KR101834853B1 - 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트 - Google Patents

프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 결합재, 물, 감수제, 블리딩저감재, 및 수축저감재를 포함하고, 상기 블리딩저감재, 감수제, 및 수축저감재의 종류 및 함량을 한정함으로써 시공 과정에서 블리딩 현상 및 수축 현상이 발생하지 않고, 점도가 낮아 그라우트 주입이 용이하여 쉬스관(Sheath Tube) 내에 상기 그라우트가 완전히 충전되도록 함으로써 내구성이 향상된 프리스트레스트 교량을 시공할 수 있는 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트에 관한 것이다.

Description

프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트 {PREMIXING GROUT OF HIGH PERFORMANCE AND LOW VISCOSITY FOR PRESTRESSED CONCRETE BRIDGE)}
본 발명은 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 결합재, 물, 감수제, 블리딩저감재 및 수축저감재를 포함하고, 블리딩저감재, 감수제 및 수축저감재의 종류 및 함량을 한정함으로써 시공 과정에서 블리딩 현상 및 수축 현상이 발생하지 않고, 점도가 낮아 그라우트 주입이 용이하여 쉬스관(Sheath Tube) 내에 그라우트가 완전히 충전되도록 함으로써 내구성이 향상된 프리스트레스트 교량을 시공할 수 있는, 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트에 관한 것이다.
PS(Pre Stressed) 강재(강연선 또는 강봉)를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 교량은 국내 고속도로, 국도, 및 지방도로에 시공되는 대표적인 교량 중 하나이다. 이러한 PSC 교량은 프리스트레스의 도입 시기에 따라 프리텐션(Pre-Tension) 공법 및 포스트텐션(Post-Tension) 공법으로 구분되며, 프리스트레스는 콘크리트의 취약적 결점을 보완하기 위해 인장응력이 생기는 부분에 미리 압축력을 주어 인장응력을 증가시키는 힘을 말한다.
구체적으로, 프리텐션(Pre-Tension) 공법은, PS 강재를 긴장한 상태에서 콘크리트의 타설 경화에 의해 프리스트레스가 도입되는 방식에 의해 해당 구조물에 압축력을 제공하는 공법을 말하며, 또한, 포스트텐션(Post-Tension) 공법은 교량이 설계된 긴장재(Tendon)의 선형에 따라 쉬스관(Sheath Tube)을 매립한 후, 상부공 콘크리트를 타설 경화하고, 이후 쉬스관에 PS 강재를 삽입하여 유압잭으로 프리스트레스를 도입하는 공법으로서, 특히, PS 강재의 긴장 후 쉬스관 내의 빈 공간을 그라우트로 충진하여 교량을 완성시키는 공법을 말한다.
전술한 두 가지 프리스트레스 도입 방법 중에서 프리텐션 공법은 인장 PS 강재(강연선 또는 강봉)와 콘크리트가 공극 없이 밀착된 상태이지만, 포스트텐션 공법은 콘크리트를 타설한 다음에 인장 PS 강재(강연선 또는 강봉)를 삽입하고, 이후 그라우팅을 실시하므로, 시간의 경과에 따라 인장 PS 강재(강연선 또는 강봉)를 보호해야 할 쉬스관 내의 그라우팅 상태가 불량해질 수 있다.
따라서 현재 프리스트레스트 콘크리트 교량의 건설은 거의 대부분 포스트텐션(Post-Tension) 공법으로 시공되기 때문에 충분한 그라우팅이 이루어져야만 쉬스관 내의 PS 강재(강연선 또는 강봉)를 보호할 뿐만 아니라 그 성능을 발휘할 수 있다.
특히, 포스트텐션(PC) 구조물, 예를 들면, PC 교량은 인위적으로 압축력을 재하하여 균열을 효율적으로 제어하기 때문에 RC(reinforce concrete) 구조물에 비하여 높은 내구성능을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 하지만, 최근 해외에서는 PC 구조물의 부식피해 사례를 통해 PC 구조물의 사용수명이 강연선의 부식 방지와 직접적인 연관이 있다는 것이 인지되었다. 이에 따라 PC 구조물의 내구성을 확보하기 위하여 설계, 재료, 상세 및 시공방법에 많은 개선이 수행되고 있으며, 특히, PS 강재(강연선 또는 강봉)를 보호하는 마지막 수단인 그라우트는 PS 강재(강연선 또는 강봉)의 부식을 방지할 수 있는 가장 효율적인 공정으로 인식되어 그 중요성이 강조되고 있다. 이는 그라우트 공극의 발생을 방지하여 쉬스관을 완전 충전한다면 PS 강재(강연선 또는 강봉)를 외부 유해물질로부터 분리시킬 수 있어 부식이 발생하지 않기 때문이다.
한편, 상기 PC 구조물의 부식은 수소원자가 철근분자에 침투하여 발생하는 응력부식(Stress Corrosion)의 형태인 수소취화(Hydrogen Embrittlement) 현상을 의미하며, 이러한 현상은 주로 고강도 강재에서 발생하고, 이러한 피해가 누적될 경우 부식현상과 같은 녹물(rust)이나 균열과 같은 시각적 경고 없이 취성이 파괴되는 특징이 있다. 따라서 상기 PC 구조물에서 부식이 진행될 경우, 손상에 대한 평가가 어려우나 손상이 누적될 경우, 구조물의 안전성에 직접적인 영향을 미칠 수 있다.
또한, 포스트텐션 방식의 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량을 시공할 때, 쉬스관에 있는 긴장재(Tendon)의 부식 방지와 긴장재와 콘크리트 구조물의 일체성을 확보하기 위해 그라우트를 주입한다. 이런 기능을 달성하기 위해서 쉬스관 내에 그라우트를 완전히 충전하는 것이 무엇보다 중요하며, 그라우트 충전 불량에 의해 PSC 교량의 붕괴 및 내구성 저하 현상이 발생하는 사례가 보고되고 있다.
이러한 그라우트의 품질 및 시공 정도에 따라 PSC 교량의 내구성에 많은 영향을 줄 수 있고, 이때 그라우트의 요구 성능은 쉬스관 내의 충전성, 콘크리트 구조물과 긴장재 일체시키는 부착강도 및 긴장재의 내부식성으로 구별될 수 있다.
종래의 기술에 따른 PSC 교량용 그라우트는 주로 알루미늄 분말이 포함된 팽창재를 시멘트에 일정 비율로 혼합하여 사용하고 있지만, 이러한 알루미늄 분말을 사용한 그라우트는 가스를 발생시켜 다량의 기포발생으로 블리딩의 발생량이 많고, 특히, 큰 기포가 발생하여 경화된 후 공극으로 남게 되어 이러한 공극을 통해 물, 염분 등이 침투함으로써, 긴장재인 PS 강재에 녹이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 기술에 따른 PSC 교량용 그라우트를 제조하여 긴장재에 주입한 초기에는 가스 발생으로 팽창성을 갖지만, 가스가 서서히 없어지면서 그 만큼 그라우트가 수축되는 문제점이 있고, 품질의 균질성이 낮아 현장에서 품질관리가 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 증점제 등을 사용한 고점도 그라우트가 개발되어 사용되고 있지만, 이런 고점도 그라우트는 블리딩이 거의 발생하지 않다는 장점에도 불구하고 주입조건에 따라 그라우트 주입 시에 압력이 높아지고, 시간의 경과함에 따라 점도가 증가하여 시공에 문제가 발생하며, 이러한 현상은 고점도 그라우트를 주입하기 위해서는 효율성이 높은 주입펌프가 필요하기 때문에 주입장치에 따라 그라우트의 성능이 달라지기 때문인 것으로 알려져 있다. 이와 관련하여, 최근 교량이 장대화가 되면서 강연선과 쉬스와의 사이의 공극이 작은 덕트와 연속 케이블을 사용하기 때문에 고점도 그라우트의 시공이 더욱 곤란하다는 문제점이 있다.
그리고, 기존 그라우트 제품은 현장에서 시멘트와 혼합하여 사용하기 때문에 온도와 시멘트 종류에 따라 유동성이 크게 변하여 제조관리가 쉽지 않다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허번호 제10-0527797호 (프리캐스트 세그먼트를 이용한 피에스씨 거더교 시공방법) 대한민국 공개특허번호 제10-2015-0055290호 (초고성능 섬유보강 무수축 그라우트 및 그 제조 방법) 대한민국 등록특허번호 제10-1026949호 (프리캐스트 콘크리트 거더의 세그먼트) 대한민국 등록특허번호 제10-0927952호 (긴장력 조절이 가능한 거더 및 이를 이용한 교량의 시공방법)
본 발명은 시공 과정에서 블리딩 현상 및 수축 현상이 발생하지 않고, 점도가 낮아 그라우트 주입이 용이하여 쉬스관(Sheath Tube) 내에 그라우트가 완전히 충전되도록 함으로써 내구성이 향상된 프리스트레스트 교량용 고성능 저점도 프리스트레스트 콘크리트를 제공하기 위한 것이다.
전술한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 프리스트레스트 교량용 고성능 저점도 프리스트레스트 콘크리트는, 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량의 쉬스관 내에 주입하기 위한 그라우트에 있어서, 포틀랜드 시멘트를 포함하는 100 중량부의 결합재; 상기 결합재 100 중량부를 기준으로 25~35 중량부인 물; 상기 결합재 100 중량부를 기준으로 0.5~2 중량부인 감수제; 분말도가 50,000~150,000㎠/g이고, 밀도가 2.0~3.0g/㎤ 이고, 상기 결합재 100 중량부를 기준으로 5~15 중량부인 블리딩저감재; 및 에트링자이트 생성에 의한 수축을 보상하도록 상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 0.5~3 중량부인 수축저감재를 포함하되, 상기 블리딩저감재는 상기 블리딩저감재 100 중량부를 기준으로 실리카(SiO2) 92~97 중량부, 지르코니아(ZrO2) 3~7 중량부, 알루미나(Al2O3) 0~1 중량부를 포함하고, 상기 블리딩저감재는 상기 그라우트 주입 초기부터 수분이 상기 그라우트 표면으로 상승하는 것을 억제하기 위해 배합되고; 상기 수축저감재는 상기 수축저감재 100 중량부를 기준으로 유리석회 25~37 중량부, 무수석고 15~25 중량부, 하우인 35~42 중량부 및 계면활성제 1~8 중량부를 포함하며; 상기 감수제는 고성능 감수제로 나프탈렌계, 리그닌계, 멜라민계 또는 카르복실계인 것을 특징으로 한다.
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여기서, 상기 블리딩저감재는 강열감량이 1.0% 이하인 것이 바람직하다.
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여기서, 상기 그라우트는 시공 현장에 투입되기 전 혼합 공정이 완료된 형태로, 시공 현장에서 물을 투입하여 시공 현장에서 바로 사용이 가능한 형태일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트를 쉬스관 내에 주입하여 시공된 프리스트레스트 콘크리트 교량을 제공한다.
본 발명에 따르면, 블리딩저감재, 감수제 및 수축저감재의 구성 성분 및 함량을 제어함으로써, 시공시 블리딩과 수축이 발생하지 않고 점도가 낮아 시공용 펌프의 효율에 영향을 받지 않으면서 그라우트를 쉬스관 내에 용이하게 주입할 수 있고, 따라서 쉬스관 내에 그라우트를 완전히 충진시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 블리딩저감재의 분말도, 밀도 및 그라우트 내 함량을 제어함으로써 그라우트의 성능이 ISO 14824 기준을 만족하여, 프리스트레스트 교량의 내구성이 크게 향상될 수 있다.
본 발명에 따르면, 나프탈렌계 감수제를 포함함으로써 그라우트의 점도를 감소시켜 유동성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 그라우트는 시공 현장에 투입되기 전 혼합 공정이 완료된 형태로, 시공 현장에서 물을 투입하여 시공 현장에서 바로 사용이 가능한 형태로 제공되기 때문에 제조공장에서 미리 그라우트의 성능을 시험할 수 있다는 점에서, 시공 현장에서 그라우트의 품질 불량이 발생할 가능성을 억제함으로써 고품질의 그라우트를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트의 조성을 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트를 사용하여 시공된 프리스트레스트 콘크리트 교량을 예시하는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
[프리스트레스트 콘크리트 교량(200)용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트(100)]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트의 조성을 예시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트(100)는, 프리스트레스트 콘크리트(Pre Stressed Concrete: PSC) 교량의 쉬스관(Sheath Tube) 내에 주입하기 위한 그라우트(Grout)로서, 결합재(Binder: 110), 물(120), 감수제(Water Reducing Agent: 130), 블리딩저감재(Bleeding Reducing Agent, 140) 및 수축저감재(Shrinkage Reducing Agent: 150)를 포함할 수 있다.
상기 결합재(110)는 포틀랜드 시멘트를 포함할 수 있고, 상기 물(120)은 상기 그라우트(100)의 블리딩을 억제하고 수밀성 및 내구성이 확보될 수 있도록 상기 결합재(110) 100 중량부를 기준으로 25~35 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 감수제(130)는 상기 그라우트(100) 내 계면활성작용을 수행할 수 있고, 분산 및 습윤 작용에 의해 시멘트 입자를 분산시켜 워커빌리티(workability)를 향상시킴으로써, 시멘트 페이스트(paste)의 유동성을 증대시키고 블리딩 현상을 감소시키는 역할을 수행할 수 있고, 고성능 감수제로 상기 결합재(110) 100 중량부를 기준으로 0.5~2 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 감수제(130)는 시멘트를 더욱 효과적으로 분산시키고, 응결지연, 강도저하 등의 현상을 수반하지 않으면서 단위 수량(unit content of water in concrete)을 대폭 감소시킬 수 있는 고성능 감수제를 사용하는 것이 바람직하며, 나프탈렌계, 리그닌계, 멜라민계 또는 카르복실계를 사용할 수 있고, 바람직하게는 나프탈렌계일 수 있다. 상기 나프탈렌계 고성능 감수제를 사용하는 경우, 시멘트 입자에 흡착되면서 시멘트 입자 근처에서 마이너스 전하를 띄어 입자끼리 상호 정전기반발력에 의해 분산되어 그라우트 내 분산 효과가 향상될 수 있다.
상기 감수제(130)는 상기 그라우트(100)의 유동성 및 점도를 제어하기 위한 분말형 또는 액상형을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 분말형인 것을 사용할 수 있다.
상기 블리딩저감재(140)은 그라우트 주입 초기부터 수분이 상기 그라우트 표면으로 상승하는 것을 억제하기 위해 배합하기 위한 것으로, 상기 결합재(110) 100 중량부를 기준으로 5~15 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 블리딩저감재(140)의 사용량이 5% 이하인 경우 상기 그라우트(100)의 유동성이 저하되어 고성능 감수제 사용량이 필연적으로 증가함으로써 블리딩 발생양이 증가하는 문제점이 있고, 15% 이상인 경우 제조원가 상승과 유동성의 지나친 증가로 유동성 제어가 어려울 수 있거나 오히려 블리딩이 증가하는 현상이 발생할 수 있다.
상기 블리딩저감재(140)은 상기 블리딩저감재(140) 100 중량부를 기준으로 실리카(SiO2) 92~97 중량부, 지르코니아(ZrO2) 3~7 중량부, 알루미나(Al2O3) 0~1 중량부를 포함하도록 하여, 알루미늄 함량을 최소화시킬 수 있다. 상기 알루미나에 함유된 알루미늄 성분이 상기 범위를 벗어날 경우, 그라우트 내에서 가스를 발생시켜 다량의 기포발생으로 블리딩의 발생량을 증가시킬 수 있고, 특히 큰 기포를 발생시켜 그라우트가 경화된 후 공극으로 남고, 상기 공극을 통해 물, 염분 등이 침투하여 텐던에 녹이 발생하여 결국 프리스트레스트 콘크리트 교량의 품질이 저하될 수 있다.
상기 블리딩저감재는 분말도가 50,000~150,000㎠/g이고, 밀도가 2.0~3.0g/㎤ 일 수 있고, 바람직하게는 분말도가 80,000~120,000 ㎠/g이고, 밀도가 2.3~2.5g/㎤ 일 수 있고, 상기 블리딩저감재의 분말도 및 밀도가 상기 수치 범위에 해당하는 경우 상기 그라우트(100) 내 균일하게 혼합되고 상기 그라우트(100)의 응결 및 경화 속도가 증가하며, 블리딩 발생 억제 효과가 향상될 수 있다.
상기 블리딩저감재(140)는 강열감량(Ignition Loss)이 1.0% 이하일 수 있고, 상기 강열감량은 상기 블리딩저감재(140) 시료의 일정량을 1,000~1,200℃로 가열하여 시료 속의 휘발성 성분과 열분해될 수 있는 성분이 제거되고 불연분만 남아 질량이 일정한 값이 될 때까지의 감량을 시료에 대한 백분율로 나타낸 양을 의미한다.
시멘트는 저장 중 공기중의 수분을 흡수하여 경미한 수화작용을 일으키고 그 결과 생긴 수산화칼슘이 공기중의 탄산가스와 결합하여 탄산칼슘을 생성하는데, 이러한 작용을 시멘트의 풍화(aeration) 현상이라고 하며, 상기 시멘트의 풍화 현상에 의해 강열감량이 증가하기 때문에 시멘트의 풍화 정도를 나타내는 척도로서 풍화된 시멘트의 강열감량을 측정할 수 있다. 상기 시멘트의 강열감량은 시멘트를 900~1,000℃에서 60분 동안 강열을 가했을 때의 감량을 의미하며, 상기 시멘트의 강열감량이 4%에 달한 시멘트의 강도는 신선한 시멘트 강도이 약 60%에 불과하고, 포틀랜드 시멘트(KS L 5201)의 경우 3% 이하로 규정하고 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 블리딩저감재(140)의 강열감량이 1.0% 이하가 되도록 제어함으로써, 상기 그라우트(100)의 강도를 크게 향상시킬 수 있다.
상기 수축저감재(150)는 에트링자이트 생성에 의한 수축을 보상하는 역할을 수행하며, 상기 결합재(110) 100 중량부를 기준으로 0.5~3 중량부를 사용하여, 알루미늄 분말 등 가스를 발생시키는 종래 사용된 팽창재를 사용하지 않고, 상기 수축저감재(150)를 사용함으로써 표면장력 저하와 수축보상의 메커니즘이 동시에 발휘되도록 할 수 있다.
상기 수축저감재(150)는 상기 수축저감재(150) 100 중량부를 기준으로 유리석회(Free Lime: 151) 25~37 중량부, 무수석고(Anhydrite: 152) 15~25 중량부, 하우인(Hauyne: 153) 35~42 중량부 및 계면활성제(154) 1~8 중량부를 포함할 수 있다.
상기 유리석회(151) 및 무수석고(152)를 상기 팽창재와 같이 사용하는 경우, 초기에 상기 그라우트(100)가 팽창하여 물성 제어가 어려울 수 있으므로, 상기 결합재(110)에 포함된 상기 포틀랜드 시멘트의 초기 수축을 제어할 수 있도록 상기 수축저감재(150) 100 중량부를 기준으로 25~37 중량부를 사용하고, 상기 하우인(153)을 상대적으로 많은 양인 35~42 중량부를 사용하여, 그 이후의 수축을 보상하도록 하는 것이 바람직하다. 다만, 상기 하우인(153)의 사용량이 42 중량부를 초과하는 경우, 반응이 지연되어 수축 보상이 충분하지 않으므로 표면장력 저하에 의해 수축을 저감시킬 수 있는 상기 계면활성제(154)를 1~8 중량부 첨가할 수 있다.
상기 수축저감재(150)는 표면장력 저하와 수축 보상의 메커니즘이 동시에 발휘되는 그라우트 주입 초기부터 팽창과 수축이 발생하지 않도록 재료가 배합될 수 있다. 바람직한 실시예로, 상기 수축저감재(150)의 유리석회(151) 및 무수석고(152)는 배합 초기에 반응하여 수산화칼슘을 생성하고, 이후 상기 하우인(153)과 반응하여 에트링자이트를 생성함으로써 수축을 보상할 수 있다.
또한, 상기 결합재(110)의 초기 수축을 제어할 수 있도록 0.1~0.5 중량부의 팽창재를 추가로 사용할 수 있고, 상기 수축저감재(150)의 하우인(153)을 사용하여 상기 초기 수축 이후의 수축을 보상한다.
또한, 상기 계면활성제(154)는 종류가 특별히 한정되지 않으나, 알콜알킬옥시드계를 사용할 수 있고, 상기 계면활성제(154)는 상기 그라우트(100)의 표면장력 저하에 의해 수축을 저감시킬 수 있고, 상기 하우인(153) 사용에 따른 반응 지연 시 수축을 보상할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트(100)는, 시공 현장에 투입되기 전 혼합 공정이 완료된 형태로, 시공 현장에서 물을 투입하여 시공 현장에서 바로 사용이 가능한 형태로 시공 현장에 제공될 수 있다. 따라서, 상기 그라우트(100)는 제조공장에서 성능을 미리 시험할 수 있기 때문에, 시공 현장에서 상기 그라우트의 품질 불량이 발생할 가능성을 억제할 수 있고, 시공 현장에서 계량된 물과 혼합하는 것만으로 고품질의 그라우트를 제조할 수 있다.
상기 기술한 본 발명의 일 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트(100)의 화학성분을 하기 표 1에 나타내었고, ISO 14824-3:2012 에 준거해 유동성, 블리딩, 체적변화, 및 압축강도를 측정한 실험 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 그라우트의 화학성분 (중량%)
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 ZrO2 Cl-
25~35 4.0~7.0 1.5~3.0 50~60 2~3.5 1.0~2.5 0.3~0.7 <0.01
본 발명 ISO 14824
유동성 콘시험
(초)		 즉시 18 t0 ≤ 25s
30분 15 1.2to≥t30≥0.8to
퍼짐시험
(mm)		 즉시 102 a0≥140mm
30분 89 1.2ao≥a30≥0.8ao
블리딩 wick induced(%) 0 0.3%@3hrs
Inclined tube(%) 0.02 0.3%@3hrs
체적변화
(wick induced, %)		 0.05 -0.1~0.5%@24hrs
압축강도 7일(MPa) 38 >27MPa
28일(MPa) 45 >30MPa
상기 표 2에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트(100)는 ISO 14824 기준을 모두 만족하여 쉬스관 내에 그라우트를 완전히 충진시킬 수 있고, 따라서 프리스트레스트 교량의 내구성을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 예상된다.
[고성능 저점도 프리믹싱 그라우트(100)를 사용하여 시공된 프리스테레스트 콘크리트 교량(200)]
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트를 사용하여 시공된 프리스트레스트 콘크리트 교량을 예시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 교량(200)은, 전술한 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트(100)를 쉬스관 내에 주입하여 시공된 프리스트레스트 콘크리트 교량으로서, 도 2의 a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트(100)가 적용되는 프리스트레스트 콘크리트 거더교(200a)를 나타내고, 도 2의 b)는 프리스트레스트 콘크리트 빔(PSC BEAM) 교(200b)를 나타내며, 도 2의 c)는 프리스트레스트 콘크리트 거더교(200a) 또는 프리스트레스트 콘크리트 빔(PSC BEAM) 교(200b)의 쉬스관(210) 내부 충진을 위한 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트(100)를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 프리스트레스트 콘크리트 거더교(200a) 및 프리스트레스트 콘크리트 빔(PSC BEAM) 교(200b)에는 각각 다수의 쉬스관(210)이 삽입되고, 상기 쉬스관(210) 내에 인장 PS 강재(강연선 또는 강봉)를 삽입한 후, 도 2의 c)에 도시된 바와 같이 주입펌프(300)를 사용하여 상기 쉬스관(210) 내에 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트(100)로 충진하는 그라우팅을 실시하게 된다.
상기 그라우팅은 프리스트레스트 콘크리트 교량, 예를 들면, PSC GIRDER 교량이나 PSC BEAM 교량 시공 시 이루어지는 다수의 작업공정 중 하나로서, 현장에서 작업 매뉴얼에 의해 이루어지는 공정이다. 상기 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트(100)는 전술한 바와 같이, 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량의 쉬스 내에 주입하기 위한 그라우트(Grout)로서, 결합재(110), 물(120), 감수제(130), 블리딩저감재(140) 및 수축저감재(150)를 포함할 수 있으며, 상기 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트(100)는 프리스트레싱 공정이 완료된 후 가능한 신속하게 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프리스트레스트 콘크리트 교량(200)은, 블리딩저감재 및 표면장력 저하와 수축보상의 메커니즘이 동시에 발휘되는 수축저감재를 사용하여 그라우팅을 실시함으로써, 재령 초기부터 블리딩 현상과 수축 및 팽창 현상을 억제하여 콘크리트 구조물과 긴장재인 PS 강재(강연선 또는 강봉)와의 부착성이 매우 좋고, 또한, 상기 쉬스관(210) 내에 상기 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트(100)를 완전히 충진시킬 수 있다. 이에 따라 상기 프리스트레스트 콘크리트 교량(200)에서 PS 강재(강연선 또는 강봉)의 부식을 방지함으로써 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.
100: 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트
110: 결합재
120: 물
130: 감수제
140: 블리딩저감재
150: 수축저감재

Claims (8)

  1. 프리스트레스트 콘크리트(Pre Stressed Concrete: PSC) 교량의 쉬스관(Sheath Tube) 내에 주입하기 위한 그라우트(Grout)에 있어서,
    포틀랜드 시멘트를 포함하는 100 중량부(part by weight)의 결합재(Binder);
    상기 결합재 100 중량부를 기준으로 25~35 중량부인 물;
    상기 결합재 100 중량부를 기준으로 0.5~2 중량부인 감수제(Water Reducing Agent);
    분말도가 50,000~150,000㎠/g이고, 밀도가 2.0~3.0g/㎤ 이고, 상기 결합재 100 중량부를 기준으로 5~15 중량부인 블리딩저감재(Bleeding Reducing Agent); 및
    에트링자이트 생성에 의한 수축을 보상하도록 상기 100 중량부의 결합재를 기준으로 0.5~3 중량부인 수축저감재(Shrinkage Reducing Agent)를 포함하되,
    상기 블리딩저감재는 상기 블리딩저감재 100 중량부를 기준으로 실리카(SiO2) 92~97 중량부, 지르코니아(ZrO2) 3~7 중량부, 알루미나(Al2O3) 0~1 중량부를 포함하고, 상기 블리딩저감재는 상기 그라우트 주입 초기부터 수분이 상기 그라우트 표면으로 상승하는 것을 억제하기 위해 배합되고;
    상기 수축저감재는 상기 수축저감재 100 중량부를 기준으로 유리석회(Free Lime) 25~37 중량부, 무수석고(Anhydrite) 15~25 중량부, 하우인(Hauyne) 35~42 중량부 및 계면활성제 1~8 중량부를 포함하며;
    상기 감수제는 고성능 감수제로 나프탈렌계, 리그닌계, 멜라민계 또는 카르복실계인 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 블리딩저감재는 강열감량(Ignition Loss)이 1.0% 이하인 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 그라우트는 시공 현장에 투입되기 전 혼합 공정이 완료된 형태로, 시공 현장에서 물을 투입하여 시공 현장에서 바로 사용이 가능한 형태인 것을 특징으로 하는 프리스트레스트 콘크리트 교량용 고성능 저점도 프리믹싱 그라우트.
  8. 제1항, 제5항, 제7항 중 어느 한 항에 따른 그라우트를 쉬스관 내에 주입하여 시공된 프리스트레스트 콘크리트 교량.
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