KR102105860B1 - 고로슬래그분말 및 플라이애시를 사용한 초속경 콘크리트 교면포장 조성물 및 이를 이용한 교면포장 시공방법 - Google Patents
고로슬래그분말 및 플라이애시를 사용한 초속경 콘크리트 교면포장 조성물 및 이를 이용한 교면포장 시공방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 고로슬래그분말 및 플라이애시를 사용한 초속경 콘크리트 교면포장 조성물 및 이를 이용한 교면포장 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초속경시멘트 100중량부에 대하여, 고로슬래그분말 15~20중량부와; 플라이애시 5~20중량부와; 무수황산나트륨(Na2SO4), 무수황산칼슘(CaSO4)을 각각 동일중량비로 혼합한 무기자극제 5-10중량부와; 물 30~50중량부;를 포함하여 조성되는 고로슬래그분말 및 플라이애시를 사용한 초속경 콘크리트 교면포장 조성물 및 이를 이용한 교면포장 시공방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 고로슬래그분말 및 플라이애시를 사용한 초속경 콘크리트 교면포장 조성물 및 이를 이용한 교면포장 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초속경시멘트 100중량에 대하여, 고로슬래그분말 15~20중량부와; 플라이애시 5~20중량부와; 무수황산타트륨(Na2SO4), 무수황산칼슘(CaSO4)을 각각 동일중량비로 혼합한 무기자극제 5-10중량부와; 물 30~50중량부;를 포함하여 조성되는 고로슬래그분말 및 플라이애시를 사용한 초속경 콘크리트 교면포장 조성물 및 이를 이용한 교면포장 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 교량이란 하천, 해안, 도로 등의 상부를 지나갈 수 있도록 가설된 고가 구조물을 총칭하는 것으로, 이러한 교량의 표면에는 차량 등이 원활하게 통행할 수 있도록 포장공사를 함으로써 교면 포장층을 형성한다.
교면 포장은 교통 하중을 직접 전달하는 부분으로서, 반복되는 교통하중에 적합한 강도 및 균열저항성을 가져야 하고 빗물 등의 수분에 노출되어 있는 관계로 방수 성능을 가질 것이 요구되며 특히, 염화물이온의 침투에 의해 철근이 부식되는 것을 방지하기 위하여 낮은 염소이온 투수성을 가질 것이 요구된다.
그러나, 교면 포장은 중차량 통행에 따른 소성 변형과 충격에 따른 파손, 지역적 특성에 따른 기후 변화, 동결 융해에 대한 영향, 장대 교량의 경우 처짐 진동에 따른 영향, 우수 및 염소 이온 등의 침투로 인한 철근의 부식 및 이에 따른 교량 상판 콘크리트의 손상 촉진 등의 원인에 의해 손상이 일어나기 쉽다.
이와 같이 교면 포장에 손상이 발생하는 경우, 파손된 부분을 제거하고 그 부분을 보수해야 하는데, 특히 교량의 보수에 있어서는 장기간 교량 폐쇄시 교통 체증이 발생하게 되므로 교량 보수 공사는 빠른 시간에 신속하게 이루어질 필요가 있다.
또한, 기존 포장과의 접합이 우수해야 하고, 장기 강도 및 내구성이 우수하여 보수 효과가 장기간 유지되어야 한다.
그러나, 기존의 교량 보수 공법은 주로 아스팔트 덧씌우기, 폴리머 콘크리트 박층 포장 보수 공법 등이 이용되고 있으나 작업 시간이 오래 걸리고 기존 포장과의 접합이 열악하며 강도 및 내구성이 크지 않아 보수 효과가 장기간 유지되지 못하는 면이 있었다
이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 최근에는 교량 상판에서 부식이나 침식이 많이 일어나는 부위에 적용되는 것으로, 보통 콘크리트 배합시에 SBR(Styrene Butadiene Rubber) 라텍스를 첨가한 초속경 폴리머 재질 콘크리트로서 라텍스 개질 콘크리트(LMC : Latex Modified Concrete)가 개발되어 사용되고 있다.
즉, 한국등록특허 10-0403979(등록일자 2003년10월20일)에 초속경시멘트(Rapid Set Cement) 100중량부에 대하여 세골재 200중량부 내지 300중량부, 조골재 170중량부 내지 230중량부, 물 90중량부 내지 110중량부, 지연제 002중량부 내지 005중량부, 라텍스 수지 35중량부 내지 60중량부를 강제식믹서에 넣고 충분히 비비기를 수행하고, 여기에 소포제를 라텍스 수지 100중량부에 대하여 2중량부 내지 15중량부 첨가하여 약 1분간 다시 비비기를 한 후 1분간 공기중에 노출시켜 발생된 공기를 제거하고 다시 약 30초간 비비기를 수행하는 것을 특징으로 하는 초속경 라텍스 개질 콘크리트 조성물의 제조방법과 이를 교면포장의 긴급보수용으로 사용하는 기술이 제시되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1465446(등록일자 2014년11월20일)에는 염소이온침투저항성이 우수한 저발열 시멘트와 유황 미분말을 첨가하여 초속경 콘크리트의 염화물저항성 및 내약품성을 개선하기 위하여, 시멘트 혼화용 폴리머를 첨가함으로써 시멘트 혼합성, 인장강도, 부착력, 내구성 및 작업성을 개선하고 균열치유재를 첨가하여 균열에 대한 저항성을 높인 내염성 초속경 콘크리트 조성물 및 이을 이용한 교면 또는 포장면 보수방법에 관한 것으로, 내염성 초속경 결합재 10~30 중량%, 잔골재 23~55 중량%, 굵은골재 23~55 중량%, 시멘트 혼화용 폴리머 1~15 및 물 1~10 중량% 포함하는 내염성 초속경 콘크리트 조성물을 제공하는 특징에 의하여 초속경 콘크리트의 염화물저항성과 내약품성을 개선하고 혼합성, 인장강도, 부착력, 내구성, 작업성을 개선하며 균열에 대한 저항성을 높이고 또한, 균열, 중성화, 화학적 침식에 의해 열화된 콘크리트 도로와 교량의 구조를 개량하여 내구성을 증진하는 효과가 있는 내염성 초속경 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 교면 또는 포장면 보수방법이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1710300(등록일자 2017년02월20일)에 (a) 교면 포장 보수용 모르타르 조성물을 준비하는 단계로서, 상기 교면 포장 보수용 모르타르 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 및 마이크로실리카 0.01 내지 10 중량부를 포함하는 제1분말 성분 10~70 중량%; 및 규산질계 방수제 2 ~ 7중량부, CSA계 팽창재 5 ~ 15중량부, 점도증강제 0.05 ~ 0.2중량부, 유동화제 0.3 ~ 1.1중량부, 경화촉진제 0.1 ~ 0.5중량부, 지연제 0.1 ~ 0.4중량부 및 규사 42 ~ 64중량부를 포함하는 제2분말 성분 30~90 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 분체 성분 100 중량부; (2) 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 분말 또는 액상 고무 수지에 초속경시멘트와 카본블랙 및 섬유를 혼합하여 얻어진 개질 라텍스 성분 1~20 중량부; (3) 메틸메타아크릴레이트 1 내지 7 중량부, 스티렌모노머 5 내지 20 중량부, 노말부틸아크릴레이트 1 내지 10중량부, 메틸아크릴레이트 0.1 내지 10 중량부, 이소보닐아크릴레이트 0.1 내지 10 중량부, 개시제 0.05 내지 5중량부 및 유화제 0.05 내지 5 중량부를 포함하는 액상 성분 1~20 중량부; (4) 친수성 폴리비닐알코올 단섬유 성분 1~10 중량부; (5) 방부제, 소포제, 습윤제의 혼합물로 이루어진 첨가제 성분 1~5 중량부; 및 (6) 물 10 ~ 50중량부;를 포함하여 구성되는 교면 포장 보수제에, 충전재 및 골재를 혼합하되, 상기 교면 포장 보수제 5 ~50 중량부, 충전재 10~40 중량부 및 골재 20~70 중량부를 혼합하여 구성되는 교면 포장 보수용 모르타르 조성물을 준비하는 단계; (b) 교면 포장의 파손된 부분을 파쇄하되, 내부 배근이 손상되지 않도록 배근의 상부만을 부분적으로 파쇄하며, 상기 배근의 설치 위치를 교면 포장의 상면에 표시하고 표시된 지점을 피하면서 파쇄 작업을 수행하고, 배근의 상부가 파쇄되면 워터젯 장비를 이용하여 고압 살수하여 파쇄된 부분을 절삭해 냄으로써 교면 포장의 파손된 부분을 파쇄하는 단계; (c) 상기 파쇄된 부분을 고압 살수로써 절삭해내고 절삭면에 존재하는 이물질을 제거하되, 진공 흡입 차량을 이용하여 교량의 길이 방향으로 이동하면서 청소 및 이물질 제거를 수행하고 표면 건조 작업을 동시에 수행하는 단계; (d) 상기 이물질이 제거된 절삭면에 상기 (a)에서 준비된 교면 포장 보수용 모르타르 조성물을 타설하는 단계; 및 (e) 상기 타설된 교면 포장 보수용 모르타르 조성물을 양생시키고 표면을 마무리하는 단계;를 포함하여 구성되며, 상기 (1)의 하소포졸라나는 천연 포졸라나 100 중량부에 칼슘 1~20 중량부를 혼합한 혼합물을 1000~1200℃에서 0.5~1 시간 동안 소성한 후 평균입도가 10~20 ㎛가 되도록 분쇄한 것을 특징으로 하고, 상기 교면 포장 보수용 모르타르 조성물이 양생된 후에 코팅제를 도포하는 것을 더 포함하되, 상기 코팅제는 에폭시 수지 10~50중량%, 폴리메틸메타크릴레이트 수지 5~40 중량%, 희석제 1~25중량%, 응집제 0.1~15중량%, 무기물 충전재 1~20중량%, 촉진제 0.1~5중량%, 유화제 0.05~20중량% 및 물 10~80중량%를 혼합하여 얻어지는 주재 성분 100 중량부에 대하여, 수용성 오일 1~20 중량%, 유화제 1~10중량%, 촉진제 5~20 중량% 및 물 50~90 중량%를 혼합하여 수용액을 제조하고, 상기 얻어진 수용액 100 중량부를 기준으로 폴리아미드 5~50중량부 및 아민 화합물 0.1~40중량부를 혼합하여 얻어지는 경화제 성분을 5~50 중량비로 혼합한 에폭시 코팅제를 사용하는 것을 특징으로 하는 교면 포장 보수 공법이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1825635(등록일자 2018년01월30일)에는 초속경 시멘트 15 w% 내지 19w%, 메타카올린 0.5w% 내지 1w%, 감수제 1w% 내지 2w%, 재료분리방지제 1w% 내지 2w%를 포함하는 무기계 결합재; 알루미나(Al2O3) 1w% 내지 2w%, 산화티탄(TiO2) 0.5w% 내지 1w%, 실리카(SiO2) 1 w% 내지 3w%, 산화칼슘(CaO) 1w% 내지 3w%, 탄화규소(silicon carbide,Sic) 0.5w% 내지 1w%, 질화붕소(Boron nitride,BN) 0.5w% 내지 1w%를 포함하는 무기계 충진재; 폴리머 결합재 4.5w% 내지 6.5w%를 포함하는 고분자 수지 조성물; 폴리프로필렌 섬유 0.5w% 내지 1w%를 포함하는 섬유조성물; 및 규사 65w% 내지 69w%를 포함하는 도로 또는 교면 포장조성물이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1982186(등록일자 2019년05월20일)에는 바이오 폴리머를 포함한 초속경 개질 모르타르 조성물을 이용한 교면 포장보수방법에 있어서, 교면 보수 대상 표면의 이물질을 제거한 후 청소하는 보수 대상 표면 청소단계; 청소된 보수 대상 표면에 프라이머층을 형성하는 프라이머층 형성 단계; 바이오 폴리머를 포함한 초속경 개질 모르타르 조성물을 포설하는 조성물 포설 단계; 바이오 폴리머를 포함한 초속경 개질 모르타르 조성물을 양생하는 양생단계; 조성물 포설 단계와 양생 단계 사이에는 표면 보호제를 분무하는 표면 보호제 분무단계; 프라이머층 형성 단계에 적용되는 프라이머층은 우레탄메타아크릴레이트수지, 에폭시메타아크릴레이트수지 또는 폴리에스테르메타아크릴레이트 수지 중에서 1종 이상의 메타아크릴레이트 수지, 중합성 불포화단량체 및 경화제를 포함하는 1액형 또는 2액형 프라이머 조성물을 포함하는 것; 표면 보호제는 수용성 폴리우레탄, 스티렌-부타디엔 라텍스, 아크릴 에멀젼, 에틸비닐 아세테이트, 실란계 화합물 및 변성 규산나트륨 화합물 중 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것; 바이오 폴리머는 분말화 단계를 거쳐 분말화된 괭생이모자반으로 형성되는 것; 상기 분말화 단계는 괭생이모자반 수거단계, 괭생이모자반 세척단계, 세척된 괭생이모자반 염도 측정단계, 괭생이모자반 건조단계, 건도된 괭생이모자반 방부단계, 괭생이모자반 분쇄단계로 이루어지는 것; 상기 괭생이모자반 세척단계는 세척수의 염분이 0.1%이하에서 이루어지는 것; 괭생이모자반 건조단계는 건조기에서 건조온도 60~80℃로 형성되는 것;을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오폴리머를 포함한 초속경 개질 모르타르 조성물을 이용한 교면 포장 보수방법이 공지되어 있다.
그러나, 상기 라텍스 개질 콘크리트(LMC : Latex Modified Concrete) 등의 폴리머 콘크리트는 균열발생 억제효과, 방수성, 부착성능의 향상에는 효과가 있으나, 재료비 상승 등 공사 비용이 증가하여 경제성이 떨어지고, 콘크리트 경화 후 라텍스의 분리로 환경오염이 문제가 되고 있으며, 특히 초속경성이 저하되어 공사시간의 단축에 치명적인 약점이 있었다.
한편, 고로슬래그는 용광로 제선과정 중에서 발생하는 것으로서 통상 Ca, Si, Al 등의 이온을 포함할 수 있다. 바람직하게는 고온 용융 상태의 고로슬래그를 살수 급냉함으로써 5mm 미만의 비결정질 알갱이 상태로 형성되는 수재슬래그일 수 있으나 이에 한정하지 않는다. 통상적으로 고로슬래그 미분말에 물을 투입하면 미분말 표면에 비결정질 피막이 형성되어 내부의 Ca2+ 및 Al2+ 등의 용출이 이루어지지 않는다. 그 결과, 초기 압축강도가 낮아지는 문제점이 있어 시멘트 대체에는 한계가 있다.
상기와 같은 고로슬래그를 사용한 종래 교면포장용 콘크리트 조성물은 한국등록특허 10-1560893(등록일자 2015년10월08일)에 고로슬래그 시멘트 100중량부 기준으로 라텍스 10-35중량부를 포함하고, 상기 고로슬래그 시멘트는 시멘트 또는 클링커 20-50중량%, 고로슬래그 미분말 45-70중량% 및 자극제 1-10중량%를 포함하며, 상기 자극제는 Na2SO4 5-20중량%, CaSO4 5-20중량% 및 탈황슬래그 60-80중량%를 포함하는 교면 포장용 콘크리트 조성물이 공지되어 있으나, 상기 조성물은 고로슬래그를 사용하고 있기는 하나, 여전히 종래와 같은 라텍스를 사용하고 있는 문제점이 있다.
또한, 플라이애시는 미분탄을 연소하는 보일러의 연도 가스로부터 집진기로 채취한 석탄재를 말하는데, 구상인 입자 크기는 시멘트와 같은 정도이고, 알루미나(Al2O3)와 실리카(SiO2)가 주성분이며, 콘크리트의 혼화재로 사용된다. 시멘트에 20∼30%를 혼합하여 사용하면 가공성(加工性:workability)이 개선되고 경화열이 완화됨과 더불어 장기적인 강도 및 수밀성(水密性)이 향상되어 경제적이지만, 초속경에 사용되는 경우에는 한계가 있다.
이에 종래 교면포장용 조성물의 단점을 해결하고 고로슬래그 및 플라이애시의 재활용을 촉진하기 위하여, 교면포장의 속경성 및 물리적 강도향상을 위한 고로슬래그 및 플라이애시를 사용한 교면포장 조성물의 개발이 시급하다.
본 발명은 상기 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 초속경시멘트 100중량에 대하여, 고로슬래그분말 15~20중량부와; 플라이애시 5~20중량부와; 무수황산나트륨(Na2SO4), 무수황산칼슘(CaSO4)를 각각 동일중량비로 혼합한 무기자극제 5-10중량부와; 물 30~50중량부;를 포함하여 조성되는 고로슬래그분말 및 플라이애시를 사용한 초속경 콘크리트 교면포장 조성물 및 이를 이용한 교면포장 시공방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 초속경시멘트 100중량부에 대하여, 고로슬래그분말 15~20중량부와; 플라이애시 5~20중량부와; 무수황산나트륨(Na2SO4), 무수황산칼슘(CaSO4)를 각각 동일중량비로 혼합한 무기자극제 5-10중량부와; 물 30~50중량부;를 포함하여 조성되는 고로슬래그분말 및 플라이애시를 사용한 초속경 콘크리트 교면포장 조성물을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 교면포장 조성물은 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al2O3·CaSO4)를 5~10중량부 포함하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 교면포장 조성물은 도데카칼슘헵타알루미네이트(12CaO·7Al2O3)를 3~5중량부 포함하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 교면포장 조성물은 에피클로로히드린(epichlorohydrine) 및 비스페놀A(bisphenol-A)에폭시수지를 1 : 1 중량비로 포함하는 주제와 폴리아마이드 경화제를 혼합한 에폭시수지 조성물을 보강제로 포함하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 에폭시수지 조성물은 상기 교면포장 조성물의 접착, 방수, 균열방지, 내마모성, 내후성 보강을 위해 사용되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 초속경 콘크리트 교면포장 조성물을 이용한 교면포장 시공방법에 있어서, 상기 교면 포장의 열화부, 손상부 또는 오염부를 노면파쇄기를 이용해 제거하는 단계와; 상기 제거단계 후, 워터젯, 숏블라스트 또는 워터블라스트를 이용해 청소하는 단계와; 상기 청소된 교면포장부위에 상기 초속경 콘크리트 교면포장 조성물을 타설하는 단계;를 포함하는 교면포장 시공방법을 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명의 고로슬래그분말 및 플라이애시를 사용한 초속경 콘크리트 교면포장 조성물 및 이를 이용한 교면포장 시공방법은 초속경시멘트 100중량에 대하여, 고로슬래그분말 15~20중량부와; 플라이애시 5~20중량부와; 무수황산나트륨(Na2SO4), 무수황산칼슘(CaSO4)를 각각 동일중량비로 혼합한 무기자극제 5-10중량부와; 물 30~50중량부;를 포함하여 조성되어 상기 무기자극제에 의하여 상기 초속경시멘트와 고로슬래그분말 및 플라이애시와의 반응이 활성화되므로 시멘트 결합력 향상, 방수, 균열 저항성 및 염해저항성 향상에 우수한 효과가 있다.
본 발명은, 초속경시멘트 100중량부에 대하여, 고로슬래그분말 15~20중량부와; 플라이애시 5~20중량부와; 무수황산나트륨(Na2SO4), 무수황산칼슘(CaSO4)를 각각 동일중량비로 혼합한 무기자극제 5-10중량부와; 물 30~50중량부;를 포함하여 조성되는 고로슬래그분말 및 플라이애시를 사용한 초속경 콘크리트 교면포장 조성물을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 교면포장 조성물은 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al2O3·CaSO4)를 5~10중량부 포함하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 교면포장 조성물은 도데카칼슘헵타알루미네이트(12CaO·7Al2O3)를 3~5중량부 포함하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 교면포장 조성물은 에피클로로히드린(epichlorohydrine) 및 비스페놀A(bisphenol-A)에폭시수지를 1 : 1 중량비로 포함하는 주제와 폴리아마이드 경화제를 혼합한 에폭시수지 조성물을 보강제로 포함하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 에폭시수지 조성물은 상기 교면포장 조성물의 접착, 방수, 균열방지, 내마모성, 내후성 보강을 위해 사용되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 초속경 콘크리트 교면포장 조성물을 이용한 교면포장 시공방법에 있어서, 상기 교면 포장의 열화부, 손상부 또는 오염부를 노면파쇄기를 이용해 제거하는 단계와; 상기 제거단계 후, 워터젯, 숏블라스트 또는 워터블라스트를 이용해 청소하는 단계와; 상기 청소된 교면포장부위에 상기 초속경 콘크리트 교면포장 조성물을 타설하는 단계;를 포함하는 교면포장 시공방법을 기술구성의 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예 및/또는 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예 및/또는 도면에 한정되지 않는다.
우선, 본 발명의 고로슬래그분말 및 플라이애시를 사용한 초속경 콘크리트 교면포장 조성물은, 초속경시멘트 100중량부에 대하여, 고로슬래그분말 15~20중량부와; 플라이애시 5~20중량부와; 무수황산나트륨(Na2SO4), 무수황산칼슘(CaSO4)를 각각 동일중량비로 혼합한 무기자극제 5-10중량부와; 물 30~50중량부;를 포함하여 조성된다.
이때, 초속경 시멘트를 대체하기 위하여 사용되는 고로슬래그분말은 물을 투입하면 미분말 표면에 비결정질 피막이 형성되어 내부의 Ca2+ 및 Al2+ 등의 용출이 이루어지지 않으므로 초기 압축강도가 낮아지는 문제점이 있어 시멘트 대체에는 한계가 있고, 또한, 알루미나(Al2O3)와 실리카(SiO2)가 주성분이며, 콘크리트의 혼화재로 사용되는 플라이애시는 초속경에 사용되는 경우에는 반응성에 한계가 있다.
이에 본 발명에서는 초속경성으로 초기 강도 발현이 우수하면서도 다량의 고로슬래그 미분말 및 플라이애시를 포함할 수 있도록 무기자극제를 사용하는 것이 특징적 기술이다.
즉, 상기 무기자극제는 무수황산나트륨(Na2SO4), 무수황산칼슘(CaSO4)를 각각 동일중량비로 혼합한 것을 사용한다.
상기 무수황산나트륨(Na2SO4)은 물과 반응시 Na2+ 및 SO4 2-로 용해되어 높은 pH를 유지시킴과 더불어 황산염(SO4 2-) 자극을 유도하므로 고로슬래그분말의 수화반응을 촉진하는 역할을 할 수 있다. 이 때, Na2SO4의 함량이 너무 작으면 수화반응 촉진 효과가 미미하고, 너무 많으면 급속 응결로 인해 초속경 시멘트의 유동성 저하를 야기하여 작업성을 저하시키고 나아가 28일 강도저하를 야기하게 되어 바람직하지 않다.
또한 상기 무수황산칼슘(CaSO4)은 Ca2+ 및 SO4 2-로 용해되므로 황산염(SO4 2-)에 의한 자극효과를 극대화할 수가 있고, Ca2+ 는 슬래그 중 Si2+ 및 Al3+ 등과 결합하여 CaO-SiO2-H2O 및 CaO-Al2O3-H2O와 같은 수화경화체의 생성을 유도하게 된다.
특히, 무수황산칼슘 잔여물은 고로슬래그분말 중 3CaOSiO2등과 반응하여 팽창성 수화물인 에트린 자이트(3CaO·SiO2·3CaSO4·32H2O)를 생성하므로 콘크리트의 수축 및 수축균열을 최소화할 수 있다. 이 때, CaSO4의 함량이 너무 작으면 수축보상의 효과가 거의 없어 수축 및 수축균열 현상을 야기하게 된다.
또한, 본 발명의 교면포장 조성물은 선택적으로 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al2O3·CaSO4)와 도데카칼슘헵타알루미네이트(12CaO·7Al2O3)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al2O3·CaSO4)는 수축보상, 고강도, 예를 들면 높은 압축강도와 휨강도 및 초속경을 부여하기 위한 물질로서, 수화하여 에트링자이트(ettringite)를 생성한다. 상기 칼슘설포알루미네이트는 비표면적이 4,000 내지 8,000㎠/g 인 것이 바람직하며, 본 발명에 따른 교면포장 조성물에 5~10중량부 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 도데카칼슘헵타알루미네이트(12CaO·7Al2O3)는 물과의 반응 시 CaO-SiO2-H2O 계열의 침상 규산염 수화물을 급격하게 형성한다는 특징이 있다. 위의 수화반응은 매우 급속하게 이루어지기 때문에, 페로니켈슬래그 잔골재 표면에 침상 수화물을 형성한다. 상기 도데카칼슘헵타알루미네이트는 분말도 비표면적이 4,000 내지 8,000㎠/g 인 것이 바람직하며, 이러한 범위 내에서 물과 반응하기에 충분히 넓은 비표면적을 가져 반응성이 더욱 향상될 수 있다. 상기 도데카칼슘헵타알루미네이트는 본 발명에 따른 교면포장 조성물에 3~5중량부 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 교면포장 조성물은 선택적으로 에피클로로히드린(epichlorohydrine) 및 비스페놀A(bisphenol-A)에폭시수지를 1 : 1 중량비로 포함하는 주제와 폴리아마이드 경화제를 혼합한 에폭시수지 조성물을 보강제로 더 포함할 수 있는데, 상기 에폭시수지 조성물은 상기 교면포장 조성물의 접착, 방수, 균열방지, 내마모성, 내후성 보강을 위해 사용된다.
이때, 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 국도화학(주)에서 판매하는 YD-128을 사용함이 바람직하며, 물성은 Epoxy Equivalent 186g/eq, Viscosity(csp at 25℃) 11500-13500, Specific Gravity 1.17g/㎤이다.
또한, 본 발명은, 초속경 콘크리트 교면포장 조성물을 이용한 교면포장 시공방법에 있어서, 상기 교면 포장의 열화부, 손상부 또는 오염부를 노면파쇄기를 이용해 제거하는 단계와; 상기 제거단계 후, 워터젯, 숏블라스트 또는 워터블라스트를 이용해 청소하는 단계와; 상기 청소된 교면포장부위에 상기 초속경 콘크리트 교면포장 조성물을 타설하는 단계;를 포함하는 교면포장 시공방법에 의하여 시공될 수 있다.
초속경시멘트 100중량, 고로슬래그분말 20중량부; 플라이애시 10중량부, 무수황산나트륨(Na2SO4), 무수황산칼슘(CaSO4)를 각각 동일중량비로 혼합한 무기자극제 10중량부, 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al2O3·CaSO4) 10중량부, 도데카칼슘헵타알루미네이트(12CaO·7Al2O3) 5중량부, 물 50중량부를 각각 투입하여 균질 혼합하고 여기에 에피클로로히드린(epichlorohydrine) 및 비스페놀A(bisphenol-A)에폭시수지를 1 : 1 중량비로 포함하는 주제와 폴리아마이드 경화제를 혼합한 에폭시수지 조성물을 5중량부 첨가하여 본 발명의 교면포장 조성물을 제조하였다.
[비교예 1]
상기 [실시예 1] 에서 상기 무기자극제를 제외하고는 동일한 성분으로 비교예 조성물을 제조하였다.
[실험예]
상기 [실시예 1]과 [비교예 1]의 물성을 각각 측정하여 그 결과를 다음 [표 1]에 나타내었다.
| 함목 | 기준값 | 실시예 1 | 비교예 1 | 시험방법 |
| 압축강도 (MPa) |
21이상 | 28.8 | 17.6 | KS F 2405 |
| 휨강도 (MPa) |
4.5이상 | 5.9 | 4.8 | KS F 2408 |
| 부착강도 (MPa) |
1.4이상 | 3.3 | 1.8 | KS F 2762 |
| 길이변화율 (%) |
0.15이하 | 0.01 | 0.10 | KS F 2424 |
| 염소이온침투저항성(coulombs) | 1000이하 | 440 | 1350 | KS F 2711 |
| 동결융해저항성 (%) |
80이상 | 88 | 75 | KS F 2456 (300cycle-A법) |
상기 [표 1]의 시험결과에 나타난 바와 같이, 본 발명의 교면포장 조성물은 모든 물성에 있어서 기준값을 모두 훨씬 초과하여 만족하는 것을 알 수 있으며, [비교예 1]과 비교하여 모든 물성이 훨씬 우수한 것을 알 수 있다.
Claims (6)
- 초속경시멘트 100중량부에 대하여, 고로슬래그분말 15~20중량부와; 플라이애시 5~20중량부와; 무수황산나트륨(Na2SO4), 무수황산칼슘(CaSO4)를 각각 동일중량비로 혼합한 무기자극제 5-10중량부와; 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al2O3·CaSO4) 5~10중량부와; 도데카칼슘헵타알루미네이트(12CaO·7Al2O3) 3~5중량부와; 물 30~50중량부와; 에피클로로히드린(epichlorohydrine) 및 비스페놀A(bisphenol-A)에폭시수지를 1 : 1 중량비로 포함하는 주제와 폴리아마이드 경화제를 혼합한 에폭시수지 조성물을 접착, 방수, 균열방지, 내마모성, 내후성 보강제로 5중량부; 포함하는 것을 특징으로 하는 고로슬래그분말 및 플라이애시를 사용한 초속경 콘크리트 교면포장 조성물
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- 초속경 콘크리트 교면포장 조성물을 이용한 교면포장 시공방법에 있어서, 상기 교면 포장의 열화부, 손상부 또는 오염부를 노면파쇄기를 이용해 제거하는 단계와; 상기 제거단계 후, 워터젯, 숏블라스트 또는 워터블라스트를 이용해 청소하는 단계와; 상기 청소된 교면포장부위에 제1항의 초속경 콘크리트 교면포장 조성물을 타설하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로슬래그분말 및 플라이애시를 사용한 초속경 콘크리트 교면포장 조성물을 이용한 교면포장 시공방법
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