가깝도록, 시멘트는 일반 보통포틀랜드(OPC)를 사용하고, 라텍스는 스틸렌 15중량%, 부타디엔 20중량%, MMA 5중량%, Acid modifier 5중량%, 물 53중량%, 및 기타 유동화제 2중량%로 구성된 라텍스(고형분 47중량% 및 물 53중량%)를 준비하였다. 상기 OPC와 라텍스를 물, 모래 자갈과 함께 하기 표 2에 나타난 바와 같이 혼합하여 콘크리트 성형체를 제조하되, 라텍스 첨가량을 통상의 라텍스 사용량인 128kg/m³과 인위적으로 감소시킨 85kg/m³로 설정하였다.

실시예 1 내지 3

상기 OPC 대신 이번에는 실험예 2에서 사용한 것과 동일한 고로슬래그 시멘트(SP58)에 라텍스, 물, 모래, 자갈을 하기 표 2와 같이 함께 혼합하여 콘크리트 성형체를 제조하였다. 이 때, 상기 라텍스는 비교예 1 내지 2에서 사용한 것과 동일한 것을 사용하였으며, 통상의 사용량인 128kg/m³부터 85kg/m³, 및 51kg/m³ 로 점차 감소시켜가며 첨가하였다.

비교예 3

라텍스를 통상의 첨가량에 비해 현저히 낮도록 32kg/m³ 첨가한 것을 제외하고, 상기 실시예 1 내지 3의 방법과 동일하게 콘크리트 성형체를 제조하였다.

이어서 상기 비교예 1 내지 3 및 실시예 1 내지 3을 통해 얻어진 콘크리트 성형체의 재령 28일 압축강도, 휨강도, 및 Cl^- 통과량을 측정하였다. 이 때, 압축강도 및 휨강도는 각각 KS F 2405(콘크리트의 압축 강도 시험 방법) 및 KS F 2408(콘크리트의 휨 강도 시험방법)에 준하여 평가하였고, Cl^- 통과량는 상기 재령 28일차 콘크리트 성형체를 KS F 2711(전기전도도에 의한 콘크리트의 염소이온 침투저항성 시험방법)에 준하여 평가하였다. 즉, 시간에(sec) 따른 전류 변화를 도시한 후, 측정 데이터를 연속된 곡선으로 그리고 곡선의 아랫부분면적을 계산하여 총 6시간 동안의 전하량을 산출하였다. 그에 따른 결과는 하기 표 2에 나타내었다.

구분	단위중량 (㎏/㎥)						평가결과
	물	OPC	고로슬래그 시멘트 (SP58)	라텍스	골재		28일 압축강도 (MPa)	28일 휨강도 (MPa)	Cl^- 통과량 (쿨롱)
	물	OPC	고로슬래그 시멘트 (SP58)	라텍스	모래	자갈	28일 압축강도 (MPa)	28일 휨강도 (MPa)	Cl^- 통과량 (쿨롱)
비교예 1	64	400	-	128	968	747	38.6	5.4	782
비교예 2	87	400		85	960	703	38.2	5.2	980
실시예 1	64	-	400	128	968	747	39.2	6.3	382
실시예 2	87	-	400	85	960	703	37.4	5.7	687
실시예 3	105	-	400	51	954	701	35.9	5.5	771
비교예 3	115	-	400	32	950	692	32.1	4.3	925

통상적으로 압축강도는 35MPa 이상이고 휨강도는 4.5MPa 이상이며 Cl^-통과량은 1000쿨롱 이하로 나타나는 것을 교면포장용으로 적합한 콘크리트로 볼 수 있다. 이 점을 감안하여 상기 표 1의 평가결과를 살펴보면, 포틀랜드 시멘트 400kg/m³과 라텍스 128kg/m³를 사용(비교예 1)하면 압축강도, 휨강도 및 Cl^-통과량이 모두 통상기준 통과량 수준임을 알 수 있다. 그러나, 고가의 라텍스 첨가량을 85kg/m³으로 줄인 결과(비교예 2)에 따르면 Cl^-통과량이 거의 기준치 한계에 도달한다는 것을 확인 할 수 있다.

반면, 고로슬래그 시멘트(SP58)를 사용하게 되면 라텍스 첨가량이 51 kg/m³까지 낮아지더라도 안정적으로 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 오히려, 비교예 1과 실시예 2를 비교한 결과 고로슬래그 시멘트(SP58)를 사용하면 라텍스 함량이 현저히 낮아 지더라도 동등이상의 강도와 낮은 Cl^-통과량을 보인다는 것을 확인 할 수 있었다. 다만, 라텍스 첨가량이 32 kg/m³로 줄게 되면 Cl^-통과량은 한계에 임박하고 강도는 현저하게 떨어져 기준 미달이 되었다. 따라서 라텍스의 사용량은 51 kg/m³ 선에서 적절히 조절하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있었다.

실제로 교량포장공사 현장에 상기 실시예 2와 동일한 콘크리트 조성물을 적용하여 시공한 결과, 압축강도는 38.2MPa, 휨강도는 5.7MPa, Cl^-통과량은 721쿨롱수준으로 품질기준을 상회하는 수준으로 나타났다. 라텍스의 가격이 kg당 1700 내지 1800원 수준(2013년 11월 기준)으로 매우 고가인 점을 감안하면, 본 발명에 따른 콘크리트 조성물을 현장에 적용할 경우 통상(128 kg/m³) 22만원 정도인 원가를 9만원대 수준(라텍스 사용량 51 kg/m³ 기준)으로 절약할 수 있다는 결과를 얻는다. 라텍스를 혼입하지 않는 일반 타설용 콘크리트 가격(6~7만원/m³)과 비교할 경우에도 상기 원가절감 수준은 매우 높은 것임을 알 수 있었다.

Claims

고로슬래그 시멘트 100중량부 기준으로 라텍스 10-35중량부를 포함하고,
상기 고로슬래그 시멘트는
시멘트 또는 클링커 20-50중량%, 고로슬래그 미분말 45-70중량% 및 자극제 1-10중량%를 포함하며,
상기 자극제는 Na₂SO₄ 5-20중량%, CaSO₄ 5-20중량% 및 탈황슬래그 60-80중량%를 포함하는 교면 포장용 콘크리트 조성물.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 자극제는 소결탈황 더스트를 1-10중량% 더 포함하는 교면 포장용 콘크리트 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 고로슬래그 시멘트는 0.01-0.5중량%의 석고를 더 포함하는 교면 포장용 콘크리트 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 콘크리트 조성물은 상기 고로슬래그 시멘트 100중량부 기준으로 물 10-30중량부, 굵은골재 170-190중량부 및 잔골재 230-250중량부를 더 포함하는 교면 포장용 콘크리트 조성물.
제 1 항 및 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 콘크리트 조성물은 재령 28일차 압축강도가 35-40 MPa이고, 휨강도가 5-7 MPa이며, Cl^- 통과전하량은 200-800 C(쿨롱)인 교면 포장용 콘크리트 조성물.