KR101635833B1 - Concrete reparing material containing alkali-activated binder and concrete curing method using the same - Google Patents

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KR101635833B1
KR101635833B1 KR1020160028828A KR20160028828A KR101635833B1 KR 101635833 B1 KR101635833 B1 KR 101635833B1 KR 1020160028828 A KR1020160028828 A KR 1020160028828A KR 20160028828 A KR20160028828 A KR 20160028828A KR 101635833 B1 KR101635833 B1 KR 101635833B1
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조영근
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이준
강용학
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Abstract

The present invention relates to a concrete repairing material containing an alkali-activated binder, and a concrete curing method using the same. In the present invention, an alkali-activated binder which activates blast furnace slag and fly ash into alkali is utilized as a concrete repairing material. Four hours after finishing construction by paving using the concrete repairing material, the concrete repairing material exhibits initial strength of 21 MPa or more as compression strength, thereby reducing traffic opening time in comparison to a conventional concrete repairing material or a concrete repairing method. Also, the concrete repairing material of the present invention can embody excellent adhesion characteristics with conventional a concrete pavement without using an expensive polymer-based material.

Description

알칼리 활성화 결합재를 함유한 콘크리트 포장 보수재 및 그를 활용한 양생방법{CONCRETE REPARING MATERIAL CONTAINING ALKALI-ACTIVATED BINDER AND CONCRETE CURING METHOD USING THE SAME} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a concrete packaging repair material containing an alkali activating binder and a curing method using the same. BACKGROUND ART < RTI ID = 0.0 > [0002]

본 발명은 알칼리 활성화 결합재를 함유한 콘크리트 포장 보수재 및 그를 활용한 양생방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콘크리트 포장의 균열, 스케일링, 팝 아웃 등의 손상에 대하여 고로슬래그 분말 및 플라이애시를 알칼리로 활성화시킨 알칼리 활성화 결합재를 콘크리트 포장 보수재로 활용함으로써, 상기 보수재를 포설하여 시공한 후, 4시간이 경과하면(교통개방시간) 압축강도 21MPa 이상으로 초기 강도를 발현하므로, 종래 보수재나 공법보다 교통개방시간을 단축하고, 고가의 폴리머계 재료 없이도 구(舊) 콘크리트 포장과의 우수한 부착특성을 구현하는, 알칼리 활성화 결합재를 함유한 콘크리트 포장 보수재 및 그를 활용한 양생방법에 관한 것이다. The present invention relates to a concrete pavement repairing material containing an alkali activating binder and a curing method using the same, and more particularly, to a concrete pavement repairing material containing an alkaline activating binder and a method of curing the concrete pavement, (The opening time of traffic) after 4 hours has elapsed (traffic opening time), the initial strength is exhibited at a compression strength of not less than 21 MPa, To a concrete pavement repairing material containing an alkali activating binder which realizes excellent adhesion properties with old concrete pavement without using an expensive polymeric material and a curing method using the same.

국내 고속도로의 콘크리트 포장은 1984년 개통된 88 고속도로를 시작으로 중부고속도로의 건설과 함께 콘크리트 포장은 지속적으로 증가하고 있다. 이러한 콘크리트 포장은 차량으로부터 끊임없이 가해지는 하중, 진동, 충격, 마모, 부식 등에 의하여 균열이 발생하거나 부분적으로 탈리되어 파손이 진행되어 가는데, 파손이 어느 범위를 넘어서면 급격히 진행되어 대규모 보수를 해야 하고 이에 따라 비용도 기하급수적으로 증가하게 된다.Concrete pavement of domestic highway has been continuing to increase with the construction of Chungbu Expressway starting from 88 highway opened in 1984. These concrete pavements are cracked due to the constant load, vibration, impact, abrasion, and corrosion applied from the vehicle, or they are partly dislocated, and the damage progresses. If the damage is beyond a certain range, The cost also increases exponentially.

일반적으로 고속도로나 자동차 전용 도로는 아스팔트 포장 도로와 콘크리트 포장 도로로 구분되는데, 아스팔트 포장 도로는 시공비가 싸고 승차감이 좋은 반면 강도가 약하여 사용 중 도로 파손이 많아 자주 보수공사를 해야 하는 단점이 있으며, 콘크리트 포장 도로는 시공비가 비싸고 승차감이 약간 떨어지는 반면에 강도가 중차량에 대한 지지력이 뛰어나고 유지보수비가 기존 아스팔트 포장에 비해 적게 든다는 장점으로, 2011년 기준 국내 고속도로 연장은 총 15,232km이며 그 중 콘크리트 포장이 약 60%를 점하고 있다. Generally, the highways and automobile exclusive roads are divided into asphalt pavement roads and concrete pavement roads. Asphalt pavement roads have a disadvantage that they require frequent repair work because of low construction cost and good ride quality, Roads are expensive, and ride quality is slightly lower, but the strength of the vehicle is excellent and the maintenance cost is less than that of conventional asphalt pavement. As of 2011, the total length of domestic expressway is 15,232 km. And 60%.

또한, 88 고속도로, 중부고속도로 호남 및 경부고속도로 확장구간 등 주요고속도로의 콘크리트 포장구간은 설계수명 20년에 가까운 노후 콘크리트 포장으로서, 이러한 노후 콘크리트 포장에 대한 보수 수요가 점차 증가할 것으로 예상된다. 실례로 한국도로공사에 따르면 2013년 균열 등에 의한 보수 비용으로 642억 원이 투입되었으며, 고속도로 노후 진행으로 그 비용은 향후 증가할 것으로 전망하고 있다.In addition, concrete pavement sections of major highways such as 88 highway, Jungbu Expressway, Honam and Gyeongbu expressway extension sections are expected to be in need of repair service for aged concrete pavement. For example, according to Korea Expressway Corporation, 64.2 billion won was invested in repair costs due to cracking in 2013, and it is expected that the cost will increase in the future due to the aging of highways.

이에, 온도 변화에 따른 신장, 수축에 의해 도로가 파손되는 문제를 방지하기 위하여, 콘크리트 포장 도로에는 소정의 폭과 깊이를 가지는 줄눈을 형성한다. In order to prevent the road from being damaged due to elongation and contraction due to temperature change, a joint having a predetermined width and depth is formed on the concrete pavement.

즉, 콘크리트 도로의 콘크리트 슬라브에 파여진 가로 줄눈홈과 세로 줄눈홈에는 실리콘과 같은 점착성이 있는 액상 줄눈재가 주입되고 채워져 빗물이나, 눈 등이 내부로 유입되는 것을 방지한다. 만약, 빗물이나 눈이 가로 줄눈홈이나 세로 줄눈홈에 유입되면, 콘크리트 내부가 젖은 상태로 지속되어 내구성을 저하시키고, 이러한 젖은 상태가 겨울철에는 동결되어 부피 팽창으로 인한 콘크리트 포장 도로의 균열을 야기한다.In other words, liquid joints having adhesive properties such as silicone are injected and filled in the horizontal joint grooves and vertical joint grooves formed in the concrete slab of the concrete road to prevent rainwater, snow, etc. from being introduced into the interior. If rainwater or snow flows into the horizontal grooved grooves or longitudinal grooves, the interior of the concrete will remain wet and durability will be deteriorated. Such a wet state will freeze in the winter, causing cracks in the concrete pavement due to volume expansion .

일반적으로 콘크리트 포장의 단면보수공법은 도로수명 연장 및 운전자의 안전성 확보를 위해 슬라브의 줄눈부나 중앙부에 부분 또는 전체적으로 떨어져 나간 파손 부위와 인접 손상 부분을 제거하고 보수재를 타설하는 공법이다. In general, the section repair method of concrete pavement is a method to remove the damaged part and the adjacent damaged part which are partially or totally separated in the joint part or the center part of the slab and to install the repairing material in order to extend the road life and secure the driver's safety.

콘크리트 단면보수 시공을 구체적으로 살피면, 교통차단 및 통제, 전처리, 보수재 타설, 평탄마무리, 양생 순으로 진행되며, 상기 전처리는 기존 포장 단면 절삭, 열화된 포장 콘크리트 제거, 제거된 부분의 이물질 제거 및 청소로 다시 세분화된다. Concrete section repair work is carried out in the order of traffic interception and control, pre-treatment, installation of repair material, flattening finish, curing, and the pre-treatment is carried out by cutting the existing pavement, removing deteriorated concrete, .

일반적으로 콘크리트 포장 보수재는 빠른 강도발현과 구(舊) 콘크리트와의 우수한 부착특성이 요구된다.In general, concrete pavement repair materials are required to exhibit rapid strength and excellent adhesion properties with old concrete.

이에, 대한민국특허 제1500958호에는 MMA(Methyl methacrylate) 70∼90 중량%; BA(Buthyl Acrylate) 1∼15 중량%; 유동 파라핀 5∼15 중량%; 반응 촉진제 0.5∼3 중량%;를 포함하는 개질 아크릴 폴리머 수지 및 이를 이용한 초속경 고분자계 콘크리트 보수재를 제시함으로써, 저온에서 강도 발현이 빠르며, 강도 및 내구성을 증진으로 인해, 신속성 및 작업성을 개선한다고 보고하고 있다.Korean Patent No. 1500958 discloses that 70 to 90% by weight of MMA (methyl methacrylate); 1 to 15% by weight of BA (Buthyl Acrylate); 5 to 15% by weight of liquid paraffin; And 0.5 to 3% by weight of a reaction promoter, and a quick-setting high-molecular-weight concrete repair material using the modified acrylic polymer resin, thereby improving the strength and durability and improving the speed and workability .

또한 대한민국특허 제0915422호는 콘크리트 구조물의 균열보수에 사용되는 보수재료에 있어서, 주성분이 무기계인 분말형 균열보수재와, 주성분이 실리케이트인 액상형 나노 실리케이트와, 나노아크릴 에멀젼인 액상형 나노 폴리머바인더로 이루어지는 나노합성 무기계 균열보수재를 제공함으로써, 경제적이고 친환경적이면서 콘크리트 구조물의 성능회복 및 성능향상 효과를 제시한다. Korean Patent No. 0915422 discloses a repair material used for repairing cracks in a concrete structure, which comprises a powder type crack repair material whose main component is inorganic, a liquid type nano-silicate whose main component is silicate, and a nano- By providing a synthetic inorganic crack repair material, it offers economical and environmentally friendly performance improvement and performance improvement of concrete structures.

현재 콘크리트 포장 단면 보수재료에는 일반 초속경 시멘트 콘크리트, 혼화재료를 포함하는 무기계와 속경성을 가지는 라텍스 개질 콘크리트(latex modified cement concrete), 에폭시 수지, 아크릴 수지 등을 포함하는 폴리머계가 많이 사용되고 있으며, 최근에는 마그네시아 인산염 시멘트 콘크리트, 수용성 에폭시 개질 콘크리트, 수용성 유화 개질 콘크리트가 새로운 재료로 소개되고 있다. Currently, most of polymeric materials including general fast speed cement concrete, inorganic materials including admixture and latex modified cement concrete, epoxy resin, and acrylic resin are widely used as maintenance materials for concrete pavement. Magnesia Phosphate Cement Concrete, Water-soluble Epoxy Reformed Concrete, and Water-Soluble Modified Reinforced Concrete have been introduced as new materials.

그러나 상기 재료 중 초속경 시멘트인 무기계 보수재는 고가재료의 과다한 사용으로 인한 재료비 상승이 문제이고, 폴리머계 보수재는 유기물질로서 무기물질인 구 콘크리트 포장면과의 일체화 거동(열팽창)과 폴리머계 재료 상용에 따른 수막현상 등의 문제점이 수반된다. However, the inorganic repair materials, which are cement-based fast cements among the above-mentioned materials, are problematic in that the material cost is increased due to excessive use of expensive materials, and the polymer repair materials are organic materials and are used for the integration behavior (thermal expansion) And the like.

이러한 문제점으로부터, 콘크리트 포장 단면 보수재료로서의 요건을 충족하는 물질이 요구된다. From these problems, there is a demand for a material that meets the requirements as a concrete pavement repair material.

고로슬래그는 고로방식의 제철작업에서 부산되는 슬래그를 물을 뿌려 급냉시킨 것으로서, 시멘트와 같이 물과의 접촉으로 스스로 굳는 수경성은 없으나 알칼리 환경하에서 경화되는 잠재수경성을 가지므로, 이를 이용한 다양한 시도가 이루어져 왔다. The blast furnace slag is obtained by quenching the blast furnace slag which is pumped in the blast furnace steelmaking process and has various hydraulic properties such as cement which has no hydraulic property to harden by contact with water but harden in an alkaline environment. come.

1940년 벨기에의 퍼든(Purdon)은 고로슬래그 미분말과 수산화나트륨, 수산화칼슘을 이용한 무시멘트에 대한 연구결과를 발표하였으며, 1957년 구소련의 글루코프스키(Glukhovsky)는 점토, 고로슬래그 미분말과 알칼리 활성화제를 이용한 새로운 시멘트를 제안하고 이를 “소일시멘트(soil cement)"라고 명명하였다. In 1940, Purdon of Belgium published a study on cementless blast furnace slag with sodium hydroxide and calcium hydroxide. In 1957, Glukhovsky of the former Soviet Union released clay, blast furnace slag and alkali activator We proposed a new cement and named it "soil cement".

또한, 화력발전소 등의 연소보일러에서 부산물로 얻어지는 플라이애시(Fly ash)는 자체에 함유되어 있는 가용성의 규산 등이 시멘트 수화시 생성하는 수산화칼슘과 상온에서 서서히 반응하여 불용성의 안정한 규산칼슘수화물을 생성한다. 이와 같은 성질을 이용하여 콘크리트 또는 그 부산물에 플라이애시를 혼합 적용한다. Fly ash obtained as a by-product in a combustion boiler such as a thermal power plant or the like reacts slowly with the calcium hydroxide generated at the hydration of the cement at the room temperature to produce insoluble stable calcium silicate hydrate, . By using this property, fly ash is mixedly applied to concrete or its by-product.

1978년 프랑스의 다비도비츠(Davidovits)는 메타카오린을 주재료로 하고 알칼리 용액으로 활성화하여 제올라이트와 유사한 구조의 재료를 개발하였다. 상기 재료는 무기질인 알루미나-규산염을 사용한 중합반응(polymerization)에 의해 고분자와 유사한 3차원 구조를 가지기 때문에 지오폴리머(geopolymer)로 명명하였다. In 1978, Davidovits of France developed a material similar in structure to zeolite by using metakaolin as its main ingredient and activating it with an alkali solution. The material was named as a geopolymer because it has a three-dimensional structure similar to a polymer by polymerization using an inorganic alumina-silicate.

알칼리 활성 재료는 알루미나 규산염과 알칼리 용액(일반적으로 alkali hydroxide/ alkali silicate solution)과의 반응에 의해 응결경화되는 재료를 말한다. The alkali active material refers to a material that solidifies and cures by reaction of an alumina silicate with an alkali solution (generally an alkali hydroxide / alkali silicate solution).

일반적으로 칼슘 함유량에 따라서 그 반응이 달라지는데, 고로슬래그 미분말과 같이 칼슘 함량이 높은 재료는 알칼리 활성화 용액에 의해 시멘트 반응생성물과 유사한 규산칼슘수화물(calcium silicate hydrate)을 생성한다. Generally, the reaction varies depending on the calcium content. A material having a high calcium content such as a blast furnace slag powder produces calcium silicate hydrate similar to a cement reaction product by an alkali activated solution.

또한, 플라이애시, 하소 카오린나이트와 같이 칼슘 함량이 낮은 물질은 알칼리 활성화 반응에 의해서 주로 비정질 규산알루미늄화합물(alkali aluminosilicate)을 생성하며, 보통 반응성이 낮아 상온에서 반응이 매우 느리기 때문에 온도를 올려 50∼150℃ 영역에서 양생을 한다.In addition, materials such as fly ash and calcined kaolinite, which have low calcium content, mainly produce an amorphous aluminum aluminosilicate by an alkali activation reaction. Since the reaction is usually slow at room temperature due to low reactivity, Curing is carried out at 150 ° C.

이에, 본 발명자들은 종래 콘크리트 포장 단면 보수재료의 문제점을 개선하고자 노력한 결과, 고로슬래그 분말 및 플라이애시를 알칼리로 활성화시킨 알칼리 활성화 결합재를 콘크리트 포장 보수재료로 활용함으로써, 빠른 강도 발현과 구 콘크리트 포장면과의 우수한 부착력을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다. The present inventors have made efforts to improve the problems of conventional repair materials for concrete pavement. As a result, it has been found that by using alkali activated binder activated by alkali in blast furnace slag powder and fly ash as a repair material for concrete pavement, The present inventors have completed the present invention.

본 발명의 목적은 고로슬래그 분말 및 플라이애시를 알칼리로 활성화시킨 알칼리 활성화 결합재를 함유한 콘크리트 포장 보수재를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a concrete package repair material containing an alkali activated binder in which blast furnace slag powder and fly ash are activated with alkali.

본 발명의 다른 목적은 상기 콘크리트 포장 보수재를 활용한 양생방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a curing method utilizing the concrete pavement repairing material.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고로슬래그 미분말 30∼50중량% 및 플라이애시 50∼70중량%로 이루어진 결합재가 알칼리로 활성화된 알칼리 활성화 결합재를 함유한 콘크리트 포장 보수재를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a concrete package repair material containing an alkali activated binder in which a binder composed of 30 to 50 wt% of blast furnace slag fine powder and 50 to 70 wt% of fly ash is activated with alkali.

본 발명의 알칼리 활성화 결합재는 수산화나트륨(NaOH) 또는 규산나트륨(SiO2/Na2O)에서 선택되는 단독 또는 그 혼합형태의 알칼리 활성화제에 의한 활성화된 것이다. 이때, 상기 알칼리 활성화제에서 산화나트륨(Na2O)가 전체 알칼리 활성화 결합재 대비 4∼10% 중량% 함유되고, 이산화규산(SiO2)과 산화나트륨간의 몰비(SiO2/Na2O)가 1.0∼2.0인 것이 바람직하다.The alkali-activated binding material of the present invention is activated by an alkali activating agent selected from sodium hydroxide (NaOH) or sodium silicate (SiO 2 / Na 2 O), alone or in a mixed form thereof. In this case, sodium oxide (Na 2 O) in the alkali activator is contained in an amount of 4 to 10% by weight based on the total alkali activated binder and the molar ratio (SiO 2 / Na 2 O) between the silicate dioxide (SiO 2 ) To 2.0.

또한, 본 발명의 알칼리 활성화 결합재에서 물과 결합재간의 비율(W/B)은 0.40 이하를 충족하는 것이다.In the alkali activated binder of the present invention, the ratio (W / B) between water and the binder satisfies 0.40 or less.

나아가, 본 발명은 1) 고로슬래그 미분말 30∼50중량% 및 플라이애시 50∼70중량%로 이루어진 결합재를 알칼리 활성화제로 활성화시켜 알칼리 활성화 결합재를 제조하고, Further, the present invention is characterized in that 1) a binder composed of 30 to 50 wt% of blast furnace slag fine powder and 50 to 70 wt% of fly ash is activated with an alkali activator to prepare an alkali activated binder,

2) 상기 알칼리 활성화 결합재와 골재의 혼합물을 콘크리트 보수 단면에 타설하고, 2) A mixture of the alkali activating binder and aggregate is poured into the concrete repair section,

3) 양생하는 것으로 수행된 콘크리트 포장 보수재를 활용한 양생방법을 제공한다. 3) Provide a curing method using the concrete pavement repair material that is cured.

상기 단계 1)의 알칼리 활성화제는 수산화나트륨(NaOH) 또는 규산나트륨(SiO2/Na2O)에서 선택되는 단독 또는 그 혼합형태이고, 상기 산화나트륨(Na2O)가 전체 알칼리 활성화 결합재 대비 4∼10% 중량% 함유되고, 이산화규산(SiO2)과 산화나트륨간의 몰비(SiO2/Na2O)가 1.0∼2.0인 것이다. The alkali activator in the step 1) may be selected from the group consisting of sodium hydroxide (NaOH) or sodium silicate (SiO 2 / Na 2 O), or a combination thereof. The sodium oxide (Na 2 O) To 10% by weight, and a molar ratio (SiO 2 / Na 2 O) between silicate dioxide (SiO 2 ) and sodium oxide is 1.0 to 2.0.

단계 1)의 알칼리 활성화 결합재에서 물과 결합재간의 비율(W/B)은 0.40 이하인 것이 바람직하다. The ratio (W / B) between water and the binder in the alkali activated binder of step 1) is preferably 0.40 or less.

이때, 물과 결합재간의 비율(W/B)이 0.35이하인 경우에는 알칼리 활성화 결합재 100 중량부에 대하여, 인산염계 응결 지연제 1∼2 중량부가 첨가될 수 있다. At this time, when the ratio (W / B) between the water and the binder is 0.35 or less, 1 to 2 parts by weight of the phosphate-type condensation retarder may be added to 100 parts by weight of the alkali-activated binder.

본 발명의 단계 2)에서, 알칼리 활성화 결합재는 전체 보수재 단위체적당 최소 400kg/㎥ 이상 사용되는 것이 바람직하다. In step 2) of the present invention, the alkali-activating binder is preferably used at a minimum of at least 400 kg / m < 3 >

또한, 단계 3)의 양생은 100∼200℃의 발열이 가능한 면상발열체에 의해 열 공급되어 수행되는 것을 특징으로 한다.Further, the curing of step 3) is characterized in that the curing of step 3) is carried out by heat-supplying by a surface heating element capable of generating heat at 100 to 200 캜.

본 발명은 고로슬래그 분말 및 플라이애시를 알칼리로 활성화시킨 알칼리 활성화 결합재를 콘크리트 포장 보수재로 활용함에 따라, 상기 고로슬래그 미분말이 알칼리 활성화 반응에 의한 강도 발현성능이 우수하고, 플라이애시의 중합반응 특성에 따라 부착력이 우수함으로써, 빠른 강도 발현특성과 구 콘크리트 포장면과의 부착력이 우수하다. The present invention relates to a blast furnace slag powder and an alkali activated binder activated by fly ash, which are used as a concrete pavement repairing material, so that the blast furnace slag fine powder has excellent strength-developing performance by alkali activation reaction, Therefore, it has excellent adhesion strength with the concrete pavement surface.

이에, 본 발명의 콘크리트 포장 보수재에 의해 종래 보수재나 공법보다 교통개방시간을 단축하므로, 빠른 교통개방시간의 확보가 가능하고, 고가의 폴리머계 재료 없이도 구 콘크리트 포장과의 우수한 부착특성을 구현할 수 있다. Accordingly, the concrete pavement repairing material of the present invention can shorten the traffic opening time compared to the conventional repair materials and the public pavement method. Therefore, it is possible to secure a quick opening time of traffic and realize excellent adhesion characteristics with the old concrete pavement without expensive polymer- .

또한 본 발명의 콘크리트 포장 보수재를 골재와 혼합하여 콘크리트 보수 단면에 포설하고 양생함으로써, 시공 4시간 경과(교통개방시간)에 압축강도 21MPa 이상으로 초기 강도를 발현한다. Also, by mixing the concrete pavement repairing material of the present invention with the aggregate and curing and curing on the concrete repairing pavement, the initial strength is exhibited at a compressive strength of 21 MPa or more for 4 hours after the installation (traffic opening time).

도 1은 본 발명의 알칼리 활성화 결합재에서 슬래그 치환량 및 활성화제 성분간 몰 농도비에 따라 활성화된 모르타르의 시간별 압축강도 결과이고,
도 2는 도 1의 슬래그 치환량에 따른 시간별 모르타르의 압축강도 결과이고,
도 3은 본 발명의 알칼리 활성화 결합재를 활용한 콘크리트 포장 보수재에서 슬래그 치환량에 따른 콘크리트 압축강도 결과이고,
도 4는 본 발명의 알칼리 활성화 결합재를 활용한 콘크리트 포장 보수재에서 슬래그 치환량에 따른 부착강도 결과이고,
도 5는 본 발명의 알칼리 활성화 결합재에서 물에 대한 결합재간의 비율(W/B)이 0.25를 활용하여 양생된 콘크리트 시험편의 단면사진이고,
도 6은 본 발명의 알칼리 활성화 결합재의 양에 따른 콘크리트 압축강도 결과이고,
도 7은 본 발명의 알칼리 활성화 결합재 배합시 Na2O 농도에 따른 응결시간 변화결과이고,
도 8은 본 발명의 알칼리 활성화 결합재 배합시 물에 대한 결합재간의 비율(W/B)
에 따른 응결시간 변화결과이다. FIG. 1 shows the results of compression strength of the mortar activated according to the slag substitution amount and the molar concentration ratio between the activator components in the alkali activated binder of the present invention,
FIG. 2 is a compression strength result of the mortar according to the slag replacement amount in FIG. 1,
FIG. 3 is a graph showing the compressive strength of concrete according to the amount of slag replacement in the concrete packing repair material using the alkali activated binder of the present invention.
4 shows the results of the adhesion strength according to the amount of slag substitution in the concrete packing repair material using the alkali activated binder of the present invention,
5 is a cross-sectional photograph of a concrete specimen cured using a ratio (W / B) between binder materials to water in an alkali activated binder of the present invention of 0.25,
6 is a result of the compressive strength of concrete according to the amount of the alkali activating binder of the present invention,
FIG. 7 is a graph showing the change of the setting time according to the concentration of Na 2 O in the mixing of the alkali activating binder of the present invention,
8 is a graph showing the ratio (W / B) between binding materials to water in the case of incorporation of the alkali-
The results are shown in Fig.

이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 고로슬래그 미분말 30∼50중량% 및 플라이애시 50∼70중량%로 이루어진 결합재가 알칼리로 활성화된, 알칼리 활성화 결합재를 함유한 콘크리트 포장 보수재를 제공한다. The present invention provides a concrete package repair material containing an alkali activated binder in which a binder composed of 30 to 50 wt% of blast furnace slag fine powder and 50 to 70 wt% of fly ash is activated with alkali.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 알칼리 활성화 결합재의 고로슬래그 미분말의 치환량에 따라 모르타르 또는 콘크리트의 압축강도를 측정한 결과로서, 슬래그 치환량 30 내지 70중량%를 함유한 알칼리 활성화 결합재 경우, 70℃의 고온 양생조건에서 4시간 이내에 21㎫ 이상의 압축강도를 보임으로써, 빠른 교통개방시간의 확보가 가능하다. 1 to 3 as a result of measuring the compressive strength of the mortar or concrete in accordance with the substitution amount of blast furnace slag fine powder of alkali activated binder of the present invention, when the alkali-activated binder containing slags substitution amount of 30 to 70 wt%, 70 ℃ By showing the compressive strength of 21 MPa or higher within 4 hours under high temperature curing conditions, it is possible to secure a fast traffic opening time.

도 4는 본 발명의 알칼리 활성화 결합재를 활용한 콘크리트 포장 보수재에서 슬래그 치환량에 따른 부착강도 결과로서, 슬래그 치환량이 증가할수록 부착강도는 저하되고, 특히, 교통개방시간 4시간, 21㎫ 이상을 충족하기 위해서는 고로슬래그 미분말 치환량 50중량%(S50) 이하로 설정되어야 한다. Figure 4 As a result of the adhesion strength according to the amount of slag substitution in the concrete packing repair material utilizing the alkali activated binder of the present invention, the adhesion strength decreases as the slag replacement amount increases. Particularly, in order to satisfy the traffic opening time of 4 hours, The fine powder replacement amount should be set to 50% by weight (S50) or less.

이에, 본 발명의 결합재의 조성비율은 고로슬래그 미분말 30∼50중량% 및 플라이애시 50∼70중량%로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 고로슬래그 미분말의 치환량은 알칼리 활성화 반응에 의해 우수한 압축강도와 부착강도의 특성을 고려하여 결정된다. Accordingly, the composition ratio of the binder of the present invention is preferably 30 to 50% by weight of the blast furnace slag powder and 50 to 70% by weight of fly ash. That is, the replacement amount of the blast furnace slag fine powder is determined by taking into account the characteristics of excellent compressive strength and adhesion strength by the alkali activation reaction.

따라서, 본 발명의 알칼리 활성화 결합재는 고로슬래그 미분말로부터 우수한 압축강도가 발현되고, 플라이애시의 중합반응 특성에 따라 부착력이 우수함으로써, 빠른 강도 특성과 구 콘크리트 포장면과의 우수한 부착력을 제공한다.Therefore, the alkali activated binder of the present invention exhibits excellent compressive strength from the blast furnace slag fine powder and has excellent adhesion property in accordance with the polymerization reaction characteristics of fly ash, thereby providing excellent strength properties and excellent adhesion to the old concrete pavement surface.

본 발명의 알칼리 활성화 결합재는 수산화나트륨(NaOH) 또는 규산나트륨(SiO2/Na2O)에서 선택되는 단독 또는 그 혼합형태의 알칼리 활성화제에 의한 활성화된 것이다. 이때, 상기 알칼리 활성화제에서 산화나트륨(Na2O)가 전체 알칼리 활성화 결합재 대비 4∼10% 중량% 함유되고, 이산화규산(SiO2)과 산화나트륨간의 몰비(SiO2/Na2O)가 1.0∼2.0인 것이 바람직하다.The alkali-activated binding material of the present invention is activated by an alkali activating agent selected from sodium hydroxide (NaOH) or sodium silicate (SiO 2 / Na 2 O), alone or in a mixed form thereof. In this case, sodium oxide (Na 2 O) in the alkali activator is contained in an amount of 4 to 10% by weight based on the total alkali activated binder and the molar ratio (SiO 2 / Na 2 O) between the silicate dioxide (SiO 2 ) To 2.0.

즉, 상기 산화나트륨(Na2O) 및 이산화규산(SiO2)과 산화나트륨의 몰비(SiO2/Na2O)에 따라, 규산나트륨의 첨가량이 결정된다. 이때, 슬래그 치환량에 관계없이 Ms 비(SiO2/Na2O)가 높을수록 높은 강도를 나타내므로[표 1], 반응 실리카(SiO2)의 양은 알칼리 활성화 반응에 매우 중요한 역할을 한다.That is, the addition amount of sodium silicate is determined according to the molar ratio (SiO 2 / Na 2 O) of sodium oxide (Na 2 O) and silicon dioxide (SiO 2 ) to sodium oxide. In this case, the higher the Ms ratio (SiO 2 / Na 2 O) is, the higher the strength is, regardless of the amount of slag substitution [ Table 1 ], and the amount of reactive silica (SiO 2 ) plays an important role in the alkali activation reaction.

상기 규산나트륨에 포함되어 있는 산화나트륨(Na2O) 함량을 제외하고 필요한 산화나트륨(Na2O) 양을 수산화나트륨(NaOH)으로 환산하여 첨가하고, 물의 첨가량을 산출하여 알칼리 활성화제를 결정한다. The amount of sodium oxide (Na 2 O) required is added in terms of sodium hydroxide (NaOH) except for the content of sodium oxide (Na 2 O) contained in the sodium silicate, and the amount of water added is determined to determine the alkali activating agent .

이때, 물에 대한 알칼리 활성화 결합재의 비율(W/B)은 0.40 이하일 때, 교통개방시간 4시간에 압축강도 21MPa를 발현하므로 요구물성을 충족한다. 더욱 바람직하게는 물에 대한 알칼리 활성화 결합재의 비율(W/B)은 0.2 내지 0.35이고, 가장 바람직하게는 0.3 내지 0.4이다. 상기에서 바람직하게는 물에 대한 알칼리 활성화 결합재의 비율(W/B)이 낮을수록, 응결시간이 지나치게 빨라 작업성이 저하된다. At this time, when the ratio (W / B) of the alkali activating binder to water is 0.40 or less, a compressive strength of 21 MPa is expressed in 4 hours of traffic opening time, thereby satisfying the required properties. More preferably, the ratio (W / B) of the alkali activating binder to water is 0.2 to 0.35, and most preferably 0.3 to 0.4. The lower the ratio (W / B) of the alkali activating binder to water, the faster the setting time is, and the lower the workability.

도 5는 본 발명의 알칼리 활성화 결합재에서 물에 대한 결합재간의 비율(W/B)이 0.25를 활용하여 양생된 콘크리트 시험편의 단면사진을 나타낸 것으로서, 기포가 관찰된다. 이 경우, 물의 첨가량이 매우 적고 규산나트륨과 수산화나트륨에 의해 점성이 매우 증가하여 다짐과정에서 콘크리트 내부의 공기가 외부로 빠져나가지 못하는 경우가 발생하여 표면 마무리가 불량하다. FIG. 5 is a cross-sectional photograph of a concrete specimen cured using the ratio (W / B) between binder materials to water in an alkali activated binder of the present invention of 0.25, wherein bubbles are observed. In this case, the addition amount of water is very small, and the viscosity is greatly increased by sodium silicate and sodium hydroxide, so that the air inside the concrete can not escape to the outside during compaction and the surface finish is poor.

이에, 물에 대한 알칼리 활성화 결합재의 비율(W/B)이 0.35 이하일 때 빠른 응결 속도조절을 위하여 인산염계 응결 지연제를 첨가할 수 있다. Therefore, when the ratio (W / B) of the alkali-activating binder to water is 0.35 or less, a phosphate-based coagulation retardant can be added for fast condensation rate control.

상기 인산염계 응결 지연제는 Na2PO3F, NaH2PO4, Na2HPO4 및 H3PO4로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으며, 이러한 인산염계 물질은 인산염 이온이 슬래그 입자에 붙어서 알칼리 활성화제와 슬래그의 반응을 지연시키는 작용을 한다. 이때, 인산염계 응결 지연제의 함량이 1 중량부 미만이면, 인산염 이온이 모자라 콘크리트용 보수재를 시공할 수 있는 충분한 작업시간의 확보가 어렵고, 2 중량부를 초과하면, 응결시간의 지연이 너무 과다하여 타설 후 4시간에 21MPa 이상의 압축강도를 얻을 수 없다.The phosphate-type coagulation retarder may be selected from the group consisting of Na 2 PO 3 F, NaH 2 PO 4 , Na 2 HPO 4 and H 3 PO 4. The phosphate- And acts to delay the reaction between the alkali activator and the slag. At this time, if the content of the phosphate-based coagulation retarder is less than 1 part by weight, it is difficult to secure a sufficient working time for constructing the repair material for concrete because the phosphate ion is insufficient, and if it exceeds 2 parts by weight, The compressive strength of 21 MPa or more can not be obtained within 4 hours after the pouring.

본 발명은 1) 고로슬래그 미분말 30∼50중량% 및 플라이애시 50∼70중량%로 이루어진 결합재를 알칼리 활성화제로 활성화시켜 알칼리 활성화 결합재를 제조하고, The present invention relates to: 1) a method for producing an alkali activated binder by activating a binder comprising 30 to 50% by weight of fine blast furnace slag and 50 to 70% by weight of fly ash with an alkali activator,

2) 상기 알칼리 활성화 결합재와 골재의 혼합물을 콘크리트 보수 단면에 타설하고, 2) A mixture of the alkali activating binder and aggregate is poured into the concrete repair section,

3) 양생하는 것으로 수행된 콘크리트 포장 보수재를 활용한 양생방법을 제공한다. 3) Provide a curing method using the concrete pavement repair material that is cured.

상기 단계 1)의 알칼리 활성화제는 수산화나트륨(NaOH) 또는 규산나트륨(SiO2/Na2O)에서 선택되는 단독 또는 그 혼합형태이고, 상기 산화나트륨(Na2O)가 전체 알칼리 활성화 결합재 대비 4∼10% 중량% 함유되고, 이산화규산(SiO2)과 산화나트륨간의 몰비(SiO2/Na2O)가 1.0∼2.0인 것이다. The alkali activator in the step 1) may be selected from the group consisting of sodium hydroxide (NaOH) or sodium silicate (SiO 2 / Na 2 O), or a combination thereof. The sodium oxide (Na 2 O) To 10% by weight, and a molar ratio (SiO 2 / Na 2 O) between silicate dioxide (SiO 2 ) and sodium oxide is 1.0 to 2.0.

이때, 알칼리 활성화 결합재에서 물과 결합재간의 비율(W/B)은 0.40 이하, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 0.35이고, 가장 바람직하게는 0.3 내지 0.4이다. In this case, the ratio (W / B) between water and the binder in the alkali activated binder is 0.40 or less, more preferably 0.2 to 0.35, and most preferably 0.3 to 0.4.

특히, 물과 결합재간의 비율(W/B)가 0.35 이하의 경우에는 응결시간이 빨라지기 때문에 적절한 작업시간의 확보를 위하여, 알칼리 활성화 결합재 100 중량부에 대하여, 인산염계 응결 지연제 1∼2 중량부를 첨가할 수 있다. Particularly, in the case where the ratio (W / B) between water and binder is not more than 0.35, the coagulation time is accelerated. Therefore, in order to ensure a proper working time, Can be added.

상기 인산염계 응결 지연제는 Na2PO3F, NaH2PO4, Na2HPO4 및 H3PO4로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으며, 이러한 인산염계 물질은 인산염 이온이 슬래그 입자에 붙어서 알칼리 활성화제와 슬래그의 반응을 지연시키는 작용을 한다. The phosphate-type coagulation retarder may be selected from the group consisting of Na 2 PO 3 F, NaH 2 PO 4 , Na 2 HPO 4 and H 3 PO 4. The phosphate- And acts to delay the reaction between the alkali activator and the slag.

본 발명의 단계 2)는 상기 단계 1)에서 준비된 알칼리 활성화 결합재와 골재를 혼합하는 공정이다.Step 2) of the present invention is a step of mixing the aggregate with the alkali activated binder prepared in the step 1).

이때, 알칼리 활성화 결합재는 전체 보수재 단위체적당 최소 400kg/㎥ 이상, 더욱 바람직하게는 400∼550kg/㎥의 양을 차지하도록 한다. At this time, the alkali activating binder is required to occupy a minimum amount of 400 kg / m 3 or more, more preferably 400 to 550 kg / m 3 per total repairing material unit weight.

도 6은 본 발명의 알칼리 활성화 결합재를 보수재로 활용할 때, 상기 알칼리 활성화 결합재의 양에 따른 콘크리트 압축강도 결과로서, 알칼리 활성화 결합재의 양이 증가할수록 콘크리트의 압축강도는 증가하나, 도로공사 기준인 교통개방시간 4시간, 21㎫ 이상을 충족하기 위해서는 최소 400kg/㎥ 이상 배합되는 것이다. FIG. 6 is a graph showing the compressive strength of concrete according to the amount of the alkali activating binder when the alkali activating binder of the present invention is used as a repairing material. Compressive strength of the concrete increases as the amount of the alkali activating binder increases, At least 400 kg / m < 3 > or more in order to satisfy the opening time of 4 hours and 21 MPa or more.

본 발명의 단계 3)의 양생은 상기 단계 2)에서 혼합된 보수재를 사람이나 장비에 의해서 타설, 표면을 평활하게 정리한 후 실시하는 것이다. 이때의 양생은 100∼200℃의 발열이 가능한 면상발열체를 이용하여 열 공급되도록 한다.The curing of step 3) of the present invention is carried out after the maintenance material mixed in step 2) is laid by a person or equipment and the surface is smoothly arranged. At this time, the curing is performed by using a surface heating element capable of generating heat at 100 to 200 ° C.

또한, 양생시간은 보수재가 타설된 면에 최소 10분 이상 면상발열체에 의해 열이 공급되어야 한다. 상기 가열이 종료 이후에도 가열된 알칼리 활성화 결합재를 활용한 보수재의 온도가 떨어지는 것을 방지하기 위해 양생포 등을 덮어야 한다.In addition, the curing time should be supplied by the surface heating element for at least 10 minutes on the surface where the repair material is placed. The curing cloth and the like must be covered to prevent the temperature of the repairing material utilizing the heated alkali-activating binder from dropping even after the heating is finished.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. The present invention is intended to more specifically illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments.

<< 실시예Example 1>  1> 슬래그Slag 치환량에 따라 활성화된 모르타르의 강도 발현특성 Strength Development Characteristics of Mortar Activated by Amount of Substitution

알칼리 활성화제 농도 결정방법에 따라, Na2O 함량을 4중량%로 하고, 슬래그 치환량은 30∼100%, Ms(SiO2/Na2O 몰 농도비)를 1.0, 1.5, 2.0으로 한 경우의 알칼리 활성화된 모르타르의 압축강도를 측정하였다. 이때, 압축강도 배합은 KS L ISO 679에 따라, 알칼리 활성화 결합재: 모래는 1:3 중량비율로 하여 하기 표 1과 같은 배합으로 실험하였다. 이때의 초기 양생조건은 70℃에서 교통개방시간인 4시간 양생하여 초기 강도를 측정하였으며, 나머지 시험체는 24시간 양생한 후, 양생이 끝나면 23℃ 수중에서 각 시험재령까지 양생하였다. 그 결과를 하기 표 2 및 도 1 및 도 2에 도시하였다. The alkali content of the alkali when the Na 2 O content is set to 4% by weight and the slag substitution amount is set to 30 to 100% and the Ms (SiO 2 / Na 2 O molar ratio) is set to 1.0, 1.5 and 2.0, The compressive strength of the activated mortar was measured. In this case, the compressive strength was tested according to KS L ISO 679, and the ratio of alkali activating binder: sand was 1: 3, as shown in Table 1 below. The initial curing conditions were cured at 70 ℃ for 4 hours, and the initial strength was measured. The remaining specimens were cured for 24 hours and then cured at 23 ℃ for each test ages. The results are shown in Table 2 and Figs. 1 and 2.

Figure 112016023266280-pat00001
Figure 112016023266280-pat00001

Figure 112016023266280-pat00002
Figure 112016023266280-pat00002

상기 표 1의 결과로부터, 동일 Ms 비(SiO2/Na2O)에서는 슬래그 치환량이 30 내지 70중량%로 증가할수록 모르타르의 압축강도는 모든 재령에서 증가하였다. 반면에, S100의 경우 재령 28일 강도에서는 슬래그 70%보다 낮은 강도를 나타내었다. From the results shown in Table 1, the compressive strength of the mortar was increased at all ages in the same Ms ratio (SiO 2 / Na 2 O) as the slag replacement amount was increased to 30 to 70 wt%. On the other hand, the strength of S100 was lower than that of slag at 70% strength at 28 days of age.

또한, 교통개방시간을 결정하는 70℃에서 4시간 양생한 경우, 슬래그 치환량 30 내지 100중량%에서는 Ms 2.0의 경우 30㎫ 이상의 높은 강도를 발현하고 있으며, 70℃에서 4시간만 양생하여도 7일 강도대비 70% 이상을 발현하고 있어, 플라이애시와의 혼합량에서 슬래그 치환량 30 내지 70중량%로 이루어진 알칼리 활성화 결합재는 도로 긴급복구용 보수재로서 활용 가능성을 확인할 수 있었다.Also, when curing for 4 hours at 70 ° C, which determines the traffic opening time, the Ms 2.0 exhibits a high strength of 30 MPa or more at a slag replacement amount of 30 to 100% by weight, and when cured at 70 ° C for only 4 hours, The alkali activated binder having a slag replacement amount of 30 to 70% by weight based on the mixing amount with the fly ash was confirmed to be used as a repair material for road emergency repair.

상기 표 2의 실험결과, 슬래그 치환량에 관계없이 Ms(SiO2/Na2O) 2.0에서 가장 높은 강도를 나타내고 있으며, 이는 규산나트륨 용액에 의해서 공급되는 초기 반응 실리카(SiO2)의 양이 알칼리 활성화 반응에 매우 중요한 역할을 하고 있음을 뒷받침한다. The experimental results of Table 2, and represents the highest intensity at Ms (SiO 2 / Na 2 O ) 2.0 , regardless of the slag degree of substitution, which enable the amount of the initial reaction of silica (SiO 2) which is supplied by the sodium silicate solution of an alkali But also plays a very important role in the reaction.

<< 실시예Example 2> 알칼리 활성화  2> Alkali activation 결합재를Binders 활용한 콘크리트 포장  Used concrete pavement 보수재의Conservative 배합에 따른 강도 발현특성 Strength Development Characteristics by Mixing

상기 표 1에서 압축강도 결과를 확인한 알칼리 활성화 결합재를 표 3에 제시된 바와 같이 배합하여, 콘크리트 포장 보수재로 활용하고, 70℃에서 2, 3, 4 및 24시간 양생하여, 슬래그 치환량에 따른 콘크리트 압축강도를 측정하였다. 이때, 플라이애시와의 고로슬래그 분말의 혼합에서, 슬래그 치환율을 20 내지 100중량%로 변경하고, Ms 비(SiO2/Na2O)는 2.0로 고정하고, 단위체적당 알칼리 활성화 결합재의 양은 450kg/㎥이고, 물-결합재비(W/B)는 0.35로 설정하였다.In Table 1, the alkali activated binders having the confirmed compressive strength results were blended as shown in Table 3 and used as a concrete pavement repairing material. Curing was carried out at 70 ° C for 2, 3, 4 and 24 hours, Were measured. At this time, the amount of the fly changes in the mixing of the blast furnace slag powder and ash, from 20 to 100% by weight of the slag replacement ratio, and fixed to the Ms ratio (SiO 2 / Na 2 O) is 2.0, and per unit volume, the alkali activated binder 450kg / M &lt; 3 &gt;, and the water-binding ratio (W / B) was set to 0.35.

Figure 112016023266280-pat00003
Figure 112016023266280-pat00003

상기 표 3의 압축강도 측정결과, 슬래그 치환량이 증가함에 따라 압축강도는 비례적으로 증가하고 있으나, 슬래그를 100% 사용하는 경우는 슬래그 70% 치환한 경우보다 오히려 강도가 약간 저하되었다. 이러한 결과는 모르타르 실험결과와 동일하였다. As a result of measurement of compressive strength in Table 3, although the compressive strength increases proportionally as the amount of slag substitution increases, the strength decreases slightly when 100% of slag is replaced with 70% of slag. These results were the same as those of the mortar test.

또한, 70℃의 고온 양생조건에서 도로공사 기준(4시간 21㎫ 이상의 압축강도)을 충족하는 경우는, 슬래그 치환량 70중량%일 때 양생시간 2시간 만에 요건을 이미 충족하였다. 또한, 21㎫ 이상의 압축강도를 충족하기 위해서는, 슬래그 치환량 50중량%일 때 3시간, 슬래그 치환량 30중량%일 때 4시간의 요건을 충족하였다. Further, when the high-temperature curing condition at 70 캜 satisfied the road construction standard (compressive strength of 21 MPa or more for 4 hours), the requirement was already satisfied within 2 hours of the curing time when the slag replacement amount was 70% by weight. Further, in order to satisfy the compression strength of 21 MPa or more, the requirement of 3 hours at a slag replacement amount of 50% by weight and the time of 4 hours at a slag replacement amount of 30% by weight were satisfied.

따라서, 70℃에서 4시간 이상 양생하면, 슬래그 치환량 30 내지 70중량%를 함유한 경우 모두 4시간 이내에 21㎫ 이상의 압축강도를 발현하였다. Therefore, when cured for 4 hours or more at 70 占 폚, when the slag replacement amount was 30 to 70% by weight, the compressive strength of 21 MPa or more was exhibited within 4 hours.

<< 실시예Example 3>  3> 슬래그Slag 치환량에 따른 부착강도 변화 Change of bond strength according to substitution amount

상기 표 3에서 동일한 배합 조건으로 배합하되 슬래그 치환량에 따른 부착강도를 측정하였다. In Table 3, the same mixing conditions were used and the adhesion strength was measured according to the amount of slag substitution.

부착성능 시험방법은 표준시험법인 KS F 2762 "콘크리트 보수·보호재의 접착강도 시험방법"에 준하여 수행하였다. 시편제작은 30×30×5cm 하부층 위에 5cm 두께로 시험체를 타설하여 직접 인발시험을 통해 실시하였다. 상기 하부층은 일반 콘크리트를 모사한 시험편을 미리 제작하여 활용하였으며, 접착면은 타설 전에 철 브러쉬로 레이턴스를 충분히 제거하였다. 접착면에 별도의 인위적인 홈이나 굴곡을 생성시키지 않으며 평탄성을 유지시켰다. 아래 그림은 타설 직후의 부착성능시험 몰드이며, 양생은 현장 조건에 맞추어 상온을 유지시키는 기건상태로 실시하였다. 개방시간 기준에 측정부위에 코어링을 실시하고 인발지그를 부착시키고 부착성능시험기를 이용하여 측정을 실시하였다. 그 결과를 하기 표 4 및 도 4에 제시하였다. The adhesion test method was carried out in accordance with the standard test method KS F 2762, "Test method for bond strength of concrete repair and protection materials". The test specimens were placed on a 30 × 30 × 5 cm lower layer with a thickness of 5 cm. The lower layer was prepared by preliminarily preparing a test piece simulating general concrete, and the adhesive surface was sufficiently removed with an iron brush before pouring. No artificial grooves or bends were created on the bonding surface and the flatness was maintained. The following figure shows the adhesion performance test mold immediately after casting, and the curing was carried out under the condition of maintaining the room temperature according to the site conditions. Coring was performed on the measurement site based on the opening time, and a drawing jig was attached and measurement was performed using an adhesion performance tester. The results are shown in Table 4 and FIG.

Figure 112016023266280-pat00004
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상기 표 4 및 도 4의 결과로부터, 슬래그 치환량이 증가할수록 부착강도는 저하되었다. 특히, 고로슬래그 미분말 치환량 50중량%(S50)미만의 경우, 도로공사 기준인 교통개방시간 4시간, 21㎫ 이상을 충족하였다. From the results of Table 4 and FIG. 4, the adhesion strength decreased as the slag replacement amount increased. Particularly, when the replacement amount of blast furnace slag fine powder is less than 50% by weight (S50), it satisfies the road opening time of 4 hours and 21 MPa or more.

<실시예 4> 물에 대한 결합재간의 비율(W/B) 변화에 따른 압축강도 변화<Example 4> Compressive strength change according to the ratio (W / B) between binder materials to water

슬래그 치환량 30중량%(S30) 배합에서 제조된 알칼리 활성화 결합재에서, 물에 대한 결합재간의 비율(W/B)을 표 5에 제시된 바와 같이 변경하고, 그에 따른 압축강도를 측정하였다. 이때, 슬래그 치환율 30%, Ms 비(SiO2/Na2O) 2.0, 단위 알칼리 활성화 결합재의 양 450kg/㎥으로 하였으며, 70℃에서 4시간 및 24시간 동안 양생하였다. (W / B) between the binders to water in the alkali activated binders prepared in the blend of 30% by weight of the slag substitution (S30) was changed as shown in Table 5 , and the compressive strength thus obtained was measured. At this time, the slag replacement ratio was 30%, the Ms ratio (SiO 2 / Na 2 O) was 2.0, and the amount of the unit alkali activating binder was 450 kg / m 3, and cured at 70 ° C for 4 hours and 24 hours.

Figure 112016023266280-pat00005
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상기 표 5의 결과로부터, 물에 대한 결합재간의 비율(W/B)이 증가할수록 압축강도는 저하하는 경향을 보였다. From the results shown in Table 5, the compressive strength tends to decrease as the ratio (W / B) of the binder to water increases.

이러한 경향은 일반 시멘트를 적용한 경우와 동일한 현상으로서, 물에 대한 결합재간의 비율(W/B)이 증가할수록 입자와 입자 사이의 거리가 멀어져 치밀한 조직을 얻는 것이 매우 어렵기 때문이다. This tendency is the same phenomenon as in the case of applying general cement. It is because it is very difficult to obtain a dense structure because the distance between the particle and the particle is distant as the ratio (W / B) of the binder to water increases.

또한, 물에 대한 결합재간의 비율(W/B)이 0.3 이하인 경우에는, 물의 첨가량이 매우 적고 규산나트륨과 수산화나트륨에 의해 점성이 매우 증가하여 다짐과정에서 콘크리트 내부의 공기가 외부로 빠져나가지 못하는 경우가 발생하기 때문에, 물결합재비 0.3 이하는 강도는 발현하지만 표면 마무리가 어렵기 때문에 보수재에 적용하기 어려울 것으로 판단된다.Further, when the ratio (W / B) between the binding materials to water (W / B) is less than 0.3, the amount of water to be added is very small and the viscosity is greatly increased by sodium silicate and sodium hydroxide and the air inside the concrete can not escape to the outside Therefore, it is difficult to apply to the repair material because the surface is hard to finish although the strength is exhibited at a water binding ratio of 0.3 or less.

도 5에는 물에 대한 결합재간의 비율(W/B)이 0.25에서 양생된 콘크리트 시험편의 단면사진으로서, 기포를 확인할 수 있었다. Fig. 5 is a cross-sectional photograph of a concrete specimen cured at a ratio (W / B) between binder materials to water of 0.25.

<< 실시예Example 5> 알칼리 활성화  5> Alkali activation 결합재Binders 양에 따른 압축강도 변화 Variation of compressive strength according to amount

슬래그 치환량 30중량%(S30 배합) 조건에서 제조된 알칼리 활성화 결합재의 양을 하기 표 6에 제시된 바와 같이 변경하고 초기 70℃에서 24시간까지의 압축강도를 측정하였다. 이때, 플라이애시와의 고로슬래그 분말의 혼합에서, 슬래그 치환율은 30중량%, Ms 비(SiO2/Na2O) 2.0, 물-결합재비(W/B) 0.35로 하였으며, 70℃에서 4시간 및 24시간 동안 양생하였다. 그 결과를 하기 표 6 및 도 6에 도시하였다. The amount of the alkali activated binders prepared under the condition of 30% by weight of slag substitution (S30 combination) was changed as shown in Table 6 below and the compressive strength was measured at an initial 70 DEG C for up to 24 hours. At this time, in the mixing of the blast furnace slag powder and fly ash, slag replacement ratio is 30 wt%, Ms ratio (SiO 2 / Na 2 O) 2.0, water - were to binder ratio (W / B) 0.35, 4 hours at 70 ℃ And cured for 24 hours. The results are shown in Table 6 and FIG.

Figure 112016023266280-pat00006
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상기 표 6의 결과로부터, 알칼리 활성화 결합재의 양이 증가할수록 콘크리트의 압축강도는 증가하였다. 도 6에서 도시된 바와 같이, 알칼리 활성화 결합재 양이 400(B400) 내지 500kg/㎥(B500)으로 배합된 경우, 도로공사 기준인 교통개방시간 4시간, 21㎫ 이상을 충족하였다. From the results in Table 6, the compressive strength of the concrete increased as the amount of the alkali activating binder increased. As shown in FIG. 6, when the amount of the alkali activating binder was blended in the range of 400 (B400) to 500 kg / m3 (B500), the traffic opening time of 4 hours for road construction was 21 MPa or more.

<< 실시예Example 6> 알칼리 활성화  6> Alkali activation 결합재Binders 배합시  When mixing NaNa 22 OO 농도 변화에 따른 응결시간 변화 Change of setting time according to concentration

슬래그 치환량 50중량%(S50) 배합에서 Na2O 첨가량에 따른 초결 시간의 변화를 측정하였다. 이때의 Ms 비(SiO2/Na2O)는 2.0이었으며, 물에 대한 결합재간의 비율(W/B)은 0.4이었다. 하기 표 7에는 배합조건을 기재하였으며, 이때 응결시간 측정은 KS L ISO 9597에 따라 수행하였다.The change of the haze time according to the addition amount of Na 2 O was measured in the blending amount of 50 wt% (S50) of the slag substitution amount. At this time, the Ms ratio (SiO 2 / Na 2 O) was 2.0, and the ratio (W / B) between binders to water was 0.4. Table 7 below shows the mixing conditions, in which the setting time was measured according to KS L ISO 9597.

Figure 112016023266280-pat00007
Figure 112016023266280-pat00007

상기 표 7의 결과로부터, 슬래그 치환량 50중량%(S50) 배합에서 응결시간 측정 결과 Na2O 2 및 3중량%의 경우는 초결이 120분 이상으로 도로용 보수재로 사용하기에는 응결, 경화시간이 매우 느려 바람직하지 않다. From the results of Table 7, in the case of slag substitution amount of 50 wt% (S50) setting time measurement results in the mixing Na 2 O 2 and 3% by weight of the condensation hagieneun chogyeol be used as a road repair material for more than 120 minutes, and the curing time is very Slow is not desirable.

이에, 물에 대한 결합재간의 비율(W/B)에 따라 달라지겠지만 빠른 반응시간 확보를 위해서는 Na2O 함량은 적어도 4% 이상으로 유지해야 함을 확인하였다. Therefore, it was confirmed that the content of Na 2 O should be maintained at least 4% in order to ensure a fast reaction time, depending on the ratio (W / B) between the binding materials to water.

<< 실시예Example 7> 알칼리 활성화  7> Alkali activation 결합재Binders 배합시 물에 대한  When mixing water for 결합재간의Interlocking material 비율(W/B) 변화에 따른 응결시간 변화 Change of setting time according to ratio (W / B)

하기 표 8에 제시된 바와 같이, 슬래그 치환량 50중량%(S50)배합에서 물에 대한 결합재간의 비율(W/B)을 0.2 내지 0.4로 변화한 경우에 응결시간을 측정하였다. 이때, Na2O 농도는 4중량%이었으며, Ms 비(SiO2/Na2O)는 2.0이었다.As shown in the following Table 8 , the setting time was measured when the ratio (W / B) between binding materials to water in the combination of 50% by weight (S50) of slag replacement amount was changed from 0.2 to 0.4. At this time, the Na 2 O concentration was 4 wt%, and the Ms ratio (SiO 2 / Na 2 O) was 2.0.

Figure 112016023266280-pat00008
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상기 표 8의 결과로부터, 응결시간은 물에 대한 결합재간의 비율(W/B)에 의해서도 변화되는데, 슬래그 치환율 50%인 S50 배합에서 물에 대한 결합재간의 비율(W/B)가 작을수록 응결시간은 단축되었다. 즉, W/B가 0.2인 경우 초결은 8분이었으며, W/B가 증가할수록 초결 시간은 증가하였다. From the results shown in Table 8, the setting time varies depending on the ratio (W / B) of binder to water. In the case of S50 having a slag replacement ratio of 50%, the smaller the ratio (W / B) Was shortened. That is, when the W / B was 0.2, the crispness was 8 minutes, and as the W / B was increased, the cleanness time increased.

이에, 물에 대한 결합재간의 비율(W/B)에 따른 압축강도 측정결과, W/B가 낮아질수록 응결시간이 지나치게 빨라지면, 작업시간의 확보에 오히려 어려운 있으므로, 바람직한 W/B는 0.3 내지 0.4가 적합하다. As a result of the measurement of the compressive strength according to the ratio (W / B) between the binder materials to water, it is rather difficult to secure the working time if the coagulation time is excessively accelerated as the W / B is lowered. Is suitable.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 산업부산물인 고로슬래그 분말 및 플라이애시를 최적 조건의 알칼리 활성화제로 활성화시킨 알칼리 활성화 결합재를 콘크리트 포장 보수재로서 활용함에 따라, 빠른 강도 발현특성과 구 콘크리트 포장면과의 부착력이 우수하므로, 콘크리트 포장의 균열, 스케일링, 팝 아웃 등의 손상보수에 유용하다. As described above, the present invention utilizes an alkali activated binder, which is an industrial by-product, blast furnace slag powder and fly ash activated with an optimal alkali activator as a concrete pavement repairing material, Because of its excellent adhesion, it is useful for repairing cracks, scaling, pop-out, etc. of concrete pavement.

이에, 본 발명의 콘크리트 포장 보수재는 시공 후 4시간이 경과하면(교통개방시간) 압축강도 21MPa 이상으로 초기 강도를 발현함에 따라, 종래 보수재나 공법보다 교통개방시간을 단축하여 빠른 교통개방시간의 확보가 가능하고, 도로 긴급복구용 보수재로서 활용할 수 있다. Accordingly, the concrete pavement repair material of the present invention exhibits initial strength at a compressive strength of 21 MPa or more for 4 hours after the construction (traffic opening time), and therefore, And can be used as a repair material for road emergency repair.

또한, 콘크리트 포장 보수재는 산업부산물을 원료로서 사용함으로써, 고가의 폴리머계 재료 없이도 구 콘크리트 포장과의 우수한 부착특성을 구현할 수 있어 경제적이다. Also, by using industrial byproducts as a raw material for concrete pavement repairing materials, excellent adhesion characteristics with old concrete pavement can be realized without expensive polymer materials, which is economical.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (10)

고로슬래그 미분말 30∼50중량% 및 플라이애시 50∼70중량%로 이루어진 결합재가 알칼리로 활성화된 알칼리 활성화 결합재를 함유하고,
상기 알칼리 활성화 결합재에서 물에 대한 알칼리 활성화 결합재간의 비율(W/B)이 0.3 내지 0.40이고, 상기 알칼리 활성화 결합재 양이 전체 보수재 단위체적당 최소 400kg/㎥ 이상일 때, 콘크리트 포장에 시공 후 70℃ 이상의 양생조건에서 4시간 경과 시점에 압축강도 21MPa 이상 및 부착강도 1.40MPa 이상의 물성을 충족한, 도로 긴급복구용 보수재.A binder composed of 30 to 50 wt% of blast furnace slag fine powder and 50 to 70 wt% of fly ash contains an alkali activated binder activated with alkali,
When the ratio (W / B) between the alkali-activated binders to water in the alkali-activated binders is 0.3 to 0.40 and the amount of the alkali-activated binders is at least 400 kg / m &lt; 3 & , Which satisfies the compressive strength of 21 MPa or more and the adhesion strength of 1.40 MPa or more at the time of 4 hours under the condition. 제1항에 있어서, 상기 알칼리 활성화 결합재가 수산화나트륨(NaOH) 또는 규산나트륨(SiO2/Na2O)에서 선택되는 단독 또는 그 혼합형태의 알칼리 활성화제로 활성화된 것을 특징으로 하는 도로 긴급복구용 보수재.The method of claim 1 wherein the alkali activated binder is sodium hydroxide (NaOH) or sodium silicate (SiO 2 / Na 2 O) road repair material for contingencies, characterized in that a single or a mixture of alkali activator activation of selected from . 제2항에 있어서, 상기 알칼리 활성화제에서 산화나트륨(Na2O)가 전체 알칼리 활성화 결합재 대비 4∼10% 중량% 함유되고, 이산화규산(SiO2)과 산화나트륨간의 몰비(SiO2/Na2O)가 1.0∼2.0인 것을 특징으로 하는 도로 긴급복구용 보수재.The method of claim 2, wherein the alkali activator contains sodium oxide (Na 2 O) in an amount of 4 to 10% by weight based on the total alkali activating binder and the molar ratio SiO 2 / Na 2 (SiO 2 ) O) is 1.0 to 2.0. 삭제delete 1) 고로슬래그 미분말 30∼50중량% 및 플라이애시 50∼70중량%로 이루어진 결합재를 알칼리 활성화제로 활성화시켜 알칼리 활성화 결합재를 제조하되, 상기 알칼리 활성화 결합재에서 물에 대한 알칼리 활성화 결합재간의 비율(W/B)이 0.3 내지 0.40이고, 상기 알칼리 활성화 결합재 양이 전체 보수재 단위체적당 최소 400kg/㎥ 이상 혼합되도록 제조하고,
2) 상기 알칼리 활성화 결합재와 골재의 혼합물을 콘크리트 보수 단면에 타설하고,
3) 양생하는 것으로 수행된 제1항의 도로 긴급복구용 보수재를 활용한 양생방법.1) A binder composed of 30 to 50% by weight of fine powder of blast furnace slag and 50 to 70% by weight of fly ash is activated with an alkali activator to produce an alkali activated binder, wherein the ratio (W / B) is in the range of 0.3 to 0.40, and the amount of the alkali-activating binder is adjusted to at least 400 kg / m &lt; 3 &gt;
2) A mixture of the alkali activating binder and aggregate is poured into the concrete repair section,
3) Curing method using repair material for road emergency repair of paragraph 1 performed by curing. 제5항에 있어서, 상기 단계 1)에서 알칼리 활성화제가 수산화나트륨(NaOH) 또는 규산나트륨(SiO2/Na2O)에서 선택되는 단독 또는 그 혼합형태이고,
상기 산화나트륨(Na2O)가 전체 알칼리 활성화 결합재 대비 4∼10% 중량% 함유되고, 이산화규산(SiO2)과 산화나트륨간의 몰비(SiO2/Na2O)가 1.0∼2.0인 것을 특징으로 하는 도로 긴급복구용 보수재를 활용한 양생방법.The method of claim 5, wherein the alkali activator alone or a mixture of selected from sodium hydroxide (NaOH) or sodium silicate (SiO 2 / Na 2 O) in the above step 1),
Characterized in that the sodium oxide (Na 2 O) is contained in an amount of 4 to 10% by weight based on the total alkali activated binder and the molar ratio (SiO 2 / Na 2 O) between the silicate dioxide (SiO 2 ) and sodium oxide is 1.0 to 2.0 Curing method using repair material for road emergency repair. 삭제delete 제5항에 있어서, 상기 단계 1)의 알칼리 활성화 결합재 100 중량부에 대하여, 인산염계 응결 지연제 1∼2 중량부가 첨가된 것을 특징으로 하는 도로 긴급복구용 보수재를 활용한 양생방법.[6] The curing method of claim 5, wherein 1 to 2 parts by weight of a phosphate type condensation retarder is added to 100 parts by weight of the alkali activated binder of the step 1). 삭제delete 제5항에 있어서, 상기 단계 3)의 양생이 100∼200℃의 발열이 가능한 면상발열체에 의해 열 공급되어 수행된 것을 특징으로 하는 도로 긴급복구용 보수재를 활용한 양생방법.[7] The curing method of claim 5, wherein the curing of step 3) is performed by supplying heat by a surface heat generating element capable of generating heat of 100 to 200 캜.
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