KR101796932B1 - 도로 포장 보수용 콘크리트 및 도로 포장 보수 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로 포장 보수용 콘크리트 및 도로 포장 보수 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 굵은 골재와 시멘트 모르타르를 분리 적용하여 콘크리트의 조기강도 발현을 증가시킬 수 있는 도로 포장 보수용 콘크리트 및 이를 이용한 도로 포장 보수 공법에 관한 것으로서, 굵은골재가 포설되어 다짐이 된 후에 상기 포설된 굵은골재의 공극에 채워지는 모르타르 조성물에 관한 것으로서, 굵은골재를 포함하는 전체중량 대비, 초속경시멘트 분체 26~28중량% 및 액상라텍스 8~9중량%를 포함하고, 상기 초속경시멘트 분체는 초속경시멘트 45~55중량% 및 잔골재 45~55중량%를 포함하며, 상기 액상라텍스는 라텍스 30~40중량% 및 물 60~70중량%를 포함하고, 상기 초속경시멘트 분체는, 굵은골재를 포함하는 전체부피 대비 25.5~26.5부피%로 포함되고, 상기 액상라텍스는, 굵은골재를 포함하는 전체부피 대비 16.5~17.5부피%로 포함될 수 있다.

Description

도로 포장 보수용 콘크리트 및 도로 포장 보수 공법 {CONCRETE FOR REPAIRING ROAD AND ROAD REPAIRING METHOD}

본 발명은 도로 포장 보수용 콘크리트 및 도로 포장 보수 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 굵은 골재와 시멘트 모르타르를 분리 적용하여 콘크리트의 조기강도 발현을 증가시킬 수 있는 도로 포장 보수용 콘크리트 및 이를 이용한 도로 포장 보수 공법에 관한 것이다.

도로포장으로 사용되는 아스팔트콘크리트 포장이나 시멘트콘크리트 포장은 시간의 경과, 차량의 통행 및 환경적인 요인에 의해 손상 및 파손이 발생한다. 파손된 도로의 포장 보수를 위해서는 기존 포장의 손상 부위를 제거하고 차량 통행 제한을 최소화할 수 있는 방법의 보수가 이루어지고 있다.

최근 이렇게 긴급한 보수를 위해 적용되는 공법이 다양하게 개발되고 있지만, 대부분 초속경시멘트에 폴리머가 첨가된 재료를 이용한 보수공법들이 주로 이용되고 있다.

초속경시멘트는 4시간의 양생을 통해 강도발현이 가능하도록 만들어져 있지만, 초기에 높은 수화열 및 신속한 경화로 콘크리트 경화 시 내부에 공극 및 미세균열이 존재하게 된다. 이러한 미세균열 및 공극은 향후 균열의 진전이나 공극으로의 우수 등의 침투로 인해 콘크리트의 추가손상이 야기하는 원인이 되기도 한다.

따라서, 보수공법의 개발시에는 이러한 공극 및 미세균열의 발생을 최소화할 수 있는 공법의 개발을 통해 보수공법의 내구성 및 공용성능을 증대시킬 필요가 있다.

한편, 초속경시멘트와 라텍스가 첨가되는 방법은 라텍스의 시멘트 흡착에 의해 대기온도에 따라 강도발현이 크게 차이가 나며, 급격한 강도발현으로 인한 다짐 불량 등으로 내부에 공극이 많이 존재하고, 라텍스의 첨가로 인해 믹싱 시 기포 발생이 많아 내부에 공극이 많이 존재한다는 단점을 갖는다.

이러한 문제를 해결하고자 개발된 방법으로 라텍스 사용량을 감소시키고, 시멘트에 분말 수지 및 섬유를 첨가하여 균열발생을 억제하고, 내구공극을 밀실하게 하는 공법이 최근 적용되고 있다.

하지만, 이러한 공법도 섬유첨가로 인한 균열발생 억제는 가능하지만, 섬유첨가로 인한 시멘트와 섬유 사이의 공극을 발생시키고, 이로 인해 섬유와 시멘트 사이의 공극으로 우수 등이 침투하여 향후 포장손상을 가속시킨다는 단점을 갖는다.

한국등록특허 제10-1460632호 한국등록특허 제10-1355406호 한국등록특허 제10-1203919호 한국등록특허 제10-1121555호

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 콘크리트 제조에 있어 굵은 골재와 시멘트 모르타르부분을 분리 적용하는 방법을 통해 콘크리트의 조기강도를 발현시키고 이를 통해 콘크리트의 내구성, 고강도를 얻고자 하며, 보수가 필요한 기존 콘크리트 포장 부위에 골재 또는 최소한의 시멘트로 코팅된 골재만을 먼저 다짐하여 채우고, 골재 사이의 공극을 유동성, 팽창성, 응결지연성을 가지며, 먼저 시공된 골재와의 결합력을 통해 조기 강도가 발현될 수 있도록 한다.

아울러, 적용현장특성에 적합한 시공으로 긴급보수가 가능하며 미세균열, 공극 발생을 억제하여 콘크리트 품질확보 및 내구성 증대하고, 짧은 시간에 많은 양의 시공이 가능하여 현장 적용성을 크게 개선할 수 있으며, 초속경시멘트의 사용량의 절감으로 경제성 확보를 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.

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나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 포장 보수용 콘크리트는 굵은골재와 상기 굵은골재가 포설되어 다짐이 된 후에 상기 포설된 굵은골재의 공극에 채워지는 모르타르 조성물을 포함하는 도로 포장 보수용 콘크리트에 관한 것으로서, 상기 모르타르 조성물은, 전체중량 대비 초속경시멘트 분체 26~28중량% 및 액상라텍스 8~9중량%를 포함하고, 상기 초속경시멘트 분체는 초속경시멘트 45~55중량% 및 잔골재 45~55중량%를 포함하며, 상기 액상라텍스는 라텍스 30~40중량% 및 물 60~70중량%를 포함하고, 상기 초속경시멘트 분체는, 굵은골재를 포함하는 전체부피 대비 25.5~26.5부피%로 포함되고, 상기 액상라텍스는, 굵은골재를 포함하는 전체부피 대비 16.5~17.5부피%로 포함되고, 상기 굵은골재는, 전체부피 대비 54~56부피%로 포함되고, 상기 굵은골재는 94~96%의 다짐도로 다짐이 된 후에 상기 모르타르 조성물이 공극에 채워질 수 있다.

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또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 포장 보수공법은 도로의 열화된 포장을 제거하고 청소하는 단계; 상기 열화된 포장이 제거된 부분에 굵은골재를 채우고 다짐하는 단계; 상기 굵은골재의 공극에 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 포장 보수용 모르타르 조성물을 주입하는 단계; 보수된 도로의 표면을 마감하는 단계를 포함하고, 상기 굵은골재는, 전체부피 대비 54~56부피%로 포함되고, 상기 굵은골재는 94~96%의 다짐도로 다짐이 된 후에 상기 모르타르 조성물이 공극에 채워질 수 있다.

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본 발명을 이용하면, 콘크리트에서 가장 최약 부분인 골재와 모르타르의 경계부분의 접착력을 높일 뿐만 아니라 기존 콘크리트와의 접착력이 좋아 도로보수공법에 적합하다.

또한 일반 콘크리트에 비해 건조수축이 1/2정도 감소되고, 양질의 골재를 사용하여 공극의 채움으로서 기존 콘크리트 보수공법 대비 단위중량을 크게 하여 강도 증진 및 내구성 증진 효과를 얻을 수 있으며 초속경 콘크리트 경화 시 높은 수화열에 의한 균열 발생을 억제함으로서 보수재료의 추가 손상을 방지할 수 있다.

또한, 동일 강도 발현을 위해 필요한 시멘트 함량은 많은 비용을 차지하는 재료로서 본 발명 기술에서는 초속경시멘트의 사용량 절감이 가능하여 경제성의 확보가 가능하다는 장점을 갖으며, 시멘트 사용량 절감을 통해서도 내구성, 내수성의 증진이 가능한 특징을 갖는다.

또한, 본 발명의 현장 적용 시에는 콘크리트 배합, 생산을 위한 대형 장비가 필요하지 않으며, 전체 시공면적에 대해 다짐과 모르타르 주입의 작업이 연속적으로 진행되어 짧은 시간에 많은 양의 시공이 가능하며, 대형장비의 접근이 어려운 현장에서의 적용성을 크게 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 포장 보수공법의 공정순서의 일 예를 도시한 공정도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해해야 한다.

본 발명의 실시예에 따른 도로 포장 보수용 콘크리트 및 이를 이용한 도로 포장 보수 공법은 굵은골재와 모르타르(이하, '도로 포장 보수용 모르타르 조성물'을 의미함)를 분리 시공하는 방법으로, 콘크리트의 조기강도 발현을 위하여 굵은 골재를 먼저 포설한 후 단위중량의 90~95%까지 다짐을 실시하여(다짐도 90~95%) 골재 간의 밀실함을 극대화하고 공극이 원활히 연결될 수 있도록 하였다. 그리고, 채움용 모르타르는 초속경시멘트 분체와 액상라텍스(SBNR)를 사용하였고, 굵은골재 최대 치수의 변화에 따른 공극 크기의 변화에 대응하기 위하여 액상라텍스와 초속경시멘트 분체의 비율을 조절하여 배합을 실시하였다.

또한, 보수 후 조기교통개방을 위한 목표 성능 설정을 위해 재령 4시간 및 7일 이내의 결과와 현장관리를 위한 목표 성능 설정을 위해 재령 28일 결과를 통해 최적 배합을 도출하였다.

아울러, 콘크리트의 구조 특성을 평가하기 위해 압축강도, 휨강도, 쪼갬인장강도를 측정하였으며, 내구 특성을 평가하기 위해 염소이온투과시험, 염분침투깊이시험을 실시하였다.

이하에서는, 이러한 도로 포장 보수용 모르타르 조성물, 도로 포장 보수용 콘크리트의 조성비 및 조성성분에 대해 상술하고, 이를 이용한 도로 포장 보수공법에 대해서 간단히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 도로 포장 보수용 모르타르 조성물은, 굵은골재가 포설되어 다짐이 된 후에 상기 포설된 굵은골재의 공극에 채워지는 모르타르 조성물에 관한 것으로서, 굵은골재를 포함하는 전체중량 대비, 초속경시멘트 분체 26~28중량% 및 액상라텍스 8~9중량%를 포함하고, 상기 초속경시멘트 분체는 초속경시멘트 45~55중량% 및 잔골재 45~55중량%를 포함하며, 상기 액상라텍스는 라텍스 30~40중량% 및 물 60~70중량%를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 초속경시멘트 분체는, 굵은골재를 포함하는 전체부피 대비 25.5~26.5부피%로 포함될 수 있다.

또한, 상기 액상라텍스는, 굵은골재를 포함하는 전체부피 대비 16.5~17.5부피%로 포함될 수 있다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 포장 보수용 콘크리트는 굵은골재와 상기 굵은골재가 포설되어 다짐이 된 후에 상기 포설된 굵은골재의 공극에 채워지는 모르타르 조성물을 포함하는 도로 포장 보수용 콘크리트에 관한 것으로서, 상기 모르타르 조성물은, 전체중량 대비 초속경시멘트 분체 26~28중량% 및 액상라텍스 8~9중량%를 포함하고, 상기 초속경시멘트 분체는 초속경시멘트 45~55중량% 및 잔골재 45~55중량%를 포함하며, 상기 액상라텍스는 라텍스 30~40중량% 및 물 60~70중량%를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 굵은골재는, 전체부피 대비 54~56부피%로 포함될 수 있다.

또한, 상기 굵은골재는 94~96%의 다짐도로 다짐이 된 후에 상기 모르타르 조성물이 공극에 채워질 수 있다.

초속경시멘트 분체는, 굵은골재를 포함하는 도로 포장 보수용 콘크리트의 전체 중량 대비 26~28중량%를 포함할 수 있으며, 초속경시멘트 45~55중량% 및 잔골재 45~55중량%를 혼합한 것일 수 있다. 여기서, 잔골재는 콘크리트용 골재 중 표준 망체(5㎜)를 85~90% 이상 통과하는 골재를 의미한다.

굵은골재는 굵은골재를 포함하는 도로 포장 보수용 콘크리트의 전체 중량 대비 63~65중량%를 포함할 수 있다. 굵은골재는 천연 자갈과 인공 쇄석으로 5㎜의 체에 85~90% 이상 남는 콘크리트용 골재를 의미하며, 25㎜ 이하의 굵은 골재를 의미하기도 한다.

수용성폴리머(액상라텍스)는 굵은골재를 포함하는 도로 포장 보수용 콘크리트 전체 중량 대비 8~9중량%를 포함할 수 있다. 적용가능한 수용성 폴리머로는 SNBR라텍스, SB라텍스(Styrent-Butadien Copolymer Latex), NB라텍스(Acrylonitrile Butadiene Latex) 및 NBR(Acrylonitrile Butadiene Rubber) 등이 있으며, 액상라텍스는 SNBR라텍스, SB라텍스(Styrent-Butadien Copolymer Latex), NB라텍스(Acrylonitrile Butadiene Latex) 및 NBR(Acrylonitrile Butadiene Rubber) 중 어느 하나 30~40중량% 및 물 60~70중량%를 혼합한 것일 수 있다.

아래의 [표 1]은 본 발명의 실시예에 따른 함침모르타르의 성능을 확인하기 위해 제시한 4개의 실시예(실시예 1 내지 실시예 4)와 비교예의 배합표이다. 실시예 1 내지 실시예 4에 사용된 초속경시멘트 분체는 초속경시멘트 45~55중량% 및 잔골재 45~55중량% 비율로 섞은 재료이다. 그리고, 비교예1은 일반적으로 사용하는 초속경 라텍스 개질 콘크리트 배합이다.

그리고, 실시예1 내지 실시예4에서 초속경시멘트 분체는 초속경시멘트 45~55중량% 및 잔골재 45~55중량%를 포함하며, 액상라텍스는 라텍스 30~40중량% 및 물 60~70중량%를 포함한다.

실시예의 시편은 압축강도 몰드 (φ100×200mm) 및 휨강도 몰드 (100×100×400mm)로 준비되며, 압축강도 몰드 및 휨강도 몰드에 최대치수 19, 25mm의 굵은골재를 채운 후 중량을 측정한다.

초속경시멘트 분체와 라텍스를 혼합비에 따라 첨가하고 모르타르 믹서에서 믹싱하여, 굵은골재가 채워진 압축강도 몰드 및 휨강도 몰드에 초속경시멘트 분체와 라텍스로 배합한 모르타르를 투입하며 탁상식 진동다짐기를 이용하여 진동다짐을 동시에 실시한다.

- 제작이 끝난 후 압축강도 몰드 또는 휨강도 몰드 + 굵은골재 + 초속경 시멘트 분체 + 라텍스의 전체 중량을 측정한다.

[표 2]는 콘크리트의 구조특성인 압축강도, 휨강도, 쪼갬인장강도를 측정한 결과이다.

본 실시예에 따른 도로 보수용 콘크리트에 해당하는 실시예1 내지 실시예4는 비교예1과 대비할 때, 압축강도는 목표로 한 재령 4시간 교통개방 기준 압축강도 21MPa와 재령 28일 기준 압축강도 35MPa를 모두 만족함을 알 수 있다.

또한, 휨강도는 실시예 1 내지 4가 재령 4시간 교통개방 기준 설계강도 3.15MPa와 재령 28일 기준 압축강도 4.5MPa을 모두 만족함을 알 수 있다.

또한, 쪼갬인장강도도 실시예 1 내지 4가 모두 목표로 한 재령 28일 기준 설계강도 4.2MPa를 만족함을 알 수 있다.

[표 3] 및 [표 4]는 콘크리트의 내구특성을 평가하기 위해 염소이온투과시험, 염분침투깊이시험을 측정한 결과이다.

염분침투깊이 및 확산계수는 재령 7일 염화물 확산계수를 측정하였으며 시험결과 확산계수는 라텍스/초속경시멘트 분체의 비가 작을수록 작아짐을 알 수 있다.

[표 3] 및 [표 4]를 참조하면, 염소이온투과저항성은 목표로 한 재령 7일 염소이온투과량 2000 Coulombs 이하는 모든 실시예에서 만족하며 재령 7일에서는 실시예1을 제외하고는 모든 배합에서 Very low의 투수성을 나타낸다.

굵은골재의 공극에 모르타르를 주입하는 방식을 이용한 도로포장보수공법에서는 적합한 강도 및 균열 저항성을 가져야 할 것은 물론, 미세균열 및 공극으로의 우수 등의 침투로 인한 콘크리트 추가손상방지를 위하여 방수 성능을 가질 것이 요구된다. 특히 염화물 이온의 침투에 의해 내구성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 낮은 염소이온 투수성을 가질 것이 요구되기에 [표 3] 및 [표 4]의 결과에서 보듯이, 본 발명의 실시예에 따른 도로 포장 보수용 콘크리트 및 이의 시공방법은 이를 만족함을 알 수 있다.

상기와 같은 비교 실험을 통해, 본 발명의 실시예에 따른 도로 포장 보수용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 보수용 콘크리트는 그 성능이 탁월함을 명확하게 알 수 있다.

한편, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 포장 보수공법은 도로의 열화된 포장을 제거하고 청소하는 단계; 상기 열화된 포장이 제거된 부분에 굵은골재를 채우고 다짐하는 단계; 상기 굵은골재의 공극에 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 포장 보수용 모르타르 조성물을 주입하는 단계; 보수된 도로의 표면을 마감하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 도로 포장 보수용 모르타르 조성물은 상술한 실시예1 내지 실시예4가 이에 해당할 수 있다.

다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 포장 보수용 모르타르 조성물은, 굵은골재가 포설되어 다짐이 된 후에 상기 포설된 굵은골재의 공극에 채워지는 모르타르 조성물에 관한 것으로서, 굵은골재를 포함하는 전체중량 대비, 초속경시멘트 분체 26~28중량% 및 액상라텍스 8~9중량%를 포함하고, 상기 초속경시멘트 분체는 초속경시멘트 45~55중량% 및 잔골재 45~55중량%를 포함하며, 상기 액상라텍스는 라텍스 30~40중량% 및 물 60~70중량%를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 초속경시멘트 분체는, 굵은골재를 포함하는 전체부피 대비 25.5~26.5부피%로 포함될 수 있다. 또한, 상기 액상라텍스는, 굵은골재를 포함하는 전체부피 대비 16.5~17.5부피%로 포함될 수 있다.

아울러, 굵은골재는 굵은골재를 포함하는 도로 포장 보수용 콘크리트의 전체 중량 대비 63~65중량%를 포함할 수 있고, 전체부피 대비 54~56부피%로 포함될 수 있다. 그리고 상기 굵은골재는 94~96%의 다짐도로 다짐이 된 후에 상기 모르타르 조성물이 공극에 채워지도록 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 물론이다.

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4. 굵은골재와 상기 굵은골재가 포설되어 다짐이 된 후에 상기 포설된 굵은골재의 공극에 채워지는 모르타르 조성물을 포함하는 도로 포장 보수용 콘크리트에 관한 것으로서,
   상기 모르타르 조성물은, 전체중량 대비 초속경시멘트 분체 26~28중량% 및 액상라텍스 8~9중량%를 포함하고,
   상기 초속경시멘트 분체는 초속경시멘트 45~55중량% 및 잔골재 45~55중량%를 포함하며,
   상기 액상라텍스는 라텍스 30~40중량% 및 물 60~70중량%를 포함하고,
   상기 초속경시멘트 분체는, 굵은골재를 포함하는 전체부피 대비 25.5~26.5부피%로 포함되고,
   상기 액상라텍스는, 굵은골재를 포함하는 전체부피 대비 16.5~17.5부피%로 포함되고,
   상기 굵은골재는, 전체부피 대비 54~56부피%로 포함되고,
   상기 굵은골재는 94~96%의 다짐도로 다짐이 된 후에 상기 모르타르 조성물이 공극에 채워지는 도로 포장 보수용 콘크리트.
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7. 도로의 열화된 포장을 제거하고 청소하는 단계;
   상기 열화된 포장이 제거된 부분에 굵은골재를 채우고 다짐하는 단계;
   상기 굵은골재의 공극에 제4항의 도로 포장 보수용 모르타르 조성물을 주입하는 단계;
   보수된 도로의 표면을 마감하는 단계를 포함하고,
   상기 굵은골재는, 전체부피 대비 54~56부피%로 포함되고,
   상기 굵은골재는 94~96%의 다짐도로 다짐이 된 후에 상기 모르타르 조성물이 공극에 채워지는 도로 포장 보수공법.
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