KR102248355B1 - 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법 - Google Patents

속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법은, 속경성 시멘트계 결합재 17 내지 20 중량부, 잔골재 48 내지 52 중량부, 굵은 골재 20 내지 40 중량부, 친수성 섬유 0.1 내지 1 중량부, 물 2 내지 3 중량부 및 폴리머 에멀젼 4 내지 6 중량부를 혼합한 것이고, 상기 속경성 시멘트계 결합재는, 칼슘설포알루미네이트 85 내지 93 중량부, 석고분말 7 내지 15 중량부, 실리콘계 소포제 0.05 내지 0.5 중량부, 타르타르산 0.4 내지 0.6 중량부, 리튬카보네이트 0.1 내지 3 중량부 및 감수제 0.1 내지 3 중량부를 혼합한 것을 특징으로 한다.

Description

속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법{Quick-hardening concrete composite and repairing method for concrete pavement using the same}
본 발명은 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 교량 교면 포장 등의 보수 처리하는 데 사용하는 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법에 관한 것이다.
긴급 도로 보수공사에 사용되는 포장방법으로는 아스팔트 포장과 콘크리트 포장이 있다.
아스팔트 포장은 우수한 승차감, 낮은 소음, 신속한 시공의 장점을 가지고 있어 대부분의 도로 포장에 사용되고 있다. 그러나 아스팔트 포장은 중대형 차량통행, 기름 계통에 대한 내구성 저하로 인한 도로 패임, 도로 변형 등의 문제점을 가지고 있어서, 유지보수 비용이 증가하며, 유지 보수에 따른 교통 장애로 인한 불편, 사회적인 추가 비용 등의 문제점을 야기시킨다.
이에 반해, 콘크리트 포장은 우수한 내구성과 유지 보수 비용이 절감되는 장점을 가지고 있어서 고속도로 및 중차량 도로에 적용되고 있다. 그러나 콘크리트 포장은 높은 강성으로 인해 주위 온도 및 주위 환경에 따른 시공 제약의 환경적 요소가 잔존하고, 양생기간이 오래 소요되고, 건조 수축에 의한 균열 발생, 승차감 및 쾌적성 등에 대한 단점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 특허문헌 0001에는 속경성 시멘트 결합재 10 내지 16 중량부, 잔골재 44 내지 55 중량부, 굵은 골재 20 내지 35 중량부, 물 0.1 내지 5 중량부, 아크릴 개질 에멀젼 1 내지 8 중량부 및 친수성 섬유 0.1 내지 4 중량부를 포함하며, 상기 아크릴 개질 에멀젼은 아크릴 수지, 라텍스 및 부틸 아클릴에이트를 함유하는 것을 특징으로 하는 속경성 콘크리트 조성물을 기재하고 있다.
그러나 특허문헌 0001과 같은 종래 폴리머 시멘트 콘크리트는 고가의 폴리머 분산액을 사용함으로써 공사비의 상승 원인이 되고 있다. 또한, 속경성 폴리머 시멘트 콘크리트는 그 재료 자체의 특징으로 인해 초기 수분 증발이 빠르게 발생하므로 초기 콘크리트의 균열, 건조 수축 및 수화열이 높아 균열이 발생하기 쉽다는 문제가 있었다.
한국등록특허 제10-0873391호 (발명의 명칭 : 속경성 콘크리트 조성물, 그 제조방법 및 속경성 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하자하는 기술적 과제는 시간이 경과하여도 슬럼프 경시변화가 크지 않아 작업성이 우수하고, 압축강도, 휨강도, 28일 후 접착강도, 동결 융해에 대한 저항성 등이 우수하여 내구성이 크게 상승된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장 보수공법을 제공함에 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 속경성 콘크리트 조성물은 속경성 시멘트계 결합재 17 내지 20 중량부, 잔골재 48 내지 52 중량부, 굵은 골재 20 내지 40 중량부, 친수성 섬유 0.1 내지 1 중량부, 물 2 내지 3 중량부 및 폴리머 에멀젼 4 내지 6 중량부를 혼합한 것이고, 상기 속경성 시멘트계 결합재는, 칼슘설포알루미네이트 85 내지 93 중량부, 석고분말 7 내지 15 중량부, 실리콘계 소포제 0.05 내지 0.5 중량부, 타트타르산 0.4 내지 0.6 중량부, 리튬카보네이트 0.1 내지 3 중량부, 감수제 0.1 내지 3 중량부를 혼합한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 속경성 콘크리트 조성물에 있어, 상기 속경성 시멘트계 결합재는, 칼슘설포알루미네이트 85 내지 93 중량부; 및 반수석고와 무수석고를 1:1 내지 2:1의 중량비율로 혼합한 석고분말 7 내지 15 중량부;를 혼합한 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 속경성 콘크리트 조성물에 있어, 상기 폴리머 에멀젼은, SB 에멀젼 80 내지 93 중량부, 메틸메타크릴레이트 5 내지 15 중량부, 유화제 1 내지 3 중량부 및 실란계 에멀젼 1 내지 2 중량부를 혼합한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상술한 속경성 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법을 포함한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 콘크리트 포장 보수공법은, 파쇄기를 이용하여 교량 상에 형성된 포장층을 제거하는 단계; 쇼트블라스팅을 이용하여 요철부 및 방수층을 제거하여 표층을 표면처리하는 단계; 쇼트 블라스팅 또는 워터제트를 이용하여 콘크리트의 열화된 부위를 제거하고 흡입기를 이용하여 표면을 청소하는 단계; 콘크리트가 열화된 부위가 제거된 표면 상에 상기 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 포설하는 단계; 상기 속경성 시멘트 콘크리트 조성물이 포설된 포장 표면을 기존 포장면과 평탄하게 되도록 더블 바이브레이터 또는 콘크리트 피니셔를 이용하여 정지하는 단계; 및 상기 속경성 시멘트 콘크리트 조성물이 경화되지 않은 상태에서 미끄럼을 방지하기 위하여 경사 타이닝기를 이용하여 표면을 안정화하고, 콘크리트의 균열 방지와 품질 개선을 위해 표층 보호제 또는 양생제를 분무하는 단계;를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은 슬럼프의 변화가 크지 않아 작업성이 현저히 우수한 장점을 가지고, 압축강도, 휨강도, 접착강도가 현저히 높아 내구성이 우수한 장점을 가진다.
또한, 본 발명은 이물질의 침투를 줄일 수 있어서 양질의 콘크리트를 양생할 수 있는 장점을 가지고, 양생 후 콘크리트 조직에 미세한 균열의 발생을 방지하게 되어 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이하 본 발명에 관하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예 및 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명의 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은, 속경성 시멘트계 결합재 17 내지 20 중량부, 잔골재 48 내지 52 중량부, 굵은 골재 20 내지 40 중량부, 친수성 섬유 0.1 내지 1 중량부, 물 2 내지 3 중량부 및 폴리머 에멀젼 4 내지 6 중량부를 혼합한 것 구성상의 특징으로 한다.
상세하게, 상기 속경성 시멘트 결합재의 함량이 17 중량부 미만이면 접착력이 떨어져 결집력이 저하되고, 속경성 시멘트 결합재의 함량이 20 중량부 초과이면 중성화, 염해 및 동결 융해 저항성이 열화됨과 동시에 압축강도 등과 같은 내구성이 저하되므로, 상기 속경성 시멘트 결합재의 함량은 17 내지 20 중량부로 혼합되는 것이 좋다.
골재는 잔골재와 굵은 골재로 구분되며, 입경이 5㎜ 이하인 것을 잔골재라 하고 입경이 5㎜ 보다 큰 것을 굵은 골재로 구분할 수 있다.
상기 잔골재의 함량이 48 중량부 미만이면 작업성과 마감성이 불량해지는 문제점이 있으며, 52 중량부를 초과하는 경우에는 물-시멘트 비율이 증가하여 강도가 떨어지는 문제점이 있기 때문에 잔골재는 48 내지 52 중량부로 포함시켜 사용되는 것이 바람직하다.
상기 굵은 골재의 함량이 20 중량부 미만이면 작업성과 마감성이 불량해지는 문제점이 있으며, 40 중량부를 초과하는 경우에는 물-시멘트 비율이 증가하여 강도가 떨어지는 문제점이 있기 때문에 굵은 골재는 20 내지 40 중량부로 포함시켜 사용되는 것이 바람직하다.
친수성 섬유는 콘크리트 수축 방지와 수밀성 향상을 위해 사용된다. 친수성 섬유의 함량이 0.1 중량부 미만이면 친수성 섬유 첨가에 따른 수축 방지와 수밀성 향상 효과가 미미하여 바람직하지 못하고, 친수성 섬유의 함량이 1 중량부 초과이면 콘크리트의 미세 균열을 조장할 수 있어서 강도 등을 저하시키는 문제가 있다.
폴리머 에멀젼은 점도 조절과 성형성을 향상시키고, 초기 압축강도를 향상시키기 위해 사용된다. 폴리머 에멀젼의 함량이 4 중량부 미만이면 점도가 높아져서 작업성(슬럼프)이 떨어지는 문제점이 있고, 폴리머 에멀젼의 함량이 6 중량부 초과이면 점도가 낮아지며, 취성이 강해짐과 동시에 성형성이 떨어지고, 수화반응을 지연시켜 초기 압축강도 발현을 저하시키며 제품 가격이 높아져서 경제적이지 못하다는 단점을 가지므로, 상기 폴리머 에멀젼의 함량은 4 내지 6 중량부가 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 속경성 시멘트 콘크리트 조성물에 있어, 상기 속경성 시멘트계 결합재는, 보통 포틀렌트 시멘트 30 내지 40 중량부, 칼슘설포알루미네이트 85 내지 93 중량부, 석고분말 7 내지 15 중량부, 실리콘계 소포제 0.05 내지 0.5 중량부, 타르타르산 0.4 내지 0.6 중량부, 리튬카보네이트 0.1 내지 3 중량부 및 감수제 0.1 내지 3 중량부를 혼합한 것을 구성상의 특징으로 한다.
상세하게, 본 발명에 따른 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은 물과 반응하여 에트링자이트(Ettringite)라는 수화물을 생성시켜 수시간내에 높은 강도를 가지게 한다. 이러한 수화반응은 물과 접촉된 후 바로 칼슘설포알루미네이트로부터 용출되는 Ca2 + 이온 및 Al3 + 이온이 반응하여 칼슘알루미네이트 수화물이 생성되고 이후에 석고에서 용출된 SO3- 이온과 반응하여 빠른 속도로 침상 결정의 3차원적 망목구조를 형성하는 고황산염의 에트링자이트를 생성시킨다. 이러한 수화반응은 일반적으로 물과 접촉한 이후부터 바로 나타나기 때문에 지연제 0.1 내지 0.3 중량부를 사용하여 응결시간을 조절하는 것이 바람직하다.
상세하게, 상기 보통 포틀랜드 시멘트는 KS L 5201 품질 기준을 만족하는 시멘트일 수 있다. 상기 보통 포틀랜드 시멘트의 함량이 30 중량부 미만이면 칼슘설포알루미네이트 함량이 증가하여 요구되는 배합수량이 급격히 증가하고, 가사시간 조절이 어려워질 수 있고, 상기 배합수 증가에 따른 콘크리트의 강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다. 또한, 상기 보통 포틀랜드 시멘트의 함량이 40 중량부를 초과하면 요구되는 배합수량이 절감되고 분산성은 개선되나 초기 강도확보가 어려워지는 문제점이 있으므로, 상기 보통 포틀랜드 시멘트의 함량은 30 내지 40 중량부인 것이 바람직하다.
상기 칼슘설포알루미네이트는 3CaO·3Al2O3·CaSO의 화합물로서, 수화하여 에트링자이트(ettringite)를 생성하는 것으로 시멘트 결합재의 응결특성, 건조수축, 수밀성 및 강도를 조절하는 기능을 가진다. 상기 칼슘설포알루미네이트의 함량이 85 중량부 미만이면 시멘트 결합재의 응결특성, 건조수축, 수밀성 및 강도를 조절하는 기능이 미미하거나 수밀성이 약화될 우려가 있어서 바람직하지 못하고, 상기 칼슘설포알루미네이트의 함량이 95 중량부 초과이면 수화반응시 에트링자이트 침상결정이 과다하게 생성되어 체적팽창율이 높아지게 되어 건조수축이 크게 발생하고, 내구성이 저하되는 문제점이 있으므로, 상기 칼슘설포알루미네이트의 함량은 85 내지 95 중량부인 것이 바람직하다.
상기 석고분말은 상기 속경성 시멘트 결합재의 다른 성분들과 혼합되어, 초기 강도 발현 및 수축을 방지하는 기능을 가진다. 또한, 조직을 치밀하게 하여 콘크리트의 균열을 방지하고 콘크리트의 수축을 방지할 수 있는 효과가 있다.
상기 석고 분말의 함량이 5 중량부 미만이면 콘크리트 초기 강도 및 균열 발생 억제 효과가 미미할 수 있고, 상기 석고 분말의 함량이 15 중량부 초과이면 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나, 과팽창 또는 내수성이 저하될 수 있는 문제점이 있으므로, 상기 석고 분말의 함량은 5 내지 15 중량부인 것이 바람직하다.
한편, 상기 속경성 시멘트계 결합재는, 칼슘설포알루미네이트 85 내지 93 중량부; 및 반수석고와 무수석고를 1:1 내지 2:1의 중량비율로 혼합한 석고분말 7 내지 15 중량부;를 혼합한 것을 포함하는데, 반수석고와 무수석고를 1:1 내지 2:1의 중량비율로 혼합하는 경우 휨강도, 28일 후 접착강도, 동결융해 저항성 등을 상승시켜 내구성을 향상시키는 효과를 가진다.
상기 실리콘계 소포제는 폴리머개질 속경성 콘크리트 조성물을 혼합하는 경우에 발생될 수 있는 공기포의 생성을 억제하고 콘크리트의 동결융해 저항성 유지를 위해 사용된다. 이러한 효과를 발현하기 위해서는 상기 실리콘계 소포제는 0.05 내지 0.5 중량부로 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 타르타르산은 Ca2+ 이온의 농도가 최고시기에 도달하는 시간을 억제하고 농도가 낮아지도록 불용성의 금속착염을 생성시켜 수화를 지연하는 작용을 한다. 상술한 에트링자이트의 생성반응은 기온에 따라 많은 차이를 나타내는데, 외부 온도가 높은 하절기에는 초속경 시멘트의 수화반응이 매우 빨라져, 타르타르산의 사용량이 많아지게 되며, 반대로 외부 온도가 낮은 동절기에는 수화반응이 매우 느려지게 되므로 타르타르산의 사용량이 매우 적어지게 된다. 바람직한 타르타르산의 사용량은 0.4 내지 0.6 중량부일 수 있다.
상기 리튬카보네이트는 응결을 지연시킨 이후 에트링자이트의 생성반응을 촉진시켜 초기강도 발현을 높이기 위해 사용된다. 바람직한 리튬카보네이트의 사용량은 0.4 내지 0.6 중량부일 수 있다.
상기 감수제는 본 발명에 따른 속경성 콘크리트 조성물의 작업성 향상과, 물/시멘트비 저감을 통한 수밀성 향상을 위해 사용된다. 감수제의 예로는 나프탈렌설폰산염계, 멜라민계 및 폴리카본산염계의 축합물 중에서 선택된 1종이 사용될 수 있으며, 그 사용량은 0.1 내지 3 중량부인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 속경성 콘크리트 조성물에 있어, 상기 폴리머 에멀젼은, SB 에멀젼 80 내지 93 중량부, 메틸메타크릴레이트 5 내지 15 중량부, 유화제 1 내지 3 중량부 및 실란계 에멀젼 1 내지 2 중량부를 혼합한 것을 구성상의 특징으로 한다.
상세하게, 상기 SB 에멀젼은 스티렌-부타디엔 공중합체로서 무기성분 표면의 양이온과 선택적으로 이온 결합하고 무기 성분과 양이온의 결합으로 부분적으로 접착하여 전체적으로 매트릭스 구조(또는 카드-하우스(card-house) 구조)를 형성함으로서 무기물간 결합을 유도하는 특징을 갖고 있다. 또한, 외부에서 주어진 외력에 의해 분산과 결합이 반복적으로 이루어지는 회합형 분산 및 결합 특성을 갖고 있는데, 외력이 소실되는 경우 분산성이 완화되며, 상온 이상에서 자기 필름화 과정을 통해 자연 경화되어 연속 매트릭스(matrix)를 형성한다. 특히, SB 에멀젼은 상온 경화형이고, 인장강도 및 신축능력이 뛰어나 습윤상태에서도 초기 필름 형상을 유지하는 특성이 있다. SB 에멀젼은 강도를 향상시키고, 내염해성 및 동결융해 저항성 등의 내구성을 향상시키는 효과가 있다. 이러한 효과를 발현하기 위해서는 SB 에멀젼 80 내지 93 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 메틸메타크릴레이트(methylmethacrylate; MMA)는 햇빛 등의 날씨 및 기후에 견디는 성질인 내후성이 우수하여 외부 환경 변화(날씨 및 기후 변화)에 의한 부식 등을 억제함과 동시에 포장체로 침투하여 일체화 시켜줌으로써 부착강도 및 인성을 개선하기 위하여 첨가한다. 메틸메타크릴레이트는 무색 투명한 액체로, C4 유분을 원료로 하여 제조된 터트-부틸 알코올(Tert-Butyl Alcohol; TBA)을 기체상태에서 산화시켜 메타크릴산을 제조한 후, 메탄올로 에스테르화하여 제조할 수 있다. 메틸메타크릴레이트는 투명성, 내후성, 착색성이 우수하고 안정성이 매우 높은 편에 속한다. 상기 메틸메타아크릴레이트(MMA)의 함량은 5 내지 15 중량부인 것이 바람직한데, 상기 메틸메타아크릴레이트(MMA)의 함량이 5 중량부 미만이면 작업성이 좋지 않고, 상기 메틸메타아크릴레이트(MMA)의 함량이 15 중량부를 초과하면 점도가 작아 작업성은 좋아지나 경화 시간이 길어지고 강도가 약해질 수 있다.
상기 유화제는 유화제의 이온에 따라 양이온(C)계, 음이온(A)계, 비이온(N)계로 분류할 수 있고, 응결속도에 따라 급속응결(Rapid Setting; RS) 계열, 중속응결(Medium Setting; MS) 계열, 완속응결(Slow Setting; SS) 계열로 나눌 수 있다. 급속응결(RS) 계열의 양이온계 유화제인 RS(C)-3 또는 RS(C)-4가 사용되고 있으며, 중속응결과 완속응결 계열의 중간 정도인 양이온계 유화제를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 효과 발현을 위해서는 상기 유화제는 1 내지 3 중량부 사용되는 것이 바람직하다.
상기 실란계 에멀젼은 CH3(CH2)7Si(OCH2CH3)3 화학구조식을 갖는 알킬알콕시 실란 에멀젼일 수 있으며, 상기 실란계 에멀젼은 시멘트의 수산화칼슘과 반응하여 내구성 및 내후성을 개선시킨다. 철근 콘크리트에 사용하는 경우 철근의 녹발생을 방지하고 콘크리트의 백화현상을 방지할 수 있고, 오염방지 효과가 있다.
또한, 유화제 및 실란계 에멀젼의 첨가로 인하여 초기 강도를 발현할 수 있으며, 폴리머 에멀젼의 함량을 최소화 시킬 수 있다. 또한, 폴리머-시멘트비를 낮추어도 내구성능 발현에는 문제가 발생되지 않는다. 폴리머-시멘트비를 낮추기 위하여 폴리머 에멀젼을 제조할 때 실란계 에멀젼을 일부 첨가하여 낮은 폴리머-시멘트비에서도 동일한 효과를 얻을 수가 있다.
또한, 본 발명은 상술한 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 이용하여 콘크리트 포장을 보수할 수 있다. 콘크리트 포장을 보수하기 위하여 먼저 파쇄기를 이용하여 교량 상에 형성된 포장층을 제거한다. 이어서, 쇼트블라스팅를 이용하여 요철부 및 방수층을 제거하여 표층을 표면 처리한다. 다음에, 쇼트블라스팅 또는 워터젯트를 이용하여 콘크리트의 열화된 부위를 제거하고 흡입기를 이용하여 표면을 청소한다. 이어서, 콘크리트가 열화된 부위가 제거된 표면 상에 본 발명의 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 포설한다. 다음에, 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 포설된 포장 표면을 기존 포장면과 평탄하게 되도록 더블 바이브레이터 또는 콘크리트 피니셔를 이용하여 정지한다. 이어서, 상기 속경성 시멘트 콘크리트 조성물이 경화되지 않은 상태에서 미끄럼을 방지하기 위하여 종·횡방향 경사 타이닝기를 이용하여 표면을 안정화하고, 콘크리트의 균열 방지와 품질 개선을 위해 표층보호제 및 양생제를 분무하여 안정화한다.
이하에서 실시 예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
속경성 시멘트계 결합재 17 중량부, 잔골재 48 중량부, 굵은 골재 20 중량부, 친수성 섬유 0.1 중량부를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 2 중량부와 폴리머 에멀젼 4 중량부를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 속경성 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 30 중량부, 칼슘설포알루미네이트 85 중량부, 반수석고와 무수석고를 2:1 중량비율로 혼합한 석고분말 15 중량부, 실리콘계 소포제 0.05 중량부, 타르타르산 0.4 중량부, 리튬카보네이트 0.1 중량부 및 감수제 0.1 중량부를 혼합하여 사용하였다.
또한, 상기 폴리머 에멀젼은 SB 에멀젼 93 중량부, 메틸메타크릴레이트 5 중량부, 유화제 1 중량부 및 실란계 에멀젼 1 중량부를 혼합하여 사용하였다. 상기 유화제는 RS(C)-4를 사용하였고, 상기 실란계 에멀젼은 알킬알콕시 실란 에멀젼을 사용하였다.
[실시예 2]
속경성 시멘트계 결합재 18 중량부, 잔골재 50 중량부, 굵은 골재 30 중량부, 친수성 섬유 0.5 중량부를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 2.5 중량부와 폴리머 에멀젼 5 중량부를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 속경성 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 35 중량부, 칼슘설포알루미네이트 90 중량부, 반수석고와 무수석고를 1:1 중량비율로 혼합한 석고분말 10 중량부, 실리콘계 소포제 0.3 중량부, 타르타르산 0.5 중량부, 리튬카보네이트 1 중량부 및 감수제 1 중량부를 혼합하여 사용하였다.
또한, 상기 폴리머 에멀젼은 SB 에멀젼 93 중량부, 메틸메타크릴레이트 5 중량부, 유화제 1 중량부 및 실란계 에멀젼 1 중량부를 혼합하여 사용하였다. 상기 유화제는 RS(C)-4를 사용하였고, 상기 실란계 에멀젼은 알킬알콕시 실란 에멀젼을 사용하였다.
[실시예 3]
속경성 시멘트계 결합재 20 중량부, 잔골재 52 중량부, 굵은 골재 40 중량부, 친수성 섬유 1 중량부를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 3 중량부와 폴리머 에멀젼 6 중량부를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 속경성 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 40 중량부, 칼슘설포알루미네이트 95 중량부, 반수석고와 무수석고를 4:3 중량비율로 혼합한 석고분말 5 중량부, 실리콘계 소포제 0.5 중량부, 타르타르산 0.6 중량부, 리튬카보네이트 3 중량부 및 감수제 3 중량부를 혼합하여 사용하였다.
또한, 상기 폴리머 에멀젼은 SB 에멀젼 93 중량부, 메틸메타크릴레이트 5 중량부, 유화제 1 중량부 및 실란계 에멀젼 1 중량부를 혼합하여 사용하였다. 상기 유화제는 RS(C)-4를 사용하였고, 상기 실란계 에멀젼은 알킬알콕시 실란 에멀젼을 사용하였다.
[실시예 4]
속경성 시멘트계 결합재 18 중량부, 잔골재 50 중량부, 굵은 골재 30 중량부, 친수성 섬유 0.5 중량부를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 2.5 중량부와 폴리머 에멀젼 5 중량부를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 속경성 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 35 중량부, 칼슘설포알루미네이트 90 중량부, 반수석고와 무수석고를 1:1 중량비율로 혼합한 석고분말 10 중량부, 실리콘계 소포제 0.3 중량부, 타르타르산 0.5 중량부, 리튬카보네이트 1 중량부 및 감수제 1 중량부를 혼합하여 사용하였다.
또한, 상기 폴리머 에멀젼은 SB 에멀젼 85 중량부, 메틸메타크릴레이트 13 중량부, 유화제 1 중량부 및 실란계 에멀젼 1 중량부를 혼합하여 사용하였다. 상기 유화제는 RS(C)-4를 사용하였고, 상기 실란계 에멀젼은 알킬알콕시 실란 에멀젼을 사용하였다.
[실시예 5]
속경성 시멘트계 결합재 18 중량부, 잔골재 50 중량부, 굵은 골재 30 중량부, 친수성 섬유 0.5 중량부를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 2.5 중량부와 폴리머 에멀젼 5 중량부를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 속경성 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 35 중량부, 칼슘설포알루미네이트 90 중량부, 반수석고와 무수석고를 1:1 중량비율로 혼합한 석고분말 10 중량부, 실리콘계 소포제 0.3 중량부, 타르타르산 0.5 중량부, 리튬카보네이트 1 중량부 및 감수제 1 중량부를 혼합하여 사용하였다.
또한, 상기 폴리머 에멀젼은 SB 에멀젼 80 중량부, 메틸메타크릴레이트 15 중량부, 유화제 3 중량부 및 실란계 에멀젼 3 중량부를 혼합하여 사용하였다. 상기 유화제는 RS(C)-4를 사용하였고, 상기 실란계 에멀젼은 알킬알콕시 실란 에멀젼을 사용하였다.
[비교예 1]
속경성 시멘트계 결합재 16 중량부, 잔골재 45 중량부, 굵은 골재 15 중량부, 친수성 섬유 0.05 중량부를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 1.5 중량부와 폴리머 에멀젼 1.5 중량부를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 속경성 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 25 중량부, 칼슘설포알루미네이트 80 중량부, 반수석고와 무수석고를 1:1 중량비율로 혼합한 석고분말 17 중량부, 실리콘계 소포제 0.01 중량부, 타르타르산 0.3 중량부, 리튬카보네이트 0.05 중량부 및 감수제 4 중량부를 혼합하여 사용하였다.
또한, 상기 폴리머 에멀젼은 SB 에멀젼 93 중량부, 메틸메타크릴레이트 5 중량부, 유화제 1 중량부 및 실란계 에멀젼 1 중량부를 혼합하여 사용하였다. 상기 유화제는 RS(C)-4를 사용하였고, 상기 실란계 에멀젼은 알킬알콕시 실란 에멀젼을 사용하였다.
[비교예 2]
속경성 시멘트계 결합재 22 중량부, 잔골재 55 중량부, 굵은 골재 45 중량부, 친수성 섬유 1.5 중량부를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 3.5 중량부와 폴리머 에멀젼 7 중량부를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 속경성 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 45 중량부, 칼슘설포알루미네이트 97 중량부, 반수석고와 무수석고를 1:1 중량비율로 혼합한 석고분말 3 중량부, 실리콘계 소포제 0.7 중량부, 타르타르산 0.7 중량부, 리튬카보네이트 4 중량부 및 감수제 4 중량부를 혼합하여 사용하였다.
또한, 상기 폴리머 에멀젼은 SB 에멀젼 93 중량부, 메틸메타크릴레이트 5 중량부, 유화제 1 중량부 및 실란계 에멀젼 1 중량부를 혼합하여 사용하였다. 상기 유화제는 RS(C)-4를 사용하였고, 상기 실란계 에멀젼은 알킬알콕시 실란 에멀젼을 사용하였다.
[비교예 3]
속경성 시멘트계 결합재 18 중량부, 잔골재 50 중량부, 굵은 골재 30 중량부, 친수성 섬유 0.5 중량부를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 2.5 중량부와 폴리머 에멀젼 5 중량부를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 속경성 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 35 중량부, 칼슘설포알루미네이트 90 중량부, 반수석고와 무수석고를 1:1 중량비율로 혼합한 석고분말 10 중량부, 실리콘계 소포제 0.3 중량부, 타르타르산 0.5 중량부, 리튬카보네이트 1 중량부 및 감수제 1 중량부를 혼합하여 사용하였다.
또한, 상기 폴리머 에멀젼은 SB 에멀젼 95 중량부, 메틸메타크릴레이트 4 중량부, 유화제 0.5 중량부 및 실란계 에멀젼 0.5 중량부를 혼합하여 사용하였다. 상기 유화제는 RS(C)-4를 사용하였고, 상기 실란계 에멀젼은 알킬알콕시 실란 에멀젼을 사용하였다.
[비교예 4]
속경성 시멘트계 결합재 18 중량부, 잔골재 50 중량부, 굵은 골재 30 중량부, 친수성 섬유 0.5 중량부를 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 2.5 중량부와 폴리머 에멀젼 5 중량부를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 속경성 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 35 중량부, 칼슘설포알루미네이트 90 중량부, 반수석고와 무수석고를 1:1 중량비율로 혼합한 석고분말 10 중량부, 실리콘계 소포제 0.3 중량부, 타르타르산 0.5 중량부, 리튬카보네이트 1 중량부 및 감수제 1 중량부를 혼합하여 사용하였다.
또한, 상기 폴리머 에멀젼은 SB 에멀젼 78 중량부, 메틸메타크릴레이트 16 중량부, 유화제 3.5 중량부 및 실란계 에멀젼 2.5 중량부를 혼합하여 사용하였다. 상기 유화제는 RS(C)-4를 사용하였고, 상기 실란계 에멀젼은 알킬알콕시 실란 에멀젼을 사용하였다.
[시험예 1]
상기 실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 4에서 제조된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F2402에 규정한 방법에 따라 슬럼프 시험(반죽의 정도)을 한 결과를 하기 표 1에 수록하였다. 슬럼프 시험은 콘크리트 반죽의 질기를 시험하는 것으로, 수치가 클수록 콘크리트의 타설시 작업성이 우수하다는 것을 의미한다.
구분 슬럼프경시변화(cm)
비빔직후 20분경과후 30분경과후 40분경과후 50분경과후
실시예1 26.0 23.4 18.2 14.3 9.1
실시예2 24.7 22.1 18.2 13.0 7.8
실시예3 24.7 22.1 16.9 11.7 7.8
실시예4 23.4 22.1 19.5 16.9 14.3
실시예5 23.4 19.5 16.9 14.3 10.4
비교예1 23.4 21.1 16.4 12.9 8.2
비교예2 22.2 19.9 16.4 11.7 7.0
비교예3 14.4 10.8 8.1 6.3 4.5
비교예4 17.1 10.8 8.1 5.4 2.7
상기 표 1에 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 5에 따른 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1 내지 4에 비해 작업성이 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 비교예 3 및 4에 따른 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은 작업성이 현저히 저하되는 것을 알 수 있었다. 더불어, 실시예 5는 시간이 경과하여도 슬럼프의 변화가 크지 않아 작업성이 매우 우수함을 확인하였다.
[시험예 2]
상기 실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 4에서 제조된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2405에 규정한 방법에 따라 압축강도 시험을 한 결과를 하기 표 2에 수록하였다.
구분 압축강도(kgf/cm2)
3시간후 6시간후 24시간후 7일후 28일후
실시예1 273 385 435 495 563
실시예2 270 382 432 491 559
실시예3 264 381 430 482 539
실시예4 273 387 450 507 570
실시예5 271 384 437 494 567
비교예1 218 308 348 396 451
비교예2 216 305 346 392 447
비교예3 164 231 261 297 338
비교예4 162 229 259 294 335
상기 표 2에 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 5는 시공 후, 3시간이 경과하면 경화되기 때문에 타설된 콘크리트에서 다른 작업을 수행할 수 있지만, 비교예 3 및 3는 1일이 경과하여도 경화되지 않아 다른 작업을 전혀 수행할 수 없다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 완전히 경화된 후에도 실시예 1 내지 5가 비교예 1 내지 4에 비하여 압축강도가 월등히 높으므로 내구성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
[시험예 3]
상기 실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 4에서 제조된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2408에 규정한 방법에 따라 휨강도 시험을 한 결과를 하기 표 3에 수록하였다.
구분 휨강도(kgf/cm2)
3시간후 6시간후 24시간후 7일후 28일후
실시예1 66 78 90 112 125
실시예2 67 78 89 100 122
실시예3 74 84 103 119 132
실시예4 78 91 108 126 142
실시예5 74 84 103 119 138
비교예1 40 47 54 67 75
비교예2 40 47 53 60 73
비교예3 46 55 63 78 87
비교예4 47 55 62 70 86
상기 표 3에 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 5에서 제조된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은 시공 후, 3시간이 경과하면 경화되어 외부의 하중에 대한 저항력이 발생하여 콘크리의 변형이 발생되지 않는다. 이에 반해, 비교예 1 및 2는 1일이 경과하여도 경화되지 않으므로, 외부에서 하중이 발생하면 타설되어 있는 콘크리트가 쉽게 파손되거나 변형된다. 특히, 콘크리트가 완전히 경화되는 28일 후에는 실시예 1 내지 5가 비교예 1 및 2에 비하여 휨강도가 월등히 높으므로 내구성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
[시험예 4]
상기 실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 4에서 제조된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 JIS A 6916 (Wall coatings for thick textured finishes; 마무리 도포제용 바탕 조정 도포제)에 규정된 방법에 의해 접착강도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 수록하였다.
구분 접착강도(kgf/cm2)
3시간후 24시간후 7일후 28일후
실시예1 23 27 31 35
실시예2 23 26 31 36
실시예3 25 27 33 38
실시예4 26 29 33 40
실시예5 29 30 33 42
비교예1 19 22 25 28
비교예2 19 21 25 29
비교예3 12 14 16 18
비교예4 13 15 17 19
상기 표 4에 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 5에서 제조된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은 콘크리트가 완전히 경화되는 28일 후에는 비교예 1 내지 4에 비해 접착강도가 월등히 높으므로 내구성이 우수한 것을 확인하였다.
[시험예 5]
실시예 1 내지 5에서 제조된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 내지 4에 의하여 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2504에 규정한 방법에 따라 흡수율의 측정 결과를 하기 표 5에 수록하였다. 흡수율이 높으면 불순물이나 물이 콘크리트의 내부로 침투하게 되고 콘크리트의 내부에 기공률이 증가하게 되어 구조물의 파손을 초래하는 문제가 발생한다.
구분 흡수율(%)
실시예1 1.35
실시예2 1.26
실시예3 1.17
실시예4 1.05
실시예5 1.03
비교예1 1.53
비교예2 1.35
비교예3 7.25
비교예4 3.78
위의 표 5에 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 5에서 제조된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1 내지 4에 비하여 흡수율이 낮으므로, 이물질의 침투를 줄일수 있어서 양질의 콘크리트를 양생할 수 있는 장점을 가진다.
[시험예 6]
실시예 1 내지 5에서 제조된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 내지 4에 의하여 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2504에 규정한 방법에 따라 얻은 동결융해 저항성 시험의 측정 결과를 하기 표 6에 수록하였다. 동결융해는 콘크리트에 흡수된 수분이 결빙되고 녹는 것을 말하는 것으로, 동결융해가 반복되면 콘크리트 조직에 미세한 균열이 발생하게 되어 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
구분 내구성지수
실시예1 97
실시예2 97
실시예3 96
실시예4 98
실시예5 99
비교예1 89
비교예2 91
비교예3 48
비교예4 71
상기 표 6에 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 5에서 제조된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1 내지 4에 비하여 내구성지수가 월등히 높으므로 내구성이 향상된 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 (4)

  1. 속경성 시멘트계 결합재 17 내지 20 중량부, 잔골재 48 내지 52 중량부, 굵은 골재 20 내지 40 중량부, 친수성 섬유 0.1 내지 1 중량부, 물 2 내지 3 중량부 및 폴리머 에멀젼 4 내지 6 중량부를 혼합한 것이고,
    상기 속경성 시멘트계 결합재는,
    보통 포틀렌트 시멘트 30 내지 40 중량부, 칼슘설포알루미네이트 85 내지 93 중량부, 반수석고와 무수석고를 1:1 내지 2:1의 중량비율로 혼합한 석고분말 7 내지 15 중량부, 실리콘계 소포제 0.05 내지 0.5 중량부, 타르타르산 0.4 내지 0.6 중량부, 리튬카보네이트 0.1 내지 3 중량부 및 감수제 0.1 내지 3 중량부를 혼합한 것이고;
    상기 폴리머 에멀젼은,
    SB 에멀젼 80 내지 93 중량부, 메틸메타크릴레이트 5 내지 15 중량부, 유화제 1 내지 3 중량부 및 실란계 에멀젼 1 내지 2 중량부를 혼합한 것이고;
    상기 메틸메타크릴레이트는 C4 유분을 원료로 하여 제조된 터트-부틸 알코올(Tert-Butyl Alcohol; TBA)을 기체상태에서 산화시켜 메타크릴산을 제조한 후, 메탄올로 에스테르화하여 제조되는 것이고;
    상기 유화제는 양이온계 유화제인 RS(C)-3 또는 RS(C)-4이고;
    상기 실란계 에멀젼은 CH3(CH2)7Si(OCH2CH3)3 화학구조식을 갖는 알킬알콕시 실란 에멀젼인 것을 사용하여;
    KS F2402에 규정한 방법에 따른 슬럼프 시험(반죽의 정도) 결과, 슬럼프경시변화(cm) 값이 비빔직후, 23.4 내지 26.0이고, 20분경과후, 19.5 내지 23.4이고, 30분경과후, 16.9 내지 18.2이고, 40분경과후, 11.7 내지 16.9이고, 50분경과후, 7.8 내지 14.3이고; KS F 2405에 규정한 방법에 따른 압축강도(kgf/cm2) 값이 3시간후, 264 내지 273이고, 6시간후, 381 내지 387이고, 24시간후, 430 내지 450이고, 7일후, 482 내지 507이고, 28일후, 539 내지 570이고; KS F 2408에 규정한 방법에 따른 휨강도(kgf/cm2) 값이 3시간후, 66 내지 78이고, 6시간후, 78 내지 91이고, 24시간후, 89 내지 108이고, 7일후, 100 내지 126이고, 28일후, 122 내지 142이고; JIS A 6916 (Wall coatings for thick textured finishes; 마무리 도포제용 바탕 조정 도포제)에 규정된 방법에 의한 접착강도(kgf/cm2) 값이 3시간후, 23 내지 29이고, 24시간후, 26 내지 30이고, 7일후, 31 내지 33이고, 28일후, 35 내지 42이고; KS F 2504에 규정한 방법에 따라 흡수율(%)이 1.03 내지 1.35이고; KS F 2504에 규정한 방법에 따라 얻은 동결융해 저항성 시험의 측정 결과, 내구성지수가 96 내지 99인 것을 특징으로 하는 속경성 콘크리트 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 파쇄기를 이용하여 교량 상에 형성된 포장층을 제거하는 단계;
    쇼트블라스팅을 이용하여 요철부 및 방수층을 제거하여 표층을 표면처리하는 단계;
    쇼트 블라스팅 또는 워터제트를 이용하여 콘크리트의 열화된 부위를 제거하고 흡입기를 이용하여 표면을 청소하는 단계;
    콘크리트가 열화된 부위가 제거된 표면 상에 제 1항에 따른 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 포설하는 단계;
    상기 속경성 시멘트 콘크리트 조성물이 포설된 포장 표면을 기존 포장면과 평탄하게 되도록 더블 바이브레이터 또는 콘크리트 피니셔를 이용하여 정지하는 단계; 및
    상기 속경성 시멘트 콘크리트 조성물이 경화되지 않은 상태에서 미끄럼을 방지하기 위하여 경사 타이닝기를 이용하여 표면을 안정화하고, 콘크리트의 균열 방지와 품질 개선을 위해 표층 보호제 또는 양생제를 분무하는 단계;를 포함하는 제 1항에 따른 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법.
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