KR101578854B1 - 보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 배처플랜트에서 생산되어 현장으로 이송된 보통콘크리트에 기포 및 방수혼합재료를 기포의 볼 베어링 효과 및 혼합부재의 회전으로 기포혼합콘크리트를 형성하고, 이 기포혼합콘크리트가 숏팅안내부재로 배출될 때, 고압의 공기로 뿜어 기포혼합콘크리트에 포함된 과다한 공기를 줄임과 동시에 다량의 기포로 인해 대폭 증가한 슬럼프를 보통콘크리트의 슬럼프 범위로 감소시킨 방수콘크리트를 숏팅하는 보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조장치 및 이의 제조방법{The waterproofed concrete and manufacturing method thereof}
본 발명은, 방수콘크리트 제조장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 배처플랜트에서 생산된 보통콘크리트를 현장으로 이송 후, 기포 및 방수혼합재료를 혼합하고, 기포의 볼 베어링 효과 및 혼합부재의 회전으로 기포혼합콘크리트를 형성하고, 이 기포혼합콘크리트가 숏팅안내부재로 배출될 때, 고압의 공기로 뿜어 기포혼합콘크리트에 포함된 과다한 공기를 줄임과 동시에 다량의 기포로 인해 대폭 증가한 슬럼프를 보통콘크리트의 슬럼프 범위로 감소시킨 방수콘크리트를 숏팅하는 보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
콘크리트 건물이 부여된 기능을 유지하기 위해서는 많은 기능을 확보해야 하지만, 건물을 구성하는 부재의 특성에 따라 방수성능, 구조성능, 비구조성능 등이 중요한 인자이다. 콘크리트 건물의 방수성능은, 건물의 지붕, 지하, 벽체 등에서 물의 침투를 방지하는 성능을 의미하는데, 시공 시, 수밀성과 균열의 발생 등을 유념해야 하므로 콘크리트의 수밀성을 조성하기 위해 각종 혼합재료가 사용된다.
콘크리트 구체방수의 방수재는 포졸란 활성재, 폴리머계 재유화형분말수지, 고분자 합성조성물 등이 있는데, 상기 구체방수재는 콘크리트의 강도증진, 투수성 감소, 흡수성 감소 등의 효과를 보이며, 기본적인 원리는 시멘트의 수화반응, 강도 및 유동성 증진, 수밀성 증대와 투수성 감소, 불용성막 형성과 흡수성 감소 등이다.
현재까지 사용된 무기질계 구체분말 방수재는 주로 그 성분이 시멘트, 실라카퓸, 구사로 구성된 기조합 형태의 분말형 재료로서, 물 또는 에멀젼 등과 혼합하여 사용하고 있다. 그러나 구체방수재는, 포졸란 활성재와 폴리머계 재유화형분말수지 및 고급지방산계 스테아린산을 주성분으로 한 합성조성물로 자동화된 혼합설비를 갖춘 공장에서 제조한다. 그 방수 메카니즘은, 방수재 주성분인 포졸란 활성재와 콘크리트 조직 내에 가용성 수산화 칼슘이 반응하여 불용의 규산화 칼슘 수화물 및 에트링자이트 등의 결정체를 생성시킨다.
따라서, 시멘트와 골재 사이의 모세공극에 강력한 습윤 침투력으로 미세한 시멘트 입자가 고수밀성의 콘크리트화하여 치밀한 공극을 형성하고 폴리머필름의 밀봉효과와 고분자합성물 중 지방산계 금속염과 결합하여 발수성의 고급지방산 칼슘을 생성하여 모세관 공극의 충진과 수밀성이 높은 불용성의 막을 형성하여 흡수작용을 감소시키므로 그 기능을 발휘하지 못하는 문제점이 있었다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허공보 제10-0500151호로 콘크리트의 방수 및 방식처리용 구체방수재의 제조방법 및 이의 의해 제조된 구체방수재가 등록된 바 있다.
선 등록된 특허는, 스테아린산염 10 중량부에 10% 암모니아수 2~3 중량부를 가하고 이를 90~100℃에서 1차 반응하는 제1단계, 상기 제1단계 생성물에 결정수가 16~18인 황산알루미늄 0.5`0.8 중량부를 가하여 120~140℃에서 2차 반응하는 제2단계, 상기 제2단계 생성물에 수산화칼슘 1~2 중량부를 넣은 증류수 500 내지 700 중량부를 서서히 첨가하여 3차 반응시키는 제3단계, 상기 제3단계 생성물에 PVA 4~6 중량부, EVA 9~11 중량부, 비이온성계면활성제 4~6 중량부, 음이온계면활성제 6~8 중량부, 수산화칼슘 3~4 중량부, 이산화규소 4~6 중량부를 각각 가한 다음 이들을 24시간 동안 교반시키는 제4단계로 이루어져 몰탈 및 콘크리트의 균열 발생을 방지하고, 구조물의 성능을 좌우하는 중요 요인인 수분의 영향을 통제, 수밀화 콘크리트의 흡수 및 투수저항성을 향상시켜 해당 구조물의 수명을 연장시킬 수 있었다.
그러나 선 등록된 특허는, 제조과정이 복잡하여 생산성이 떨어질 뿐만 아니라 각 조성물의 균일한 혼합이 어려워 품질저하 및 균일한 혼합을 하기 위해서는 작업시간이 늘어나므로 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 배처플랜트에서 생산된 보통콘크리트를 현장으로 이송 후, 기포 및 방수혼합재료를 혼합하고, 기포의 볼 베어링 효과 및 혼합부재의 회전으로 기포혼합콘크리트를 형성하고, 이 기포혼합콘크리트가 숏팅안내부재로 배출될 때, 고압의 공기로 뿜어 기포혼합콘크리트에 포함된 과다한 공기를 줄임과 동시에 다량의 기포로 인해 대폭 증가한 슬럼프를 보통콘크리트의 슬럼프 범위로 감소시킨 방수콘크리트를 숏팅하는 보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조장치 및 이의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명 보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조장치는,
배처플랜트에서 공급되는 물, 시멘트, 골재 등을 일정비율로 배합하여 보통콘크리트를 형성하는 보통콘크리트 형성부와;
상기 보통콘크리트의 슬럼프를 증가시키도록 보통콘크리트에 기포 및 방수혼합재료를 투입하는 기포 및 방수혼합재료 투입부와;
상기 보통콘크리트와 기포 및 방수혼합재료를 모터의 동력으로 혼합부재가 회전하면서 혼합하여 기포혼합콘크리트를 형성하는 기포혼합콘크리트 형성부와;
상기 기포혼합콘크리트가 배출될 때, 5기압 이상의 고압의 공기로 뿜어 기포혼합콘크리트에 포함된 기포를 소산시키면서 보통콘크리트 범위의 슬럼프로 감소시킨 방수콘크리트를 숏팅하는 콘크리트 숏팅부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명 보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조방법은,
배처플랜트에서 공급되는 물, 시멘트, 골재 등을 일정비율로 배합하여 보통콘크리트를 형성하는 보통콘크리트 형성단계와;
상기 보통콘크리트의 슬럼프를 증가시키도록 보통콘크리트에 기포 및 방수혼합재료를 투입하는 기포 및 방수혼합재료 투입단계와;
상기 보통콘크리트와 기포 및 방수혼합재료를 모터의 동력으로 혼합부재가 회전하면서 혼합하여 기포혼합콘크리트를 형성하는 기포혼합콘크리트 형성단계와;
상기 기포혼합콘크리트가 배출될 때, 5기압 이상의 고압의 공기로 뿜어 기포혼합콘크리트에 포함된 기포를 소산시키면서 보통콘크리트 범위의 슬럼프로 감소시킨 방수콘크리트를 숏팅하는 콘크리트 숏팅단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 의하면, 배처플랜트에서 생산된 보통콘크리트를 현장으로 이송 후, 기포 및 방수혼합재료를 혼합하고, 기포의 볼 베어링 효과 및 혼합부재의 회전으로 기포혼합콘크리트를 형성하고, 이 기포혼합콘크리트가 숏팅안내부재로 배출될 때, 고압의 공기로 뿜어 기포혼합콘크리트에 포함된 과다한 공기를 줄임과 동시에 다량의 기포로 인해 대폭 증가한 슬럼프를 보통콘크리트의 슬럼프 범위로 감소시킨 방수콘크리트를 숏팅하므로 작업성, 방수성과 고강도, 고내구성을 확보하는 방수콘크리트를 생산하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 흐름도
도 2는 본 발명의 개략도
도 3은 본 발명의 보통콘크리트 형성부를 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 기포를 나타낸 도면
도 5 내지 도 6은 본 발명 기포혼합콘크리트 혼합부를 나타낸 도면
도 7은 본 발명 기포혼합콘크리트 혼합부의 다른 실시예를 나타낸 도면
도 8 내지 도 9는 본 발명 보통콘크리트 및 기포혼합콘크리트의 슬럼프 사진
도 10 내지 도 11은 본 발명 콘크리트 숏팅부로 방수콘크리트를 숏팅하는 도면
도 12는 본 발명 콘크리트 숏팅부의 평단면도
도 13은 본 발명 방수콘크리트의 슬럼프 사진
도 14는 본 발명 방수콘크리트에 함유된 공기량을 비교하는 도면
도 15는 본 발명 방수콘크리트의 공기량 측정 결과를 나타낸 도면
도 16은 본 발명 방수콘크리트의 압축강도 변화를 나타낸 도면
도 17은 본 발명 방수콘크리트의 휨강도 변화를 나타낸 도면
도 18은 본 발명 방수콘크리트의 투과 저항성을 나타낸 도면
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 개략도이다.
본 발명 보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조장치(100)는, 배처플랜트(BP)에서 공급되는 물, 시멘트, 골재 등을 일정비율로 배합하여 보통콘크리트를 형성하는 보통콘크리트 형성부(110)가 구성되고, 상기 보통콘크리트의 슬럼프를 증가시키도록 보통콘크리트에 기포 및 방수혼합재료를 투입하는 기포 및 방수혼합재료 투입부(120)가 구성되며, 상기 보통콘크리트와 기포 및 방수혼합재료를 모터의 동력으로 혼합부재가 회전하면서 혼합하여 기포혼합콘크리트를 형성하는 기포혼합콘크리트 형성부(130)가 구성되고, 상기 기포혼합콘크리트가 배출될 때, 5기압 이상의 고압의 공기로 뿜어 기포혼합콘크리트에 포함된 기포를 소산시키면서 보통콘크리트 범위의 슬럼프로 감소시킨 방수콘크리트를 숏팅하는 콘크리트 숏팅부(140)를 포함하여 구성되는 것으로, 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 기포 및 방수혼합재료 투입부(120)는, 상기 기포와 슬러리를 혼합한 기포슬러리를 투입하는 것이 바람직하다.
상기 기포 및 방수혼합재료 투입부(120)는, 상기 기포 및 방수혼합재료를 보통콘크리트에 순차적으로 투입한다.
상기 방수혼합재료는, 실리카퓸, 메타카올린, 염화칼슘, 규산소다, 유산염, 질코늄화합물, 라텍스, 폴리머계 재유화형 분말수지, 고급지방산계 스테아린산, 지방산염, 아스팔트에말존, 파라핀에말존, 합성수지에말존, 수용성 수지 중 어느 하나 또는 하나 이상 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 실리카퓸과 메타카올린, 염화칼슘, 규산소다, 유산염, 질코늄화합물은, 상기 보통콘크리트를 형성하는 시멘트 100 중량부 기준으로 5~20 중량부로 혼합된다.
상기 라텍스, 폴리머계 재유화형 분말수지, 고급지방산계 스테아린산, 지방산염, 아스팔트에말존, 파라핀에말존, 합성수지에말존, 수용성 수지는, 상기 보통콘크리트를 형성하는 시멘트 100 중량부 기준으로 2~15 중량부로 혼합된다.
상기 기포혼합콘크리트 형성부(130)는, 상기 보통콘크리트가 적재되는 레미콘 트럭(111) 내부에 형성되어 모터의 동력으로 회전하는 축(131)이 구비되고, 상기 축(131)에 적어도 1단 이상 방사상으로 형성되어 보통콘크리트와 기포 및 방수혼합재료를 혼합하는 혼합부재(132)를 포함하여 구비된다.
상기 기포혼합콘크리트 형성부(130')는, 상기 보통콘크리트를 공급받는 호퍼(133)가 구비되고, 상기 호퍼(133)의 하단부의 모터의 동력으로 회전하는 축(134)이 구비되며, 상기 축(134)에 장착되어 보통콘크리트와 기포 및 방수혼합재를 혼합하는 혼합부재(135)를 포함하여 구비된다.
상기 콘크리트 숏팅부(140)는, 상기 기포혼합콘크리트를 형성하는 기포혼합콘크리트 형성부(130)에 착탈가능하게 장착되어 기포혼합콘크리트가 압축되어 배출되도록 형성되는 숏팅안내부재(141)가 구비되고, 상기 숏팅안내부재(141)의 외주면에 5기압 이상의 고압의 공기를 공급하도록 관통되어 기포혼합콘크리트에 포함된 기포를 소산시키면서 공기량을 감소시키는 공기공급공(142)을 포함하여 구비된다.
상기 공기공급공(142)은, 상기 숏팅안내부재(141)의 외주면에 방사상으로 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
다음은 상기와 같이 구성된 본 발명의 제조과정을 설명한다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 배처플랜트(BP)에서 각각 공급되는 물, 시멘트, 골재 등을 일정비율로 배합 및 혼합하여 슬럼프 80mm 이상의 보통콘크리트를 보통콘크리트 형성부(110)에서 형성한 후, 레미콘 트럭(111)을 통해 시공현장으로 이송한다.
상기 레미콘 트럭(111)의 보통콘크리트에 기포 및 방수혼합재료 투입부(120)로부터 기포 및 방수혼합재료를 투입하는데, 상기 기포는 도 4에 도시된 바와 같이, 기포제 및 기포발생기에 생성되는 것으로, 상기 기포제는 보통 30~50배의 물로 희석하여 계면활성작용에 의해서 물리적으로 기포를 생성하는 혼하재로서, 약 80%까지의 공기량을 얻을 수 있다. 본 발명에서 유효한 기포량은 방수콘크리트 전체 대비 20~40%의 공기가 함유되는 것이 바람직하고, 상기 기포는 구형에 가까운 형상을 지니면서 크기는 0.01~0.3mm 범위에 존재하며, 상대적으로 미세한 기포가 존재하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 방수혼합재료는, 실리카퓸, 메타카올린, 염화칼슘, 규산소다, 유산염, 질코늄화합물, 라텍스, 폴리머계 재유화형 분말수지, 고급지방산계 스테아린산, 지방산염, 아스팔트에말존, 파라핀에말존, 합성수지에말존, 수용성 수지 중 어느 하나 또는 하나 이상 혼합하는 것이 바람직하며, 상기 실리카퓸, 메타카올린, 염화칼슘, 규산소다, 유산염, 질코늄화합물은, 상기 보통콘크리트를 형성하는 시멘트 100 중량부 기준으로 5~20 중량부로 혼합되고, 상기 라텍스, 폴리머계 재유화형 분말수지, 고급지방산계 스테아린산, 지방산염, 아스팔트에말존, 파라핀에말존, 합성수지에말존, 수용성 수지는, 상기 보통콘크리트를 형성하는 시멘트 100 중량부 기준으로 2~15 중량부로 혼합된다. 상기 방수혼합재료가 상기의 범위보다 작을 경우, 방수성과 고강도 및 고내구성이 떨어지며, 상기 범위를 초과할 경우, 상기 범위보다 방수성과 고강도 및 고내구성이 더 높게 나타나지 않으면서 시공원가가 상승하기 때문이다.
상기 방수혼합재료는 물과 1:1 비율로 배합하여 슬러리를 생산하고, 상기 슬러리에 기포를 혼합한 기포슬러리를 생성할 수 있는 것이다.
상기 보통콘크리트에 기포 및 방수혼합재료 투입부(120)로부터 투입되는 기포 및 방수혼합재료의 기포슬러리를 기포혼합콘크리트 형성부(130)에서 혼합하는데, 상기 보통콘크리트와 기포슬러리의 혼합비율은 보통콘크리트 1㎥당 기포슬러리 300~400ℓ로 혼합하며, 이는 기포혼합콘크리트에 기포량이 30~35% 포함되는 정도가 된다.
상기 기포혼합콘크리트 형성부(130)는, 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 레미콘 트럭(111) 내부에서 모터(미도시)의 동력으로 축(131)이 회전함과 동시에 상기 축(131)에 적어도 1단 이상 방사상으로 형성된 혼합부재(132)가 회전하면서 보통콘크리트와 기포슬러리 또는 기포 및 방수혼합재료를 혼합하여 기포의 볼베어링 효과를 이용해 방수혼합재료가 보통콘크리트 내에 잘 분산된 기포혼합콘크리트를 형성하게 된다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 레미콘 트럭(111)에 담겨진 보통콘크리트를 기포혼합콘크리트 형성부(130')의 호퍼(133)로 공급하고, 상기 호퍼(133)로 공급된 보통콘크리트는 모터(미도시)의 동력으로 회전하는 축(134)에 장착된 스크류와 같은 혼합부재(135)의 회전으로 이동함과 동시에 기포 및 방수혼합재료 투입부(120)로부터 투입되는 기포슬러리가 혼합되어 기포혼합콘크리트를 형성한다.
여기서, 상기 기포혼합콘크리트 형성부(130')는 상하교반식 믹서로 입구측보다 출구측이 더 높도록 경사지게 형성되어 혼합부재(135)의 높이차에 의해 기포슬러리와 보통콘크리트가 균일하게 혼합될 수 있는 것이다.
또한, 도 8은 보통콘크리트의 슬럼프를 나타낸 것으로, 보통콘크리트에 사용되는 물, 시멘트, 골재 등의 혼합비는, 일반적으로 널리 사용되는 표준 배합비에 따른 것으로, 슬럼프가 0mm 상태를 보여주고 있으나, 도 9는 기포슬러리를 보통콘크리트에 배합하여 혼합한 기포혼합콘크리트의 슬럼프를 나타낸 것으로, 슬럼프가 대폭 커진 230mm임을 보여주고 있다. 즉, 도 8의 보통콘크리트에 존재하는 공기량은 3% 이었으나, 도 9의 기포혼합콘크리트에 존재하는 공기량은 26%로 공기량이 급격히 증가함을 알 수 있다.
이렇게 다량 증가된 공기는 볼 베어링 효과에 의해 보통콘크리트 내에 방수혼합재료를 골고루 분산시킬 수 있으나, 다량의 공기가 포함된 기포혼합콘크리트의 경우, 기포혼합콘크리트의 강도와 내구성이 크게 저하되는데, 통상 보통콘크리트에 포함되는 공기량과 압축강도와의 관계에서 보통콘크리트 내에 1%의 공기량이 증가하는 경우, 압축강도는 약 4%가 감소된다. 즉, 상기와 같이 기포가 다량 혼합된 기포혼합콘크리트는 강도가 크게 저하되어 구조용 재료로 사용하기 어려울 뿐만 아니라 슬럼프가 크게 증가함으로 인하여 기포혼합콘크리트 타설에 따른 소요의 작업성 범위를 벗어나게 된다.
따라서, 본 발명은, 도 10 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 기포혼합콘크리트 형성부(130)에서 혼합된 기포혼합콘크리트에 포함된 다량의 공기를 감소시키기 위하여 기포혼합콘크리트에 소포제를 첨가하거나 콘크리트 숏팅부(140)로 숏팅을 실시하게 된다.
상기 소포제는, 상기 보통콘크리트에 방수혼합재료를 고루 분산시킨 기포를 제거하는 목적으로 기포혼합콘크리트에 첨가하는데, 이는 기포혼합콘크리트 100 중량부 기준으로 0.1~2.0 중량부로 혼합되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기포혼합콘크리트를 콘크리트 숏팅부(140)로 숏팅할 경우, 혼합부재(132)가 회전하는 레미콘트럭(111)이나 혼합부재(135)에 착탈가능하게 장착된 숏팅안내부재(141)의 입구로 공급되는데, 상기 숏팅안내부재(141)의 입구 및 출구는 중앙부의 직경보다 크게 형성되므로 숏팅안내부재(141)로 공급되는 기포혼합콘크리트는 압축되면서 압력이 발생한다.
또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 숏팅안내부재(141)의 중앙부를 경유하여 중앙부의 직경보다 큰 숏팅안내부재(141)의 출구로 기포혼합콘크리트가 통과함과 동시에 5기압 이상의 고압의 압축공기가 숏팅안내부재(141)의 외주면에 방사상으로 경사지게 형성된 공기공급공(142)으로 공급되면서 숏팅안내부재(141)의 출구로 와류되어 숏팅되는데, 상기 압축공기와 기포혼합콘크리트는 스프레이방식으로 펼쳐짐은 물론 스프레이방식으로 압축공기와 기포혼합콘크리트가 펼쳐질 때, 압축공기와 기포혼합콘크리트가 부딪히면서 기포혼합콘크리트 내부에 포함된 다량의 기포가 소산되는 것이다.
상기 기포가 소산되는 기포혼합콘크리트에 포함된 기포량은 도 13 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 기포슬러리를 혼합하기 전의 보통콘크리트에 포함된 공기량의 범위에 근접할 뿐만 아니라 기포혼합콘크리트에 포함된 공기량을 3~7%로 줄이면서 원래의 슬럼프로 감소시켜 작업성과 방수성과 고강도 및 고내구성을 확보하는 방수콘크리트로 숏팅할 수 있는 것이다. 아래 표 1은 슬럼프 0mm의 된 콘크리트와 슬럼프 80mm의 일반 콘크리트에 대해 기포슬러리가 혼입되기 전의 보통콘크리트, 기포슬러리가 혼입된 기포혼합콘크리트, 숏팅 후의 방수콘크리트의 슬럼프와 공기량을 나타내고 있다.
보통콘크리트분류 콘크리트상태 슬럼프(mm) 공기량(%)

보통콘크리트
(술펌프 80mm)
 보통콘크리트 80 6.5
기포슬러리가 혼입된
기포혼합콘크리트		 270 37.0
숏팅 후,
방수콘크리트		 125 4.5
실시예
1) 슬럼프 및 공기량 측정
본 발명 방수콘크리트는, 표 2와 같이 단위 결합재량은 390(kg/㎥)로 하였으며, 잔골재율 56%, 유동성을 확보하기 위해 W/B를 39%로 진행하였다. 잔골재율 56%는 13mm 쇄석골재를 이용하였고, 46.9% 고형분을 가지는 라텍스를 사용하였다.
상기 골재와 시멘트, 물을 배합 및 혼합하여 슬럼프 40~120mm의 보통콘크리트를 형성하고, 상기 보통콘크리트에 보통콘크리트를 형성하는 시멘트 100 중량부 기준으로 라텍스 3, 5, 7 중량부와 실리카퓸 6, 7, 8 중량부로 혼입량을 변화시키면서 배합한 배합표를 나타내었다.
여기서, 상기 실리카퓸이 5 중량부 미만이면, 충전효과가 적어 방수성과 고강도 및 고내구성을 나타내지 못하고, 10 중량부를 초과하면 콘크리트 내의 작은 공극을 모두 충전하고 남아 비경제적이기 때문이며, 상기 라텍스가 3 중량부 미만이면, 공극의 충전효과와 응집효과가 적어 균역발생억제 능력이 떨어지고, 9 중량부를 초과하면 과잉 충전효과로 비경제적이기 때문이다.

 W/B
(%)		 Binder
 S/a
(%)		 Unit Weight (kg/㎥) SP
(%)
W C SF Latex S G
SF6LA3



39



390



56



 138.9 367 23.4 24.9 976 755



0.65
SF6LA5 130 367 23.4 41.6 964 746
SF6LA7 121.2 367 23.4 58.2 953 737
SF7LA3 138.9 363 27.3 24.9 975 754
SF7LA5 130 363 27.3 41.6 964 745
SF7LA7 121.2 363 27.3 58.2 952 737
SF8LA3 138.9 359 31.2 24.9 974 754
SF8LA5 130 359 31.2 41.6 963 745
SF8LA7 130 359 31.2 58.2 952 736
상기 실리카퓸 6, 7, 8 중량부와 라텍스 3, 5, 7 중량부의 혼입량 변화에 따라 방수콘크리트의 공기량 및 슬럼프 변화를 배합 직후 측정하였으며, 실리카퓸과 라텍스 혼입에 따른 공기량 측정결과를 도 15에 도시하였다.
상기 방수콘크리트의 슬럼프는 도 16 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 보통콘크리트와 기포혼합콘크리트 및 방수콘크리트의 슬럼프가 다름을 알 수 있고, 방수콘크리트에 고성능 유동화제를 사용함으로써 목표 슬럼프 값인 100~180mm의 범위를 맞출 수 있으며, 실리카퓸과 라텍스 혼입에 따른 공기량 변화는 본 실험에서는 큰 차이를 나타내고 있지 않으며, 공기량 내구성 기준범위인 3~7%의 범위를 모두 만족함을 알 수 있다.
2) 압축강도 측정
상기 방수콘크리트의 압축강도는 재령 28일, 56일에서 측정하였으며, 이의 결과를 도 16에 도시하였다.
측정결과, 실리카퓸이 증가할수록 압축강도가 크게 증가되었으며, 라텍스 혼입량에 따라 압축강도가 감소되는 경향을 나타냈다. 실리카퓸의 높은 비표면적으로 인하여 첨가량이 증가할수록 시멘트 입자 사이를 충진시킴으로써 압축강도가 증가하는 양상을 보인 것으로 판단된다. 실리카퓸이 6 중량부 첨가된 배합에서는 교면포장의 기준 압축강도인 27MPa에 근접하고, 7 중량부 이상 첨가된 배합에서는 교면포장의 기준 압축강도인 27MPa 보다 높음을 알 수 있다.
상기 방수콘크리트 속에 포함된 라텍스가 골재 주위에 필름막을 형성하고, 파괴시 필름막에서 파괴되기 때문에 변화양상이 뚜렷하지 않은 경향을 보이며, 라텍스는 콘크리트 내부에 연질의 필름막을 형성함으로 압축강도에는 기여를 하지 못함을 알 수 있다.
3) 휨강도 측정
상기 방수콘크리트의 휨강도는 재령 28일에서 인장강도를 측정하고, 이의 결과를 도 17에 도시하였다.
측정결과, 실리카퓸이 증가할수록 휨강도가 크게 증가되었으며, 라텍스 혼입량에 따라 휨강도는 약간 증가하는 경향을 보였다. 실리카퓸의 혼입으로 인한 충전 효과와 더불어 라텍스가 방수콘크리트 내부의 재료에 필름막을 형성하여 재료들간의 접착력을 증가시켜주기 때문에 휨강도가 증가한 것으로 판단된다.
4) 염소이온 침투 저항성 측정
상기 방수콘크리트의 염소이온 침투 저항성 실험은, 재령 28일 기준으로 측정하고, 실리카륨과 라텍스의 혼입에 따른 재령 28일 방수콘크리트의 염소이온 침투 저항성 결과를 도 18에 도시하였다.
실리카퓸 및 라텍스가 증가할수록 염소이온 침투 저항성이 크게 증대되는 경향을 보이며, 높은 비표면적을 가지는 무기재료의 실리카퓸과 유기재료인 라텍스가 시멘트 입자 사이를 채워 저항성을 높여주는 것으로 판단된다.
KS F 2711에 제시된 등급분류 기준으로 S6F7의 하나의 변수를 제외하고 1000쿨롱 미만이므로 "매우낮음"을 보이며, 이는 한국도로공사 교면포장 방수용 콘크리트 기준을 만족하고 있음을 보여주고 있다.
5) 측정결과
상기의 압축강도를 고려하면 실리카퓸 혼입율이 7중량부를 넘으면서 한국도로공사 도로포장 방수용 콘크리트 기준인 27MPa보다 높은 30MPa를 상회하고 있고, 휨강도는 모든 실험변수에서 시준 4.5MPa보다 높은 5.0MPa를 상회하고 있는데, 이는 실리카퓸과 라텍스의 뛰어난 충전효과로 인한 것임을 알 수 있다.
또한, 염소이온 침투 저항성 실험결과를 분석하면, 실리카퓸 혼입율이 7 중량부가 넘으면서 염소이온 투과량이 400~500 쿨롱 범위로 낮아지는 것을 알 수 있다.
따라서, 상기의 압축강도, 휨강도, 염소이온 침투 저항성 실험결과를 종합 분석하고, 한국도로공사 도로포장 방수용 콘크리트 기준의 요구조건을 고려하며, 경제성을 함께 고려할 때, 실리카퓸 혼입율 7 중량부, 라텍스 혼입율 5 중량부가 최적의 배합임을 알 수 있다.
본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다 할 것이다.
특히, 본 발명은 상기 실시예에서 방수혼합재료로서, 실리카퓸, 메타카올린, 염화칼슘, 규산소다, 유산염, 질코늄화합물, 라텍스, 폴리머계 재유화형 분말수지, 고급지방산계 스테아린산, 지방산염, 아스팔트에말존, 파라핀에말존, 합성수지에말존, 수용성 수지를 예로 들었지만, 이러한 방수혼합재료 이외의 보통콘크리트의 성질을 개선시키고 경제성이 인정되는 다른 방수혼합재료에도 본 발명의 제조장치 및 제조방법이 적용될 수 있음은 물론이다.
100: 방수콘크리트 제조장치
110: 보통콘크리트 형성부
120: 기포 및 방수혼합재료 투입부
130: 기포혼합콘크리트 형성부
140: 콘크리트 숏팅부

Claims (20)

  1. 배처플랜트에서 공급되는 물, 시멘트, 골재 등을 일정비율로 배합하여 보통콘크리트를 형성하는 보통콘크리트 형성부와;
    상기 보통콘크리트의 슬럼프를 증가시키도록 보통콘크리트에 기포 및 실리카퓸, 메타카올린, 염화칼슘, 규산소다, 유산염, 질코늄화합물, 라텍스, 폴리머계 재유화형 분말수지, 고급지방산계 스테아린산, 지방산염, 아스팔트에말존, 파라핀에말존, 합성수지에말존, 수용성 수지 중 어느 하나 또는 하나 이상 혼합한 방수혼합재료를 투입하는 기포 및 방수혼합재료 투입부와;
    상기 보통콘크리트와 기포 및 방수혼합재료를 모터의 동력으로 축이 회전하고, 상기 축에 적어도 1단 이상 방사상으로 형성된 혼합부재가 회전하면서 혼합하여 기포혼합콘크리트를 형성하는 기포혼합콘크리트 형성부와;
    상기 기포혼합콘크리트 형성부에 착탈가능하게 장착된 숏팅안내부재로 상기 기포혼합콘크리트가 압축되어 배출될 때, 상기 숏팅안내부재의 외주면에 방사상으로 경사지게 형성된 공기공급공으로 5기압 이상의 고압의 공기를 뿜어 기포혼합콘크리트에 포함된 기포를 소산시키면서 공기량을 감소시켜 보통콘크리트 범위의 슬럼프로 감소시킨 방수콘크리트를 숏팅하는 콘크리트 숏팅부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조장치.
  2. 배처플랜트에서 공급되는 물, 시멘트, 골재 등을 일정비율로 배합하여 보통콘크리트를 형성하는 보통콘크리트 형성부와;
    상기 보통콘크리트의 슬럼프를 증가시키도록 보통콘크리트에 기포 및 실리카퓸, 메타카올린, 염화칼슘, 규산소다, 유산염, 질코늄화합물, 라텍스, 폴리머계 재유화형 분말수지, 고급지방산계 스테아린산, 지방산염, 아스팔트에말존, 파라핀에말존, 합성수지에말존, 수용성 수지 중 어느 하나 또는 하나 이상 혼합한 방수혼합재료를 투입하는 기포 및 방수혼합재료 투입부와;
    상기 보통콘크리트와 기포 및 방수혼합재료를 호퍼로 공급받고, 상기 호퍼의 하단부에 모터의 동력으로 축이 회전하며, 상기 축에 장착된 혼합부재가 회전하면서 혼합하여 기포혼합콘크리트를 형성하는 기포혼합콘크리트 형성부와;
    상기 기포혼합콘크리트 형성부에 착탈가능하게 장착된 숏팅안내부재로 상기 기포혼합콘크리트가 압축되어 배출될 때, 상기 숏팅안내부재의 외주면에 방사상으로 경사지게 형성된 공기공급공으로 5기압 이상의 고압의 공기를 뿜어 기포혼합콘크리트에 포함된 기포를 소산시키면서 공기량을 감소시켜 보통콘크리트 범위의 슬럼프로 감소시킨 방수콘크리트를 숏팅하는 콘크리트 숏팅부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 기포 및 방수혼합재료 투입부는,
    상기 기포와 슬러리를 혼합한 기포슬러리를 투입하는 것을 특징으로 하는 보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 기포 및 방수혼합재료 투입부는,
    상기 기포 및 방수혼합재료를 보통콘크리트에 순차적으로 투입하는 것을 특징으로 하는 보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 실리카퓸, 메타카올린, 염화칼슘, 규산소다, 유산염, 질코늄화합물은, 상기 보통콘크리트를 형성하는 시멘트 100 중량부 기준으로 5~20 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 라텍스, 폴리머계 재유화형 분말수지, 고급지방산계 스테아린산, 지방산염, 아스팔트에말존, 파라핀에말존, 합성수지에말존, 수용성 수지는, 상기 보통콘크리트를 형성하는 시멘트 100 중량부 기준으로 2~15 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 배처플랜트에서 공급되는 물, 시멘트, 골재 등을 일정비율로 배합하여 보통콘크리트를 형성하는 보통콘크리트 형성단계와;
    상기 보통콘크리트의 슬럼프를 증가시키도록 보통콘크리트에 기포 및 실리카퓸, 메타카올린, 염화칼슘, 규산소다, 유산염, 질코늄화합물, 라텍스, 폴리머계 재유화형 분말수지, 고급지방산계 스테아린산, 지방산염, 아스팔트에말존, 파라핀에말존, 합성수지에말존, 수용성 수지 중 어느 하나 또는 하나 이상 혼합한 방수혼합재료를 투입하는 기포 및 방수혼합재료 투입단계와;
    상기 보통콘크리트와 기포 및 방수혼합재료를 모터의 동력으로 축이 회전하고, 상기 축에 적어도 1단 이상 방사상으로 형성된 혼합부재가 회전하면서 혼합하여 기포혼합콘크리트를 형성하는 기포혼합콘크리트 형성단계와;
    상기 기포혼합콘크리트를 형성하는 기포혼합콘크리트 형성부에 착탈가능하게 장착된 숏팅안내부재로 상기 기포혼합콘크리트가 압축되어 배출될 때, 상기 숏팅안내부재의 외주면에 방사상으로 경사지게 형성된 공기공급공으로 5기압 이상의 고압의 공기를 뿜어 기포혼합콘크리트에 포함된 기포를 소산시키면서 공기량을 감소시켜 보통콘크리트 범위의 슬럼프로 감소시킨 방수콘크리트를 숏팅하는 콘크리트 숏팅단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조방법.
  12. 배처플랜트에서 공급되는 물, 시멘트, 골재 등을 일정비율로 배합하여 보통콘크리트를 형성하는 보통콘크리트 형성단계와;
    상기 보통콘크리트의 슬럼프를 증가시키도록 보통콘크리트에 기포 및 실리카퓸, 메타카올린, 염화칼슘, 규산소다, 유산염, 질코늄화합물, 라텍스, 폴리머계 재유화형 분말수지, 고급지방산계 스테아린산, 지방산염, 아스팔트에말존, 파라핀에말존, 합성수지에말존, 수용성 수지 중 어느 하나 또는 하나 이상 혼합한 방수혼합재료를 투입하는 기포 및 방수혼합재료 투입단계와;
    상기 보통콘크리트와 기포 및 방수혼합재료를 호퍼로 공급받고, 상기 호퍼의 하단부에 모터의 동력으로 축이 회전하며, 상기 축에 장착된 혼합부재가 회전하면서 혼합하여 기포혼합콘크리트를 형성하는 기포혼합콘크리트 형성단계와;
    상기 기포혼합콘크리트를 형성하는 기포혼합콘크리트 형성부에 착탈가능하게 장착된 숏팅안내부재로 상기 기포혼합콘크리트가 압축되어 배출될 때, 상기 숏팅안내부재의 외주면에 방사상으로 경사지게 형성된 공기공급공으로 5기압 이상의 고압의 공기를 뿜어 기포혼합콘크리트에 포함된 기포를 소산시키면서 공기량을 감소시켜 보통콘크리트 범위의 슬럼프로 감소시킨 방수콘크리트를 숏팅하는 콘크리트 숏팅단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조방법.
  13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서, 상기 기포 및 방수혼합재료 투입단계에서,
    상기 기포와 슬러리를 혼합한 기포슬러리를 투입하는 것을 특징으로 하는 보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조방법.
  14. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서, 상기 기포 및 방수혼합재료 투입단계에서,
    상기 기포 및 방수혼합재료를 보통콘크리트에 순차적으로 투입하는 것을 특징으로 하는 보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조방법.
  15. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 실리카퓸, 메타카올린, 염화칼슘, 규산소다, 유산염, 질코늄화합물은, 상기 보통콘크리트를 형성하는 시멘트 100 중량부 기준으로 5~20 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조방법.
  16. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 라텍스, 폴리머계 재유화형 분말수지, 고급지방산계 스테아린산, 지방산염, 아스팔트에말존, 파라핀에말존, 합성수지에말존, 수용성 수지는, 상기 보통콘크리트를 형성하는 시멘트 100 중량부 기준으로 2~15 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 보통콘크리트에 기포 혼입 후 숏팅을 통한 방수콘크리트 제조방법.
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