KR102050992B1

KR102050992B1 - 친환경 바잘트 섬유와 경량 재료를 오일 코팅하여 비산 먼지를 저감한 동결융해 저항성 개선한 초속경 고강도 콘크리트 조성물을 이용한 맨홀 보수 공법

Info

Publication number: KR102050992B1
Application number: KR1020190069919A
Authority: KR
Inventors: 윤경준; 이영훈; 윤종철; 이진아
Original assignee: 씨엘엠건설(주); 윤경준; 윤종철
Priority date: 2019-06-13
Filing date: 2019-06-13
Publication date: 2019-12-02

Abstract

본 발명은 친환경인 바잘트 섬유와 경량 재료를 오일 코팅하여 비산 먼지를 저감한 동결융해 저항성을 개선한 초속경 고강도 콘크리트 조성물을 이용한 맨홀 보수 공법에 관한 것으로, 폐아스콘 골재 35중량% ~ 45중량%, 초속경 모르타르 55중량% ~ 65중량%를 배합한 100중량부에 대하여 배합수(혼합수)12중량부 ~ 18중량부를 혼합하여 타설되며, 상기 초속경 모르타르는 포틀랜드 시멘트, 바잘트 섬유, 실리카흄분말, 칼슘설포알루미네이트, 석고, 건조골재, 분말유동화재, 리튬카보네이트분말, 무기안료, 올레인산, 지연재, 소포재를 생산과정부터 원부재료 비중 및 부피에 따라 3분류로 투입하고 경량재료를 오일을 함침하여 무중력믹서기 넣어 입자를 코팅하게 함으로서 비산먼지를 저감하며 압축 및 휨강도를 증대시키고, 동결융해에 대한 저항성을 확보하여 내구성을 크게 증대시킴으로써 보수 작업된 부분의 수명을 연장하여 보수 작업의 반복 횟수를 크게 줄이고, 보수 작업에 따른 비용 및 시간의 낭비를 최소화할 수 있고, 다양한 신규 및 보수 긴급 공사에 시공할 수 있으며, 특히 도로면에 위치한 맨홀 보수 작업 시 최적의 물성을 제공하여 맨홀 보수 작업의 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

친환경 바잘트 섬유와 경량 재료를 오일 코팅하여 비산 먼지를 저감한 동결융해 저항성 개선한 초속경 고강도 콘크리트 조성물을 이용한 맨홀 보수 공법{Manhole repairing method using high speed hardening and high strength concreate composition comprising basalt fiber for enhancing strength, freezing and thawing resistance}

본 발명은 친환경인 바잘트 섬유와 경량 재료를 오일 코팅하여 비산 먼지를 저감한 동결융해 저항성 개선한 초속경형 고강도 콘크리트 조성물을 이용한 맨홀 보수 공법에 관한 것으로 더 상세하게는 종결 10분~20분에 실용강도가 발현되고, 60분 후에 보통 시멘트의 3일 압축강도와 안정된 훰 강도를 얻을 수 있어 시가지 맨홀인상 공사, 활주로 긴급보수, 고속도로 긴급보수 공사 및 한중 공사에 사용되며 모르타르 믹싱 비산 먼지를 저감한 초속경형 고강도 콘크리트 조성물을 이용한 맨홀 보수 공법에 관한 발명이다.

일반적으로 도로를 주행하고 있는 차량이 점차 증가하고, 고속화, 중량화로 진동이 누적되고 동, 하 절기 계절의 환경적인 기후에 따라 구조물 수축 팽창이 반복되면서 시간이 흐르면 기존 구조물 파손 및 보수부위 모르타르 강도가 약해 도로가 점차 노후화되어 설치된 맨홀이 함몰되거나 균열 박락되는 경우 대형 사고의 원인 제공이 된다.

이와 같이 맨홀이 함몰되거나 맨홀 주변의 도로 포장면이 파손되는 경우 차량의 주행에 방해가 되고, 차량의 주행 중 사고를 발생시키는 원인이 되므로 맨홀을 보수하는 공사를 수행하게 된다.

통상적으로 맨홀 보수 공사는 맨홀이 설치되는 도로 포장 면인 아스팔트를 브레커로 파쇄하거나 절단기로서 절단한 다음, 지면 아래에 묻혀 있는 맨홀 틀과 더불어 상기 맨홀 틀의 상부를 덮고 도로 포장 면에 외부 노출되는 맨홀커버를 새로운 것으로 교체하여 보수하였다.

그리고, 맨홀 보수 공사는 교체된 맨홀 틀의 둘레로 초속경형 고강도 시멘트 모르타르, 폐아스콘(파쇄)을 혼합 후 배합수를 투입 믹싱하여 맨홀 틀의 위치를 고정 내지는 교체하여 수평을 잡고 초속경형 콘크리트 조성물을 타설하여 맨홀 틀의 위치를 고정시키고 있다.

초속경형 고강도 콘크리트 조성물은 초속경형 고강도 시멘트를 포함하여 압축강도가 약 150kgf/cm² 이상인 실용강도를 발현하기까지의 시간이 최소한 2시간 내지 3시간이 소요된다.

종래의 기술로서 폐기물을 재활용하는 대한민국 특허공보 제10-1993-0023300호인 고강도 초저발열 시멘트의 조성물 기술은 포틀랜드 시멘트 제조용 크링커 100중량부에 대하여 무수석고 6 내지 15 중량부, 무수망초 2내지 5중량부 및 고로슬래그 200 내지 300중량부를 첨가하여 분말도 3,000 내지 4,000cm²/g 수준으로 분쇄한 베이스 시멘트를 사용하는 저발열 시멘트 조성물에 있어서, 베이스 시멘트 100중량부에 대하여 쌍용제지(주)의 폐기물인 분말도 8,000 내지 12,000cm²/g 수준으로 분쇄한 제지회분 분말 10 내지 30 중량부를 첨가하여 균질, 혼합시켜 시멘트를 제조하는 기술이 있었다.

그러나, 종래의 초속경형 고강도 시멘트는 압축 및 휨 강도가 충분하지 못해 내구성이 약한 문제점이 있고, 특히 동결융해에 대한 저항성이 부족하여 시가지 맨홀인상 공사, 활주로 긴급보수, 고속도로 긴급보수 공사 및 한중 공사 사용 시 해당 보수 부분의 내구성이 취약해 보수 작업이 주기적으로 빈번하게 이루어져야 하는 문제점이 있었다.

대한민국 특허공보 제10-1993-0023300호 "고강도 초저발열 시멘트의 조성물"(1994.12.15. 공고)

본 발명은 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 압축 및 휨 강도를 증대시키고, 동결융해에 대한 저항성을 확보하며, 시공 시 비산 먼지를 저감하고 내구성을 크게 증대시킬 수 있는 친환경 바잘트 섬유와 경량 재료를 오일 코팅하여 비산 먼지를 저감한 동결융해 저항성 초속경 고강도 콘크리트 조성물을 이용한 맨홀 보수 공법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 보수 작업된 부분의 수명을 증대시켜 보수 작업의 반복 횟수를 크게 줄이고, 보수 작업에 따른 비용 및 시간의 낭비를 최소화할 수 있는 친환경 바잘트 섬유와 경량 재료를 오일 코팅하여 비산 먼지를 저감한 동결융해 저항성 초속경 고강도 콘크리트 조성물을 이용한 맨홀 보수 공법을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 맨홀 보수 공법은 맨홀 뚜껑을 열고 기존의 맨홀틀을 제거하고, 맨홀 보수공간을 형성하는 맨홀틀 제거단계, 맨홀틀 제거단계 후 맨홀 보수공간에 새로운 맨홀틀을 삽입하여 위치시키는 맨홀틀 교체단계, 맨홀틀 교체단계 후 맨홀 보수공간 내로 초속경형 고강도 콘크리트 조성물을 타설하여 채우는 콘크리트 타설단계, 콘크리트 타설단계 후 나머지 맨홀 보수공간 내에 아스콘을 채우는 아스콘 채움단계를 포함하며, 초고속경형 고강도 콘크리트 조성물은 폐아스콘 골재 35중량% ~ 45중량%, 초속경 모르타르 55중량% ~ 65중량%를 배합한 100중량부에 대하여 배합수(혼합수) 12중량부 ~ 18중량부를 혼합하여 타설되며, 상기 초속경 모르타르는 생산과정에서 포틀랜드 시멘트, 바잘트 섬유, 실리카흄 분말, 칼슘설포알루미네이트, 석고, 건조골재, 분말 유동화재, 리튬카보네이트 분말, 지연재, 소포재, 무기안료, 올레인산을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 맨홀틀 제거단계는 회전형 굴삭기로 기존 맨홀틀 주변의 파손된 포장면을 포함한 부분을 파쇄하는 제1파쇄과정 및 상기 제1파쇄과정 후 기존 맨홀틀을 철거하는 맨홀틀 철거과정을 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 맨홀틀 제거단계는 기존 맨홀틀 하부에서 기존 맨홀틀을 지지하는 벽돌 구조체를 회전형 굴삭기로 파쇄하여 제거하는 제2파쇄과정 및 상기 맨홀 보수공간 내의 파쇄물을 제거하는 보수공간 청소과정을 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 회전형 굴삭기는 하부로 돌출되는 파쇄날을 포함하고 회전되어 기존 맨홀틀 주변의 파손된 포장면을 포함한 부분을 파쇄하는 회전 파쇄판을 포함하고, 상기 회전 파쇄판의 파쇄날은 외측에 원형으로 이격되게 위치되는 복수의 외부날부 및 상기 외부날부의 안쪽에서 원형으로 이격되게 위치되는 복수의 내부날부를 포함하고, 상기 외부날부는 기존 맨홀틀 주변을 파쇄 굴착하고, 기존 내부날부는 기존 맨홀틀의 외주면에 근접된 부분을 파쇄 굴착할 수 있다.

본 발명에서 상기 맨홀틀 교체단계는 맨홀목의 상부 측으로 이격되게 새 맨홀틀을 위치시키는 새 맨홀틀 교체과정 및 상기 맨홀목의 상부 측에서 맨홀목의 상부와 새 맨홀틀 사이를 링형 거푸집으로 막는 거푸집 설치과정을 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 맨홀틀 교체단계는 새 맨홀틀 교체과정 전에 맨홀목이 위치된 깊이를 측정하는 맨홀 보수공간의 깊이 측정과정 및 측정된 맨홀 보수공간의 깊이가 기설정된 기준 높이 초과 시에 상기 맨홀목의 상부에 맨홀 받침용 링체를 올려 놓는 받침링 설치과정을 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 콘크리트 타설 단계는 드럼 믹서기에 폐아스콘 골재와 초속경 모르타르를 투입하여 건비빔 배합한 후 배합수를 투입하여 타설되되, 상기 초속경 모르타르는 생산과정에서 무중력 믹서기에 상기 포틀랜드 시멘트, 상기 건조골재를 순차적으로 투입하여 믹싱하면서 상기 칼슘설포알루미네이트, 상기 석고, 상기 무기안료, 상기 리튬카보네이트 분말, 상기 분말 유동화재, 상기 올레인산, 상기 지연재, 상기 소포재를 비중 및 표면적이 큰 순서대로 투입하여 믹싱한 후 상기 바잘트 섬유, 상기 실리카흄 분말, 상기 분말 수지를 투입하여 분체상태로 제조됨으로써 타설 중 발생되는 비산 먼지를 최소화할 수 있다.

본 발명에서 상기 배합수는 0℃ 이하에서 작업시 28℃ ~ 32℃로 가열된 물이 사용될 수 있다.

본 발명에서 상기 아스콘 채움단계는 프라임 코트를 콘크리트의 표면에 살포하고, 나머지 맨홀 보수공간의 일부만 아스콘을 포설하는 제1아스콘 포설과정, 상기 제1아스콘 포설과정 후 포설된 제1아스콘의 표면을 평탄화하고 다짐하는 제1평탄화 다짐 과정, 다짐된 제1아스콘의 표면에 프라임 코트를 콘크리트의 표면에 살포하고 맨홀 보수공간의 나머지 부분에 아스콘을 포설하는 제2아스콘 포설과정 및 상기 제2아스콘 포설과정 후 포설된 제2아스콘의 표면을 평탄화하고 다짐하는 제2평탄화 다짐 과정을 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 아스콘 채움단계 후 기존 도로포장면과의 접착력이 강화되도록 프라이머를 살포하는 프라이머 살포단계 및 살포된 프라이머 상에 모래를 살포하는 모래 살포단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 맨홀 보수 작업된 부분의 압축 및 휨 강도를 증대시키고, 동결융해에 대한 저항성을 확보하여 내구성을 크게 증대시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 보수 작업된 부분의 수명을 증대시켜 보수 작업의 반복 횟수를 크게 줄이고, 보수 작업에 따른 비용 및 시간의 낭비를 최소화할 수 있고, 특히 도로면에 위치한 맨홀 보수 작업 시 최적의 물성을 제공하여 맨홀 보수 작업의 효율을 크게 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 맨홀 보수 공법의 일 실시예를 도시한 전체 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 맨홀 보수 공법의 일 실시예를 도시한 개략도이다.

본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

본 발명에 따른 초속경형 고강도 콘크리트 조성물은 폐아스콘 골재 35중량% ~ 45중량%, 초속경 모르타르 55중량% ~ 65중량%를 배합한 100중량부에 대하여 배합수(혼합수) 12중량부 ~ 18중량부를 혼합하여 타설된다.

폐아스콘 골재는 기 포장된 아스콘을 분쇄한 것으로서, 분쇄된 폐아스콘 입자는 6 ~ 8mm의 골재 크기 30중량% ~ 35중량%와 0.6㎜ ~ 0.8mm의 골재 크기 65중량% ~70중량%를 혼합하여 타설 후 20분 ~ 1시간 후 시간 경과에서 압축 강도 14N/mm² 이상, 휨 강도 6N/mm² 이상을 가지도록 한다.

폐아스콘 골재는 콘크리트의 강도를 증대시키며 35중량% 미만으로 포함되는 경우와 45중량% 이상으로 포함되는 경우 초속경 모르타르의 함량이 부족하게 되어 타설 직후 20분 ~ 1시간 시간 이내에 양생하면 압축 강도 14N/mm² 이상, 휨 강도 6N/mm² 이상을 가질 수 없다.

한편, 초속경 모르타르는 포틀랜드 시멘트, 바잘트 섬유, 실리카흄 분말, 칼슘설포알루미네이트, 석고, 건조골재, 분말 유동화재, 리튬카보네이트 분말, 지연재, 소포재, 무기안료, 올레인산을 포함한다.

더 상세하게 초속경 모르타르는 타설 직후 20분 ~ 1시간 시간 이내에 경과하면 압축 강도 14N/mm² 이상, 휨 강도 6N/mm² 이상을 가지고, 타설 직후 180분 경과하면 압축 강도 30N/mm² 이상, 휨 강도 8N/mm² 이상을 가지도록 한다.

더 상세하게 초속경 모르타르는 전체 100중량%에 대하여 포틀랜드 시멘트 25중량% ~ 32중량%, 바잘트 섬유 1중량% ~ 1.8중량%, 실리카흄 분말 2중량% ~4중량%, 칼슘설포알루미네이트 22중량% ~27중량%, 석고 18중량% ~ 22중량%, 건조골재 12중량% ~ 18중량%, 분말 유동화재 0.3중량% ~ 0.5중량%, 리튬카보네이트 분말 0.7중량% ~ 1.2중량%, 분말 수지 2중량% ~ 4중량%, 무기안료 1중량% ~ 2중량%, 올레인산 0.3중량% ~ 0.5중량%, 지연재 0.6중량% ~ 1.4중량%, 소포재 0.2중량% ~ 0.4중량%를 포함한다.

또한, 바잘트 섬유는 길이가 서로 다른 2종류의 바잘트 섬유를 사용한다. 더 상세하게 초속경 모르타르는 단섬유 3mm 길이를 가지는 바잘트 섬유 0.5중량% ~ 0.9중량%와 준섬유 9mm 길이를 가지는 바잘트 섬유 0.5중량% ~ 0.9중량%을 포함한다.

본 발명에 따른 친환경적 바잘트 섬유와 경량 재료를 오일 코팅하여 비산 먼지를 저감한 동결융해 저항성을 개선한 초속경 고강도 콘크리트 조성물은, 맨홀 보수 현장에서 드럼 믹서기에 폐아스콘 골재와 제조공장에서(생산과정에서) 미리 혼합 생산된 초속경 모르타르를 투입하여 건비빔 배합한 후 배합수를 투입 교반하여 타설함으로서 대기의 공기 질과 인체에 대한 해가 저감될 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 초속경 모르타르는 제조공장에서 무중력 믹서기에 포틀랜드 시멘트, 건조골재를 순차적으로 투입하여 믹싱하면서 칼슘설포알루미네이트, 석고, 무기안료, 리튬카보네이트 분말, 분말 유동화재, 올레인산, 지연재, 소포재를 비중 및 표면적이 큰 순서대로 투입하여 믹싱한 후 유화처리된 바잘트 섬유, 실리카흄, 분말 수지를 투입하여 골고루 흡유된 분체상태의 경량필러로 제조됨으로써 타설 중 발생되는 비산 먼지를 최소화할 수 있다.

포틀랜드 시멘트

포틀랜드 시멘트는 공지된 시멘트로써, 포틀랜드 시멘트가 25중량% 미만이 되면 요구되는 강도가 발현되지 않고 32중량%를 초과하면 점성 증가로 인한 시공성이 감소되며 높은 수화열에 의해 균열이 발생되므로 그 배합비를 초속경 모르타르 전체 100중량%에 대해서 25중량% ~ 32중량%으로 하는 것이 바람직하다.

바잘트 섬유

바잘트 섬유(Basalt fiber)는 천연 현무암을 섬유화한 독성이 없는 무기질의 암석 섬유로서, 다른 섬유(유리섬유, 금속섬유, 아라미드섬유 등)보다 저가 이면서도, 전기절연성, 방진성, 방열성, 내열성, 저열팽창성, 방음성, 흡음성, 내침식성, 내부식성, 내마모성, 화학적 안정성, 자기윤활성, 경량 고강도 특성이 우수한 장점이 있으며, 특히 화재에 강하고 인장도가 높아져 쉽게 깨지는 단점을 보완할 수 있다. 또한, 상기 바잘트 섬유는 기존 유리섬유보다 성질이 우수하면서도 친환경적인 장점이 있다. 이때, 상기 바잘트 섬유는 전체에 대하여 SiO₂ 47.5 ~ 55.0중량%, TiO₂ 0.2 ~ 2중량%, Al₂O₃ 14 ~ 20중량%, Fe₂O₃와 FeO의 혼합물 7 ~ 13.5중량%, CaO 7 ~ 11중량%, MgO 3 ~ 8.5중량%, MnO 0.25중량%, Na₂O와 K₂O의 혼합물 2.5 ~ 7.5중량%, 및 SO₃ 0.2 ~ 0.8중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 바잘트 섬유는 본 발명에 따른 초속경 모르타르 전체 100중량%에 대해서 1중량%로 ~ 1.8중량%로 사용되는 것이 바람직한데, 상기 바잘트 섬유의 함량이 1중량% 미만으로 혼합되면 내충격, 내열성, 균열, 탄성강도가 저하되는 문제점이 있으며, 1.8중량%를 초과할 경우 과도한 뭉침 현상으로 모르타르 조성물 내에 균일하게 혼합되지 않기 때문이다. 특히, 본 발명에 따른 모르타르 조성물에 사용되는 바잘트 섬유는 1중량%로 혼합되더라도 뭉침 현상 및 작업성 불량이 없으며, 모르타르 공장에서 생산 시에 무중력 믹서기를 사용하여 혼합하지만 균일하게 혼합되지 않을 수 있는 문제를 해소하기 위해, 바잘트 섬유에 분산성을 높일 수 있도록 미네랄 오일(mineral oil)로 바잘트 원사 마지막 공정에서 분사하여 코팅 필름을 형성하여 상호 재료가 공기 층을 형성하여 볼 베어링 역할을 하며 길이가 서로 다른 2종류의 바잘트 섬유가 사슬 고리로 형상화하여 움직이는 구조물의 충격을 흡수한다.

그리고, 상기 미네랄 오일은 유동 파라핀(paraffin)으로도 불리며, 본 발명에서 사용되는 미네랄 오일은 탄소수 20 ~ 40의 알케인(alkane) 미네랄 오일인 것이 바람직하다. 이러한 코팅된 바잘트 섬유는 현무암(화산암)을 1,500℃로 녹여 원심력을 이용해 9 ~ 20㎛ 직경 크기의 필라멘트로 방사할 때, 저점도의 미네랄 오일을 분사하여 코팅한 후, 3mm와 9mm 길이를 갖도록 절단되어 사용된다.

실리카흄

실리카흄(silica fume)은 건식법으로 만들어진 실리카 미립자의 한 종류로서 사염화규소, 클로로실란 등을 수소와 산소로 분류하고 고온 연소시켜 만든 실리카 미립자로서, 고강도 콘크리트용 혼화재로서 사용되고 있다. 상기 실리카흄은 구성입자에 의한 볼 베어링 효과로 모르타르에 분산성 및 단위수량 감소의 기능을 하여 강도 및 휨 강도를 증대시키고, 시멘트, 모래, 골재 공극 사이를 충진시켜 수밀화 및 고강도화를 실현하며, 내화학성을 개선하고 콘크리트 구조물의 내구수명을 연장시킨다. 상기 실리카흄은 실리카의 함량이 90중량% 이상인 것, 바람직하게는 실리카 함량이 94중량% 이상인 것으로서, 본 발명의 초속경 모르타르 전체 100중량%에 대해서 포졸란 반응으로 강도 증진 효과가 크게 적용되는 2중량% ~ 4중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 특히 본 발명에서는 상기 실리카흄으로서 상업화된 예로 실리카 함량이 94중량%인 Elkem Microsilica grade 940U를 사용하는 것이 바람직하다.

칼슘설포알루미네이트

칼슘설포알루미네이트는 산화칼슘(CaO), 산화알루미늄(Al₂O₃), 이산화규소(SiO₂), 산화황(SO₃) 등의 성분을 포함하며, 혼합비에 따라 시멘트에 속경성, 팽창성 그리고 조강성을 가지도록 한다.

본 재료는 급경성을 확보하기 위해 서서히 냉각하는 방식이 아닌 급냉(수냉식)으로 클린커를 냉각하여 일반적인 CSA(4~6%)에 비해 비정질이 C₁₂A₇함량(10~17%)을 높인 원료이다.

칼슘설포알루미네이트는 물과의 수화반응으로 침상 및 주상의 에트링자이트(C₃A·3CaSO₄·32H₂O), 모노설페이트(C₃A·3CaSO₄·12H₂O) 및 Ca(OH)₂ 등의 수화물 결정으로 팽창성을 나타내므로써, 포틀랜드 시멘트의 단점인 건조수축에 의한 경화체의 균열을 방지하고, 인장강도를 증진시킬 수 있다.

칼슘설포알루미네이트는 건조수축에 의한 경화체의 균열을 방지하고, 인장강도를 증진시키며 시멘트에 속경성, 팽창성 그리고 조강성을 확보하기 위해 초속경 모르타르 전체 100중량%에 대해서 22중량% ~27중량%가 포함된다.

석고

석고는 무수석고, 알파형반수석고, 베타형반수석고, 이수석고 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 이루어는 것을 일 예로 한다.

석고가 18중량% 미만이 되면 시멘트계 혼합물의 경화시간 단축을 기대 할 수 없으며, 22중량%를 초과하면 압축강도 저하 현상이 발생되므로 그 배합비를 18중량%로 ~ 22중량%로 하는 것이 바람직하다.

특히, 석고는 무수석고를 사용하는 것이 바람직하고, 무수석고의 화학적 조성은 SiO₂ 1.0%, Al₂O₃ 0.92%, Fe₂O₃ 0.1%, CaO 40.39%, SO₃ 57.5%로 이루어져 있다.

따라서 상기 무수석고를 시멘트와 혼합하여 물과 반응시키게 되면 에트링자 이트(3CaO, Al₂O₃, 3CaSO₄, 32H₂O)가 수화반응을 일으키면서 감수(減水)효과 및 미세입자의 공극 충진으로 조직이 치밀화되므로 초기강도가 증가하며 수화가 촉진된다.

석고는 초속경 모르타르 전체 100중량%에 대해서 18중량%로 ~ 22중량%로 포함되어 타설 직후부터 최대한 빠르게 실용강도 즉, 20분 ~ 1시간 시간 이내에 경과하면 압축 강도 14N/mm² 이상, 휨 강도 6N/mm² 이상을 가질 수 있도록 한다.

건조 골재

건조 골재는 모르타르 또는 콘크리트의 뼈대가 되는 재료로, 견고하고 화학적으로 안정된 것이어야 하며, 구체적으로 건조 규사(SiO₂) 5호사, 및 규사(SiO₂) 6호사로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되는 골재로서 현장 환경조건에 따라 선택되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 골재는 본 발명에 따른 초속경 모르타르 전체 100중량%에 대해서 12중량% ~ 18중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 특히 상기 건조 골재의 성분 비율에 있어, 즉, 건조 골재 전체 100중량%에서 규사(SiO2) 5호사를 30중량% ~ 40중량%, 규사(SiO2) 6호사를 60중량% ~ 70중량%로 혼합해서 사용하는 경우 규사(SiO2)의 경우 5호사에서 6호사로 갈수록 입자가 미세해지는 특성이 있으므로, 규사 규사(SiO2) 6호사의 중량%를 늘림으로서 잔골재 조립률의 안정성을 높이고, 콘크리트의 수밀성을 증대시켜 크랙 및 부착력을 향상시킬 수 있다.

분말 유동화재

분말 유동화재는 혼합수량의 감수 효과로 인해 콘크리트의 강도를 향상시키며 콘크리트 포장의 평탄성 및 구배성을 해결하기 위해 적은 양의 사용만으로도 효과를 얻을 수 있는 나프탈렌(Naphthalene)계, 멜라민(Melamine)계, 폴리카르본산(Polycarboxylate)계 등의 감수제(減水劑) 또는 유동화재(流動化劑)를 1종 이상 혼합 사용한다. 즉, 나프탈렌계, 멜라민계, 폴리카르본산계 등의 감수제 또는 유동화재 중에서 하나를 선택하여 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이때, 본 발명에서 분말 유동화재는 폴리카르본산계를 사용하며, 폴카르본산계는 나프탈렌계, 멜라민계 등의 다른 유동화재에 비해 온도에 민감하지 않고 흐름성이 가장 우수하며 특히 초기 지연성과 장기 유동성이 지속되어 작업성을 크게 향상시킨다.

이에 분말 유동화재는 초속경 모르타르 전체 100중량%에 대해서 0.3중량% ~ 0.5중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

리튬카보네이트 분말

리튬카보네이트 분말은 초기 강도를 증대시키고, 초기 경화 속도를 조절하기 위하여 사용한다.

리튬카보네이트 분말은 초속경 모르타르 전체 100중량%에 대해서 0.7중량% ~ 1.2중량% 함유되는 것이 바람직하다.

리튬카보네이트의 함량이 0.7중량% 미만일 경우 초기 강도 발현이 늦어지고, 상기 리튬카보네이트의 함량이 1.2중량%를 초과하면 반응성이 높아져 작업성이 저하되고 가격경쟁력이 저하된다.

분말 수지

분말 수지는 물에 분산시키면 안정한 용액 상태의 액상 수지가 되는 재료로서, 아세트산비닐(vinyl acetate)과 에틸렌(ethylene)의 중합에 의한 공중합체(copolymer) 분말 수지(아세트산비닐-에틸렌 공중합체 분말 수지), 및 에틸렌과 라우린산염비닐(vinyl laurate)과 염화비닐(vinyl chloride)의 3원 중합체(terpolymer) 분말 수지(에틸렌-라우린산염비닐-염화비닐 3원 중합체 분말 수지)로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되는 분말 수지인 것이 바람직하다. 그 특성은 본래의 액상 에멀젼수지와 같은 효과를 가지며, 물에 용해된 분말 수지는 건조 후 물에 녹지 않는 비가역적인 폴리머 필름을 형성하여, 안료나 충진재 등과 결합하여 유기 또는 무기계 바탕재와 반응하여 접착력을 증가시키는 기능을 한다. 분말 수지는 본 발명에 따른 초속경 모르타르 전체 100중량%에 대해서 2중량% ~ 4중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 특히 본 발명에서는 분말 수지로서 상업화된 일 구체 예로 아세트산비닐(vinyl acetate)과 에틸렌(ethylene)의 중합에 의한 공중합체(copolymer) 분말 수지인 Vinnapas 5111L 1중량% ~ 2중량% 또는 에틸렌과 라우린산염비닐(vinyl laurate)과 염화비닐(vinyl chloride)의 3원 중합체(terpolymer) 분말 수지인 Vinnapas 8031H 1중량% ~ 2중량%를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

무기안료

무기안료는 화학적 성질이 무기질로 구성된 안료로써, 천연광물을 가공 ·분쇄하여 만드는 것과, 아연, 티탄, 철, 구리 등의 금속화합물을 원료로 하여 만드는 것으로 구분되며, 흑색 산화철(Fe₃O₄)를 사용하는 것을 일 예로 한다.

무기안료는 비마모성 및 부식에 대한 저항력뿐만 아니라, 내광성과 내열성을 증대시킨다.

무기안료는 초속경 모르타르 전체 100중량%에 대해서 1중량% ~ 2중량%로 포함시켜 비마모성 및 부식에 대한 저항력뿐만 아니라, 내광성과 내열성을 증대시키고 구조물을 은폐시키며, 1중량% 미만인 경우 비마모성 및 부식에 대한 저항력뿐만 아니라, 내광성과 내열성의 증대에 대한 효과를 기대하기 어렵고 1중량% 초과인 경우 상대적으로 다른 성분이 부족하게 되어 본 발명에 따른 초속경형 고강도 콘크리트 조성물에서 얻고자 하는 물성을 가질 수 없게 된다.

올레인산

올레인산은 수축저감효과, 내수성, 내화학성, 동결융해저항성을 개선하기 위해 사용된다.

올레인산을 도포하면 내부로부터는 타설된 배합물의 함유 수분이탈을 방지하여 안정된 경화반응을 얻을 수 있고, 모세관현상에 의한 백화방지효과를 얻을 수 있으며 외부로부터는 오염물질 방지는 수분의 유입방지(우천시나 지하구조물의 누수구간에서의 시공 시) 효과를 얻을 수 있다.

올레인산의 함량이 초속경 모르타르 전체 100중량%에 대해서 0.3 중량% 미만일 경우 성능 개선 효과가 떨어질 수 있으며, 올레인산의 함량이 초속경 모르타르 전체 100중량%에 대해서 0.5중량%를 초과하면 작업성이 저하되고 가격경쟁력이 저하된다.

지연재

지연재는 시멘트 수화물의 생성을 억제하는 기능이 있어 경화시간을 자유롭게 조절하며 주석산, 글루콘산, 구연산, 옥시카본산계 화합물, 당류 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 것을 일 예로 한다.

지연재가 0.6중량% 미만이 되면 시공온도가 상승시에는 경화시간 조절이 어려워 시공표면에 겉마름에 의한 표면 균열이 발생되며, 1.4중량%를 초과하면 시공성은 향상되나 시멘트 수화반응이 지연되어 압축강도, 휨 강도 부착강도 등의 물성이 저하되므로 그 배합비를 0.6중량% ~ 1.4중량%로 하는 것이 바람직하다.

또한, 지연재는 붕산과 구연산을 혼합해서 사용하고 그 배합비는 1:1로 배합한다.

즉, 지연재는 초속경 모르타르 전체 100중량%에 대해서 붕산 0.3중량% ~ 0.7중량%와 구연산 붕산 0.3중량% ~ 0.7중량%을 포함한다.

지연재는 초기 5분 지연 후기에 지연효과가 갑자기 저하될 수 있고, 이는 구연산을 혼합함으로써 물에 더 잘 녹게 되고, 즉시 지연효과를 발생시키고 지연효과의 지속시간을 증대시켜 급격한 발열로 인한 크랙을 방지한다.

소포재

소포재는 본 발명에 따른 초속경 모르타르의 각 재료들이 물과 혼합될 때 교반 과정에서 발생할 수 있는 기포를 미세화하여 콘크리트 강도의 저하를 방지하면서 스케일 저항성 등의 내구성을 향상시키고 단열효과를 극대화하기 위한 재료로서, 본 발명에 따른 초속경 모르타르 전체 100중량%에 대해서 0.2중량% ~ 0.4중량%로 사용되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 소포재는 발생된 기포를 비교적 큰 기포로 미세화할 수 있는 네오데칸산 글리시딜 에스테르(neodecanoic acid glycidyl ester), 및 비교적 잔 기포로 미세화할 수 있는 도데실 트리메틸 암모늄 클로라이드(dodecyl trimethyl ammonium chloride, DTAC)로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되는 것이 바람직하고, 경우에 따라 이들을 혼합 사용할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 초속경형 고강도 콘크리트 조성물의 효과를 실시예와 비교예에 대한 시험 결과로 하기에서 상세하게 설명한다.

1) 실시예1

본 발명인 초속경 모르타르 60중량% [포틀랜드 시멘트 29중량% + 바잘트 섬유 1중량%(9mm 바잘트 섬유 0.5중량% + 15mm 바잘트 섬유 0.5중량%) + 실리카흄 분말 3중량% + 칼슘설포알루미네이트 25중량% + 무수석고 20중량% + 건조골재 15중량% + 분말 유동화재(폴리카르본산계) 0.4중량% + 리튬카보네이트 분말 1중량% + 분말 수지(아크릴, PVA, EVA 계) 3중량% + 무기안료(흑색 산화철) 1.5중량% + 올레인산 0.5중량% + 지연재(붕산 0.3중량% + 구연산 0.3중량%) 0.6중량% + 소포재 0.2중량% ~ 0.4중량%] + 폐아스콘 골재 40중량%의 100중량부에 대하여 배합수 15중량부를 믹서해서 타설.

2) 비교예1

모르타르 60중량% [포틀랜드 시멘트 30중량% + 실리카흄 분말 3중량% + 칼슘설포알루미네이트 25중량% + 무수석고 20중량% + 건조골재 15중량% + 분말 유동화재(폴리카르본산계) 0.4중량% + 리튬카보네이트 분말 1중량% + 분말 수지(아크릴, PVA, EVA 계) 3중량% + 무기안료(흑색 산화철) 1.5중량% + 올레인산 0.5중량% + 지연재(붕산 0.3중량% + 구연산 0.3중량%) 0.6중량% + 소포재 0.2중량% ~ 0.4중량%] + 폐아스콘 골재 40중량%의 100중량부에 대하여 배합수 15중량부를 믹서해서 타설.

3) 비교예2

모르타르 60중량% [포틀랜드 시멘트 29.3중량% + 15mm 바잘트 섬유 0.7중량% + 실리카흄 분말 3중량% + 칼슘설포알루미네이트 25중량% + 무수석고 20중량% + 건조골재 15중량% + 분말 유동화재(폴리카르본산계) 0.4중량% + 리튬카보네이트 분말 1중량% + 분말 수지(아크릴, PVA, EVA 계) 3중량% + 무기안료(흑색 산화철) 1.5중량% + 올레인산 0.5중량% + 지연재(붕산 0.3중량% + 구연산 0.3중량%) 0.6중량% + 소포재 0.2중량% ~ 0.4중량%] + 폐아스콘 골재 40중량%의 100중량부에 대하여 배합수 15중량부를 믹서해서 타설.

상기 실시예1, 비교예1, 비교예2의 압축강도, 휨 강도, 동결융해에 대한 저항성, 흡수율, 표면상태(크랙), 내화학성에 대한 시험결과를 하기 표 1에서 나타낸다.

구분	단위	비교예1	비교예2	실시예
압축강도/ 휨강도 (N/mm²)	1시간	16.2/4.1	16.4 / 4.2	16.7 / 4.4
	3시간	33.8 / 4.4	34.0 / 4.6	38.0 / 5.2
	1일	40.5 / 5.0	40.8 / 5.3	44.8 / 6.7
	3일	43.0 / 5.7	43.4 / 6.0	48.8 / 7.4
	7일	52.2 / 6.4	52.7 / 6.8	58.2 / 8.2
	28일	56.1 / 7.4	56.8 / 7.8	62.7 / 9.2
동결융해에 대한 저항성 (상대동탄성 계수비)		89%	92%	98% 이상
흡수율		2이하	2이하	2이하
표면상태(크랙)		유	무	무
내화학성	내알카리성[포화 Ca(OH)₂]	-	이상없음	이상없음
	내산성 [5% NaSO₄]	-	이상없음	이상없음
	내염해성 [3% CaCl₂]	-	이상없음	이상없음

표 1에서 확인되는 바와 같이 초속경 모르타르에 바잘트 섬유를 1중량% 이상 포함하는 본 발명의 실시예1은 바잘트 섬유를 포함하지 않는 비교예1에 비하여 압축/휨 강도, 동결융해에 대한 저항성 증대에 현저한 효과를 보이는 것을 확인할 수 있다.

또한, 표 1에서 초속경 모르타르에 바잘트 섬유를 1중량% 미만으로 포함하는 비교예2에는 초속경 모르타르 내에 포함된 바잘트 섬유의 섬유 보강 효과가 저하되므로, 바잘트 섬유를 포함하지 않는 비교예1에 비하여 소폭으로 효과가 증대될 뿐이고 효과가 미미함을 확인하였다.

비교예2는 초속경 모르타르에 바잘트 섬유를 1중량% 이상 포함하는 본 발명의 실시예1은과 같은 현저한 효과가 발휘되지 않았다.

반면, 바잘트 섬유가 1중량% 이상으로 포함되는 본 발명의 실시예1의 경우에는 과도한 뭉침 현상으로 초속경 모르타르 내에 바잘트 섬유가 균일하게 혼합되지 않는 문제가 발생할 수 있다.

바잘트 섬유는 분산성을 높일 수 있도록 미네랄 오일(mineral oil)로 바잘트 원사에 분사하여 코팅 필름을 형성하여 상호 재료가 공기층을 형성하도록 하여 사용할 수 있고 3mm와 9mm 길이를 가지는 2종의 바잘트 섬유를 1:1의 비율로 혼합하여 사용한다.

하기 표 2는 전체 초속경 모르타르 100중량%에 대하여 3mm와 9mm 길이를 가지는 2종의 바잘트 섬유를 1:1의 비율로 1중량% 혼합한 본 발명의 실시예2와 3mm의 길이를 가지는 바잘트 섬유만 초속경 모르타르 100중량%에 대하여 1중량% 혼합한 비교예3, 9mm의 길이를 가지는 바잘트 섬유만 초속경 모르타르 100중량%에 대하여 1중량% 혼합한 비교예4에 대한 압축 강도 및 휨강도를 하기의 표 2에서 나타내고, 동결융해 저항 시험에 대한 결과를 표 3(동결융해 저항시험에 의한 콘크리트의 상대 동탄성 계수(%))에서 나타낸다.

실시예2, 비교예3, 비교예4의 초속경형 고강도 콘크리트 조성물은 초속경 모르타르 60중량% [포틀랜드 시멘트 29중량% + 바잘트 섬유 1중량% + 실리카흄 분말 3중량% + 칼슘설포알루미네이트 25중량% + 무수석고 20중량% + 건조골재 15중량% + 분말 유동화재(폴리카르본산계) 0.4중량% + 리튬카보네이트 분말 1중량% + 분말 수지(아크릴, PVA, EVA 계) 3중량% + 무기안료(흑색 산화철) 1.5중량% + 올레인산 0.5중량% + 지연재(붕산 0.3중량% + 구연산 0.3중량%) 0.6중량% + 소포재 0.2중량% ~ 0.4중량%] + 폐아스콘 골재 40중량%의 100중량부에 대하여 배합수 15중량부를 믹서해서 타설한 것임을 밝혀둔다.

구분		3시간	6시간	1일	3일	7일	28일
비교예3	압축강도 (N/mm²)	37.5	37.9	43.7	46.3	54.8	59.4
비교예3	휨강도 (N/mm²)	5.0	5.3	5.7	6.5	7.3	8.7
실시예2	압축강도 (N/mm²)	38.0	39.2	44.8	48.8	58.2	62.7
실시예2	휨강도 (N/mm²)	5.2	5.9	6.7	7.4	8.2	9.2
비교예4	압축강도 (N/mm²)	37.5	38.1	43.6	46.8	54.6	59.1
비교예4	휨강도 (N/mm²)	5.0	5.4	5.6	6.3	7.3	8.6

구분	냉-해동 주기(freeze-thaw cycle)
구분	0	40	70	90	120	180	210	270
비교예3	100	99.8	99.5	98.8	98.2	96.4	97.5	97.3
실시예2	100	99.8	99.6	99.2	98.8	98.4	98.2	98.1
비교예4	100	99.8	99.5	98.4	98.0	96.2	97.2	97.0

초경형 모르타르 내에 바잘트 섬유가 무작위 혼합으로 섞여 포함되게 되고, 이때 완벽하게 바잘트 섬유가 분산되어 포함되는 것은 불가능하므로, 바잘트 섬유가 포함되는 전체 함량인 동일한 중량%(1중량%)에서 길이가 차이가 있는 2종의 바잘트 섬유를 1 : 1로 포함시키는 경우에, 단일 길이를 갖는 바잘트 섬유만을 포함시키는 경우에 비하여 단위 부피의 모르타르 내에 바잘트 섬유가 섞여 있지 않는 부분이 적어지도록, 바잘트 섬유 간의 거리가 보다 균일해지며 사슬모양의 고리를 형성하므로 섬유 보강의 효과(압축, 휨 강도, 동결융해 저항성 증대 효과)가 높아지는 것을 표 3 및 표 4에서 확인할 수 있다.

본 발명에 따른 초속경형 고강도 콘크리트 조성물은 타설 직후 20분 ~ 1시간 이내에 경과하면 압축 강도 14N/mm² 이상, 휨 강도 6N/mm² 이상을 가지도록 하고, 동결융해 저항성시험에 의한 콘크리트의 상대 동탄성 계수를 98%이상을 가지도록 전체 초경형 모르타르 100중량%에 대하여 칼슘설포알루미네이트 22중량% ~27중량%, 무수석고 18중량% ~ 22중량%, 올레인산 0.3중량% ~ 0.5중량%을 포함시키는 것이다.

이에 본 발명의 실시예2와 비교예5, 및 비교예6에 대한 압축강도 및 휨강도, 동결융해 저항 시험에 의한 콘크리트의 상대 동탄성 계수에 대한 비교 시험 결과를 하기의 표 4 및 표 5에서 확인한다.

실시예2인 본 발명에 따른 초속경형 고강도 콘크리트 조성물은 상기한 바와 동일하며, 비교예5 및 비교예6은 각각 초속경 모르타르 60중량% + 폐아스콘 골재 40중량%의 100중량부에 대하여 배합수 15중량부를 믹서해서 타설한 것임을 밝혀둔다.

그리고, 비교예5의 초속경 모르타르는 포틀랜드 시멘트 33.3중량% + 바잘트 섬유 1중량% + 실리카흄 분말 3중량% + 칼슘설포알루미네이트 21중량% + 무수석고 20중량% + 건조골재 15중량% + 분말 유동화재(폴리카르본산계) 0.4중량% + 리튬카보네이트 분말 1중량% + 분말 수지(아크릴, PVA, EVA 계) 3중량% + 무기안료(흑색 산화철) 1.5중량% + 올레인산 0.2중량% + 지연재(붕산 0.3중량% + 구연산 0.3중량%) 0.6중량% + 소포재 0.2중량% ~ 0.4중량%를 포함한 것이다.

또한, 비교예6의 초속경 모르타르는 포틀랜드 시멘트 31.8중량% + 바잘트 섬유 1중량% + 실리카흄 분말 3중량% + 칼슘설포알루미네이트 25중량% + 무수석고 17중량% + 건조골재 15중량% + 분말 유동화재(폴리카르본산계) 0.4중량% + 리튬카보네이트 분말 1중량% + 분말 수지(아크릴, PVA, EVA 계) 3중량% + 무기안료(흑색 산화철) 1.5중량% + 올레인산 0.7중량% + 지연재(붕산 0.3중량% + 구연산 0.3중량%) 0.6중량% + 소포재 0.2중량% ~ 0.4중량%를 포함한 것이다.

구분		1시간	3시간	6시간	1일	3일	7일
비교예5	압축강도 (N/mm²)	15.1	36	37.8	43.2	46.1	57.5
비교예5	휨강도 (N/mm²)	3.9	4.3	5.4	5.8	7.1	7.8
실시예2	압축강도 (N/mm²)	17.2	38.0	39.2	44.8	48.8	58.2
실시예2	휨강도 (N/mm²)	4.8	5.2	5.9	6.7	7.4	8.2
비교예6	압축강도 (N/mm²)	15.3	35.2	36.7	42.5	45.3	56.8
비교예6	휨강도 (N/mm²)	3.7	4.1	4.9	5.5	6.7	7.3

구분	냉-해동 주기(freeze-thaw cycle)
구분	0	40	70	90	120	180	210	270
비교예5	100	98.6	97.3	96.8	96.2	95.7	95.3	95.1
실시예2	100	99.8	99.6	99.2	98.8	98.4	98.2	98.1
비교예6	100	99.8	99.7	99.3	98.9	98.6	98.3	98.2

표 4 및 표 5에서 확인되는 바와 같이 전체 초경형 모르타르 100중량%에 대하여 칼슘설포알루미네이트 21중량%이 포함된 비교예5와 무수석고 17중량%이 포함된 비교예6은 초기 강도 즉, 타설 후 1시간 경과 후의 압축 강도와 휨강도가 본 발명의 실시예보다 작고 압축 강도 14N/mm² 이상, 휨강도 6N/mm² 이상을 만족하지 못함을 확인할 수 있다.

그리고, 올레인산이 0.2중량% 포함된 비교예5는 동결융해 저항시험에 의한 콘크리트의 상대 동탄성 계수가 실시예2와 비교하여 낮은 수치로 확인되어 동결융해에 의한 내구성 저하 문제가 발생될 수 있다.

또한, 올레인산이 0.7중량% 포함된 비교예6의 경우 올레인산이 더 포함된 반면 동결융해 저항시험에 의한 콘크리트의 상대 동탄성 계수의 차이는 본 발명의 실시예2와 차이가 없음을 확인할 수 있다.

한편, 도 1은 본 발명에 따른 맨홀 보수 공법의 일 실시예를 도시한 전체 공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 맨홀 보수 공법의 일 실시예를 도시한 개략도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면 본 발명에 따른 맨홀 보수 공법은 맨홀 뚜껑을 열고 기존 맨홀틀(10a)을 제거하고, 맨홀 보수공간(3)을 형성하는 맨홀틀 제거단계(S100), 맨홀틀 제거단계(S100) 후 맨홀 보수공간(3)에 새 맨홀틀(10b)을 삽입하여 위치시키는 맨홀틀 교체단계(S200), 맨홀틀 교체단계(S200) 후 맨홀 보수공간(3) 내로 초속경형 고강도 콘크리트 조성물(1)을 타설하여 채우는 콘크리트 타설단계(S300), 콘크리트 타설단계(S300) 후 나머지 맨홀 보수공간(3) 내에 아스콘(2)을 채우는 아스콘 채움단계(S400)를 포함하며, 초고속경형 고강도 콘크리트 조성물은 폐아스콘 골재 35중량% ~ 45중량%, 초속경 모르타르 55중량% ~ 65중량%를 배합한 100중량부에 대하여 배합수(혼합수) 12중량부 ~ 18중량부를 혼합하여 타설된다.

초속경 모르타르는 생산과정에서 포틀랜드 시멘트, 바잘트 섬유, 실리카흄 분말, 칼슘설포알루미네이트, 무수석고, 건조골재, 분말 유동화재, 리튬카보네이트 분말, 무기안료, 올레인산, 지연재, 소포재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

맨홀틀 제거단계(S100)는 회전형 굴삭기(30)로 맨홀틀 주변의 파손된 포장면을 포함한 부분을 파쇄하는 제1파쇄과정(S110), 제1파쇄과정(S110) 후 기존 맨홀틀(10a)을 철거하는 맨홀틀 철거과정(S120)을 포함한다.

회전형 굴삭기(30)는 하부에 돌출된 복수의 파쇄날(32)이 원형으로 이격되게 배치되는 회전 파쇄판(31)을 회전시켜 기존 맨홀틀(10a) 주변의 파손된 포장면을 파쇄하는 것으로 공지의 구성으로 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.

더 상세하게 제1파쇄과정(S110)은 맨홀뚜껑 및 속뚜껑을 열고 기존 맨홀틀(10a)에 회전 파쇄판(31)의 회전 중심을 잡아주는 파쇄 원형판을 설치한 후 회전 파쇄판(31)을 회전시켜 기존 맨홀틀(10a)의 깊이까지 기존 맨홀틀(10a) 주변을 파쇄하여 맨홀 보수공간(3)을 형성한다.

그리고, 회전 파쇄판(31)의 파쇄날(32)은 외측에 원형으로 이격되게 위치되는 복수의 외부날부(32a), 외부날부(32a)의 안쪽에서 원형으로 이격되게 위치되는 복수의 내부날부(32b)를 포함하여 외부날부(32a)는 기존 맨홀틀(10a) 주변을 파쇄 굴착하고, 내부날부(32b)는 기존 맨홀틀(10a)의 외주면에 근접된 부분을 파쇄 굴착한다.

또한, 맨홀틀 제거단계(S100)는 기존 맨홀틀(10a)의 하부에서 기존 맨홀틀(10a)을 지지하는 벽돌 구조체(4)를 회전형 굴삭기(30)로 파쇄하여 제거하는 제2파쇄과정(S130), 맨홀 보수공간(3) 내의 파쇄물을 제거하는 보수공간 청소과정(S140)을 더 포함할 수 있다.

보수공간 청소과정(S140)은 맨홀목(20) 상의 맨홀 보수공간(3) 내에 제1파쇄과정(S110) 및 제2파쇄과정(S130)에서 발생된 도로포장 파쇄물을 치우고 주변을 정리하는 것이고, 필요한 경우 물청소를 통해 맨홀 보수공간(3) 내를 깨끗이 청소한다.

또한, 맨홀틀 교체단계(S200)는 맨홀목(20)의 상부 측으로 이격되게 새 맨홀틀(10b)을 위치시키는 새 맨홀틀 교체과정(S230), 맨홀목(20)의 상부 측에서 맨홀목(20)의 상부와 새 맨홀틀(10b) 사이를 링형 거푸집(50)으로 막는 거푸집 설치과정(S240)을 포함할 수 있다.

맨홀틀 교체단계(S200)는 새 맨홀틀 교체과정(S230) 전에 맨홀목(20)이 위치된 깊이를 측정하는 맨홀 보수공간(3)의 깊이 측정과정(S210); 및 측정된 맨홀 보수공간(3)의 깊이가 기설정된 기준 높이 초과 시에 맨홀목(20)의 상부에 맨홀 받침용 링체(5)를 올려 놓는 받침링 설치과정(S220)을 더 포함한다.

맨홀 보수공간(3)의 깊이 측정과정(S210)은 맨홀목(20)의 상면에서 도로 표면까지의 높이를 측정하는 것이다.

맨홀 받침용 링체(5)는 맨홀목(20)의 내경과 동일한 내경의 중공부를 가지고 콘크리트로 기제조된 것을 일 예로 한다.

그리고, 거푸집 설치과정(S240)은 맨홀 받침용 링체(5)와 새 맨홀틀(10b) 사이를 링형 거푸집(50)으로 막는다.

새 맨홀틀 교체과정(S230)은 도로의 표면 상에 올려지고 새 맨홀틀(10b)을 잡을 수 있는 복수의 클램핑부를 구비한 수평 조절용 삼각대(40)로 새 맨홀틀(10b)을 잡아 맨홀목(20)의 상면에서 이격되게 새 맨홀틀(10b)을 위치시킨다.

수평 조절용 삼각대(40)는 중심에서 동일하게 이동되어 새 맨홀틀(10b)의 내주면을 가압하는 복수의 클램핑 조우(41)를 구비하여 복수의 클램핑 조우(41)가 새 맨홀틀(10b)의 내주면을 동시에 밀어 새 맨홀틀(10b)을 잡는 구조를 가지는 것을 일 예로 한다.

그리고, 링형 거푸집(50)은 수평 조절용 삼각대(40)에 길이 조절이 가능한 거푸집 연결 막대부(51)로 연결되고 내부에 공기가 채워져 팽창되어 새 맨홀틀(10b)의 하부 측 개방부를 막는 튜브형 거푸집인 것을 일 예로 한다.

거푸집 설치과정(S240)은 수평 조절용 삼각대(40)에 위치된 튜브형 거푸집의 위치를 조절한 후 튜브형 거푸집에 공기를 주입하여 맨홀 보수공간(3)에서 새 맨홀틀(10b)의 하부 측으로 개방된 부분을 완전히 막도록 한다.

초속경형 고강도 콘크리트 조성물(1)을 타설하여 채우는 콘크리트 타설단계(S300)는 폐아스콘 골재 35중량% ~ 45중량%, 초속경 모르타르 55중량% ~ 65중량%를 배합한 100중량부에 대하여 배합수(혼합수) 12중량부 ~ 18중량부를 혼합하여 초속경형 고강도 콘크리트 조성물(1)을 맨홀 보수공간(3) 내에 타설하여 맨홀 보수공간(3) 중 일부를 채운다.

콘크리트 타설단계(S300)는 맨홀 보수 현장에서 드럼 믹서기에 폐아스콘 골재와 제조공장에서(생산과정에서) 미리 혼합 생산된 초속경 모르타르를 투입하여 건비빔 후 배합수를 투입 교반하여 타설함으로서 대기의 공기 질과 인체에 대한 해가 저감될 수 있다. 이때, 상기 초속경 모르타르는 제조공장에서 무중력 믹서기에 포틀랜드 시멘트, 건조골재를 순차적으로 투입하여 믹싱하면서 칼슘설포알루미네이트, 석고, 무기안료, 리튬카보네이트 분말, 분말 유동화재, 올레인산, 지연재, 소포재를 비중 및 표면적이 큰 순서대로 투입하여 믹싱한 후 유화처리된 바잘트 섬유, 실리카흄, 분말 수지를 투입하여 골고루 흡유된 분체상태의 경량필러로 제조됨으로써 타설 중 발생되는 비산 먼지를 최소화할 수 있다.

상기 초속경 모르타르는 전체 100중량%에 대하여 포틀랜드 시멘트 25중량% ~ 32중량%, 바잘트 섬유 1중량% ~ 1.8중량%, 실리카흄 분말 2중량% ~4중량%, 칼슘설포알루미네이트 22중량% ~27중량%, 무수석고 18중량% ~ 22중량%, 건조골재 12중량% ~ 18중량%, 분말 유동화재 0.3중량% ~ 0.5중량%, 리튬카보네이트 분말 0.7중량% ~ 1.2중량%, 분말 수지 2중량% ~ 4중량%, 무기안료 1중량% ~ 2중량%, 올레인산 0.3중량% ~ 0.5중량%, 지연재 0.6중량% ~ 1.4중량%, 소포재 0.2중량% ~ 0.4중량%를 포함하는 것이다.

초속경 모르타르의 실시예는 본 발명에 따른 초속경형 고강도 콘크리트 조성물(1)의 실시예와 중복되어 생략함을 밝혀둔다.

배합수는 0℃ 이하에서 작업시 28℃ ~ 32℃로 가열된 물이 사용되는 것을 일 예로 한다.

콘크리트 타설단계(S300) 후 튜브형 거푸집과 수평 조절용 삼각대(40)를 철거하고 속뚜껑 및 맨홀뚜껑을 덮은 다음 맨홀 보수공간(3)의 나머지 부분에 아스콘 채움단계(S400)로 아스콘(2)을 채우게 된다.

아스콘(2)은 공지의 도로 포장용 아스콘인 것을 일 예로 하고, 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.

아스콘 채움단계(S400)는 프라임 코트를 콘크리트의 표면에 살포하고, 나머지 맨홀 보수공간(3)의 일부만 아스콘(2)을 포설하는 제1아스콘 포설과정(S410), 제1아스콘 포설과정(S410) 후 포설된 제1아스콘의 표면을 평탄화하고 다짐하는 제1평탄화 다짐 과정(S420), 다짐된 제1아스콘의 표면에 프라임 코트를 콘크리트의 표면에 살포하고 맨홀 보수공간(3)의 나머지 부분에 아스콘(2)을 포설하는 제2아스콘 포설과정(S430), 제2아스콘 포설과정(S430) 후 포설된 제2아스콘의 표면을 평탄화하고 다짐하는 제2평탄화 다짐 과정(S440)을 포함한다.

제1아스콘 포설과정(S410)과 제2아스콘 포설과정(S430)은 아스콘 보온차량을 이용하여, 포설시 최적온도인 110 ~ 140℃로 보온된 아스콘(#78)(2)을 포설하는 것을 일 예로 한다.

또한, 아스콘 채움단계(S400) 후 기존 도로포장면과의 접착력이 강화되도록 프라이머를 살포하는 프라이머 살포단계(S500), 살포된 프라이머 상에 모래를 살포하는 모래 살포단계(S600)를 더 포함한다.

모래는 차량 통행 시 끈적거림을 방지하기 위해 살포된다.

본 발명은 압축 및 휨강도를 증대시키고, 동결융해에 대한 저항성을 확보하여 내구성을 크게 증대시킨다.

또한, 본 발명은 보수 작업된 부분의 수명을 증대시켜 보수 작업의 반복 횟수를 크게 줄이고, 보수 작업에 따른 비용 및 시간의 낭비를 최소화할 수 있고, 특히 도로면에 위치한 맨홀 보수 작업 시 맨홀 보수 작업 시 최적의 물성을 제공하여 맨홀 보수 작업의 효율을 크게 향상시킨다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1 : 초속경형 고강도 콘크리트 조성물 2 : 아스콘
3 : 맨홀 보수공간 4 : 벽돌 구조체
5 : 맨홀 받침용 링체 10a : 기존 맨홀틀
10b : 새 맨홀틀 20 : 맨홀목
30 : 회전형 굴삭기 31 : 회전 파쇄판
32 : 파쇄날 32a : 외부날부
32b : 내부날부 40 : 수평 조절용 삼각대
41 : 클램핑 조우 50 : 링형 거푸집
51 : 거푸집 연결 막대부
S100 : 맨홀틀 제거단계 S110 : 제1파쇄과정
S120 : 맨홀틀 철거과정 S130 : 제2파쇄과정
S140 : 보수공간 청소과정 S200 : 맨홀틀 교체단계
S210 : 깊이 측정과정 S220 : 받침링 설치과정
S230 : 새 맨홀틀 교체과정 S240 : 거푸집 설치과정
S300 : 콘크리트 타설단계 S400 : 아스콘 채움단계
S410 : 제1아스콘 포설과정 S420 : 제1평탄화 다짐 과정
S430 : 제2아스콘 포설과정 S440 : 제2평탄화 다짐 과정
S500 : 프라이머 살포단계 S600 : 모래 살포단계

Claims

맨홀 뚜껑을 열고 기존 맨홀틀을 제거하고, 맨홀 보수공간을 형성하는 맨홀틀 제거단계;
상기 맨홀틀 제거단계 후 맨홀 보수공간에 새로운 맨홀틀을 삽입하여 위치시키는 맨홀틀 교체단계;
상기 맨홀틀 교체단계 후 맨홀 보수공간 내로 폐아스콘 골재 35중량% ~ 45중량%, 초속경 모르타르 55중량% ~ 65중량%를 배합한 100중량부에 대하여 배합수(혼합수) 12중량부 ~ 18중량부를 혼합한 초속경형 고강도 콘크리트 조성물을 타설하여 채우는 콘크리트 타설단계; 및
상기 콘크리트 타설단계 후 나머지 맨홀 보수공간 내에 아스콘을 채우는 아스콘 채움단계를 포함하며,
상기 맨홀틀 제거단계는 회전형 굴삭기로 기존 맨홀틀 주변의 파손된 포장면을 포함한 부분을 파쇄하는 제1파쇄과정; 상기 제1파쇄과정 후 기존 맨홀틀을 철거하는 맨홀틀 철거과정; 기존 맨홀틀 하부에서 기존 맨홀틀을 지지하는 벽돌 구조체를 회전형 굴삭기로 파쇄하여 제거하는 제2파쇄과정; 및 상기 맨홀 보수공간 내의 파쇄물을 제거하는 보수공간 청소과정을 포함하고,
상기 아스콘 채움단계는 프라임 코트를 콘크리트의 표면에 살포하고, 나머지 맨홀 보수공간의 일부만 아스콘을 포설하는 제1아스콘 포설과정; 상기 제1아스콘 포설과정 후 포설된 제1아스콘의 표면을 평탄화하고 다짐하는 제1평탄화 다짐 과정; 다짐된 제1아스콘의 표면에 프라임 코트를 콘크리트의 표면에 살포하고 맨홀 보수공간의 나머지 부분에 아스콘을 포설하는 제2아스콘 포설과정; 및 상기 제2아스콘 포설과정 후 포설된 제2아스콘의 표면을 평탄화하고 다짐하는 제2평탄화 다짐 과정을 포함하며,
상기 초속경 모르타르는 전체 100중량%에 대하여 포틀랜드 시멘트 25중량% ~ 32중량%, 바잘트 섬유 1중량% ~ 1.8중량%, 실리카흄 분말 2중량% ~4중량%, 칼슘설포알루미네이트 22중량% ~27중량%, 석고 18중량% ~ 22중량%, 건조골재 12중량% ~ 18중량%, 분말 유동화재 0.3중량% ~ 0.5중량%, 리튬카보네이트 분말 0.7중량% ~ 1.2중량%, 분말 수지 2중량% ~ 4중량%, 무기안료 1중량% ~ 2중량%, 올레인산 0.3중량% ~ 0.5중량%, 지연재 0.6중량% ~ 1.4중량%, 소포재 0.2중량% ~ 0.4중량%를 포함하고,
상기 회전형 굴삭기는 하부로 돌출되는 파쇄날을 포함하고 회전되어 기존 맨홀틀 주변의 파손된 포장면을 포함한 부분을 파쇄하는 회전 파쇄판을 포함하며, 상기 회전 파쇄판의 파쇄날은 외측에 원형으로 이격되게 위치되는 복수의 외부날부; 및 상기 외부날부의 안쪽에서 원형으로 이격되게 위치되는 복수의 내부날부를 포함하여, 상기 외부날부는 기존 맨홀틀 주변을 파쇄 굴착하고, 상기 복수의 내부날부는 기존 맨홀틀의 외주면에 근접된 부분을 파쇄 굴착하는, 친환경 바잘트 섬유와 경량 재료를 오일 코팅하여 비산 먼지를 저감한 동결융해 저항성 개선한 초속경 고강도 콘크리트 조성물을 이용한 맨홀 보수 공법.
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청구항 1에 있어서,
상기 바잘트 섬유는 3mm 길이를 가지는 바잘트 섬유 0.5중량% ~ 0.9중량%와 9mm 길이를 가지는 바잘트 섬유 0.5중량% ~ 0.9중량%을 포함하는, 친환경 바잘트 섬유와 경량 재료를 오일 코팅하여 비산 먼지를 저감한 동결융해 저항성 개선한 초속경 고강도 콘크리트 조성물을 이용한 맨홀 보수 공법.
청구항 1에 있어서,
상기 바잘트 섬유는 3mm 길이를 가지는 바잘트 섬유와 9mm 길이를 가지는 바잘트 섬유를 1:1의 비율로 혼합되어 초속경 모르타르의 전체 100중량%에 대하여 1중량% ~ 1.8중량%로 포함하는, 친환경 바잘트 섬유와 경량 재료를 오일 코팅하여 비산 먼지를 저감한 동결융해 저항성 개선한 초속경 고강도 콘크리트 조성물을 이용한 맨홀 보수 공법.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 바잘트 섬유는 분산성을 높일 수 있도록 미네랄 오일(mineral oil)로 바잘트 원사에 분사하여 코팅 필름을 형성한, 친환경 바잘트 섬유와 경량 재료를 오일 코팅하여 비산 먼지를 저감한 동결융해 저항성 개선한 초속경 고강도 콘크리트 조성물을 이용한 맨홀 보수 공법.
청구항 1에 있어서,
상기 석고는 무수석고를 사용하는, 친환경 바잘트 섬유와 경량 재료를 오일 코팅하여 비산 먼지를 저감한 동결융해 저항성 개선한 초속경 고강도 콘크리트 조성물을 이용한 맨홀 보수 공법.
청구항 1에 있어서,
상기 분말 유동화재는 폴리카르본산계를 사용하는, 친환경 바잘트 섬유와 경량 재료를 오일 코팅하여 비산 먼지를 저감한 동결융해 저항성 개선한 초속경 고강도 콘크리트 조성물을 이용한 맨홀 보수 공법.
청구항 1에 있어서,
상기 지연재는 붕산과 구연산을 1:1로 혼합해서 사용하는, 친환경 바잘트 섬유와 경량 재료를 오일 코팅하여 비산 먼지를 저감한 동결융해 저항성 개선한 초속경 고강도 콘크리트 조성물을 이용한 맨홀 보수 공법.
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청구항 1에 있어서,
상기 맨홀틀 교체단계는,
맨홀목의 상부 측으로 이격되게 새 맨홀틀을 위치시키는 새 맨홀틀 교체과정; 및
상기 맨홀목의 상부 측에서 맨홀목의 상부와 새 맨홀틀 사이를 링형 거푸집으로 막는 거푸집 설치과정을 포함하는, 친환경 바잘트 섬유와 경량 재료를 오일 코팅하여 비산 먼지를 저감한 동결융해 저항성 개선한 초속경 고강도 콘크리트 조성물을 이용한 맨홀 보수 공법.
청구항 12에 있어서,
상기 맨홀틀 교체단계는,
새 맨홀틀 교체과정 전에 맨홀목이 위치된 깊이를 측정하는 맨홀 보수공간의 깊이 측정과정; 및
측정된 맨홀 보수공간의 깊이가 기설정된 기준 높이 초과 시에 상기 맨홀목의 상부에 맨홀 받침용 링체를 올려 놓는 받침링 설치과정을 더 포함하는, 친환경 바잘트 섬유와 경량 재료를 오일 코팅하여 비산 먼지를 저감한 동결융해 저항성 개선한 초속경 고강도 콘크리트 조성물을 이용한 맨홀 보수 공법.
청구항 1에 있어서,
상기 콘크리트 타설 단계는 드럼 믹서기에 폐아스콘 골재와 초속경 모르타르를 투입하여 배합한 후 배합수를 투입하여 타설되되, 상기 초속경 모르타르는 생산과정에서 무중력 믹서기에 상기 포틀랜드 시멘트, 상기 건조골재를 순차적으로 투입하여 믹싱하면서 상기 칼슘설포알루미네이트, 상기 석고, 상기 무기안료, 상기 리튬카보네이트 분말, 상기 분말 유동화재, 상기 올레인산, 상기 지연재, 상기 소포재를 비중 및 표면적이 큰 순서대로 투입하여 믹싱한 후 상기 바잘트 섬유, 상기 실리카흄 분말, 상기 분말 수지를 투입하여 분체상태로 제조됨으로써 타설 중 발생되는 비산 먼지를 최소화하는, 친환경 바잘트 섬유와 경량 재료를 오일 코팅하여 비산 먼지를 저감한 동결융해 저항성 개선한 초속경 고강도 콘크리트 조성물을 이용한 맨홀 보수 공법.
청구항 1에 있어서,
상기 배합수는 0℃ 이하에서 작업시 28℃ ~ 32℃로 가열된 물이 사용되는, 친환경 바잘트 섬유와 경량 재료를 오일 코팅하여 비산 먼지를 저감한 동결융해 저항성 개선한 초속경 고강도 콘크리트 조성물을 이용한 맨홀 보수 공법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 아스콘 채움단계 후 기존 도로포장면과의 접착력이 강화되도록 프라이머를 살포하는 프라이머 살포단계; 및
살포된 프라이머 상에 모래를 살포하는 모래 살포단계를 더 포함하는, 친환경 바잘트 섬유와 경량 재료를 오일 코팅하여 비산 먼지를 저감한 동결융해 저항성 개선한 초속경 고강도 콘크리트 조성물을 이용한 맨홀 보수 공법.