KR102228953B1 - 작업성이 우수한 고내구성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 보수 공법 - Google Patents

작업성이 우수한 고내구성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 보수 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 작업성이 우수한 고내구성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 보수 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기능성 결합재, 잔골재, 굵은 골재, 물, 합성라텍스 및 pH 완충액을 포함하는 것을 특징으로 하는 작업성이 우수한 고내구성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 보수 공법에 관한 것이다.

Description

작업성이 우수한 고내구성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 보수 공법{Concrete Composition With improved durability and usability, and Repairing Method Using The Same}
본 발명은 작업성이 우수한 고내구성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 보수 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘크리트 조성물의 강알칼리로 인한 급격한 응결현상을 방지하기 위한 작업성이 우수한 고내구성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 보수 공법에 관한 것이다.
교면 포장의 목적은 교통하중에 의한 충격, 화학적 침식 및 기타 기상 환경 조건으로부터 교량 바닥판을 보호하는 동시에 차량의 주행성을 확보할 목적으로 설계 및 시공된다.
종래에는 아스팔트를 사용하는 아스팔트 콘크리트 포장과 방수시트를 이용하는 방법이 주로 사용되어 왔으나, 이들은 소성변형 등에 의한 조기 파손, 균열, 침하 등에 의한 내구성 저하로 인해 덧씌우기 등의 보수/보강이 자주 이루어져야 하고 따라서 유지 관리가 어려울 뿐만 아니라 유지비용이 많이 소요된다는 단점이 있다.
최근에는 내구성이 우수한 라텍스개질콘크리트(Latex Modified Concrete; 이하 LMC라 칭함) 공법이 개발되었으며, 이를 통해 방수성과 부착성능을 향상시킬 수 있어 교면포장 분야 등에 활발한 시공과 연구 개발이 진행되고 있는 상황이다.
스티렌-부타디엔 라텍스, 스티렌-부타디엔 아크릴 에멀젼, 아크릴 에멀전 등을 CSA(Calcium Alumino Sulponate)계 시멘트에 혼입하여 초속경, 초조강형형 콘크리트를 제조하여 현장에 적용하고 있는 것이다.
한편, 콘크리트 조성물에 이용되는 라텍스의 경우 통상적으로 pH 범위가 7~9 범위에 해당된다. 하지만 실제 적용되는 시멘트-콘크리트의 환경은 그 보다 매우 높은 pH 13~14 범위의 강알칼리이기 때문에 라텍스가 급격히 응결되기도 한다.
결국, 콘크리트 타설 시, 작업성을 확보하기 위하여 가수(加水)하거나 콘크리트의 급격한 경화를 늦추기 위한 지연제를 다량 첨가해야 하는 상황에 직면하며, 이는 정해진 시간 내 교통개방을 불가능하게 하는 원인으로 작용할 뿐만 아니라 라텍스가 고르게 분포하지 못하고 한쪽에 편중되어 굳어지는 현상이 발생하는 등 물리적 성능 저하와 작업성 저하로 이어진다.
한국등록특허공보 제2135004호 한국등록특허공보 제2127329호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 지연제나 추가적으로 가수(加水)하지 않고도 라텍스의 응결을 억제하여 작업성을 향상시킬 수 있는 작업성이 우수한 고내구성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 보수 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘크리트 조성물은, 기능성 결합재, 잔골재, 굵은 골재, 물, 합성라텍스 및 pH 완충액을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 콘크리트 조성물에서, 상기 기능성 결합재는 시멘트, 속경재, 석고, 잠재수경성 물질 및 혼화제를 포함하되, 상기 혼화제는 경화촉진제, 감수제, 증점제 및 지연제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 콘크리트 조성물에서, 상기 기능성 결합재 350~410 중량부; 입경이 5mm 이하인 잔골재 800~1000 중량부; 입경이 5mm 이상인 굵은 골재 700~900 중량부; 물 70~90 중량부; 고형분 함량이 40~60%(w/v)인 합성라텍스 90~140 중량부; 및 pH 완충액 1.0~5.0 중량부를 포함하되, 상기 기능성 결합재는 시멘트 45~55중량%; 칼슘설포알루미네이트 및 마그네슘설포알루미네이트에서 선택된 1종 이상 21~29중량%; 소석회 및 생석회에서 선택된 1종 이상 1~5 중량; 무수석고, 반수석고 및 이수석고에서 선택된 1종 이상 12~18 중량%; 실리카흄, 슬래그 및 메타카올린에서 선택된 1종 이상 3~7 중량; 탄산리튬, 황산리튬 및 수산화리튬에서 선택된 1종 이상 0.3~0.7 중량%; 나프탈렌계, 멜라민계 및 폴리카르본산계에서 선택된 1종 이상의 감수제 0.1~0.3 중량%; 하이드록시프로필 메틸셀룰로스 및 메틸셀룰로스에서 선택된 1종 이상 0.03~0.07 중량%; 및 구연산, 주석산 및 글루콘산에서 선택된 1종 이상 0.5~1.0 중량%로 이루어지고, 상기 pH 완충액은 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 및 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 중 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 콘크리트 조성물에서, 상기 기능성 결합재는 시멘트, 속경재, 석고, 및 혼화제를 포함하되, 상기 혼화제는 경화촉진제, 감수제, 증점제 및 지연제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 콘크리트 조성물에서, 상기 기능성 결합재 350~410 중량부; 입경이 5mm 이하인 잔골재 800~1000 중량부; 입경이 5mm 이상인 굵은 골재 700~900 중량부; 물 70~90 중량부; 고형분 함량이 40~60%(w/v)인 합성라텍스 90~140 중량부; 및 pH 완충액 1.0~5.0 중량부를 포함하되, 상기 기능성 결합재는 시멘트 27~34중량%; 칼슘설포알루미네이트 및 마그네슘설포알루미네이트에서 선택된 1종 이상 37~44중량%; 소석회 및 생석회에서 선택된 1종 이상 3~8 중량%; 무수석고, 반수석고 및 이수석고에서 선택된 1종 이상 12~19 중량%; 탄산리튬, 황산리튬 및 수산화리튬에서 선택된 1종 이상 0.8~1.2 중량%; 나프탈렌계, 멜라민계 및 폴리카르본산계에서 선택된 1종 이상의 감수제 0.1~0.3 중량%; 하이드록시프로필 메틸셀룰로스 및 메틸셀룰로스에서 선택된 1종 이상 0.03~0.07 중량%; 및 구연산, 주석산 및 글루콘산에서 선택된 1종 이상 0.5~1.0 중량%로 이루어지고, 상기 pH 완충액은 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 및 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 중 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 콘크리트 조성물에서, 상기 증점제는 하이드록시프로필 메틸셀룰로스 및 메틸셀룰로스에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서는 전술한 콘크리트 조성물을 이용한 교면 포장 또는 도로 포장 보수 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 작업성이 우수한 고내구성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 보수 공법에 의하면, 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 및 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 중 어느 하나 이상의 pH 완충액을 첨가함으로써, 라텍스의 급격한 응결을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 작업성이 우수한 고내구성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 보수 공법에 의하면, 라텍스의 급격한 응결방지를 통해 작업성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 지연제나 물을 추가 주입할 필요가 없어 정해진 시간 내에 교면이나 도로의 사용이 가능하다는 이점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 본 발명에 따른 작업성이 우수한 고내구성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 보수 공법에 관해 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 콘크리트 조성물은 기능성 결합재 350~410 중량부, 잔골재 800~1000 중량부, 굵은 골재 700~900 중량부, 물 70~90 중량부, 합성라텍스 90~140 중량부 및 pH 완충액 1.0~5.0 중량부를 포함하여 구성된다.
먼저 기능성 결합재는 시멘트, 속경재, 석고 및 혼화제를 포함하는데, 혼화제는 경화촉진제, 감수제, 증점제, 잠재수경성 물질 및 지연제로 구성될 수 있다.
시멘트로는 일반 포틀랜드 시멘트일 수 있으나 KS에 규정된 것이라면 특별히 제한하지 않으며, 초속경 콘크리트 조성물일 시에는 기능성 결합재 전체에서 27~34중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 초조강형 콘크리트 조성물일 시에는 45~55중량%로 포함되는 것이 바람직한데, 이는 상기 범위를 벗어나게 되면 기능성 결합재로서의 기능이 저하될 수 있기 때문이다.
수화반응성을 증가시키고 균열 억제를 위해 첨가하는 속경재는 칼슘설포알루미네이트 및 마그네슘설포알루미네이트에서 선택된 1종 이상 그리고 소석회 및 생석회에서 선택된 1종 이상으로 구성될 수 있다.
여기서, 초속경 콘크리트 조성물일 시에는 기능성 결합재 전체에서, 칼슘설포알루미네이트 및 마그네슘설포알루미네이트에서 선택된 1종 이상은 37~44 중량%, 그리고 소석회 및 생석회에서 선택된 1종 이상은 3~8 중량% 비율로 포함되는 것이 바람직하고, 초조강형 콘크리트 조성물일 시에는 각각 21~29 중량%, 및 1~5 중량%로 포함되는 것이 바람직한데, 이는 상기 범위를 벗어나게 되면 강도와 균열 발생 억제 효과를 충분히 기대하기 어렵거나 제조 원가가 높아져 비경제적이기 때문이다.
초기 수화반응속도를 증가시키고, 콘크리트 수축을 방지하며, 또 시멘트의 수화반응 속도를 조절하는 기능을 수행하는 석고는 무수석고, 반수석고 및 이수석고에서 선택된 1종 이상이 포함된다.
구체적으로, 초속경 콘크리트 조성물일 시에는 기능성 결합재 전체에서, 12~19중량%, 그리고 초조강형 콘크리트 조성물일 시에는 12~18 중량% 비율로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 12 중량% 미만이면 석고에 의한 수화반응과 콘크리트 수축방지효과를 충분히 기대하기 어렵고, 반대로 19 중량%를 초과하면 수화속도 지연으로 초기강도발현이 늦어질 수 있으므로, 상기 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
자주제라는 물질이 물속에 존재하면 수경성을 나타내는 잠재수경성 물질로는 실리카흄, 슬래그 및 메타카올린을 들 수 있으며, 이를 통해 콘크리트의 수밀성 증대, 강도 증대, 내구성 향상, 수화 반응에 의해 생기는 조직의 치밀성 향상을 기대할 수 있다. 이와 같은 잠재수경성 물질은 초조강형 콘크리트 조성물에만 포함되는 것이 바람직하고, 기능성 결합재 전체에서 3~7 중량% 포함될 수 있다.
다음으로, 혼화제를 구성하는 경화촉진제, 감수제, 증점제 및 지연제에 관해 구체적으로 설명하기로 한다.
경화촉진제는 초기 경화 속도를 조절하기 위하여 사용하며, 초속경 콘크리트 조성물일 시에는 기능성 결합재 전체에서, 0.8~1.2 중량%, 초조강형 콘크리트 조성물일 시에는 0.3~0.7 중량% 비율로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만일 시에는 초기 강도 발현이 늦어지고, 반대로 상기 범위를 초과하면 반응성이 높아져 작업성이 저하될 뿐만 아니라 전체적인 비용이 상승하므로, 상기 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
여기서, 경화촉진제로는 탄산리튬, 황산리튬 및 수산화리튬에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
감수제는 콘크리트의 워커빌리티(workability) 개선을 주목적으로 첨가하며, 이를 통해 콘크리트의 양을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 내구성과 강도를 향상시킬 수 있다.
감수제로서는 나프탈렌계, 멜라민계 및 폴리카르본산계에서 선택된 1종 이상으로, 초속경 및 초조강형 콘크리트 조성물 모두 기능성 결합재 전체에서, 0.1~0.3 중량% 비율로 포함되는 것이 바람직한데, 0.1 중량% 미만이면 강도와 내구성 개선 효과가 미미하고 반대로 0.3 중량%를 초과하면 비용이 상승하므로, 상기 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
콘크리트 조성물의 재료분리를 방지하기 위하여 사용하는 증점제는 하이드록시프로필 메틸셀룰로스 및 메틸셀룰로스에서 선택된 1종 이상으로, 초속경 및 초조강형 콘크리트 조성물 모두 기능성 결합재 전체에서, 0.03~0.07 중량% 비율로 포함되는 것이 바람직하다. 0.03 중량% 미만이면 콘크리트 배합에서 재료가 분리될 위험성이 있고, 반대로 0.07 중량%를 초과하면 점도가 너무 높아 작업성이 어려우므로, 상기 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
지연제는 일정 시간 동안 작업성을 확보할 수 있도록 콘크리트의 급격한 경화를 늦추기 위한 것으로, 구연산, 주석산 및 글루콘산 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는 초속경 및 초조강형 콘크리트 조성물 모두 기능성 결합재 전체에서, 0.5~1.0 중량% 포함되는 것이 좋고, 만약 0.5 중량% 미만이면 경화의 지연을 충분히 늦추기 어렵고 반대로 1.0 중량%를 초과하면 경화에 필요한 시간이 너무 길어지므로 상기 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
콘크리트 조성물로 사용되는 골재는 잔골재와 굵은 골재로 구분되는데, 잔골재는 입경이 5mm이하이고, 굵은 골재의 입경은 5mm이상이다.
콘크리트의 물성을 향상시킬 목적으로 첨가하는 합성라텍스는 예를 들어 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-부타디엔 아크릴 공중합체 또는 아크릴 에멀전과 소량의 소포제, 유동화제를 포함하여 구성되며, 고형분 함량은 40~60%(w/v) 범위이다.
물론 상기에서 언급한 것에 제한하지 않으며 공지의 합성라텍스라면 얼마든지 사용이 가능함은 자명하다.
여기서, 합성라텍스는 초속경 및 초조강형 콘크리트 조성물 모두에서 90~140 중량부 비율로 첨가되는 것이 바람직한데, 90 중량부 미만일 시에는 콘크리트의 충분한 물성 향상을 기대하기 어렵고 반대로 140 중량부를 초과하면 물성이 나빠질 뿐만 아니라 비용이 상승하므로, 상기 비율로 배합되는 것이 바람직하다.
pH 완충액는 콘트리트 조성물 환경 내에서의 pH를 낮추어 합성라텍스의 응결을 방지할 목적으로 첨가하는데, 이러한 pH 완충액으로는 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 및 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 중에서 선택된 1종 이상이 바람직하고, 이들을 함께 첨가하는 것이 보다 바람직하다.
이때, pH 완충액은 초속경 및 초조강형 콘크리트 조성물 모두에서 1.0~5.0 중량부 비율로 혼합시키는 것이 좋은데, 1.0 중량부 미만일 시에는 합성라텍스의 응결 방지 효과가 미미하고 반대로 5.0 중량부를 초과하면 콘크리트의 물성이 나빠질 뿐만 아니라 비용이 상승하므로, 상기 비율로 배합되는 것이 바람직하다.
한편, 상기에서는 pH 완충액을 별도로 첨가하는 것으로 설명하였으나, 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 및 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid를 합성라텍스 제조과정에서 미리 혼합시켜 두어도 무방하다.
상기와 같은 구성을 갖는 콘크리트 조성물을 사용한 교면 보강 공법으로는, 손상된 교면의 포장층을 절삭, 제거 및 청소하는 과정 등을 거친 후 콘크리트 조성물을 타설하는 공정을 포함할 수 있다.
상세하게는 손상된 교면의 포장층을 절삭하여 제거하고 절삭된 교면을 청소하는 단계, 절삭된 교면을 물로 적셔 습윤 상태로 유지하는 단계, 습윤 상태의 교면을 표면건조포화상태로 만드는 단계, 본 발명에 따른 콘크리트 조성을 포설하는 단계, 및 포설된 콘크리트의 표면을 평탄화하고 미끄럼 방지를 위해 타이닝기로 타이닝하는 단계 등을 포함하여 구성될 수 있다.
또한 도로 포장 보수 공법으로는 특별히 제한하지 않으며, 일예로 도로면을 파쇄기, 평삭기, 숏블라스터를 이용하여 절삭, 블라스팅하여 레이탄스 및 불순물을 제거하는 단계, 제거된 부위를 청소하는 단계, 청소된 부위에 살수하여 습윤상태를 유지하는 단계, 습윤상태 유지 후 높은 접착력 및 방수효과를 얻기 위하여 브루밍 또는 프라이머 처리하는 단계, 브루밍 또는 프라이머 처리한 상부에, 콘크리트 조성물을 타설하는 단계, 타설 후 상부의 수분 증발을 방지하여 초기 소성균열을 방지하기 위하여 양생제를 살포하는 단계, 양생제 살포 후 균열 유발 및 미끄럼 저항치를 높이기 위하여 타이닝하는 단계, 및 양생하는 단계가 수행될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
먼저 하기 표 1과 같은 중량비의 조건으로 초속경 결합재(기능성 결합재 1)와 초조강형 결합재(기능성 결합재 2)를 준비하였다.
시멘트 칼슘설포알루미네이트 소석회 무수석고 반수석고 실리카흄 메타카올린 탄산리튬 폴리카본산계 감수제 하이드록시프로필 메틸셀룰로스 구연산 주석산 글루콘산
기능성 결합재 1-1 30 40 5 7.5 7.5 0 0 1 0.2 0.05 0.2 0.3 0.2
기능성 결합재 1-2 30 40 5 7.5 7.5 0 0 1 0.2 0.05 0.1 0.15 0.1
기능성 결합재 2-1 50 25 3 7.5 7.5 2.5 2.5 0.5 0.2 0.05 0.2 0.3 0.2
기능성 결합재 2-2 50 25 3 7.5 7.5 2.5 2.5 0.5 0.2 0.05 0.1 0.15 0.1
여기서, 시멘트는 포틀랜드 시멘트를 사용하였다.
실시예 1 및 비교예 1
<표 1>과 같이 준비한 기능성 결합재 1에 물, 잔골재, 굵은 골재, 합성라텍스 및 pH 완충액을 <표 2>와 같은 중량비로 혼합하여 초속경 콘크리트 조성물을 제조하였다.
기능성 결합재 1-1 기능성 결합재 1-2 물 잔골재 굵은
골재		 합성라텍스 pH 완충액
실
시
예		 1-1 390 - 86 900 800 101 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 1.0
1-2 385 - 86 905 906 98 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 1.0
1-3 380 - 85 915 810 97 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 3.0
1-4 380 - 85 915 810 97 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 3.0
1-5 380 - 80 935 750 120 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 5.0
1-6 385 - 80 923 760 116 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 5.0
1-7 380 - 85 915 810 97 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 1.5
4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 1.5
1-8 - 390 86 900 800 101 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 1.0
1-9 - 385 86 905 906 98 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 1.0
1-10 - 380 85 915 810 97 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 3.0
1-11 - 380 85 915 810 97 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 3.0
1-12 - 380 80 935 750 120 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 5.0
1-13 - 385 80 923 760 116 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 5.0
1-14 - 380 85 915 810 97 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 1.5
4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 1.5
비
교
예		 1-1 390 - 86 900 800 101 미첨가
1-2 390 - 86 900 800 101 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 0.5
1-3 390 - 86 900 800 101 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 0.5
1-4 390 - 86 900 800 101 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 10
1-5 390 - 86 900 800 101 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 10
1-6 - 390 86 900 800 101 미첨가
1-7 - 390 86 900 800 101 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 0.5
1-8 - 390 86 900 800 101 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 0.5
1-9 - 390 86 900 800 101 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 10
1-10 - 390 86 900 800 101 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 10
잔골재는 입경이 5mm 이하의 것을 사용하였고, 굵은 골재는 입경이 5mm 이상의 통상적인 콘크리트용 골재를 사용하였다. 그리고 합성라텍스는 스타이렌-부타디엔을 포함하는 공중합체로서 고형분 함량이 47±1%(w/v)이다.
실시예 2 및 비교예 2
<표 1>과 같이 준비한 기능성 결합재 2에 물, 잔골재, 굵은 골재, 합성라텍스 및 pH 완충액을 <표 3>과 같은 중량비로 혼합하여 초속경 콘크리트 조성물을 제조하였다.
기능성 결합재 2-1 기능성 결합재 2-2 물 잔골재 굵은
골재		 합성라텍스 pH 완충액
실
시
예		 2-1 390 - 86 900 800 101 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 1.0
2-2 385 - 86 905 906 98 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 1.0
2-3 380 - 85 915 810 97 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 3.0
2-4 380 - 85 915 810 97 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 3.0
2-5 380 - 80 935 750 120 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 5.0
2-6 385 - 80 923 760 116 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 5.0
2-7 380 - 85 915 810 97 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 1.5
4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 1.5
2-8 - 390 86 900 800 101 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 1.0
2-9 - 385 86 905 906 98 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 1.0
2-10 - 380 85 915 810 97 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 3.0
2-11 - 380 85 915 810 97 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 3.0
2-12 - 380 80 935 750 120 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 5.0
2-13 - 385 80 923 760 116 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 5.0
2-14 - 380 85 915 810 97 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 1.5
4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 1.5
비
교
예		 2-1 390 - 86 900 800 101 미첨가
2-2 390 - 86 900 800 101 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 0.5
2-3 390 - 86 900 800 101 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 0.5
2-4 390 - 86 900 800 101 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 10
2-5 390 - 86 900 800 101 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 10
2-6 - 390 86 900 800 101 미첨가
2-7 - 390 86 900 800 101 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 0.5
2-8 - 390 86 900 800 101 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 0.5
2-9 - 390 86 900 800 101 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 10
2-10 - 390 86 900 800 101 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid 10
잔골재는 입경이 5mm 이하의 것을 사용하였고, 굵은 골재는 입경이 5mm 이상의 통상적인 콘크리트용 골재를 사용하였다. 그리고 합성라텍스는 스타이렌-부타디엔을 포함하는 공중합체로서 고형분 함량이 47±1%(w/v)이다.
실험예 1
상기 <표 2> 및 <표 3>의 조성비로 준비된 콘크리트 조성물을 사용하여 슬럼프를 측정하였다.
충분한 작업성 확보를 위하여 트윈샤프트 믹서를 활용하여 먼저 굵은 골재와 잔골재를 혼합하여 30초간 건비빔을 실시한 후 기능성 결합재를 투입하여 1분간 비빔을 실시하였다. 이후 합성라텍스, 물 및 pH 완충액을 투입한 후 다시 120초간 비빔을 실시하였다. 믹싱된 콘크리트는 KS F 2421 「압력법에 의한 굳지 않은 콘크리트의 공기량 시험방법」에 따라 공기량을 측정하였으며 슬럼프 측정은 KS F 2402 「콘크리트 슬럼프 시험 방법」에 따라 실시하였다.
한편, 초속경 콘크리트 조성물(실시예 1 및 비교예 1)의 슬럼프 측정 주기는 0분과 30분이며, 초조강형 콘크리트 조성물(실시예 2 및 비교예 2)의 슬럼프 측정 주기는 0분, 30분 및 60분이다.
0분 (mm) 30분(mm) 60분(mm)
실시예 1-1 210 170 -
실시예 1-2 210 175 -
실시예 1-3 210 180 -
실시예 1-4 210 185 -
실시예 1-5 210 200 -
실시예 1-6 210 205 -
실시예 1-7 210 190 -
실시예 1-8 210 165 -
실시예 1-9 210 170 -
실시예 1-10 210 180 -
실시예 1-11 210 175 -
실시예 1-12 210 180 -
실시예 1-13 210 175 -
실시예 1-14 210 185 -
비교예 1-1 210 155 -
비교예 1-2 210 150 -
비교예 1-3 210 160 -
비교예 1-4 210 200 -
비교예 1-5 210 195 -
비교예 1-6 210 50 -
비교예 1-7 200 160 -
비교예 1-8 200 160 -
비교예 1-9 200 195 -
비교예 1-10 200 195 -
실시예 2-1 210 195 175
실시예 2-2 210 190 175
실시예 2-3 210 200 195
실시예 2-4 210 200 190
실시예 2-5 210 210 200
실시예 2-6 210 210 205
실시예 2-7 210 205 205
실시예 2-8 210 190 170
실시예 2-9 210 190 165
실시예 2-10 210 195 190
실시예 2-11 210 195 190
실시예 2-12 210 200 200
실시예 2-13 210 200 200
실시예 2-14 210 200 195
비교예 2-1 210 180 150
비교예 2-2 210 175 165
비교예 2-3 210 180 165
비교예 2-4 210 210 205
비교예 2-5 210 205 200
비교예 2-6 205 180 150
비교예 2-7 205 160 60
비교예 2-8 205 165 60
비교예 2-9 205 190 185
비교예 2-10 205 195 180
<표 4>에서와 같이, 지연제로서 구연산 0.2 중량부, 주석산 0.3 중량부 및 글루콘산 0.2 중량부가 포함된 실시예 1-1 내지 실시예 1-7에 따라 제조된 콘크리트 조성물의 경우, 초기(0분) 슬럼프 210mm에서 30분 경과시 170~205mm 범위로 변동하였다.
그리고 1종의 pH 완충액을 3 중량부 첨가한 실시예 1-2 및 1-3과 대비하여, 2종의 pH 완충액을 함께 사용하면서 각각 1.5 중량부씩 주입한 실시예 1-7의 슬럼프 결과가 상대적으로 우수한 것으로 조사되었다.
실시예 1-1 내지 실시예 1-7보다 지연제 첨가량이 상대적으로 적은 실시예 1-8 내지 실시예 1-14(구연산 0.1 중량부, 주석산 0.15 중량부 및 글루콘산 0.1 중량부)의 결과에서도 유사한 경향으로 나타났다.
한편, 지연제의 첨가량 차이에 따른 결과를 살펴보면, pH 완충액을 첨가할 경우 지연제 첨가량이 적더라도 슬럼프 결과에서는 큰 차이가 없었다.
반면, pH 완충액을 전혀 첨가하지 않거나(비교예 1-1) 소량 첨가한 경우에는 30분 경과시의 슬럼프 값이 150~160 mm 로서 작업성이 어려운 것을 알 수 있다.
기능성 결합재의 배합비가 상이한 실시예 2 및 비교예 2에서도 상기와 유사한 경향의 슬럼프 결과가 얻어졌다.
실험예 2
실시예 1, 2, 비교예 1 및 2에 따른 콘크리트 조성물을 KS F 2405에 규정한 방법에 따라 압축강도를 측정하였고, 그 결과는 <표 5>에 나타내었다.
4시간 후 압축강도(Mpa) 12시간 후 압축강도(Mpa)
실시예 1-1 21.5 실시예 2-1 22.7
실시예 1-2 21.5 실시예 2-2 22.0
실시예 1-3 22.8 실시예 2-3 24.0
실시예 1-4 22.8 실시예 2-4 25.7
실시예 1-5 23.2 실시예 2-5 27.2
실시예 1-6 23.5 실시예 2-6 26.8
실시예 1-7 23.0 실시예 2-7 26.2
실시예 1-8 22.6 실시예 2-8 25.2
실시예 1-9 22.4 실시예 2-9 24.1
실시예 1-10 23.5 실시예 2-10 25.8
실시예 1-11 23.2 실시예 2-11 26.5
실시예 1-12 24.5 실시예 2-12 28.2
실시예 1-13 24.7 실시예 2-13 27.5
실시예 1-14 23.8 실시예 2-14 27.5
비교예 1-1 24.0 비교예 2-1 27.2
비교예 1-2 22.5 비교예 2-2 25.0
비교예 1-3 21.8 비교예 2-3 24.0
비교예 1-4 19.2 비교예 2-4 21.0
비교예 1-5 18.9 비교예 2-5 20.8
비교예 1-6 26.0 비교예 2-6 28.4
비교예 1-7 22.1 비교예 2-7 23.4
비교예 1-8 21.8 비교예 2-8 22.9
비교예 1-9 18.9 비교예 2-9 17.8
비교예 1-10 19.9 비교예 2-10 18.2
<표 5>에서와 같이, 실시예 1-1 내지 실시예 1-14에 따라 제조된 콘크리트 조성물은 타설 후, 4시간 경과한 시점에서 21.5Mpa 이상의 압축강도를 보였다. 특히 1종의 pH 완충액을 3 중량부 첨가하는 것 보다는 2종의 pH 완충액을 함께 사용하는 것이 유리한 것을 알 수 있다.
반면, 비교예 1-4, 1-5, 1-9 및 1-10에서 확인할 수 있듯이, pH 완충액이 과량으로 첨가될 시에는 압축강도가 21Mpa 미만으로 콘크리트 보수재료로서의 활용이 어렵다.
한편, 실시예 2-1 내지 실시예 2-14에 따라 제조된 콘크리트 조성물의 경우, 타설 후 12시간 경과한 시점에서의 압축강도는 22.0~28.2Mpa 범위로 매우 우수하였고, 실시예 1과 유사하게 pH 완충액을 주입하더라도 2종을 혼합하여 사용하는 것이 압축강도 측면에서 유리한 것을 확인하였다.
실험예 3
실시예 1, 2, 비교예 1 및 2에 따른 콘크리트 조성물을 KS F 2408에 규정한 방법에 따라 휨강도를 측정하였고, 그 결과는 <표 6>에 나타내었다.
4시간 후 휨강도(Mpa) 12시간 후 휨강도(Mpa)
실시예 1-1 4.50 실시예 2-1 4.65
실시예 1-2 4.55 실시예 2-2 4.56
실시예 1-3 4.58 실시예 2-3 4.75
실시예 1-4 4.62 실시예 2-4 4.8
실시예 1-5 4.98 실시예 2-5 5.15
실시예 1-6 4.68 실시예 2-6 5.01
실시예 1-7 4.60 실시예 2-7 4.90
실시예 1-8 4.70 실시예 2-8 4.90
실시예 1-9 4.60 실시예 2-9 4.80
실시예 1-10 4.70 실시예 2-10 4.98
실시예 1-11 4.68 실시예 2-11 4.92
실시예 1-12 5.12 실시예 2-12 5.08
실시예 1-13 5.02 실시예 2-13 5.34
실시예 1-14 4.8 실시예 2-14 5.02
비교예 1-1 5.00 비교예 2-1 5.24
비교예 1-2 4.6 비교예 2-2 5.00
비교예 1-3 4.56 비교예 2-3 4.9
비교예 1-4 3.95 비교예 2-4 4.3
비교예 1-5 3.89 비교예 2-5 4.1
비교예 1-6 5.25 비교예 2-6 5.5
비교예 1-7 4.7 비교예 2-7 4.8
비교예 1-8 4.52 비교예 2-8 4.5
비교예 1-9 3.80 비교예 2-9 3.25
비교예 1-10 3.40 비교예 2-10 3.52
<표 6>에서와 같이, 실시예 1-1 내지 실시예 1-14에 따라 제조된 콘크리트 조성물은 타설 후, 4시간 경과한 시점에서 4.50Mpa 이상의 휨강도를 보였다. 특히 1종의 pH 완충액을 3 중량부 첨가하는 것 보다는 2종의 pH 완충액을 함께 사용하는 것이 유리한 것을 알 수 있다.
반면, 비교예 1-4, 1-5, 1-9 및 1-10에서 확인할 수 있듯이, pH 완충액이 과량으로 첨가될 시에는 휨강도가 4.5Mpa을 넘지 못하여 교면포장용 보수재료로 활용이 어렵다.
한편, 실시예 2-1 내지 실시예 2-14에 따라 제조된 콘크리트 조성물의 경우, 타설 후 12시간 경과한 시점에서의 휨강도는 4.56~5.34Mpa 범위였으며, 실시예 1과 유사하게 pH 완충액을 주입하더라도 2종을 혼합하여 사용하는 것이 압축강도 측면에서 유리한 것을 확인하였다.
실험예 4
실시예 1, 2, 비교예 1 및 2에 따른 콘크리트 조성물을 KS F 2762에 규정한 방법에 따라 부착강도를 측정하였고, 그 결과는 <표 7>에 나타내었다.
4시간 후 부착강도(Mpa) 12시간 후 부착강도(Mpa)
실시예 1-1 1.40 실시예 2-1 1.50
실시예 1-2 1.40 실시예 2-2 1.45
실시예 1-3 1.40 실시예 2-3 1.70
실시예 1-4 1.45 실시예 2-4 1.60
실시예 1-5 1.70 실시예 2-5 2.20
실시예 1-6 1.60 실시예 2-6 2.15
실시예 1-7 1.55 실시예 2-7 2.10
실시예 1-8 1.50 실시예 2-8 1.60
실시예 1-9 1.45 실시예 2-9 1.50
실시예 1-10 1.65 실시예 2-10 1.80
실시예 1-11 1.70 실시예 2-11 1.75
실시예 1-12 2.0 실시예 2-12 2.32
실시예 1-13 1.99 실시예 2-13 2.00
실시예 1-14 1.80 실시예 2-14 1.98
비교예 1-1 1.95 비교예 2-1 2.30
비교예 1-2 1.52 비교예 2-2 1.85
비교예 1-3 1.45 비교예 2-3 1.75
비교예 1-4 0.90 비교예 2-4 1.40
비교예 1-5 0.95 비교예 2-5 1.30
비교예 1-6 2.05 비교예 2-6 2.15
비교예 1-7 1.85 비교예 2-7 1.50
비교예 1-8 1.75 비교예 2-8 1.45
비교예 1-9 1.20 비교예 2-9 1.20
비교예 1-10 1.15 비교예 2-10 1.10
<표 7>에서와 같이, 실시예 1-1 내지 실시예 1-14에 따라 제조된 콘크리트 조성물은 타설 후, 4시간 경과한 시점에서 1.40Mpa 이상의 부착강도를 보였다. 특히 1종의 pH 완충액을 3 중량부 첨가하는 것 보다는 2종의 pH 완충액을 함께 사용하는 것이 유리한 것을 알 수 있다.
반면, 비교예 1-4, 1-5, 1-9 및 1-10에서 확인할 수 있듯이, pH 완충액이 과량으로 첨가될 시에는 부착강도가 1.4Mpa을 넘지 못하여 교면포장용 보수재료로서 활용이 어렵다.
한편, 실시예 2-1 내지 실시예 2-14에 따라 제조된 콘크리트 조성물의 경우, 타설 후 12시간 경과한 시점에서의 부착강도는 1.45~2.20Mpa 범위였으며, 실시예 1과 유사하게 pH 완충액을 주입하더라도 2종을 혼합하여 사용하는 것이 부착강도 측면에서 유리한 것을 확인하였다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 비교예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

Claims (7)

  1. 기능성 결합재 350~410 중량부; 입경이 5mm 이하인 잔골재 800~1000 중량부; 입경이 5mm 이상인 굵은 골재 700~900 중량부; 물 70~90 중량부; 고형분 함량이 40~60%(w/v)인 합성라텍스 90~140 중량부; 및 pH 완충액 1.0~5.0 중량부를 포함하되,
    상기 기능성 결합재는 시멘트 45~55중량%; 칼슘설포알루미네이트 및 마그네슘설포알루미네이트에서 선택된 1종 이상 21~29중량%; 소석회 및 생석회에서 선택된 1종 이상 1~5 중량; 무수석고, 반수석고 및 이수석고에서 선택된 1종 이상 12~18 중량%; 실리카흄, 슬래그 및 메타카올린에서 선택된 1종 이상 3~7 중량%; 탄산리튬, 황산리튬 및 수산화리튬에서 선택된 1종 이상 0.3~0.7 중량%; 나프탈렌계, 멜라민계 및 폴리카르본산계에서 선택된 1종 이상의 감수제 0.1~0.3 중량%; 하이드록시프로필 메틸셀룰로스 및 메틸셀룰로스에서 선택된 1종 이상 0.03~0.07 중량%; 및 구연산, 주석산 및 글루콘산에서 선택된 1종 이상 0.5~1.0 중량%로 이루어지고,
    상기 pH 완충액은 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 및 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 기능성 결합재 350~410 중량부; 입경이 5mm 이하인 잔골재 800~1000 중량부; 입경이 5mm 이상인 굵은 골재 700~900 중량부; 물 70~90 중량부; 고형분 함량이 40~60%(w/v)인 합성라텍스 90~140 중량부; 및 pH 완충액 1.0~5.0 중량부를 포함하되,
    상기 기능성 결합재는 시멘트 27~34중량%; 칼슘설포알루미네이트 및 마그네슘설포알루미네이트에서 선택된 1종 이상 37~44중량%; 소석회 및 생석회에서 선택된 1종 이상 3~8 중량%; 무수석고, 반수석고 및 이수석고에서 선택된 1종 이상 12~19중량%; 탄산리튬, 황산리튬 및 수산화리튬에서 선택된 1종 이상 0.8~1.2 중량%; 나프탈렌계, 멜라민계 및 폴리카르본산계에서 선택된 1종 이상의 감수제 0.1~0.3 중량%; 하이드록시프로필 메틸셀룰로스 및 메틸셀룰로스에서 선택된 1종 이상 0.03~0.07 중량%; 및 구연산, 주석산 및 글루콘산에서 선택된 1종 이상 0.5~1.0 중량%로 이루어지고,
    상기 pH 완충액은 3-(Cyclohexylamino)-1-propanesulfonic acid 및 4-(Cyclohexylamino)-1-butanesulfonic acid로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항 또는 제4항에 기재된 콘크리트 조성물을 이용한 교면 포장 또는 도로 포장 보수 공법.
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