KR102196249B1

KR102196249B1 - 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수공법

Info

Publication number: KR102196249B1
Application number: KR1020200032726A
Authority: KR
Inventors: 길용수; 이남주; 임병호
Original assignee: (주)에이치에스드림텍; 주식회사 제트콘코리아
Priority date: 2020-03-17
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2020-12-31

Abstract

본 발명은 골재 100 중량부에 대하여, 속경성 결합재 13~28 중량부, 라텍스 고분자 2~8 중량부 및 물 2~10 중량부를 포함하는 속경성 시멘트 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 상기 속경성 결합재는, 시멘트 바인더 100 중량부에 대하여, 알긴산염 0.1~5 중량부, 발열조절제 0.1~3 중량부 및 첨가제 0.04~18 중량부를 포함하여, 속경성 결합재에 의한 초기 발열을 조절함으로써 건조수축 및 미소균열을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수공법{Rapid hardening cement concrete composition and road reparing method therewith}

본 발명은 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 속경성 시멘트의 초기발열에 의한 미소균열 및 건조수축을 억제하여 포장도로의 내구성을 향상시킨 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수공법에 관한 것이다.

도로포장은 크게 아스팔트를 포함하는 아스팔트 콘크리트 포장(이하, 아스팔트 포장이라 함)과 아스팔트를 포함하지 않고 시멘트를 포함하는 시멘트 콘크리트 포장(이하, 콘크리트 포장이라 함)으로 구분된다.

아스팔트 콘크리트 포장은 소음이나 진동이 적어 주행성이 좋고, 양생 기간이 짧아 빠른 교통 개방이 가능한 장점이 있어, 도로건설을 시작한 이래로 우리나라는 주로 아스팔트 포장 방식으로 도로를 포장해왔다. 그러나, 산업 및 경제 규모가 확대됨에 따라 운송 수단인 차량이 점차 대형화 및 중량화되어, 포장 수명의 급격한 단축이 야기되었다. 이에, 1980년대 이후로 아스팔트 포장에 비해 내구성이 현저히 높고, 유지보수 비용이 저렴한 콘크리트 포장의 시공이 점차 확대되고 있는 추세이다.

콘크리트 포장은 아스팔트 포장에 비해 내구성이 현저히 우수하여 내구 수명이 더 길지만, 타설 후 온도 및 습도 등의 변화에 따른 건조수축 및 크립(Creep), 차량의 통행에 따라 반복적으로 발생되는 반복하중 등에 의해 포장부에 균열이 발생하는 문제가 있고, 균열부를 따라 수분이 침투되어 콘크리트 포장이 열화되어 도로 안정성이 저하되므로, 주기적인 보수가 이루어져야 한다.

보통 포틀랜드 시멘트를 이용한 콘크리트 포장은 시공 후 강도 발현에 28일 이상 요구되어 보수 후 도로의 재 개방에 긴 시간이 소요되므로, 콘크리트 포장의 보수에는 4~24 시간의 양생 후 조기 강도 발현하는 속경성 시멘트를 이용한다.

속경성 시멘트는 짧은 시간 내에 경화되어 조기 강도 발현에는 효과적이나, 경화시 수화열이 발생하는 시멘트의 양생 시간을 단축시켰기 때문에 일반 시멘트에 비해 월등히 높은 수화열이 발생하여, 양생시 수화열에 의한 건조수축이나 미소균열이 발생하는 문제가 있다. 이러한 미소균열은 콘크리트 포장의 투수성을 높여 다양한 형태의 손상이 일어나므로, 콘크리트 포장의 안정성이 낮아지는 문제가 있다.

이에, 속경성 시멘트를 포함하는 도로포장 보수용 콘크리트 조성물에 있어서, 건조수축 및 미소균열의 발생을 저감시킴으로써 콘크리트 포장의 내구성, 안정성 및 수명을 향상시킬 수 있는 콘크리트 조성물의 개발이 필요하다.

등록특허 제10-1590490호(2016.01.26 등록)

본 발명에서는 속경성 시멘트의 초기발열에 의한 미소균열 및 건조수축을 억제하여 포장도로의 내구성을 향상시킨 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수공법을 제공하고자 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 골재 100 중량부에 대하여, 속경성 결합재 13~28 중량부, 라텍스 고분자 2~8 중량부 및 물 2~10 중량부를 포함하는 속경성 시멘트 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 상기 속경성 결합재는, 시멘트 바인더 100 중량부에 대하여, 알긴산염 0.1~5 중량부, 발열조절제 0.1~3 중량부 및 첨가제 0.04~18 중량부를 포함한다.

상기 시멘트 바인더는, 초속경 시멘트 또는 초조강 시멘트일 수 있다.

상기 발열조절제는, C12~18 파라핀계 포화탄화수소일 수 있다.

상기 속경성 결합재는, 발열안정제를 추가로 더 포함하며, 상기 발열안정제는, 1-테트라데칸올, 세틸알콜, 스테아릴알콜, 에이코사놀, 미리스틱산, 팔미틱산, 스테아릭산 아미드, 비헨산, 에틸렌바이솔렉산 아미드, 메틸올비헨산 아미드 및 N-페닐-N'-스테아릴요소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 골재는, 모래, 쇄사, 석분 및 재생세골재로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 잔골재; 및 자갈, 쇄석, 고로슬래그파쇄골재 및 재생조골재로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 굵은골재;를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는, 도로포장 보수공법에 관한 것으로, 구체적으로는, 보수하고자 하는 도로의 포장면을 파쇄하여 제거하는 절삭 단계; 절삭 단계를 거친 도로의 표면을 청소하는 청소 단계; 청소 단계를 거쳐 정리된 도로 표면에 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 포설하는 포설 단계; 및 포설된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 양생하는 양생 단계;를 포함한다.

상기 양생 단계 이후에, 양생된 도로 표면에 줄눈을 시공하는 줄눈 시공 단계;가 더 수행될 수 있다.

본 발명의 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수공법은 속경성 시멘트의 초기발열에 의한 미소균열 및 건조수축을 억제하여 포장도로의 내구성을 향상시킬 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는, 본 발명의 실시예를 살펴본다. 그러나 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.

먼저, 본 발명은 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수공법에 관한 것으로, 초기 발열을 조절하여 속경성 시멘트의 단점인 건조수축 및 미소균열을 방지할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은 골재 100 중량부에 대하여, 속경성 결합재 13~28 중량부, 라텍스 고분자 2~8 중량부 및 물 2~10 중량부를 포함한다.

상기 골재는, 잔골재와 굵은골재를 포함한다. 잔골재는 5mm 체에 중량비 85% 이상 통과하는 골재로, 모래, 쇄사, 석분 및 재생세골재로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있고, 굵은골재는 5mm 체에 중량비 85% 이상 남는 콘크리트용 골재로, 자갈, 쇄석, 고로슬래그파쇄골재 및 재생조골재로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있다. 잔골재와 굵은골재의 비율은 특별히 한정되지 않으며, 도로의 용도, 통행량 등에 따라 적절한 범위에서 혼합될 수 있다.

상기 속경성 결합재는 짧은 시간 내에 수화 반응이 완료되어 빠르게 강도를 발현할 수 있는 시멘트 바인더를 포함한 혼합물로, 골재 100 중량부에 대하여 13~28 중량부로 포함될 수 있으며, 13 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 골재간의 충분한 결합이 이루어지지 않아 균열, 골재 탈리 등의 문제가 발생할 수 있고, 28 중량부를 초과하는 경우에는 도로의 강도가 저하될 수 있으므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.

구체적으로, 속경성 결합재는, 시멘트 바인더 100 중량부에 대하여, 알긴산염 0.1~5 중량부, 발열조절제 0.1~3 및 첨가제 0.04~18 중량부를 포함한다.

시멘트 바인더는 골재들을 서로 결합시켜주는 바인더 역할을 하는 것으로, 통상의 시멘트와 달리 알루미네이트계 혹은 설퍼알루미네이트계 화합물과 같은 성분이 추가로 더 포함되어, 시공시 물과 혼합되면 빠르게 에트린자이트 수화물을 형성시키며 급속하게 경화되는 특징이 있다.

이러한 시멘트 바인더로, 초속경 시멘트 또는 초조강 시멘트가 사용될 수 있다. 초속경 시멘트는 4시간 양생 후의 압축강도가 실용강도인 21MPa 이상인 시멘트이고, 초조강 시멘트는 24시간 양생 후의 압축강도가 21MPa 이상인 시멘트이다.

이러한 시멘트 바인더로 예를 들어, 보통 또는 조강 포틀랜드 시멘트 20∼75 중량%, 칼슘 설포알루미네이트 5∼55 중량%, 칼슘알루미네이트 시멘트 1∼30 중량%, 수산화칼슘 1∼17 중량%, 무수석고 0.5∼20 중량% 및 탄산나트륨 0.1~3 중량%을 포함하는 혼합물이 사용될 수 있다. 이 경우, 칼슘 설포알루미네이트와 칼슘알루미네이트 시멘트의 함량이 상대적으로 많은 경우에는 초속경 시멘트로, 이들의 함량이 상대적으로 적은 경우에는 초조강 시멘트로 분류된다.

구체적으로, 상기 조성에서 보통 또는 조강 포틀랜드 시멘트 20~50 중량%, 칼슘 설포알루미네이트 30~55 중량% 및 칼슘알루미네이트 시멘트 10~30 중량%인 경우에는 초속경 시멘트로 분류되고, 보통 또는 조강 포틀랜드 시멘트 50~75 중량%, 칼슘 설포알루미네이트 5~30 중량% 및 칼슘알루미네이트 시멘트 1~10 중량%인 경우에는 초조강 시멘트로 분류될 수 있다.

이러한 시멘트 바인더는 급속한 경화 반응을 통해 빠르게 강도를 발현하는 특징이 있으나, 경화 반응에서 높은 수화열이 발생되어 균열을 유발하기 때문에 이러한 수화열의 억제 혹은 제거가 필요하다.

상기 발열조절제는 이와 같은 수화열을 조절하기 위해 첨가되는 것으로, 발열조절제는 경화 반응시 발생되는 수화열을 흡수함으로써 열 발생에 의한 열 균열을 방지하는 기능을 갖는다.

이러한 발열조절제로 C12~18 파라핀계 포화탄화수소가 사용될 수 있다. 특히, 다른 성분들과의 혼화력을 향상시키고 수화열 감소에 따른 강도나 내구성 저하를 방지하기 위해 n-옥타데칸과 n-테트라데칸의 혼합물이 사용되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 n-옥타데칸과 n-테트라데칸이 1 : 0.3~0.5의 중량비로 혼합된 혼합물이 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 발열조절제는 전체 속경성 결합재 내에 0.1~3 중량부로 포함되는 것이 바람직한데, 발열조절제가 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 수화열 억제 효과를 얻을 수 없고, 3 중량부를 초과하는 경우에는 추가적인 수화열 억제 효과가 미미하여 경제적으로 손실일 뿐만 아니라 발열조절제에 의한 강도 저하가 발생할 수 있기 때문이다.

이와 같이 발열조절제가 첨가되면, 발열조절제가 상변화에 수반되는 열로 수화열을 흡수하여 사용하기 때문에 양생 초기 단계에서 속경성 결합재의 경화에 따른 과도한 수화열이 방지되어 열에 의한 미소 균열을 방지할 수 있는 장점이 있으나, 양생 후기 단계에서 조성물이 냉각되는 과정에서 균일하고 안정적인 냉각이 이루어지지 않고 과냉각 현상과 같은 문제가 발생하여 도로 포장재의 공극이나 균열이 유발될 수 있다.

이를 방지하기 위해 속경성 결합재에는 발열안정제가 추가로 더 포함될 수 있으며, 이러한 발열안정제로 1-테트라데칸올, 세틸알콜, 스테아릴알콜, 에이코사놀, 미리스틱산, 팔미틱산, 스테아릭산 아미드, 비헨산, 에틸렌바이솔렉산 아미드, 메틸올비헨산 아미드 및 N-페닐-N'-스테아릴요소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 화합물이 포함될 수 있다.

이러한 발열안정제는, 발열조절제에 대한 발열안정제의 중량비가 20 : 1~3이 되도록 첨가될 수 있으며, 이러한 중량 비율 내에서 첨가될 때 우수한 성능을 발현하면서 동시에 속경성 결합재의 물성을 저하시키지 않을 수 있다.

이때, 더욱 바람직하게는, 상기 발열안정제의 성능을 보조하기 위한 보조제로 폴리-D,L-락타이드-코-글리콜라이드와 에틸렌디아민으로 치환된 폴리아크릴산의 블록 공중합체가 추가로 더 사용될 수 있다.

상기 보조제는 폴리아크릴산의 적어도 일부 히드록시기가 에틸렌디아민으로 치환되어 얻어진 에틸렌디아민으로 치환된 폴리아크릴산; 및 폴리-D,L-락타이드-코-글리콜라이드가 아미드 결합을 하여 얻어진 블록 공중합체일 수 있다.

이러한 보조제가 사용되는 경우에는 발열조절제와 발열안정제가 속경성 결합재 내에서 응집되거나 분리되지 않고 균일하게 분포되어 전체 영역에서 균일한 성능이 발현되므로, 결과적으로 미소 균열이 저감되고, 길이변화율이 저하되며, 포장재의 장기 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있다.

상기 보조제는, 발열안정제에 대한 보조제의 중량비가 1 : 0.2~0.5가 되도록 첨가되는 것이 바람직하며, 0.2 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 분산력, 혼화력 향상, 미소 균열 및 길이변화율 저감 효과가 미미하고, 0.5 중량부를 초과하는 경우에는 오히려 포장재의 강도를 저하시킬 수 있으므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 보조제의 성능 향상을 위해 에틸렌디아민으로 치환된 폴리아크릴산의 수평균 분자량은 100~3,000, 폴리-D,L-락타이드-코-글리콜라이드의 수평균 분자량은 10,000~30,000인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 속경성 결합재에 포함되는 상기 알긴산염은, 재료분리를 방지하기 위해 첨가되는 것으로, 알긴산칼슘 또는 알긴산나트륨이 사용될 수 있다. 알긴산염의 이러한 성능을 높이면서 과도한 점도 향상에 의한 작업성의 저하를 방지하기 위해 전체 속경성 결합재 내에 0.1~5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.

상기 첨가제는 속경성 결합재의 성능을 향상하기 위해 첨가되는 것으로, 0.04~18 중량부로 포함될 수 있으며, 이러한 첨가제로 방청제, 수축저감제, 감수제, 소포제 등이 사용될 수 있다.

바람직하게는, 방청제로 헥사플루오로규산나트륨이, 수축 저감제로 규산삼석회가, 감수제로 나프탈렌설폰산염계, 멜라민설폰산염계 또는 폴리카르본산염계 중 적어도 어느 하나 이상의 감수제가, 소포제로 알코올계 또는 실리콘계 중 적어도 어느 하나 이상의 소포제가 사용될 수 있다.

상기 라텍스 고분자는, 속경성 시멘트 콘크리트 조성물의 부착성을 높이고 탄성을 개선하기 위해 첨가되는 것으로, 전체 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 내에 2~8 중량부로 포함될 수 있으며, 2 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 부착성 향상 및 탄성 개선 효과가 미미하고, 8 중량부를 초과하는 경우에는 포장면의 강도가 저하될 수 있으므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.

이와 같은 라텍스 고분자로 천연 라텍스, 스티렌-부타디엔 라텍스, 니트릴 부타디엔 라텍스, 아크릴계 라텍스 등이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 스티렌-부타디엔 라텍스가 사용될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예는 상기 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수공법에 관한것이다.

본 발명의 도로포장 보수공법은, 보수하고자 하는 도로의 포장면을 파쇄하여 제거하는 절삭 단계; 절삭 단계를 거친 도로의 표면을 청소하는 청소 단계; 청소 단계를 거쳐 정리된 도로 표면에 상기 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 포설하는 포설 단계; 및 포설된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 양생하는 양생 단계;를 포함한다.

상기 절삭 단계는 보수하고자 하는 도로의 포장을 노면 파쇄기, 평삭기, 숏블라스터 등을 이용하여 제거하는 단계이다. 파쇄된 도면은 워터 블라스팅 장비를 이용한 블로잉 처리될 수 있고, 열화되어 절삭면 상태가 불량한 구간은 워터젯 등을 이용하여 추가 처리됨으로써 정리될 수 있다.

상기 청소 단계는, 파쇄된 도로 표면의 파쇄물, 이물질 등을 제거하여 고르고 평탄한 노면을 형성하는 단계로, 이 단계에서 도로 표면은 고압수를 이용하여 세척된 뒤 필요에 따라 건조되어 준비될 수 있다.

다음으로, 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 포설하는 포설 단계가 수행되는데, 이 단계에서 포설량, 포설속도 등은 특별히 제한되지 않는다. 이때, 속경성 시멘트 콘크리트 조성물의 노면에 대한 접착력을 높이기 위해 프라이머를 포설한 뒤 포설될 수 있다.

이후, 포설된 시멘트 콘크리트 조성물을 양생하는 양생 단계가 수행되며, 양생은 자연양생 될 수 있고, 양생제가 도포되거나 비닐이나 양생포 등이 덮여 습윤 및 보온된 상태로 수행될 수도 있으며, 필요에 따라 이들 부가적인 공정이 모두 수행될 수도 있다.

양생 단계를 거친 도로는 바로 개방될 수도 있으나, 바람직하게는 양생된 도로 표면에 줄눈을 시공하는 줄순 시공 단계 이후 개방될 수 있다. 줄눈 시공은, 미소 균열이 줄눈을 따라 발생하도록 유도하여 피치못하게 발생하는 미소균열에 의한 도로 손상을 방지하기 위해 시공될 수 있다. 줄눈 시공은, 도로 표면에 줄눈 커팅한 뒤 백업제와 줄눈제를 채워 경화시키는 순서로 진행될 수 있으며, 이때 사용되는 백업제나 줄눈제의 종류는 특별히 제한되지 않는다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명의 구체적인 작용과 효과를 설명하고자 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로서 제시된 것으로, 실시예에 따라 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

[ 제조예 ]

표 1의 배합비에 따라 각 원료를 혼합하여 속경성 결합재를 제조한 뒤, 모래 65 중량부, 자갈 35 중량부, 속경성 결합재 20 중량부 및 스티렌-부타디엔 라텍스 5 중량부를 혼합하여 3분간 건비빔한 뒤, 물 7 중량부를 혼합하고 2분간 교반하여 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.

속경성 결합재는 시멘트 바인더, 알긴산나트륨, 발열조절제 및 첨가제를 혼합하여 제조하였으며, 속경성 결합재에 사용되는 시멘트 바인더로, 조강 포틀랜드 시멘트 45 중량%, 칼슘 설포알루미네이트 35 중량%, 칼슘알루미네이트 시멘트 10 중량%, 수산화칼슘 3 중량%, 무수석고 5 중량% 및 탄산나트륨 2 중량%를 포함하는 초속경 시멘트를 사용하였고, 첨가제로는 헥사플루오로규산나트륨 0.7 중량부, 규산삼석회 0.5 중량부 나프탈렌설폰산염계 감수제 0.6 중량부 및 알코올계 소포제 0.5 중량부를 사용하였다.

또한, 속경성 결합재에 포함되는 시멘트 바인더로 조강 포틀랜드 시멘트 72 중량%, 칼슘 설포알루미네이트 10 중량%, 칼슘알루미네이트 시멘트 8 중량%, 수산화칼슘 3 중량%, 무수석고 5 중량% 및 탄산나트륨 2 중량%를 포함하는 초조강 시멘트를 사용한 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.

이하의 실험예에서 시멘트 바인더로 초속경 시멘트를 사용한 경우에는 실시예 또는 비교예 1-n으로 기재하고, 초조강 시멘트를 사용한 경우에는 실시예 또는 비교예 2-n으로 기재하였다.

[ 실험예 1]

상기 제조예의 방법으로 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하되, 속경성 결합재에 포함되는 각 성분의 함량을 표 1 및 표 2와 같이 변화시켜가며 제조하였다.

(중량부)	시멘트 바인더		알긴산나트륨	첨가제	발열조절제
(중량부)	초속경 시멘트	초조강시멘트	알긴산나트륨	첨가제	n-옥타데칸 (A)	n-테트라데칸 (B)	합계
실시예 1-1	100	-	1.5	2.3	1.9	0.9	2.8
비교예 1-1	100	-	1.5	2.3	-	-	-
비교예 1-2	100	-	1.5	2.3	2.0	-	2.0
비교예 1-3	100	-	1.5	2.3	-	2.0	2.0
비교예 1-4	100	-	1.5	2.3	2.3	1.0	3.3
실시예 2-1	-	100	1.5	2.3	2.0	1.0	3.0
비교예 2-1	-	100	1.5	2.3	-	-	-
비교예 2-2	-	100	1.5	2.3	2.1	-	2.1
비교예 2-3	-	100	1.5	2.3	-	2.0	2.0
비교예 2-4	-	100	1.5	2.3	2.4	1.1	3.5

이후, 각 시료의 수화열에 의한 최고상승온도를 측정하여 표 2에 기재하였으며, 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 제조 후 양생 기간에 따른 압축강도를 KS F 2405에 의거하여 측정하고, KS L 5108에 의거한 응결시간을 측정하여 그 결과를 표 2에 기재하였다. 초속경 시멘트를 이용한 속경성 콘트리트 조성물의 압축강도는 양생 4시간 경과 후 21MPa 이상, 초조강 시멘트를 이용한 속경성 콘크리트 조성물의 압축강도는 양생 1일 경과 후 21MPa 이상이어야 양호한 것으로 판단한다.

	최고상승온도(℃)	응결시간(분)		압축강도(MPa)
	최고상승온도(℃)	초결	종결	4시간	1일	3일	7일	28일
실시예 1-1	41.2	28	45	23.1	25.6	29.3	33.7	43.8
비교예 1-1	67.8	24	39	23.4	26.8	30.5	34.8	42.3
비교예 1-2	44.8	26	41	22.4	26.5	29.5	31.8	38.7
비교예 1-3	43.2	26	42	23.0	26.5	29.5	34.1	39.8
비교예 1-4	40.8	25	43	22.9	24.5	28.1	32.5	40.2
실시예 2-1	40.8	100	115	-	22.4	25.6	28.3	43.3
비교예 2-1	67.1	95	110	-	22.9	26.0	29.7	41.5
비교예 2-2	45.5	96	114	-	22.6	25.1	27.3	38.8
비교예 2-3	44.8	98	115	-	22.5	25.9	30.6	39.1
비교예 2-4	41.2	101	114	-	21.8	25.7	29.4	39.8

먼저, 초속경 시멘트를 사용한 경우의 실험 결과를 살펴보면, 어떠한 발열조절제도 첨가되지 않은 비교예 1-1의 경우에는 다른 시료들에 비해 최고상승온도가 현저히 높은 것으로 나타나, 발열조절제를 첨가함으로써 수화열을 낮출 수 있음을 확인할 수 있었다. 그러나, 비교예 1-1 내지 비교예 1-3을 함께 살펴보면, 비교예 1-2와 비교예 1-3의 경우에는 발열조절제가 첨가되어 최고상승온도가 낮아졌으나, 압축강도가 저하되는 것으로 나타났다.

실시예 1-1의 경우에는 최고상승온도가 저하되면서 동시에 압축강도가 유지되는 것으로 나타나, 발열조절제로 n-옥타데칸과 n-테트라데칸을 함께 사용하는 경우, 압축강도를 유지하면서 수화열을 저감시킬 수 있는 것으로 확인되었다.

다만, 비교예 1-4의 결과로부터 발열 조절제의 총 함량이 시멘트 바인더 100 중량부에 대하여 3 중량부를 초과하는 중량으로 첨가되는 경우에는 추가적인 수화열 저감 효과가 미미할 뿐만 아니라 압축강도 유지 효과가 나타나지 않았다.

이와 같은 결과는 시멘트 바인더로 초조강 시멘트를 사용한 경우에도 유사하게 나타나, 본 실험 결과로부터 속경성 시멘트 콘크리트의 수화열을 저감시키고, 이에 따른 강도 및 내구성 저하를 방지하기 위해 속경성 결합재 내에 n-옥타데칸과 n-테트라데칸의 혼합물을 발열조절제로 첨가하는 것이 바람직하고, 이들 혼합물의 총 함량이 초속경 시멘트 혹은 초조강 시멘트 100 중량부에 대하여 3 중량부 이하인 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.

[ 실험예 2]

상기 제조예의 방법으로 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하되, 속경성 결합재에 포함되는 각 성분의 함량을 표 3과 같이 변화시켜가며 제조하였다.

(중량부)	시멘트 바인더		알긴산나트륨	첨가제	발열조절제
(중량부)	초속경시멘트	초조강시멘트	알긴산나트륨	첨가제	n-옥타데칸 (A)	n-테트라데칸 (B)	(A)/(B)
실시예 1-1	100	-	1.5	2.3	1.9	0.9	0.47
실시예 1-2	100	-	1.5	2.3	1.5	0.5	0.33
비교예 1-5	100	-	1.5	2.3	1.6	0.4	0.25
비교예 1-6	100	-	1.5	2.3	1.6	0.9	0.56
실시예 2-1	-	100	1.5	2.3	2.0	1.0	0.50
실시예 2-2	-	100	1.5	2.3	2.0	0.7	0.35
비교예 2-5	-	100	1.5	2.3	1.8	0.5	0.28
비교예 2-6	-	100	1.5	2.3	1.8	1.0	0.56

이후, 실험예 1과 동일한 방법으로 각 시료의 최고상승온도 및 4시간 및 28일 양생 후의 압축강도를 측정하여 그 결과를 표 4에 기재하였다.

	최고상승온도 (℃)	압축강도 (4시간 후, MPa)	압축강도 (28일 후, MPa)
실시예 1-1	41.2	23.1	43.8
실시예 1-2	40.9	22.9	43.5
비교예 1-5	44.2	23.2	40.8
비교예 1-6	43.7	23.0	40.5
실시예 2-1	40.8	-	43.3
실시예 2-2	40.6	-	43.0
비교예 2-5	43.1	-	41.2
비교예 2-6	42.6	-	41.8

표 4의 실험결과 중 시멘트 바인더로 초속경 시멘트를 사용한 경우의 실험 결과를 먼저 살펴본다.먼저, 각 시험편의 초기 압축강도는 유사하게 나타났으나, 실시예 1-1 및 실시예 1-2의 경우에는 비교예 1-5 및 비교예 1-6에 비해 최고상승온도가 약 2.5℃ 이상 낮고, 장기 압축강도는 더 높게 나타났다.

시멘트 바인더로 초조강 시멘트를 사용한 경우에도 실시예들의 최고상승온도가 더 낮은 반면 장기 압축강도는 더 높은 것으로 나타났다.

이는 발열조절제로 사용되는 n-옥타데칸과 n-테트라데칸의 함량비에 따라 나타난 결과로, 실험예 2를 통해 시멘트 바인더에 의한 수화열을 저감시키면서 동시에 장기 압축강도를 더욱 높일 수 있는 바람직한 n-옥타데칸과 n-테트라데칸의 중량비는 1 : 0.3~0.5임을 확인할 수 있다.

[ 실험예 3]

실시예 1-1과 실시예 2-1의 속경성 시멘트 콘크리트 조성물에 각각 표 5에 기재된 종류 및 양의 발열안정제를 첨가하였다.

	발열안정제(중량부/발열조절제 20중량부)
	1-테트라데칸올	세틸알콜	미리스틱산	스테아릭산 아미드
실시예 1-1	-	-	-	-
실시예 1-3	2	-	-	-
실시예 1-4	-	1	-	-
실시예 1-5	-	-	3	-
실시예 1-6	-	-	-	2
실시예 2-1	-	-	-	-
실시예 2-3	1	-	-	-
실시예 2-4	-	1	-	-
실시예 2-5	-	-	2	-
실시예 2-6	-	-	-	2

이후, 각 시료에 대하여 최고상승온도, 응결시간 및 4시간과 24시간 후의 압축강도를 측정하고, KS F 2424에 의거한 길이 변화 시험방법을 이용하여 길이변화율을 측정한 뒤 그 결과를 표 6에 기재하였다.

	실험결과
	최고상승 온도(℃)	응결시간 (초결, 분)	응결시간 (종결, 분)	압축강도(4시간 후, MPa)	압축강도(28일 후, MPa)	길이 변형률(%)
실시예 1-1	41.2	28	45	23.1	43.8	0.035
실시예 1-3	41.5	28	43	22.8	44.2	0.023
실시예 1-4	41.1	27	48	23.0	44.3	0.021
실시예 1-5	40.8	29	45	22.9	43.9	0.018
실시예 1-6	41.0	27	44	22.7	44.2	0.020
실시예 2-1	40.8	100	115	-	43.3	0.039
실시예 2-3	41.0	103	116	-	44.0	0.024
실시예 2-4	40.5	98	110	-	43.5	0.020
실시예 2-5	41.2	102	115	-	43.8	0.022
실시예 2-6	40.9	97	114	-	43.6	0.019

표 6의 실험결과 중 먼저 시멘트 바인더로 초속경 시멘트를 사용한 경우의 실험 결과를 먼저 살펴보면, 속경성 결합재에 발열안정제가 추가로 더 첨가되는 경우, 최고상승온도와 초기 강도인 양생 4시간 후의 압축강도가 유사하게 유지되면서 양생 28일 후의 압축강도는 미세하게 증가하고, 길이변형률은 저하되는 것으로 나타났다.시멘트 바인더로 초조강 시멘트를 사용한 경우에도 이와 유사한 경향을 나타냈으며, 이러한 결과로부터 발열안정제가 추가로 더 첨가되는 경우에는 미소균열과 건조수축의 발생이 감소되어 결과적으로 포장도로의 장기 내구성이 향상될 것으로 예측할 수 있다.

[ 실험예 4]

실시예 1-3과 실시예 2-3의 속경성 시멘트 콘크리트 조성물에 보조제인 폴리-D,L-락타이드-코-글리콜라이드와 에틸렌디아민으로 치환된 폴리아크릴산의 블록 공중합체를 첨가하여 얻어진 조성물의 최고상승온도, 4시간 후 압축강도 및 길이변화율을 측정하고 그 결과를 표 7에 기재하였다. 표 7에 기재된 보조제의 중량은, 발열안정제 1 중량부에 대한 중량비를 의미한다.

상기 보조제로, 아크릴산을 중합시켜 얻어진 폴리아크릴산 중합체 고형분 100g과 에틸렌디아민 2g을 실온에서 150분 동안 반응시켜 에틸렌디아민으로 치환된 폴리아크릴산(Mn=1,700)을 제조한 뒤, 폴리-D,L-락타이드-코-글리콜라이드(Mn=13,000) 20g을 첨가하고 실온에서 15시간 동안 반응시켜 얻어진 폴리-D,L-락타이드-코-글리콜라이드와 에틸렌디아민으로 치환된 폴리아크릴산의 블록 공중합체를 사용하였다.

	보조제 (중량부)	실험결과
	보조제 (중량부)	최고상승 온도(℃)	압축강도 (4시간 후, MPa)	압축강도 (28일 후, MPa)	길이 변형률(%)
실시예 1-3	-	41.2	23.1	44.2	0.023
실시예 1-7	0.17	40.5	23.0	44.3	0.022
실시예 1-8	0.21	41.0	23.5	45.5	0.012
실시예 1-9	0.35	40.9	23.3	45.1	0.011
실시예 1-10	0.48	41.1	23.3	44.8	0.011
실시예 1-11	0.53	40.8	22.8	42.3	0.137
실시예 2-3	-	41.0	-	44.0	0.024
실시예 2-7	0.18	40.1	-	43.9	0.022
실시예 2-8	0.23	40.8	-	45.2	0.013
실시예 2-9	0.33	40.5	-	44.6	0.010
실시예 2-10	0.48	41.0	-	44.2	0.011
실시예 2-11	0.52	40.3	-	41.8	0.118

상기 표 7의 실험결과 중 먼저 시멘트 바인더로 초속경 시멘트를 사용한 경우의 실험 결과를 참조하면, 보조제가 추가로 더 첨가되는 경우, 양생 과정에서의 수화열은 유사하게 나타나나, 장기 양생 완료 후 시험편의 물성이 변화되는 것으로 확인되었다.구체적으로, 실시예 1-8 내지 실시예 1-10의 경우에는 보조제가 첨가됨으로써 장기 압축강도 및 길이변형률이 개선되는 결과가 나타나나, 실시예 1-7의 경우에는 보조제 첨가로 인한 추가적인 효과가 나타나지 않고, 실시예 1-11의 경우에는 오히려 압축강도가 낮아지고 길이변형률이 현저히 증가하는 것으로 나타났다.

이는, 보조제 첨가에 의해 미소균열과 건조수축이 저감되어 나타난 결과로 판단되며, 시멘트 바인더로 초조강 시멘트를 사용한 경우에도 유사한 경향이 확인되었다.

따라서, 이러한 결과로부터 속경성 시멘트 콘크리트 조성물의 압축강도를 향상시키며, 길이변형률을 낮추기 위해 보조제인 폴리-D,L-락타이드-코-글리콜라이드와 에틸렌디아민으로 치환된 폴리아크릴산의 블록 공중합체를 첨가하되, 발열안정제 1 중량부에 대하여 0.2~0.5 중량부의 중량 비율로 첨가되는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

Claims

골재 100 중량부에 대하여, 속경성 결합재 13~28 중량부, 라텍스 고분자 2~8 중량부 및 물 2~10 중량부를 포함하고,
상기 속경성 결합재는, 시멘트 바인더 100 중량부에 대하여, 알긴산염 0.1~5 중량부, 발열조절제 0.1~3 중량부, 발열안정제, 보조제 및 첨가제 0.04~18 중량부를 포함하며,
상기 발열조절제는, n-옥타데칸과 n-테트라데칸이 1:0.3~0.5의 중량비로 혼합된 혼합물이고,
상기 발열안정제는, 1-테트라데칸올, 세틸알콜, 스테아릴알콜, 에이코사놀, 미리스틱산, 팔미틱산, 스테아릭산 아미드, 비헨산, 에틸렌바이솔렉산 아미드, 메틸올비헨산 아미드 및 N-페닐-N'-스테아릴요소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하되, 발열조절제에 대한 발열안정제의 중량비는 20:1~3이며,
상기 보조제는, 폴리-D,L-락타이드-코-글리콜라이드와 에틸렌디아민으로 치환된 폴리아크릴산의 블록 공중합체이고,
상기 발열안정제에 대한 보조제의 중량비는 1:0.2~0.5인 것을 특징으로 하는, 속경성 시멘트 콘크리트 조성물.
제1항에 있어서, 상기 시멘트 바인더는,
초속경 시멘트 또는 초조강 시멘트인 것을 특징으로 하는, 속경성 시멘트 콘크리트 조성물.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 골재는,
모래, 쇄사, 석분 및 재생세골재로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 잔골재; 및
자갈, 쇄석, 고로슬래그파쇄골재 및 재생조골재로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 굵은골재;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 속경성 시멘트 콘크리트 조성물.
보수하고자 하는 도로의 포장면을 파쇄하여 제거하는 절삭 단계;
절삭 단계를 거친 도로의 표면을 청소하는 청소 단계;
청소 단계를 거쳐 정리된 도로 표면에 제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 한 항의 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 포설하는 포설 단계; 및
포설된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 양생하는 양생 단계;를 포함하는, 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수공법.
제6항에 있어서, 상기 양생 단계 이후에,
양생된 도로 표면에 줄눈을 시공하는 줄눈 시공 단계;가 더 수행되는 것을 특징으로 하는, 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수공법.