KR102333359B1 - 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은, 콘크리트 구조물의 긴급 보수에 사용하는 것으로서, 속경성 시멘트 결합재 15~25 중량%, 잔골재 35~48 중량%, 굵은골재 30~43 중량%, 물 4~10 중량%, 및 폴리머 혼화재 3~6 중량%을 포함하는 조성인 것을 특징으로 한다.

Description

긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물{FAST HARDENING CEMENT CONCRETE COMPOSITION FOR EMERGENCY MAINTENANCE}
본 발명은 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물에 관한 것으로서, 더 상세하게는 콘크리트 포장도로 등과 같은 콘크리트 구조물의 긴급 보수에 안정적으로 사용할 수 있고, 특히 균열저항성을 획기적으로 개선할 수 있는 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 시멘트 콘크리트는 시멘트와 물, 그리고 강도를 위한 골재 및 혼화재료를 적절하게 배합하여 굳힌 혼합물이다. 상기와 같은 시멘트 콘크리트는 시멘트, 골재, 물과 혼화제를 배합한 후 이를 비빈(mixing) 다음에 타설(casting)하되, 시멘트 수화반응(cement hydration)이 일어난 후 응결(setting)과 경화(hardening)가 발생하는 과정에서 콘크리트 구조물을 제조한다.
최근에는 지속적인 기술 개발로 인하여 시멘트 콘크리트의 물성 개선한 다양한 제품이 출시되고 있다. 그 중에서도, 초속경 콘크리트(ultra rapid hardening concrete)는 콘크리트 구조물을 긴급하게 보수할 목적으로 개발한 것으로서, 경화시간이 짧고 단시간 내에 강도발현이 가능하다는 특성을 가지고 있기 때문에 콘크리트 구조물의 긴급 보수용으로 널리 사용하고 있다.
일례로, 도로 포장 또는 교량 바닥판과 같은 콘크리트 구조물은 교통 하중과 열화촉진 환경(예컨대, 동결융해 및 제설제 등)에 지속적으로 노출되기 때문에 철근의 부식, 콘크리트의 탈락, 파손 등과 같은 손상이 발생되고 있다.
따라서, 콘크리트 구조물의 교통을 먼저 차단한 후 초속경 콘크리트를 사용하여 콘크리트 구조물의 손상 부위에 대한 보수 작업을 긴급하게 수행한다. 상기와 같은 콘크리트 구조물의 보수 작업은, 초속경 콘크리트의 사용으로 인해 짧은 시간에 마무리할 수 있고, 그에 따라 교통차단의 시간을 최소화시킬 수 있다.
즉, 한국공개특허 제10-2020-0105567호(발명의 명칭: 저온에서 우수한 경화를 가지는 라텍스 개질 초속경 콘크리트 조성물, 공개일: 2020.09.08)에는, 저온에서도 우수한 경화가 이루어 질 수 있도록 하며, 이로 인해 계절 및 온도에 상관없이 1년 내내 공사를 할 수 있도록 하고, 종래 기술에서 볼 수 없었던 무기질(초속경시멘트) 및 유기질(라텍스)을 혼합하여 우수한 상용성으로 유기, 무기질의 하이브리드형 거대 망상구조를 만들어 압축강도, 휨강도, 부착강도, 방수성 및 더 증진된 내구성을 가질 수 있도록 할 뿐만 아니라 내구수명을 연장시킬 수 있으며, 보다 용이하게 재시공 및 보수가 빠르게 가능하도록 하는 라텍스 개질 초속경 콘크리트 조성물에 관한 기술이 개시되어 있다.
하지만, 종래의 라텍스 개질 초속경 콘크리트는, 교통의 재개방에 필요한 소요강도를 빠른 시간에 얻을 수 있는 장점이 있으나, 높은 수화열과 건조수축으로 인해 콘크리트의 내부에 균열 및 응력을 발생시켜 콘크리트 구조물의 조기 열화 및 다양한 형태의 파손을 일으키는 원인을 제공하고 있다.
따라서, 최근에는 콘크리트 내부의 응력 발생을 최소화하여 균열의 발생 없이도 콘크리트 구조물의 긴급보수에 사용 가능한 콘크리트 조성물에 대한 필요성이 대폭 증가하고 있다.
한국공개특허 제10-2020-0105567호(2020.09.08 공개)
본 발명의 실시예는, 균열저항성을 획기적으로 개선하여 콘크리트 구조물의 긴급보수에 더 안정적이고 효율적으로 사용할 수 있는 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는, 콘크리트 내부에서 응력 발생을 최소화시켜 균열의 발생을 억제함으로써 기존에 사용되었던 초속경 콘크리트 조성물 대신에 콘크리트 구조물의 긴급보수에 사용할 수 있는 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 콘크리트 구조물의 긴급 보수에 사용하는 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물로서, 속경성 시멘트 결합재 15~25 중량%, 잔골재 35~48 중량%, 굵은골재 30~43 중량%, 물 4~10 중량%, 및 폴리머 혼화재 3~6 중량%을 포함하는 조성인 것을 특징으로 하는 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
바람직하게, 상기 속경성 시멘트 결합재는, 칼슘설포알루미네이트 클링커 30~55중량%, 칼슘알루미네이트 클링커 10~20중량%, 포틀랜드 시멘트 7~32중량%, 무수석고 15~35중량%, 소석회 5~15중량%, 고로슬래그 5~20중량%, 및 광물질 섬유 3~7중량%의 조성으로 이루어질 수 있다.
상기 광물질 섬유는, 상기 긴급보수용 속경성 콘크리트의 급격 응결시 초기균열을 억제하기 위하여 월라스토나이트(wollastonite) 또는 세피오라이트(sepiolite) 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
바람직하게, 상기 폴리머 혼화재는, 합성고무 라텍스 65~90 중량% 및 폴리카르본산계 분산유지제 10~35 중량%의 조성으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 폴리카르본산계 분산유지제는, 불포화 카르본산 모노머와 중합이나 공중합이 가능한 모노머로부터 유도될 수 있다.
바람직하게, 상기 폴리머 혼화재는, 상기 합성고무 라텍스와 상기 폴리카르본산계 분산유지제의 혼합물 100 중량부에 대하여 추가적으로 음이온 계면활성제 3~6중량부, 안정제 1~3중량부, 및 소포제 0.3~0.8중량부를 더 부가할 수 있다.
상기 음이온 계면활성제는 카르복실산염, 도데실벤젠설폰산염, 수지산나트륨염, 알킬 나프탈렌 유도체, 클로로벤젠 유도체, 알킬아릴설포네이트, 고급지방산알카리금속염 및 알킬벤젠설폰산염 중에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 안정제는 노닐페닐에테르술폰산염 또는 노닐페닐에테르술폰산 암모늄 중에서 1종을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 소포제는 실리콘계, 지방산계, 오일계, 에스테르계 및 옥시알킬렌계로 구성된 군으로부터 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은, 균열저항성을 획기적으로 개선하여 콘크리트 구조물의 긴급보수에 더 안정적이고 효율적으로 사용할 수 있고, 콘크리트 내부에서 발생되는 응력을 최소화시켜 균열의 발생을 억제함으로써 기존에 사용되었던 초속경 콘크리트 조성물을 대신하여 콘크리트 구조물의 긴급보수에 사용 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은, 단시간(3~4시간)에 소요강도를 발현하여 교통 차단의 시간을 대폭 감소시킬 수 있고, 콘크리트 내부에서의 응력 발생을 최소화시켜 균열의 발생을 방지할 수 있으며, 콘크리트 구조물의 긴급보수시 콘크리트 구조물과의 부착력을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은, 경화 과정에서 내부에 형성되는 공극 및 전이영역(transition zone)의 구조를 개선하여 외부로부터 유해물질의 침투에 대한 저항성을 향상시킬 수 있고, 그에 따라 내구 성능이 크게 높아져서 콘크리트 구조물의 긴급보수용으로 원활하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은, 콘크리트 구조물의 긴급보수에 사용되었던 기존의 초속경 콘크리트 조성물을 대체할 수 있기 때문에, 고가의 라텍스가 다량 포함된 초속경 콘크리트 조성물을 콘크리트 구조물의 긴급보수에 사용할 때보다 비용 부담을 대폭 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 이용하여 긴급 보수 작업을 수행하는 시공 과정이 개략적으로 도시된 도면이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 발명의 일실시예에 따른 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은, 콘크리트 구조물을 긴급하게 보수하기 위해 사용되는 것으로서, 속경성 시멘트 결합재 15~25 중량%, 잔골재 35~48 중량%, 굵은골재 30~43 중량%, 물 4~10 중량%, 및 폴리머 혼화재 3~6 중량%을 포함하는 조성으로 제공될 수 있다.
즉, 본 실시예의 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은, 3~4시간 이내의 단시간에 소요강도를 조기 발현하여 교통 차단 시간을 대폭 줄일 수 있고, 콘크리트 내부에서의 응력 발생을 최소화함으로서 균열의 발생을 방지할 수 있으며, 기존에 존재하는 콘크리트 구조물에 대한 부착력을 높일 수 있다.
뿐만 아니라, 본 실시예의 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은, 콘크리트 내부의 공극 및 전이영역(transition zone)의 구조를 개선하여 외부로부터의 유해물질 침투에 대한 저항성을 높임으로서 내구성능이 우수할 수 있다.
본 실시예의 속경성 시멘트 결합재는 칼슘설포알루미네이트 클링커 30~55중량%, 칼슘알루미네이트 클링커 10~20중량%, 포틀랜드 시멘트 7~32중량%, 무수석고 15~35중량%, 소석회 5~15중량%, 고로슬래그 5~20중량%, 및 광물질 섬유 3~7중량%의 조성으로 이루어질 수 있다.
칼슘설포알루미네이트 클링커는, 시멘트의 수화물인 Ca(OH)2, 소석회 및 석고의 SO3와 반응하여 팽창성, 속경성, 조강성 등의 특성을 발휘할 수 있고, 초기강도의 발현 및 콘크리트의 수축균열 방지할 수 있다. 이를 위하여, 칼슘설포알루미네이트 클링커는 30~55중량%로 첨가되는 것이 바람직할 수 있다.
여기서, 칼슘설포알루미네이트 클링커가 30중량% 미만으로 첨가되는 경우에는, 칼슘설포알루미네이트 클링커에 비하여 무수석고의 양이 상대적으로 많아지기 때문에 조기에 강도발현이 이루어지지 못하는 문제점을 나타낼 수 있다. 그리고, 칼슘설포알루미네이트 클링커가 55중량%를 초과해서 첨가되는 경우에는, 빠른 경화특성을 가지고 있지만, 그에 반하여 후기 강도의 발현에 문제가 발생할 수 있다.
칼슘알루미네이트 클링커는, 초기 강도의 발현 및 콘크리트의 수축균열 방지를 위하여 10~20 중량%로 첨가되는 것이 바람직할 수 있다. 여기서, 칼슘알루미네이트 클링커가 10중량% 미만으로 첨가되는 경우에는, 초기 강도의 발현 및 수축 방지의 효과가 미약할 수 있다. 그리고, 칼슘알루미네이트 클링커가 20중량%을 초과해서 첨가되는 경우에는, 빠른 경화특성으로 좋은 물성을 얻을 수 있으나 제조원가가 높아져 경제적이지 못한 문제점을 나타낼 수 있다.
포틀랜드 시멘트는, 콘크리트를 경제적으로 안정하게 얻을 수 있도록 KS에 규정된 보통 포틀랜드 시멘트를 사용할 수 있다. 상기와 같은 포틀랜드 시멘트는 5~32 중량%로 첨가되는 것이 바람직할 수 있다. 여기서, 포틀랜드 시멘트가 5중량% 미만으로 첨가되는 경우에는, 후기 강도의 발현을 저하시켜 발명의 장점을 나타내기 어려울 수 있다. 그리고, 포틀랜드 시멘트가 32중량%를 초과해서 첨가되는 경우에는, 칼슘설포알루미네이트 클링커의 함유량이 상대적으로 감소하여 조기강도발현 특성이 발현되기 어려워져 단기간에 소요강도를 확보하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
무수석고는, 수화광물인 애트링자이트의 형성용으로 첨가되는 것으로써, 15 ~35중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 여기서, 무수석고가 15중량% 미만으로 첨가되는 경우에는, 수화물의 생성이 충분하지 못하여 애트링자이트가 모노설페이트로 전이할 수 있고, 그로 인하여 강도 저하의 문제가 발생할 수 있다. 그리고, 무수석고가 35중량%를 초과해서 첨가되는 경우에는, 칼슘설포알루미네이트 클링커의 수화를 지연시켜 작업시간이 증가할 수 있고, 초기강도의 발현에 지장을 초래할 수 있으며, 경화된 콘크리트의 과팽창으로 강도 저하가 일어날 수 있다.
소석회는, 초기강도를 향상시킬 목적으로 첨가되는 것으로써, 5~15중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 여기서, 소석회가 5중량% 미만으로 첨가되는 경우에는, 초기강도의 발현에 문제가 발생할 수 있다. 그리고, 소석회가 15중량%를 초과해서 첨가되는 경우에는, 플로우값이 급격하게 떨어질 수 있고, 경화된 콘크리트의 내부에 과량의 Ca(OH)2 함량 때문에 장기적으로 구조가 취약해지는 문제가 발생할 수 있다.
고로슬래그는, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위해 5~20중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 여기서, 고로슬래그가 5중량% 미만으로 첨가되는 경우에는, 장기강도의 발현 및 내구성의 증진 효과가 미흡할 수 있다. 그리고, 고로슬래그가 20중량%를 초과해서 첨가되는 경우에는, 장기 강도 및 내구성은 증진되지만, 초기강도 발현이 지연되는 문제가 발생할 수 있다.
광물질 섬유는 급격한 응결에 따른 콘크리트의 내부에 발생되는 응력에 대응하는 인장강도를 제공하여 초기균열을 억제하기 위한 것으로써, 3~7 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기와 같은 광물질 섬유는 월라스토나이트(wollastonite) 또는 세피오라이트(sepiolite) 중 어느 하나를 선택적으로 사용할 수 있다. 여기서, 광물질 섬유가 3중량% 미만으로 첨가되는 경우에는 균열제어 효과가 미비할 수 있다. 그리고, 광물질 섬유가 7중량%를 초과해서 첨가될 경우에는 균열제어 효과가 우수하지만, 제조 원가의 상승으로 경제성이 낮아질 수 있다.
한편, 본 실시예의 폴리머 혼화재는 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물의 전체 중량에 대하여 3~6 중량%으로 첨가되는 것이 바람직하다. 여기서, 폴리머 혼화재가 3중량% 미만으로 첨가되는 경우에는, 내구 성능을 향상시킬 수 있지만, 부착성능의 개선 효과가 미비하여 필요한 성능을 충분하게 확보할 수 없다. 그리고, 폴리머 혼화재가 6중량% 초과해서 첨가되는 경우에는, 부착 성능과 내구 성능을 크게 향상시켜 콘크리트의 물성은 개선할 수 있지만, 콘크리트의 초기강도 발현 지연 및 제조 원가의 상승에 대한 문제가 있다.
예를 들면, 폴리머 혼화재는, 합성고무 라텍스 65~90 중량% 및 폴리카르본산계 분산유지제 10~35 중량%의 조성으로 이루어지는 것이 바람직하다.
합성고무 라텍스는 콘크리트의 물성 향상을 위해 첨가되는 것으로서, 라텍스의 개질 반응을 통하여 미세공극 충진 및 필름막 형성으로 콘크리트의 내부구조를 치밀화하여 균열 발생 억제 및 내구 성능을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 합성고무 라텍스의 첨가량이 폴리머 혼화재의 전체 중량에 대해 65 중량% 미만일 경우에는, 전술한 역할을 수행하는데 어려움이 따를 수 있다. 그리고, 합성고무 라텍스의 첨가량이 폴리머 혼화재의 전체 중량에 대해 90 중량%를 초과할 경우에는, 작업성 및 역학적 특성 등의 물성은 좋아지지만, 제조원가의 증가로 경제성이 저하되는 문제가 있다.
폴리카르본산계 분산유지제는 속경성 시멘트 결합재의 분산성을 향상시키 위해 첨가되는 것으로써, 단위수량의 감소, 콘크리트의 유동성(작업성) 향상 및 강도 증진의 효과 등을 기대할 수 있다. 상기와 같은 폴리카르본산계 분산유지제는 불포화 카르본산 모노머와 중합이나 공중합이 가능한 모노머로부터 유도될 수 있다. 여기서, 폴리카르본산계 분산유지제의 첨가량이 폴리머 혼화재의 전체 중량에 대해 10 중량% 미만일 경우에는, 콘크리트의 유동성 향상 및 강도 증진 효과가 미미한 문제점이 있다. 그리고, 폴리카르본산계 분산유지제의 첨가량이 폴리머 혼화재의 전체 중량에 대해 35 중량%를 초과할 경우에는, 작업성이 오히려 크게 저하되는 문제점이 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 폴리머 혼화재는, 합성고무 라텍스와 폴리카르본산계 분산유지제의 혼합물 100 중량부에 대하여 추가적으로 음이온 계면활성제 3~6중량부, 안정제 1~3중량부 및 소포제 0.3~0.8중량부를 더 부가할 수 있다.
음이온 계면활성제는 친수성 물질과 친유성 물질은 혼합하여 안정화시키는 역할을 수행하는 것으로써, 합성고무 라텍스와 폴리카르본산계 분산유지제의 혼합물 100 중량부에 대해 3~6 중량부의 함량비로 첨가되는 것이 바람직할 수 있다. 상기와 같은 음이온 계면활성제는 카르복실산염, 도데실벤젠설폰산염, 수지산나트륨염, 알킬 나프탈렌 유도체, 클로로벤젠 유도체, 알킬아릴설포네이트, 고급지방산알카리금속염 및 알킬벤젠설폰산염 중에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
여기서, 음이온성 계면활성제의 첨가량이 합성고무 라텍스와 폴리카르본산계 분산유지제의 혼합물 100 중량부에 대해 3 중량부 미만일 경우에는, 그 첨가량이 미미하기 때문에 첨가에 의한 효과를 제대로 발휘하기 어려운 문제점이 있다. 그리고, 음이온 계면활성제의 첨가량이 합성고무 라텍스와 폴리카르본산계 분산유지제의 혼합물 100 중량부에 대해 6 중량부 이상인 경우에는, 제조 비용이 증가하기 때문에 경제성이 저하되는 문제점이 있다.
안정제는 노닐페닐에테르술폰산염 또는 노닐페닐에테르술폰산 암모늄 중에서 1종을 선택하여 사용할 수 있다. 상기와 같은 안정제는 합성고무 라텍스와 폴리카르본산계 분산유지제의 혼합물 100 중량부에 대해 1~3 중량부의 함량비로 첨가되는 것이 바람직할 수 있다. 여기서, 안정제의 첨가량이 합성고무 라텍스와 폴리카르본산계 분산유지제의 혼합물 100 중량부에 대해 1 중량부 미만일 경우에는, 반응계의 pH가 산성계열로 변하여 중합안정성 및 라텍스안정성이 떨어질 수 있고, 그와 함께 응고물이 다량 발생할 우려가 있다. 그리고, 안정제의 첨가량이 합성고무 라텍스와 폴리카르본산계 분산유지제의 혼합물 100 중량부에 대해 3 중량부 이상일 경우에는, 폴리머 혼화재의 물성을 안정적으로 얻기 어려운 문제점이 있다.
소포제는 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 내의 기공을 제거함으로써, 콘크리트의 강도 및 내구성을 높이는 역할을 수행할 수 있다. 상기와 같은 소포제는 실리콘계, 지방산계, 오일계, 에스테르계 및 옥시알킬렌계로 구성된 군으로부터 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 일례로, 본 실시예에서는 실리콘계 소포제가 합성고무 라텍스와 폴리카르본산계 분산유지제의 혼합물 100 중량부에 대해 0.3~0.8중량부로 첨가되는 것이 바람직하다. 여기서, 소포제의 첨가량이 합성고무 라텍스와 폴리카르본산계 분산유지제의 혼합물 100 중량부에 대해 0.3중량부 미만일 경우에는, 콘크리트 내에 기공이 잔류되는 문제가 있다.
이하에서는, 아래의 표 1과 표 2를 통하여 본 발명의 실시예 및 기존에 사용되는 비교예를 더 구체적으로 살펴보기로 한다. 다만, 하기의 실시예들로 인하여 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물의 조성 범위가 한정되는 것은 아니다.
Figure 112020132037338-pat00001
여기서, 'W'는 물이고, 'C'는 속경성 시멘트 결합재이며, 'S'는 잔골재이고, 'G'는 굵은골재이며, 'P'는 폴리머 혼화재다.
또한, 'W/B'는 물-결합재의 비(%)로서 속경성 시멘트 결합재의 중량에 대한 물의 중량 비율이고, 'S/a'는 잔골재율(%)로서 잔골재 및 굵은골재의 절대 용적의 합에 대한 잔골재의 절대 용적의 백분율이며, 'P(L)/C'는 결합재의 중량에 대한 폴리머 혼화재 또는 라텍스의 중량 비율이다.
실시예 1 내지 실시예 3
표 1를 참조하면, 실시예 1~3은 본 발명의 일실시예에 따른 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물에 해당한다. 실시예 1~3은 속경성 시멘트 결합재(C), 잔골재(S), 굵은골재(G), 폴리머 혼화재(P)를 혼합한 후 3분간 교반하여 제조할 수 있다.
다만, 위의 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1~3은 물(W), 속경성 시멘트 결합재(C), 잔골재(S), 굵은골재(G) 및 폴리머 혼화재(P)의 배합 비율을 서로 다르게 설정할 수 있다. 이때, 실시예 1~3의 물(W), 속경성 시멘트 결합재(C), 잔골재(S), 굵은골재(G) 및 폴리머 혼화재(P)에 대한 배합 비율은 본 실시예에 따른 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물의 조성 범위에 각각 포함할 수 있다.
예를 들면, 실시예 1은 전체 중량(2222kg/m2)에 대하여 물(W)(107kg/m2), 속경성 시멘트 결합재(C)(370kg/m2), 잔골재(S)(872kg/m2), 굵은골재(G)(794kg/m2) 및 폴리머 혼화재(P)(79kg/m2)의 중량%를 계산해 보면, 물 4.8중량%, 속경성 시멘트 16.7중량%, 잔골재 39.2중량%, 굵은골재 35.7중량% 및 폴리머 혼화재 3.6중량%로 각각 산출되고, 이는 본 실시예에 따른 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물의 조성 범위에 모두 포함되는 수치임을 알 수 있다.
비교예 1
표 1를 참조하면, 비교예 1은 콘크리트 구조물의 긴급보수용으로 사용되고 있는 종래의 초속경 콘크리트 조성물에 해당한다. 비교예 1은 실시예 1~3과 비교하여 폴리머 혼화재(P) 대신에 라텍스(L)를 포함하고 있다. 상기와 같은 비교예 1은 초속경 시멘트 결합재(C), 잔골재(S), 굵은골재(G), 라텍스(L)를 혼합한 후 3분간 교반하여 제조할 수 있다.
Figure 112020132037338-pat00002
실시예 1~3 및 비교예 1의 물성 평가 시험 결과
위의 표 2에는 실시예 1~3 및 비교예 1에 대한 물성 평가 시험의 시험 결과가 표로 도시되어 있다.
이때, 압축강도(KS F 2403, 2405), 부착강도(KS F 2762), 균열저항성(AASHTO PP 34 99), 염소이온침투저항성(KS F 2711), 동결융해저항성(KS F 2456) 및 표면박리저항성(SS 13 72 44)은 KS의 시험기준에 따라 각각 평가하였다.
표 2를 참조하면, 압축강도 시험결과에서는, 비교예 1이 실시예 1~3보다 더 큰 압축강도를 보이고 있으나, 양자 간에 큰 차이가 없음을 알 수 있다.
부착강도 시험결과에서는, 비교예 1이 가장 높은 부착강도를 나타내었고, 다음으로 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 순으로 부착강도가 작게 나타나고 있음을 알수 있다.
균열저항성 시험결과에서는, 비교예 1은 시험재령에서 균열이 발생하였지만, 실시예 1~3은 시험재령에서 균열이 발생하지 않았음을 알 수 있다.
염소이온 침투저항성 시험결과에서는, 비교예 1이 가장 낮은 투과량을 나타내었고, 그 다음으로 실시예 1, 실시예 3, 실시예 2 순으로 투과량이 증가되고 있음을 알 수 있다.
동결융해저항성 시험결과에서는, 비교예 1이 가장 크게 나타나고 있으며, 그 다음으로 실시예 1, 실시예 2와 실시예 3 순으로 감소되고 있다. 다만, 실시예 1~3의 동력융해저항성은 서로 간에 차이가 매우 작아 상대적으로 서로 비슷함을 알 수 있다.
표면박리저항성 실험 결과에서는, 비교예 1이 가장 크게 나타나고 있기 때문에 가장 우수한 표면박리저항성을 가진 것으로 알 수 있으며, 그에 비해서 실시예 1~3은 비교예 1보다 작은 값으로 거의 차이가 없게 나타나고 있음을 알 수 있다.
상기와 같은 실시예 1~3 및 비교예 1에 대한 물성 평가 시험의 시험 결과를 통하여, 본 실시예의 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물에 해당하는 실시예 1~3이 비교예 1과 비교하여 물성 시험 결과가 거의 비슷하거나 큰 차이가 없음을 확인할 수 있다.
따라서, 본 실시예의 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물에 해당하는 실시예 1~3은, 콘크리트 구조물의 긴급보수용으로 비교예 1를 대신하여 사용하는 것이 가능할 수 있다.
특히, 본 실시예의 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물에 해당하는 실시예 1~3은, 비교예 1과 비교하여 균열저항성을 더 향상시키는 방향으로 개선할 수 있으며, 그와 함께 고가의 라텍스 사용을 생략하여 비용 측면에서도 부담이 작아질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 이용하여 긴급 보수 작업을 수행하는 시공 과정이 개략적으로 도시된 도면이다.
상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물에 의한 긴급 보수 작업의 시공 과정을 살펴보면 다음과 같다.
도 1를 참조하면, 본 발명에 따른 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물의 시공방법은 치핑 단계(S1), 생산 및 타설단계(S2), 평탄 마무리 단계(S3), 양생제 살포 단계(S4), 조인트 컷팅단계(S5)를 포함할 수 있다.
먼저, 치핑 단계(S1)에서는, 도로 포장 및 교량 슬래브의 열화부 또는 손상 부위를 제거한다.
치핑단계(S1)는 기존의 도로 포장 및 교량 슬래브의 열화부 또는 손상부위를 노면파쇄기, 워터젯 장비 및 인력 치핑 등으로 제거한 후 그 절삭면에 부착된 오염물을 고압살수 장비로 청소할 수 있다.
그 다음으로, 생산 및 타설단계(S2)에서는, 긴급보수용 속경성 콘크리트를 생산한 후 열화부 또는 손상 부위에 타설한다.
생산 및 타설단계(S2)는 본 발명의 일실시예에 따른 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 모빌믹서, 강제식 믹서, 배치플랜트 등과 같은 현장배합장치를 이용하여 배합함으로써 속경성 콘크리트를 생산하고, 그 속경성 콘크리트를 타설위치(열화부 또는 손상 부위)로 운반한 후 타설을 실시한다.
그 다음으로, 평탄 마무리 단계(S3)에서는, 시공장비를 이용하여 속경성 콘크리트의 타설부를 평탄하게 마무리한다.
즉, 평탄 마무리 단계(S3)는, 진동스크레퍼와 데크피니셔 등의 시공장비를 이용하여 타설된 속경성 콘크리트에 대한 평탄 마무리 작업을 실시하고, 타이닝기를 이용하여 표면처리를 수행한다.
그 다음으로, 양생제 살포 단계(S4)에서는 속경성 콘크리트의 타설부 상부에 양생제를 도포하여 양생을 실시한다.
양생제 살포단계(S4)는, 인력 또는 양생제 살포장비를 이용하여 속경성 콘크리트의 타설부 상부에 양생제를 살포하고, 속경성 콘크리트의 성형성이 유지되면 살수장비로 물을 분사하여 습윤 양생을 실시한다.
그 다음으로, 조인트 컷팅단계(S5)에서는, 양생 완료 후 경화된 속경성 콘크리트를 커팅기로 적절하게 커팅한다.
조인트 컷팅단계(S5)는, 양생 완료 후 속경성 콘크리트의 타설부에 대한 조인트 구간을 컷팅기로 절삭하고, 줄눈재를 설치하여 시공을 마무리한다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (9)

  1. 콘크리트 구조물의 긴급 보수에 사용하는 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물로서,
    속경성 시멘트 결합재 15~25 중량%; 잔골재 35~48 중량%; 굵은골재 30~43 중량%; 물 4~10 중량%; 및 폴리머 혼화재 3~6 중량%;을 포함하고,
    상기 폴리머 혼화재는, 합성고무 라텍스 65~90 중량%; 및 폴리카르본산계 분산유지제 10~35 중량%;의 조성으로 이루어지며,
    상기 폴리머 혼화재는, 상기 합성고무 라텍스와 상기 폴리카르본산계 분산유지제의 혼합물 100 중량부에 대하여 추가적으로 음이온 계면활성제 3~6중량부; 안정제 1~3 중량부; 및 소포제 0.3~0.8 중량부;를 더 부가하고,
    상기 폴리머 혼화재와 상기 속경성 시멘트 결합재의 조성은, 상기 폴리머 혼화재(P)를 상기 속경성 시멘트 결합재(C)로 나눈 중량 비율(P/C)이 20~24% 범위에 속하도록 설정되며,
    상기 속경성 시멘트 결합재 370 kg/m3, 상기 물 107 kg/m3, 상기 잔골재 872 kg/m3, 상기 굵은골재 794 kg/m3 및 상기 폴리머 혼화재 79 kg/m3가 배합되는 경우 재령 56일 균열저항성은 균열이 없고 재령 28일 표면박리저항성은 0.12 kg/m2을 가지거나 또는
    상기 속경성 시멘트 결합재 360 kg/m3, 상기 물 104 kg/m3, 상기 잔골재 884 kg/m3, 상기 굵은골재 805 kg/m3 및 상기 폴리머 혼화재 77 kg/m3가 배합되는 경우 재령 56일 균열저항성은 균열이 없고 재령 28일 표면박리저항성은 0.15 kg/m2을 가지는 것을 특징으로 하는 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 속경성 시멘트 결합재는, 칼슘설포알루미네이트 클링커 30~55중량%; 칼슘알루미네이트 클링커 10~20중량%; 포틀랜드 시멘트 7~32중량%; 무수석고 15~35중량%; 소석회 5~15중량%; 고로슬래그 5~20중량%; 및 광물질 섬유 3~7중량%;의 조성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광물질 섬유는, 상기 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물의 급격 응결시 초기균열을 억제하기 위하여 월라스토나이트(wollastonite) 또는 세피오라이트(sepiolite) 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 폴리카르본산계 분산유지제는, 불포화 카르본산 모노머와 중합이나 공중합이 가능한 모노머로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 음이온 계면활성제는 카르복실산염, 도데실벤젠설폰산염, 수지산나트륨염, 알킬 나프탈렌 유도체, 클로로벤젠 유도체, 알킬아릴설포네이트, 고급지방산알카리금속염 및 알킬벤젠설폰산염 중에서 1종 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 안정제는 노닐페닐에테르술폰산염 또는 노닐페닐에테르술폰산 암모늄 중에서 1종을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 소포제는 실리콘계, 지방산계, 오일계, 에스테르계 및 옥시알킬렌계로 구성된 군으로부터 1종 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 긴급보수용 속경성 시멘트 콘크리트 조성물.
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