KR102370916B1 - 열화 콘크리트도로 포장면 보수용 박층포장 수지조성물 및 상기 수지조성물을 이용한 열화 콘크리트도로 포장면 보수방법 - Google Patents

열화 콘크리트도로 포장면 보수용 박층포장 수지조성물 및 상기 수지조성물을 이용한 열화 콘크리트도로 포장면 보수방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트도로 포장면이 열화된 경우 이를 보수하기 위한 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 초기 압축강도특성이 우수하고, 신율 및 유연성이 우수하며, 무광택 속성을 갖는 열화 콘크리트도로 포장면 보수용 박층포장 수지조성물 및 상기 박층포장 수지조성물을 이용한 열화 콘크리트도로 포장면 보수방법에 관한 것이다.

Description

열화 콘크리트도로 포장면 보수용 박층포장 수지조성물 및 상기 수지조성물을 이용한 열화 콘크리트도로 포장면 보수방법{A thin-layer pavement resin composition for repairing a deteriorated concrete road pavement surface and a method for repairing a deteriorated concrete road pavement surface using the resin composition}
본 발명은 콘크리트도로 포장면이 열화된 경우 이를 보수하기 위한 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 초기 압축강도가 높고, 신율 및 유연성이 우수하며, 무광택 속성을 갖는 열화 콘크리트도로 포장면 보수용 박층포장 수지조성물 및 상기 박층포장 수지조성물을 이용한 열화 콘크리트도로 포장면 보수방법에 관한 것이다.
일반적으로 건설현장에서 구조재료로 가장 널리 사용되고 있는 콘크리트를 포함하는 시멘트계 재료는 우수한 압축강도, 경제성 및 내구성이 뛰어나 건설구조물의 주요 구성 재료로서 널리 사용되어 왔으나, 인장 및 휨강도가 작고 변형 능력이 작아 유해한 균열발생 후에 응력 및 내구성이 급격히 저하되는 취성재료의 문제점을 가지고 있다.
콘크리트로 시공된 콘크리트도로 포장면은 양생 전후에 초기균열, 건조수축균열 등의 미세균열 등이 발생하는데, 이는 콘크리트 구조물에서 나타나는 일반적인 손상 중 하나이다. 이러한 균열 외에 크게 차량하중 등의 외적 하중, 부등침하에 의해 균열 및 포트홀 등의 구조적인 균열(structural crack)과 철근의 부식 및 동결융해 등에 의한 비구조적인 균열(nonstructural crack)의 두 가지 균열이 더 발생할 수 있다. 또한 콘크리트 포장면은 차량의 주행, 겨울철 제설재와 기후 및 기온 변화로 균열 패임 및 콘크리트의 열화 등으로 손상이 발생되며, 공용기간이 길어질수록 손상이 커진다.
일단 콘크리트도로에 균열이나 열화 등이 발생하면, 내구성 저하, 외관손상 등으로 콘크리트도로의 치명적인 손상을 초래하여 전체적인 콘크리트도로의 수명이 단축되므로, 이러한 균열 등 손상이 보수되어야 하는데 콘코리트 포장 유지 보수에는 대형 특수 장비가 동원되며, 작업이 까다롭고 많은 비용이 소요된다.
기존에 알려진 콘크리트도로 포장면 보수 방법으로는 아스팔트 또는 콘크리트 소파보수와 아스팔트와 콘크리트를 이용한 전면 덧씌우기 개량 공법이 주로 적용되어 왔다. 다시 말해, 균열이 좁은 부위에 발생하면 발생된 균열부위만을 제거한 후 다시 포장하는 방식으로 보수하거나 균열이 넓은 부위에 발생하면 전체적으로 콘크리트 포장면을 모두 제거한 후 다시 시공하는 방식으로 콘크리트도로가 보수되어왔다.
또한, 지금까지 도로 포장면에 시공하는 박층포장은 주로 에폭시나 아크릴, 우레탄타입의 용제형수지를 사용하여 도료도색이나, 미끄럼방지포장 등에 사용되었을 뿐 열화된 콘크리트 도로의 포장면을 보수하기 위한 목적으로는 사용되지 않았다.
즉, 박층포장은 대체로 상술된 바인더를 포함하는 도료를 이용하여 횡단보도 등을 포장하는 포장재(도막)로 형성되거나 바인더를 도로에 도포한 후 미끄럼 방지를 위한 마찰 재료(규사, 모래, 제강슬래그 등)의 알갱이를 뿌려서 바인더에 고정시킴으로써 달리는 차량 속도의 미끄럼 이탈 방지를 위해 사용되었기 때문이다. 더욱이, 종래 박층포장에 사용되는 바인더는 유연성이 부족하여 균열과 탈착이 발생하고 시공시 유기용제의 과다한 사용으로 친환경적이지 못한 큰 문제도 내포하고 있으며, 기후에 따라 건조가 늦어 시공시간이 너무 오래 걸리는 단점도 있었다.
한편, 바인더로서 에폭시수지(epoxy resin)에 페놀수지를 포함하는 경화제가 적용되면 접착력, 기계적 물성, 내화학성이 우수하고 경화시 수축변형이 적은 장점이 있다. 특히, 디글리시딜에테르 비스페놀 A (diglycidylether of bisphenol A, DGEBA)의 2관능성 에폭시 수지는 토목, 건축 및 다양한 산업분야에 널리 사용되고 있다.
그러나 2관능성 에폭시 수지는 높은 가교밀도 때문에 구조적으로 잘 깨지는 취성(脆性, brittleness:물체에 탄성한계 이상의 힘을 가했을 때, 영구변형을 하지 않고 파괴되거나 또는 극히 일부만 영구변형을 일으키는 성질 )으로 인하여 일정부분 탄성을 요구하는 도로용 박층포장 분야에 적용하는 데 제약을 받아왔다.
국내특허등록번호 제10-0966511호
본 발명자들은 다수의 연구결과 에폭시수지를 포함하면서도 초기 높은 압축강도를 가지면서 우수한 내충격성 및 신율을 갖는 새로운 조성의 에폭시수지조성물을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 사용되지 않던 박층포장공법을 열화 콘크리트도로 포장면의 보수시 사용할 수 있는 특성을 갖도록 개발된 수지조성물로서, 특히 에폭시수지를 포함하여 에폭시수지가 갖는 장점 즉 우수한 접착력, 기계적 물성, 내화학성은 물론 경화시 수축변형이 적은 특성은 유지하면서도 동시에 초기 높은 압축강도 특성, 우수한 신율 및 유연성과 무광택 속성을 갖는 새로운 조성의 열화 콘크리트도로 포장면 보수용 박층포장 수지조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상술된 열화 콘크리트도로 포장면 보수용 박층포장 수지조성물을 이용함으로써 프라이머 도포가 필요 없는 방식으로 콘크리트도로 포장면의 균열 및 열화된 상태를 보수하여 콘크리트도로의 수명연장, 우수한 미관은 물론 시공비용절감 및 시공편의성까지 향상된 박층포장 수지조성물을 이용한 콘크리트도로 포장면 보수방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 명시적으로 언급되지 않았더라도 후술되는 발명의 상세한 설명의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자가 인식할 수 있는 발명의 목적 역시 당연히 포함될 수 있을 것이다.
상술된 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 에폭시수지 및 리그닌을 포함하는 경화제조성물을 2:1 내지 3:1의 중량비로 포함하는 열화 콘크리트도로 포장면 보수용 박층포장 수지조성물을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 경화제조성물은 아민계화합물 100중량부 당 페놀수지 10 내지 15중량부 및 리그닌 3 내지 8중량부를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 경화제조성물은 상기 아민계화합물 100중량부당 가수분해방지제를 0.5 내지 2중량부 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 가수분해방지제는 카르보디이미드(carbodiimide)계 화합물로서, 분자량 3,000 이하의 폴리머릭 아로마틱 카르보디이미드(Polymeric aromatic carbodiimide), 변성 페닐 카르보디이미드(modified phenyl carbodiimide), 폴리(톨릴 카르보디이미드)(poly(tolyl carbodiimide)), 폴리(4,4'-디페닐메탄 카르보디이미드)(poly(4,4'-diphenyl methane carbodiimide)), 폴리(3,3'-디메틸-4,4'-바이페닐렌카르보디이미드) (poly(3,3'-dimethyl-4,4'-biphenylene carbo diimide)), 폴리(p-페닐렌 카르보디이미드) (poly(p-phenylene carbodiimide)), 폴리(m-페닐렌 카르보디이미드)(poly(m-phenylene carbodiimide)), 및 폴리(3,3'-디메틸-4,4'-디페닐메탄카르보디이미드)(poly(3,3'-dimethyl-4,4'- diphenylmethane carbodiimide))로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 아민계화합물은 폴리에테르아민, 폴리아미드, 페날카민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 페놀수지는 분자량 580 g/mol 내지 2,426 g/mol의 레졸 수지이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 리그닌은 순도 90% 이상 및 중량평균분자량 1500 내지 5000인 탈메틸화 리그닌이다.
또한, 본 발명은 콘크리트도로의 포장면 중 열화된 시공영역 상의 유분 및 수분을 포함하는 이물질을 제거하는 단계; 상술된 어느 하나의 박층포장 수지조성물로 상기 시공영역에 1~ 3mm의 균일한 두께를 갖도록 수지도포면을 형성하는 단계; 상기 수지도포면에 과량으로 골재를 살포하는 단계; 상기 수지도포면에 골재가 침강하여 접착되도록 일정시간 유지하는 1차 양생단계; 상기 수지조성물에 의해 고착되지 않은 잉여 골재를 제거하는 단계; 및 상기 잉여 골재가 제거된 상태로 일정시간 유지하는 2차 양생단계;를 포함하는 열화 콘크리트도로 포장면 보수방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 골재는 직경 4 내지 6mm이고, 마모율이 30%이하인 골재이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 수지도포면으로 골재가 침강되어 상기 수지조성물에 의해 과량의 골재가 접착되어 상기 수지조성물이 노출되지 않는 다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 수지도포면을 형성하기 전에 상기 시공영역에 균열이 있는 경우 균열보수재를 이용하여 균열을 보수하는 단계를 더 포함한다. 하는 것을 특징으로 하는 열화 콘크리트도로 포장면 보수방법.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 균열보수재는 상술된 박층포장 수지조성물이다.
상술된 본 발명의 박층포장 수지조성물에 의하면 종래 사용되지 않던 박층포장공법을 열화 콘크리트도로 포장면의 보수시 사용할 수 있는 특성을 갖도록 개발되어 즉 에폭시수지를 포함하여 에폭시수지가 갖는 장점 즉 우수한 접착력, 기계적 물성, 내화학성은 물론 경화시 수축변형이 적은 특성은 유지하면서도 동시에 초기 높은 압축강도특성, 우수한 신율 및 유연성과 무광택 속성을 갖는다.
또한, 본 발명의 박층포장 수지조성물을 이용한 콘크리트도로 포장면 보수방법은 상술된 열화 콘크리트도로 포장면 보수용 박층포장 수지조성물을 이용함으로써 프라이머 도포가 필요 없는 방식으로 콘크리트도로 포장면의 균열 및 열화된 상태를 보수하여 콘크리트도로의 수명연장, 우수한 미관, 시공비용절감 및 시공편의성까지 향상될 수 있다.
본 발명의 이러한 기술적 효과들은 이상에서 언급한 범위만으로 제한되지 않으며, 명시적으로 언급되지 않았더라도 후술되는 발명의 실시를 위한 구체적 내용의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자가 인식할 수 있는 발명의 효과 역시 당연히 포함된다.
본 발명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 발명의 설명에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다. 특히, 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등이 사용되는 경우 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되는 것으로 해석될 수 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간 적 선후관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함한다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명의 기술적 특징은 에폭시수지를 포함하여 에폭시수지가 갖는 장점 즉 우수한 접착력, 기계적 물성, 내화학성은 물론 경화시 수축변형이 적은 특성은 유지하면서도 동시에 초기 높은 압축강도특성, 우수한 신율 및 유연성과 무광택 속성을 갖는 새로운 조성의 열화 콘크리트도로 포장면 보수용 박층포장 수지조성물 및 상기 수지조성물을 이용함으로써 프라이머 도포가 필요 없는 방식으로 콘크리트도로 포장면의 균열 및 열화된 상태를 보수하여 콘크리트도로의 수명연장, 우수한 미관은 물론 시공편의성이 향상된 박층포장 수지조성물을 이용한 콘크리트도로 포장면 보수방법에 있다.
다시 말해, 본 발명자들은 열화 콘크리트도로 포장면의 보수시 종래 사용되지 않던 박층포장공법을 활용하기에 적합한 특성을 갖도록 수지조성물을 개발하였으며, 이를 이용하는 본 발명의 보수방법은 공용중인 콘크리트도로의 열화된 포장면을 프라이머 도포 없이 전면 보수할 수 있는데, 두께가 5mm 이내이므로 기존 포장면과의 단차가 거의 발생하지 않아 주변 배수 구조물의 높이 조절을 하거나 포장면의 높이 조절을 위해 기존 포장을 절삭함으로써 발생하는 절삭비용과 절삭물 폐기 비용이 발생하지 않아 경제성이 우수하며, 수지조성물도포면에 골재가 형성하는 텍스쳐(패턴 형태의 요철)로 마찰력 증대 효과가 발생하여 주행 차량의 미끄럼을 방지할 수 있고, 종래 폴리머콘크리트 또는 폴리머모르타르와는 달리 폴리머가 자외선에 노출되는 것을 골재가 막아줌으로써 수지조성물의 수명을 연장하는 효과가 있기 때문이다.
따라서, 본 발명의 열화 콘크리트도로 포장면 보수용 박층포장 수지조성물은 에폭시수지 및 리그닌을 포함하는 경화제조성물을 2:1 내지 3:1의 중량비로 포함한다. 에폭시수지와 경화제조성물의 중량비가 2:1 미만이거나 3:1을 초과하면 물리적, 화학적 물성이 현저히 저하되는 문제가 있기 때문이다.
먼저, 에폭시수지는 주제로 사용되는데 공지된 모든 에폭시수지가 사용될 수 있다. 일 구현예로서 에폭시 당량이 150 ~ 200인 에피클로로히드린과 비스페놀 에이를 반응시킨 액상에폭시 수지 및 에폭시 당량이 450 ~ 500인 비스페놀 에이형 에폭시 수지를 각각 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 혼합하여 사용하는 경우 에폭시 당량이 150 ~ 200인 에피클로로히드린과 비스페놀 에이를 반응시킨 액상에폭시 수지 70 ~ 90중량% 및 에폭시 당량이 450 ~ 500인 비스페놀 에이형 에폭시 수지 10 ~ 20중량%를 혼합한 에폭시 수지가 사용될 수 있다.
경화제조성물은 주제로 사용되는 에폭시수지를 경화시키는 동시에 박층포장에 적합한 특성을 부여하기 위한 조성물로서, 아민계화합물 100중량부 당 페놀수지 10 내지 15중량부 및 리그닌 3 내지 8중량부를 포함할 수 있다.
아민계화합물은 경화제로 사용되는 공지된 아민계화합물이면 제한되지 않지만, 바람직하게는 폴리에테르아민, 폴리아미드, 페날카민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
페놀수지는 박층포장수지조성물 내에서 신율 및 반응속도 조정 기능을 수행하는 구성요소로서 무용제성 레졸(Resol) 수지, 알콜용성 레졸(Resol) 수지 또는 스트레이트(straight) 페놀수지 일 수 있으며, 바람직하게는 Alkylphenol 변성 수지, CNSL 변성 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 보다 바람직하게는 분자량 580 g/mol 내지 2,426 g/mol의 레졸 수지일 수 있다. 페놀수지는 아민계화합물 100중량부 당 10 내지 15중량부 포함되는데, 10중량부 미만으로하면 신율이 감소하고, 15중량부를 초과하면 경화속도가 지연되는 문제가 있기 때문이다.
리그닌은 박층포장 수지조성물이 시공되면 콘크리트포장면과의 접착력을 향상시킬 뿐만 아니라, 초기 압축강도를 높이고, 반면에 신율 및 유연성을 부여하며, 페놀수지와 유사한 구조를 가지고 있어 상용성이 우수하다. 또한, 박층포장 수지조성물 상에 접착된 골재가 박층포장면의 공용기간이 길어져 탈락되는 경우 수지면이 노출되더라도 UV 로부터 페놀수지를 보호할 수 있다. 여기서, 리그닌은 순도 90% 이상 및 중량평균분자량 1500 내지 5000인 탈메틸화 리그닌으로서, 용액에 분산된 상태로 사용되는데 리그닌 함량은 리그닌 용액에서 탈수된 리그닌만의 중량이며 아민계화합물 100중량부 당 3 내지 8 중량부 포함될 수 있다. 리그닌이 3 중량부 미만으로 포함되면 내충격성 및 유연성 등 상술된 리그닌의 역할이 미미할 수 있고, 8 중량부를 초과하면 리그닌이 용액상으로 적용되므로 페놀수지내의 수분 함량이 증가되어 점도 저하, 물성 저하, 경화 중 증기 발생에 의한 박리 현상이 발생할 수 있다.
필요한 경우 경화제조성물은 가수분해방지제를 더 포함할 수 있다. 가수분해방지제는 폴리머의 가수분해를 방지하게 하는 구성요소로서, 카르보디이미드(carbodiimide)계 화합물이 사용될 수 있다. 가수분해방지제는 카르보디이미드(carbodiimide)계 화합물이면 제한되지 않지만, 일 구현예로서 분자량 3,000 이하의 폴리머릭 아로마틱 카르보디이미드(Polymeric aromatic carbodiimide), 변성 페닐 카르보디이미드(modified phenyl carbodiimide), 폴리(톨릴 카르보디이미드)(poly(tolyl carbodiimide)), 폴리(4,4'-디페닐메탄 카르보디이미드)(poly(4,4'-diphenylmethane carbodiimide)), 폴리(3,3'-디메틸-4,4'-바이페닐렌카르보디이미드) (poly(3,3'-dimethyl-4,4'-biphenylene carbo diimide)), 폴리(p-페닐렌 카르보디이미드) (poly(p-phenylene carbodiimide)), 폴리(m-페닐렌 카르보디이미드)(poly(m-phenylene carbodiimide)), 및 폴리(3,3'-디메틸-4,4'-디페닐메탄카르보디이미드)(poly(3,3'-dimethyl-4,4'- diphenylmethane carbodiimide))로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
이와 같은 구성의 가수분해방지제가 본 발명의 박층포장 조성물에 포함되면 이를 이용하여 박층 포장된 포장면이 비 또는 눈 등으로 장.단기간 물에 노출된 환경에서도 포장면의 내수성을 향상시킬 수 있어, 폴리머가 분해되어 결합력을 상실 하는 등의 물성 변화가 발생하여 포장면의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 열화 콘크리트도로 포장면 보수방법은 콘크리트도로의 포장면 중 열화된 시공영역 상의 유분 및 수분을 포함하는 이물질을 제거하는 단계; 상술된 어느 하나의 박층포장 수지조성물로 상기 시공영역에 1~ 3mm의 균일한 두께를 갖도록 수지도포면을 형성하는 단계; 상기 수지도포면에 과량으로 골재를 살포하는 단계; 상기 수지도포면에 골재가 침강하여 접착되도록 일정시간 유지하는 1차 양생단계; 상기 수지조성물에 의해 고착되지 않은 잉여 골재를 제거하는 단계; 및 상기 잉여 골재가 제거된 상태로 일정시간 유지하는 2차 양생단계;를 포함할 수 있다.
먼저, 이물질을 제거하는 단계는 보수하고자 하는 시멘트콘크리트 도로 에서 건전한 상태의 바탕면을 형성하기 위해 고압세척이나 고압 에어건 등 공지된 수단을 이용하여 물기, 먼지, 페인트 및 오염물질 등을 포함한 각종 이물질을 제거하여 수행될 수 있다.
수지도포면을 형성하는 단계는 박층포장 수지조성물을 상술된 구성을 갖도록 재료믹싱기 등을 이용하여 준비한 후 도포시 고무밀대 등 공지된 도포수단을 이용하여 이물질이 제거된 시공영역에 도포두께가 1~ 3mm로 얇은 초박층형태로 균일하게 도포하여 수행될 수 있다.
골재를 살포하는 단계는 수지도포면에 골재를 살포할 수 있기만 하면 공지된 모든 방법이 사용될 수 있으므로 골재는 다양한 형태로 분사하여 수지도포면에 살포할 수 있으나, 수지조성물을 통해 접착될 수 있는 골재량보다 과량으로 살포하여 콘크리트도로 표면에 최대한 많은 양의 골재가 부착할 수 있도록 하는 것이 중요하다. 일 구현예로서 차량의 후면 전체에 길게 형성되어 장착된 골재가 저장되어 있는 골재통을 이용하여 중력을 이용한 자연 유하(상부에 있는 유체가 중력의 작용에 의해 아래로 흐르는 것)방식으로 수지도포면에 과량으로 균일하게 살포할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 골재는 직경 4 내지 6mm이고, 마모율이 30%이하의 내마모성이 우수한 골재이어야 한다. 내 마모율이 30%를 넘으면 공용 중 마모 발생으로 포장면의 수명이 급격하게 저하될 수 있기 때문이다.
1차 양생단계는 수지도포면에 골재가 침강하여 수지조성물이 노출되지 않게 접착되도록 일정시간 유지하여 수행되는데 상온(20℃)일 경우에는 2시간 ~ 3시간, 저온(15℃ 이하)일 경우에는 4시간 ~ 6시간 수행될 수 있다.
잉여골재를 제거하는 단계는 1차 양생단계 이후에 수지도포면에 살포된 골재 중 수지조성물에 의해 바탕면에 접착되지 않은 골재를 제거하여 수행되는데, 에어건 또는 진공흡입장치 등 공지된 청소수단을 이용하여 잉여골재를 흡입 및 청소를 하여 수행할 수 있다.
2차 양생단계는 잉여 골재가 제거된 상태로 일정시간 유지하여 수행되는데, 상온(20℃)일 경우에는 1시간 ~ 2시간, 저온(15℃이하)일 경우에는 2시간 ~ 4시간동안 수행될 수 있다. 이와 같이 2차 양생단계가 수행되면 열화콘크리트표면의 크랙보수 및 방수성능과 미끄럼방지기능이 우수한 박층포장재가 구현되는 효과가 있다.
필요한 경우 수지도포면을 형성하기 전에 상기 시공영역에 균열이 있는 경우 균열보수재를 이용하여 균열을 보수하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 균열보수재는 콘크리트 도로에 생긴 균열을 메우기 위해 사용될 수 있기만 하면 제한되지 않지만, 특히 본 발명의 박층포장 수지조성물을 균열에 주입하여 균열을 보수한 다음 박층포장면을 형성하게 되면 균열보수재와 박층포장면이 동일한 물성을 갖게 되므로 다른 종류의 균열보수재를 사용하는 경우와 비교하여 보수된 도로면의 물성이 우수하다.
실시예 1 내지 5
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성성분을 제시된 함량으로 믹서를 이용하여 균일하게 혼합하여 박층포장 수지조성물1 내지 5를 준비하였다.
조성성분 실시예
1 2 3 4 5
경화제조성물 폴리에테르아민 100 100 100 100 100
페놀수지 12 12 12 12 12
가수분해방지제 1 0 2 1 1
리그닌 용액
(탈수 후 리그닌 함량)		 45.1
(5)		 45.1
(5)		 45.1
(5)		 27
(3) 		72
(8)
배합비
(중량비)		 경화제조성물/에폭시수지 100/
250		 100/
250		 100/250 100/
250		 100/
250
경화제조성물에서 페놀수지는 분자량 800~1200 g/mo인 lCNSL변성수지가 사용되었고, 가수분해방지제는 Stabaxolⓡ1, LANXESS가 사용되었으며, 리그닌은 알카리수용성 수지에 용해된 15중량% 리그닌(무림피엔피)을 사용하여 경화제조성물을 제조한 후 탈수를 실시하여 리그닌 함량을 5 및 3 중량부로 조정하는 방식으로 사용하였다. 주제로 사용된 에폭시수지는 글리시딜기 당량 184 내지 190g/eq의 비스페놀A형 에폭시수지였다.
비교예
경화제조성물 제조시 리그닌을 사용하지 않은 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방식으로 비교예 박층포장수지조성물을 제조하였다.
실험예
실시예 1 내지 5에서 제조한 박층포장 수지조성물1 내지 5 및 비교예에서 제조된 비교예박층포장수지조성물을 이용하여 각각 1m ㅧ 1m 크기의 콘크리트 시편에 3mm 두께가 되도록 압축공기를 이용하여 스프레이 방식으로 코팅한 수지도포층이 형성된 콘크리트시편을 제조하였다. 인장강도 및 신장율 측정은 콘크리트 시험편으로 측정 할 수 없기 때문에 별도로 인장강도 시험편 제작을 위한 몰드에 수지를 도포하여 제작하였다. 수지도포층이 형성된 콘크리트시편 및 인장강도, 신장율 측정용 시편을 대상으로 하기와 같이 물성을 측정하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.
1. 압축강도 시험
ASTM C 579 method B법을 준용하여 수지와 표준모래를 1:4로 섞은 것을 시편으로 하여 압축강도를 측정하였다. 24시간 양생 후 최소 35.0Mpa 이상이여야 한다.
2. 인장강도 시험
ASTM D 638법에 따라 별도몰드에서 제작한 시험편으로 인장강도를 측정하였다. 14 ~ 35 MPa 이면 도로포장면에 사용되기에 적합하다.
3. 신장율 시험
ASTM D 638법에 따라 별도몰드에서 제작한 시험편으로 신장율를 측정하였다. 30 ~ 70 %면 도로포장면에 사용되기에 적합하다.
4. 부착강도 실험
수지도포층과 콘크리트시편과의 부착강도는 ASTM D4541에 의하여 측정하였다. 1.7Mpa이상이면 도로포장면에 사용되기에 적합하다.
5. 내광성 시험
UV 테스터기(Q-Lab사 QUV/BASIC, UVB-313EL램프)을 이용하여 수지도포층이 형성된 콘크리트시편을 168hr동안 방치 후 HunterLab사의 ColorQuest XE로 색차(ΔE)측정을 비교하였다. ΔE가 클수록 색변화가 크게 일어난 결과이다.
Figure 112021142376112-pat00002
상술된 실험결과로부터, 본 발명의 박층포장 수지조성물을 이용하여 콘크리트 포장면에 형성된 수지도포층은 콘크리트도로로 사용되기에 적합한 물성을 갖는 것을 알 수 있다. 즉, 초기 압축강도의 경우 콘크리트도로포장면에 요구되는 24시간 양생 후 최소 35.0Mpa 이상보다 안정적인 약 44.0Mpa로 규격내 품질목표를 유지하고 있으며, 콘크리트 도로포장면에 요구되는 인장강도도 18~21Mpa 수준으로 안정한 수준을 유지하고 있다. 특히 신장율에 있어서는 비교예와 비교시 약 450%의 이상 우수한 것을 알 수 있었다. 더욱이, 리그닌이 포함되지 않은 것을 제외하면 실시예1과 동일한 구성성분으로 이루어진 비교예 박층포장수지조성물로 형성된 수지도포층이 형성된 콘크리트시편은 초기 압축강도 및 부착강도는 물론 신율에서 실시예1의 박층포장수지조성물로 형성된 것과 비교하여 현저하게 낮은 값을 나타내므로 본 발명의 박층포장 수지조성물에 포함된 리그닌 등 다른 구성성분의 종류 및 함량이 시공 후 박층포장면을 이루는 수지도포층의 물성에 유의미한 영향을 미치는 것을 알 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (12)

  1. 에폭시수지 및 리그닌을 포함하는 경화제조성물을 2:1 내지 3:1의 중량비로 포함하는 열화 콘크리트도로 포장면 보수용 박층포장 수지조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화제조성물은 아민계화합물 100중량부 당 페놀수지 10 내지 15중량부 및 리그닌 3 내지 8중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열화 콘크리트도로 포장면 보수용 박층포장 수지조성물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 경화제조성물은 상기 아민계화합물 100중량부당 가수분해방지제를 0.5 내지 2중량부 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열화 콘크리트도로 포장면 보수용 박층포장 수지조성물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가수분해방지제는 카르보디이미드(carbodiimide)계 화합물로서, 분자량 3,000 이하의 폴리머릭 아로마틱 카르보디이미드(Polymeric aromatic carbodiimide), 변성 페닐 카르보디이미드(modified phenyl carbodiimide), 폴리(톨릴 카르보디이미드)(poly(tolyl carbodiimide)), 폴리(4,4'-디페닐메탄 카르보디이미드)(poly(4,4'-diphenylmethane carbodiimide)), 폴리(3,3'-디메틸-4,4'-바이페닐렌카르보디이미드) (poly(3,3'-dimethyl-4,4'-biphenylene carbo diimide)), 폴리(p-페닐렌 카르보디이미드) (poly(p-phenylene carbodiimide)), 폴리(m-페닐렌 카르보디이미드)(poly(m-phenylene carbodiimide)), 및 폴리(3,3'-디메틸-4,4'-디페닐메탄카르보디이미드)(poly(3,3'-dimethyl-4,4'- diphenylmethane carbodiimide))로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 열화 콘크리트도로 포장면 보수용 박층포장 수지조성물.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 아민계화합물은 폴리에테르아민, 폴리아미드, 페날카민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열화 콘크리트도로 포장면 보수용 박층포장 수지조성물.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 페놀수지는 분자량 580 g/mol 내지 2,426 g/mol의 레졸 수지인 것을 특징으로 하는 열화 콘크리트도로 포장면 보수용 박층포장 수지조성물 .
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 리그닌은 순도 90% 이상 및 중량평균분자량 1500 내지 5000인 탈메틸화 리그닌인 것을 특징으로 하는 열화 콘크리트도로 포장면 보수용 박층포장 수지조성물.
  8. 콘크리트도로의 포장면 중 열화된 시공영역 상의 유분 및 수분을 포함하는 이물질을 제거하는 단계;
    제 1 항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 박층포장 수지조성물로 상기 시공영역에 1~ 3mm의 균일한 두께를 갖도록 수지도포면을 형성하는 단계;
    상기 수지도포면에 과량으로 골재를 살포하는 단계;
    상기 수지도포면에 골재가 침강하여 접착되도록 일정시간 유지하는 1차 양생단계;
    상기 수지조성물에 의해 고착되지 않은 잉여 골재를 제거하는 단계; 및
    상기 잉여 골재가 제거된 상태로 일정시간 유지하는 2차 양생단계;를 포함하는 열화 콘크리트도로 포장면 보수방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 골재는 직경 4 내지 6mm이고, 내마모율이 30%이하인 골재인 것을 특징으로 하는 열화 콘크리트도로 포장면 보수방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 수지도포면으로 골재가 침강되어 상기 수지조성물에 의해 과량의 골재가 접착되어 상기 수지조성물이 노출되지 않는 것을 특징으로 하는 열화 콘크리트도로 포장면 보수방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 수지도포면을 형성하기 전에 상기 시공영역에 균열이 있는 경우 균열보수재를 이용하여 균열을 보수하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열화 콘크리트도로 포장면 보수방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 균열보수재는 제1항의 박층포장 수지조성물인 것을 특징으로 하는 열화 콘크리트도로 포장면 보수방법.
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