KR102364286B1 - 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 도로포장 보수공법 - Google Patents

고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 도로포장 보수공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고강도 결합재 5 내지 45 중량%, 잔골재 10 내지 75 중량%, 굵은골재 7 내지 65 중량%, 고강도 개질제 0.01 내지 25 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하는 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물로서,
상기 고강도 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부, 칼슘설포알루미네이트 20 내지 40 중량부, 무수석고 20 내지 40 중량부, 마그네슘알루미노메타실리케이트 1 내지 20 중량부, 사포나이트 1 내지 20 중량부, 탄산구리 1 내지 20 중량부 및 황화코발트 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것이고;
상기 고강도 개질제는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록공중합체 100 중량부, 폴리비닐알코올 10 내지 30 중량부, 폴리페닐렌 설파이드 10 내지 30 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 세라마이드계 유도체 0.1 내지 10 중량부, 폴리도파민 0.1 내지 10 중량부, 라우로카프람 0.1 내지 10 중량부 및 소듐스위트아몬드암포아세테이트 0.01 내지 5 중량부를 포함하는 것을 사용함으로써;
고강도 특성을 구현하여, 미세균열을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 고강도 성능이 조기에 발현되어, 교통 통제 기간을 최소화할 수 있는 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 도로포장 보수공법에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112021150407497-pat00014

상기 식에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄의 (C7내지C30)알킬, (C7내지C30)알케닐 및 이들의 혼합 작용기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.

Description

고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 도로포장 보수공법{Fast-hardening cement concrete composition with high strength and repairing method of road pavement using the same}
본 발명은 고강도 특성을 구현하여, 미세균열을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 고강도 성능이 조기에 발현되어, 교통 통제 기간을 최소화할 수 있는 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 도로포장 보수공법에 관한 것이다.
일반적으로 도로를 주행하고 있는 차량이 점차 증가하고, 고속화, 중량화로 진동이 누적되고 동, 하 절기 계절의 환경적인 기후에 따라 구조물 수축 팽창이 반복되면서 시간이 흐르면 기존 구조물의 파손 및 강도가 약해져 도로가 점차 노후화 된다. 특히, 우리사회의 현대화·산업화가 급속도로 진행되어감에 따른 환경오염은 점차 심각해지고 있어, 콘크리트를 부식시키는 유해물질인 이산화탄소 및 아황산가스의 증가로 인하여 대기의 산성화와 산성비가 콘크리트 도로의 노후화를 가속화시키고 있다.
콘크리트 구조물 특히, 교량의 콘크리트 슬래브, 도로의 노면, 교량 하부 부분에서 노후화 등에 의해 콘크리트에 균열이 발생하여 시간이 지나게 되면 콘크리트의 압축강도와 철근의 인장강도가 점차 떨어지게 되고, 균열 부위를 통해 노출된 콘크리트는 중성화 현상이 진행되어 철근의 부식이 일어난다. 이러한 철근의 부식 현상이 심해지면 콘크리트 구조물이 결국 붕괴될 수도 있다. 따라서, 콘크리트 구조물이 노후화되어 균열이 발생하면 조속하게 노후화된 부위를 보수할 필요가 있다.
최근의 긴급 보수공사에서는 속경성 시멘트에 폴리머 디스퍼젼 또는 라텍스 수지를 첨가한 폴리머 시멘트 콘크리트 또는 속경성 라텍스 개질 콘크리트가 사용되고 있다.
그러나 높은 내구성의 콘크리트 포장에 이용되는 속경성 시멘트의 높은 수화열로 인하여 미소 수축이 발생되어 콘크리트의 품질이 저하되고 교량 슬래브로 수분과 염분등을 침투시켜 구조물의 열화를 촉진시키는 주요 원인이 되고 있다. 특히 시공시 발생하는 대부분의 균열은 초기강도를 발현하는 속경성 시멘트의 특성상 시간이 지날수록 국부적인 균열 뿐만 아니라 파손으로 이어져 교량 전체의 내구성 저하로 이어져 설계 수명을 채우지 못하는 심각한 결과로 이어진다. 뿐만 아니라, 경화되는 시간이 20분 정도로 매우 짧기 때문에 작업성 저하 등의 시공상의 문제점과 더불어 시멘트 가격이 매우 고가이므로 시공비의 상승이 불가피한 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1193390호 대한민국 등록특허 제10-1363857호 대한민국 등록특허 제10-2248355호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현 예는 압축강도, 휨강도 및 접착강도 등의 고강도 특성을 구현하여, 미세균열을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 고강도 성능이 조기에 발현되어, 교통 통제 기간을 최소화할 수 있는 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 도로포장 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 고강도 결합재 5 내지 45 중량%, 잔골재 10 내지 75 중량%, 굵은골재 7 내지 65 중량%, 고강도 개질제 0.01 내지 25 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하는 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물로서,
상기 고강도 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부, 칼슘설포알루미네이트 20 내지 40 중량부, 무수석고 20 내지 40 중량부, 마그네슘알루미노메타실리케이트 1 내지 20 중량부, 사포나이트 1 내지 20 중량부, 탄산구리 1 내지 20 중량부 및 황화코발트 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것이고;
상기 고강도 개질제는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록공중합체 100 중량부, 폴리비닐알코올 10 내지 30 중량부, 폴리페닐렌 설파이드 10 내지 30 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 세라마이드계 유도체 0.1 내지 10 중량부, 폴리도파민 0.1 내지 10 중량부, 라우로카프람 0.1 내지 10 중량부 및 소듐스위트아몬드암포아세테이트 0.01 내지 5 중량부를 포함하는 것인 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112021150407497-pat00001
상기 식에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄의 (C7내지C30)알킬, (C7내지C30)알케닐 및 이들의 혼합 작용기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.
상기 탄산구리는 결정형의 염기성 탄산구리인 것이고;
상기 결정형의 염기성 탄산구리는 55 내지 70 ℃로 유지되는 증류수에, 0.05 내지 0.5 M농도의 황산구리 수용액 및 0.01 내지 0.1 M농도의 소석회 수용액을 1: 1 부피비율로 동시 적하 및 반응시켜 염기성 탄산구리 수용액을 제조하는 단계; 상기 반응이 완료된 염기성 탄산구리 수용액을 여과 및 세척하여 염기성 탄산구리 슬러리를 제조하는 단계; 및 상기 염기성 탄산구리 슬러리를 80 내지 150 ℃의 온도로 건조하여, 결정형의 염기성 탄산구리를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 준비되는 것일 수 있다.
상기 황화코발트는 염화 코발트 6수화물(Cobalt(ll) chloride hexahydrate), 지방산, 제1 아민계 화합물 및 비극성 용매의 혼합용액을 준비하는 단계; 상기 혼합용액을 불활성 기체 상에서 100 내지 120℃의 온도로 열처리하여 혼합물을 제조하는 단계; 파우더 형태의 황(sulfur)을 제2 아민계 화합물에 분산한 용액을 상기 혼합물에 교반시켜 250 내지 300 ℃의 반응온도로 반응시키는 반응 단계; 및 상기 반응 단계를 거쳐 생성된 물질을 에탄올(ethanol)과 톨루엔(toluene)의 혼합 용액으로 원심분리하는 단계;를 포함하는 방법으로 준비되는 것일 수 있다.
상기 세라마이드계 유도체는 하기 화학식 1-1로 표시되는 세라마이드계 유도체 및 하기 화학식 1-2로 표시되는 세라마이드계 유도체를 1: 2 내지 5 중량비율로 혼합한 것일 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure 112021150407497-pat00002
[화학식 1-2]
Figure 112021150407497-pat00003
또한, 본 발명의 다른 일 구현 예는 상기 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 도로포장 보수공법으로서,
도로면을 절삭 및 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, 상기 고강도 속경성 시멘트 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 단계를 포함하는 콘크리트 도로포장 보수공법을 제공한다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 도로포장 보수공법에 의하면, 압축강도, 휨강도 및 접착강도의 고강도 특성을 구현하여, 초기 수축균열을 비롯한 장기적 균열에 대한 저항성이 매우 우수한 바, 미세균열을 효과적으로 억제할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 고강도 성능이 조기에 발현되어, 교통 통제 기간을 최소화하고, 교통 폐쇄에 따른 불편을 최소화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 염해, 중성화, 동해 등의 저항성, 투수저항성, 방수성 등의 기본적인 제반 물성이 뛰어나 내구성을 향상시킬 수 있는 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 고강도 결합재 5 내지 45 중량%, 잔골재 10 내지 75 중량%, 굵은골재 7 내지 65 중량%, 고강도 개질제 0.01 내지 25 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하는 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물로서,
상기 고강도 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부, 칼슘설포알루미네이트 20 내지 40 중량부, 무수석고 20 내지 40 중량부, 마그네슘알루미노메타실리케이트 1 내지 20 중량부, 사포나이트 1 내지 20 중량부, 탄산구리 1 내지 20 중량부 및 황화코발트 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것이고;
상기 고강도 개질제는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록공중합체 100 중량부, 폴리비닐알코올 10 내지 30 중량부, 폴리페닐렌 설파이드 10 내지 30 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 세라마이드계 유도체 0.1 내지 10 중량부, 폴리도파민 0.1 내지 10 중량부, 라우로카프람 0.1 내지 10 중량부 및 소듐스위트아몬드암포아세테이트 0.01 내지 5 중량부를 포함하는 것인 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112021150407497-pat00004
상기 식에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄의 (C7내지C30)알킬, (C7내지C30)알케닐 및 이들의 혼합 작용기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.
이러한 본 발명의 일 구현 예에 따른 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 도로포장 보수공법에 의하면, 압축강도, 휨강도 및 접착강도의 고강도 특성을 구현하여, 초기 수축균열을 비롯한 장기적 균열에 대한 저항성이 매우 우수한 바, 미세균열을 효과적으로 억제할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 고강도 성능이 조기에 발현되어, 교통 통제 기간을 최소화하고, 교통 폐쇄에 따른 불편을 최소화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 염해, 중성화, 동해 등의 저항성, 투수저항성, 방수성 등의 기본적인 제반 물성이 뛰어나 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로 본 발명의 일 구현 예에 따른 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은 고강도 결합재 5 내지 45 중량%, 잔골재 10 내지 75 중량%, 굵은골재 7 내지 65 중량%, 고강도 개질제 0.01 내지 25 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함한다.
상기 본 발명에서 사용할 수 있는 골재는 잔골재와 굵은골재로 구분되며, 입경이 5 mm 이하인 것을 잔골재라 하고, 입경이 5 mm 보다 큰 것을 굵은골재로 구분한다. 본 발명의 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여 상기 잔골재는 10 내지 75 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하고, 상기 굵은골재는 7 내지 65 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 사용할 수 있는 상기 고강도 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부, 칼슘설포알루미네이트 20 내지 40 중량부, 무수석고 20 내지 40 중량부, 마그네슘알루미노메타실리케이트 1 내지 20 중량부, 사포나이트 1 내지 20 중량부, 탄산구리 1 내지 20 중량부 및 황화코발트 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 사용하여, 압축강도, 휨강도 및 접착강도의 고강도 특성을 구현하고, 뿐만 아니라, 상기 고강도 성능이 조기에 발현되며, 염해, 중성화, 동해 등의 저항성 등의 기본적인 제반 물성이 개선되어 내구성을 매우 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이러한 상기 고강도 결합재는 상기한 개선효과를 고려하여, 본 발명의 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여 5 내지 45 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로 상기 조강 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 분말도가 5,000 내지 9,000 ㎠/g인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이하, 상기 고강도 결합재를 구성하는 다른 성분들의 함량은 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 칼슘설포알루미네이트는 빠른 경화특성을 제공하여, 고강도 성능이 조기에 발현되도록 하는 기능을 한다.
상기 칼슘설포알루미네이트는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 20 내지 40 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘설포알루미네이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 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, 초기강도를 발현하고, 수화광물의 조직을 치밀하게 하여 콘크리트의 균열을 방지하고 콘크리트의 수축을 방지하는 기능을 한다. 이러한 상기 무수석고는 천연무수석고, 화학무수석고 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 무수석고는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 20 내지 40 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 무수석고의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 무수석고의 함량이 너무 많은 경우에는 경화속도가 지나치게 빨라져 작업성이 저하되거나 과팽창 또는 내수성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 마그네슘알루미노메타실리케이트는 우수한 강도발현, 수축방지, 염해 및 동결융해 저항성을 향상시키고, 구체 콘크리트에 대한 접착강도, 내수성 및 내화학성을 개선하는 기능을 한다.
상기 마그네슘알루미노메타실리케이트는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 1 내지 20 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 마그네슘알루미노메타실리케이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 마그네슘알루미노메타실리케이트의 함량이 너무 많은 경우에는 제조 원가가 높아져 경제적이지 못한 문제점이 있다.
상기 사포나이트는 층상실리케이트 점토로서, 우수한 압축강도 및 접착강도의 고강도 특성을 구현하고, 균열저항성, 자기치유효과를 개선하는 기능을 한다.
상기 사포나이트는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 1 내지 20 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 사포나이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 사포나이트의 함량이 너무 많은 경우에는 균일한 분산성을 유지하기 어렵고, 점도가 지나치게 상승하여 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 탄산구리는 미세 공극을 메우면서 장기적으로 안정적이고 치밀한 구조를 형성하게 하여 콘크리트의 수밀성을 향상시키고 균열을 억제하며, 안정적인 강도 증진에 기여함으로써, 내수성 및 방수성을 더욱 개선하는 기능을 한다. 이로써, 동결융해, 중성화 및 염해에 대한 저항성 등의 내구성능을 매우 개선할 수 있는 효과가 있다.
상기 탄산구리는 결정형의 염기성 탄산구리인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 결정형의 염기성 탄산구리는 55 내지 70 ℃로 유지되는 증류수에, 0.05 내지 0.5 M농도의 황산구리 수용액 및 0.01 내지 0.1 M농도의 소석회 수용액을 1: 1 부피비율로 동시 적하 및 반응시켜 염기성 탄산구리 수용액을 제조하는 단계; 상기 반응이 완료된 염기성 탄산구리 수용액을 여과 및 세척하여 염기성 탄산구리 슬러리를 제조하는 단계; 및 상기 염기성 탄산구리 슬러리를 80 내지 150 ℃의 온도로 건조하여, 결정형의 염기성 탄산구리를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 준비되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 탄산구리는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 1 내지 20 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 탄산구리의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 탄산구리의 함량이 너무 많은 경우에는 초기강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 황화코발트는 우수한 고강도 특성 뿐만 아니라, 빠른 경화특성을 나타내는 기능을 한다. 또한, 내마모성, 내식성, 내약품성 및 내화학성을 개선시킴으로써, 염분침투저항성, 동결융해저항성 등의 매우 향상된 내구성을 제공하는 기능을 한다.
이러한 상기 황화코발트는 염화 코발트 6수화물(Cobalt(ll) chloride hexahydrate), 지방산, 제1 아민계 화합물 및 비극성 용매의 혼합용액을 준비하는 단계; 상기 혼합용액을 불활성 기체 상에서 100 내지 120℃의 온도로 열처리하여 혼합물을 제조하는 단계; 파우더 형태의 황(sulfur)을 제2 아민계 화합물에 분산한 용액을 상기 혼합물에 교반시켜 250 내지 300 ℃의 반응온도로 반응시키는 반응 단계; 및 상기 반응 단계를 거쳐 생성된 물질을 에탄올(ethanol)과 톨루엔(toluene)의 혼합 용액으로 원심분리하는 단계;를 포함하는 방법으로 준비되는 것을 사용하여 상기한 개선효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 지방산은 불포화 지방산 및 포화 지방산을 포함할 수 있다. 상기 불포화 지방산은 하나 이상의 이중결합 또는 삼중결합을 가진 지방산일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 불포화 지방산은 올레산(oleic acid), 리놀레산(linoleic acid), 리놀렌산(linolenic acid), 아라키돈산(arachidonic acid) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 포화 지방산은 프로판산(propanoic acid), 부탄산(Butyric acid), 펜탄산(Pentanoic acid 또는 발레르산 valeric acid), 헥산산(hexanoic acid 또는 카프로산 Caproic acid), 헵탄산(Heptanoic acid 또는 에난트산 Enanthic acid), 옥탄산(Octanoic acid 또는 카프릴산 Caprylic acid), 노난산(Nonanoic acid 또는 펠라르곤산 Pelargonic acid), 데칸산(Decanoic acid 또는 카프릭산 Capric acid), 도데칸산(Dodecanoic acid 또는 라우르산 Lauric acid), 테트라데칸산(Tetradecanoic acid 또는 미리스트산 Myristic acid), 헥사데칸산(hexadecanoic acid 또는 팔미트산 palmitic acid), 옥타데칸산(octadecanoic acid 또는 스테아르산 stearic acid) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이에 제한되지 않는다.
상기 제1 및 제 2 아민계 화합물은 서로 같거나, 상이한 것으로서, 메틸아민(methylamine), 에틸아민(Ethanamine), 프로필아민(propylamine), 부틸아민(butylamine), 펜틸아민(pentylamine), 헥실아민(Hexylamine), 옥틸아민(octylamine), 노닐아민(nonylamine), 데실아민(decylamine), 도데실아민(dodecylamine), 테트라데실아민(tetradecylamine), 헥사데실아민(hexadecylamine), 옥타데실아민(octadecylamine), 디메틸아민(dimethylamine), 디에틸아민(diethanamine), 디프로필아민(dipropylamine), 트리부틸아민(tributylamine), 트리옥틸아민(trioctylamine), 올레일아민(oleylamine) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이에 제한되지 않는다.
상기 비극성 용매는 톨루엔(toluene), 헥산(hexane), 시클로헥산(cyclohexane), 데칸(decane), 도데칸(dodecane), 테트라데칸(tetradecane), 헥사데칸(hexadecane), 옥타데칸(octadecane), 1-옥타데신(1-octadecene) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이에 제한되지 않는다.
상기 불활성 기체는 아르곤(Ar) 또는 헬륨(He)일 수 있고, 이에 제한되지 않는다.
상기 황화코발트는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 황화코발트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 황화코발트의 함량이 너무 많은 경우에는 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 고강도 결합재는 당분야에서 일반적으로 사용되는 첨가제로서, 경화촉진제, 응결지연제, 감수제, 재료분리방지제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 경화촉진제는 조성물의 수화반응을 더욱 활성화하여 조기에 압축강도를 발현하도록 하는 기능을 한다. 이러한 기능을 고려하여, 상기 경화촉진제는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 경화촉진제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 예컨대, 칼슘포메이트, 염화칼슘, 질산칼슘과 같은 칼슘염, 염화마그네슘과 같은 염화물, 황산마그네슘, 황산알루미늄과 같은 황산염, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 탄산나트륨과 같은 탄산염, 포름산 또는 그의 염 및 리튬카보네이트 등을 사용할 수 있다.
상기 응결지연제는 초기 작업시간 유지와 작업성을 향상시키는 기능을 한다. 이러한 기능을 고려하여, 상기 응결지연제는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 응결지연제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 예컨대, 포도당, 글루코오스, 텍스트린, 덱스트란과 같은 당류, 글루콘산, 주석산, 사과산, 구연산, 시트릭산(citric acid), 붕산과 같은 산류 또는 그의 염, 아미노카복실산 또는 그의 염, 포스폰산 또는 그의 유도체, 폴리비닐알콜, 글리세린과 같은 다가알콜 등을 사용할 수 있다.
상기 감수제는 입자간 반발력으로 입자를 분산시켜 일시적으로 유동성을 개선시키는 기능을 한다. 상기 감수제는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 감수제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 예컨대, 나프탈렌계, 멜라민계, 폴리칼본산계 감수제 등을 사용할 수 있다. 보다 바람직하기로는 폴리칼본산계 감수제를 사용하는 것이 좋다.
상기 재료분리방지제는 조성물의 재료분리를 방지하고 작업성을 개선시키는 기능을 한다. 상기 재료분리방지제는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 재료분리방지제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 예컨대, 메틸셀롤로오스, 스타치, 검(Gum) 등을 사용할 수 있다. 보다 바람직하기로는 강도저하가 적은 스타치계 재료분리방지제를 사용하는 것이 좋다.
또한, 본 발명에서 사용할 수 있는 상기 고강도 개질제는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록공중합체 100 중량부, 폴리비닐알코올 10 내지 30 중량부, 폴리페닐렌 설파이드 10 내지 30 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 세라마이드계 유도체 0.1 내지 10 중량부, 폴리도파민 0.1 내지 10 중량부, 라우로카프람 0.1 내지 10 중량부 및 소듐스위트아몬드암포아세테이트 0.01 내지 5 중량부를 포함하는 것을 사용하여, 고강도 특성을 구현함으로써, 초기 수축균열을 비롯한 장기적 균열에 대한 저항성이 매우 개선되는 바, 미세균열을 효과적으로 억제할 수 있는 효과가 있다. 또한, 염해, 중성화, 동해 등의 저항성, 투수저항성, 방수성 등의 기본적인 제반 물성이 뛰어나 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이러한 상기 고강도 개질제는 상기한 개선효과를 고려하여, 본 발명의 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여 0.01 내지 25 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로 상기 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록공중합체는 우수한 결합력으로, 휨, 인장 및 부착강도를 증진시킬 뿐만 아니라 내구성능을 개선하는 기능을 한다.
이하, 상기 고강도 개질제를 구성하는 다른 성분들의 함량은 상기 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록공중합체 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 폴리비닐알코올은 초기접착력을 개선하여 들뜸현상, 뒤틀림 등의 불량을 감소시켜 휨, 인장 및 부착강도를 증진시키는 기능을 한다. 또한, 재료분리방지를 방지하고 인장강도를 증진시키고 균열발생을 억제하며 균열이 발생한 후에는 균열의 폭을 감소시키고 내구성을 향상시키고 시공하는 과정에서 시공체의 표면에 부착이 잘되도록 도와주며 낮은 온도에서 증발하는 습기를 유인, 제거하는 기능을 한다.
상기 폴리비닐알코올은 중합도가 300 내지 30,000 범위이고, 검화도(폴리비닐아세테이트가 알칼리 조건에서 비누화되어 아세테이트기가 수산기로 전환된 정도)가 50 내지 100 %인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
상기 폴리비닐알코올은 상기 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록공중합체 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리비닐알코올의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 폴리비닐알코올의 함량이 너무 많은 경우에는 내구성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 폴리페닐렌 설파이드는 강도, 수축저감, 내약품성 및 내열성을 개선하는 기능을 한다.
보다 구체적으로 상기 폴리페닐렌 설파이드는 평균입경이 0.5 내지 3 mm인 코어(core)-쉘(shell) 형태로 구성되는 복합입자인 것을 사용하여, 우수한 휨, 인장 및 부착강도를 더욱 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
이때, 상기 쉘(shell)부는 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene sulfide)수지로 구성되는 것이고; 상기 코어(core)부는 폴리에스테르계 화합물 100 중량부에 하기 화학식 2로 표시되는 카르보디이미드계 화합물 1 내지 10 중량부를 혼합하여 구성되는 것을 사용하여, 상기한 개선효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112021150407497-pat00005
상기 식에서,
n은 1 내지 100의 정수이고,
m은 1 내지 100의 정수이다.
상기 폴리페닐렌 설파이드는 상기 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록공중합체 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리페닐렌 설파이드의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 폴리페닐렌 설파이드의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 성능개선 효과를 얻을 수 없고 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 세라마이드계 유도체는 우수한 결합력을 제공함으로써, 휨, 인장 및 부착강도를 증진시킬 뿐만 아니라 특히 우수한 균열저항성 및 수축저항성을 개선하는 기능을 한다. 또한, 염해, 중성화, 동해 등의 저항성, 투수저항성, 방수성 등의 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
보다 구체적으로 상기 세라마이드계 유도체는 하기 화학식 1-1로 표시되는 세라마이드계 유도체 및 하기 화학식 1-2로 표시되는 세라마이드계 유도체를 1: 2 내지 5 중량비율로 혼합한 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있을 뿐만 아니라 특히 우수한 투수저항성, 방수성 등의 내구성을 제공할 수 있는 효과가 있다.
[화학식 1-1]
Figure 112021150407497-pat00006
[화학식 1-2]
Figure 112021150407497-pat00007
상기 화학식 1로 표시되는 세라마이드계 유도체는 상기 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록공중합체 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 화학식 1로 표시되는 세라마이드계 유도체의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 화학식 1로 표시되는 세라마이드계 유도체의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 성능개선 효과를 얻을 수 없고 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 폴리도파민은 우수한 결합력 및 화학적 안정성을 제공함으로써, 휨, 인장 및 부착강도를 증진시킬 뿐만 아니라 특히 우수한 균열저항성 및 수축저항성을 개선하는 기능을 한다.
상기 폴리도파민은 도파민 단량체가 수산화 알킬기를 포함하여 일정한 pH 범위에서 자가중합(self-polymerization)이 가능할 뿐만 아니라, 탁월한 화학적 안정성을 보유하며, 결합재의 표면을 50 ㎚ 이하로 코팅이 가능하여 가공성이 좋다. 특히 도파민의 경우 가격이 비싸고 인체에 해로운 유기용매를 대신하여 친환경적이고 저렴한 증류수 기반의 완충용액을 사용할 수 있는 장점이 있다.
상기 폴리도파민은 그 제조방법을 특별히 한정하지 않으나, 상기 폴리도파민은 도파민 하이드로클로라이드(dopamine hydrochloride), 노레피네프린 하이드로클로라이드(Norepinephrine hydrochloride), 에피네프린 하이드로클로라이드(Epinephrine hydrochloride) 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 1종 이상을 pH 7 내지 12, 바람직하게는 pH 8 내지 10에서 메탄올, 에탄올 등의 알코올류가 혼합된 상태로 자발적으로 중합된 것으로서, 중량평균분자량이 10,000 내지 45,000인 것을 보다 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 폴리도파민은 상기 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록공중합체 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리도파민의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 폴리도파민의 함량이 너무 많은 경우에는 내후성 등의 내구성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 라우로카프람은 우수한 성분 투과력을 제공하여, 결합제와의 우수한 혼화성 및 우수한 작업성을 제공하는 기능을 한다. 이로써, 초기 수축균열을 비롯한 장기적 균열에 대한 저항성이 매우 개선되는 바, 미세균열을 효과적으로 억제할 수 있는 효과가 있다.
상기 라우로카프람은 상기 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록공중합체 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 라우로카프람의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 라우로카프람의 함량이 너무 많은 경우에는 초기강도 발현이 저하되거나 내후성 등의 내구성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 소듐스위트아몬드암포아세테이트는 초기 작업시간 유지와 작업성 향상 및 장기 강도를 개선하는 기능을 한다. 또한, 우수한 균열저항성 및 수축저항성을 매우 개선하는 기능을 한다.
상기 소듐스위트아몬드암포아세테이트는 상기 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록공중합체 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 소듐스위트아몬드암포아세테이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 소듐스위트아몬드암포아세테이트의 함량이 너무 많은 경우에는 초기강도 발현이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 고강도 개질제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 첨가제로서, 소포제, 공기연행제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 소포제는 공기량을 저하시키고, 콘크리트 내의 갇힌 공기(Entrapped Air) 및 공극을 제거하여 강도 및 내구성을 더욱 개선시키는 기능을 한다. 이러한 기능을 고려하여, 상기 소포제는 상기 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록공중합체 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 소포제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 예컨대, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제, 알콜계 소포제 등을 사용할 수 있다. 상기 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등이 있고, 상기 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등이 있다. 또한, 상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등이 있고, 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등이 있다. 또한, 상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등이 있으며, 상기 알콜계 소포제로는 글리콜(glycol) 등이 있다.
상기 공기연행제는 조성물의 분산성을 개선하여 작업성을 개선시키는 기능을 한다. 이러한 기능을 고려하여, 상기 공기연행제는 상기 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록공중합체 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 공기연행제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 예컨대, 폴리칼본산계, 나프탈렌계, 멜라민계 등이 있다. 보다 바람직한 상기 공기연행제는 폴리칼본산계 공기연행제를 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은 고강도 결합재 5 내지 45 중량%, 잔골재 10 내지 75 중량% 및 굵은골재 7 내지 65 중량%를 강제 믹서에서 교반시킨 후, 고강도 개질제 0.01 내지 25 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 더 혼합하여 소정시간(예컨대, 1 내지 10분) 동안 교반하여 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현 예는 상기 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 도로포장 보수공법으로서,
도로면을 절삭 및 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, 상기 고강도 속경성 시멘트 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 단계를 포함하는 콘크리트 도로포장 보수공법을 제공한다.
보다 구체적으로 상기 브루밍 또는 프라이머 처리는 상기 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물이 구체 콘크리트에 부착되기 용이하게 하는 작업을 의미하는 것으로 사용한다. 브루밍재로는 SBR(Styrene Butadiene Rubber) 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르(Poly Acryl Ester; PAE), 에폭시 에멀젼, 에틸 비닐 아세테이트(Ethyl Vinyl Acetate; EVA) 및 아크릴 에멀젼 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 선택하여 사용할 수 있다. 상기 프라이머 재료로는 SBR(Styrene Butadiene Rubber) 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르(Poly Acryl Ester; PAE), 에폭시 에멀젼, 에틸 비닐 아세테이트(Ethyl Vinyl Acetate; EVA) 및 아크릴 에멀젼 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 선택하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 양생제를 살포하는 단계는, 현장의 온도, 습도, 바람의 세기를 포함하는 대기 상태에 따라 1) 양생제만을 살포하거나, 2) 양생제를 살포한 후 상부에 비닐 또는 양생포를 덮고 살수하여 습윤상태를 유지하거나, 또는 3) 양생제 살포 후 비닐, 양생포, 또는 보온덮개를 이용하여 보온을 유지하면서 양생하는 단계를 구분하여 적용하는 것이 좋다.
특히, 현장 대기 조건(예를 들면, 하절기처럼 대기온도(25℃이상)가 높고 상대습도가 낮으며 바람이 많은 대기조건인 경우에는 양생제 살포 후 비닐, 양생포 등을 덮고 살수하여 습윤상태를 유지한다. 반대로 대기온도(25℃이하)가 높지 않고 상대습도가 높으며 바람이 적은 대기조건인 경우에는 양생제만을 살포하여 양생한다.)에 따라 양생제만을 살포하거나 양생제를 살포한 후 상부에 비닐, 양생포 등을 덮고 살수하여 습윤상태를 유지하면서 양생하는 단계를 구분하여 적용할 수 있다. 또한, 대기온도가 5℃ 이하가 되는 경우에는 양생제 살포 후 비닐, 양생포, 보온덮개 등을 이용하여 보온양생을 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 도로포장 보수공법에 의하면, 압축강도, 휨강도 및 접착강도 등의 고강도 특성을 구현하여, 초기 수축균열을 비롯한 장기적 균열에 대한 저항성이 매우 우수한 바, 미세균열을 효과적으로 억제할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 고강도 성능이 조기에 발현되어, 교통 통제 기간을 최소화하고, 교통 폐쇄에 따른 불편을 최소화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 염해, 중성화, 동해 등의 저항성, 투수저항성, 방수성 등의 기본적인 제반 물성이 뛰어나 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
<제조예 1>
결정형의 염기성 탄산구리의 제조
히팅맨틀을 이용해 일정 온도(60°C)를 유지하면서 반응물들을 고루 섞어줄 수 있는 장치에 증류수를 채운 후 그 위에서 분액깔때기를 이용하여 농도가 0.3 M인 황산구리 수용액 300 ml와 농도가 0.08 M인 소석회 수용액 300 ml을 동시 적하하여 염기성 탄산구리를 제조하였다. 이때, 반응이 완료된 후 증류수에 용해되어 있는 황산나트륨의 제거를 위해 펌프와 필터를 이용한 장치를 통해 여과시키고 증류수에 의한 세척과정을 반복적으로 시행하였다. 이후, 상기 얻어진 탄산구리 슬러리를 130 ℃에서 건조하여 고순도, 결정형의 염기성 탄산구리 분말을 얻었다.
<제조예 2>
황화코발트의 제조
염화 코발트 6수화물(0.4mmol, Aldrich사, 98%), 올레산(35mmol, Aldrich사, 90%), 올레일아민(35mmol, TCI사, 50%) 및 1-옥타데신(140mmol, Aldrich사, 90%)의 혼합용액을 준비하였다. 상기 혼합용액을 삼구 플라스크에 넣고 아르곤 기체 분위기 상에서 110℃로 1시간동안 열처리하여 혼합물을 제조하였다. 황(2mmol, Aldrich사, sulfur powder)을 5mmol 올레일아민(35mmol, TCI사, 50%)에 분산한 용액을 상기 혼합물에 혼합 및 교반시켜 270℃의 반응온도로 반응시켰다. 상기 반응 단계를 거쳐 생성된 물질을 에탄올 및 톨루엔을 50:1 부피비율로 혼합한 용액으로 원심분리(7000 rpm) 및 정제하여 황화코발트를 제조하였다.
<제조예 3>
폴리페닐렌 설파이드 복합입자의 제조
용융흐름지수(Melt Flow index)가 115 g/10min(315℃)인 폴리페닐렌 설파이드로 쉘부를 형성하고, 고유점도가 0.64 dl/g인 폴리에스테르로 코어부를 형성하였다. 복합입자 전체 면적에 대한 상기 쉘부 및 코어부의 단면적비는 60:40으로 하였으며, 마스터 배치 공법을 통하여 하기 화학식 2-1로 표시되는 카르보디이미드계 화합물을 코어부에 7 중량비율로 투입하였다.
이로써, 평균입경이 약 2.8 mm인 폴리페닐렌 설파이드 복합입자를 제조하였다.
[화학식 2-1]
Figure 112021150407497-pat00008
상기 식에서, n은 17의 정수이고, m은 5의 정수이다.
<제조예 4>
폴리페닐렌 설파이드 복합입자의 제조
상기 카르보디이미드계 화합물을 코어부에 투입하지 않은 것을 제외하고, 상기 제조예 3과 동일한 방법으로, 폴리페닐렌 설파이드 복합입자를 제조하였다.
<제조예 5>
폴리도파민의 제조
도파민 단량체로서, 도파민 하이드로클로라이드를 pH 9에서 메탄올이 혼합된 상태로 자발적으로 자가중합함으로써, 중량평균분자량이 27,700인 폴리도파민을 제조하였다.
<제조예 6>
폴리도파민의 제조
도파민 단량체로서, 도파민 하이드로클로라이드 및 에피네프린 하이드로클로라이드를 2: 1 중량비율로 혼합한 단량체 혼합물을 pH 9에서 메탄올이 혼합된 상태로 자발적으로 자가중합함으로써, 중량평균분자량이 31,200인 폴리도파민을 제조하였다.
<실시예 및 비교예>
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량으로 혼합된 고강도 결합재, 잔골재 및 굵은골재를 강제식 혼합믹서에 투입한 후, 건배합 조건으로 3분간 혼합하고, 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량으로 혼합된 물 및 고강도 개질제를 동시에 투입하여 2분간 혼합하여 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
구분(중량%) 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
잔골재 41 41 41 41 41
굵은골재 34 34 34 34 34
물 2 2 2 2 2
고강도 결합재 18 18 18 18 18
(중량부) 조강 포틀랜드 시멘트
(분말도: 5,170 ㎠/g)		 100 100 100 100 100
칼슘설포알루미네이트 23 23 23 27 27
무수석고 32 32 32 - 32
마그네슘알루미노메타실리케이트 9 9 9 - -
사포나이트 5 5 5 - -
탄산구리 7.5
[통상의 탄산구리 분말]		 7.5
[제조예1]		 7.5
[제조예1]		 - -
황화코발트[제조예2] 2.5 2.5 2.5 - -
경화촉진제 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
응결지연제 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
감수제 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07
재료분리방지제 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03
고강도 개질제 5 5 5 5 5
(중량부) 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록공중합체 100 100 100 100 100
폴리비닐알코올1) 19 19 19 - 19
폴리페닐렌 설파이드 17
[제조예4]		 17
[제조예4]		 17
[제조예3]		 - -
세라마이드계 유도체 8.5
[화학식 1-1]		 8.5
[화학식 1-2]		 8.5 2) - -
폴리도파민 3.3
[제조예5]		 3.3
[제조예6]		 3.3
[제조예6]		 - -
라우로카프람 3 3 3 - -
소듐스위트아몬드암포아세테이트 1 1 1 - -
소포제 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12
공기연행제 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08
1) 폴리비닐알콜: 중합도가 15,500이고, 검화도가 75 %인 것을 사용

2) 하기 화학식 1-1로 표시되는 세라마이드계 유도체 및 하기 화학식 1-2로 표시되는 세라마이드계 유도체를 1: 3 중량비율로 혼합한 것을 사용
[화학식 1-1]
Figure 112021150407497-pat00009

[화학식 1-2]
Figure 112021150407497-pat00010
아래의 시험예들은 상기에 개시한 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 비교예 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예>
본 발명에 따른 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물의 특성을 보다 구체적으로 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따른 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 비교예 1 및 2에 따른 비교용 콘크리트 조성물의 특성을 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
시험항목 시험방법 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
건조수축(길이변화율(%)) KS F 2424 0.002 0.001 0.001 0.05 0.03
압축강도(MPa)_12시간 KS F 2405 30 34 35 18 21
압축강도(MPa)_28일 KS F 2405 42 45 46 29 31
휨강도(MPa)_12시간 KS F 2405 7.2 7.6 7.9 4.8 5.1
휨강도(MPa)_28일 KS F 2405 9.2 9.6 10.2 6.9 7.3
부착강도(MPa)_12시간 KS F 2762 2.4 2.6 2.8 1.5 1.8
부착강도(MPa)_28일 KS F 2762 3.3 3.5 3.7 2.3 2.6
흡수율(%) KS F 4004 0.5 0.3 0.3 1.1 0.8
염분침투저항성(coulomb) KS F 2711 807 785 731 1262 1045
동결융해저항성(%) KS F 2456 82 83 87 69 72
마모저항성(mm) ASTM C 779 0.03 0.02 0.01 0.16 0.13
균열 저항성 AASHTO PP34-98 균열없음 균열없음 균열없음 균열발생 균열없음
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 따른 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1 및 2에 따른 비교용 콘크리트 조성물과 비교하여, 건조수축에 따른 길이변화율이 적은 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1 내지 3에 따른 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1 및 2에 따른 비교용 콘크리트 조성물과 비교하여, 우수한 압축강도, 휨강도 및 부착강도를 갖고; 우수한 방수성, 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. 고강도 결합재 5 내지 45 중량%, 잔골재 10 내지 75 중량%, 굵은골재 7 내지 65 중량%, 고강도 개질제 0.01 내지 25 중량% 및 물 0.1 내지 30 중량%를 포함하는 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물로서,
    상기 고강도 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부, 칼슘설포알루미네이트 20 내지 40 중량부, 무수석고 20 내지 40 중량부, 마그네슘알루미노메타실리케이트 1 내지 20 중량부, 사포나이트 1 내지 20 중량부, 탄산구리 1 내지 20 중량부 및 황화코발트 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것이고;
    상기 고강도 개질제는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록공중합체 100 중량부, 폴리비닐알코올 10 내지 30 중량부, 폴리페닐렌 설파이드 10 내지 30 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 세라마이드계 유도체 0.1 내지 10 중량부, 폴리도파민 0.1 내지 10 중량부, 라우로카프람 0.1 내지 10 중량부 및 소듐스위트아몬드암포아세테이트 0.01 내지 5 중량부를 포함하는 것이고;
    상기 탄산구리는 결정형의 염기성 탄산구리인 것이고;
    상기 결정형의 염기성 탄산구리는 55 내지 70 ℃로 유지되는 증류수에, 0.05 내지 0.5 M농도의 황산구리 수용액 및 0.01 내지 0.1 M농도의 소석회 수용액을 1: 1 부피비율로 동시 적하 및 반응시켜 염기성 탄산구리 수용액을 제조하는 단계; 상기 반응이 완료된 염기성 탄산구리 수용액을 여과 및 세척하여 염기성 탄산구리 슬러리를 제조하는 단계; 및 상기 염기성 탄산구리 슬러리를 80 내지 150 ℃의 온도로 건조하여, 결정형의 염기성 탄산구리를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 준비되는 것이고;
    상기 폴리페닐렌 설파이드는 평균입경이 0.5 내지 3 mm인 코어(core)-쉘(shell) 형태로 구성되는 복합입자인 것이고;
    상기 쉘(shell)부는 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene sulfide)수지로 구성되는 것이고; 상기 코어(core)부는 고유점도가 0.64 dl/g인 마스터 배치 공법용 폴리에스테르계 화합물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112021150407497-pat00011

    상기 식에서,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄의 (C7내지C30)알킬, (C7내지C30)알케닐 및 이들의 혼합 작용기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 황화코발트는
    염화 코발트 6수화물(Cobalt(ll) chloride hexahydrate), 지방산, 제1 아민계 화합물 및 비극성 용매의 혼합용액을 준비하는 단계;
    상기 혼합용액을 불활성 기체 상에서 100 내지 120℃의 온도로 열처리하여 혼합물을 제조하는 단계;
    파우더 형태의 황(sulfur)을 제2 아민계 화합물에 분산한 용액을 상기 혼합물에 교반시켜 250 내지 300 ℃의 반응온도로 반응시키는 반응 단계; 및
    상기 반응 단계를 거쳐 생성된 물질을 에탄올(ethanol)과 톨루엔(toluene)의 혼합 용액으로 원심분리하는 단계;를 포함하는 방법으로 준비되는 것을 특징으로 하는 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세라마이드계 유도체는
    하기 화학식 1-1로 표시되는 세라마이드계 유도체 및 하기 화학식 1-2로 표시되는 세라마이드계 유도체를 1: 2 내지 5 중량비율로 혼합한 것을 특징으로 하는 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물.
    [화학식 1-1]
    Figure 112021150407497-pat00012

    [화학식 1-2]
    Figure 112021150407497-pat00013

  5. 제1항, 제3항 및 제4항 중에서 선택되는 어느 한항에 따른 고강도 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 도로포장 보수공법으로서,
    도로면을 절삭 및 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, 상기 고강도 속경성 시멘트 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 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 도로포장 보수공법.
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