KR101604371B1 - 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 그라우트 - Google Patents

프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 그라우트 Download PDF

Info

Publication number
KR101604371B1
KR101604371B1 KR1020130137444A KR20130137444A KR101604371B1 KR 101604371 B1 KR101604371 B1 KR 101604371B1 KR 1020130137444 A KR1020130137444 A KR 1020130137444A KR 20130137444 A KR20130137444 A KR 20130137444A KR 101604371 B1 KR101604371 B1 KR 101604371B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
shrinkage
weight
grout
psc
parts
Prior art date
Application number
KR1020130137444A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150055289A (ko
Inventor
고경택
류금성
안기홍
Original Assignee
한국건설기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국건설기술연구원 filed Critical 한국건설기술연구원
Priority to KR1020130137444A priority Critical patent/KR101604371B1/ko
Publication of KR20150055289A publication Critical patent/KR20150055289A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101604371B1 publication Critical patent/KR101604371B1/ko

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D22/00—Methods or apparatus for repairing or strengthening existing bridges ; Methods or apparatus for dismantling bridges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C04B18/141—Slags
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/06—Aluminous cements
    • C04B28/065—Calcium aluminosulfate cements, e.g. cements hydrating into ettringite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/40—Surface-active agents, dispersants
    • C04B2103/408—Dispersants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/56—Opacifiers
    • C04B2103/58—Shrinkage reducing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/70—Grouts, e.g. injection mixtures for cables for prestressed concrete
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D2101/00—Material constitution of bridges
    • E01D2101/20—Concrete, stone or stone-like material
    • E01D2101/24—Concrete
    • E01D2101/26—Concrete reinforced
    • E01D2101/28—Concrete reinforced prestressed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Bridges Or Land Bridges (AREA)

Abstract

표면장력 저하와 수축보상의 메커니즘이 동시에 발휘되는 수축저감재를 사용함으로써 재령 초기부터 블리딩뿐만 아니라 수축과 팽창이 거의 발생하지 않아 콘크리트 구조물과 긴장재와 부착성이 매우 좋고, 쉬스관 내에 그라우트를 완전히 충진할 수 있고, 이에 따라 PSC 교량에서 긴장재의 부식을 방지할 수 있어 내구성을 크게 향상시킬 수 있는, 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량용 고성능 그라우트가 제공된다.

Description

프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 그라우트 {HIGH PERFORMANCE GROUT FOR PRESTRESSED CONCRETE(PSC) BRIDGE}
본 발명은 그라우트에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 포스트텐션 방식(Post-Tension의 프리스트레스트 콘크리트(Pre-Stressed Concrete: PSC) 교량의 쉬스관(Sheath Tube) 내부를 충진하기 위한 PSC 교량용 고성능 그라우트에 관한 것이다.
최근 고속도로, 국도 및 지방도로에 PS(Pre Stressed) 강재(강연선 또는 강봉)를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 교량이 활발하게 시공 중에 있다. 이러한 PSC 교량은 프리스트레스의 도입 시기에 따라 프리텐션(Pre-Tension) 공법 및 포스트텐션(Post-Tension) 공법으로 구분되며, 여기서, 프리스트레스는 콘크리트의 취약적 결점을 보완하기 위해 인장응력이 생기는 부분에 미리 압축력을 주어 인장응력을 증가시키는 힘을 말한다.
구체적으로, 프리텐션(Pre-Tension) 공법은, PS 강재를 긴장한 상태에서 콘크리트의 타설 경화에 의해 프리스트레스가 도입되는 방식에 의해 해당 구조물에 압축력을 제공하는 공법을 말하며, 또한, 포스트텐션(Post-Tension) 공법은 교량이 설계된 긴장재(Tendon)의 선형에 따라 쉬스관(Sheath Tube)을 매립한 후, 상부공 콘크리트를 타설 경화하고, 이후 쉬스관에 PS 강재를 삽입하여 유압잭으로 프리스트레스를 도입하는 공법으로서, 특히, PS 강재의 긴장 후 쉬스관 내의 빈 공간을 그라우트로 충진하여 교량을 완성시키는 공법을 말한다.
전술한 두 가지 프리스트레스 도입 방법 중에서 프리텐션 공법은 인장 PS 강재(강연선 또는 강봉)와 콘크리트가 공극 없이 밀착된 상태이지만, 포스트텐션 공법은 콘크리트를 타설한 다음에 인장 PS 강재(강연선 또는 강봉)를 삽입하고, 이후 그라우팅을 실시하므로, 시간의 경과에 따라 인장 PS 강재(강연선 또는 강봉)를 보호해야 할 쉬스관 내의 그라우팅 상태가 불량해질 수 있다.
따라서 현재 프리스트레스트 콘크리트 교량의 건설은 거의 대부분 포스트텐션(Post-Tension) 공법으로 시공되기 때문에 충분한 그라우팅이 이루어져야만 쉬스관 내의 PS 강재(강연선 또는 강봉)를 보호할 뿐만 아니라 그 성능을 발휘할 수 있다.
한편, 도 1은 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관을 설명하기 위한 도면으로서, 도 1a는 포스트텐션 교량의 수직단면도이고, 도 1b 및 도 1c는 각각 도 1a의 A-A 라인을 절개선으로 하는 PSC 거더교 및 PSC Beam 교의 단면도이며, 도 1d는 도 1a의 B-B 라인을 절개선으로 하는 단면도이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량(10) 내에는 쉬스관(20)이 삽입되어 있는데, 예를 들면, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, PSC 거더교(10a) 및 PSC Beam 교(10b) 내에는 다수의 쉬스관(20)이 삽입되어 있다. 또한, 도 1d에 도시된 바와 같이, 상기 쉬스관(20) 내에는 PS 강재(강연선 또는 강봉)(30)가 삽입되고, PC(Post-tensioned Concrete) 그라우트(40)로 충진하게 된다.
여기서, PC(Post-tensioned Concrete) 그라우팅(Grouting)이란 쉬스관 또는 덕트(duct)에 삽입된 강연선을 긴장한 후, 이를 염화물과 같은 외부의 유해한 물질로부터 보호하기 위하여 시멘트계 재료를 사용하여 쉬스관 또는 덕트를 밀실하게 채우는 작업을 말한다.
특히, 포스트텐션(PC) 구조물, 예를 들면, PC 교량(10)은 인위적으로 압축력을 재하하여 균열을 효율적으로 제어하기 때문에 RC(reinforce concrete) 구조물에 비하여 높은 내구성능을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 하지만, 최근 해외에서는 PC 구조물의 부식피해 사례를 통해 PC 구조물(10)의 사용수명이 강연선(30)의 부식 방지와 직접적인 연관이 있다는 것이 인지되었다. 이에 따라 PC 구조물(10)의 내구성을 확보하기 위하여 설계, 재료, 상세 및 시공방법에 많은 개선이 수행되고 있으며, 특히, PS 강재(강연선 또는 강봉)(30)를 보호하는 마지막 수단인 그라우트(40)는 PS 강재(강연선 또는 강봉)(30)의 부식을 방지할 수 있는 가장 효율적인 공정으로 인식되어 그 중요성이 강조되고 있다. 이것은 그라우트(40) 공극의 발생을 방지하여 쉬스관(20)을 완전 충전한다면 PS 강재(강연선 또는 강봉)(30)를 외부 유해물질로부터 분리시킬 수 있어 부식이 발생하지 않기 때문이다.
예를 들면, 최근 해외의 경우, 프리스트레스트 콘크리트 교량 붕괴사고의 가장 중요한 원인이 교량에서 PS 강재의 부식으로 규명된 사례가 다수 조사되어, 이에 대한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다. 또한, 국내의 경우, 교량 준공이 30~40년이 경과된 프리스트레스트 교량의 상태는 균열, 백태, 철근노출 등 외형적인 보수보강이 지속적으로 이루어지고 있으며, PSC 거더교 또는 PSC Beam교는 준공 년한이 그 이상 경과되어 설계하중의 증가, 교량의 노후화에 따라 교량 내부의 인장 PS 강재 상태를 조사하지 못한 상태에서 교량의 외형적인 보강 방법에만 의존하고 있다.
한편, RC(Reinforce Concrete) 구조물의 부식(Corrosion)은 콘크리트 속 철근이 침투한 염화물 등과 반응하여 발생하는 산화(Oxidation) 현상을 의미한다. 이러한 RC 구조물 경우, 부식에 의해 구조적 결함이 생기기 전에 RC 구조물에서는 녹물발생, 박리현상 등의 사용성 문제가 발생하며 대부분 구조물의 안전성에 직접적인 영향을 미치지 않는다. 하지만, 상기 PC 구조물(10)의 부식은 수소원자가 철근분자에 침투하여 발생하는 응력부식(Stress Corrosion)의 형태인 수소취화(Hydrogen Embrittlement) 현상을 말한다. 이러한 현상은 주로 고강도 강재에서 발생하며, 이러한 피해가 누적될 경우 부식현상과 같은 녹물(rust)이나 균열과 같은 시각적 경고 없이 취성이 파괴되는 특징이 있다. 따라서 상기 PC 구조물(10)에서 부식이 진행될 경우, 손상에 대한 평가가 어려우나 손상이 누적될 경우, 구조물의 안전성에 직접적인 영향을 미칠 수 있다.
한편, 현재 사용되고 있는 그라우트(또는 그라우트재)는 금속알루미늄 분말(Powder)을 사용한 팽창재를 결합재인 시멘트량의 1% 정도를 첨가한 분말형 혼화재가 사용되고 있다.
이러한 분말형 혼화재를 이용한 종래의 기술에 따른 그라우트는 실제로 양생 전후의 시공 과정에서 재료분리 현상이 발생하여 설계 당시에 예측하지 못했던 많은 양의 블리딩수의 발생이 있고, 또한, 그라우트 주입 시에 유동성이 감소하여 작업 성능이 떨어지는 문제점이 있다. 이에 따라, AASHTO(American Association of State Highway and Transportation Officials) 등에서 그라우트에 알루미늄 분말 등 가스를 발생시키는 물질을 사용하지 못하도록 규정되어 있다.
구체적으로, 종래의 기술에 따른 분말형 혼화재를 이용한 그라우트는 PS 강재(강연선 또는 강봉)를 그라우트로 완전하게 충진시키기 위한 그라우팅 작업 본연의 시공 목적이 달성되지 못할 가능성이 높아진다. 또한, 이러한 시공 전후로 분말형 혼화재 자체 또는 그라우트 등의 분진 및 폐기물 등이 발생하여 2차적인 환경오염의 원인이 되기도 한다.
전술한 바와 같이, 포스트텐션 방식의 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량을 시공할 때, 쉬스관에 있는 긴장재(Tendon)의 부식 방지와 긴장재와 콘크리트 구조물의 일체성을 확보하기 위해 그라우트를 주입한다. 이런 기능을 달성하기 위해서 쉬스관 내에 그라우트를 완전히 충전하는 것이 무엇보다 중요하며, 만일 그라우트 충전 불량에 의해 PSC 교량의 붕괴 및 내구성 저하 현상이 발생하는 사례가 보고되고 있다.
이러한 그라우트의 품질 및 시공 정도에 따라 PSC 교량의 내구성에 많은 영향을 줄 수 있고, 이때 그라우트의 요구 성능은 쉬스관 내의 충전성, 콘크리트 구조물과 긴장재 일체시키는 부착강도 및 긴장재의 내부식성으로 구별될 수 있다.
종래의 기술에 따른 PSC 교량용 그라우트는 주로 알루미늄 분말이 포함된 팽창재를 시멘트의 일정 비율로 혼합하여 사용하고 있지만, 이러한 알루미늄 분말을 사용한 그라우트는 가스를 발생시킴으로써 다량의 기포를 발생시키고, 이에 따라 블리딩의 발생량이 많고, 특히, 큰 기포가 발생하여 경화된 후에 공극으로 남아서 이러한 공극을 통해 물, 염분 등이 침투함으로써, 긴장재인 PS 강재(강연선 또는 강봉)가 녹이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 기술에 따른 PSC 교량용 그라우트를 제조하여 긴장재에 주입한 초기에는 가스 발생으로 팽창성을 갖지만, 가스가 서서히 없어지면서 그 만큼 그라우트가 수축되는 문제점이 있다. 또한, 종래의 기술에 따른 PSC 교량용 그라우트는 품질의 균질성이 낮아 현장에서 품질관리가 어렵다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허번호 제10-1099673호(출원일: 2009년 11월 13일), 발명의 명칭: "블리딩 방지를 위한 액상형 혼화재를 이용한 그라우트재" 대한민국 등록특허번호 제10-928841호(출원일: 2006년 6월 15일), 발명의 명칭: "그라우트용 시멘트 조성물 및 이를 이용한 그라우트 재료" 대한민국 공개특허번호 제2006-82773호(공개일: 2006년 7월 19일), 발명의 명칭: "그라우트재" 대한민국 등록특허번호 제10-1089767호(출원일: 2009년 3월 24일), 발명의 명칭: "배면 충진 그라우트" 대한민국 등록특허번호 제10-927377호(출원일: 2008년 6월 9일), 발명의 명칭: "고성능 콘크리트의 제조방법"
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 표면장력 저하와 수축보상의 메커니즘이 동시에 발휘되는 수축저감재를 사용함으로써 재령 초기부터 블리딩뿐만 아니라 수축과 팽창이 거의 발생하지 않아 콘크리트 구조물과 긴장재와 부착성이 매우 좋고, 쉬스관 내에 그라우트를 완전히 충진할 수 있는, 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 그라우트를 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 그라우트는, 프리스트레스트 콘크리트(Pre Stressed Concrete: PSC) 교량의 쉬스관(Sheath Tube) 내에 주입하기 위한 그라우트(Grout)에 있어서, 100중량부(part by weight)의 결합재(Binder); 상기 100중량부의 결합재를 기준으로 20 내지 50 중량부를 갖는 물: 상기 100중량부의 결합재를 기준으로 1 내지 5 중량부를 갖는 분산제(Dispersant); 및 에트링자이트 생성에 의한 수축을 보상하도록 상기 100중량부의 결합재를 기준으로 1 내지 5중량부를 갖는 수축저감재(Shrinkage Reducing Agent)를 포함하되, 상기 수축저감재는 23~47중량%(percent by weight)의 유리석회(Free Lime), 15~25중량%의 무수석고(Anhydrite), 35~42중량%의 하우인(Hauyne) 및 3~10중량%의 알콜알킬옥시드 부가물로 구성되어, 상기 수축저감재는 표면장력 저하와 수축 보상의 메커니즘이 동시에 발휘되는 그라우트 주입초기부터 팽창과 수축이 발생하지 않도록 재료가 배합된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 결합재는 시멘트 전부를 사용하거나 또는 시멘트에 고로슬래그 미분말을 혼합하여 사용할 수 있다.
여기서, 상기 분산제는 그라우트의 유동성과 점도를 제어하기 위한 분말형 분산제이거나 액상형 분산제를 사용할 수 있다.
여기서, 상기 수축저감재의 유리석회 및 무수석고는 배합 초기에 반응하여 수산화칼슘을 생성하고, 이후 상기 하우인과 반응하여 에트링자이트를 생성함으로써 수축을 보상하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 결합재의 초기 수축을 제어할 수 있도록 0.1 내지 0.5중량부의 팽창재를 추가로 사용하고, 상기 수축저감재의 하우인을 사용하여 상기 초기 수축 이후의 수축을 보상할 수 있다.
여기서, 상기 수축저감재의 알콜알킬옥시드 부가물은 표면장력 저하에 의해 수축을 저감시킬 수 있는 계면활성제로서, 상기 하우인 사용에 따른 반응 지연시 수축을 보상할 수 있다.
본 발명에 따르면, 표면장력 저하와 수축보상의 메커니즘이 동시에 발휘되는 수축저감재를 사용하였기 때문에 재령 초기부터 블리딩뿐만 아니라 수축과 팽창이 거의 발생하지 않아 콘크리트 구조물과 긴장재와 부착성이 매우 좋고, 쉬스관 내에 그라우트를 완전히 충진할 수 있다. 이로 인해 PSC 교량에서 긴장재의 부식을 방지할 수 있어 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 결합재로 시멘트 전부 또는 고로슬래그 미분말을 혼합하여 사용하고, 분말형 또는 액상형 분산제를 사용함으로써 유동성과 점도를 용이하게 제어할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내의 그라우팅 미충진을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 결함을 예시하는 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량용 고성능 그라우트의 조성을 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량용 고성능 그라우트의 개념을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량용 고성능 그라우트를 사용하여 시공된 PSC 교량을 예시하는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
[프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량(200)용 고성능 그라우트(100)]
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량용 고성능 그라우트의 조성을 예시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량용 고성능 그라우트(100)는, 프리스트레스트 콘크리트(Pre Stressed Concrete: PSC) 교량의 쉬스관(Sheath Tube) 내에 주입하기 위한 그라우트(Grout)로서, 결합재(Binder: 110), 물(120), 분산제(Dispersant: 130) 및 수축저감재(Shrinkage Reducing Agent: 140)를 포함한다.
결합재(110)는 시멘트 전부를 사용하거나 또는 시멘트에 고로슬래그 미분말을 혼합하여 사용할 수 있다.
물(120)은 100중량부의 상기 결합재(110)를 기준으로 20 내지 50 중량부를 사용한다.
분산제(130)는 상기 100중량부의 결합재(110)를 기준으로 1 내지 5 중량부를 사용한다. 이때, 상기 분산제(120)는 그라우트의 유동성과 점도를 제어하기 위한 분말형 분산제이거나 액상형 분산제를 사용한다.
수축저감재(140)는 상기 100중량부의 결합재(110)를 기준으로 1 내지 5중량부를 갖고, 에트링자이트 생성에 의한 수축을 보상한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량용 그라우트는 알루미늄 분말 등 가스를 발생시키는 기존의 팽창재를 사용하지 않고, 표면장력 저하와 수축보상의 메커니즘이 동시에 발휘되는 수축저감재를 사용한다.
구체적으로, 상기 수축저감재(140)는 23~47중량%의 유리석회(Free Lime: 141), 15~25중량%의 무수석고(Anhydrite: 142), 35~42중량%의 하우인(Hauyne: 143) 및 3~10중량%의 알콜알킬옥시드 부가물(144)로 구성된다. 이때, 상기 수축저감재(140)는 표면장력 저하와 수축 보상의 메커니즘이 동시에 발휘되는 그라우트 주입초기부터 팽창과 수축이 발생하지 않도록 재료가 배합된다.
예를 들면, 상기 수축저감재(140)의 유리석회(141) 및 무수석고(142)는 배합 초기에 반응하여 수산화칼슘을 생성하고, 이후 상기 하우인(143)과 반응하여 에트링자이트를 생성함으로써 수축을 보상하게 된다.
또한, 상기 결합재(110)의 초기 수축을 제어할 수 있도록 0.1 내지 0.5중량부의 팽창재를 추가로 사용하고, 상기 수축저감재(140)의 하우인(143)을 사용하여 상기 초기 수축 이후의 수축을 보상한다.
또한, 상기 수축저감재(140)의 알콜알킬옥시드 부가물(144)은 표면장력 저하에 의해 수축을 저감시킬 수 있는 계면활성제로서, 상기 하우인(143) 사용에 따른 반응 지연시 수축을 보상한다.
본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량용 고성능 그라우트(100)의 수축저감재(140)는 23~47중량%의 유리석회(141), 15~25중량%의 무수석고(142), 35~42중량%의 하우인(Hauyne: 143) 및 3~10중량%의 알콜알킬옥시드 부가물(144)로 구성되어 있다. 구체적으로, 에트링자이트 생성에 의한 수축보상은 유리석회(141), 무수석고(142:
Figure 112013103275512-pat00001
), 하우인(Hauyne:
Figure 112013103275512-pat00002
)로 구성되어 있는데, 이때, 상기 유리석회(141)와 무수석고(142)는 초기에 반응하여 수산화칼슘을 생성하고, 그 후에 하우인(143)과 반응하여 에트링자이트를 생성하여 수축을 보상하게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량용 고성능 그라우트(100)에서, 상기 유리석회(141)와 무수석고(142)를 기존의 팽창재와 같이 사용하면 초기에 팽창을 하기 때문에 결합재(110)인 시멘트의 초기 수축을 제어할 수 있는 정도만 사용하고, 상기 하우인(143)을 많이 사용하여 그 이후의 수축을 보상하도록 되어 있다. 다만, 상기 하우인(143)을 너무 많이 사용하면 반응이 지연되어 수축 보상이 충분하지 않으므로 표면장력 저하에 의해 수축을 저감시킬 수 있는 계면활성제인 알콜알킬옥시드 부가물(144:
Figure 112013103275512-pat00003
)을 첨가할 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량용 고성능 그라우트의 개념을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량용 고성능 그라우트, 유리석회와 무수석고를 과다 사용한 그라우트, 금석성 팽창재를 사용한 그라우트, 하우인 과다 사용한 그라우트 및 팽창재를 사용하지 않은 그라우트를 재령일에 따라 팽창 또는 수축되는 상태를 각각 나타내고 있다.
본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량용 고성능 그라우트는, 도 5에 도시된 바와 같이, 표면장력 저하와 수축보상의 메커니즘이 동시에 발휘되는 수축저감재를 사용하며, 그라우트 주입 초기부터 팽창과 수축이 거의 발생하지 않도록 재료설계가 되어 있는 것을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량용 그라우트에 따르면, 표면장력 저하와 수축보상의 메커니즘이 동시에 발휘되는 수축저감재를 사용하였기 때문에 재령 초기부터 블리딩뿐만 아니라 수축과 팽창이 거의 발생하지 않아 콘크리트 구조물과 긴장재와 부착성이 매우 좋고, 쉬스관 내에 그라우트를 완전히 충진할 수 있다. 이로 인해 PSC 교량에서 긴장재의 부식을 방지할 수 있어 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량용 그라우트에 따르면, 결합재로 시멘트 전부 또는 고로슬래그 미분말을 혼합하여 사용하고, 분말형 또는 액상형 분산제를 사용함으로써 유동성과 점도를 용이하게 제어할 수 있다.
[고성능 그라우트(100)를 사용하여 시공된 PSC 교량(200)]
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량용 고성능 그라우트를 사용하여 시공된 PSC 교량을 예시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 교량(200)은, 전술한 고성능 그라우트(100)를 쉬스관 내에 주입하여 시공된 프리스트레스트 콘크리트 교량으로서, 도 6의 a)는 본 발명의 실시예에 따른 고성능 그라우트(100)가 적용되는 PSC 거더교(200a)를 나타내고, 도 6의 b)는 PSC BEAM 교(200b)를 나타내며, 도 6의 c)는 PSC 거더교(200a) 또는 PSC BEAM 교(200b)의 쉬스관(210) 내부 충진을 위한 고성능 그라우트(100)를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, PSC 거더교(200a) 및 PSC BEAM교(200b)에는 각각 다수의 쉬스관(210)이 삽입되고, 상기 쉬스관(210) 내에 인장 PS 강재(강연선 또는 강봉)를 삽입한 후, 도 6의 c)에 도시된 바와 같이 주입펌프(300)를 사용하여 상기 쉬스관(210) 내에 고성능 그라우트(100)로 충진하는 그라우팅을 실시하게 된다.
여기서, 그라우팅은 프리스트레스트 콘크리트 교량(PSC GIRDER 교량, PSC BEAM 교량) 시공시 이루어지는 수많은 작업공종 중 하나로서, 현장에서 작업 매뉴얼에 의해 이루어지는 공정이다. 여기서, 고성능 그라우트(100)는 전술한 바와 같이, 프리스트레스트 콘크리트(Pre Stressed Concrete: PSC) 교량의 쉬스관(Sheath Tube) 내에 주입하기 위한 그라우트(Grout)로서, 결합재(Binder: 110), 물(120), 분산제(Dispersant: 130) 및 수축저감재(Shrinkage Reducing Agent: 140)로 구성되고, 이때, 본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량용 고성능 그라우트(100)의 수축저감재(140)는 23~47중량%의 유리석회(141), 15~25중량%의 무수석고(142), 35~42중량%의 하우인(Hauyne: 143) 및 3~10중량%의 알콜알킬옥시드 부가물(144)로 구성되어 있다. 이때, 이러한 고성능 그라우트(100)는 프리스트레싱이 끝난 후 가능한 빨리 수행하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 PSC 교량(200)은, 표면장력 저하와 수축보상의 메커니즘이 동시에 발휘되는 수축저감재를 사용하여 그라우팅을 실시함으로써 재령 초기부터 블리딩뿐만 아니라 수축과 팽창이 거의 발생하지 않아 콘크리트 구조물과 긴장재인 PS 강재(강연선 또는 강봉)와의 부착성이 매우 좋고, 또한, 쉬스관(210) 내에 고성능 그라우트(100)를 완전히 충진할 수 있다. 이에 따라 PSC 교량(200)에서 PS 강재(강연선 또는 강봉)의 부식을 방지할 수 있어 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량용 고성능 그라우트
110: 결합재(Binder)
120: 물(Water)
130: 분산제(Dispersant)
140: 수축저감재(Shrinkage Reducing Agent)
141: 유리석회(Free Lime)
142: 무수석고(Anhydrite)
143: 하우인(Hauyne)
144: 알콜알킬옥시드 부가물
200: PSC(Pre-Stressed Concrete) 교량
210: 쉬스관(Sheath Tube)

Claims (7)

  1. 프리스트레스트 콘크리트(Pre Stressed Concrete: PSC) 교량의 쉬스관(Sheath Tube) 내에 주입하기 위한 그라우트(Grout)에 있어서,
    시멘트에 고로슬래그 미분말을 혼합하여 사용하는 100중량부(part by weight)의 결합재(Binder: 110);
    상기 100중량부의 결합재(110)를 기준으로 20 내지 50 중량부를 갖는 물(120);
    상기 100중량부의 결합재(110)를 기준으로 1 내지 5 중량부를 가지며, 그라우트의 유동성과 점도를 제어하기 위해 분말형이거나 액상형으로 형성되는 분산제(Dispersant: 130); 및
    에트링자이트 생성에 의한 수축을 보상하도록 상기 100중량부의 결합재(110)를 기준으로 1 내지 5중량부를 갖는 수축저감재(Shrinkage Reducing Agent: 140);를 포함하되,
    상기 수축저감재(140)는 23~47중량%(percent by weight)의 유리석회(Free Lime: 141), 15~25중량%의 무수석고(Anhydrite: 142), 35~42중량%의 하우인(Hauyne: 143) 및 3~10중량%의 알콜알킬옥시드 부가물(144)로 구성되어, 상기 수축저감재(140)는 표면장력 저하와 수축 보상의 메커니즘이 동시에 발휘되는 그라우트 주입초기부터 팽창과 수축이 발생하지 않도록 재료가 배합되며,
    상기 수축저감재(140)의 유리석회(141) 및 무수석고(142)는 배합 초기에 반응하여 수산화칼슘을 생성하고, 이후 상기 하우인(143)과 반응하여 에트링자이트를 생성함으로써 수축을 보상하며,
    상기 결합재(110)의 초기 수축을 제어할 수 있도록 0.1 내지 0.5중량부의 팽창재를 추가로 사용하고, 상기 수축저감재(140)의 하우인(143)을 사용하여 상기 초기 수축 이후의 수축을 보상하며,
    상기 유리석회(141)와 상기 무수석고(142)는 초기 수축을 제어하기 위해 미리 설정된 중량 %로 사용하고, 상기 하우인(143)은 이후의 수축을 보상하기 위해 미리 설정된 중량 %로 사용하며, 상기 하우인(143)의 사용으로 반응이 지연될 경우 미리 설정된 중량 %의 알콜알킬옥시드 부가물(144)를 사용하는 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 그라우트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 따른 그라우트를 쉬스관 내에 주입하여 시공된 프리스트레스트 콘크리트 교량.
KR1020130137444A 2013-11-13 2013-11-13 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 그라우트 KR101604371B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130137444A KR101604371B1 (ko) 2013-11-13 2013-11-13 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 그라우트

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130137444A KR101604371B1 (ko) 2013-11-13 2013-11-13 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 그라우트

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150055289A KR20150055289A (ko) 2015-05-21
KR101604371B1 true KR101604371B1 (ko) 2016-03-18

Family

ID=53390919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130137444A KR101604371B1 (ko) 2013-11-13 2013-11-13 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 그라우트

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101604371B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101978151B1 (ko) 2018-11-29 2019-05-15 컨텍이앤씨 주식회사 이중 팽창성 팽창재를 함유한 프리스트레스트 콘크리트 교량용 그라우트 조성물

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003128449A (ja) * 2001-10-19 2003-05-08 Denki Kagaku Kogyo Kk セメント混和材、セメント組成物及びそれを用いたコンクリート
KR100927377B1 (ko) * 2008-06-09 2009-11-19 한국건설기술연구원 고성능 콘크리트의 제조방법
KR100928841B1 (ko) 2005-09-02 2009-11-30 덴끼 가가꾸 고교 가부시키가이샤 그라우트용 시멘트 조성물 및 이를 이용한 그라우트 재료

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003128449A (ja) * 2001-10-19 2003-05-08 Denki Kagaku Kogyo Kk セメント混和材、セメント組成物及びそれを用いたコンクリート
KR100928841B1 (ko) 2005-09-02 2009-11-30 덴끼 가가꾸 고교 가부시키가이샤 그라우트용 시멘트 조성물 및 이를 이용한 그라우트 재료
KR100927377B1 (ko) * 2008-06-09 2009-11-19 한국건설기술연구원 고성능 콘크리트의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101978151B1 (ko) 2018-11-29 2019-05-15 컨텍이앤씨 주식회사 이중 팽창성 팽창재를 함유한 프리스트레스트 콘크리트 교량용 그라우트 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150055289A (ko) 2015-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kisku et al. A critical review and assessment for usage of recycled aggregate as sustainable construction material
Najjar et al. Critical overview of two-stage concrete: Properties and applications
KR101528120B1 (ko) 콘크리트 구조물 보수 보강제 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 보강 공법
US10196832B2 (en) High performing protective shell for concrete structures
Naghibdehi et al. Repairing reinforced concrete slabs using composite layers
JP5861985B2 (ja) 鉄筋コンクリート部材の耐震補強方法及び修復方法
KR101620842B1 (ko) 강섬유 및 pva섬유 보강 콘크리트 조성물 및 그 제조방법과 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법
KR102127329B1 (ko) 초속경 교면포장 및 보수용 콘크리트 조성물 및 초속경 콘크리트 조성물을 활용한 교면포장 및 보수방법
Baqersad et al. State of the art: mechanical properties of ultra-high performance concrete
Choudhury et al. Rehabilitation of substandard beam-column joint using geopolymer
KR101466067B1 (ko) 발수성을 구비한 단면복구 조성물과 이를 이용한 중성화, 염해, 화학적부식을 입은 구조물 보수, 내진보강공법
KR101604378B1 (ko) 초고성능 섬유보강 무수축 그라우트 및 그 제조 방법
KR101604371B1 (ko) 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 그라우트
JP6752120B2 (ja) 連結構造及び連結方法
Najjar Innovating two-stage concrete with improved rheological, mechanical and durability properties
CN102912893B (zh) 一种高延性纤维混凝土组合砌块砌体墙及其施工方法
KR101978151B1 (ko) 이중 팽창성 팽창재를 함유한 프리스트레스트 콘크리트 교량용 그라우트 조성물
KR101834853B1 (ko) 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트
KR101582622B1 (ko) 프리스트레스트 교량용 긴장재 부식 방지 기능을 갖는 무수축 그라우트 및 그 제조 방법
JP2018158889A (ja) 高強度繊維補強モルタルの製造方法
JP6214393B2 (ja) 複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料
JP4545667B2 (ja) 埋設型枠を使用した床版改修方法
Mihara et al. Grouting and pull-out tests of hollow-type prestressing-strands for an internal strengthening system
Mikutaite et al. Upgrading structure existing components using multiple UHPC-class materials
Abbas et al. Influence of polypropylene fiber on the bond strength between steel bar and concrete

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)