KR101802698B1 - 친환경 재료를 이용한 도로 측구 및 도막 바닥 보수보강 공법 - Google Patents

친환경 재료를 이용한 도로 측구 및 도막 바닥 보수보강 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 재료를 이용한 도로 측구 및 도막 바닥 보수보강 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열화된 도로 측구 손상 부분을 보수 보강함에 있어 내구성과 접착 강도를 향상시켜 보수 보강 효과를 장기간 유지하는 동시에 단시간에 보수 보강 공사를 안정적으로 완료할 수 있어 경제성도 우수하고, 현장에서 바로 사용할 수 있으므로 사용 편리성도 우수하며, 도로 측구의 동결 융해 및 염해에 대한 저항성이 우수한 특징을 갖는 친환경 보수제 조성물 및 이를 이용한 도로 측구 보수 보강 공법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 열화된 도로 측구 콘크리트의 손상 부분을 보수 보강함에 있어 아크릴계 혼합 수지를 사용하고 특히 시멘트에 클링커, 플라스터, 알파형 반수석고, 실라카퓸, 플라이애쉬, 석회석, 고로슬래그, 하소포졸라나, 폐유리 분말, 아크릴계 재유화형 수지 및 마이크로실리카를 포함한 분말 성분을 포함함으로써 휨강도, 인장강도 및 압축강도 등 물리적 특성이 매우 우수하고, 콘크리트 구조물과의 부착성능이 우수하며, 내화학성 및 방수성도 우수하고, 동결융해 및 염해에 대한 내성도 우수하며, 규산질계 방수제, CSA계 팽창제, 유동화제 등의 분말 성분을 사용함으로써 모르타르의 양생 속도를 향상시키고 방수 효과가 증대될 수 있다. 또한, 개질 라텍스 고무형 수지 성분을 포함함으로써 초기 강도 향상 효과가 획기적으로 증대될 수 있고, 단량체 성분과 개시제 성분 및 유화제를 사용하여 내부 구조를 더욱 치밀하게 함으로써 물성이 더욱 강화되며, 장기 보관 안정성도 우수하고, 특히 도포후 초기 강도 확보가 가능하여 작업 시간을 획기적으로 단축할 수 있으며, 도로 측구의 동결 융해 및 염해에 대한 저항성이 획기적으로 향상되어 보수 보강 효과가 장기간 유지될 수 있는 효과가 있다. 또한, 산업 부산물을 재활용할 수 있으므로 친환경적이며, MMA계 반응수지를 포함하는 표면 보호재로서 마감 시공함으로써 시공 후 내화학성, 방수성, 중성화방지, 방식성 등의 특성이 우수하고, 동결융해 및 염해에 대한 내성도 우수한 동시에 중성화 방지 효과 및 방수 효과도 증대될 수 있는 장점이 있다.

Description

친환경 재료를 이용한 도로 측구 및 도막 바닥 보수보강 공법{Repairing and reinforcing method of road gutter and coated floor using eco-friendly material}
본 발명은 친환경 재료를 이용한 도로 측구 및 도막 바닥 보수보강 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열화된 도로 측구 손상 부분을 보수 보강함에 있어 내구성과 접착 강도를 향상시켜 보수 보강 효과를 장기간 유지하는 동시에 단시간에 보수 보강 공사를 안정적으로 완료할 수 있어 경제성도 우수하고, 현장에서 바로 사용할 수 있으므로 사용 편리성도 우수하며, 도로 측구의 동결 융해 및 염해에 대한 저항성이 우수한 특징을 갖는 친환경 보수제 조성물 및 이를 이용한 도로 측구 보수 보강 공법에 관한 것이다.
일반적으로 도로는 아스팔트나 콘크리트로 포장되어 시공되는데, 도로의 가장자리에는 도로 측구가 마련됨으로써 도로에 고인 물을 배수시키게 된다.
이러한 도로 측구는 차량 등에 의한 진동과 겨울철 물의 동결 융해 및 염화칼슘 등의 염해로 인해서 시간이 경과함에 따라 노화 및 열화되므로 도로 측구의 장기 사용성을 확보하기 위해서는 이러한 노화 부분 및 열화 부분에 대한 보수 및 보강 작업이 필요하게 된다.
보통, 도로 측구는 열화된 부분을 치핑하여 파쇄하고 파쇄된 부분에 모르타르 또는 레미콘을 포설하여 일정 시간 양생시킴에 의해 보수 공사를 진행하는데, 기존의 도로 측구 보수 방법은 보통 모르타르 또는 레미콘의 양생 기간이 28일 정도로 너무 긴 단점이 있었다.
이러한 문제를 해결하여 시공 기간을 단축하고 내구성, 동결 융해 저항성 등의 성능을 향상시키고자 하는 기술 개발이 지속적으로 진행 중에 있으며, 관련 특허도 다양하게 제안되고 있다.
일 예로, 대한민국 등록특허 제10-1314298호는 도로 측구에 도포되도록 수용성 MMA 수지, 실리콘, 실리케이트, 실란을 혼합하여 접착제를 제조하고 상기 접착제를 도로 측구 손상 부위에 도포한 후, 그 위에 시멘트 모르타르와 수용성 MMA 폴리머 수지를 포함하는 보강제를 도포하고, 이어서 상기 보강제의 표면에 수용성 코팅제를 도포하는 방법으로 도로 측구 열화 부분을 보수 보강하는 기술을 제안한다. 이 특허는 노화되거나 열화된 도로 측구를 파쇄하지 않고도 보수재를 도포하여 도로 측구의 내구성을 회복시키며, 동결 융해 저항성 및 강도를 향상시킬 수 있고, 도로 측구의 보수 작업에 소요되는 비용을 절감할 수 있다는 점을 이점으로 설명하고 있다. 그러나, 이 기술에서 사용되는 보강제는 양생 시간이 오래 걸리고 초기 강도 강화 효과가 크지 않다는 한계가 있어 경제성이 떨어진다는 단점이 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-1023015호는 도로 측구의 열화된 부분을 파쇄하고 이렇게 파쇄된 부분에 폴리머, 팽창제, 시멘트, 규사, 광물질 혼화재, 혼화재 등을 프리믹스 타입으로 모르타르 포설한 후, 상기 프리믹스 타입 모르타르를 양생시키는 순서로 도로 측구 손상 부분을 보수 보강하는 기술을 제안한다. 이 기술에서는 강도가 우수한 모르타르를 도로 측구의 파쇄부에 포설함으로써 파쇄부가 경계석의 하부보다 얕아도 충분한 강도가 유지될 수 있으며, 이에 따라 시공시 발생할 수 있는 진동으로 인한 경계석의 위치 또는 형태 변경을 방지할 수 있다는 점을 장점으로 설명하고 있다. 그러나, 이 기술에서 사용되는 보강제는 초기 강도가 충분히 발휘되지 않는다는 단점이 있고, 특히 동결융해와 염해에 대한 저항성이 충분히 확보되지 않는다는 한계가 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-1461198호는 시멘트계 혼합물, 석고, 규산질계 방수제, CSA계 팽창제, 점도증강제, 유동화제, 경화촉진제, 지연제, 규사로 이루어진 무기분체 조성물과, 아크릴 모노머가 공중합체로 이루어진 에멀젼 수지 및 방부제, 소포제, 습윤제, 물로 이루어진 액상폴리머수지 조성물, 콘크리트 강화 친수성 단섬유를 혼합하여 중도제를 제조하고 이를 도로 측구의 파쇄부위에 도포하는 방법에 의해 도로 측구 손상 부분을 보수 보강하는 기술을 제안한다. 이 기술에서는 상기 조성에 따른 중도제를 사용함으로써 차량 통행시 진동에 의해 박리가 발생하는 것을 방지하는 내진성이 향상되며, 동절기에 살포되는 염화칼슘에 대한 내염성이 우수하며, 콘크리트 강화 친수성 단섬유를 사용하여 균열 발생을 억제할 수 있는 점을 장점으로 설명하고 있다. 그러나, 이 기술에서 사용되는 중도제는 초기 강도가 충분치 않고, 동결융해와 염해에 대한 저항성도 충분치 않은 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 제안된 기술의 한계점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 손상된 도로 측구 콘크리트를 보수 보강함에 있어 휨강도, 인장강도 및 압축강도 등 물리적 특성을 높게 유지할 수 있도록 하면서, 단시간에 경화가 완료되어 작업성과 사용성도 매우 우수한 동시에, 초기 강도 확보가 가능한 장점이 있고, 또한, 동결융해 및 염해에 대한 내성도 우수하여 장기 내구성이 우수하고, 특히 2액형으로 구성되어 장기 저장 안정성이 우수하며, 산업 부산물을 재활용할 수 있으므로 친환경적이고, 시공 후 내화학성, 방수성, 중성화방지, 방식성 등의 특성이 우수한 친환경 보수제 조성물 및 이를 이용한 도로 측구 콘크리트의 보수 보강 시공 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
(1) 시멘트 50~100중량부, 클링커 0.5 내지 10 중량부, 플라스터 0.5 내지 10 중량부, 알파형 반수석고 0.5 내지 10 중량부, 실리카퓸 0.1 내지 5 중량부, 플라이애쉬 0.01 내지 5 중량부, 석회석 0.5 내지 10 중량부, 고로슬래그 1 내지 20 중량부, 하소포졸라나 0.01 내지 10 중량부, 폐유리 분말 0.1 내지 5 중량부, 아크릴계 재유화형 수지 0.1 내지 5 중량부 및 마이크로실리카 0.01 내지 10 중량부를 포함하는 제1분말 성분 10~70 중량%; 및 규산질계 방수제 2 ~ 7중량부, CSA계 팽창제 1.5 ~ 3중량부, 점도증강제 0.05 ~ 0.2중량부, 유동화제 0.3 ~ 1.1중량부, 경화촉진제 0.05 ~ 0.3중량부, 지연제 0.1 ~ 0.4중량부 및 규사 42 ~ 64중량부를 포함하는 제2분말 성분 30~90 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 분체 성분 100 중량부와 수용성 폴리비닐알코올 단섬유 성분 및 폴리프로필렌 단섬유 성분이 30~50:50~70의 중량 비율로 혼합되어 있는 섬유 성분 1~10 중량부를 혼합하여 얻어지는 주재 성분; 및
(2) (a) EVA(Ethylene-vinyl acetate) 수지, NR(Natural rubber) 수지, NBR(Natural rubber-Butadiene rubber) 수지 및 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 수지 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 액상 수지와 카본블랙 및 섬유를 혼합하여 얻어진 개질 라텍스로 이루어지는 제1액 10~30 중량부 및 (b) 메틸메타아크릴레이트 1 내지 7 중량부, 스티렌모노머 5 내지 20 중량부, 노말부틸아크릴레이트 1 내지 10 중량부, 메틸아크릴레이트 0.1 내지 10 중량부, 이소보닐아크릴레이트 0.1 내지 10 중량부, 개시제 0.05 내지 5 중량부 및 유화제 0.05 내지 5 중량부를 포함하는 제2액 1~20 중량부를 포함하여 이루어진 액재 성분;
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2액형 보수제 조성물.
또한, 상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은
(a) 손상된 도로 측구 콘크리트 구조물의 시공 대상면을 치핑하여 손상되지 않은 부분이 나올 때까지 표면 또는 단면을 다듬는 단계;
(b) 상기 다듬어진 시공 대상면에 프라이머를 100~300g/m2의 범위로 하도 도포하는 단계; 및
(c) 상기 프라이머가 하도 도포된 표면에 상기 본 발명에 따른 2액형 보수제 조성물을 주재 및 액재 성분을 100 : 30~100의 중량비로 혼합한 후 이를 중도 도포하고 양생시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 측구 콘크리트 보수 보강 시공 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 (c)단계 이후에,
(d) 아크릴계 수지, 고무칩, 에어로겔 및 분말 성분을 포함하는 1차 표면 보호재를 도포하고 경화시키는 단계; 및
(e) 상기 1차 표면 보호재가 도포된 위에 메틸메타크릴레이트(MMA) 수지를 포함하는 액상 성분 100 중량부와 무기분말 성분 30~300 중량부를 포함하는 2차 표면 보호재를 도포하고 경화시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 (d)의 상기 분말 성분은 입경이 1~100㎛인 운모 30~50 중량%, 석분 30~50 중량%, 산화티탄 5~20 중량%를 혼합한 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 (e)의 무기분말 성분은 실리카 분말, 알루미나 시멘트 및 벤토나이트 분말을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 열화된 도로 측구 콘크리트의 손상 부분을 보수 보강함에 있어 아크릴계 혼합 수지를 사용하고 특히 시멘트에 클링커, 플라스터, 알파형 반수석고, 실라카퓸, 플라이애쉬, 석회석, 고로슬래그, 하소포졸라나, 폐유리 분말, 아크릴계 재유화형 수지 및 마이크로실리카를 포함한 분말 성분을 포함함으로써 휨강도, 인장강도 및 압축강도 등 물리적 특성이 매우 우수하고, 콘크리트 구조물과의 부착성능이 우수하며, 내화학성 및 방수성도 우수하다. 또한, 동결융해 및 염해에 대한 내성도 우수하며, 규산질계 방수제, CSA계 팽창제, 유동화제 등의 분말 성분을 사용함으로써 모르타르의 양생 속도를 향상시키고 방수 효과가 증대될 수 있다. 또한, 개질 라텍스 고무형 수지 성분을 포함함으로써 초기 강도 향상 효과가 획기적으로 증대될 수 있고, 단량체 성분과 개시제 성분 및 유화제를 사용하여 내부 구조를 더욱 치밀하게 함으로써 물성이 더욱 강화되며, 장기 보관 안정성도 우수하고, 특히 도포후 초기 강도 확보가 가능하여 작업 시간을 획기적으로 단축할 수 있으며, 도로 측구의 동결 융해 및 염해에 대한 저항성이 획기적으로 향상되어 보수 보강 효과가 장기간 유지될 수 있는 효과가 있다.
또한, 산업 부산물을 재활용할 수 있으므로 친환경적이며, MMA계 반응수지를 포함하는 표면 보호재로서 마감 시공함으로써 시공 후 내화학성, 방수성, 중성화방지, 방식성 등의 특성이 우수하고, 동결융해 및 염해에 대한 내성도 우수한 동시에 중성화 방지 효과 및 방수 효과도 증대될 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 보수제 조성물은 하기와 같이 분체로 이루어진 주재 성분 및 액재 성분의 2액형으로 구성된다. 또한, 모르타르 조성시 물을 사용하지 않고 상기 액재 성분만을 주재 성분과 혼합하여 모르타르를 구성하여 보수제로 사용한다.
먼저, 상기 주재 성분은 하기와 같이 구성된다. 즉,
시멘트 50~100중량부, 클링커 0.5 내지 10 중량부, 플라스터 0.5 내지 10 중량부, 알파형 반수석고 0.5 내지 10 중량부, 실리카퓸 0.1 내지 5 중량부, 플라이애쉬 0.01 내지 5 중량부, 석회석 0.5 내지 10 중량부, 고로슬래그 1 내지 20 중량부, 하소포졸라나 0.01 내지 10 중량부, 폐유리 분말 0.1 내지 5 중량부, 아크릴계 재유화형 수지 0.1 내지 5 중량부 및 마이크로실리카 0.01 내지 10 중량부를 포함하는 제1분말 성분 10~70 중량%; 및 규산질계 방수제 2 ~ 7중량부, CSA계 팽창제 1.5 ~ 3중량부, 점도증강제 0.05 ~ 0.2중량부, 유동화제 0.3 ~ 1.1중량부, 경화촉진제 0.05 ~ 0.3중량부, 지연제 0.1 ~ 0.4중량부 및 규사 42 ~ 64중량부를 포함하는 제2분말 성분 30~90 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 분체 성분 100 중량부와 수용성 폴리비닐알코올 단섬유 성분 및 폴리프로필렌 단섬유 성분이 30~50:50~70의 중량 비율로 혼합되어 있는 섬유 성분 1~10 중량부를 혼합하여 얻어진다.
이하에서는 상기 주재 성분을 이루는 각 성분에 관하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명에서 상기 분체 성분은 제1분말 성분과 제2분말 성분을 혼합하여 사용하며, 상기 제1분말 성분은 결합제의 역할을 하는 성분이고 상기 제2분말 성분은 상기 제1분말 성분의 성능을 향상시키기 위한 성분이다.
본 발명에 따른 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 시멘트는 초기 압축강도, 휨강도, 접착 강도 등의 강도를 증대시키고 경화시간을 단축하도록 조성된다. 구체적으로 상기 시멘트 성분은 일반 포틀랜트 시멘트를 사용할 수 있으며 그 외에 초속경시멘트, 알루미나 시멘트, 아윈계 시멘트 등을 혼합하여 사용할 수도 있다.
또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 클링커(clinker)는 규산칼슘인 알라이트, 베라이트 및 세라이트 등으로 구성된다. 상기 클링커는 결합제와 액재의 혼합을 촉진시키는 역할을 한다. 상기 클링커는 상기 제1분말 성분 중에 0.5 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 클링커의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우는 결합제와 액재의 혼합이 용이하지 않으며, 10 중량부를 초과하는 경우는 강도가 저하되는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 석고는 결합제를 액재에 혼합시 점성을 증가시켜 부착성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 석고는 상기 제1분말 성분 중에 1 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 석고의 함량이 1 중량부 미만인 경우는 본 발명에 따른 보수제의 점성 및 부착성이 저하되는 문제가 있으며, 10 중량부를 초과하는 경우는 강도가 낮아지는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 플라스터(plaster)는 결합제에 포함된 성분이 액제와 용이하게 혼합되도록 하는 역할을 한다. 상기 플라스터는 상기 제1분말 성분 중에 0.5 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 따라서, 상기 플라스터의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우는 결합제에 포함된 다양한 성분이 액재와 용이하게 혼합되기 어려운 문제가 있고, 10 중량부를 초과하는 경우는 강도 및 내화학성 등이 저하되는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 알파형 반수석고는 이수석고를 -600 토르(torr) 이상의 감압 하에 약 75~100℃의 온도로 1시간 이상 가열하여 얻어진 것으로서, 감압 가열에 의해 알파형 반수석고로 제조되며 상기 알파형 반수석고는 시멘트와 혼합하여 사용하는 경우 수축 팽창율이 거의 제로에 가까운 성능을 발휘하며, 수축 팽창에 의한 균열을 억제하는 효과가 있다. 더욱 구체적으로 설명하면, 일반적으로 석고는 크게 천연석고와 화학석고로 나뉘는데, 보통 SO3의 함량에 따라 순도가 결정되며 석고에 들어있는 결정수의 함량에 따라 이수석고, 반수석고, 무수석고로 구분된다. 이수석고는 탈수조건에 따라 알파형, 베타형 또는 무수석고로 전이되는데 건조한 상태에서 탈수가 이루어지는 경우에는 베타형으로, 습식상태에서 탈수되는 경우에는 알파형으로 전이된다. 알파형 반수석고는 베타형 반수석고에 비하여 강도가 10배 이상 뛰어나고 초기 경화시간이 짧으며 수축 팽창에 따른 균열을 억제하는 효과가 있다. 또한, 알파형 반수석고는 후술하는 CSA계 팽창제와 함께 고강도, 급결 및 팽창성을 강화하는 역할을 하며, CSA계 팽창제의 단점을 보완하는 역할을 한다.
본 발명에서 상기 알파형 반수석고는 상기 제1분말 성분 중에 0.5 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 알파형 반수석고의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우는 균열에 대한 저항성이 저하되며, 10 중량부를 초과하는 경우는 반응속도가 빨라져서 가사시간이 짧아지므로 작업성이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 실리카퓸(silica fume)은 비정질의 활성 실리카로서 평균입경이 0.15㎛ 정도이며, 완전 구형에 가까운 입자이다. 실리카퓸은 구상입자의 특성에 의해 결합제 입자 사이의 충진 효과에 의하여 방수성 및 내화학성을 향상시키며, 보수제의 강도를 향상시키는 역할을 한다. 특히, 실리카퓸은 보수제의 부착성능을 향상시키는 역할을 하기도 한다. 상기 실리카퓸은 상기 제1분말 성분 중에 0.1 중량부 내지 5 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 실리카퓸의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우는 보수제의 방수성 및 내화학성이 저하되고 강도가 낮아지는 문제가 있으며, 5 중량부를 초과하는 경우는 균열이 발생할 수 있는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 플라이애쉬(fly ash)는 화력발전소 등 석탄을 연료로 사용하는 시설에서 석탄을 태우고 남은 성분들이 산화물 형태로 남아 산화 실리콘(SiO2)나 산화 알루미늄(Al2O3) 성분의 미세한 먼지로 남은 것을 의미한다. 상기 플라이애쉬를 콘크리트에 혼합하여 사용하면 작업성이 개선되고 경화열이 낮아질 뿐만 아니라 장기적인 강도 및 수밀성이 향상되어 경제적이다. 상기 플라이애쉬는 상기 제1분말 성분 중에 0.01 중량부 내지 5 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 플라이애쉬의 함량이 0.01 미만인 경우는 보수제의 부착성능이 저하되며, 5 중량부를 초과하는 경우는 내화학성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 석회석은 본 발명에 따른 보수제의 부착성을 보조적으로 향상시키는 역할을 한다. 상기 석회석은 상기 제1분말 성분 중에 0.5 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 석회석의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우는 보수제의 부착성 향상 효과가 저하되며, 10 중량부를 초과하는 경우는 내화학성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 고로슬래그는 제철소 등에서 철강을 제조하는 과정에서 발생하는 부산물로서, 고로슬래그의 주성분은 알루미나 규산염이며, 이를 결합제에 혼합하는 경우 경화과정에서 발생하는 열인 수화열을 낮추는 역할을 하며, 보수제의 내구성 및 내화학성을 높이는 역할을 한다. 특히 고로슬래그는 투수성이 낮아 본 발명에 따른 보수제의 방수성을 향상시키는 역할을 하고 동결융해 및 염해에 대한 저항성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 고로슬래그는 상기 제1분말 성분 중에 0.01 중량부 내지 5 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 슬래그의 함량이 0.01 중량부 미만인 경우는 보수제의 내구성, 내화학성, 방수성, 동결융해 저항성 및 염해 저항성이 저하되는 문제가 있으며, 5 중량부를 초과하는 경우는 보수제의 균열이 발생할 수 있고 보수제의 무게가 증가하는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 하소포졸라나(calcinated pozzolana)는 주로 세립인 적색의 화산성 흙으로 구성되어 있는 천연 포졸라나에 칼슘을 첨가하여 제조하며, 본 발명에 따른 보수제의 방수성을 향상시키는 역할을 한다. 구체적으로 상기 하소포롤라나는 천연 포졸라나 100 중량부에 칼슘 1~20 중량부를 혼합한 혼합물을 1000~1200℃에서 0.5~1 시간 동안 소성한 후 평균입도가 10~20 μm가 되도록 분쇄한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 처리된 하소포졸라나는 모르타르에 적용시 조직의 치밀성을 향상시켜 방수성 및 강도를 증가시키는 역할을 한다. 상기 하소포졸라나는 상기 제1분말 성분 중에 0.01 중량부 내지 5 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 하소포졸라나의 함량이 0.01 중량부 미만인 경우는 보수제의 방수성이 저하되며, 10 중량부를 초과하는 경우는 보수제의 강도가 저하되는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 폐유리 분말은 보수제에 의한 보수층의 공극을 채워 조직을 치밀하게 함으로써 강도를 증진시키는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 폐유리 분말은 상기 제1분말 성분 중에 0.1 중량부 내지 5 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 폐유리 분말의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우는 보수제의 강도 증진 효과가 미미하고, 5 중량부를 초과하는 경우는 더 이상 상승 효과를 발휘하지 못하는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 아크릴계 재유화형 수지는 시멘트에 혼합될 경우 시멘트가 수화반응을 일으켜 경화될 때 필름을 형성시켜 고분자가 갖는 인장강도 및 접착성 등의 특성을 시멘트에 부가하는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 아크릴계 재유화형 수지는 상기 제1분말 성분 중에 0.1 중량부 내지 5 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 아크릴계 재유화형 수지의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우는 인장강도 및 접착력 강화 효과가 미미하고, 5 중량부를 초과하는 경우는 더 이상 상승 효과를 발휘하지 못하고 작업성이 나빠지는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서 상기 분체 성분의 제1분말 성분에 포함되는 상기 마이크로실리카는 10 내지 200㎛의 입경을 갖는 실리카 입자이며, 본 발명에 따른 보수제의 강도 및 내화학성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 마이크로실리카는 상기 제1분말 성분 중에 0.01 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 마이크로실리카의 함량이 0.01 중량부 미만이면 보수제의 강도 및 내화학성이 저하되며, 10 중량부를 초과하는 경우는 보수제의 부착성능이 저하되는 문제가 있다.
본 발명에서 상기 분체 성분의 제2분말 성분은 상기 제1분말 성분을 사용할 경우의 부작용을 최소화시키고 성능을 향상시키는 용도로 사용된다.
본 발명에서 상기 분체 성분의 제2분말 성분에 포함되는 규산질계 방수제는 시멘트 경화체의 공극을 화학적 및 물리적으로 충진하여 치밀화시킴에 의해 방수성을 향상시킨다. 상기 규산질계 방수제는 상기 제2분말 성분 중에 2~7 중량부로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 규산질계 방수제의 함량이 2 중량부 미만이면 방수효과가 미미하며, 7 중량부를 초과시에는 미반응 물질이 발생하여 물리적 성질이 감소하는 문제점이 있다.
본 발명에서 상기 분체 성분의 제2분말 성분에 포함되는 CSA(Calcium sulphoaluminate)계 팽창제는 상기 제2분말 성분 중에 1.5 ~ 3중량부의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다. 상기 CSA계 팽창제의 함량이 1.5 중량부 미만이면 수축 저감 효과가 미미하며, 3 중량부를 초과하면 팽창이 발생하여 경화체가 파괴되는 현상이 나타나며 강도 등 물성이 저하될 수 있다.
본 발명에서 상기 분체 성분의 제2분말 성분에 포함되는 점도증강제는 셀룰로오스계 증점제, 스타치계 증점제 등을 사용할 수 있다. 이때 본 발명에서 상기 점도증강제는 제2분말 성분 중에 0.05 ~ 0.2 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 0.05 중량부 미만이면 재료 분리가 발생할 수 있고, 0.2 중량부를 초과하면 응집이 과도하게 일어나 블리딩 현상을 유발하여 시공 품질이 저하될 수 있다.
본 발명에서 상기 분체 성분의 제2분말 성분에 포함되는 유동화제는 나프탈렌계, 멜라민계, 폴리카르본산계 등의 유동화제를 사용할 수 있다. 이때, 본 발명에서 상기 유동화제는 제2분말 성분 중에 0.3 ~ 1.1 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 함량이 0.3 중량부 미만이면 점도를 떨어뜨리는 효과를 발휘할 수 없고, 1.1 중량부를 초과할 경우에는 재료분리, 블리딩 발생 등의 문제점들이 발생할 수 있다.
본 발명에서 상기 분체 성분의 제2분말 성분에 포함되는 경화촉진제는 CaCl2, Na2CO3, Al(OH)3, NaAlO2 등의 염화물이나 알카리 탄산염, 알카리 알루민산염 등의 무기계 경화촉진제가 사용될 수 있으며, 상기 경화촉진제는 제2분말 성분 중에 0.05 ~ 0.3중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 분체 성분의 제2분말 성분에 포함되는 지연제는 시멘트 수화물의 생성을 억제하는 기능이 있어 경화시간을 자유롭게 조절하는 역할을 하며, 주석산, 글루콘산, 구연산, 옥시카본산 등이 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 지연제는 제2분말 성분 중에 0.1∼0.4 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 분체 성분의 제2분말 성분에 포함되는 규사는 조성물의 비중을 고려하여 42 ~ 64 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기와 같은 조성으로 얻어지는 제1분말 성분과 제2분말 성분은 각각 10~70 중량% 및 30~90 중량%의 범위로 혼합되어 분체 성분을 이룬다.
이어서, 상기 주재 성분을 이루는 섬유 성분은 수용성 폴리비닐알코올 단섬유 성분 및 폴리프로필렌 단섬유 성분의 혼합물로 이루어진다. 이 때 혼합비율은 수용성 폴리비닐알코올 단섬유와 폴리프로필렌 단섬유가 각각 30~50:50~70의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 친수성 폴리비닐알코올 단섬유 성분은 탄소를 함유한 솔벤트, 기름, 염분, 알칼리에 매우 높은 저항성을 나타내며 직사 광선에 노출되어도 뛰어난 저항성을 가지고 있다. 또한, 섬유 표면에 수산기를 가지고 있는 친수성 구조로서 액상에서 분산이 잘되고 높은 탄성계수와 분체 성분에 대한 부착성능이 우수하며, 비교적 작은 직경을 갖추고 있어 미소균열을 억제하고 안정화하며 섬유의 가교작용을 통하여 역학적 성질을 증대시키는데 매우 효과적이며 피로와 충격하중에 의해 발생하는 균열을 억제하는데 효과적이다.
본 발명에 사용되는 상기 친수성 폴리비닐알코올 단섬유는 비중 1.1~1.3g/㎤, 직경 9~12㎛, 인장강도 7,000~9,000kgf/㎠, 길이 3∼8㎜ 인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 폴리프로필렌 단섬유 성분은 탄력이 강하여 외력에 의한 균열 발생을 억제하는 효과가 있다.
상기 친수성 폴리비닐알코올 단섬유와 폴리프로필렌 단섬유로 이루어진 섬유 성분은 상기 분체 성분 100 중량부에 대하여 1~10 중량부의 범위로 혼합되는 것이 바람직하다. 상기 섬유 성분이 1 중량부 미만이면 보강 효과를 기대하기 어렵고 10 중량부를 초과하면 재료 불균형에 의한 접착력 약화 및 작업성 저하를 초래할 수 있다.
이어서, 상기 액재 성분에 관하여 설명한다.
본 발명에서 상기 액재 성분은 라텍스계 고무 수지(제1액) 및 메틸메타크릴레이트를 포함하는 MMA계 수지(제2액)로 구성된다.
먼저, 상기 라텍스계 고무 수지로는 EVA(Ethylene-vinyl acetate) 수지, NR(Natural rubber) 수지, NBR(Natural rubber-Butadiene rubber) 수지 및 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 수지 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 수지 혼합물로 이루어진 액상 고분자 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 상기 라텍스계 고무 수지는 모르타르의 경화 전 상태에서 유동성 증가, 작업시간(가사시간) 증대 및 작업성 개선 효과를 나타내며, 경화 후에는 표면 부착력 증가, 응집력 증가, 굴곡강도 증가, 방수력 증대 등의 성능을 발현시키는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 라텍스계 고무 수지는 상기 액상 고무 수지에 카본블랙 및 섬유를 일정량 혼합하여 사용한다.
본 발명에서 상기 카본블랙은 라텍스계 고무 수지와 혼합될 경우 장기 압축강도를 향상시키는 역할을 한다.
또한, 상기 섬유는 라텍스계 고무 수지와 혼합될 경우 휨강도 및 인장강도를 향상시키는 역할을 하며, 본 발명에서 상기 섬유는 셀룰로오스와 같은 천연 섬유나 나일론, 폴리에스테르와 같은 합성섬유를 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 개질 라텍스 성분을 이루는 액상 고무 수지와 카본블랙 및 섬유의 혼합 비율은 100:0.1~10:0.1~10 중량비인 것이 바람직하다.
본 발명에서 제2액을 이루는 MMA계 수지는 메틸메타아크릴레이트 1 내지 7 중량부, 스티렌모노머 5 내지 20 중량부, 노말부틸아크릴레이트 1 내지 10 중량부, 메틸아크릴레이트 0.1 내지 10 중량부, 이소보닐아크릴레이트 0.1 내지 10 중량부, 개시제 0.05 내지 5 중량부 및 유화제 0.05 내지 5 중량부를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 상기 메틸메타아크릴레이트(methyl methacrylate, MMA)는 본 발명에 따른 보수제의 점성 및 접착성을 높이는 역할을 한다. 상기 메틸메타아크릴레이트는 상기 제2액 중에 1 내지 7 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 메틸메타아크릴레이트가 1 중량부 미만으로 포함되는 경우 보수제의 점성이 낮아져 콘크리트 구조물에 대한 부착성능이 저하되는 문제가 있으며, 7 중량부를 초과하는 경우는 지나친 점성으로 인하여 아크릴 에멀젼 수지가 장섬유 및 결합제 등과 용이하게 혼합되지 못하며, 이에 따라 아크릴 에멀젼 수지의 분산성이 저하되는 문제가 있고 또한 지나친 점성으로 인하여 작업성이 저하되는 문제도 발생한다.
상기 스티렌 모노머(styrene monomer)는 개시제에 의하여 폴리머 형태로 중합되며, 본 발명에 따른 보수제의 경화를 촉진시키고 강도를 증가시키는 역할을 한다. 상기 스티렌 모노머는 상기 제2액 중에 5 내지 20 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 스티렌 모노머가 5 중량부 미만으로 포함되는 경우는 보수제의 경화속도가 낮아지고 경화된 보수제의 강도가 저하되며, 20 중량부를 초과하는 경우는 필요 이상으로 포함되는 것으로서 경제성이 떨어진다.
상기 노말부틸아크릴레이트(n-butyl acrylate)는 본 발명에 따른 보수제의 부착성능을 향상시키는 역할을 한다. 상기 노말부틸아크릴레이트는 상기 제2액 중에 1 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 노말부틸아크릴레이트가 1 중량부 미만으로 포함되는 경우는 보수제의 부착력이 저하되며, 10 중량부를 초과하는 경우는 경제성이 떨어진다.
상기 메틸아크릴레이트(methyl acrylate)는 본 발명에 따른 보수제의 부착성능 및 강도를 향상시키는 역할을 한다. 상기 메틸아크릴레이트는 상기 제2액 중에 0.1 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 메틸아크릴레이트가 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우는 부착성능 및 강도특성이 저하되고, 10 중량부를 초과하는 경우는 경제성이 떨어진다.
상기 이소보닐아크릴레이트(isobornyl acrylate)는 본 발명에 따른 보수제에 포함된 성분의 분산성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 이소보닐아크릴레이트는 상기 제2액 중에 0.1 내지 10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 이소보닐아크릴레이트가 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우는 다양한 성분의 분산성이 저하되어 보수제의 균일한 물성을 얻기가 어려운 문제가 있고, 10 중량부를 초과하는 경우는 기타 다른 성분의 첨가량이 제한되어 보수제의 우수한 강도 및 부착성능을 얻기 어려운 문제가 있다.
본 발명에서는 상기와 같이 구성되는 모노머 성분과는 별도로 개시제 및 유화제을 포함한다.
본 발명에서 상기 개시제는 상기 상기 모노머 성분의 중합반응을 개시하는 역할을 하며, 이러한 개시제로는 t-부틸퍼옥시벤조에이드, 벤조일퍼옥사이드, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 쿠멘히드로퍼옥사이드, t-부틸아세테이프, 또는 2,5-디메틸헥실-2,5-디퍼옥시벤조에이트 등이 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 개시제는 상기 제2액 중에 0.05 내지 5.0 중량부의 범위로 사용되는 것이 바람직한데, 상기 개시제의 함량이 0.05 중량부 미만인 경우는 모노머의 중합 개시반응이 저하되어 결국 보수제의 강도 특성이 낮아지는 문제가 있으며, 5.0 중량부를 초과하는 경우는 중합반응의 효율적 제어가 어려운 문제가 있다.
본 발명에서 상기 유화제는 본 발명에 따른 보수제에 물을 첨가하는 경우 보수제가 물과 용이하게 혼합되도록 하는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 유화제로는 글리세린지방산에스테르, 솔비탄지방산에스테르, 또는 폴리글리세린지방산에스테르 등이 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 유화제는 상기 제2액 중에 0.05 내지 5.0 중량부의 범위로 사용되는 것이 바람직한데, 상기 유화제의 함량이 0.05중량부 미만인 경우는 보수제의 시공시 보수제가 물과 용이하게 혼합되기 어려운 문제가 있고, 5 중량부를 초과하는 경우는 보수제의 강도 및 부착성능이 발휘되기 어려운 문제가 있다.
본 발명에서 방부제, 소포제, 습윤제 등의 첨가제가 보수제의 성능을 저하시키지 않는 범위 내에서 혼합되어 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 주재 성분과 액재 성분은 사용전에 사용 직전에 혼합되며, 추가로 충전재 및 골재와 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 주재 성분과 액재 성분은 각각 100 : 30~100의 중량비율로 혼합되는 것이 바람직하다.
다만, 기존 1액형 보수제(모르타르)의 경우와 같이 물이 사용되는 것은 아니며 상기 액재 성분이 주재 성분과 혼합되어 자체 경화됨으로써 보수 보강을 달성할 수 있게 된다.
본 발명에서 혼합될 수 있는 상기 충전재는 구체적으로 석회석, 석분, 탈크에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 골재는 규사가 적합하며, 규사의 입도는 0.2 ~ 2.5 ㎜인 것이 수중에서 분리되지 않고 접착성이 좋은 모르타르를 제조하기에 적합하므로 바람직하다.
다음으로 상기 본 발명에 따른 보수제 조성물을 이용하여 도로 측구 콘크리트를 보수 보강 시공하는 방법에 관하여 설명한다.
본 발명에 따른 도로 측구 콘크리트 보수 보강 시공 방법은
(a) 손상된 도로 측구 콘크리트 구조물의 시공 대상면을 치핑하여 손상되지 않은 부분이 나올 때까지 표면 또는 단면을 다듬는 단계;
(b) 상기 다듬어진 시공 대상면에 프라이머를 100~300g/m2의 범위로 하도 도포하는 단계; 및
(c) 상기 프라이머가 하도 도포된 표면에 상기 본 발명에 따른 2액형 보수제 조성물을 주재 및 액재 성분을 100 : 30~100의 중량비로 혼합한 후 이를 중도 도포하고 양생시키는 단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명에서 상기 (a)단계는 도로 측구에 치핑 작업을 행하거나 도로 축구에 세척수를 분사하여 도로 측구의 열화된 상면을 제거하는 단계이다.
본 발명에서 상기 (b)단계는 도로 측구에 상기 (a)단계에서 다듬어진 시공 대상면에 프라이머(바탕제)를 도포하는 단계이다. 본 발명에서 상기 프라이머는 일반적으로 사용되는 프라이머를 사용할 수 있으며 이에 관하여 특별히 한정하지는 않는다.
본 발명에서 상기 (c)단계는 상기 프라이머가 도포된 도로 측구에 2액형 보수제(모르타르)를 포설하고 양생하는 과정이다.
본 발명에서 상기 (c)단계의 보수제 도포시 스프레이 또는 흙손을 이용하여 1차 타설시 5~15 mm, 2차 및 3차 타설시 20~50 mm 및 최종 타설시 5~15 mm 두께로 시공 및 미장하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 (c)단계 이후 상기 (c)에서 보수제가 도포되고 양생된 후에 표면 보호재를 50~200g/m2의 범위로 상도 도포하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 표면 보호재로는 1차 표면 보호재 및 2차 표면 보호재의 2종류를 순차적으로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 1차 표면 보호재는 아크릴계 수지, 고무칩, 에어로겔 및 분말성분을 포함하여 구성된다. 상기 1차 표면 보호재의 조성은 상기 아크릴계 수지 30~50 중량부, 고무칩 10~30 중량부, 에어로겔 5~20 중량부 및 분말성분 20~50 중량부를 포함하여 구성된다.
구체적으로 상기 아크릴계 수지는 구체적으로 아크릴 라텍스로서 부틸 아크릴레이트, 아크릴산, 메틸메타크릴레이트(MMA), 2-에틸헥실아크릴레이트 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 공중합체를 사용할 수 있다.
또한 상기 고무칩은 천연 고무칩 또는 폐타이어 등의 재활용 고무칩을 사용할 수 있으며, 구체적으로 약 입경 0.2~0.8 mm로 분쇄된 것을 사용할 수 있다. 상기 고무칩은 아크릴 수지에 혼합되어 중도 층에 단열 및 결로방지 작용 효과를 부여하고 중도층의 손상과 들뜸을 방지하는 동시에 외부 충격을 흡수하는 역할을 한다.
상기 에어로겔(aerogel)은 구체적으로 실리카 에어로겔 분말을 사용할 수 있으며, 분말의 입경이 약 10~2000㎛인 투명한 나노 다공물질로서 밀도가 약 0.05~0.1g/cm3, 기공율 90~99%, 비표면적 200~2000m2/g, 기공부피 2~10 cm3/g인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 에어로겔은 입자 내부에 존재하는 기공으로 인하여 단열 효과를 부여하여 외부 환경에 따른 바닥재의 영향을 줄이는 역할을 한다.
본 발명에서 상기 분말성분은 입경이 1~100㎛인 운모 30~50 중량%, 석분 30~50 중량%, 산화티탄 5~20 중량%를 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 운모는 도막에 사용되어 탄성력, 신장율 및 접착강도를 강화하는 역할을 한다.
상기 석분은 내마모성, 미끄럼 저항성, 접착력 등을 강화하는 역할을 한다.
상기 산화티탄은 복사광의 투과를 억제하여 단열 성능을 향상시키는 역할은 하고 자외선을 차단하며 방오성을 부여하는 역할을 한다.
상기 1차 표면 보호재는 MMA를 포함하는 바닥재의 방수성, 방식성, 방오성, 내구성, 내수성, 내후성 등 각종 성능을 부여한다.
이어서 상기 1차 표면 보호재가 중도 도포된 위에 MMA 수지를 포함하는 2차 표면 보호재를 마지막으로 상도 도포한다.
상기 2차 표면 보호재는 MMA 수지를 포함하는 액상 성분과 무기분말 성분의 혼합물을 사용하며, 구체적으로는 상기 액상 성분 100 중량부에 대하여 상기 무기분말 성분 30~300 중량부를 혼합하여 사용한다.
상기 액상 성분은 MMA 수지를 포함하는 아크릴계 수용액으로 pH가 약 8~10 범위에 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상기 무기분말 성분은 실리카 분말, 알루미나 시멘트 및 벤토나이트 분말을 포함하여 구성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
구체적으로 상기 무기분말 성분은 실리카 분말 40~70 중량부, 알루미나 분말 1~5 중량부 및 벤토나이트 분말 0.5~5 중량부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 실리카 분말은 도막의 경화를 촉진하는 역할을 하며, 약 0.05~ 0.1 mm의 입경을 갖는 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 알루미나 분말은 건조 수축을 줄이는 역할을 하며 약 0.05~ 2.0mm의 입경을 갖는 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 벤토나이트 분말은 물이나 습기를 흡수하고 점도를 조정하는 역할을 하며, 약 0.05~1.0 mm의 입경을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 2차 표면 보호재는 1회 도장만으로도 내후성, 표면 강도 및 내수성 강화 등의 효과가 뛰어나지만, 그 기능을 최적으로 발휘하기 위해서는 2~3회 재도장할 수도 있다. 본 발명에서 상기 2차 표면 보호재는 상기 1차 표면보호재가 경화된 표면에 20~200g/m2으로 도포하고 도포 두께는 건조 전 단계에서 50 ~ 300㎛의 두께로 도포하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 보수제 조성물 및 이를 이용한 보수 보강 공법은 도로 측구 열화된 콘크리트 뿐만 아니라 콘크리트 도로의 소규모 파손 부분(소파부)의 긴급보수 및 완급보수와 같은 토목 구조물의 보수 및 보강에 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 보수제 조성물은 염분 및 산성 물질 등의 열화 물질의 침투를 억제시킴으로써, 콘크리트 구조물의 내구성을 향상시키는 역할을 하며, 시멘트와의 혼화성이 매우 뛰어나다.
또한, 본 발명에 따른 보수제 조성물은 기존 모재와의 접착력이 우수하고, 콘크리트와의 중성화 반응이 없으며, 내수성, 내오존성, 내약품성, 방수성, 통기성, 자외선에 의해 산화되어 노화되는 현상이 발생하지 않는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 보수제 조성물은 통기성이 우수하고, 결로현상이 발생하지 않으며, 구조물 표면을 산화시키지 않고, 침투성이 우수하고, 침투된 제품이 경화되어 밀도가 조밀하고, 내구성, 방수성이 우수하며, 특히 온도 변화에 따른 수축 및 팽창이 반복되는 모체의 균열을 방지하고, 신축성이 우수하여 진동부위의 작업에 매우 적합한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 보수제 조성물은 강도가 우수하여 양호한 구조물을 얻을 수 있으며, 이산화탄소의 침투를 저지하고, 물 침투를 차단한다. 본 발명에 따른 도로 측구 콘크리트 보수제 조성물은 VOC(volatile organic compound)의 함량이 낮아 환경친화적이고 대기오염이 없으며, 강도 발현성이 높고, 조기 강도성이 우수하며, 미세한 입자로 구성되어 균열 보수 능력이 뛰어나고 균열 발생을 억제한다. 본 발명에 따른 보수제 조성물은 내수성, 내후성, 내화학성, 내오염성이 뛰어나 화학가스, 배기가스, 빗물 등으로부터 모체와 마감면을 보호할 수 있고, 노출 콘크리트 구조물의 보호 마감에 큰 효과를 나타내며, 시공이나 장비 청소에 유기용제 (시너 등)을 사용치 않으므로 환경오염이 없다.
또한, 본 발명에 따른 보수제 조성물은 액상 성분과 분체 성분간의 혼화성이 뛰어나고 배합이 쉬워 시공이 용이하며 작업성이 우수하다. 본 발명에 따른 보수제 조성물은 고탄성, 평활성, 저온안정성(내잔갈라짐), 무취성이 우수하고 적은 물과의 혼합비로 양호한 분산작용을 나타내며, 전체적으로 균일한 강도를 유지함과 동시에 고강도이다. 또한, 결합제의 양호한 분산작용으로 고밀도의 치밀한 조직체를 형성하여 내화학성(내염성, 내산성)이 우수하며 물, 기름 등의 침투를 억제한다.
또한, 본 발명에 따른 보수제 조성물은 콘크리트와의 친화작용으로 부착력이 우수하며, 단기적 부착강도와 장기적 안정성 면에서 모두 우수하다고, 부착강도가 우수하여 5% 이하의 낮은 리바운드율을 나타내어 경제적이다. 또한, 본 발명에 따른 보수제 조성물을 사용하는 경우 강도와 안정성의 적절한 조화로 크랙이 발생하지 않는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명을 실시예예 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
포틀랜트 시멘트 70중량부, 클링커 5 중량부, 석고 5 중량부, 플라스터 5 중량부, 알파형 반수석고 5 중량부, 실리카퓸 3 중량부, 플라이애쉬 3 중량부, 석회석 7 중량부, 고로슬래그 3 중량부, 하소포졸라나 7 중량부, 폐유리 분말 1 중량부, 아크릴계 재유화형 수지 1 중량부, 마이크로실리카 3 중량부를 혼합하여 제1분말 성분을 제조하고, 규산질계 방수제 5 중량부, CSA계 팽창제 2 중량부, 점도 증강제 0.1 중량부, 유동화제 1.0 중량부, 경화촉진제 2 중량부, 지연제 0.2 중량부 및 규사 55 중량부를 혼합하여 제2분말 성분을 제조한 후, 상기 얻어진 제1분말 성분과 제2분말 성분을 50:50 중량비로 혼합하여 분체 성분을 얻었다.
이어서 친수성 폴리비닐알코올 단섬유와 폴리프로필렌 단섬유를 40:60의 중량비로 혼합하여 섬유 성분을 얻고, 상기 분체 성분 100 중량부를 기준으로 상기 섬유 성분 5 중량부를 혼합하여 주재 성분을 얻었다.
이어서 SBR 액상 수지에 카본블랙 및 섬유를 혼합하여 개질 라텍스 성분(제1액)을 얻고, 이어서, 메틸메타아크릴레이트 5 중량부, 스티렌모노머 10 중량부, 노말부틸아크릴레이트 5 중량부, 메틸아크릴레이트 5 중량부, 이소보닐아크릴레이트 5 중량부를 혼합하고, t-부틸퍼옥시벤조에이드 3 중량부 및 글리세린지방산에스테르 4 중량부를 혼합하여 제2액을 얻은 후 이를 각각 20:10의 중량비로 혼합하여 액재 성분을 얻었다.
상기 얻어지는 물질들을 사용 전 주재 성분 100 중량부와 액제 성분 10 중량부를 혼합하여 보수제 조성물을 얻고, 상기와 같이 제조된 보수제 조성물에 석분 및 탈크로 이루어진 충전재 및 규사를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
비교예 1
메틸메타아크릴레이트 7 중량부, 스티렌모노머 8 중량부, 노말부틸아크릴레이트 10 중량부, 메틸아크릴레이트 10 중량부, 이소보닐아크릴레이트 5 중량부를 혼합하여 제1액상 성분을 제조하고, t-부틸퍼옥시벤조에이드 3 중량부 및 글리세린지방산에스테르 3 중량부를 혼합하여 제2액상 성분을 제조한 다음, 클링커 5 중량부, 석고 5 중량부, 플라스터 5 중량부, 무수석고 5 중량부, 실리카퓸 3 중량부, 플라이애쉬 3 중량부, 석회석 7 중량부, 슬래그 3 중량부, 하소포졸라나 7 중량부, 마이크로실리카 3 중량부를 혼합하여 제1분말 성분을 제조하고, 굴껍질 분말 20 중량부, 정수 슬러지 분말 10 중량부, 폐유리 분말 20 중량부 및 폐석고 분말 40 중량부를 혼합하여 제2분말 성분을 제조하였다.
이후 상기 제조된 제1액상 성분과 제2액상 성분을 90:10의 중량비로 혼합하여 액상 성분을 제조한 후 상기 제조된 액상 성분 100 중량부를 기준으로 상기 제1분말 성분 5 중량부, 상기 제2분말 성분 8중량부 및 셀룰로오스 장섬유 3 중량부를 혼합하여 보수제 조성물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 보수제 조성물 50 중량부에 석분 및 탈크로 이루어진 충전재 40 중량부 및 규사 70 중량부를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
비교예 2
메틸메타아크릴레이트 30 중량부, 글리세린지방산에스테르 5 중량부를 혼합하고, 여기에 다시 클링커 5 중량부, 석고 5 중량부, 플라스터 5 중량부, 무수석고 5 중량부, 실리카퓸 3 중량부, 플라이애쉬 3 중량부, 석회석 7 중량부, 슬래그 3 중량부, 하소포졸라나 7 중량부, 마이크로실리카 3 중량부 및 셀룰로오스 장섬유 2 중량부를 혼합하여 보수제 조성물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 보수제 조성물 40 중량부에 석분 및 탈크로 이루어진 충전재 30 중량부 및 규사 60 중량부를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
비교예 3
스티렌모노머 30 중량부, t-부틸퍼옥시벤조에이드 5 중량부 및 글리세린지방산에스테르 5 중량부를 혼합하고 여기에 다시 클링커 5 중량부, 석고 5 중량부, 플라스터 5 중량부, 무수석고 5 중량부, 실리카퓸 3 중량부, 플라이애쉬 3 중량부, 석회석 7 중량부, 슬래그 3 중량부, 하소포졸라나 7 중량부, 마이크로실리카 3 중량부 및 셀룰로오스 장섬유 2 중량부를 혼합하여 보수제 조성물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 보수제 조성물 40 중량부에 석분 및 탈크로 이루어진 충전재 30 중량부 및 규사 60 중량부를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
비교예 4
노말부틸아크릴레이트 30 중량부 및 글리세린지방산에스테르 5 중량부를 혼합하고, 여기에 다시 클링커 5 중량부, 석고 5 중량부, 플라스터 5 중량부, 무수석고 5 중량부, 실리카퓸 3 중량부, 플라이애쉬 3 중량부, 석회석 7 중량부, 슬래그 3 중량부, 하소포졸라나 7 중량부, 마이크로실리카 3 중량부 및 셀룰로오스 장섬유 2 중량부를 혼합하여 보수제 조성물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 보수제 조성물 40 중량부에 석분 및 탈크로 이루어진 충전재 30 중량부 및 규사 60 중량부를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
비교예 5
이소보닐아크릴레이트 30 중량부 및 글리세린지방산에스테르 5 중량부를 혼합하고, 여기에 다시 클링커 5 중량부, 석고 5 중량부, 플라스터 5 중량부, 무수석고 5 중량부, 실리카퓸 3 중량부, 플라이애쉬 3 중량부, 석회석 7 중량부, 슬래그 3 중량부, 하소포졸라나 7 중량부, 마이크로실리카 3 중량부 및 셀룰로오스 장섬유 2 중량부를 혼합하여 보수제 조성물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 보수제 조성물 40 중량부에 석분 및 탈크로 이루어진 충전재 20 중량부 및 규사 70 중량부를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
비교예 6
메틸메타아크릴레이트 5 중량부, 스티렌모노머 10 중량부, 노말부틸아크릴레이트 5 중량부, 메틸아크릴레이트 5 중량부, 이소보닐아크릴레이트 5 중량부, t-부틸퍼옥시벤조에이드 0.1중량부 및 글리세린지방산에스테르 0.1 중량부를 혼합하고, 여기에 다시 클링커 5 중량부, 석고 5 중량부, 플라스터 5 중량부, 무수석고 5 중량부, 실리카퓸 3 중량부, 플라이애쉬 3 중량부, 석회석 7 중량부, 슬래그 3 중량부, 하소포졸라나 7 중량부, 마이크로실리카 3 중량부 및 셀룰로오스 장섬유 2 중량부를 혼합하여 보수제 조성물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 보수제 조성물 40 중량부에 석분 및 탈크로 이루어진 충전재 20 중량부 및 규사 70 중량부를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
비교예 7
메틸메타아크릴레이트 5 중량부, 스티렌모노머 10 중량부, 노말부틸아크릴레이트 5 중량부, 메틸아크릴레이트 5 중량부, 이소보닐아크릴레이트 5 중량부, t-부틸퍼옥시벤조에이드 0.1 중량부 및 글리세린지방산에스테르 0.1 중량부를 혼합한 후, 여기에 다시 석회석 46 중량부를 혼합하여 보수제 조성물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 보수제 조성물 40 중량부에 석분 및 탈크로 이루어진 충전재 30 중량부 및 규사 60 중량부를 혼합하여 모르타르 조성물을 제조하였다.
성능 평가
1. 휨강도, 압축강도, 인장강도, 부착강도 및 부피변화율 테스트
실시예 1 및 비교예 1 내지 7에 따라 제조된 모르타르 조성물의 휨강도, 압축강도, 인장강도, 부피변화율, 부착강도를 측정하였다.
상기 휨강도, 압축강도, 인장강도 및 부착강도는 콘크리트 보수제의 시공 28일 후 KS F 4042-02의 표준에 따라 측정하였으며, 상기 부피변화율은 시공 28일 후의 보수 보강용 모르타르 조성물의 부피를 0℃부터 35℃까지 온도를 달리하여 매일 부피 변화의 정도를 측정함으로써 평가하였고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
샘플 휨강도
(N/㎟)		 압축강도
(N/㎟)		 인장강도
(N/㎟)		 부착강도
(MPa)		 부피변화율
(%)
실시예 1 28.0 75.0 13.0 3.8 0.0001
비교예 1 17.2 50.0 5.0 2.0 0.0005
비교예 2 15.5 35.5 3.5 0.5 0.0009
비교예 3 10.6 40.0 4.0 1.2 0.0012
비교예 4 8.5 30.5 3.8 1.0 0.0008
비교예 5 11.2 35.0 2.9 0.8 0.0009
비교예 6 8.9 35.5 4.4 0.9 0.0010
비교예 7 10.8 38.0 4.2 1.1 0.0015
상기 표 1을 참고하면, 본 발명에 따른 모르타르 조성물은 기존 재료들에 비하여 강도특성 및 부착성능 면에서 매우 우수하다는 것을 나타낸다.
2. 방수성 및 내화학성 테스트
실시예 1 및 비교예 1 내지 7에 따라 제조된 모르타르 조성물의 방수성 및 내화학성을 측정하였다.
상기 방수성은 상기 모르타르 조성물을 콘크리트 구조물 위에 1㎝ 두께로 도포하고 모르타르 조성물층 상에 원통형의 물탱크를 설치하여 1개월 단위로 수분의 침투여부를 6개월간 확인하였다.
내화학성은 35‰의 염분 농도를 갖는 염수 및 2%농도의 황산용액을 각각 콘크리트 구조물 상에서 경화 후 28일 지난 모르타르 조성물층 상에 매일 1시간씩 처리한 후 모르타르 조성물층이 손상되었는지 여부를 1일 단위로 60일간 확인하였다.
그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
샘플 방수성 테스트
(개월)		 내화학성 테스트 (일)
염수 황산용액
실시예 1 - - 45
비교예 1 1 5 15
비교예 2 1 20 5
비교예 3 2 35 10
비교예 4 1 40 15
비교예 5 2 26 8
비교예 6 1 39 12
비교예 7 1 27 9
상기 표 2를 살펴보면, 실시예 1의 경우는 6개월간 수분이 전혀 침투되지 않은 반면, 비교예 1 내지 7의 경우는 1~2개월 경과 후 수분이 침투된 것을 확인할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 보수 보강용 모르타르 조성물의 우수한 방수 성능을 나타내는 결과인 것으로 해석된다.
또한, 상기 표 2를 살펴보면, 실시예 1의 경우는 60일간 처리된 염수에 의하여 전혀 표면 손상이 일어나지 않았으며, 황산용액을 처리한 경우 45 내지 52일간 표면 손상이 일어나지 않은 것을 확인할 수 있다. 반면, 비교예 1 내지 7의 경우는 염수처리 후 20 내지 40일 후에 표면 손상이 일어났으며, 황산용액을 처리한 경우는 5 내지 15일 내에 표면 손상이 발생한 것을 확인할 수 있다.
이는 본 발명에 따른 모르타르 조성물의 우수한 내화학성을 뒷받침하는 결과인 것으로 해석된다.
3. 동결융해 저항성, 균열 저항성 및 건조수축 저항성
실시예 1 및 비교예 1 내지 7에 따라 제조된 모르타르 조성물의 동결융해 저항성, 균열 저항성 및 건조수축 저항성을 측정하였다.
동결융해 저항성은 KS F 2456에 따라 동결융해 저항성 시험을 수행하였다.
균열 저항성은 AASHTO PP34-98에 따라 균열 저항성 시험을 수행하였다.
건조수축 저항성은 KS F 2424에 따라 건조수축 저항성 시험을 수행하였다.
그 결과를 표 3에 나타내었다.
샘플 동결융해저항성(%) 균열저항성 건조수축 저항성
기준값: 80% 이상 기준값:56일까지 균열없음 기준값: 0.15 이하
실시 예 1 96 균열없음 0.01
비교 예 1 88 균열없음 0.02
비교 예 2 87 균열없음 0.03
비교 예 3 82 균열없음 0.03
비교 예 4 82 균열없음 0.05
비교 예 5 80 균열없음 0.05
비교 예 6 80 균열없음 0.04
비교 예 7 80 균열없음 0.04
상기 표 3를 살펴보면, 본 발명에 따른 실시예 1의 모르타르 조성물은 기존 재료에 비하여 동결융해 저항성, 균열 저항성 및 건조수축 저항성에서 동등 이상으로 우수하다는 것을 알 수 있다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. (a) 손상된 도로 측구 콘크리트 구조물의 시공 대상면을 치핑하여 손상되지 않은 부분이 나올 때까지 표면 또는 단면을 다듬는 단계;
    (b) 상기 다듬어진 시공 대상면에 프라이머를 100~300g/m2의 범위로 하도 도포하는 단계;
    (c) 상기 프라이머가 하도 도포된 표면에 2액형 보수제 조성물을 주재 및 액재 성분을 100 : 30~100의 중량비로 혼합한 후 이를 중도 도포하고 양생시키는 단계;
    (d) 상기 2액형 보수제 조성물이 도포 양생된 후에, 아크릴계 수지, 고무칩, 에어로겔 및 분말 성분을 포함하는 1차 표면 보호재를 도포하고 경화시키는 단계; 및
    (e) 상기 1차 표면 보호재가 도포된 위에 메틸메타크릴레이트(MMA) 수지를 포함하는 액상 성분 100 중량부와 무기분말 성분 30~300 중량부를 포함하는 2차 표면 보호재를 도포하고 경화시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하며,
    상기 2액형 보수제 조성물은
    (1) 시멘트 50~100중량부, 클링커 0.5 내지 10 중량부, 플라스터 0.5 내지 10 중량부, 알파형 반수석고 0.5 내지 10 중량부, 실리카퓸 0.1 내지 5 중량부, 플라이애쉬 0.01 내지 5 중량부, 석회석 0.5 내지 10 중량부, 고로슬래그 1 내지 20 중량부, 하소포졸라나 0.01 내지 10 중량부, 폐유리 분말 0.1 내지 5 중량부, 아크릴계 재유화형 수지 0.1 내지 5 중량부 및 마이크로실리카 0.01 내지 10 중량부를 포함하는 제1분말 성분 10~70 중량%; 및 규산질계 방수제 2 ~ 7중량부, CSA계 팽창제 1.5 ~ 3중량부, 점도증강제 0.05 ~ 0.2중량부, 유동화제 0.3 ~ 1.1중량부, 경화촉진제 0.05 ~ 0.3중량부, 지연제 0.1 ~ 0.4중량부 및 규사 42 ~ 64중량부를 포함하는 제2분말 성분 30~90 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 분체 성분 100 중량부와 수용성 폴리비닐알코올 단섬유 성분 및 폴리프로필렌 단섬유 성분이 30~50:50~70의 중량 비율로 혼합되어 있는 섬유 성분 1~10 중량부를 혼합하여 얻어지는 주재 성분; 및
    (2) (2-a) EVA(Ethylene-vinyl acetate) 수지, NR(Natural rubber) 수지, NBR(Natural rubber-Butadiene rubber) 수지 및 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 수지 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 액상 수지와 카본블랙 및 섬유를 혼합하여 얻어진 개질 라텍스로 이루어지는 제1액 10~30 중량부 및 (2-b) 메틸메타아크릴레이트 1 내지 7 중량부, 스티렌모노머 5 내지 20 중량부, 노말부틸아크릴레이트 1 내지 10 중량부, 메틸아크릴레이트 0.1 내지 10 중량부, 이소보닐아크릴레이트 0.1 내지 10 중량부, 개시제 0.05 내지 5 중량부 및 유화제 0.05 내지 5 중량부를 포함하는 제2액 1~20 중량부를 포함하여 이루어진 액재 성분;
    을 포함하여 구성되되, 상기 주재 성분과 액재 성분은 사용 직전에 100 : 30~100의 중량비율로 혼합되며, 물이 사용되지 않고 상기 액재 성분이 상기 주재 성분과 혼합되어 자체 경화됨으로써 보수 보강을 달성하는 것을 특징으로 하고,
    상기 (d)의 상기 분말 성분은 입경이 1~100㎛인 운모 30~50 중량%, 석분 30~50 중량%, 산화티탄 5~20 중량%를 혼합한 것을 사용하는 것을 특징으로 하며,
    상기 (e)의 무기분말 성분은 실리카 분말 40~70 중량부, 알루미나 분말 1~5 중량부 및 벤토나이트 분말 0.5~5 중량부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는
    도로 측구 콘크리트 보수 보강 시공 방법.
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