KR101831632B1 - 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 및 교량 콘크리트 구조물의 보수방법 - Google Patents

초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 및 교량 콘크리트 구조물의 보수방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 및 교량 콘크리트 구조물의 보수방법에 관한 것이다. 이는 도로 및 교량 콘크리트 구조물 보수를 위한, 방청성 및 방수성이 향상된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물로서, 초속경 시멘트 결합재 5~40 중량%, 잔골재 20~70중량%, 굵은골재 10~60중량%, 물 1~15 중량%를 포함하고, 상기 초속경 시멘트 결합재는 포틀랜드 시멘트 20~80 중량%, 칼슘 설포알루미네이트(CSA, Calcium Sulfo Aluminate) 10~60중량%, C12A7계 칼슘알루미나시멘트(CAC, Calcium Alumina Cement) 1~20중량%, 석고 5~30 중량%, 수냉식 고로슬래그 2~30 중량%, 공랭식 고로슬래그 1~15 중량%, 라우릭산계 방수성 재유화형 터-폴리머 0.5~10 중량%, 실록산 및 실란으로 구성된 실리콘계 발수재 0.1~5.0 중량%, 방청재 0.05~5 중량%, 리튬이온계 촉진제 0.05~5 중량%, 칼슘이온계 촉진제를 0.1~5 중량%를 포함한다. 이에 따라 수냉식 고로슬래그 및 공랭식 고로슬래그를 활용한 중장기 내구성 증진, 방수성이 우수한 재유화형 분말 터-폴리머(ter-polymer) 및 실리콘계 발수재를 이용한 방수성능 증진, 아질산염 및 인산염 및 황산염계 방청재를 이용한 방청성능 증진이 실현되어, 기존의 초속경 시멘트 기능에 방수성 및 방청성을 강화하여 교량 보수 등 다양한 도로 및 교량 콘크리트 구조물의 보수에 적합한 보수재를 제공할 수 있다.

Description

초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 및 교량 콘크리트 구조물의 보수방법{RAPID SETTING CONCRETE COMPOSITION AND REPAIRING METHOD FOR ROAD AND BRIDGE CONCRETE STRUCTURE THEREWITH}
본 발명은 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 및 교량 콘크리트 구조물의 보수방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수냉식 고로슬래그 및 공랭식 고로슬래그를 활용한 중장기 내구성 증진, 방수성이 우수한 재유화형 분말 터-폴리머(ter-polymer) 및 실리콘계 발수재를 이용한 방수성능 증진, 아질산염 및 인산염 및 황산염계 방청재를 이용한 방청성능 증진을 실현함으로써, 기존의 초속경 시멘트 기능에 방수성 및 방청성을 강화하여 교량 보수 등 다양한 철근 또는 무근 콘크리트 구조물의 보수에 적합한 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 및 교량 콘크리트 구조물의 보수방법에 관한 것이다.
도로 및 교량의 콘크리트 구조물은 과적하중, 염화물 침투, 동결융해 등의 여러 요인으로 변형, 균열, 탈락 등의 문제가 발생하고, 특히 철근 콘크리트의 경우 중성화가 진행되면서 철근의 부식을 초래하여 심하면 구조적인 문제까지도 발생하게 된다.
상기의 문제점을 보수하기 위한 재료로 빠른 구조적 강도를 발현하기 위하여 속경성 재료가 사용되며, 시멘트는 주로 초속경 시멘트를 사용하며, 상기의 특성을 강화한 도로공사 규정을 만족시키기 위하여 액상 라텍스를 초속경시멘트와 같이 사용하여 도로 및 교량보수를 실시하고 있다.
그러나 라텍스는 저온에서의 수화반응 억제효과가 크기 때문에 초속경 특성의 저하로 균열 또는 박리 등의 문제점이 있고, 시공상 물과 라텍스를 동시에 사용해야 함으로써 시공장비에서 배합비율을 정밀하게 조정하는데 한계가 있어 품질을 최적화하는데 어려움이 있으며, 도로공사 기준에 적합한 특성을 발현하기 위하여는 사용량이 많이 요구되기 때문에 비용이 과도하게 증가하는 단점이 있다. 따라서 액상 라텍스를 사용하지 않고 결합재를 분말화 함으로써 상기 라텍스의 단점을 보완하고, 도로공사에서 요구되는 특성을 만족시킬 수 있는 결합재의 개발 필요성이 있다.
특허 등록공보 제10-0982469호(2010년09월15일 공고) 특허 등록공보 제10-1394061호(2014년05월13일 공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 수냉식 고로슬래그 및 공랭식 고로슬래그의 병행사용으로 중장기적인 내구성을 증진시키고, 방수성이 우수한 재유화형 분말 터-폴리머 (ter-polymer)및 실리콘계 발수재를 병행사용으로 부착성능, 내마모성 뿐 아니라 매우 뛰어난 방수 및 발수성능을 발현시키고, 아질산염 및 인산염 및 황산염계 방청재의 사용으로 우수한 방청성능을 보유한 고내구성 및 고기능성의 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 및 교량 콘크리트 구조물의 보수방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가 본 발명은, 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 중 특히 초속경 시멘트와 함께 액상이 아니라 분말형 결합재를 사용함으로써, 시공시 배합비율을 정밀하게 조정할 수 있어 품질 최적화 작업이 용이하며, 도로공사 기준에 적합한 특성을 발현하기 위하여 사용량이 많이 요구되지 않아 비용이 절감되는 분말 결합재를 포함하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 및 교량 콘크리트 구조물의 보수방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따라 제공되는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은, 초속경 시멘트 결합재 5~40 중량%, 잔골재 20~70중량%, 굵은골재 10~60중량%, 물 1~15 중량%를 포함하며, 상기 초속경 시멘트 결합재는 포틀랜드 시멘트 20~80 중량%, 칼슘 설포알루미네이트(CSA, Calcium Sulfo Aluminate) 10~60중량%, C12A7계 칼슘알루미나시멘트(CAC, Calcium Alumina Cement) 1~20중량%, 석고 5~30 중량%, 수냉식 고로슬래그 2~30 중량%, 공랭식 고로슬래그 1~15 중량%, 라우릭산계 방수성 재유화형 터-폴리머 0.5~10 중량%, 실록산 및 실란으로 구성된 실리콘계 발수재 0.1~5.0 중량%, 방청재 0.05~5 중량%, 리튬이온계 촉진제 0.05~5 중량%, 칼슘이온계 촉진제를 0.1~5 중량%를 포함한다.
상기 초속경 시멘트 결합재는 유기산 또는 유기산염 중에서 선택된 1종 이상의 지연제 0.01~2.5 중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 초속경 시멘트 결합재는 나프탈렌설폰산염계 또는 멜라민설폰산염계 또는 폴리카르본산염계 중에서 선택된 1종 이상의 감수제 0.01~2.5 중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 초속경 시멘트 결합재는 알콜계 또는 실리콘계 중에서 선택된 1종 이상의 소포제 0.01~1.5 중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 초속경 시멘트 결합재는 폴리에틸렌옥사이드 또는 폴리아크릴아마이드 또는 폴리메틸에틸 셀룰로오즈 또는 폴리에틸프로필 셀룰로오즈 중에서 선택된 1종 이상의 수용성 폴리머 0.01~1.5 중량%를 더 포함할 수 있다.
나아가 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은, 나일론 또는 폴리비닐아세테이트계 합성섬유 및 월러스토나이트(Wollastonite) 또는 세피올라이트(Sepiolite)계 광물계 천연섬유 중에서 선택된 1종 이상의 섬유 0.01~3 중량% 및 실리카흄 또는 메타카올린, 플라이애쉬 중에서 선택된 1종 이상의 포졸란물질 0.5~10 중량%를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따라 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로 및 교량 콘크리트 구조물의 보수공법이 제공되며, 이는 도로 및 교량 콘크리트 구조물의 불순물, 레이탄스, 또는 열화된 부분을 파쇄기, 핸드워터젯, 또는 고압세척기로 파쇄하고 치핑하는 단계; 제거된 부위에 프라이머 처리하고 노출된 철근은 방청처리하는 단계; 상기 프라이머 처리 및 방청 처리된 결과물 상부에 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 단면을 복구하는 단계; 및 복구된 결과물을 표면 마무리하고 표면 보호제를 도포하여 마무리 처리하는 단계를 포함한다.
나아가, 상기 프라이머 및 방청처리 단계에서, 상기 프라이머 처리는 수용성 폴리 우레탄, 스티렌-부타디엔 라텍스, 아크릴 에멀젼, 에틸 비닐 아세테이트, 상기 초속경 시멘트 결합재 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 상기 프라이머로서 사용할 수 있다.
한편, 상기 표면 보호제를 도포하여 마무리 처리하는 단계에서, 상기 표면 보호제로서 수용성 폴리우레탄, 스티렌-부타디엔 라텍스, 아크릴 에멀젼, 에틸 비닐 아세테이트, 실란계 화합물 및 변성 규산나트륨 화합물 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용할 수 있다.
본 발명의 초속경 시멘트 결합재는 기존 초속경 시멘트 결합재에 비해 중기 및 장기적인 내구성이 우수하고 방청성 및 방수특성이 우수해 도로 및 교량 콘크리트 구조물을 보호할 수 있는 모르타르나 콘크리트의 결합재로 활용될 수 있는 효과가 있다.
나아가 본 발명에 따르면, 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 중 특히 초속경 시멘트와 함께 액상이 아니라 분말형 결합재를 사용함으로써, 시공시 배합비율을 정밀하게 조정할 수 있어 품질 최적화 작업이 용이하며, 도로공사 기준에 적합한 특성을 발현하기 위하여 사용량이 많이 요구되지 않아 비용이 절감되는 등의 현저한 효과를 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 초속경 시멘트 결합재 5~40 중량%, 잔골재 20~70중량%, 굵은골재 10~60중량%, 물 1~15 중량%를 포함하는 내구성과 방수성 및 방청성이 우수한 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
특히 본 발명에 따라, 상기 초속경 시멘트 결합재는, 수냉식 고로슬래그 및 공랭식 고로슬래그를 활용한 중장기 내구성 증진, 방수성이 우수한 재유화형 분말 터-폴리머(ter-polymer) 및 실리콘계 발수재를 이용한 방수성능 증진, 아질산염 및 인산염 및 황산염계 방청재를 이용한 방청성능 증진을 실현함으로써, 기존의 초속경 시멘트 기능에 방수성 및 방청성을 강화하여 교량 보수 등 다양한 철근 콘크리트 구조물의 보수에 적합한 보수재를 제공할 수 있게 한다.
나아가 상기 초속경 시멘트 결합재는, 액상이 아니라 분말형이기 때문에, 시공시 배합비율을 정밀하게 조정할 수 있어 품질 최적화 작업이 용이하며, 도로공사 기준에 적합한 특성을 발현하기 위하여 사용량이 많이 요구되지 않아 비용이 절감되는 장점을 제공한다.
한편 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 나일론 또는 폴리비닐아세테이트계 합성섬유 및 월러스토나이트(Wollastonite) 또는 세피올라이트(Sepiolite)계 광물계 천연섬유 중에서 선택된 1종 이상의 섬유 0.01~3 중량% 및 실리카흄 또는 메타카올린 또는 플라이애쉬 중에서 선택된 1종 이상의 포졸란물질 0.5~10 중량%를 더 포함할 수 있다.
더 구체적으로 살펴보면, 상기 초속경 시멘트 결합재는 1종~5종 시멘트 중 1종류 또는 2종류 이상 혼합된 포틀랜드 시멘트 20~80 중량%, CSA(Calcium Sulfo Aluminate) 10~60중량%, C12A7계 CAC(Calcium Alumina Cement) 1~20중량%, 천연 무수석고 또는 반수석고 또는 이수석고 또는 화학무수석고가 1종류 또는 2종류 이상 혼합된 석고조성물 5~30 중량%, 수냉식 고로슬래그 2~30 중량%, 공랭식 고로슬래그 1~15 중량%, 라우릭산계 방수성 재유화형 터-폴리머 0.5~10 중량%, 실록산 및 실란으로 구성된 실리콘계 발수재 0.1~5.0 중량%, 아질산칼슘 또는 아질산나트륨의 아질산염계 방청재, 인산나트륨 또는 피로인산나트륨 또는 폴리인산나트륨의 인산염계 방청재, 황산아연 또는 황산마그네슘 또는 황산알루미늄 또는 황산구리 또는 황산철의 황산염계 중에서 선택된 1종 이상의 방청재 0.05~5 중량%, 리튬카보네이트(Li2CO3) 또는 리튬하이드록사이드(LiOH) 또는 리튬설페이트(Li2SO4) 또는 리튬실리케이트(Li2SiO4) 또는 산화리튬(Li2O) 중에서 선택된 1종 이상의 리튬이온계 촉진제 0.05~5 중량%, 소석회 및 생석회 중에서 선택된 1종 이상의 칼슘이온계 촉진제를 0.1~5 중량%를 포함하는 초속경 시멘트 결합재를 제공한다.
상기 초속경 시멘트 결합재는 유기산 또는 유기산염 중에서 선택된 1종 이상의 지연제 0.01~2.5 중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 초속경 시멘트 결합재는 나프탈렌설폰산염계 또는 멜라민설폰산염계 또는 폴리카르본산염계 중에서 선택된 1종 이상의 감수제 0.01~2.5 중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 초속경 시멘트 결합재는 알콜계 또는 실리콘계 중에서 선택된 1종 이상의 소포제 0.01~1.5 중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 초속경 시멘트 결합재는 폴리에틸렌옥사이드 또는 폴리아크릴아마이드 또는 폴리메틸에틸 셀룰로오즈 또는 폴리에틸프로필 셀룰로오즈 중에서 선택된 1종 이상의 수용성 폴리머 0.01~1.5 중량%를 더 포함할 수 있다.
다음으로 상기 초속경 시멘트 결합재의 구성요소들을 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
상기 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 보통 포틀랜드 1종~5종 시멘트 또는 슬래그시멘트를 사용할 수 있다.
상기 석고(CaSO4)는 천연 무수석고 또는 반수석고 또는 이수석고 또는 화학무수석고가 1종류 또는 2종류 이상 혼합된 것일 수 있다. 상기 석고(CaSO4)는 시멘트 중의 성분, 특히 CaO 및 C3A(3CaOㆍAl2O3)과 반응하여 침상형구조인 에트린자이트(AFt상, C3A3CaSO432H2O)를 생성하여 시멘트의 조직을 치밀하게 하여 내구성 증진 및 강도증진 효과를 나타낸다. 그리고 상기 석고는 시멘트 결합재에 5~30 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 석고의 함량이 5 중량% 미만일 경우 초기의 에트린자이트의 생성이 감소하여 치밀한 조직형성이 어렵고, 30 중량%를 초과할 경우에는 과량의 에트린자이트 생성에 의한 팽창균열 및 응결지연에 의한 초기강도 저하를 유발할 수 있다.
상기 CSA는 10~60 중량% 및 CAC는 1~20 중량%가 바람직한데, CSA가 10중량% 미만에서는 초속경 특성발현이 어렵고, 60%중량 이상에서는 반응이 너무 빠른 단점이 있다. CAC는 계절에 따라 변동하여 사용하되, 고온에서는 함량을 줄이고 저온에서는 함량을 늘리는 것이 바람직하다. 1중량% 이하에서는 그 효과를 기대하기 힘들고, 20중량% 초과 시 급격한 반응으로 가사시간 확보가 어려운 단점이 있다.
상기 고로슬래그는 잠재수경성 특성을 갖는 포졸란계 물질로서, 물로 급격히 냉각하는 수냉식 고로슬래그와 공기중에서 서서히 냉각하는 공냉식 고로슬래그를 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 수냉식 고로슬래그는 급격한 냉각특성으로 포졸란의 수화 활성도가 높기 때문에 시멘트의 혼합재로 널리 사용되고 있지만, 공냉식 고로슬래그는 냉각속도가 수냉식 고로슬래그에 비해 느리기 때문에 구조적인 결정화가 높아 포졸란의 수화 활성도가 떨어지기 때문에, 거의 사용되지 않고 폐기되고 있다.
그러나 본 발명에서는 수냉식 고로슬래그와 공냉식 고로슬래그의 적절한 조합에 의해 하기 반응식 1의 일반적인 포졸란 반응(Pozzolanic reaction)으로 포졸란 물질에서 용출된 SiO2, Al2O3 같은 가용성분이 시멘트 구성 화합물인 C3S, C2S 등이 수화할 때 생성된 Ca(OH)2와 서서히 반응하여 불용성 칼슘실리케이트 수화물(C-S-H gel) 이나 칼슘알루미네이트 수화물(C-A-H gel)을 형성하여 그 조직을 더욱 치밀하게 만들어 방수성이 향상된다. 그리고 수냉식 고로슬래그의 단점인 중성화를 억제하여 공기 중의 CO2와 반응하여 조직을 치밀화하고 수화반응에 의해 형성된 수산화 칼슘을 고정시켜 고내구성의 결합재 조성물을 가능하게 한다.
(반응식 1)
Ca(OH)2 + [SiO2 , Al2O3] = 3CaOㅇ2SiO2ㅇ3H2O
3CaOㅇAl2O3ㅇ6H2O
상기 수냉식 고로슬래그는 입자가 2 내지 20 ㎛이고, 밀도는 2.70 내지 3.00 g/cm3이고, 분말도는 3,000 내지 5,000 cm2/g인 것으로 2~30 중량%가 바람직하고, 상기 공냉식 고로슬래그는 입자가 5 내지 30 ㎛이고, 밀도는 2.70 내지 3.00 g/cm3, 분말도는 3,000 내지 5,000 cm2/g인 것으로 1~15 중량%가 바람직하다. 상기 범위 미만이면 포졸란 반응 저하로 내구성의 기여가 미미하고, 상기 범위 이상으로 사용하면 초기 강도저하 문제를 야기할 수 있다.
기존 분말수지는 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA), 스티렌부타디엔 고무(Styrene Butadiene Rubber; SBR) 및 아크릴계 수지계의 코-폴리머(co-polymer)가 주로 사용되어 부착성, 내마모성 등의 특성은 우수하나, 방수나 내수성 등에서 철근 구조물에는 부적합하였다. 따라서 본 발명에서는 방수특성을 갖는 라우릭산 모노머가 결합된 터-폴리머를 0.5~10 중량%를 사용하였다. 0.5% 중량% 미만에서는 방수효과가 미미하고, 10 중량% 이상에서는 초속경 시멘트의 강도저하 및 원가상승의 부작용이 있다.
상기 방수재는 실란 및 실록산계로 이루어진 방수재로서 실란은 침투성이 뛰어나나 표면의 발수성능은 떨어지고, 실록산은 표면 발수성은 뛰어나나 침투성이 떨어지는 단점이 있다. 본 발명에서는 실란 및 실록산으로 구성된 방수재를 적용하여 침투성 발수 및 표면발수 효과를 도모하였으며, 0.05~5 중량%를 사용하였다. 0.05% 중량% 이하에서는 발수성이 미미하고, 5% 중량% 이상에서는 모르타르 및 콘크리트의 혼합성이 저하되고, 강도가 떨어지는 문제가 있다.
방청재는 철근에 직접 적용하는 도포형 방식과 모르타르 또는 콘크리트에 혼입하여 사용하는 구체형 방청재로 구분되며, 구체형 방청재는 음극에서 알칼리와 반응하여 부동태피막을 형성하여 철근을 보호하는 역할을 하며 수용성 다가이온을 주로 사용한다.
본 발명에서는 아질산칼슘 또는 아질산나트륨의 아질산염계 방청재, 인산나트륨 또는 피로인산나트륨 또는 폴리인산나트륨의 인산염계 방청재, 황산아연 또는 황산마그네슘 또는 황산알루미늄 또는 황산구리 또는 황산철의 황산염계 중에서 선택된 1종 이상의 방청재 0.05~5 중량%를 사용하였다. 0.05 중량% 이하에서는 방청성이 미흡하고, 5 중량% 이상에서는 다가이온이 과포화되어 재석출시 장기강도의 저해요인이 될 수 있다.
상기 초속경 시멘트 결합재에서 촉진제는 에트린자이트(Ettringite) 형성의 촉진을 위한 목적으로 사용되며, Al2O3 및 CaO 의 초기 반응성을 증진시키는 역할을 한다. 본 발명에서 Al2O3 촉진제로는 리튬카보네이트(Li2CO3) 또는 리튬하이드록사이드(LiOH) 또는 리튬설페이트(Li2SO4) 또는 리튬실리케이트(Li2SiO4) 또는 산화리튬(Li2O) 중에서 선택된 1종 이상의 리튬이온계 촉진제 0.05~5 중량%를 사용하였고, CaO 촉진제로는 소석회 및 생석회 중에서 선택된 1종 이상의 칼슘이온계 촉진제를 0.1~5 중량% 사용하였다. 상기 제시량 이하에서는 촉진효과가 미미하고, 상기 제시량 이상에서는 과포화로 소석회의 재석출 및 리튬알루미네이트 수화물이 형성되어 장기강도 및 내구성이 저하될 수 있다.
본 발명에서는 가사시간 확보를 위해 지연제, 물-시멘트비 조정을 위해 감수제, 공기량 조정을 위해 소포제, 재료분리 방지를 위해 수용성폴리머를 더 포함할 수 있다. 지연제는 유기산 또는 유기산염 중에서 선택하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유기산은 구연산, 타르타릭산, 글루코닉산 등일 수 있으며, 상기 유기산염은 구연산염, 타르타릭산염, 글루코닉산염 등일 수 있으며, 사용량은 계절별 온도에 따라 0.01~2.5 중량% 범위에서 사용할 수 있다. 상기 감수제는 나프탈렌설폰산염계, 멜라민설폰산염계 및 폴리카르본산염계 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 감수효과 및 재료분리 미발생을 고려하여 0.01~2.5 중량% 범위에서 사용할 수 있다. 상기 소포제는 모르타르 및 콘크리트의 공기량을 고려하여 알콜계 또는 실리콘계 중에서 선택된 1종 이상의 소포제 0.01~1.5 중량% 범위에서 사용할 수 있다. 상기 수용성 폴리머는 모르타르 및 콘크리트의 슬럼프 및 재료분리 방지를 고려하여 폴리에틸렌옥사이드 또는 폴리아크릴아마이드 또는 폴리메틸에틸 셀룰로오즈 또는 폴리에틸프로필 셀룰로오즈 중에서 선택된 1종 이상의 수용성 폴리머 0.01~1.5 중량% 범위에서 사용할 수 있다.
한편 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은, 나일론 또는 폴리비닐아세테이트계 합성섬유 및 월러스토나이트(Wollastonite) 또는 세피올라이트(Sepiolite)계 광물계 천연섬유 중에서 선택된 1종 이상의 섬유 0.01~3 중량% 및 실리카흄 또는 메타카올린 또는 플라이애쉬 중에서 선택된 1종 이상의 포졸란물질 0.5~10 중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 섬유는 모르타르 및 콘크리트의 균열을 방지하기 위하여 사용하며, 포졸란 물질은 내구성의 강화를 위하여 사용할 수 있다.
이하에서, 상술한 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로 및 교량 콘크리트 구조물의 보수공법을 제시한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도로 및 교량 콘크리트 구조물의 보수공법은, 콘크리트 구조물의 불순물, 레이탄스, 열화된 부분을 파쇄기, 핸드워터젯, 고압세척기 등으로 파쇄하고 치핑하는 단계와, 제거된 부위에 프라이머 처리하고 노출된 철근은 방청 처리하는 단계와, 상기 프라이머 처리 및 방청 처리된 결과물 상부에 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 단면을 복구하는 단계 및 복구된 결과물을 표면 마무리하고 표면 보호제를 도포하여 마무리 처리하는 단계를 포함한다.
이때 상기 프라이머는 수용성 폴리 우레탄, 스티렌-부타디엔 라텍스, 아크릴 에멀젼, 에틸 비닐 아세테이트, 상기 기능성 혼화제 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 표면 보호제로서, 수용성 폴리우레탄, 스티렌-부타디엔 라텍스, 아크릴 에멀젼, 에틸 비닐 아세테이트, 실란계 화합물 및 변성 규산나트륨 화합물 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서, 본 발명에 따른 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 비교예들을 제시하며, 비교예 1 내지 비교예 6은 실시예 1 내지 실시예 3과 단순히 비교하기 위하여 제시한 것이고 본 발명의 선행기술이 아님을 밝혀둔다.
아래의 표 1(배합조건)에 실시예 1 내지 실시예 2에 따른 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 성분들과 그 함량을 나타내었으며, 또한 비교예 1 내지 비교예 4에 따른 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 성분들과 함량도 나타내었다.
구 분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
초속경
시멘트재
 OPC 11.73 6.03 11.73 6.03 6.21 6.12
CSA 8.75 4.50 8.75 4.50 4.50 4.50
CAC 1.75 0.90 1.75 0.90 0.90 0.90
석고 3.50 1.80 3.50 1.80 1.80 1.80
수냉식슬래그 3.50 1.80 5.25 1.80 1.80 1.80
공랭식슬래그 1.75 0.90 0.00 0.90 0.90 0.90
터-폴리머 1.75 0.90 0.00 0.00 0.90 0.90
코-폴리머 0.00 0.00 1.75 0.90 0.00 0.00
방청재 0.35 0.18 0.35 0.18 0.00 0.18
발수재 0.18 0.09 0.18 0.09 0.09 0.00
Li-촉진제 0.35 0.18 0.35 0.18 0.18 0.18
CaO-촉진제 0.70 0.36 0.70 0.36 0.36 0.36
기타 혼화제 0.70 0.36 0.70 0.36 0.36 0.36
소계 35.00 18.00 35.00 18.00 18.00 18.00
잔골재 65.00 40.00 65.00 40.00 40.00 40.00
굵은골재 33.00 33.00 33.00 33.00
물 15.00 9.00 15.00 9.00 9.00 9.00
합계 100 100 100 100 100 100
모르타르 시험은 KS F 4042이 시험방법에 의하여 실험을 진행하였으며, 콘크리트 시험은 압축강도는 KS F 2405, 휨강도는 KS F 2408, 부착강도는 KS F 2762, 건조수축은 KS F 2424, 열팽창계수는 AASHTO TP60-10, 탄성계수는 KS F 2438, 철근부식촉진시험은 KS F 2561, 염분침투저항성은 KS F 2711, 동결융해저항성은 KS F 2456, 스케일링저항성은 SS 17 72 44 : 2005 (Method A), 균열저항성은 AASHTO PP 34 99, 마모저항성은 ASTM C 779-10 (Type B) 의 시험방법에 의하여 실험을 진행하였다.
아래의 표 2에 실시예 1 내지 실시예 3과 비교예 1 내지 비교예 3에 따른 조성물의 특성을 나타내었다.
시험항목 단위 재령 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
구조
특성
 압축강도 Mpa 4시간 28.3 28.6 31.8 28.2 28.3 29.1
28일 51.2 46.5 51.8 47.2 46.7 47.1
휨강도 MPa 4시간 6.9 5.3 7.2 5.2 5.4 5.6
부착강도 MPa 4시간 2.4 1.8 2.5 1.8 1.9 1.8
적합
특성
 건조수축 % 7일 - 0.03 - 0.04 0.04 0.03
28일 0.02 0.04
열팽창계수 /℃ 7일 - 8.7x10-6 - 8.8x10-6 8.8x10-6 8.7x10-6
탄성계수 MPa 7일 - 2.65x104 - 2.63x104 2.65x104 2.60x104
내구
특성
 물흡수계수 kg/(m2·h0.5) 28일 0.27 - 0.45 - - -
철근부식촉진시험 % 28일 - 97.20 - 93.80 95.30 96.20
중성화저항성 mm 28일 0.08 - 0.18 - - -
염분침투저항성 Coulombs
 7일
 -
 760
-
 1,140
860
998
동결융해저항성 %
 14일
 -
 86.40
-
 84.10
86.23
85.30
스케일링저항성 kg/m2m56/m28 7일 - 0.45 - 0.42 0.43 0.43
균열저항성 - 56일 - 이상없음 - 이상없음 이상없음 이상없음
마모저항성 mm 7일 - 0.26 - 0.22 0.24 0.26
실시예 1 및 비교예 1의 모르타르 시험결과 공랭식 슬래그 및 터-폴리머가 함유된 실시예 1이 코-폴리머와 수냉식 슬래그만 함유된 비교예 1에 비해 물흡수계수 및 중성화저항성에서 우수한 특성을 나타냈다.
실시예 2 및 비교예 2 내지 비교예 4의 콘크리트 시험결과 터-폴리머 및 발수재와 방청재가 함유된 실시예 2가 코-폴리머를 사용한 비교예 2 및 방청재를 사용하지 않은 비교예 3 및 발수재를 사용하지 않은 비교예 4에 비해 철근부식 촉진시험에서 우수한 부식저항성을 나타내었고, 염분침투저항성 및 동결융해저항성에서 우수한 특성을 나타냈다.
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 (9)

  1. 도로 및 교량 콘크리트 구조물 보수를 위한, 방청성 및 방수성이 향상된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물로서,
    초속경 시멘트 결합재 5~40 중량%, 잔골재 20~70중량%, 굵은골재 10~60중량%, 물 1~15 중량%를 포함하고,
    상기 초속경 시멘트 결합재는, 분말형이며, 포틀랜드 시멘트 20~80 중량%, 칼슘 설포알루미네이트(CSA, Calcium Sulfo Aluminate) 10~60중량%, C12A7계 칼슘알루미나시멘트(CAC, Calcium Alumina Cement) 1~20중량%, 석고 5~30 중량%, 수냉식 고로슬래그 2~30 중량%, 공랭식 고로슬래그 1~15 중량%, 라우릭산계 방수성 재유화형 터-폴리머 0.5~10 중량%, 실록산 및 실란으로 구성된 실리콘계 발수재 0.1~5.0 중량%, 방청재 0.05~5 중량%, 리튬이온계 촉진제 0.05~5 중량%, 칼슘이온계 촉진제 0.1~5 중량%, 유기산 또는 유기산염 중에서 선택된 1종 이상의 지연제 0.01~2.5 중량%, 나프탈렌설폰산염계 또는 멜라민설폰산염계 또는 폴리카르본산염계 중에서 선택된 1종 이상의 감수제 0.01~2.5 중량%, 알콜계 또는 실리콘계 중에서 선택된 1종 이상의 소포제 0.01~1.5 중량%, 폴리에틸렌옥사이드 또는 폴리아크릴아마이드 또는 폴리메틸에틸 셀룰로오즈 또는 폴리에틸프로필 셀룰로오즈 중에서 선택된 1종 이상의 수용성 폴리머 0.01~1.5 중량%, 나일론계 합성섬유, 폴리비닐아세테이트계 합성섬유, 월러스토나이트계 광물계 천연섬유, 및 세피올라이트계 광물계 천연섬유 중에서 선택된 1종 이상의 섬유 0.01~3 중량%, 및 실리카흄, 메타카올린, 및 플라이애쉬 중에서 선택된 1종 이상의 포졸란물질 0.5~10 중량%를 포함하는
    것을 특징으로 하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 기재된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로 및 교량 콘크리트 구조물의 보수공법으로서,
    도로 및 교량 콘크리트 구조물의 불순물, 레이탄스, 또는 열화된 부분을 파쇄기, 핸드워터젯, 또는 고압세척기로 파쇄하고 치핑하는 단계;
    제거된 부위에 프라이머 처리하고 노출된 철근은 방청처리하는 단계;
    상기 프라이머 처리 및 방청 처리된 결과물 상부에 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 단면을 복구하는 단계; 및
    복구된 결과물을 표면 마무리하고 표면 보호제를 도포하여 마무리 처리하는 단계를 포함하는 도로 및 교량 콘크리트 구조물의 보수공법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 프라이머 및 방청처리 단계에서,
    상기 프라이머 처리는 수용성 폴리 우레탄, 스티렌-부타디엔 라텍스, 아크릴 에멀젼, 에틸 비닐 아세테이트, 상기 초속경 시멘트 결합재 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하는 도로 및 교량 콘크리트 구조물의 보수공법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 표면 보호제를 도포하여 마무리 처리하는 단계에서,
    상기 표면 보호제는 수용성 폴리우레탄, 스티렌-부타디엔 라텍스, 아크릴 에멀젼, 에틸 비닐 아세테이트, 실란계 화합물 및 변성 규산나트륨 화합물 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하는, 도로 및 교량 콘크리트 구조물의 보수공법.
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