KR101654215B1 - 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 시공 방법 - Google Patents

폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 투수성 시멘트 콘크리트와 보수성 시멘트 페이스트 조성물을 연속적으로 포설하여 콘크리트 포장체를 얻기 위한 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 시공방법에 관한 것으로서, 폴리머 시멘트 페이스트 조성물은 속경성 무기 결합재와 성능개선 개질제가 중량비 100 : 25~60으로 혼합된 것이며, 속경성 무기 결합재는 분말도가 4,500~6,500cm2/g인 마이크로 시멘트 30~80중량%, 칼슘 알루미네이트 1~20 중량%, 칼슘설포알루미네이트 1~20 중량%, 규조토 0.1~15 중량%, 우드애시 0.1~15 중량%, 버텀애시 0.1~15 중량%, 벤토나이트 0.01~10 중량%, 석고 0.01~10 중량% 및 실리카질 분말 5~35 중량% 포함한다. 본 발명에 의하면, 건조수축에 의한 균열 등을 방지할 수 있고, 강도 및 내구성이 우수하여 도로 포장, 교량 교면포장, 주차장 등에 적용이 가능한 콘크리트 포장체를 얻을 수 있다.

Description

폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 시공 방법{Polymer Cement Paste Composition And Road Pavement Method Using The Same}
본 발명은 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 시공 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건조수축에 의한 균열 등을 방지하고, 강도 및 내구성이 우수하여 도로 포장, 교량 교면포장, 주차장 등에 적용이 가능한 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로 도로를 포장하는 방법에는 아스팔트 포장방법과 콘크리트 포장방법이 있다.
이 중에서 우리나라 도로의 약 90% 이상을 차지하고 있는 아스팔트 포장은 기상변화로 인한 이상 고온 현상과 교통량의 증가로 인해 극심한 소성변형이 발생하고 있다.
통상적으로 아스팔트 포장방법은 연성으로 우수한 승차감, 낮은 소음, 신속한 시공의 장점을 갖고 있어 도로 포장의 대부분 사용되고 있지만, 중대형 차량 통행, 많은 교통량, 기름계통에 대한 내구성 저하로 인한 바퀴자국 패임, 소성변형 등으로 인하여 도로로서의 기능성이 쉽게 저하되며, 잦은 유지보수와 이로 인한 유지보수 비용증가, 교통소통 장애로 인한 불편 및 사회적인 비용 추가 투입 등의 문제점을 갖고 있다.
한편, 콘크리트 포장방법은 강성을 갖는 포장방법으로서 시공 및 양생기간이 길고, 건조수축에 의한 균열이 발생되는 경우가 많으며 보행 및 주행 안정성과 쾌적성이 떨어지는 단점이 있다.
특히 콘크리트 포장에는 폴리머 개질제를 이용한 폴리머 시멘트 콘크리트가 많이 사용되고 있으나, 작업 가능 시간이 약 30분 정도로 짧아 작업 중 초기 플라스틱 균열이 발생하고, 또한 시간이 흐르면 장기적인 균열이 발생되는 등의 시공 상의 문제점과 고가의 폴리머 개질제를 사용함으로써 가격 경쟁력이 저하되는 단점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 포장체의 휨강도, 인장강도, 부착강도, 보수성능 및 내구성을 개선하도록 하는 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로포장공법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 속경성 무기 결합재와 성능개선 개질제가 중량비 100 : 25~60으로 혼합된 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 제시한다.
상기 속경성 무기 결합재는 분말도가 4,500~6,500cm2/g인 마이크로 시멘트 30~80중량%, 칼슘 알루미네이트 1~20 중량%, 칼슘설포알루미네이트 1~20 중량%, 규조토 0.1~15 중량%, 우드애시 0.1~15 중량%, 버텀애시 0.1~15 중량%, 벤토나이트 0.01~10중량%, 석고 0.01~10 중량% 및 실리카질 분말 5~35 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 속경성 무기 결합재는 소포제 0.01~5 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 속경성 무기 결합재는 지연제 0.01~5중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 속경성 무기 결합재는 안료 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 성능개선 개질제는 작업성, 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 메틸아크릴레이트-스티렌 55~98중량%, 접착강도 및 내구성 개선을 위하여 폴리이소부틸렌 1~15중량%, 연성 및 내구성을 개선하기 위하여 부타디엔-아크릴로니트릴 0.1~15중량%, 강도 및 점도 개선을 위하여 스티렌-초산비닐 0.1~10 중량%, 전분과 알킬렌 산화물의 반응에 의해 얻어지는 것으로 친수성 및 보수성을 개선하기 위하여 히드록시에틸 스타치 0.01~10 중량% 를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 성능개선 개질제는 접착강도 및 내구성을 개선하기 위하여 테트라 플루오르 에틸렌 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 성능개선 개질제는 접착강도 및 내구성을 개선하기 위하여 연성 및 접착강도를 개선하기 위하여 폴리메타크릴산에스테르 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 성능개선 개질제는 오렌지필, 분화구 현상, 핀홀, 색얼룩 등의 결함을 방지하기 위하여 표면 평활제 0.01~5 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 표면 평활제는 실리콘 오일계 표면 평활제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 성능개선 개질제는 수축저감 효과를 개선하기 위하여 수축저감제 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 수축저감제는 알코올알킬렌옥시드를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 성능개선 개질제는 유동성 및 감수효과를 개선하기 위하여 고유동화제 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 고유동화제는 폴리 칼본산계 고유동화제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 성능개선 개질제는 공기량을 조절하기 위하여 소포제 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 투수성 시멘트 콘크리트를 타설하여 포장체를 형성하는 콘크리트 타설 단계; 상기 타설된 투수성 시멘트 콘크리트를 탠덤 로울러, 타이어 로울러 등을 이용하여 전압하는 단계; 상기 전압된 투수성 시멘트 콘크리트의 공극에 상기 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 주입하는 주입 단계; 및 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로포장공법을 함께 제시한다.
상기 폴리머 시멘트 페이스트 주입단계 이후, 미끄럼 저항성을 부여하기 위하여 상기 포장체의 표면을 거칠게 마무리하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 폴리머 시멘트 페이스트 조성물의 양생 이후, 상기 포장체의 표면에 표면 강화 코팅재를 도포하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 도로 포장을 보수하기 위하여 노면 파쇄기를 이용하여 포장층을 제거하는 단계와, 쇼트블라스팅, 워터젯, 평삭기 등을 이용하여 요철부, 방수층, 열화된 부위를 제거하고 흡입기를 이용하여 표면을 청소하는 단계와, 청소된 표층에 투수성 시멘트 콘크리트를 포설한 후, 연속적으로 상기 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 주입하여 마무리하는 단계와 상기 폴리머 시멘트 페이스트 조성물이 주입된 후 미끄럼 저항을 높이기 위하여 바브켓을 이용하여 표면을 정리하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함하는 도로 포장 보수공법을 제공한다. 이때, 상기 투수성 시멘트 콘크리트는 시멘트 결합재 2~30 중량%, 잔골재 1~25 중량%, 굵은골재 35~85 중량% 및 물 1~10 중량%를 포함한다.
본 발명의 폴리머 시멘트 페이스트 조성물은 우수한 현장 적용성, 소성변형 저항성 및 내구성을 갖고, 포장체의 공용기간 증가, 유지보수비용 절감 및 시공성 향상을 구현할 수 있다. 본 발명의 폴리머 시멘트 페이스트 조성물은, 유동성이 우수하여 시공이 용이하고, 빠른 시간 내에 경화하여 시공기간이 단축되어 시공비의 절감과 보수기간의 단축이 가능하다. 또한, 내구성이 뛰어나고, 색상의 지속성이 탁월하여 교통운전자의 안전을 충분히 확보할 수 있다.
본 발명의 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용한 도로 포장 보수공법에 의하면, 폴리머 시멘트 페이스트 조성물이 속경형이고 높은 강도 및 내구성을 나타냄으로써, 시공기간을 단축하고, 소성변형에 대한 저항성을 높이며, 포장체의 내구성을 향상시킴으로써, 포장체의 사용기간을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 우수한 강도특성과 내구성을 보유하여 공용기간 증가와 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 폴리머 시멘트 페이스트 조성물은 도로 포장, 교량 오버레이 포장, 버스정류장, 고속도로 진출입로, 교차로, 고가도로 등 다양한 장소의 도포 포장 및 보수에 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 폴리머 시멘트 페이스트 조성물은 기본적으로, 속경성 무기 결합재와 성능개선 개질제가 중량비 100 : 25~60으로 혼합된 것을 특징으로 한다.
여기서, 속경성 무기 결합재는 분말도가 4,500~6,500cm2/g인 마이크로 시멘트 30~80중량%, 칼슘 알루미네이트 1~20 중량%, 칼슘설포알루미네이트 1~20 중량%, 규조토 0.1~15 중량%, 우드애시 0.1~15 중량%, 버텀애시 0.1~15 중량%, 벤토나이트 0.01~10중량%, 석고 0.01~10 중량% 및 실리카질 분말 5~35 중량%를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 마이크로 시멘트는 분말도가 4,500~6,500cm2/g인 시멘트를 사용한다.
상기 칼슘알루미네이트는 초기 강도 발현을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 칼슘알루미네이트의 함량은 상기 속경성 무기 결합재에 대하여 1~20 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘알루미네이트의 함량이 20중량%를 초과하면 초기 강도 발현 효과는 개선되나 작업성이 저하되기 쉽고, 그 함량이 1 중량% 미만이면 초기 강도 발현 효과가 저하된다.
상기 칼슘 설포 알루미네이트재는 시멘트와 접촉시 생성되는 에트린가이트 수화물의 생성이 약 1-3일 이내에 완료되어 안정화하므로 시멘트에 일부 소량 첨가시 시멘트 경화체의 수축을 보상하여 시멘트 경화체의 자기수축 및 건조수축으로 인하여 발생하는 균열과 내구성능 저하를 방지한다. 상기 칼슘 설포 알루미네이트의 함량은 상기 속경성 무기 결합재에 대하여 1~20 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘 설포 알루미네이트의 함량이 20중량%를 초과하면 초기 강도 발현 효과는 개선되나 작업성이 저하되기 쉽고, 그 함량이 1 중량% 미만이면 초기 강도 발현 효과, 균열에 대한 저항성이 저하된다.
상기 규조토는 규산(SiO2)으로 되어 있으며, 백색이나 회백색을 띤다. 미세한 다공질이기 때문에 흡수성이 강하고 열의 불량도체로서 재료분리 방지, 보수성 및 내화성을 개선을 위해 사용된다. 상기 규조토의 함량은 상기 속경성 무기 결합재에 대하여 0.1~15 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 규조토의 함량이 15 중량%를 초과하면 보수성은 개선되나 점도가 높아져 작업성이 저하되기 쉽고, 그 함량이 0.1 중량% 미만이면 장기 강도 발현 및 보수성 개선 효과가 저하된다.
상기 우드애시는 잠재수경성을 가지고 있어 시멘트 경화체의 장기강도를 증진시키며 시멘트 경화체의 수화조직을 치밀하게 하여 화학저항성과 내구성을 증대시키기 위하여 사용한다. 상기 우드애시의 함량은 상기 속경성 무기 결합재에 대하여 0.1~15 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 우드애시의 함량이 15 중량%를 초과하면 성능 개선 효과는 크지 않으며, 그 함량이 0.1 중량% 미만이면 장기 강도 발현 및 내구성 개선 효과가 저하된다.
상기 버텀애시는 화력발전소에서 얻어지는 잠재수경성의 무기질계 미분말로 시멘트 경화체의 장기강도를 증진시키며 시멘트 경화체의 수화조직을 치밀하게 하여 화학저항성과 내구성을 증대시키기 위하여 사용한다. 상기 버텀애시의 함량은 상기 속경성 무기 결합재에 대하여 0.1~15 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 버텀애시의 함량이 15 중량%를 초과하면 물-시멘트비가 증가되어 강도가 저하가 발생되기 쉽고, 그 함량이 0.1 중량% 미만이면 장기 강도 발현 및 내구성 개선 효과가 저하된다.
상기 석고는 초기강도 발현 및 작업성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 석고는 무수석고를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 석고의 함량은 상기 속경성 무기 결합재에 대하여 0.01~10 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 석고의 함량이 증가하면 빠른 경화특성을 나타내며, 그 함량이 0.01중량% 미만일 경우 초기강도 개선 효과가 미약하고, 그 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 작업성이 저하된다.
상기 벤토나이트(zeolite)는 흡습제로서 속경화 시 폴리머의 수분을 흡수하여 발포를 방지하고 재료분리 저항성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 벤토나이트는 상기 속경성 무기 결합재에 대해 0.01~10중량% 포함하는 것이 바람직하며, 상기 벤토나이트의 함량이 10중량%를 초과하면 작업성이 저하되고, 0.01 중량% 미만이면 재료분리현상이 발생할 수 있다.
상기 실리카질 분말은 충전재(Filler) 역할로 시멘트의 수화반응에 의해 발생하는 수화열량을 저감시켜 여름철 등의 기온이 높은 경우에 급격한 수화에 발생하는 높은 온도에 의해 발생하는 균열을 제어하고 조성물의 배합이 고르게 되도록 하며, 내마모성 및 미끄럼 저항성을 개선시키기 위하여 사용한다. 상기 실리카질 분말의 함량은 상기 속경성 무기 결합재에 대하여 5~35 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 실리카질 분말의 함량이 35중량%를 초과하면 내마모성 및 미끄럼 저항성은 개선되나, 작업성이 저하되고, 그 함량이 5중량%미만이면 작업성은 개선되나 재료분리 및 성능 개선효과가 저하된다.
상기 속경성 무기 결합재는 소포제 0.01~5 중량%를 더 포함하는 것이 바람직한데, 이는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위하여 첨가되는 것으로, 폴리에테르계, 실리콘계, 에틸알콜 및 에틸렌 글리콜 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 실리콘계 소포제를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 속경성 무기 결합재는 지연제 0.01~5중량%를 더 포함하는 것이 바람직한데, 이는 일정 시간 동안 작업성을 확보하기 위해 석고에 의해 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위하여 사용된다. 상기 지연제로는 일반적으로 잘 알려진 물질을 사용할 수 있는데, 예컨대 포도당, 글루코오스, 텍스트린, 덱스트란과 같은 당류, 글루콘산, 사과산, 구연산, 시트릭산(citric acid)과 같은 산류 또는 그의 염, 아미노카복실산 또는 그의 염, 포스폰산 또는 그의 유도체, 글리세린과 같은 다가알코올 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 속경성 무기 결합재는 안료 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 안료는 도로 상에서 식별이 용이하도록 첨가되며, 보다 선명한 색상으로 식별이 용이하고 색상의 지속성이 향상될 수 있다. 상기 안료는 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬 (CrO3), 자색 산화철 및 흑색 산화철(카본 블랙) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 의해 적색, 녹색, 황색, 흑색, 청색, 흰색 등 다양한 색상을 구현할 수 있다.
상기 성능개선 개질제는 상기 폴리머 시멘트 페이스트 경화체에 분산되어 있으면서 상기 폴리머 시멘트 페이스트 경화체의 내부에 필름을 형성하여 휨, 인장 및 부착강도를 향상시키고 보수성을 개선하여 중성화, 염화물 이온 침투, 동결융해 등의 내구성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 성능개선 개질제는 메틸아크릴레이트-스티렌 55~98중량%, 폴리이소부틸렌 1~15중량%, 부타디엔-아크릴로니트릴 0.1~15중량%, 스티렌-초산비닐 0.1~10 중량%, 히드록시에틸 스타치 0.01~10 중량% 를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 메틸아크릴레이트-스티렌은 작업성, 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 메틸아크릴레이트-스티렌의 함량은 상기 성능 개선 개질제에 대하여 55~98 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 메틸아크릴레이트-스티렌의 함량이 98중량%를 초과하면 강도 및 내구성 개선효과는 미비하고 재료분리가 발생하기 쉽고, 그 함량이 55중량%미만이면 강도 및 내구성 개선효과가 미흡하게 된다.
상기 폴리이소부틸렌은 접착강도 및 내구성 개선을 위하여 사용한다. 상기 폴리이소부틸렌의 함량은 상기 성능 개선 개질제에 대하여 1~15 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리이소부틸렌의 함량이 15중량%를 초과하면 접착강도 및 내구성 개선효과는 미비하고 재료분리가 발생하기 쉽고, 그 함량이 1중량%미만이면 접착강도 및 내구성 개선효과가 미흡하게 된다.
상기 부타디엔-아크릴로니트릴은 연성 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 부타디엔-아크릴로니트릴의 함량은 상기 성능 개선 개질제에 대하여 0.1~15 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 부타디엔-아크릴로니트릴의 함량이 15중량%를 초과하면 응력에 의한 변형이 발생하기 쉽고, 그 함량이 0.1중량%미만이면 연성 및 내구성 개선효과가 미흡하게 된다.
상기 스티렌-초산비닐은 강도 및 점도 개선을 위하여 사용한다. 상기 스티렌-초산비닐의 함량은 상기 성능 개선 개질제에 대하여 0.1~10 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 스티렌-초산비닐의 함량이 10중량%를 초과하면 강도는 개선되나 점도가 낮아져 재료분리가 발생하기 쉽고, 그 함량이 0.1중량%미만이면 강도 개선효과가 미흡하게 되고 작업성이 저하된다.
상기 히드록시에틸 스타치는 전분과 알킬렌 산화물의 반응에 의해 얻어지는 것으로 친수성 및 보수성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 히드록시에틸 스타치의 함량은 상기 성능 개선 개질제에 대하여 0.01~10 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 히드록시에틸 스타치의 함량이 10중량%를 초과하면 점도가 높아져 작업성이 저하되고, 그 함량이 0.01중량%미만이면 친수성 및 보수성 개선효과가 미흡하게 된다.
상기 성능개선 개질제는 접착강도 및 내구성을 개선하기 위하여 테트라 플루오르 에틸렌 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 성능개선 개질제는 접착강도 및 내구성을 개선하기 위하여 연성 및 접착강도를 개선하기 위하여 폴리메타크릴산에스테르 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 성능개선 개질제는 오렌지필, 분화구 현상, 핀홀, 색얼룩 등의 결함을 방지하기 위하여 표면 평활제 0.01~5 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 표면 평활제는 실리콘 오일계 표면 평활제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 성능개선 개질제는 수축저감 효과를 개선하기 위하여 수축저감제 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 수축저감제는 알코올알킬렌옥시드를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 성능개선 개질제는 유동성 및 감수효과를 개선하기 위하여 고유동화제 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 고유동화제는 폴리 칼본산계 고유동화제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 성능개선 개질제는 공기량을 조절하기 위하여 소포제 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 의한 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용한 도로포장공법에 대하여 설명한다.
본 발명에 의한 도로포장공법은 기본적으로, 투수성 시멘트 콘크리트를 타설하여 포장체를 형성하는 투수성 시멘트 콘크리트 타설 단계; 상기 타설된 투수성 시멘트 콘크리트를 탠덤 로울러, 타이어 로울러 등을 이용하여 전압하는 단계; 상기 전압된 투수성 시멘트 콘크리트의 공극에 상기 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 주입하는 주입 단계; 및 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로포장공법을 함께 제시한다.
상기 폴리머 시멘트 페이스트 주입단계 이후, 미끄럼 저항성을 부여하기 위하여 상기 포장체의 표면을 거칠게 마무리하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 폴리머 시멘트 페이스트 조성물의 양생 이후, 상기 포장체의 표면에 표면 강화 코팅재를 도포하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 도로 포장을 보수하기 위하여 노면 파쇄기를 이용하여 포장층을 제거하는 단계와, 쇼트블라스팅, 워터젯, 평삭기 등을 이용하여 요철부, 방수층, 열화된 부위를 제거하고 흡입기를 이용하여 표면을 청소하는 단계와, 청소된 표층에 투수성 시멘트 콘크리트를 포설한 후, 연속적으로 상기 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 주입하여 마무리하는 단계와 상기 폴리머 시멘트 페이스트 조성물이 주입된 후 미끄럼 저항을 높이기 위하여 바브켓을 이용하여 표면을 정리하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함하는 도로 포장 보수공법을 제공한다. 이때, 상기 투수성 시멘트 콘크리트는 시멘트 결합재 2~30 중량%, 잔골재 1~25 중량%, 굵은골재 35~85 중량% 및 물 1~10 중량%를 포함한다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 법 발명이 한정되는 것은 아니다.
1-1 폴리머 시멘트 페이스트 조성물
속경성 무기 결합재와 성능 개선 개질제를 100 : 45의 중량비로 강제식 믹서에서 3분간 교반하여 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 제조하였다.
상기 속경성 무기 결합재는 마이크로 시멘트 47 중량%, 칼슘 알루미네이트 10 중량%, 칼슘설포알루미네이트 10 중량%, 규조토 5 중량%, 우드애시 5 중량%, 버텀애시 5 중량%, 석고 5 중량%, 벤토나이트 1중량%, 실리카질 분말 10 중량%, 구연산계 지연제 0.5중량%, 실리콘계 소포제 0.5중량% 및 적색 안료 1중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 성능 개선 개질제는 메틸아크릴레이트-스티렌 93 중량%, 폴리이소부틸렌 2 중량%, 부타디엔-아크릴로니트릴 1 중량%, 스티렌-초산비닐 1 중량%, 히드록시에틸 스타치 1 중량%, 테트라 플루오르 에틸렌 0.5 중량%, 폴리메타크릴산에스테르 0.5 중량%, 실리콘 오일계 표면 평활제 0.3 중량%, 알코올알킬렌옥시드 0.3 중량%, 폴리 칼본산계 고유동화제 0.2 중량% 및 실리콘계 소포제 0.2 중량%를 혼합하여 사용하였다.
1-2 투수성 시멘트 콘크리트와 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용한 콘크리트 포장체
상기 투수성 시멘트 콘크리트는 시멘트 결합재 15 중량%, 잔골재 5 중량% 및 굵은골재 75 중량%를 강제식 믹서에서 2분간 교반시킨 후, 물 5 중량%를 더 첨가하고 3분간 교반하여 투수성 시멘트 콘크리트를 제조하였다.
상기 투수성 시멘트 콘크리트와 상기 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 10cmㅧ10cmㅧ40cm의 각주형 몰드에 순차적으로 포설하여 포장 두께가 10cm인 시험체를 제작하였다.
2-1 폴리머 시멘트 페이스트 조성물
속경성 무기 결합재와 성능 개선 개질제를 100 : 45의 중량비로 강제식 믹서에서 3분간 교반하여 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 제조하였다.
상기 속경성 무기 결합재는 마이크로 시멘트 47 중량%, 칼슘 알루미네이트 10 중량%, 칼슘설포알루미네이트 10 중량%, 규조토 5 중량%, 우드애시 5 중량%, 버텀애시 5 중량%, 석고 5 중량%, 벤토나이트 1중량%, 실리카질 분말 10 중량%, 구연산계 지연제 0.5중량%, 실리콘계 소포제 0.5중량% 및 적색 안료 1중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 성능 개선 개질제는 메틸아크릴레이트-스티렌 88 중량%, 폴리이소부틸렌 3 중량%, 부타디엔-아크릴로니트릴 2 중량%, 스티렌-초산비닐 2 중량%, 히드록시에틸 스타치 2 중량%, 테트라 플루오르 에틸렌 1 중량%, 폴리메타크릴산에스테르 1 중량%, 실리콘 오일계 표면 평활제 0.3 중량%, 알코올알킬렌옥시드 0.3 중량%, 폴리 칼본산계 고유동화제 0.2 중량% 및 실리콘계 소포제 0.2 중량%를 혼합하여 사용하였다.
2-2 투수성 시멘트 콘크리트와 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용한 콘크리트 포장체
상기 투수성 시멘트 콘크리트는 시멘트 결합재 15 중량%, 잔골재 5 중량% 및 굵은골재 75 중량%를 강제식 믹서에서 2분간 교반시킨 후, 물 5 중량%를 더 첨가하고 3분간 교반하여 투수성 시멘트 콘크리트를 제조하였다.
상기 투수성 시멘트 콘크리트와 상기 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 10cmㅧ10cmㅧ40cm의 각주형 몰드에 순차적으로 포설하여 포장 두께가 10cm인 시험체를 제작하였다.
3-1 폴리머 시멘트 페이스트 조성물
속경성 무기 결합재와 성능 개선 개질제를 100 : 45의 중량비로 강제식 믹서에서 3분간 교반하여 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 제조하였다.
상기 속경성 무기 결합재는 마이크로 시멘트 47 중량%, 칼슘 알루미네이트 10 중량%, 칼슘설포알루미네이트 10 중량%, 규조토 5 중량%, 우드애시 5 중량%, 버텀애시 5 중량%, 석고 5 중량%, 벤토나이트 1중량%, 실리카질 분말 10 중량%, 구연산계 지연제 0.5중량%, 실리콘계 소포제 0.5중량% 및 적색 안료 1중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 성능 개선 개질제는 메틸아크릴레이트-스티렌 83 중량%, 폴리이소부틸렌 4 중량%, 부타디엔-아크릴로니트릴 3 중량%, 스티렌-초산비닐 3 중량%, 히드록시에틸 스타치 3 중량%, 테트라 플루오르 에틸렌 1.5 중량%, 폴리메타크릴산에스테르 1.5 중량%, 실리콘 오일계 표면 평활제 0.3 중량%, 알코올알킬렌옥시드 0.3 중량%, 폴리 칼본산계 고유동화제 0.2 중량% 및 실리콘계 소포제 0.2 중량%를 혼합하여 사용하였다.
3-2 투수성 시멘트 콘크리트와 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용한 콘크리트 포장체
상기 투수성 시멘트 콘크리트는 시멘트 결합재 15 중량%, 잔골재 5 중량% 및 굵은골재 75 중량%를 강제식 믹서에서 2분간 교반시킨 후, 물 5 중량%를 더 첨가하고 3분간 교반하여 투수성 시멘트 콘크리트를 제조하였다.
상기 투수성 시멘트 콘크리트와 상기 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 10cmㅧ10cmㅧ40cm의 각주형 몰드에 순차적으로 포설하여 포장 두께가 10cm인 시험체를 제작하였다.
본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 비교할 수 있는 비교예들을 제시하며, 후술할 비교예 1 및 2는 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 제시한 것이다.
<비교예 1>
초속경 시멘트와 메틸아크릴레이트-스티렌을 100 : 45의 중량비로 강제식 믹서에서 3분간 교반하여 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
시멘트 결합재 15 중량%, 잔골재 5 중량% 및 굵은골재 75 중량%를 강제식 믹서에서 2분간 교반시킨 후, 물 5 중량%를 더 첨가하고 3분간 교반하여 투수성 시멘트 콘크리트를 제조하였다.
상기 투수성 시멘트 콘크리트와 비교예 1에서 제조된 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 10cmㅧ10cmㅧ40cm의 각주형 몰드에 순차적으로 포설하여 포장 두께가 10cm인 시험체를 제작하였다.
아래의 시험예들은 상기에 개시한 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 비교예 2의 특성을 비교한 시험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예1>
본 발명에 따라 제조된 조성물과 비교예에서 제조한 조성물의 물리적 특성을 비교하기 위하여, 상기에서 설명한 실시예 1 내지 실시예 3의 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 조성물 각각의 강도를 시험하여 표 1과 같은 결과를 얻었다. 또한, 투수성 시멘트 콘크리트 조성물과 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 연속적으로 포설하여 각각의 강도를 시험하여 표 2에 나타내었다.
각각 KS F 2405, KS F 2408 및 KS F 2762에 규정한 방법에 따라 시험을 실시하였다. 아래의 표 1에서 1-1은 실시예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 페이스트 조성물에 대한 것을 나타낸다. 또한, 아래의 표 1에서 2-1은 실시예 2에 따라 제조된 보수성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물에 대한 것을 나타낸다. 또한, 아래의 표 1에서 3-1은 실시예 3에 따라 폴리머 시멘트 페이스트 조성물에 대한 것을 나타낸다.
구분 재령 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
1-1 2-1 3-1
휨강도
(kgf/cm2)		 4시간 53 55 61 48
1일 65 68 72 60
7일 92 93 96 85
28일 110 118 126 100
압축강도
(kgf/cm2)		 4시간 127 135 143 112
1일 208 228 240 185
7일 305 325 335 285
28일 400 415 422 385
부착강도
(kgf/cm2)		 4시간 16 17 18 14
1일 18 20 22 15
7일 22 23 25 19
28일 25 27 28 22
아래의 표 2에서 1-2는 실시예 1에 따라 투수성 시멘트 콘크리트와 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 콘크리트 포장체에 대한 것이고, 2-2는 실시예 2에 따라 투수성 시멘트 콘크리트와 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 콘크리트 포장체에 대한 것이며, 3-2는 실시예 1에 따라 투수성 시멘트 콘크리트와 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 콘크리트 포장체에 대한 것을 나타낸다.
구분 재령 강도(kgf/cm2)
휨 압축 부착
실시예 1
(1-2)		 4시간 48 210 15
1일 58 268 17
7일 65 305 20
28일 73 350 22
실시예 2
(2-2)		 4시간 50 218 16
1일 60 281 19
7일 68 316 21
28일 75 379 23
실시예 3
(3-2)		 4시간 53 222 17
1일 63 295 20
7일 70 328 22
28일 77 385 24
비교예
2		 4시간 45 200 13
1일 53 248 15
7일 60 280 18
28일 67 331 20
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 조성물(실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3)의 휨, 압축 및 부착강도는 비교예 1에서 제조한 것보다 월등히 높았다.
표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 투수성 시멘트 콘크리트와 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 콘크리트 포장체의 휨, 압축 및 부착강도는 비교예 2에서 제조한 것보다 월등히 높았다.
즉, 본 발명에 따라 제조된 폴리머 시멘트 모르타르 조성물이 비교예에서 제조한 조성물과 비교하여 강도 면에서 월등히 우수함을 확인할 수 있었다.
<시험예 2>
실시예 1 내지 실시예 3의 조성물과 비교예 1 내지 비교예 3에 의하여 제조된 것을 KS F 2424(콘크리트의 길이변화 시험방법)에 의하여 길이변화율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 실시예1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
1-1 1-2 2-1 2-2 3-1 3-2
길이변화율 (%) 0.02 0.01 0.015 0.01 0.01 0.008 0.05 0.035
표 3에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1 내지 비교예 2에 비하여 건조수축량이 감소되어 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
<시험예 3>
표 4는 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3에 따라 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 콘크리트 포장체와 비교예 3의 시험체에 대하여 KS F 2476(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 규정한 방법에 따라 염화물이온침투깊이의 측정결과를 나타낸 것이다.
구분 실시예 1(1-2) 실시예 2(2-2) 실시예 3(3-2) 비교예 2
염화물이온침투깊이(mm) 1.6 1.4 1.3 1.9
위의 표 4에서와 같이 본 발명에 따라 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 콘크리트 포장체가 비교예 2에 비하여 염화물 이온 침투 깊이가 적게 나타나 염해에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 4>
상기에서 설명한 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3에 따라 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 콘크리트 포장체와 비교예 2의 시험체에 대하여 KS F 2476(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 규정한 방법에 따라 중성화 침투깊이의 측정결과를 표 5에 나타내었다.
구분 실시예 1(1-2) 실시예 2(2-2) 실시예 3(3-2) 비교예 2
중성화 깊이(mm) 0.6 0.5 0.4 0.8
위의 표 5에서와 같이, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3에 따라 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 콘크리트 포장체가 비교예 2에 비하여 중성화 침투 깊이가 적게 나타나 중성화에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 5>
상기에서 설명한 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3에 따라 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 콘크리트 포장체와 비교예 2의 시험체에 대하여 ASTM E303(표면 마찰 특성 측정방법), AASHTO T 278(British pendulum tester로 측정한 표면마찰 특성)에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 표 6에 나타내었다.
구분 실시예 1(1-2) 실시예 2(2-2) 실시예 3(3-2) 비교예 2
미끄럼 저항성 (BPN) 75 75 76 73
표 6에 나타난 바와 같이, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3에 따라 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 콘크리트 포장체가 비교예 2에 비하여 미끄럼 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 6>
표 7은 실시예 1 내지 실시예 3의 조성물과 비교예 1 내지 비교예 3에 의하여 제조된 것에 대하여, KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해저항성시험의 측정 결과를 나타낸 것이다.
동결융해는 콘크리트에 흡수된 수분이 결빙되고 녹는 것을 말하는 것으로, 동결융해가 반복되면 콘크리트 조직에 미세한 균열이 발생하게 되어 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
표 7은 동결융해 저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예들의 내구성 지수를 표시한 것이다.
구분 실시예1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
1-1 1-2 2-1 2-2 3-1 3-2
내구성 지수 92 89 93 90 93 90 89 85
표 7에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1 내지 비교예 3에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로, 내구성이 향상된 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (16)

  1. 폴리머 시멘트 페이스트 조성물로서,
    속경성 무기 결합재와 성능개선 개질제가 중량비 100 : 25~60으로 혼합된 것이며,
    상기 속경성 무기 결합재는: 분말도가 4,500~6,500cm2/g인 마이크로 시멘트 30~80중량%, 칼슘 알루미네이트 1~20 중량%, 칼슘설포알루미네이트 1~20 중량%, 규조토 0.1~15 중량%, 우드애시 0.1~15 중량%, 버텀애시 0.1~15 중량%, 벤토나이트 0.01~10 중량%, 석고 0.01~10 중량% 및 실리카질 분말 5~35 중량%를 포함하고,
    상기 성능개선 개질제는: 작업성, 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 메틸아크릴레이트-스티렌 55~98중량%, 접착강도 및 내구성 개선을 위하여 폴리이소부틸렌 1~15중량%, 연성 및 내구성을 개선하기 위하여 부타디엔-아크릴로니트릴 0.1~15중량%, 강도 및 점도 개선을 위하여 스티렌-초산비닐 0.1~10 중량%, 전분과 알킬렌 산화물의 반응에 의해 얻어지는 것으로 친수성 및 보수성을 개선하기 위하여 히드록시에틸 스타치 0.01~10 중량% 를 포함하는
    것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 페이스트 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 속경성 무기 결합재는 소포제 0.01~5 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 페이스트 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 속경성 무기 결합재는 지연제 0.01~5중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 페이스트 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 속경성 무기 결합재는 안료 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 페이스트 조성물.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 성능개선 개질제는 접착강도 및 내구성을 개선하기 위하여 테트라 플루오르 에틸렌 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 페이스트 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 성능개선 개질제는 접착강도 및 내구성을 개선하기 위하여 연성 및 접착강도를 개선하기 위하여 폴리메타크릴산에스테르 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 페이스트 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 성능개선 개질제는 유동성 및 감수효과를 개선하기 위하여 고유동화제 0.01~10 중량%를 더 포함하며, 상기 고유동화제로서 폴리 칼본산계 고유동화제를 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 페이스트 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 성능개선 개질제는 결함을 방지하기 위하여 표면 평활제 0.01~5 중량%를 더 포함하며, 상기 표면 평활제로서 실리콘 오일계 표면 평활제를 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 페이스트 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 성능개선 개질제는 공기량을 조절하기 위하여 소포제 0.01~10 중량%를 더 포함하며, 상기 소포제로서 실리콘계 소포제를 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 페이스트 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 성능개선 개질제는 수축저감 효과를 개선하기 위하여 수축저감제 0.01~10 중량%를 더 포함하며, 상기 수축저감제는 알코올알킬렌옥시드를 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 페이스트 조성물.
  12. 제 1 항 내지 제 4 항, 및 제 6 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용한 도로 포장 시공 방법으로서,
    투수성 시멘트 콘크리트를 타설하여 포장체를 형성하는 콘크리트 타설 단계;
    타설된 투수성 시멘트 콘크리트를 전압하는 단계;
    전압된 투수성 시멘트 콘크리트의 공극에 상기 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 주입하는 주입 단계; 및
    양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 포장 시공 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 폴리머 시멘트 페이스트 주입단계 이후, 미끄럼 저항성을 부여하기 위하여 상기 포장체의 표면을 거칠게 마무리하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 포장 시공 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 폴리머 시멘트 페이스트 조성물의 양생 이후, 상기 포장체의 표면에 표면 강화 코팅재를 도포하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 포장 시공 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 4 항, 및 제 6 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용한 도로 포장 보수 방법으로서,
    도로 포장을 보수하기 위하여 노면 파쇄기를 이용하여 포장층을 제거하는 단계와;
    포장층이 제거된 도로면에서 요철부, 방수층, 열화된 부위를 제거하고 흡입기를 이용하여 표면을 청소하는 단계와;
    청소된 도로면에 투수성 시멘트 콘크리트를 포설한 후, 연속적으로 상기 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 주입하여 마무리하는 단계와;
    상기 폴리머 시멘트 페이스트 조성물이 주입된 후 미끄럼 저항을 높이기 위하여 바브켓을 이용하여 표면을 정리하는 단계; 및
    양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 포장 보수 방법.
  16. 삭제
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