KR102085621B1 - 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수, 보강공법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조기강도 개선 혼합재 3 내지 70 중량%, 잔골재 3 내지 70 중량%, 굵은골재 3 내지 70 중량%, 성능개선혼화제 0.01 내지 30 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하며, 상기 조기강도 개선 혼합재는 조강 포틀랜드 시멘트, 알루미나 시멘트, 트리 칼슘 알루미네이트 시멘트, 마그네시아, 석고, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스, 질화규소, 지르코니아, 시알론, 리튬-마그네슘-소듐 실리케이트 혼합물, 수산화알루미늄 및 아질산칼슘을 포함하는 것이고, 상기 성능개선혼화제는 메틸메타크릴레이트-부타디엔 공중합체, 에틸렌-초산비닐-비닐알코올 공중합체, 폴리에테르-에테르케톤 공중합체, 프로피온산 비닐, 디이소프로필나프탈렌, 분자량 100 내지 100,000의 폴리글리세린, 소듐 하이드라이드, 폴리페닐카보실란, 폴리카르본산계 감수제 및 실리콘계 소포제를 포함하여, 작업성 향상 및 내구성이 개선된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수, 보강공법에 관한 것이다.

Description

고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수, 보강공법{A high functionality of high early strength cement concrete composition for road pavement and a repairing method of road pavement using the same}
본 발명은 작업성 향상 및 내구성이 개선된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수, 보강공법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 구조물에 균열이 발생하게 되면 콘크리트 구조물은 하중을 견디지 못하고 붕괴 될 수도 있으므로 균열이 발생된 콘크리트 구조물에 대해서는 방수성, 내구성 등을 회복하기 위하여 혹은 구조물의 안정성, 미관성 등을 고려하여 보수가 필요하다.
이러한 콘크리트 구조물 특히, 교량 콘크리트 슬래브, 도로 노면, 날개벽, 도로 측구부, 교량 하부, 교각은 열화 등에 의해 콘크리트에 균열이 발생하여 시간이 지나게 되면 콘크리트의 압축강도와 철근의 인장강도가 점차 떨어지게 되고, 균열 부위를 통해 노출된 콘크리트는 염소이온 침투, 동결융해, 중성화 현상이 진행되어 철근 부식이 발생된다. 이러한 철근 부식현상이 심해지면 콘크리트 구조물이 결국은 붕괴될 수 있다.
또한, 대기 중의 이산화탄소와 산성비의 영향, 장기간 대기에 노출되거나, 자동차 배기가스 중의 아황산 성분 등이 콘크리트 구조물의 중성화를 촉진시켜 변색, 박리현상, 균열, 철근 녹 발생, 제설제 의한 화학적 부식 현상이 발생하여 구조물의 내구성을 저하시키고 유지관리 비용이 증가하게 된다.
이러한 콘크리트 구조물과 같이 부식이나 침식이 많이 일어나는 부위를 신속하게 보수 또는 보강하기 위한 보수공사에는 초속경 시멘트(3종 시멘트)가 널리 사용되고 있다. 하지만, 이러한 초속경 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트에 비하여 시공성이 우수한 장점이 있으나, 투수성이 높아 염화물이나 수분의 침투가 발생하여 콘크리트가 부식되는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1309115호 (2013년09월16일 공고) 대한민국 등록특허 제10-1333084호 (2013년11월28일 공고)
따라서, 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 작업성 향상 및 내구성이 개선된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수, 보강공법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 구현예는 조기강도 개선 혼합재 3 내지 70 중량%, 잔골재 3 내지 70 중량%, 굵은골재 3 내지 70 중량%, 성능개선혼화제 0.01 내지 30 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하며, 상기 조기강도 개선 혼합재는 조강 포틀랜드 시멘트 5 내지 75 중량%, 알루미나 시멘트 1 내지 45 중량%, 트리 칼슘 알루미네이트 시멘트 0.1 내지 25 중량%, 마그네시아 0.01 내지 20 중량%, 석고 0.01 내지 20 중량%, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스 0.01 내지 10 중량%, 질화규소 0.01 내지 10 중량%, 지르코니아 0.01 내지 10 중량%, 시알론 0.01 내지 10 중량%, 리튬-마그네슘-소듐 실리케이트 혼합물 0.01 내지 10 중량%, 수산화알루미늄 0.01 내지 10 중량% 및 아질산칼슘 0.01 내지 10 중량%를 포함하는 것이고, 상기 성능개선혼화제는 메틸메타크릴레이트-부타디엔 공중합체 30 내지 99 중량%, 에틸렌-초산비닐-비닐알코올 공중합체 0.1 내지 25 중량%, 폴리에테르-에테르케톤 공중합체 0.1 내지 25 중량%, 프로피온산 비닐 0.01 내지 15 중량%, 디이소프로필나프탈렌 0.01 내지 15 중량%, 분자량 100 내지 100,000의 폴리글리세린 0.01 내지 15 중량%, 소듐 하이드라이드 0.01 내지 15 중량%, 폴리페닐카보실란 0.01 내지 15 중량%, 폴리카르본산계 감수제 0.01 내지 10 중량% 및 실리콘계 소포제 0.01 내지 10 중량%를 포함하는 것인 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
상기 조기강도 개선 혼합재는 리튬카보네이트 0.01 내지 10 중량%, 두랄루민 0.01 내지 10 중량%, 감수제 0.001 내지 5 중량% 및 지연제 0.01 내지 5 중량%를 더 포함하는 것이고, 상기 성능개선혼화제는 에틸렌비스스테아린산아마이드 0.01 내지 10 중량% 및 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-터트-부틸페놀) 0.01 내지 10 중량%를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 조기강도 개선 혼합재의 질화규소, 지르코니아 및 시알론은 상기 질화규소, 지르코니아 및 시알론을 1: 1: 1의 중량비율로 혼합한 복합 분말을 계면활성제와 혼합한 후, 건조 및 소결함으로써, 100㎛ 내지 200㎛의 크기 범위의 폐기공인 1차 기공과 1㎛ 내지 50㎛의 크기 범위의 개기공인 2차 기공이 형성된 이중 기공 구조를 가지도록 제조된 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수, 보강공법으로서, 콘크리트 구조물의 성능이 저하되어 콘크리트가 열화된 부위, 콘크리트가 탈락된 부위 또는 아스팔트 콘크리트를 노면 파쇄기를 이용하여 제거하는 단계; 제거된 부위를 워터젯, 고압세척기, 핸드 워터젯, 평삭기, 숏블라스트로 열화 부위의 하부까지 제거한 후 진공흡입차량으로 청소하는 단계; 상기 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 기존 콘크리트 슬래브와의 부착력 향상, 표층강화, 유해물질, 물, 염소이온 등의 침투를 억제하고 내수성을 개선하기 위하여 상기 청소된 부위에 상기 성능개선혼화제를 도포하는 단계; 상기 성능개선혼화제가 도포된 상부에 상기 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 열화된 부위의 단면을 증설하여 보수 또는 보강하는 단계; 타설된 상기 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 표면의 미끄럼 방지를 위하여 종ㆍ횡방향의 타이닝을 실시하는 단계; 상기 타이닝된 상기 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 상부에 수분 증발을 방지하여 소성균열을 억제하기 위하여 피막 양생제를 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함하는 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수, 보강공법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 조기강도 개선 혼합재와 성능개선혼화제를 사용함으로써 콘크리트의 작업성을 향상시킬 수 있고, 콘크리트의 강도를 개선하며, 특히, 내마모성, 내충격성, 내식성을 개선하고 균열을 방지하고 내구성을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 시멘트의 초기 수화 및 조직의 치밀화를 촉진하여 밀실한 콘크리트를 만들 수 있어 콘크리트의 강도 및 내구성을 개선할 수 있다. 또한, 건조수축에 의한 표면균열 및 팽창파괴현상을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 한편, 포장에 요구되는 제반 특성, 즉 강도, 스케일링저항성, 수밀성, 부착성, 내구성 및 균열 저항성 등을 모두 만족할 수 있다.
도 1은 본 발명의 조기강도 개선 혼합재에 포함되는 이중 기공 구조를 갖는 질화규소, 지르코니아 및 시알론의 복합 구조체의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명은 조기강도 개선 혼합재 3 내지 70 중량%, 잔골재 3 내지 70 중량%, 굵은골재 3 내지 70 중량%, 성능개선혼화제 0.01 내지 30 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하는 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 사용하는 골재는 잔골재와 굵은 골재로 구분되며, 입경이 5mm 이하인 것을 잔골재라 하고 입경이 5mm 보다 큰 것을 굵은 골재로 구분한다. 잔골재는 본 발명의 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 3 내지 70 중량% 함유되는 것이 바람직하고, 굵은 골재는 본 발명의 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 3 내지 70 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 조기강도 개선 혼합재는 조강 포틀랜드 시멘트 5 내지 75 중량%, 알루미나 시멘트 1 내지 45 중량%, 트리 칼슘 알루미네이트 시멘트 0.1 내지 25 중량%, 마그네시아 0.01 내지 20 중량%, 석고 0.01 내지 20 중량%, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스 0.01 내지 10 중량%, 질화규소 0.01 내지 10 중량%, 지르코니아 0.01 내지 10 중량%, 시알론 0.01 내지 10 중량%, 리튬-마그네슘-소듐 실리케이트 혼합물 0.01 내지 10 중량%, 수산화알루미늄 0.01 내지 10 중량% 및 아질산칼슘 0.01 내지 10 중량%를 포함할 수 있다.
상기 조강 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 조기강도 개선 혼합재에 대하여, 5 내지 75 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 조강 포틀랜드 시멘트는 분말도가 4000 내지 9000 cm2/g인 것을 사용하여, 우수한 초기 강도 발현 및 작업성을 제공할 수 있고, 균열발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.
상기 알루미나 시멘트 및 상기 트리 칼슘 알루미네이트 시멘트는 상기 조기강도 개선 혼합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 초기 강도 발현 및 수축 방지 효과를 얻을 수 있다. 이들은 조직을 치밀하게 하여 콘크리트의 균열을 방지하고 콘크리트의 수축을 방지할 수 있는 효과가 있다. 특히, 상기 트리 칼슘 알루미네이트 시멘트는 내약품성을 개선할 수 있는 효과가 있다.
상기 알루미나 시멘트는 상기 조기강도 개선 혼합재에 대하여, 1 내지 45 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 트리 칼슘 알루미네이트 시멘트는 상기 조기강도 개선 혼합재에 대하여, 0.1 내지 25 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 알루미나 시멘트 및 상기 트리 칼슘 알루미네이트 시멘트의 함량이 너무 적으면, 콘크리트 초기 강도 및 균열 발생 억제 효과가 미약할 수 있고, 상기 알루미나 시멘트 및 상기 트리 칼슘 알루미네이트 시멘트의 함량이 너무 많으면, 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하거나, 내약품성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 알루미나 시멘트 및 상기 트리 칼슘 알루미네이트 시멘트는 1.5: 1의 중량비율로 혼합되어 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있고, 특히, 내약품성을 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다.
상기 마그네시아는 상기 조기강도 개선 혼합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 경화를 빠르게 하고 강도를 향상시키며 균열을 방지하며, 내식성, 내화성 및 내마모성의 효과를 얻을 수 있다. 상기 마그네시아는 상기 조기강도 개선 혼합재에 대하여, 0.01 내지 20 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 마그네시아의 함량이 너무 적으면, 상기한 성능의 개선효과가 미흡할 수 있고, 상기 마그네시아의 함량이 너무 많으면, 초기 강도 발현이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 이러한 마그네시아는 분말도가 2000 내지 5000 cm2/g인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다. 또한, 상기 마그네시아는 1450 ℃ 이상에서 소성시켜 활성도(Activity)를 낮춘 사소마그네시아(dead burnt magnesia)와; 500 내지 1000 ℃ 범위에서 소성시킨 경소 마그네시아 혹은 활성 마그네시아를 1: 2 중량비율로 혼합하여 사용함으로써, 작업시간을 확보하면서, 초기 강도를 발현할 수 있는 효과가 더욱 개선된다.
상기 석고는 상기 조기강도 개선 혼합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 초기 강도 발현 및 수축 방지 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상기 석고는 조직을 치밀하게 하여 콘크리트의 균열을 방지하고 콘크리트의 수축을 방지할 수 있는 효과가 있다. 상기 석고는 무수석고 또는 이수석고를 사용할 수 있다. 상기 석고는 상기 조기강도 개선 혼합재에 대하여, 0.01 내지 20 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 석고의 함량이 너무 적으면, 콘크리트 초기 강도 및 균열 발생 억제 효과가 미약할 수 있고, 상기 석고의 함량이 너무 많으면, 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나, 과팽창 또는 내수성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스는 상기 조기강도 개선 혼합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 점도 및 분산성을 조절하여 작업성을 용이하게 하고, 교면의 종-횡 방향으로 가해지는 응력에 의한 인장력 또는 경량성을 제공하는 효과를 얻을 수 있다. 상기 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스는 상기 조기강도 개선 혼합재에 대하여, 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스의 함량이 너무 많으면, 작업성이 저하되거나, 인장력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 질화규소는 상기 조기강도 개선 혼합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 내마모성, 흡착성, 내화성을 개선하는 효과를 얻을 수 있다. 특히, 외부 기온 변화에 따른 열충격에 의하여 미소 크랙이 발생하는 것을 억제하고, 내침식성을 강화시키는 효과를 얻을 수 있다. 상기 질화규소는 상기 조기강도 개선 혼합재에 대하여, 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 질화규소의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 질화규소의 함량이 너무 많으면, 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하거나, 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 지르코니아는 상기 조기강도 개선 혼합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 인성, 내식성, 내마모성 및 내열성을 개선하는 효과를 얻을 수 있다. 상기 지르코니아는 상기 조기강도 개선 혼합재에 대하여, 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 지르코니아의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 지르코니아의 함량이 너무 많으면, 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하거나, 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 시알론은 질화규소에 알루미나가 치환 고용된 화합물로서, 상기 조기강도 개선 혼합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 강도, 내화성, 내식성 및 내마모성을 개선하는 효과를 얻을 수 있다. 상기 시알론은 상기 조기강도 개선 혼합재에 대하여, 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 시알론의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 시알론의 함량이 너무 많으면, 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하거나, 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 조기강도 개선 혼합재에 포함되는 질화규소, 지르코니아 및 시알론은 상기한 함량 범위로 혼합한 복합 분말을 계면활성제 및 물과 혼합한 후, 건조 및 소결함으로써, 100㎛ 내지 200㎛의 크기 범위의 폐기공인 1차 기공과 1㎛ 내지 50㎛의 크기 범위의 개기공인 2차 기공이 형성된 이중 기공 구조를 가지도록 제조된 것을 사용할 수 있다. 이로써, 본 발명의 조기강도 개선 혼합재와 성능개선혼화제의 혼화성을 더욱 개선할 수 있고, 콘크리트의 강도를 더욱 개선함으로써, 내마모성, 내충격성, 내식성을 더욱 개선하고 균열을 방지하고 내구성을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 건조수축에 의한 표면균열 및 팽창파괴현상을 더욱 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 이러한 이중 기공 구조를 갖는 질화규소, 지르코니아 및 시알론의 복합 구조체의 SEM 이미지는 도 1에 나타낸 바와 같다.
보다 구체적으로, 상기 질화규소, 지르코니아 및 시알론은 1: 1: 1의 중량비율로 혼합한 복합 분말 100 중량부를, 계면활성제 10 내지 30 중량부 및 물 150 내지 300 중량부와 혼합한 후, pH 조절제로 pH를 5 내지 11 범위로 조절한다. 이때, 상기 pH 조절제는 HCl 수용액 또는 NaOH 수용액을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 계면활성제로는 양이온 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 상기 양이온 계면활성제는 아민염, 4차 암모늄염, 술포늄염, 포스포늄염 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
이후, 상기 혼합물은 25 내지 50 ℃에서 20 내지 30 시간 동안 건조한 후, 상기 건조물은 1500 내지 1700 ℃에서 1.5 내지 3 시간 동안 소성시킴으로써, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
상기 리튬-마그네슘-소듐 실리케이트 혼합물은 상기 조기강도 개선 혼합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 수축저감효과, 내식성, 알칼리 부여성, 내수성을 개선하는 효과를 얻을 수 있다. 상기 리튬-마그네슘-소듐 실리케이트 혼합물은 상기 조기강도 개선 혼합재에 대하여, 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 리튬-마그네슘-소듐 실리케이트 혼합물의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 리튬-마그네슘-소듐 실리케이트 혼합물의 함량이 너무 많으면, 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하거나, 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 수산화알루미늄은 상기 조기강도 개선 혼합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 초기강도발현 및 수축 방지 효과를 더욱 개선할 수 있고, 재료분리 방지 및 내수성을 개선하는 효과를 얻을 수 있다. 상기 수산화알루미늄은 상기 조기강도 개선 혼합재에 대하여, 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 수산화알루미늄의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 수산화알루미늄의 함량이 너무 많으면, 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하거나, 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 아질산칼슘은 상기 조기강도 개선 혼합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 방수, 방청 및 수축저감효과를 개선하는 효과를 얻을 수 있다. 상기 아질산칼슘은 상기 조기강도 개선 혼합재에 대하여, 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 아질산칼슘의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 아질산칼슘의 함량이 너무 많으면, 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하거나, 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 조기강도 개선 혼합재는 리튬카보네이트를 더 포함할 수 있다. 상기 리튬카보네이트는 상기 조기강도 개선 혼합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 초기 경화 속도를 더욱 용이하게 조절하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 리튬카보네이트는 상기 조기강도 개선 혼합재에 대하여, 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 리튬카보네이트의 함량이 너무 적으면, 초기 강도 발현이 늦어질 수 있고, 상기 리튬카보네이트의 함량이 너무 많으면, 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하거나, 초기 반응성이 높아져 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 조기강도 개선 혼합재는 두랄루민을 더 포함할 수 있다. 상기 두랄루민은 상기 조기강도 개선 혼합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 강도 발현, 내마모성 및 스케일링 저항성 개선 효과를 얻을 수 있다. 상기 두랄루민은 상기 조기강도 개선 혼합재에 대하여, 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 두랄루민의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 두랄루민의 함량이 너무 많으면, 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하거나, 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 조기강도 개선 혼합재는 감수제를 더 포함할 수 있다. 상기 감수제는 상기 조기강도 개선 혼합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 더욱 개선하는 효과를 얻을 수 있다. 상기 감수제는 폴리카르본산계, 멜라민계, 아미노슬폰산계 또는 나프탈렌계 감수제를 사용할 수 있다. 특히, 상기 조기강도 개선 혼합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 강도 및 내구성의 개선 효과가 우수하고, 물-시멘트비의 저감 효과가 우수한 나프탈렌계 감수제를 사용하는 것이 좋다. 이러한 상기 감수제는 상기 조기강도 개선 혼합재에 대하여, 0.001 내지 5 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 감수제의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 감수제의 함량이 너무 많으면, 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하거나, 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 조기강도 개선 혼합재는 지연제를 더 포함할 수 있다. 상기 지연제는 상기 조기강도 개선 혼합재의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 일정 시간 동안 작업성을 확보하고 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 지연제는 당분야에서 일반적으로 잘 알려진 물질을 사용할 수 있는데, 예컨대 포도당, 글루코오스, 텍스트린, 덱스트란과 같은 당류, 글루콘산, 사과산, 구연산(citric acid)과 같은 산류 또는 그의 염, 아미노카복실산 또는 그의 염, 포스폰산 또는 그의 유도체, 글리세린과 같은 다가알코올 등을 사용할 수 있다. 이러한 상기 지연제는 상기 조기강도 개선 혼합재에 대하여, 0.01 내지 5 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 지연제의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 지연제의 함량이 너무 많으면, 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하거나, 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 조기강도 개선 혼합재는 상기한 리튬카보네이트 0.01 내지 10 중량%, 두랄루민 0.01 내지 10 중량%, 감수제 0.001 내지 5 중량% 및 지연제 0.01 내지 5 중량%를 더 포함하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
상기 성능개선혼화제는 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 0.01 내지 30 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 성능개선혼화제의 함량이 너무 적으면 경화시간, 작업성, 강도 및 내구성의 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 성능개선혼화제의 함량이 너무 많으면 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 점도가 낮아져 작업성(슬럼프)이 좋아지나, 재료분리가 발생하기 쉽고, 수화반응을 지연시켜 초기 압축강도 발현을 저하시킴과 동시에 가격 경쟁력이 저하될 수 있다.
상기 성능개선혼화제는 메틸메타크릴레이트-부타디엔 공중합체 30 내지 99 중량%, 에틸렌-초산비닐-비닐알코올 공중합체 0.1 내지 25 중량%, 폴리에테르-에테르케톤 공중합체 0.1 내지 25 중량%, 프로피온산 비닐 0.01 내지 15 중량%, 디이소프로필나프탈렌 0.01 내지 15 중량%, 분자량 100 내지 100,000의 폴리글리세린 0.01 내지 15 중량%, 소듐 하이드라이드 0.01 내지 15 중량%, 폴리페닐카보실란 0.01 내지 15 중량%, 폴리카르본산계 감수제 0.01 내지 10 중량% 및 실리콘계 소포제 0.01 내지 10 중량%를 포함할 수 있다.
상기 메틸메타크릴레이트-부타디엔 공중합체는 상기 성능개선혼화제의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 상기 조기강도 개선 혼합재와 성능개선혼화제 간의 결합을 유도하고, 강도 및 내구성을 개선하는 효과를 얻을 수 있다. 상기 메틸메타크릴레이트-부타디엔 공중합체는 상기 성능개선혼화제에 대하여, 30 내지 99 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 메틸메타크릴레이트-부타디엔 공중합체의 함량이 너무 적으면, 상기 조기강도 개선 혼합재 간 결합을 유도하는 효과와 강도, 내염해성 및 동결융해 저항성 등의 내구성을 향상시키는 효과가 미약할 수 있고, 상기 메틸메타크릴레이트-부타디엔 공중합체의 함량이 너무 많으면, 더 이상의 조기강도 개선 혼합재 간 결합을 유도하는 효과와 강도 및 내구성 향상 효과를 기대하기 어렵고, 제조 원가가 높아져 경제적이지 못한 문제점이 있다.
상기 에틸렌-초산비닐-비닐알코올 공중합체는 상기 성능개선혼화제의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 연성 및 분산성을 개선하는 효과를 얻을 수 있다. 상기 에틸렌-초산비닐-비닐알코올 공중합체는 상기 성능개선혼화제에 대하여, 0.1 내지 25 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 에틸렌-초산비닐-비닐알코올 공중합체의 함량이 너무 적으면, 상기한 연성 및 분산성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 에틸렌-초산비닐-비닐알코올 공중합체의 함량이 너무 많으면, 연성은 개선되나 재료분리 현상이 발생될 수 있는 문제점이 있다.
상기 폴리에테르-에테르케톤 공중합체는 상기 성능개선혼화제의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 인성, 부착강도, 내열성, 난연성 및 내화학성을 개선하는 효과를 얻을 수 있다. 특히, 상기 폴리에테르-에테르케톤 공중합체는 일반적인 합성수지에 비하여 용융점이 높기 때문에 난연성이 우수하여 몰탈이 별도의 난연재를 더 포함하지 않아도 되는 효과가 있고, 방향족 폴리머의 특성에 의해 내화학성을 향상시키는 효과를 가진다. 상기 폴리에테르-에테르케톤 공중합체는 상기 성능개선혼화제에 대하여, 0.1 내지 25 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리에테르-에테르케톤 공중합체의 함량이 너무 적으면, 상기한 인성, 부착강도, 내열성, 난연성 및 내화학성의 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 폴리에테르-에테르케톤 공중합체의 함량이 너무 많으면, 점도가 높아져 작업성(슬럼프)이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 프로피온산 비닐은 상기 성능개선혼화제의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 접착력 및 내약품성을 개선하는 효과를 얻을 수 있다. 상기 프로피온산 비닐은 상기 성능개선혼화제에 대하여, 0.01 내지 15 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 프로피온산 비닐의 함량이 너무 적으면, 상기한 접착력 및 내약품성의 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 프로피온산 비닐의 함량이 너무 많으면, 접착력 및 내약품성 개선 효과는 더 이상 발현되지 않고 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 디이소프로필나프탈렌은 상기 성능개선혼화제의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 분산력이 우수해지고, 시멘트 사용량을 절감하여 비용을 절감할 수 있으며, 슬럼프 유지특성이 우수하여 작업성을 크게 개선시키는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 강도 및 내구성을 개선하는 효과를 얻을 수 있다. 상기 디이소프로필나프탈렌은 상기 성능개선혼화제에 대하여, 0.01 내지 15 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 디이소프로필나프탈렌의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 디이소프로필나프탈렌의 함량이 너무 많으면, 상기한 개선 효과는 더 이상 발현되지 않고 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 분자량 100 내지 100,000의 폴리글리세린은 상기 성능개선혼화제의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 분산력이 우수해지고, 본 발명의 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 응집되는 것을 방지하며, 초기 경화 속도를 지연시켜 작업시간을 확보하는 효과를 얻을 수 있다. 상기 분자량 100 내지 100,000의 폴리글리세린은 상기 성능개선혼화제에 대하여, 0.01 내지 15 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 분자량 100 내지 100,000의 폴리글리세린의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 분자량 100 내지 100,000의 폴리글리세린의 함량이 너무 많으면, 필요 이상으로 응결이 지연되어 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 소듐 하이드라이드는 상기 성능개선혼화제의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 시멘트의 경화 반응성을 향상시켜 내화학성 및 내수성을 개선시키는 효과를 얻을 수 있다. 상기 소듐 하이드라이드는 상기 성능개선혼화제에 대하여, 0.01 내지 15 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 소듐 하이드라이드의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 소듐 하이드라이드의 함량이 너무 많으면, 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하거나, 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 폴리페닐카보실란은 상기 성능개선혼화제의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 조직을 치밀하게 하여 콘크리트의 균열을 방지하고 콘크리트의 수축을 방지할 수 있는 효과가 있다. 이로써, 강도 및 내구성을 더욱 개선시키는 효과를 얻을 수 있다. 상기 폴리페닐카보실란은 상기 성능개선혼화제에 대하여, 0.01 내지 15 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리페닐카보실란의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 폴리페닐카보실란의 함량이 너무 많으면, 상기한 개선 효과는 더 이상 발현되지 않고 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 폴리카르본산계 감수제는 상기 성능개선혼화제의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 물-시멘트비를 감소시킴으로써 강도 및 내구성이 개선됨과 동시에 시멘트의 수화반응을 지연시켜 초기 작업성을 더욱 향상시키는 효과를 얻을 수 있다. 상기 폴리카르본산계 감수제는 상기 성능개선혼화제에 대하여, 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리카르본산계 감수제의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 폴리카르본산계 감수제의 함량이 너무 많으면, 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하거나, 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 실리콘계 소포제는 상기 성능개선혼화제의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 공기량을 저하시키고, 공극을 저하시켜 강도 및 내구성을 더욱 개선시키는 효과를 얻을 수 있다. 상기 실리콘계 소포제는 상기 성능개선혼화제에 대하여, 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 실리콘계 소포제의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 실리콘계 소포제의 함량이 너무 많으면, 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하거나, 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 성능개선혼화제는 에틸렌비스스테아린산아마이드를 더 포함할 수 있다. 상기 에틸렌비스스테아린산아마이드는 상기 성능개선혼화제의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 강도 및 방수성을 더욱 개선할 수 있다. 상기 에틸렌비스스테아린산아마이드는 상기 성능개선혼화제에 대하여, 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 에틸렌비스스테아린산아마이드의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 에틸렌비스스테아린산아마이드의 함량이 너무 많으면, 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하거나, 점도가 과도하게 상승하여 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 성능개선혼화제는 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-터트-부틸페놀)를 더 포함할 수 있다. 상기 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-터트-부틸페놀)은 상기 성능개선혼화제의 다른 성분들과 함께 혼합되어, 인성, 내열성, 내후성을 더욱 개선할 수 있다. 상기 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-터트-부틸페놀)은 상기 성능개선혼화제에 대하여, 0.01 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-터트-부틸페놀)의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-터트-부틸페놀)의 함량이 너무 많으면, 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하거나, 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 성능개선혼화제는 에틸렌비스스테아린산아마이드 0.01 내지 10 중량% 및 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-터트-부틸페놀) 0.01 내지 10 중량%를 더 포함하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은상기 조기강도 개선 혼합재 3 내지 70 중량%, 잔골재 3 내지 70 중량% 및 굵은골재 3 내지 70 중량%를 강제식 믹서 또는 연속식 믹서에서 교반한 후, 성능개선혼화제 0.01 내지 30 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 더 혼합하여 소정시간(예컨대, 1∼10분) 동안 교반하여 제조할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수, 보강공법을 설명한다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수, 보강공법으로서, 콘크리트 구조물의 성능이 저하되어 콘크리트가 열화된 부위, 콘크리트가 탈락된 부위 또는 아스팔트 콘크리트를 노면 파쇄기를 이용하여 제거하는 단계; 제거된 부위를 워터젯, 고압세척기, 핸드 워터젯, 평삭기, 숏블라스트로 열화 부위의 하부까지 제거한 후 진공흡입차량으로 청소하는 단계; 상기 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 기존 콘크리트 슬래브와의 부착력 향상, 표층강화, 유해물질, 물, 염소이온 등의 침투를 억제하고 내수성을 개선하기 위하여 상기 청소된 부위에 상기 성능개선혼화제를 도포하는 단계; 상기 성능개선혼화제가 도포된 상부에 상기 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 열화된 부위의 단면을 증설하여 보수 또는 보강하는 단계; 타설된 상기 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 표면의 미끄럼 방지를 위하여 종ㆍ횡방향의 타이닝을 실시하는 단계; 상기 타이닝된 상기 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 상부에 수분 증발을 방지하여 소성균열을 억제하기 위하여 피막 양생제를 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함하는 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수, 보강공법을 제공한다.
상기 열화 부위는 철근 하부까지 제거하고, 상기 성능개선혼화제를 도포하는 단계 전에 노출된 철근의 녹을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 파쇄기 및 워터젯을 이용하여 치핑하는 경우에 정상적인 경우에는 콘크리트 구조물의 철근이 노출되지 않지만 열화가 심한 경우에는 열화된 부위에서 철근이 노출될 수도 있는데, 이렇게 철근이 노출되는 경우에는 방청 처리하여야 하나 본 발명에 의하면, 별도의 철근 방청 처리는 하지 않아도 된다.
본 발명에 의하면, 조기강도 개선 혼합재와 성능개선혼화제를 사용함으로써 콘크리트의 작업성을 향상시킬 수 있고, 콘크리트의 강도를 개선하며, 특히, 내마모성, 내충격성, 내식성을 개선하고 균열을 방지하고 내구성을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 시멘트의 초기 수화 및 조직의 치밀화를 촉진하여 밀실한 콘크리트를 만들 수 있어 콘크리트의 강도 및 내구성을 개선할 수 있다. 또한, 건조수축에 의한 표면균열 및 팽창파괴현상을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 한편, 포장에 요구되는 제반 특성, 즉 강도, 스케일링저항성, 수밀성, 부착성, 내구성 및 균열 저항성 등을 모두 만족할 수 있다. 특히, 방수성 및 방청성을 크게 향상시킬 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
조강 포틀랜드 시멘트 35kg, 알루미나 시멘트 15kg, 트리 칼슘 알루미네이트 시멘트 15kg, 마그네시아 15kg, 석고 5kg, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스 3kg, 질화규소 2kg, 지르코니아 2kg, 시알론 2kg, 리튬-마그네슘-소듐 실리케이트 혼합물 2kg, 수산화알루미늄 2kg 및 아질산칼슘 2kg을 혼합하여, 조기강도 개선 혼합재 100kg을 얻었다.
이와는 별도로, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 공중합체 55kg, 에틸렌-초산비닐-비닐알코올 공중합체 10kg, 폴리에테르-에테르케톤 공중합체 15kg, 프로피온산 비닐 5kg, 디이소프로필나프탈렌 5kg, 분자량 100 내지 100,000의 폴리글리세린 4kg, 소듐 하이드라이드 2kg, 폴리페닐카보실란 2kg, 폴리카르본산계 감수제 1kg 및 실리콘계 소포제 1kg을 혼합하여, 성능개선혼화제 100kg을 얻었다.
상기에서 얻어진 조기강도 개선 혼합재 25kg, 잔골재 35kg, 굵은골재 30kg을 강제식 믹서에 투입하여 교반한 후, 상기에서 얻어진 성능개선혼화제 6kg 및 물 4kg을 더 혼합하여 다시 2분간 교반함으로써 본 발명에서 목적으로 하는 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 100kg을 제조하였다.
<실시예 2>
조강 포틀랜드 시멘트 45kg, 알루미나 시멘트 25kg, 트리 칼슘 알루미네이트 시멘트 5kg, 마그네시아 10kg, 석고 2kg, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스 3kg, 질화규소 2kg, 지르코니아 2kg, 시알론 2kg, 리튬-마그네슘-소듐 실리케이트 혼합물 1kg, 수산화알루미늄 1kg, 아질산칼슘 1kg, 리튬카보네이트 0.4kg, 두랄루민 0.5kg, 나프탈렌계 감수제 0.05kg 및 구연산계 지연제 0.05kg을 혼합하여, 조기강도 개선 혼합재 100kg을 얻었다.
이와는 별도로, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 공중합체 45kg, 에틸렌-초산비닐-비닐알코올 공중합체 15kg, 폴리에테르-에테르케톤 공중합체 15kg, 프로피온산 비닐 5kg, 디이소프로필나프탈렌 5kg, 분자량 100 내지 100,000의 폴리글리세린 5kg, 소듐 하이드라이드 4kg, 폴리페닐카보실란 3kg, 폴리카르본산계 감수제 0.5kg, 실리콘계 소포제 0.5kg, 에틸렌비스스테아린산아마이드 1kg 및 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-터트-부틸페놀) 1kg을 혼합하여, 성능개선혼화제 100kg을 얻었다.
상기에서 얻어진 조기강도 개선 혼합재 20kg, 잔골재 35kg, 굵은골재 34kg을 강제식 믹서에 투입하여 교반한 후, 상기에서 얻어진 성능개선혼화제 8kg 및 물 3kg을 더 혼합하여 다시 2분간 교반함으로써 본 발명에서 목적으로 하는 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 100kg을 제조하였다.
<실시예 3>
조강 포틀랜드 시멘트 40kg, 알루미나 시멘트 25kg, 트리 칼슘 알루미네이트 시멘트 5kg, 마그네시아 15kg, 석고 5kg, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스 4kg, 질화규소 1kg, 지르코니아 1kg, 시알론 1kg, 리튬-마그네슘-소듐 실리케이트 혼합물 0.5kg, 수산화알루미늄 0.5kg, 아질산칼슘 1kg, 리튬카보네이트 0.5kg, 두랄루민 0.4kg, 나프탈렌계 감수제 0.05kg 및 구연산계 지연제 0.05kg을 혼합하여, 조기강도 개선 혼합재 100kg을 얻었다.
이때, 상기 질화규소, 지르코니아 및 시알론은 1: 1: 1의 중량비율로 혼합한 복합 분말 100 중량부를, 아민염 계면활성제 14 중량부 및 물 200 중량부와 혼합한 후, pH 조절제로서, NaOH 수용액을 혼합하여, pH를 11로 조절한 후, 상기 혼합물을 약40 ℃에서 20 시간 동안 건조한 후, 상기 건조물을 약1600 ℃에서 2 시간 동안 소성시킴으로써, 약 185㎛의 폐기공인 1차 기공과 약 30㎛의 개기공인 2차 기공이 형성된 이중 기공 구조를 가지도록 제조된 것을 사용하였다.
이와는 별도로, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 공중합체 35kg, 에틸렌-초산비닐-비닐알코올 공중합체 15kg, 폴리에테르-에테르케톤 공중합체 13kg, 프로피온산 비닐 12kg, 디이소프로필나프탈렌 5kg, 분자량 100 내지 100,000의 폴리글리세린 12kg, 소듐 하이드라이드 0.5kg, 폴리페닐카보실란 3kg, 폴리카르본산계 감수제 0.5kg, 실리콘계 소포제 1kg, 에틸렌비스스테아린산아마이드 1kg 및 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-터트-부틸페놀) 2kg을 혼합하여, 성능개선혼화제 100kg을 얻었다.
상기에서 얻어진 조기강도 개선 혼합재 22kg, 잔골재 35kg, 굵은골재 33kg을 강제식 믹서에 투입하여 교반한 후, 상기에서 얻어진 성능개선혼화제 7kg 및 물 3kg을 더 혼합하여 다시 2분간 교반함으로써 본 발명에서 목적으로 하는 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 100kg을 제조하였다.
<비교예 1>
조강 포틀랜드 시멘트 22kg, 잔골재 35kg, 굵은골재 33kg을 강제식 믹서에 투입하여 교반한 후, 상기에서 얻어진 메틸메타크릴레이트-부타디엔 공중합체 7kg 및 물 3kg을 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여, 조강 시멘트 콘크리트 조성물 100kg을 제조하였다.
하기 시험예들은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2402에 규정한 방법에 따라 슬럼프시험(반죽의 정도)을 한 결과를 나타낸 것이다. 슬럼프시험은 콘크리트의 연도 및 점조성 등과 같은 반죽의 질기를 시험하는 것으로, 수치가 클수록 워커빌리티(Workability) 즉, 콘크리트의 타설시 작업성이 우수하다는 것을 의미한다.
하기 표 1은 시간 경과에 따른 슬럼프의 변화이다.
구 분 슬럼프(cm)
교반 직후 20분 경과 후 30분 경과 후 40분 경과 후
실시예 1 21 19.5 17 16
실시예 2 21 19.5 18 17
실시예 3 21 20 18.5 17.5
비교예 1 21 16 10 8
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 작업성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 2>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2405에 규정한 방법에 따라 압축강도시험을 한 결과를 나타낸 것이다.
하기 표 2는 시간 경과에 따른 압축강도의 변화이다.
구 분 압축강도(MPa)
1일 후 3일 후 7일 후 14일 후 28일 후
실시예 1 20.9 29.8 37.2 40.1 46.8
실시예 2 24.6 31.6 38.5 41.7 47.8
실시예 3 25.1 34.2 40.8 44.2 49.9
비교예 1 20.1 25.8 33.1 35.4 41.0
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 압축강도가 월등히 높은 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 3>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2408에 규정한 방법에 따라 휨강도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
하기 표 3은 시간 경과에 따른 휨강도의 변화이다.
구 분 휨강도(MPa)
1일 후 3일 후 7일 후 14일 후 28일 후
실시예 1 4.6 5.0 5.7 6.3 7.2
실시예 2 4.8 5.9 6.5 7.1 7.8
실시예 3 5.2 6.2 6.9 7.9 8.1
비교예 1 3.7 4.6 5.1 5.6 6.1
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 휨강도가 월등히 높은 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 4>
상기 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2762에 규정한 방법에 따라 접착강도를 측정하였고, 그 결과를 표 4에 나타내었다.
구 분 접착강도(MPa)
1일 후 3일 후 7일 후 14일 후 28일 후
실시예 1 1.52 1.79 1.94 2.12 2.3
실시예 2 1.67 1.91 2.01 2.2 2.4
실시예 3 1.72 1.96 2.06 2.4 2.6
비교예 1 1.21 1.65 1.88 1.92 2.2
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 접착강도가 월등히 높은 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 5>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2424(콘크리트의 길이 변화 시험방법)에 의하여 길이변화율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
길이변화율(%) 0.012 0.009 0.006 0.022
상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 길이변화율이 감소되어 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
<시험예 6>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2711에 의하여 염분침투저항성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
염분침투저항성(coulombs) 465 398 375 598
상기 표 6에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 염분 침투에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 7>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해저항성 시험을 실시하였고, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
동결융해저항성(%) 87 91 94 82
상기 표 7에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 동결융해저항성이 우수함을 확인할 수 있었다.
<시험예 8>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 SS 13 72 44 A법에 규정한 방법에 따라 스켈일링저항성 시험을 실시하였고, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
스케일링저항성 적합 적합 적합 적합
상기 표 8에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물 모두 적합한 등급으로 판정되었다.
<시험예 9>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 ASTM C 779에 규정한 방법에 따라 마모저항성 시험을 실시하였고, 그 결과를 하기 표 9에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
마모저항성(mm) 0.050 0.045 0.035 0.095
상기 표 9에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 마모저항성이 우수함을 확인할 수 있었다.
<시험예 10>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 일본 공업 규격 원안 [콘크리트의 용액침적에 의한 내약품성 시험 방법]에 준하여 2% 염산, 5% 황산 및 45% 수산화 나트륨의 수용액을 시험 용액으로 28일 공시체를 침적하여 내약품성 시험의 측정결과를 아래의 표 10에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
중량변화율
(%)		 염산 -0.5 -0.2 -0.1 -1.1
황산 -0.07 -0.05 -0.02 -0.14
수산화나트륨 0.05 0.15 0.35 0.05
위의 표 10에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 내약품성에 대한 중량변화율이 적게 나타나 내약품성에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 11>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물의 특성을 비교하기 위하여, KS F 2561 (철근 콘크리트용 방청제)에 의하여 방청률 시험을 수행하여 그 결과를 하기 표 11에 나타내었다.
시험항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
방청률 (%) 96.2 97.5 98.5 92.6
위의 표 11에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 방청률이 적게 나타나 방청효과가 높음을 확인할 수 있었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (4)

  1. 조기강도 개선 혼합재 3 내지 70 중량%, 잔골재 3 내지 70 중량%, 굵은골재 3 내지 70 중량%, 성능개선혼화제 0.01 내지 30 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하며,
    상기 조기강도 개선 혼합재는 조강 포틀랜드 시멘트 5 내지 75 중량%, 알루미나 시멘트 1 내지 45 중량%, 트리 칼슘 알루미네이트 시멘트 0.1 내지 25 중량%, 마그네시아 0.01 내지 20 중량%, 석고 0.01 내지 20 중량%, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스 0.01 내지 10 중량%, 질화규소 0.01 내지 10 중량%, 지르코니아 0.01 내지 10 중량%, 시알론 0.01 내지 10 중량%, 리튬-마그네슘-소듐 실리케이트 혼합물 0.01 내지 10 중량%, 수산화알루미늄 0.01 내지 10 중량% 및 아질산칼슘 0.01 내지 10 중량%를 포함하는 것이고,
    상기 성능개선혼화제는 메틸메타크릴레이트-부타디엔 공중합체 30 내지 99 중량%, 에틸렌-초산비닐-비닐알코올 공중합체 0.1 내지 25 중량%, 폴리에테르-에테르케톤 공중합체 0.1 내지 25 중량%, 프로피온산 비닐 0.01 내지 15 중량%, 디이소프로필나프탈렌 0.01 내지 15 중량%, 분자량 100 내지 100,000의 폴리글리세린 0.01 내지 15 중량%, 소듐 하이드라이드 0.01 내지 15 중량%, 폴리페닐카보실란 0.01 내지 15 중량%, 폴리카르본산계 감수제 0.01 내지 10 중량% 및 실리콘계 소포제 0.01 내지 10 중량%를 포함하는 것이고,
    상기 조기강도 개선 혼합재의 질화규소, 지르코니아 및 시알론은 상기 질화규소, 지르코니아 및 시알론을 1: 1: 1의 중량비율로 혼합한 복합 분말을 계면활성제와 혼합한 후, 건조 및 소결함으로써, 100㎛ 내지 200㎛의 크기 범위의 폐기공인 1차 기공과 1㎛ 내지 50㎛의 크기 범위의 개기공인 2차 기공이 형성된 이중 기공 구조를 가지도록 제조된 것을 특징으로 하는 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조기강도 개선 혼합재는 리튬카보네이트 0.01 내지 10 중량%, 두랄루민 0.01 내지 10 중량%, 감수제 0.001 내지 5 중량% 및 지연제 0.01 내지 5 중량%를 더 포함하는 것이고,
    상기 성능개선혼화제는 에틸렌비스스테아린산아마이드 0.01 내지 10 중량% 및 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-터트-부틸페놀) 0.01 내지 10 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항 및 제2항 중에서 선택되는 어느 한 항에 따른 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수, 보강공법으로서,
    콘크리트 구조물의 성능이 저하되어 콘크리트가 열화된 부위, 콘크리트가 탈락된 부위 또는 아스팔트 콘크리트를 노면 파쇄기를 이용하여 제거하는 단계;
    제거된 부위를 워터젯, 고압세척기, 핸드 워터젯, 평삭기, 숏블라스트로 열화 부위의 하부까지 제거한 후 진공흡입차량으로 청소하는 단계;
    상기 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 기존 콘크리트 슬래브와의 부착력 향상, 표층강화, 유해물질, 물, 염소이온 등의 침투를 억제하고 내수성을 개선하기 위하여 상기 청소된 부위에 상기 성능개선혼화제를 도포하는 단계;
    상기 성능개선혼화제가 도포된 상부에 상기 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 열화된 부위의 단면을 증설하여 보수 또는 보강하는 단계;
    타설된 상기 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 표면의 미끄럼 방지를 위하여 종ㆍ횡방향의 타이닝을 실시하는 단계;
    상기 타이닝된 상기 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 상부에 수분 증발을 방지하여 소성균열을 억제하기 위하여 피막 양생제를 도포하는 단계; 및
    양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수, 보강공법.
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