KR102229891B1 - 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법 - Google Patents

작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법 Download PDF

Info

Publication number
KR102229891B1
KR102229891B1 KR1020200100921A KR20200100921A KR102229891B1 KR 102229891 B1 KR102229891 B1 KR 102229891B1 KR 1020200100921 A KR1020200100921 A KR 1020200100921A KR 20200100921 A KR20200100921 A KR 20200100921A KR 102229891 B1 KR102229891 B1 KR 102229891B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
fast
crack
workability
alumina
Prior art date
Application number
KR1020200100921A
Other languages
English (en)
Inventor
민성기
조남우
강윤석
Original Assignee
주식회사 에이지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에이지 filed Critical 주식회사 에이지
Priority to KR1020200100921A priority Critical patent/KR102229891B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102229891B1 publication Critical patent/KR102229891B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
    • C04B28/16—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements containing anhydrite, e.g. Keene's cement
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/021—After-treatment of oxides or hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/78—Compounds containing aluminium and two or more other elements, with the exception of oxygen and hydrogen
    • C01F7/784—Layered double hydroxide, e.g. comprising nitrate, sulfate or carbonate ions as intercalating anions
    • C01F7/785—Hydrotalcite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/022—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/26—Carbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/30—Oxides other than silica
    • C04B14/303—Alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/36—Inorganic materials not provided for in groups C04B14/022 and C04B14/04 - C04B14/34
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/0016—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B20/002—Hollow or porous granular materials
    • C04B20/004—Hollow or porous granular materials inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/02—Treatment
    • C04B20/023—Chemical treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/04—Carboxylic acids; Salts, anhydrides or esters thereof
    • C04B24/045—Esters, e.g. lactones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/04—Carboxylic acids; Salts, anhydrides or esters thereof
    • C04B24/06—Carboxylic acids; Salts, anhydrides or esters thereof containing hydroxy groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/12—Nitrogen containing compounds organic derivatives of hydrazine
    • C04B24/125—Compounds containing one or more carbon-to-nitrogen double or triple bonds, e.g. imines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B24/2635—Polyvinylacetals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/28—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B24/283—Polyesters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/02—Portland cement
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/32—Aluminous cements
    • C04B7/323—Calcium aluminosulfate cements, e.g. cements hydrating into ettringite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F12/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/44—Polymerisation in the presence of compounding ingredients, e.g. plasticisers, dyestuffs, fillers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F20/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F20/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
    • C08F20/10—Esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/68—Polyesters containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • C08G63/685—Polyesters containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen containing nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/91—Polymers modified by chemical after-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12—Powdering or granulating
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G23/00—Working measures on existing buildings
    • E04G23/02—Repairing, e.g. filling cracks; Restoring; Altering; Enlarging
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/34—Non-shrinking or non-cracking materials
    • C04B2111/343—Crack resistant materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/72—Repairing or restoring existing buildings or building materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

본 발명은 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물로서, 초속경형 결합재 3 내지 55 중량%, 잔골재 5 내지 70 중량%, 굵은골재 3 내지 60 중량%, 작업성 개선혼화제 0.01 내지 30 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하고;
상기 초속경형 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 28 내지 35 중량%, 칼슘 설포 알루미네이트 28 내지 35 중량%, 무수석고 18 내지 25 중량%, 소석회 2 내지 7 중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트(ACA) 2 내지 7 중량%, 알루미나 중공비드 0.1 내지 5 중량%, 호박산(C4H6O4) 0.1 내지 5 중량%, 탄산나트륨(Na2CO3) 0.01 내지 1 중량%, 술폰화된 카본블랙 0.01 내지 1 중량% 및 하이드로탈사이트 0.01 내지 1 중량%를 포함하는 것이고;
상기 작업성 개선혼화제는 폴리비닐부티랄 수지 30 내지 40 중량%, 하기 화학식 1로 표시되는 카르보디이미드기를 포함하는 폴리에스테르 수지 30 내지 40 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜 10 내지 30 중량%, 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트 1 내지 10 중량%, 트리이소프로필 보레이트 0.1 내지 5 중량%, 헥사메틸렌디아민 카바메이트 0.1 내지 5 중량%, 수소화 폴리터르펜 0.1 내지 5 중량%, 티오디포스페이트 0.01 내지 1 중량% 및 모노티오글리세롤 0.01 내지 1 중량%를 포함하는 것을 사용하여;
신속하게 콘크리트 도로의 파손부위를 복구함으로써 차량 통제 시간 및 시공 비용을 획기적으로 절감할 수 있고, 우수한 강도 및 내구성을 제공하며, 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112021001866097-pat00017

상기 식에서, R은 탄소수 1 내지 20 의 알킬기, 탄소수 6 내지 36의 아릴기 및 이들의 혼합 관능기로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이고, n은 1 내지 10,000의 정수로서 평균중합도를 나타낸 것이다.
[화학식 2]

Description

작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법{Crack-Reducing Type ultra rapid harding concrete composition having improved workability and a repairing method of road pavement using the same}
본 발명은 신속하게 콘크리트 도로의 파손부위를 복구함으로써 차량 통제 시간 및 시공 비용을 획기적으로 절감할 수 있고, 우수한 강도 및 내구성을 제공하며, 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것이다.
일반적으로, 시멘트 콘크리트는 타설이나 성형 후 일정 기간이 경과하면 그 성능이 점차 저하되므로, 콘크리트 구조물은 주기적으로 보수·보강을 하여야 한다. 콘크리트의 성능저하에 결정적 영향을 미치는 것은 균열로, 균열이 발생하면 콘크리트 내부에 유해한 외기나 수분, 화학 성분이 침투하여 콘크리트의 성능저하가 더욱 촉진된다. 또한, 콘크리트 내부에 침투한 수분, 염화물이온 등에 의해 콘크리트 구조물 내부의 철근에 부식이 발생하여 추가적인 균열이 발생하거나 콘크리트가 탈락하는 현상이 일어남과 동시에 철근 부식에 의해 철근 단면이 감소하여 성능이 저하됨으로써 구조물이 파손될 수도 있다.
또한, 시멘트 콘크리트의 균열은 염해, 열화와 같은 외적 환경원인, 설계하중, 소성수축 또는 건조수축과 같은 재료 특성, 배합조건, 시공적인 요인 등의 여러 가지 요인에 의하여 많이 발생한다. 이와 같은 여러 가지 요인에 의해 콘크리트 구조물에 균열이 발생하게 되면 콘크리트 구조물은 하중을 견디지 못하고 붕괴될 수도 있으므로 균열이 발생된 콘크리트 구조물에 대해서는 방수성, 내구성 등을 회복하기 위하여 혹은 구조물의 안정성, 미관성 등을 고려하여 보수가 필요하다.
특히, 콘크리트 구조물 중에서 도로 노면이나 교량의 바닥판 등의 콘크리트 포장에서는 차량 하중에 의한 열화, 환경적 요인에 의한 부식이나 침식이 더욱 많이 발생하는 바, 이들 부위에 대한 보수와 상기 요인에 의한 콘크리트 구조물의 성능저하를 방지하기 위한 예방이 필요한 실정이다.
이러한 콘크리트 포장 보수를 위하여 과거에는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였으나, 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 콘크리트 포장 보수 공사는 양생에 많은시간이 소요되어 도로의 교통체증을 유발하는 문제점이 있었다.
이에 양생시간을 단축하기 위하여 초속경 시멘트를 사용하여 빠른 강도발현을 구현하고자 하였다. 그러나 초속경 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트에 비해 높은 수화열을 갖고, 건조수축과 구조물 내부에 잔류한 내부응력에 의하여 미소균열이 발생하기 쉽고, 이러한 미소 내부결함은 콘크리트 구조물의 역학적 특성에 직간접적으로 영향을 미쳐 콘크리트 구조물의 안정성에 악영향을 미칠수 있는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 초속경 시멘트의 경우 4시간에 21Mpa이상의 빠른 초기압축강도를 발현해야 하기 때문에, 초속경 시멘트의 강도발현을 빠르게 하기 위해 고성능 유동화제를 다량 사용하여 콘크리트의 혼합수량을 감소시키는 방법을 이용하였다. 그러나 상기한 방법의 경우 감수효과는 탁월하나 유동화제의 유동성능이 과도하게 발휘되어 경사면에서 시공시 초속경 시멘트 콘크리트가 흘러내리는 현상과 끈적임이 증가하는 현상이 발생되어 작업성이 저하되고, 표면마감이 불량하게 되는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 상기 고성능 유동화제의 다량 투입을 제한할 경우 혼합수의 증가로 인하여, 콘크리트의 초기 강도가 저하되는 문제점이 있었다.
대한민국 특허등록 제10-1940645호 대한민국 특허등록 제10-2097111호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현예는 신속하게 콘크리트 도로의 파손부위를 복구함으로써 차량 통제 시간 및 시공 비용을 획기적으로 절감할 수 있고, 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현 예는 상기 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현 예는 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물로서, 초속경형 결합재 3 내지 55 중량%, 잔골재 5 내지 70 중량%, 굵은골재 3 내지 60 중량%, 작업성 개선혼화제 0.01 내지 30 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하고;
상기 초속경형 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 28 내지 35 중량%, 칼슘 설포 알루미네이트 28 내지 35 중량%, 무수석고 18 내지 25 중량%, 소석회 2 내지 7 중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트(ACA) 2 내지 7 중량%, 알루미나 중공비드 0.1 내지 5 중량%, 호박산(C4H6O4) 0.1 내지 5 중량%, 탄산나트륨(Na2CO3) 0.01 내지 1 중량%, 술폰화된 카본블랙 0.01 내지 1 중량% 및 하이드로탈사이트 0.01 내지 1 중량%를 포함하는 것이고;
상기 작업성 개선혼화제는 폴리비닐부티랄 수지 30 내지 40 중량%, 하기 화학식 1로 표시되는 카르보디이미드기를 포함하는 폴리에스테르 수지 30 내지 40 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜 10 내지 30 중량%, 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트 1 내지 10 중량%, 트리이소프로필 보레이트 0.1 내지 5 중량%, 헥사메틸렌디아민 카바메이트 0.1 내지 5 중량%, 수소화 폴리터르펜 0.1 내지 5 중량%, 티오디포스페이트 0.01 내지 1 중량% 및 모노티오글리세롤 0.01 내지 1 중량%를 포함하는 것인 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112021001866097-pat00001
상기 식에서, R은 탄소수 1 내지 20 의 알킬기, 탄소수 6 내지 36의 아릴기 및 이들의 혼합 관능기로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이고, n은 1 내지 10,000의 정수로서 평균중합도를 나타낸 것이다.
[화학식 2]
Figure 112021001866097-pat00002
상기 술폰화된 카본블랙은 평균입경이 0.5 내지 20 μm인 카본블랙 및 클로로황산을 1: 7 내지 15 중량비율로 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계; 상기 슬러리의 온도를 60 내지 80 ℃로 상승시킨 후 온도를 유지하면서 3 내지 7 시간 동안 교반 및 반응시키는 단계; 및 상기 슬러리를 -10 내지 0 ℃ 온도로 급속 냉각하여 결정을 석출시키고, 상기 석출된 결정을 여과, 세척 및 건조시켜 표면이 술폰화된 카본블랙을 제조하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것을 사용할 수 있다.
상기 알루미나 중공비드 및 하이드로탈사이트는 상기 알루미나 중공비드의 내부에 상기 하이드로탈사이트를 담지하는 구조로 형성되는 것이고;
상기 알루미나 중공비드의 내부에 상기 하이드로탈사이트를 담지하는 구조는 방향족 비닐 화합물 또는 불포화 카르복실산 에스테르 화합물의 단량체 및 하이드로탈사이트를 혼합한 후, 분산중합시켜 고분자 미립자를 제조하는 단계; 상기 제조된 고분자 미립자 표면에 알루미나를 코팅하여, 알루미나가 코팅된 고분자-알루미나 복합입자를 제조하는 단계; 및 상기 고분자-알루미나 복합입자를 열처리하여 고분자를 제거하여 내부에 하이드로탈사이트를 담지한 알루미나 중공비드를 제조하는 단계;를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것이고;
상기 하이드로탈사이트를 담지하는 알루미나 중공비드는 2-디부틸아미노-4,6-디메르캅토-S-트리아진 및 3-클로로프로필 트리메톡시 실란을 1: 1 내지 3 중량비율로 혼합한 표면개질제를 사용하여 표면을 개질한 것을 사용할 수 있다.
상기 카르보디이미드기를 포함하는 폴리에스테르 수지는 하기 화학식 1-1로 표시되는 지방족 탄화수소계 카르보디이미드기 및 하기 화학식 1-2로 표시되는 방향족 탄화수소계 카르보디이미드기를 1 내지 3 : 1 몰비율(n1: n2)로 포함하는 것을 사용할 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure 112021001866097-pat00003
[화학식 1-2]
Figure 112021001866097-pat00004
상기 식에서, a는 3 내지 20의 정수인 것이고, b는 1 내지 5의 정수인 것이고, n1+n2는 500 내지 7,000의 정수로서 평균중합도를 나타낸 것이다.
본 발명의 다른 일 구현 예는 상기한 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법으로서,
콘크리트 구조물의 열화 부위를 제거하는 단계; 제거된 부위를 청소하는 단계; 상기 청소된 부위에 침투형 표면 보호·강화제를 도포하는 단계; 상기 도포된 상부에 상기 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 열화된 부위의 단면을 복구하여 보수 또는 보강하는 단계; 타설된 상기 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 표면의 미끄럼 방지를 위하여 종·횡방향의 타이닝을 실시하는 단계; 상기 타이닝된 상기 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 상부에 수분 증발을 방지하여 소성균열을 억제하기 위하여 피막 양생제를 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공한다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 따르면, 경화속도가 빨라 신속하게 콘크리트 도로의 파손부위를 복구함으로써 차량 통제 시간 및 시공 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 시멘트의 초기 수화 및 조직의 치밀화를 촉진하여 밀실한 콘크리트를 제조할 수 있어 콘크리트의 수축에 의한 균열 및 팽창파괴현상을 방지할 수 있고, 우수한 강도 및 염분침투저항성, 동결융해저항성 및 마모저항성 등의 내구성을 제공하여, 공용기간 연장과 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
또한, 작업성이 매우 개선되어 경사면에서도 콘크리트가 흘러내리거나, 표면마감이 불량해지는 문제점없이 우수한 시공성을 나타내는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 구현 예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현 예는 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물로서, 초속경형 결합재 3 내지 55 중량%, 잔골재 5 내지 70 중량%, 굵은골재 3 내지 60 중량%, 작업성 개선혼화제 0.01 내지 30 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하고; 상기 초속경형 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 28 내지 35 중량%, 칼슘 설포 알루미네이트 28 내지 35 중량%, 무수석고 18 내지 25 중량%, 소석회 2 내지 7 중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트(ACA) 2 내지 7 중량%, 알루미나 중공비드 0.1 내지 5 중량%, 호박산(C4H6O4) 0.1 내지 5 중량%, 탄산나트륨(Na2CO3) 0.01 내지 1 중량%, 술폰화된 카본블랙 0.01 내지 1 중량% 및 하이드로탈사이트 0.01 내지 1 중량%를 포함하는 것이고; 상기 작업성 개선혼화제는 폴리비닐부티랄 수지 30 내지 40 중량%, 하기 화학식 1로 표시되는 카르보디이미드기를 포함하는 폴리에스테르 수지 30 내지 40 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜 10 내지 30 중량%, 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트 1 내지 10 중량%, 트리이소프로필 보레이트 0.1 내지 5 중량%, 헥사메틸렌디아민 카바메이트 0.1 내지 5 중량%, 수소화 폴리터르펜 0.1 내지 5 중량%, 티오디포스페이트 0.01 내지 1 중량% 및 모노티오글리세롤 0.01 내지 1 중량%를 포함하는 것인 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112021001866097-pat00005
상기 식에서, R은 탄소수 1 내지 20 의 알킬기, 탄소수 6 내지 36의 아릴기 및 이들의 혼합 관능기로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이고, n은 1 내지 10,000의 정수로서 평균중합도를 나타낸 것이다.
[화학식 2]
Figure 112021001866097-pat00006
본 발명의 일 구현 예에 따른 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 따르면, 경화속도가 빨라 신속하게 콘크리트 도로의 파손부위를 복구함으로써 차량 통제 시간 및 시공 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 시멘트의 초기 수화 및 조직의 치밀화를 촉진하여 밀실한 콘크리트를 제조할 수 있어 콘크리트의 수축에 의한 균열 및 팽창파괴현상을 방지할 수 있고, 우수한 강도 및 염분침투저항성, 동결융해저항성 및 마모저항성 등의 내구성을 제공하여, 공용기간 연장과 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
또한, 작업성이 매우 개선되어 경사면에서도 콘크리트가 흘러내리거나, 표면마감이 불량해지는 문제점없이 우수한 시공성을 나타내는 효과가 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 초속경형 결합재 3 내지 55 중량%, 잔골재 5 내지 70 중량%, 굵은골재 3 내지 60 중량%, 작업성 개선혼화제 0.01 내지 30 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함한다.
본 발명에서 사용하는 골재는 잔골재와 굵은골재로 구분되며, 입경이 5 mm 이하인 것을 잔골재라 하고 입경이 5 mm 보다 큰 것을 굵은골재로 구분한다. 본 발명의 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여 상기 잔골재는 5 내지 70 중량% 함유되는 것이 바람직하고, 상기 굵은골재는 3 내지 60 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 초속경형 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 28 내지 35 중량%, 칼슘 설포 알루미네이트 28 내지 35 중량%, 무수석고 18 내지 25 중량%, 소석회 2 내지 7 중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트(ACA) 2 내지 7 중량%, 알루미나 중공비드 0.1 내지 5 중량%, 호박산(C4H6O4) 0.1 내지 5 중량%, 탄산나트륨(Na2CO3) 0.01 내지 1 중량%, 술폰화된 카본블랙 0.01 내지 1 중량% 및 하이드로탈사이트 0.01 내지 1 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
상기 조강 포틀랜드 시멘트는 상기 초속경형 결합재의 다른 성분들과 혼합되어, 다량의 에트링자이트를 생성함으로써 초기강도 향상에 기여하기 위하여 사용한다. 상기 조강 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 상기 조강 포틀랜드 시멘트는 분말도가 3,000 내지 5,000 ㎠/g인 것을 보다 바람직하게 사용할 수 있다. 상기 조강 포틀랜드 시멘트의 분말도가 너무 낮은 경우에는 반응성이 저하되어 초기강도 발현이 늦어질 수 있고, 상기 분말도가 너무 높은 경우에는 반응성이 과도하게 높아져 작업성이 저하되고 균열발생이 우려될 수 있다.
또한, 상기 조강 포틀랜드 시멘트는 상기 초속경형 결합재에 대하여, 28 내지 35 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 조강 포틀랜드 시멘트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 조강 포틀랜드 시멘트의 함량이 너무 많은 경우에는 급격한 반응으로 가사시간 확보가 어렵거나 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 칼슘 설포 알루미네이트는 빠른 경화특성을 제공하여, 초속경성을 나타내는 기능을 한다. 상기 칼슘 설포 알루미네이트는 상기 초속경형 결합재에 대하여, 28 내지 35 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘설포알루미네이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 칼슘설포알루미네이트의 함량이 너무 많은 경우에는 경화속도가 지나치게 빨라져 작업성이 저하되거나 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 무수석고는 초기 수화반응속도를 증가시켜, 초기 강도를 발현하고, 수화광물의 조직을 치밀하게 하여 콘크리트의 균열을 방지하고 콘크리트의 수축을 방지하는 기능을 한다. 상기 무수석고는 천연무수석고 또는 화학무수석고 중에서 1종 이상이 선택되어 사용될 수 있다.
상기 무수석고는 상기 초속경형 결합재에 대하여, 18 내지 25 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 무수석고의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 무수석고의 함량이 너무 많은 경우에는 경화속도가 지나치게 빨라져 작업성이 저하되거나 과팽창 또는 내수성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 소석회는 초기 수화반응시 Ca(OH)2의 농도를 높여 칼슘알루미네이트 수화물의 생성속도를 빠르게 함으로써 잔존하는 기공을 메워 콘크리트 강도를 증진시키는 기능을 한다. 상기 소석회는 상기 초속경형 결합재에 대하여, 2 내지 7 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 소석회의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 소석회의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 강도증진효과는 기대할 수 없고, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 비정질 칼슘 알루미네이트(ACA)는 빠른 경화특성을 제공하여, 초속경성을 더욱 개선하는 기능을 한다. 상기 비정질 칼슘 알루미네이트(ACA)는 탄산 칼슘 20 내지 30 중량%, 수산화 칼슘 10 내지 20 중량% 및 산화알루미늄(Al2O3)을 80% 이상 함유한 보크사이트 50 내지 70 중량%를 혼합하여, 용융로에서 용융하는 용융공정을 거친 후, 냉매가 순환되고 있는 냉각장치에 인입되는 용융물을 급냉시키는 냉각공정을 통하여 건조된 비정질의 칼슘알루미네이트를 분쇄공정을 거쳐 제조된 분말도가 4,000 내지 5,000 ㎠/g인 비정질의 칼슘알루미네이트를 사용하여 상기한 초속경성을 더욱 개선할 수 있다.
상기 비정질 칼슘 알루미네이트(ACA)는 상기 초속경형 결합재에 대하여, 2 내지 7 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 비정질 칼슘 알루미네이트(ACA)의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 비정질 칼슘 알루미네이트(ACA)의 함량이 너무 많은 경우에는 경화속도가 지나치게 빨라져 작업성이 저하되거나 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 알루미나 중공비드는 우수한 강도발현, 수축 방지 및 내마모성을 개선하고, 빠른 경화특성을 보조하여, 초속경성을 나타내는 기능을 한다. 이러한 상기 알루미나 중공비드는 평균입경이 1 내지 50 ㎛ 인 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 알루미나 중공비드는 방향족 비닐 화합물 또는 불포화 카르복실산 에스테르 화합물의 단량체를 혼합한 후, 분산중합시켜 고분자 미립자를 제조하는 단계; 상기 제조된 고분자 미립자 표면에 알루미나를 코팅하여, 알루미나가 코팅된 고분자-알루미나 복합입자를 제조하는 단계; 및 상기 고분자-알루미나 복합입자를 열처리하여 고분자를 제거하여 알루미나 중공비드를 제조하는 단계;를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것일 수 있다.
이때, 상기 단량체는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 상기 방향족 비닐 화합물은 스티렌, α-메틸스티렌, α-클로로스티렌, p-tert-부틸스티렌, p-메틸스티렌, p-클로로스티렌, o-클로로스티렌, 2,5-디클로로스티렌, 3,4-디클로로스티렌, 디메틸스티렌 및 디비닐벤젠 중에서 선택되는 어느 하나를 보다 바람직하게 사용할 수 있고; 상기 불포화 카르복실산 에스테르 화합물은 메틸아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 프로필메타아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 및 부틸메타아크릴레이트 중에서 선택되는 어느 하나를 보다 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 상기 알루미나의 코팅은 당분야에서 일반적으로 사용되는 방법에 의한 것으로 그 방법을 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 알루미늄알콕사이드를 알코올계 용제에 0.5 내지 1 mol/L 농도로 녹인 용액에 상기 고분자 미립자를 투입한 후, 이를 가수분해함으로써 수행되는 것일 수 있다. 또한, 상기 열처리는 300 내지 400 ℃ 온도의 질소 분위기에서 수행되는 것이 바람직하다.
상기 알루미나 중공비드는 상기 초속경형 결합재에 대하여, 0.1 내지 5 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 알루미나 중공비드의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 알루미나 중공비드의 함량이 너무 많은 경우에는 경화속도가 지나치게 빨라져 작업성이 저하되거나 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 호박산(C4H6O4)은 초기 작업시간 유지와 작업성 향상 및 장기 강도를 개선하는 기능을 한다. 상기 호박산(C4H6O4)은 상기 초속경형 결합재에 대하여, 0.1 내지 5 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 호박산의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 호박산의 함량이 너무 많은 경우에는 초기강도 개선 효과가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 탄산나트륨(Na2CO3)은 빠른 경화특성을 제공하여, 초속경성을 더욱 개선하는 기능을 한다. 상기 탄산나트륨(Na2CO3)은 상기 초속경형 결합재에 대하여, 0.01 내지 1 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 탄산나트륨의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 탄산나트륨의 함량이 너무 많은 경우에는 경화속도가 지나치게 빨라져 작업성이 저하되거나 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 술폰화된 카본블랙은 빠른 경화특성을 제공하여, 초속경성을 더욱 개선할 뿐만 아니라, 수화광물의 조직을 매우 치밀하게 하여 콘크리트의 균열을 방지하고 콘크리트의 수축을 방지하는 기능을 한다. 또한, 우수한 강도와 염분침투저항성, 동결융해저항성 및 마모저항성의 내구성을 개선하는 기능을 한다. 이러한 상기 술폰화된 카본블랙은 평균입경이 0.5 내지 20 μm인 카본블랙 및 클로로황산을 1: 7 내지 15 중량비율로 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계; 상기 슬러리의 온도를 60 내지 80 ℃로 상승시킨 후 온도를 유지하면서 3 내지 7 시간 동안 교반 및 반응시키는 단계; 및 상기 슬러리를 -10 내지 0 ℃ 온도로 급속 냉각하여 결정을 석출시키고, 상기 석출된 결정을 여과, 세척 및 건조시켜 표면이 술폰화된 카본블랙을 제조하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
상기 술폰화된 카본블랙은 상기 초속경형 결합재에 대하여, 0.01 내지 1 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 술폰화된 카본블랙의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 술폰화된 카본블랙의 함량이 너무 많은 경우에는 경화속도가 지나치게 빨라져 작업성이 저하되거나 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 하이드로탈사이트는 우수한 강도와 동결융해저항성 및 마모저항성의 내구성을 개선하는 기능을 한다. 상기 하이드로탈사이트는 평균입경이 0.1 내지 0.6 μm인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다. 상기 하이드로탈사이트는 상기 초속경형 결합재에 대하여, 0.01 내지 1 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 하이드로탈사이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 하이드로탈사이트의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 동결융해저항성 등의 내구성 개선효과는 기대하기 어렵고, 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 알루미나 중공비드 및 하이드로탈사이트는 상기 알루미나 중공비드의 내부에 상기 하이드로탈사이트를 담지하는 구조로 형성되는 것을 사용하여, 작업성 개선, 우수한 강도발현, 수축 방지, 내마모성, 동결융해저항성 및 마모저항성의 내구성 개선 효과를 더욱 향상시키는 효과가 있다.
보다 구체적으로 상기 알루미나 중공비드의 내부에 상기 하이드로탈사이트를 담지하는 구조는 방향족 비닐 화합물 또는 불포화 카르복실산 에스테르 화합물의 단량체 및 하이드로탈사이트를 혼합한 후, 분산중합시켜 고분자 미립자를 제조하는 단계; 상기 제조된 고분자 미립자 표면에 알루미나를 코팅하여, 알루미나가 코팅된 고분자-알루미나 복합입자를 제조하는 단계; 및 상기 고분자-알루미나 복합입자를 열처리하여 고분자를 제거하여 내부에 하이드로탈사이트를 담지한 알루미나 중공비드를 제조하는 단계;를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것일 수 있다.
이때, 상기 단량체는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 상기 방향족 비닐 화합물은 디메틸스티렌 및 디비닐벤젠 중에서 선택되는 어느 하나를 보다 바람직하게 사용할 수 있고; 상기 불포화 카르복실산 에스테르 화합물은 부틸아크릴레이트 및 부틸메타아크릴레이트 중에서 선택되는 어느 하나를 보다 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 상기 알루미나의 코팅은 당분야에서 일반적으로 사용되는 방법에 의한 것으로 그 방법을 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 알루미늄알콕사이드를 알코올계 용제에 0.5 내지 1 mol/L 농도로 녹인 용액에 상기 고분자 미립자를 투입한 후, 이를 가수분해함으로써 수행되는 것일 수 있다. 또한, 상기 열처리는 300 내지 400 ℃ 온도의 질소 분위기에서 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 하이드로탈사이트를 담지하는 알루미나 중공비드는 2-디부틸아미노-4,6-디메르캅토-S-트리아진 및 3-클로로프로필 트리메톡시 실란을 1: 1 내지 3 중량비율로 혼합한 표면개질제를 사용하여 표면을 개질한 것을 사용함으로써, 후술하는 작업성 개선혼화제와의 상용성을 더욱 개선하여, 작업성 향상 뿐만 아니라, 더욱 우수한 강도를 발현할 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기 작업성 개선혼화제는 폴리비닐부티랄 수지 30 내지 40 중량%, 상기 화학식 1로 표시되는 카르보디이미드기를 포함하는 폴리에스테르 수지 30 내지 40 중량%, 상기 화학식 2로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜 10 내지 30 중량%, 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트 1 내지 10 중량%, 트리이소프로필 보레이트 0.1 내지 5 중량%, 헥사메틸렌디아민 카바메이트 0.1 내지 5 중량%, 수소화 폴리터르펜 0.1 내지 5 중량%, 티오디포스페이트 0.01 내지 1 중량% 및 모노티오글리세롤 0.01 내지 1 중량%를 포함하는 것을 사용하여, 기존 교면 포장과의 부착성능이 우수하고, 압축강도 등 물리적 특성이 매우 강화되어, 콘크리트의 수축에 의한 균열 및 팽창파괴현상을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 내화학성 및 마모저항성이 우수하고, 특히, 동결융해 및 염해에 대한 내성이 획기적으로 향상되어 공용기간 연장과 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
이러한 상기 작업성 개선혼화제는 본 발명의 일 구현 예에 따른 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 0.01 내지 30 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 작업성 개선혼화제의 함량이 너무 적으면 경화시간, 작업성, 강도 및 내구성의 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 작업성 개선혼화제의 함량이 너무 많으면 재료분리가 발생하기 쉽고, 수화반응을 지연시켜 초기 압축강도 발현을 저하시킴과 동시에 가격경쟁력이 저하될 수 있다.
보다 구체적으로 상기 폴리비닐부티랄 수지는 우수한 작업성, 강도 특성 뿐만 아니라, 동결융해 및 염해에 대한 내성을 개선하는 기능을 한다. 상기 폴리비닐부티랄 수지는 상기 작업성 개선혼화제에 대하여, 30 내지 40 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리비닐부티랄 수지의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 폴리비닐부티랄 수지의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성은 향상되지만, 압축강도 등의 강도 특성이 오히려 저하되거나 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
하기 화학식 1로 표시되는 카르보디이미드기를 포함하는 폴리에스테르 수지는 압축강도 등의 물리적 특성 뿐만 아니라, 혼화성, 내화학성을 더욱 개선하는 기능을 한다.
[화학식 1]
Figure 112021001866097-pat00007
상기 식에서, R은 탄소수 1 내지 20 의 알킬기, 탄소수 6 내지 36의 아릴기 및 이들의 혼합 관능기로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이고, n은 1 내지 10,000의 정수로서 평균중합도를 나타낸 것이다.
보다 구체적으로 상기 카르보디이미드기를 포함하는 폴리에스테르 수지는 하기 화학식 1-1로 표시되는 지방족 탄화수소계 카르보디이미드기 및 하기 화학식 1-2로 표시되는 방향족 탄화수소계 카르보디이미드기를 1 내지 3 : 1 몰비율(n1: n2)로 포함하는 것을 사용함으로써, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure 112021001866097-pat00008
[화학식 1-2]
Figure 112021001866097-pat00009
상기 식에서, a는 3 내지 20의 정수인 것이고, b는 1 내지 5의 정수인 것이고, n1+n2는 500 내지 7,000의 정수로서 평균중합도를 나타낸 것이다.
상기 화학식 1로 표시되는 카르보디이미드기를 포함하는 폴리에스테르 수지는 상기 작업성 개선혼화제에 대하여, 30 내지 40 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 화학식 1로 표시되는 카르보디이미드기를 포함하는 폴리에스테르 수지의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 화학식 1로 표시되는 카르보디이미드기를 포함하는 폴리에스테르 수지의 함량이 너무 많은 경우에는 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
하기 화학식 2로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜은 빠른 경화특성과, 압축강도 등의 물리적 특성 뿐만 아니라, 작업성 및 수밀성을 더욱 개선하는 기능을 한다.
[화학식 2]
Figure 112021001866097-pat00010
상기 화학식 2로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜은 상기 작업성 개선혼화제에 대하여, 10 내지 30 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 화학식 2로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 화학식 2로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성은 매우 개선되나 경화시간이 지연되거나 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트는 작업성을 개선하고, 내화학성 및 마모저항성 뿐만 아니라, 동결융해 및 염해에 대한 내성을 더욱 개선하는 기능을 한다. 상기 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트는 상기 작업성 개선혼화제에 대하여, 1 내지 10 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트의 함량이 너무 많은 경우에는 경화시간이 지연되거나 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 트리이소프로필 보레이트는 압축강도 등의 물리적 특성 뿐만 아니라, 작업성을 더욱 개선하는 기능을 한다. 상기 트리이소프로필 보레이트는 상기 작업성 개선혼화제에 대하여, 0.1 내지 5 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 트리이소프로필 보레이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 트리이소프로필 보레이트의 함량이 너무 많은 경우에는 초기강도가 저하되거나 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 헥사메틸렌디아민 카바메이트는 압축강도 등의 물리적 특성 뿐만 아니라, 동결융해 및 염해에 대한 내성 및 수밀성을 더욱 개선하는 기능을 한다. 상기 헥사메틸렌디아민 카바메이트는 상기 작업성 개선혼화제에 대하여, 0.1 내지 5 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 헥사메틸렌디아민 카바메이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 헥사메틸렌디아민 카바메이트의 함량이 너무 많은 경우에는 경화시간이 지나치게 단축되어 작업성이 저하되거나 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 수소화 폴리터르펜은 빠른 경화속도 및 압축강도 등의 물리적 특성을 매우 개선하는 기능을 한다. 상기 수소화 폴리터르펜은 상기 작업성 개선혼화제에 대하여, 0.1 내지 5 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 수소화 폴리터르펜의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 수소화 폴리터르펜의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성이 저하되거나 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 티오디포스페이트는 빠른 경화속도 및 압축강도 등의 물리적 특성 뿐만 아니라, 동결융해 및 염해에 대한 내성을 매우 개선하는 기능을 한다. 상기 티오디포스페이트는 상기 작업성 개선혼화제에 대하여, 0.01 내지 1 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 티오디포스페이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 티오디포스페이트의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성이 저하되거나 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 모노티오글리세롤은 빠른 경화속도와 동결융해 및 염해에 대한 내성 및 수밀성을 더욱 개선하는 기능을 한다. 상기 모노티오글리세롤은 상기 작업성 개선혼화제에 대하여, 0.01 내지 1 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 모노티오글리세롤의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미약할 수 있는 문제점이 있고, 상기 모노티오글리세롤의 함량이 너무 많은 경우에는 강도 특성이 오히려 저하되거나 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 상기한 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 초속경형 결합재 3 내지 55 중량%, 잔골재 5 내지 70 중량% 및 굵은골재 3 내지 60 중량%를 강제식 믹서 또는 연속식 믹서에서 교반한 후, 작업성 개선혼화제 0.01 내지 30 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 더 혼합하여 소정시간(예컨대, 1 내지 10분) 동안 교반하여 제조할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 일 구현 예에 따른 상기한 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 설명한다.
상기 콘크리트 구조물이라 함은, 도로 시설물, 옹벽, 교각, 교량 조인트, 교량 슬래브, 도로의 노면, 교량 상판, 활주로, 공장바닥, 콘크리트 포장의 증설, 콘크리트 포장 보수·보강 공사 등의 콘크리트로 이루어진 구조물이라 할 수 있다.
특히, 상기한 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법은 교량 조인트, 활주로 콘크리트 포장의 긴급보수, 공장바닥과 기계 기초용 포장 및 저온공사(한중공사)용으로 매우 바람직하게 사용될 수 있다.
보다 구체적으로 상기 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법은 콘크리트 구조물의 열화 부위를 제거하는 단계; 제거된 부위를 청소하는 단계; 상기 청소된 부위에 침투형 표면 보호·강화제를 도포하는 단계; 상기 도포된 상부에 상기 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 열화된 부위의 단면을 복구하여 보수 또는 보강하는 단계; 타설된 상기 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 표면의 미끄럼 방지를 위하여 종·횡방향의 타이닝을 실시하는 단계; 상기 타이닝된 상기 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 상부에 수분 증발을 방지하여 소성균열을 억제하기 위하여 피막 양생제를 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 열화 부위는 철근 하부까지 제거하고, 상기 침투형 표면 보호·강화제를 도포하는 단계 전에 노출된 철근의 녹을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 파쇄기 및 워터젯을 이용하여 치핑하는 경우에 정상적인 경우 콘크리트 구조물의 철근이 노출되지 않지만 열화가 심한 경우에는 열화된 부위에서 철근이 노출될 수도 있는데, 이렇게 철근이 노출되는 경우에는 별도의 방청 처리를 수행할 수 있다.
또한, 상기 침투형 표면 보호·강화제는 실리케이트계 침투형 표면 보호·강화제, 수성 실리카졸계 침투형 표면 보호·강화제, 실리카와 실록산 혼합물, 아크릴 에멀젼 중에서 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 따르면, 경화속도가 빨라 신속하게 콘크리트 도로의 파손부위를 복구함으로써 차량 통제 시간 및 시공 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 시멘트의 초기 수화 및 조직의 치밀화를 촉진하여 밀실한 콘크리트를 제조할 수 있어 콘크리트의 수축에 의한 균열 및 팽창파괴현상을 방지할 수 있고, 우수한 강도 및 염분침투저항성, 동결융해저항성 및 마모저항성 등의 내구성을 제공하여, 공용기간 연장과 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
또한, 작업성이 매우 개선되어 경사면에서도 콘크리트가 흘러내리거나, 표면마감이 불량해지는 문제점없이 우수한 시공성을 나타내는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
<실시예 1>
초속경형 결합재 17 중량%, 잔골재 43 중량% 및 굵은골재 33 중량%를 강제식 믹서에서 교반한 후, 작업성 개선혼화제 5 중량% 및 물 2 중량%를 더 혼합하여 3 분 동안 교반하여 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 초속경형 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트(분말도: 4,780 ㎠/g) 33 중량%, 칼슘 설포 알루미네이트 32.5 중량%, 무수석고 23 중량%, 소석회 4 중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트(ACA) 5 중량%, 알루미나 중공비드 0.5 중량%, 호박산(C4H6O4) 0.8 중량%, 탄산나트륨(Na2CO3) 0.5 중량%, 술폰화된 카본블랙 0.5 중량% 및 하이드로탈사이트(평균입경 약0.3 ㎛) 0.2 중량%를 혼합한 것을 사용하였다.
이때, 상기 비정질 칼슘 알루미네이트(ACA)는 탄산 칼슘 23 중량%, 수산화 칼슘 15 중량% 및 산화알루미늄(Al2O3)을 80% 이상 함유한 보크사이트 62 중량%를 혼합하여, 용융로에서 용융하는 용융공정을 거친 후, 냉매가 순환되고 있는 냉각장치에 인입되는 용융물을 급냉시키는 냉각공정을 통하여 건조된 비정질의 칼슘알루미네이트를 분쇄공정을 거쳐 제조된 분말도가 4,270 ㎠/g인 비정질의 칼슘알루미네이트를 사용하였다.
또한, 상기 알루미나 중공비드는 평균입경이 약 35 ㎛ 인 것으로서, 스티렌 및 메틸아크릴레이트 단량체를 혼합한 후, 분산중합시켜 고분자 미립자를 제조하는 단계; 상기 제조된 고분자 미립자 표면에 알루미나를 코팅하여, 알루미나가 코팅된 고분자-알루미나 복합입자를 제조하는 단계; 및 상기 고분자-알루미나 복합입자를 350 ℃ 온도의 질소 분위기에서 열처리하여 고분자를 제거하여 알루미나 중공비드를 제조하는 단계;를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 사용하였다.
또한, 상기 술폰화된 카본블랙은 평균입경이 약 17 μm인 카본블랙 및 클로로황산을 1: 10 중량비율로 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계; 상기 슬러리의 온도를 75 ℃로 상승시킨 후 온도를 유지하면서 5 시간 동안 교반 및 반응시키는 단계; 및 상기 슬러리를 -5 ℃ 온도로 급속 냉각하여 결정을 석출시키고, 상기 석출된 결정을 여과, 세척 및 건조시켜 표면이 술폰화된 카본블랙을 제조하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것을 사용하였다.
이와는 별도로, 상기 작업성 개선혼화제는 폴리비닐부티랄 수지 35 중량%, 상기 화학식 1-1로 표시되는 카르보디이미드기를 포함하는 폴리에스테르 수지(a는 5이고, n1는 1,280인 것) 33 중량%, 상기 화학식 2로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜 17 중량%, 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트 8 중량%, 트리이소프로필 보레이트 3 중량%, 헥사메틸렌디아민 카바메이트 1 중량%, 수소화 폴리터르펜 2 중량%, 티오디포스페이트 0.5 중량% 및 모노티오글리세롤 0.5 중량%를 혼합한 것을 사용하였다.
<실시예 2>
초속경형 결합재 17 중량%, 잔골재 43 중량% 및 굵은골재 33 중량%를 강제식 믹서에서 교반한 후, 작업성 개선혼화제 5 중량% 및 물 2 중량%를 더 혼합하여 3 분 동안 교반하여 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 초속경형 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트(분말도: 4,780 ㎠/g) 32 중량%, 칼슘 설포 알루미네이트 33 중량%, 무수석고 20 중량%, 소석회 5 중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트(ACA) 5 중량%, 알루미나 중공비드 2 중량%, 호박산(C4H6O4) 1 중량%, 탄산나트륨(Na2CO3) 0.5 중량%, 술폰화된 카본블랙 1 중량% 및 하이드로탈사이트(평균입경 약0.3 ㎛) 0.5 중량%를 혼합한 것을 사용하였다. 이때, 상기 비정질 칼슘 알루미네이트(ACA); 알루미나 중공비드; 및 술폰화된 카본블랙은 상기 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 것을 사용하였다.
이와는 별도로, 상기 작업성 개선혼화제는 폴리비닐부티랄 수지 34 중량%, 카르보디이미드기를 포함하는 폴리에스테르 수지 31 중량%, 상기 화학식 2로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜 15 중량%, 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트 8 중량%, 트리이소프로필 보레이트 3.2 중량%, 헥사메틸렌디아민 카바메이트 4 중량%, 수소화 폴리터르펜 3 중량%, 티오디포스페이트 1 중량% 및 모노티오글리세롤 0.8 중량%를 혼합한 것을 사용하였다.
이때, 상기 카르보디이미드기를 포함하는 폴리에스테르 수지는 하기 화학식 1-1로 표시되는 지방족 탄화수소계 카르보디이미드기 및 하기 화학식 1-2로 표시되는 방향족 탄화수소계 카르보디이미드기를 2 : 1 몰비율(n1: n2)로 포함하는 것을 사용하였다.
[화학식 1-1]
Figure 112021001866097-pat00011
[화학식 1-2]
Figure 112021001866097-pat00012
상기 식에서, a는 12이고, b는 2인 것이고, n1+n2는 5,400인 것이다.
<실시예 3>
초속경형 결합재 17 중량%, 잔골재 43 중량% 및 굵은골재 33 중량%를 강제식 믹서에서 교반한 후, 작업성 개선혼화제 5 중량% 및 물 2 중량%를 더 혼합하여 3 분 동안 교반하여 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 초속경형 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트(분말도: 4,780 ㎠/g) 32 중량%, 칼슘 설포 알루미네이트 33 중량%, 무수석고 20 중량%, 소석회 5 중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트(ACA) 5 중량%, 내부에 하이드로탈사이트를 담지한 알루미나 중공비드 2.5 중량%, 호박산(C4H6O4) 1 중량%, 탄산나트륨(Na2CO3) 0.5 중량% 및 술폰화된 카본블랙 1 중량%를 혼합한 것을 사용하였다. 이때, 상기 비정질 칼슘 알루미네이트(ACA); 및 술폰화된 카본블랙은 상기 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 것을 사용하였다.
한편, 상기 내부에 하이드로탈사이트(평균입경 약 0.3 ㎛)를 담지한 알루미나 중공비드는 디비닐벤젠 및 하이드로탈사이트를 혼합한 후, 분산중합시켜 고분자 미립자를 제조하는 단계; 상기 제조된 고분자 미립자 표면에 알루미나를 코팅하여, 알루미나가 코팅된 고분자-알루미나 복합입자를 제조하는 단계; 상기 고분자-알루미나 복합입자를 열처리하여 고분자를 제거하여 내부에 하이드로탈사이트를 담지한 알루미나 중공비드를 제조하는 단계; 및 상기 내부에 하이드로탈사이트를 담지한 알루미나 중공비드는 2-디부틸아미노-4,6-디메르캅토-S-트리아진 및 3-클로로프로필 트리메톡시 실란을 1: 1 중량비율로 혼합한 표면개질제를 사용하여 표면을 개질하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되어, 평균입경이 약 37 ㎛인 것을 사용하였다. 이때, 상기 알루미나 중공비드 2 중량부에 대하여, 상기 하이드로탈사이트는 0.5 중량부가 되도록 혼합하였다.
이와는 별도로, 상기 작업성 개선혼화제는 상기 실시예 2에서 사용한 것과 동일한 것을 사용하였다.
<비교예>
본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 실시 예들과 비교할 수 있는 비교 예들을 제시한 것이다.
<비교예 1>
조강 포틀랜드 시멘트 19 중량%, 잔골재 44 중량% 및 굵은골재 33 중량%를 강제식 믹서에서 교반한 후, 물 4 중량%를 더 혼합하여 3 분 동안 교반함으로써 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
조강 포틀랜드 시멘트 11 중량%, 칼슘설포알루미네이트 7 중량%, 잔골재 43 중량% 및 굵은골재 33 중량%를 강제식 믹서에서 교반한 후, 폴리비닐부티랄 수지 2 중량% 및 물 4 중량%를 더 혼합하여 3 분 동안 교반함으로써 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<시험예>
작업성 평가
본 발명의 실시예 1 내지 3에 따른 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 비교예 1 및 2에 따른 시멘트 콘크리트 조성물을 배합한 직후 400mm×400mm×50mm(가로×세로×높이)의 크기로 제작된 몰드에 평활하게 콘크리트를 채우고 지면으로부터 몰드의 각도를 10°, 20°, 30°로 경사각을 유지한 채 양생시켰다. 이후, 몰드 윗부분에 수평을 확인하여 경사각 아래 부분으로 콘크리트의 흘러내림 현상의 발생여부를 육안으로 확인함으로써 작업성을 평가하였고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구 분 경사각도(°) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
콘크리트의
흘러내림 현상
발생여부		 10 없음 없음 없음 발생 없음
20 없음 없음 없음 발생 발생
30 없음 없음 없음 발생 발생
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 따른 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1 및 2에 따른 시멘트 콘크리트 조성물과 비교하여, 흘러내림 현상이 개선된 것을 확인할 수 있었다.
특성 평가
본 발명에 따른 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 특성을 보다 구체적으로 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따른 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 비교예 1 및 2에 따른 시멘트 콘크리트 조성물의 특성을 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
시험항목 시험방법 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
경화시간(분) - 69 64 55 220 201
건조수축(길이변화율(%)) KS F 2424 0.01 0.01 0.007 0.12 0.09
압축강도(MPa)_3시간 KS F 2405 30.4 31.7 33.4 17.9 19.1
압축강도(MPa)_5시간 KS F 2405 34.4 36.2 38.7 18.5 20.5
염분침투저항성(coulomb) KS F 2711 586 495 418 1215 1158
동결융해저항성(%) KS F 2456 93 94 97 71 75
마모저항성(mm) ASTM C 779 0.01 0.01 0.01 0.17 0.15
균열 저항성 AASHTO PP34-98 균열없음 균열없음 균열없음 균열발생 균열발생
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 따른 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1 및 2에 따른 시멘트 콘크리트 조성물과 비교하여, 건조수축에 따른 길이변화율이 적고, 균열저항성이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1 내지 3에 따른 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1 및 2에 따른 시멘트 콘크리트 조성물과 비교하여, 짧은 경화시간과 우수한 압축강도를 갖고; 우수한 염분침투저항성, 동결융해저항성 및 마모저항성을 갖는 것을 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 (5)

  1. 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물로서, 초속경형 결합재 3 내지 55 중량%, 잔골재 5 내지 70 중량%, 굵은골재 3 내지 60 중량%, 작업성 개선혼화제 0.01 내지 30 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하고;
    상기 초속경형 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 28 내지 35 중량%, 칼슘 설포 알루미네이트 28 내지 35 중량%, 무수석고 18 내지 25 중량%, 소석회 2 내지 7 중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트(ACA) 2 내지 7 중량%, 알루미나 중공비드 0.1 내지 5 중량%, 호박산(C4H6O4) 0.1 내지 5 중량%, 탄산나트륨(Na2CO3) 0.01 내지 1 중량%, 술폰화된 카본블랙 0.01 내지 1 중량% 및 하이드로탈사이트 0.01 내지 1 중량%를 포함하는 것이고;
    상기 작업성 개선혼화제는 폴리비닐부티랄 수지 30 내지 40 중량%, 하기 화학식 1로 표시되는 카르보디이미드기를 포함하는 폴리에스테르 수지 30 내지 40 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 2-하이드록시아이소부티르산글리시딜 10 내지 30 중량%, 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트 1 내지 10 중량%, 트리이소프로필 보레이트 0.1 내지 5 중량%, 헥사메틸렌디아민 카바메이트 0.1 내지 5 중량%, 수소화 폴리터르펜 0.1 내지 5 중량%, 티오디포스페이트 0.01 내지 1 중량% 및 모노티오글리세롤 0.01 내지 1 중량%를 포함하는 것이고;
    상기 술폰화된 카본블랙은 평균입경이 0.5 내지 20 μm인 카본블랙 및 클로로황산을 1: 7 내지 15 중량비율로 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계; 상기 슬러리의 온도를 60 내지 80 ℃로 상승시킨 후 온도를 유지하면서 3 내지 7 시간 동안 교반 및 반응시키는 단계; 및 상기 슬러리를 -10 내지 0 ℃ 온도로 급속 냉각하여 결정을 석출시키고, 상기 석출된 결정을 여과, 세척 및 건조시켜 표면이 술폰화된 카본블랙을 제조하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112021001866097-pat00013

    상기 식에서, R은 탄소수 1 내지 20 의 알킬기, 탄소수 6 내지 36의 아릴기 및 이들의 혼합 관능기로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이고, n은 1 내지 10,000의 정수로서 평균중합도를 나타낸 것이다.
    [화학식 2]
    Figure 112021001866097-pat00014

  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 알루미나 중공비드 및 하이드로탈사이트는 상기 알루미나 중공비드의 내부에 상기 하이드로탈사이트를 담지하는 구조로 형성되는 것이고;
    상기 알루미나 중공비드의 내부에 상기 하이드로탈사이트를 담지하는 구조는 방향족 비닐 화합물 또는 불포화 카르복실산 에스테르 화합물의 단량체 및 하이드로탈사이트를 혼합한 후, 분산중합시켜 고분자 미립자를 제조하는 단계; 상기 제조된 고분자 미립자 표면에 알루미나를 코팅하여, 알루미나가 코팅된 고분자-알루미나 복합입자를 제조하는 단계; 및 상기 고분자-알루미나 복합입자를 열처리하여 고분자를 제거하여 내부에 하이드로탈사이트를 담지한 알루미나 중공비드를 제조하는 단계;를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것이고;
    상기 하이드로탈사이트를 담지하는 알루미나 중공비드는 2-디부틸아미노-4,6-디메르캅토-S-트리아진 및 3-클로로프로필 트리메톡시 실란을 1: 1 내지 3 중량비율로 혼합한 표면개질제를 사용하여 표면을 개질한 것을 특징으로 하는 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 카르보디이미드기를 포함하는 폴리에스테르 수지는 하기 화학식 1-1로 표시되는 지방족 탄화수소계 카르보디이미드기 및 하기 화학식 1-2로 표시되는 방향족 탄화수소계 카르보디이미드기를 1 내지 3 : 1 몰비율(n1: n2)로 포함하는 것을 특징으로 하는 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
    [화학식 1-1]
    Figure 112021001866097-pat00015

    [화학식 1-2]
    Figure 112021001866097-pat00016

    상기 식에서, a는 3 내지 20의 정수인 것이고, b는 1 내지 5의 정수인 것이고, n1+n2는 500 내지 7,000의 정수로서 평균중합도를 나타낸 것이다.
  5. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 따른 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법으로서,
    콘크리트 구조물의 열화 부위를 제거하는 단계; 제거된 부위를 청소하는 단계; 상기 청소된 부위에 침투형 표면 보호·강화제를 도포하는 단계; 상기 도포된 상부에 상기 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 열화된 부위의 단면을 복구하여 보수 또는 보강하는 단계; 타설된 상기 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 표면의 미끄럼 방지를 위하여 종·횡방향의 타이닝을 실시하는 단계; 상기 타이닝된 상기 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 상부에 수분 증발을 방지하여 소성균열을 억제하기 위하여 피막 양생제를 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법.
KR1020200100921A 2020-08-12 2020-08-12 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법 KR102229891B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200100921A KR102229891B1 (ko) 2020-08-12 2020-08-12 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200100921A KR102229891B1 (ko) 2020-08-12 2020-08-12 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102229891B1 true KR102229891B1 (ko) 2021-03-22

Family

ID=75222840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200100921A KR102229891B1 (ko) 2020-08-12 2020-08-12 작업성이 개선된 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102229891B1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101873880B1 (ko) * 2018-03-23 2018-07-03 주식회사 디비캠 친환경 속경성 시멘트 조성물 및 단면 보수공법
KR101939345B1 (ko) * 2018-03-06 2019-01-16 연후산업 주식회사 내마모성 및 균열 저항성을 가지는 초속경 개질 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 보수보강 공법
KR101940645B1 (ko) 2018-05-09 2019-01-21 남경중공업 주식회사 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 보수보강 공법
KR102018856B1 (ko) * 2019-01-14 2019-09-06 주식회사 유니텍 친환경 단면 복구용 천연섬유 폴리머 모르타르와 자기방어 기능 표면 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물 단면의 보수 보호 공법
KR102065541B1 (ko) * 2019-05-20 2020-01-14 주식회사 삼성씨앤엠 표층강화형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 보수·보강 공법
KR102097111B1 (ko) 2019-08-07 2020-04-06 이관승 긴급보수용 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수, 보강공법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101939345B1 (ko) * 2018-03-06 2019-01-16 연후산업 주식회사 내마모성 및 균열 저항성을 가지는 초속경 개질 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 보수보강 공법
KR101873880B1 (ko) * 2018-03-23 2018-07-03 주식회사 디비캠 친환경 속경성 시멘트 조성물 및 단면 보수공법
KR101940645B1 (ko) 2018-05-09 2019-01-21 남경중공업 주식회사 균열저감형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 보수보강 공법
KR102018856B1 (ko) * 2019-01-14 2019-09-06 주식회사 유니텍 친환경 단면 복구용 천연섬유 폴리머 모르타르와 자기방어 기능 표면 코팅제를 이용한 콘크리트 구조물 단면의 보수 보호 공법
KR102065541B1 (ko) * 2019-05-20 2020-01-14 주식회사 삼성씨앤엠 표층강화형 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 보수·보강 공법
KR102097111B1 (ko) 2019-08-07 2020-04-06 이관승 긴급보수용 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수, 보강공법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101710300B1 (ko) 동결융해, 염해저항성 및 균열저항성을 향상시킨 초속경 라텍스 개질 콘크리트를 이용한 교면 보수 및 포장 공법
KR101816756B1 (ko) 고성능 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수공법
KR101796418B1 (ko) 속경성 초조강 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법
KR101811276B1 (ko) 해조류 분말을 이용한 친환경 구조체용 방수콘크리트 조성물 및 이를 이용한 시공방법
KR102154568B1 (ko) 고온 및 저온 성능이 우수한 아스팔트 바인더를 이용한 불투수 차단층용 고등급 아스팔트 콘크리트 조성물, 이를 이용한 불투수 차단층용 고등급 아스팔트 콘크리트의 시공방법, 이를 이용하여 시공된 불투수 차단층을 포함하는 배수성 아스팔트 콘크리트의 포장공법 및 이를 이용하여 시공된 불투수 차단층을 포함하는 쇄석 매스틱 아스팔트(sma) 콘크리트의 포장공법
KR101057132B1 (ko) 친환경 유무기 하이브리드 보수재 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보수공법
KR102194680B1 (ko) 수축 저감 효과가 뛰어난 조강 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 유지보수공법
KR102133427B1 (ko) 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수공법
KR102362416B1 (ko) 도로 측구 콘크리트 및 도로 노면 파손부의 단면보수보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 시공방법
KR101790990B1 (ko) 탄성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 시공방법
KR102243643B1 (ko) 균열발생 억제 효과가 뛰어난 바이오 폴리머 함유 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수공법
KR101194554B1 (ko) 아크릴계 에멀젼 및 유황폴리머를 혼입한 개질 속경성 콘크리트 조성물, 그 제조방법 및 상기 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법
KR102194685B1 (ko) 염해 및 동결융해 저항성을 향상시킨 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수보강 공법
KR101670413B1 (ko) 해조류를 이용한 초속경 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 시공방법
KR101363857B1 (ko) 조강형 혼합 시멘트 결합재를 이용한 교면 포장용 조강형 혼합 시멘트 콘크리트 조성물과 이를 이용한 교면 포장 공법
KR102194390B1 (ko) 개질유황 및 해조류 분말 함유 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수·보강 공법
KR102229203B1 (ko) 강도 및 내구성 우수한 긴급보수용 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수 시공방법
KR101405295B1 (ko) 해조류를 이용한 친환경 교량포장용 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 시공방법
KR100854987B1 (ko) 방수용 초속경 시멘트 조성물 및 이의 포장방법
KR101489653B1 (ko) 속경성 폴리머 개질 방수 모르타르 조성물 및 이를 이용하여 방수층을 형성하는 도로 보수공법
CN110698152A (zh) 一种早强型路基修复水泥
CN109020468B (zh) 一种抗除冰盐水泥基沟渠修补剂
CN101708969A (zh) 一种快速修复水泥混凝土道路的水泥混凝土外加剂
KR101379262B1 (ko) 콘크리트 포장도로용 줄눈재 조성물
KR102337094B1 (ko) 고강도 및 고내구성을 갖는 폴리머 개질 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로의 보수시공방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant