KR101740360B1 - 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 포장 공법 - Google Patents

친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 포장 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 포장공법에 관한 것이다. 본 발명의 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물은, 무기계 결합재 5~55 중량%, 10mm이하 골재 15~65중량%, 기능성 개질제 0.1~22중량% 및 물 5~35중량%를 포함하며; 상기 무기계 결합재는 분말도가 4,000~9,000cm2/g인 조강 포틀랜드 시멘트 25~85중량%, 고로슬래그 미분말 1~35중량%, 천매암 분말 1~20 중량%, 몬모릴로나이트 (montmorillonite) 0.1~20 중량%, 활성 백토 0.1~20 중량%, 버텀애시 0.1~20 중량%, 규산삼석회 0.01~10 중량% 및 규사 1~35 중량%를 포함하고, 상기 기능성 개질제는 작업성 및 보수성능(물 흡수 및 유지 성능)을 개선하기 위하여 아크릴산 비닐 알코올 공중합체 50~98중량%, 점착력 및 재료분리 방지성능을 개선하기 위하여 셀롤로오스 아크릴로니트릴 공중합체 1~40중량%, 연성 및 내구성을 개선하기 위하여 에틸렌 아세트산 비닐 공중합체 0.1~25중량%, 강도 및 내충격성을 개선하기 위하여 폴리에틸렌 폴리염화비닐 혼합물 0.1~15 중량%를 포함한다. 본 발명에 의하면, 건조수축에 의한 균열 등을 방지할 수 있고, 강도 및 내구성이 우수하여 자전거 도로, 주차장, 경량 교통하중 통과 도로, 공원, 산책로, 보도, 식생블록, 물처리 시설 등에 적용이 가능한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 도심지 온도가 상승에 의한 생활환경을 악화시키는 히트아일랜드(열섬) 현상의 발생을 저하시킬 수 있다.

Description

친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 포장 공법{ECO-FRIENDLY CEMENT MORTAR COMPOSITION WITH WATER-HOLDING CAPACITY AND WATER PERMEABILITY AND METHOD FOR PAVING ROAD THEREWITH}
본 발명은 보수성(water-holding capacity) 및 투수성(water permeability) 둘 모두를 가진 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건조수축에 의한 균열 등을 방지하고, 보수성 및 투수성 둘 모두(즉, 보·투수성)를 가지며, 강도 및 내구성이 우수하여 보도, 공원, 산책로, 주차장 등에 적용이 가능한 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 포장 공법에 관한 것이다.
일반적으로 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.
현재, 도심지의 보도, 차도, 공원, 주차장 등은 전체적으로 불투수성 콘크리트 포장이나 아스팔트 포장을 사용하기 때문에, 우수는 조기에 배수구로 유입되어 하수구로 배출되고, 포장면 위의 저류하는 물은 조기에 증발되므로, 도로포장 및 포장 하부 토사는 전체적으로 건조 상태를 유지하게 된다.
이와 같은 건조 상태의 포장체는 동일한 가열 조건 하에서 일반 지면에 비해 고온이 되므로, 도시의 기온이 교외보다 높아지는 현상(열섬현상)의 원인이 된다.
또한, 대형건물, 공장, 목욕탕 등 공공시설물에서 대량의 지하수를 사용함에 따라 지하수가 고갈되어 지층의 사막화, 지반의 변형 등이 우려되는 반면, 도로포장에 불투수성 재료가 사용됨에 의해 도심의 폭우 시 우수 등의 과도유입에 따른 하천범람 등이 우려되고 있다.
따라서, 지하로 수분을 용이하게 통과시킴과 함께 장시간에 걸쳐 일정량을 머금을 수 있어, 보수(保水)된 수분의 기화열에 의해 포장면의 온도를 낮출 수 있는 보수성(保水性, water-holding capacity) 포장체의 대한 개발이 절실히 요구되는 실정이다.
한편, 기존에 개발된 투수 시멘트 콘크리트는 시공 후 양생기간이 길어, 전체 공사기간이 오래 걸린다는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 포장체의 휨강도, 인장강도, 부착강도, 자기 치유성, 보·투수성 및 내구성을 개선하도록 하는 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 도로포장공법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 무기계 결합재 5~55 중량%, 10mm이하 골재 15~65중량%, 기능성 개질제 0.1~22중량% 및 물 5~35중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물을 제시한다.
상기 무기계 결합재는 분말도가 4,000~9,000cm2/g인 조강 포틀랜드 시멘트 25~85중량%, 고로슬래그 미분말 1~35중량%, 천매암 분말 1~20 중량%, 몬모릴로나이트 (montmorillonite) 0.1~20 중량%, 활성 백토 0.1~20 중량%, 버텀애시 0.1~20 중량%, 규산삼석회 0.01~10 중량% 및 규사 1~35 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 무기계 결합재는 소포제 0.01~5 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 무기계 결합재는 지연제 0.01~5중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 무기계 결합재는 안료 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기능성 개질제는 작업성 및 보수성능(물 흡수 및 유지 성능) 즉 보수성(water-holding capability)을 개선하기 위하여 아크릴산 비닐 알코올 공중합체 50~98중량%, 점착력 및 재료분리 방지성능을 개선하기 위하여 셀롤로오스 아크릴로니트릴 공중합체 1~40중량%, 연성 및 내구성을 개선하기 위하여 에틸렌 아세트산 비닐 공중합체 0.1~25중량%, 강도 및 내충격성을 개선하기 위하여 폴리에틸렌 폴리염화비닐 혼합물 0.1~15 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기능성 개질제는 접착강도 및 내구성을 개선하기 위하여 비스아크릴레이트 0.01~15 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기능성 개질제는 연성 및 보수성능을 개선하기 위하여 염화 암모늄 0.01~15 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기능성 개질제는 유동성 및 감수효과를 개선하기 위하여 고유동화제 0.01~15 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 고유동화제는 폴리 칼본산계 고유동화제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 기능성 개질제는 공기량을 조절하기 위하여 소포제 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 보·투수성 포장 공법은, 잡석 등을 깔아 투수기층을 형성하는 단계와, 상기 투수기층 상부에 보조기층을 형성하는 단계와, 상기 보조기층의 상부에 투수성 확보 및 토사 유실을 방지하기 위하여 투수성 시트를 설치하는 단계와, 상기 투수성 시트 상부에 모래 등을 포설하여 필터층을 형성하는 단계와, 상기 필터층 상부에 상기 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물을 타설하고 로울러 등으로 다짐하여 양생하는 단계와, 상기 양생 후 줄눈을 형성하기 위하여 컷팅한 후 백업체를 투입하고 줄눈제를 투입하는 단계를 포함한다.
상기 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물의 양생 이후, 상기 포장체의 표면에 표면 강화 코팅재를 도포하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물은 우수한 현장 적용성, 소성변형 저항성 및 내구성을 갖고, 포장체의 공용기간 증가, 유지보수비용 절감 및 시공성 향상을 구현할 수 있다. 본 발명의 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물는 유동성이 우수하여 시공이 용이하고, 빠른 시간 내에 경화하여 시공기간이 단축되어 시공비의 절감과 보수기간의 단축이 가능하다.
본 발명의 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물을 이용한 포장 공법에 의하면, 보수가 용이하며, 강도 및 내구성이 우수하여 자전거 도로, 주차장, 경량 교통하중 통과 도로, 공원, 산책로, 보도, 식생블록, 물처리 시설 등에 적용이 가능한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 초기 우수와 함께 비점오염원으로부터 유입되는 비점오염물질을 억제함과 동시에 지하수 수위를 높일 수 있을 뿐만 아니라 물 저류가 용이한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도심지 온도가 상승에 의한 생활환경을 악화시키는 히트아일랜드(열섬) 현상의 발생을 저하시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물은 기본적으로, 무기계 결합재 5~55 중량%, 10mm이하 골재 15~65중량%, 기능성 개질제 0.1~22중량% 및 물 5~35중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 무기계 결합재는 분말도가 4,000~9,000cm2/g인 조강 포틀랜드 시멘트 25~85중량%, 고로슬래그 미분말 1~35중량%, 천매암 분말 1~20 중량%, 몬모릴로나이트 (montmorillonite) 0.1~20 중량%, 활성 백토 0.1~20 중량%, 버텀애시 0.1~20 중량%, 규산삼석회 0.01~10 중량% 및 규사 1~35 중량%를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 조강 포틀랜드 시멘트는 분말도가 4,000~9,000cm2/g인 시멘트를 사용하며, KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 고로슬래그 미분말은 잠재 수경성 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 상기 고로슬래그 미분말의 중량비가 증가하면 초기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다. 상기 고로슬래그 미분말은 상기 무기계 결합재에 대하여 1~35 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 고로슬래그 미분말의 함량이 35중량%를 초과하면 초기 강도 발현이 저하되며, 그 함량이 1중량% 미만이면 장기 강도 발현 및 내구성 개선효과가 미흡하게 된다.
상기 천매암 분말은 천연 포졸란 재료로 SiO2함량이 70%이상이고 Al2O3함량이 10%이상을 함유하고 있어 시멘트 수화물과 반응하여 규산칼슘이 생성 성장함으로써 장기 강도 발현 및 내구성 개선뿐만 아니라 지수 및 자기 보수 성능 효과를 얻기 위하여 사용한다. 상기 천매암 분말은 상기 무기계 결합재에 대하여 1~20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 천매암 분말의 함량이 1중량%미만이면 성능개선효과가 미흡하게 되고, 그 함량이 20중량%를 초과하면 초기 강도 발현이 저하될 수 있다.
상기 몬모릴로나이트 (montmorillonite)는 점토 광물의 일종으로 수분을 흡수하여 팽윤하는 성질 및 점착력이 생김으로써 재료분리 저항성 및 보수 성능을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 몬모릴로나이트 (montmorillonite)의 함량은 상기 무기계 결합재에 대하여 0.1~20 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 몬모릴로나이트 (montmorillonite)의 함량이 20 중량%를 초과하면 보수성능은 개선되나 작업성이 저하되기 쉽고, 그 함량이 0.1 중량% 미만이면 재료분리 저항성 및 보수성능 효과가 미흡하게 된다.
상기 활성 백토는 흡착성과 탈색성이 강하여 보수성능을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 활성 백토의 함량은 상기 무기계 결합재에 대하여 0.1~20 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 활성 백토의 함량이 20 중량%를 초과하면 성능 개선 효과는 크지 않고, 작업성이 저하될 수 있으며, 그 함량이 0.1 중량% 미만이면 보수성능 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 무기계 결합재에 대하여 0.1~20 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 버텀애시의 함량이 20 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 규산삼석회는 초기강도 발현 및 작업성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 규산삼석회의 함량은 상기 무기계 결합재에 대하여 0.01~10 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 규산삼석회의 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 규사는 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 한다. 상기 규사의 함량은 상기 무기계 결합재에 대하여 1~35 중량%함유되는 것이 바람직하다.
상기 무기계 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 무기계 결합재는 지연제 0.01~5중량%를 더 포함하는 것이 바람직한데, 이는 일정 시간 동안 작업성을 확보하기 위해 규산삼석회에 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, 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 무기계 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 기능성 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 기능성 개질제는 작업성 및 보수성능(물 흡수 및 유지 성능)을 개선하기 위하여 아크릴산 비닐 알코올 공중합체 50~98중량%, 점착력 및 재료분리 방지성능을 개선하기 위하여 셀롤로오스 아크릴로니트릴 공중합체 1~40중량%, 연성 및 내구성을 개선하기 위하여 에틸렌 아세트산 비닐 공중합체 0.1~25중량%, 강도 및 내충격성을 개선하기 위하여 폴리에틸렌 폴리염화비닐 혼합물 0.1~15 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 아크릴산 비닐 알코올 공중합체는 작업성 및 보수성능(물 흡수 및 유지 성능)을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 아크릴산 비닐 알코올 공중합체의 함량은 상기 기능성 개질제에 대하여 50~98 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 아크릴산 비닐 알코올 공중합체의 함량이 98 중량%를 초과하면 더 이상의 성능개선효과는 없으나 작업성이 저하되며, 그 함량이 50 중량%미만이면 성능개선효과가 저하될 수 있다.
상기 셀롤로오스 아크릴로니트릴 공중합체는 점착력 및 재료분리 방지성능을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 셀롤로오스 아크릴로니트릴 공중합체의 함량은 상기 기능성 개질제에 대하여 1~40 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 셀롤로오스 아크릴로니트릴 공중합체의 함량이 40 중량%를 초과하면 점착력 및 재료분리 방지 성능은 개선되나 작업성이 저하되고, 그 함량이 1 중량% 미만이면 성능 개선효과가 미흡하게 된다.
상기 에틸렌 아세트산 비닐 공중합체는 연성 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 에틸렌 아세트산 비닐 공중합체의 함량은 상기 기능성 개질제에 대하여 0.1~25 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 에틸렌 아세트산 비닐 공중합체의 함량이 25 중량%를 초과하면 연성 및 내구성능은 개선되나 시공성이 저하되고, 그 함량이 0.1 중량% 미만이면 성능 개선효과가 미흡하게 된다.
상기 폴리에틸렌 폴리염화비닐 혼합물은 강도 및 점도 개선을 위하여 사용한다. 상기 폴리에틸렌 폴리염화비닐 혼합물의 함량은 상기 기능성 개질제에 대하여 0.1~15 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리에틸렌 폴리염화비닐 혼합물의 함량이 15 중량%를 초과하면 강도는 개선되나 작업성이 저하되고, 그 함량이 0.1 중량% 미만이면 성능 개선효과가 저하된다.
상기 기능성 개질제는 접착강도 및 내구성을 개선하기 위하여 비스아크릴레이트 0.01~15 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기능성 개질제는 연성 및 보수성능을 개선하기 위하여 염화 암모늄 0.01~15 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기능성 개질제는 유동성 및 감수효과를 개선하기 위하여 고유동화제 0.01~15 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 고유동화제는 폴리 칼본산계 고유동화제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 기능성 개질제는 공기량을 조절하기 위하여 소포제 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물은, 무기계 결합재 5~55 중량%, 10mm이하 골재 15~45중량% 및 기능성 개질제 0.1~22중량%를 강제식 믹서로 교반하여 프리믹싱한 후 물 5~35중량%을 투입하여 1~5분간 교반하여 제조한다.
이하, 본 발명에 의한 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물를 이용한 포장공법에 대하여 설명한다.
본 발명에 의한 포장공법은 기본적으로, 도로 작업면 상에 잡석이나 투수성 공극이 형성되도록 하는 다른 재료 등을 깔아 투수기층을 형성하는 단계와, 상기 투수기층 상부면을 고르게 정리하기 위하여 투수성이 있는 보조기층을 형성하는 단계와, 상기 보조기층의 상부에 투수성 확보 및 토사 유실을 방지하기 위하여 투수성 시트를 설치하는 단계와, 상기 투수성 시트 상부에 모래 등을 포설하여 필터층을 형성하는 단계와, 상기 필터층 상부에 상기 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물을 타설하고 로울러 등으로 다짐하여 양생하는 단계와, 상기 양생 후 줄눈을 형성하기 위하여 컷팅한 후 백업체를 투입하고 줄눈제를 투입하는 줄눈 형성 단계를 포함한다.
상기 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물의 양생 이후, 상기 줄눈 형성 단계 이전 또는 이후에, 상기 포장체의 표면에 표면 강화 코팅재를 도포하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
무기계 결합재 25 중량%, 10mm이하 골재 60 중량% 및 기능성 개질제 5 중량%를 혼합하여 강제식 믹서로 교반시킨 후 물 10 중량%를 더 혼합하여 강제식 믹서에서 1~3분간 교반하여 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
상기 무기계 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 38 중량%, 고로슬래그 미분말 15 중량%, 천매암 분말 15 중량%, 몬모릴로나이트 (montmorillonite) 5 중량%, 활성 백토 5 중량%, 버텀애시 5 중량%, 규산삼석회 5 중량%, 규사 10 중량%, 구연산계 지연제 0.5중량%, 실리콘계 소포제 0.5중량% 및 적색 안료 1중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 기능성 개질제는 아크릴산 비닐 알코올 공중합체 91 중량%, 셀롤로오스 아크릴로니트릴 공중합체 2 중량%, 에틸렌 아세트산 비닐 공중합체 2 중량%, 폴리에틸렌 폴리염화비닐 혼합물 2 중량%, 비스아크릴레이트 1 중량%, 염화 암모늄 1 중량%, 폴리 칼본산계 고유동화제 0.5 중량% 및 실리콘계 소포제 0.5 중량%를 혼합하여 사용하였다.
무기계 결합재 25 중량%, 10mm이하 골재 60 중량% 및 기능성 개질제 5 중량%를 혼합하여 강제식 믹서로 교반시킨 후 물 10 중량%를 더 혼합하여 강제식 믹서에서 1~3분간 교반하여 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
상기 무기계 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 38 중량%, 고로슬래그 미분말 15 중량%, 천매암 분말 15 중량%, 몬모릴로나이트 (montmorillonite) 5 중량%, 활성 백토 5 중량%, 버텀애시 5 중량%, 규산삼석회 5 중량%, 규사 10 중량%, 구연산계 지연제 0.5중량%, 실리콘계 소포제 0.5중량% 및 적색 안료 1중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 기능성 개질제는 아크릴산 비닐 알코올 공중합체 86 중량%, 셀롤로오스 아크릴로니트릴 공중합체 3 중량%, 에틸렌 아세트산 비닐 공중합체 3 중량%, 폴리에틸렌 폴리염화비닐 혼합물 3 중량%, 비스아크릴레이트 2 중량%, 염화 암모늄 2 중량%, 폴리 칼본산계 고유동화제 0.5 중량% 및 실리콘계 소포제 0.5 중량%를 혼합하여 사용하였다.
무기계 결합재 25 중량%, 10mm이하 골재 60 중량% 및 기능성 개질제 5 중량%를 혼합하여 강제식 믹서로 교반시킨 후 물 10 중량%를 더 혼합하여 강제식 믹서에서 1~3분간 교반하여 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
상기 무기계 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 38 중량%, 고로슬래그 미분말 15 중량%, 천매암 분말 15 중량%, 몬모릴로나이트 (montmorillonite) 5 중량%, 활성 백토 5 중량%, 버텀애시 5 중량%, 규산삼석회 5 중량%, 규사 10 중량%, 구연산계 지연제 0.5중량%, 실리콘계 소포제 0.5중량% 및 적색 안료 1중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 기능성 개질제는 아크릴산 비닐 알코올 공중합체 81 중량%, 셀롤로오스 아크릴로니트릴 공중합체 4 중량%, 에틸렌 아세트산 비닐 공중합체 4 중량%, 폴리에틸렌 폴리염화비닐 혼합물 4 중량%, 비스아크릴레이트 3 중량%, 염화 암모늄 3 중량%, 폴리 칼본산계 고유동화제 0.5 중량% 및 실리콘계 소포제 0.5 중량%를 혼합하여 사용하였다.
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 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물를 제시한 것이다.
(비교예 1)
규사가 10중량% 포함된 보통 포틀랜드 시멘트 25 중량%, 10mm이하 골재 60 중량% 및 아크릴산 비닐 알코올 공중합체 5 중량%를 혼합하여 강제식 믹서로 교반시킨 후 물 10 중량%를 더 혼합하여 강제식 믹서에서 1~3분간 교반하여 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
아래의 시험예들은 상기에 개시한 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1의 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 에 의하여 제조된 조성물 각각의 강도를 시험하여 표 1과 같은 결과를 얻었다.
각각 KS F 2476(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 규정한 방법에 따라 시험을 실시하였다.
구분 재령 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
휨강도
(kgf/cm2)		 1일 45 48 53 30
7일 73 78 82 65
28일 94 102 110 83
압축강도
(kgf/cm2)		 1일 228 240 261 215
7일 335 350 362 319
28일 388 399 410 370
부착강도
(kgf/cm2)		 1일 14 15 16 10
7일 18 20 21 15
28일 21 23 25 18
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.
즉, 본 발명에 따라 제조된 친환경 보·투수성 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 2에 나타내었다.
구분 실시예1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
길이변화율 (%) 0.02 0.015 0.01 0.05
표 2에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1에 비하여 길이변화율이 감소되어 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
<시험예 3>
표 3은 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3에 따라 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1의 조성물에 대하여 KS F 2476(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 규정한 방법에 따라 염화물이온침투깊이의 측정결과를 나타낸 것이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
염화물이온침투깊이(mm) 1.2 1.0 0.8 1.9
위의 표 3에서와 같이 본 발명에 따라 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 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 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1의 조성물에 대하여 KS F 2476(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 규정한 방법에 따라 중성화 깊이의 측정결과를 표 4에 나타내었다.
구분 실시예 1(1-2) 실시예 2(2-2) 실시예 3(3-2) 비교예 2
중성화 깊이(mm) 0.3 0.2 0.15 0.5
위의 표 4에서와 같이, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3에 따라 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 비하여 중성화 깊이가 적게 나타나 중성화에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 5>
상기에서 설명한 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3에 따라 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1의 조성물에 대하여 ASTM E303(표면 마찰 특성 측정방법), AASHTO T 278(British pendulum tester로 측정한 표면마찰 특성)에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 표 5에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 2
미끄럼 저항성 (BPN) 72 72 73 70
표 5에 나타난 바와 같이, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3에 따라 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1에 비하여 미끄럼 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 6>
표 6은 실시예 1 내지 실시예 3의 조성물과 비교예 1에 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 6은 동결융해 저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예의 내구성 지수를 표시한 것이다.
구분 실시예1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내구성 지수 80 81 83 72
표 6에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로, 내구성이 향상된 것을 알 수 있다.
<시험예 7>
표 7은 실시예 1 내지 실시예 3의 조성물과 비교예 1에 의하여 제조된 것에 대하여, KS F 2322(흙의 정수위 투수시험방법)에 규정한 방법에 따라 투수계수시험의 측정 결과를 나타낸 것이다.
구분 실시예1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
투수계수(cm/sec) 0.28 0.27 0.26 0.22
표 7에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1에 비하여 투수계수가 월등히 높음을 알 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (10)

  1. 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물로서,
    무기계 결합재 25 중량%, 10mm이하 골재 60중량%, 기능성 개질제 5중량% 및 물 10중량%를 포함하며,
    상기 무기계 결합재는 분말도가 4,000~9,000cm2/g인 조강 포틀랜드 시멘트 38중량%, 고로슬래그 미분말 15중량%, 천매암 분말 15중량%, 몬모릴로나이트 (montmorillonite) 5중량%, 활성 백토 5중량%, 버텀애시 5중량%, 규산삼석회 5중량%, 규사 10중량%, 소포제 0.5중량%, 지연제 0.5중량% 및 안료 1 중량%를 포함하고,
    상기 기능성 개질제는 아크릴산 비닐 알코올 공중합체 81~91중량%, 셀롤로오스 아크릴로니트릴 공중합체 2~4중량%, 에틸렌 아세트산 비닐 공중합체 2~4중량%, 폴리에틸렌 폴리염화비닐 혼합물 2~4중량%, 비스아크릴레이트 1~3중량%, 염화 암모늄 1~3중량%, 폴리 칼본산계 고유동화제 0.5 중량%, 및 소포제 0.5 중량%를 포함하는
    것을 특징으로 하는 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 기재된 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물을 이용한 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 포장 공법으로서,
    작업면 상에 잡석을 깔아 투수기층을 형성하는 단계;
    상기 투수기층 상부에 보조기층을 형성하는 단계;
    상기 보조기층의 상부에 투수성 확보 및 토사 유실을 방지하기 위하여 투수성 시트를 설치하는 단계;
    상기 투수성 시트 상부에 모래를 포설하여 필터층을 형성하는 단계;
    상기 필터층 상부에 상기 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물을 타설하고 다짐하여 양생하는 단계; 및
    상기 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 조성물의 양생 후 줄눈을 형성하기 위하여 컷팅한 후 백업체를 투입하고 줄눈제를 투입하는 줄눈 형성 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 보·투수성 시멘트 모르타르 포장 공법.
  10. 삭제
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