KR102372576B1 - 폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물, 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 및 도로포장의 단면 보수보강 방법 - Google Patents

폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물, 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 및 도로포장의 단면 보수보강 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 속경성 결합재, 폴리머 혼화제, 골재 및 물을 포함하는 폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물로서, 상기 속경성 결합재는, 속경성 결합재 전체 중량 대비 칼슘설포알루미네이트 클링커 30∼55중량%, 칼슘알루미네이트 클링커 10∼20중량%, 포틀랜드 시멘트 10∼35중량%, 무수석고 10∼35중량%, 소석회 5∼15중량%, 실리카퓸 10∼20중량%를 포함하고, 상기 폴리머 혼화제는, 폴리머 혼화제 전체 중량 대비 SBR(Styrene-Butadiene Latex) 폴리머 65∼90중량% 및 폴리카르본산계 분산유지제 10∼35중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물과, 이를 이용한 도로포장의 보수보강 방법을 제공한다.

Description

폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물, 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 및 도로포장의 단면 보수보강 방법{POLYMER ADMIXTURE MODIFIED RAPID SETTING CONCRETE COMPOSITE AND METHOD FOR REPARING AND REINFORCING CONCRETE STRUCTURES ROAD PAVEMENT USING THE SAME}
본 발명은 폴리머 혼화제 개질 초속경 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 및 도로포장의 단면 보수보강 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철근 부식 또는 콘크리트 열화 환경에 노출되어 내구성능 확보가 요구되는 교량 바닥판을 비롯한 철근 콘크리트 구조물이나 도로포장의 보수ㆍ보강재로 활용 가능한 폴리머 혼화제 개질 초속경 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 및 도로포장의 단면 보수보강 방법에 관한 것이다.
최근 교량 바닥판과 같은 콘크리트 구조물이나 도로 포장의 노후화로 인해 공용수명 확보를 위한 보수ㆍ보강 사례가 증가하고 있으며, 이러한 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강에는 경화시간을 단축하고, 단시간 내에 강도를 발현시켜 교통 차단(통제) 시간을 최소화하기 위해 초속경 콘크리트가 주로 활용되고 있다(특허문헌 1 및 2 참조).
이러한 초속경 콘크리트는 단시간 내에 소요 강도를 얻을 수 있는 장점이 있으나, 높은 수화열과 건조 수축으로 인해 콘크리트 내부의 균열 및 응력을 발생시킬 뿐만 아니라, 보수 부위의 재탈락, 파손 등 다양한 형태의 손상 원인을 제공한다.
특히 교통 하중과 열화촉진 환경(동결융해, 제설제 살포 등)에 노출되는 교량 바닥판과 같은 콘크리트 구조물의 보수ㆍ보강 재료로 사용시 초속경 시멘트의 빠른 경화 특성으로 콘크리트의 유동성(작업성)이 급속히 저하되어, 콘크리트 타설에 필요한 충분한 작업시간 확보가 어렵고, 보수 보위의 밀실한 콘크리트 성형(채움)이 불가능하여 공용 중 신ㆍ구 콘크리트의 부착력 저하가 발생하며, 이로 인한 콘크리트의 탈락(파손)이 빈번하게 발생한다.
또한, 초속경 시멘트의 사용으로 인한 높은 수화열과 건조 수축은 콘크리트 내부에 미세 균열을 형성하며, 우수 또는 염해 침투, 동결융해 반복으로 인한 철근 부식, 콘크리트 탈락과 같은 손상을 지속적으로 발생시켜 콘크리트 구조물의 공용 수명을 저하시키는 원인이 되고 있다.
이에 초속경 콘크리트를 콘크리트 구조물이나 도로포장의 보수ㆍ보강재로 활용함에 있어서 콘크리트의 유동성을 개선하여 충분한 작업 시간을 확보함과 더불어 안정적인 강도 발현이 가능하고, 콘크리트의 수밀성을 증진시켜 염분 침투 저항성, 동결융해 저항성 등 내구성을 향상시킬 수 있는 콘크리트 조성물에 대한 니즈가 증대되고 있는 실정이다.
한국 등록특허공보 제0537953호 한국 등록특허공보 제0873391호
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 여러 목적 중 하나는, 단시간 내에 교통 개방에 필요한 소요 강도를 확보함과 동시에 신ㆍ구 콘크리트의 부착 성능을 개선하고, 수밀성을 증진시켜 동결융해 저항성, 염해 저항성 등의 내구성을 향상시킬 수 있는 폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물, 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 및 도로포장의 단면 보수보강 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 속경성 결합재, 폴리머 혼화제, 골재 및 물을 포함하는 폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물에 있어서, 상기 속경성 결합재는, 속경성 결합재 전체 중량 대비 칼슘설포알루미네이트 클링커 30∼55중량%, 칼슘알루미네이트 클링커 10∼20중량%, 포틀랜드 시멘트 10∼35중량%, 무수석고 10∼35중량%, 소석회 5∼15중량%, 실리카퓸 10∼20중량%를 포함하고, 상기 폴리머 혼화제는, 폴리머 혼화제 전체 중량 대비 SBR(Styrene-Butadiene Latex) 폴리머 65∼90중량% 및 폴리카르본산계 분산유지제 10∼35중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물은 하기 식 (1) 내지 (3)을 만족하는 것일 수 있다.
m1 ≥ m3 (1)
(m1+m2) ≥ 2m4 (2)
0.5 ≤ m1/3m2 ≤ 2 (3)
(여기서, m1 내지 m4는 각각 속경성 결합재 전체 중량 대비 칼슘설포알루미네이트 클링커, 칼슘알루미네이트 클링커, 무수석고 및 포틀랜드 시멘트의 중량%를 나타낸다)
본 발명에 있어서, 상기 폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물은 조성물 전체 중량 대비 속경성 결합재 15∼25중량%, 폴리머 혼화제 2∼5중량%, 잔골재 35∼48중량%, 굵은 골재 32∼40중량% 및 물 3∼10중량%를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물은 SBR 폴리머 및 폴리카르본산계 분산 유지제의 합계 중량 대비 음이온 계면활성제 3∼6중량%, 안정제 1∼3중량% 및 소포제 0.3∼0.8중량%를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 도로의 표면을 청소하는 단계, 상기 청소된 도로를 평탄화하는 단계, 상기 평탄화된 도로의 표면에 상기 폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물을 포설하는 단계, 상기 포설된 도로의 표면을 표면 처리하는 단계, 및 상기 표면 처리된 도로에 물을 공급하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물 및 도로포장의 단면 보수보강 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 콘크리트 조성물은, 특정 조성의 속경성 결합재 및 폴리머 혼합제를 포함하여 단시간 내에 안정적인 강도 발현이 가능하고, 신ㆍ구 콘크리트의 부착 성능이 우수하며, 콘크리트 구조물의 공용 수명 확보에 필요한 동결융해 저항성 염해 저항성 등의 내구 성능이 우수한 장점이 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 측면인 콘크리트 구조물 및 도로포장의 단면 보수보강 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
명세서 전체에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 콘크리트 구조물은 단순히 콘크리트로 기재하기도 하나, 의미상 콘크리트라는 용어는 콘크리트 구조물 또는 모르타르 구조물을 지칭한다. 이러한 콘크리트 구조물 또는 모르타르 구조물은 일반적인 수로, 수로 터널, 하수 구조물, 지하 구조물, 지수 구조물, 도로 및 고속도로뿐만 아니라, 차량이 통행하는 시설 구조물(중앙 분리벽, 날개벽, 측구 콘크리트), 옹벽 구조물, 콘크리트 슬래브, 해양 구조물, 교량 슬래브 등을 포함하는 콘크리트 또는 모르타르로 이루어진 모든 구조물을 의미한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 일 측면인 폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물에 대하여 상세히 설명한다.
속경성 결합재
속경성 결합재는 단시간(예컨대 3∼4시간) 내에 소요 강도를 발현하여 교통차단(개방) 시간을 최소화하면서, 콘크리트의 수밀성을 증진시키는 역할을 하는 것으로, 이를 위해, 속경성 결합재의 함량은 콘크리트 조성물 전체 중량 대비 15∼25중량% 이상인 것이 바람직하고, 15∼20중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 15.5∼18중량% 이상인 것이 보다 더 바람직하다.
본 발명의 속경성 결합재는, 속경성 결합재 전체 중량 대비 칼슘설포알루미네이트 클링커 30∼55중량%, 칼슘알루미네이트 클링커 10∼20중량%, 포틀랜드 시멘트 10∼35중량%, 무수석고 10∼35중량%, 소석회 5∼15중량%, 실리카퓸 10∼20중량%를 포함한다.
칼슘설포알루미네이트 클링커는 시멘트의 수화물인 Ca(OH)2, 소석회 및 석고의 SO3와 반응하여 팽창성, 속경성, 조강성 등의 특성을 발휘하고, 초기 강도를 발현하며, 콘크리트의 수축균열을 방지하는 역할을 한다. 이를 위해, 칼슘설포알루미네이트 클링커의 함량은 속경성 결합재 전체 중량 대비 30중량% 이상인 것이 바람직하고, 40중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 45중량% 이상인 것이 보다 더 바람직하다. 한편, 칼슘설포알루미네이트 클링커의 함량이 과도할 경우 빠른 경화 특성을 나타내는 반면 후기 강도의 발현에 문제가 야기될 수 있으므로, 그 함량은 속경성 결합재 전체 중량 대비 55중량% 이하인 것이 바람직하고 50 중량% 이하인 것이 보다 더 바람직하다
칼슘알루미네이트 클링커는 칼슘설포알루미네이트 클링커와 더불어 초기 강도를 발현하고, 콘크리트의 수축균열을 방지하는 역할을 한다. 이를 위해, 칼슘알루미네이트 클링커의 함량은 속경성 결합재 전체 중량 대비 10중량% 이상인 것이 바람직하다. 한편, 칼슘알루미네이트 클링커의 함량이 과도할 경우 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있는 반면, 제조 원가의 증가로 인해 경제성이 열화되므로, 그 함량은 속경성 결합재 전체 중량 대비 20중량% 이하인 것이 바람직하고, 15중량% 이하인 것이 보다 더 바람직하다.
포틀랜드 시멘트는 후기 강도를 발현하는 역할을 한다. 이를 위해, 포틀랜드 시멘트의 함량은 속경성 결합재 전체 중량 대비 10중량% 이상인 것이 바람직하다. 한편, 포틀랜드 시멘트의 함량이 과도할 경우 조기 강도 특성이 발현되기 어려우며, 단시간 내에 소요 강도를 확보할 수 없으므로, 그 함량은 속경성 결합재 전체 중량 대비 35중량% 이하인 것이 바람직하고, 20중량% 이하인 것이 보다 더 바람직하다. 본 발명에서는 포틀랜드 시멘트의 종류에 대해서는 특별히 한정하지 않으나, 경제성을 고려할 때, KS에 규정된 보통 포틀랜드 시멘트를 사용할 수 있다.
무수석고는, 수화광물인 애트링자이트를 형성시키기 위해 첨가되는 것으로, 만약 그 함량이 낮을 경우 수화물이 충분히 생성되지 못해 애트링자이트가 모노설페이트로 전이할 수 있고, 그로 인한 강도 저하의 문제가 야기될 수 있다. 이를 방지하기 위해 무수석고의 함량은 속경성 결합재 전체 중량 대비 10중량% 이상인 것이 바람직하고, 15중량% 이상인 것이 보다 더 바람직하다. 한편, 무수석고의 함량이 과도할 경우, 칼슘설포알루미네이트 클링커의 수화를 지연시켜 작업시간이 증가되고, 초기강도의 발현에 지장을 초래하며, 경화된 콘크리트의 과팽창으로 강도 저하를 야기할 수 있으므로, 그 함량은 속경성 결합재 전체 중량 대비 35중량% 이하인 것이 바람직하고, 20중량% 이하인 것이 보다 더 바람직하다.
소석회는, 초기 강도를 향상시키는 역할을 한다. 이를 위해 소석회의 함량은 속경성 결합재 전체 중량 대비 5중량% 이상인 것이 바람직하다. 한편, 소석회의 함량이 과도할 경우, 플로우 값이 급격하게 떨어질 수 있고, 경화된 콘크리트 내부의 과량의 Ca(OH)2로 인하여 장기적으로 구조가 취약해질 수 있으므로, 그 함량은 속경성 결합재 전체 중량 대비 15중량% 이하인 것이 바람직하고, 10중량% 이하인 것이 보다 더 바람직하다.
실리카퓸은 매우 미세하고 매끄러운 구형의 입자로, 포졸란 반응과 공극충진효과로 콘크리트 내부조직을 치밀화 시켜 강도증진 및 투기, 투수성을 감소시키고, 장기강도를 발현시키고, 내구성을 증진시키는 역할을 한다. 이를 위해, 실리카퓸의 함량은 속경성 결합재 전체 중량 대비 10중량% 이상인 것이 바람직하다. 한편, 실리카퓸의 함량이 과도할 경우, 장기 강도 및 내구성은 기대할 수 있으나 초기 강도 발현이 지연될 수 있으므로, 그 함량은 속경성 결합재 전체 중량 대비 20중량% 이하인 것이 바람직하고, 15중량% 이하인 것이 보다 더 바람직하다.
본 발명의 폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물은 하기 식 (1) 내지 (3)을 만족하는 것일 수 있다.
m1 ≥ m3 (1)
(m1+m2) ≥ 2m4 (2)
0.5 ≤ m1/3m2 ≤ 2 (3)
(여기서, m1 내지 m4는 각각 속경성 결합재 전체 중량 대비 칼슘설포알루미네이트 클링커, 칼슘알루미네이트 클링커, 무수석고 및 포틀랜드 시멘트의 중량%를 나타낸다)
상기 식 (1) 내지 (3)은 우수한 초기 강도, 장기 강도 및 내구성을 양립시킬 수 있는 최적의 범위를 도출해 낸 것으로, 식 (1) 내지 (3) 중 하나 이상을 만족하지 않을 경우, 초기 강도, 장기 강도 및/또는 내구성이 열화될 우려가 있다. 한편, 식 (1)의 보다 바람직한 범위는 m1 ≥ 1.2m3이고, 보다 더 바람직한 범위는 m1 ≥ 1.5m3이며, 식 (2)의 보다 바람직한 범위는 (m1+m2) ≥ 4m4이고, 보다 더 바람직한 범위는 (m1+m2) ≥ 5m4이며, 식 (3)의 보다 바람직한 범위는 0.6 ≤ m1/3m2 ≤ 1.6이고, 보다 더 바람직한 범위는 0.8 ≤ m1/3m2 ≤ 1.2이다.
폴리머 혼화제
폴리머 혼화제는 콘크리트의 유동성 및 유지성을 향상시킴과 더불어 콘크리트의 부착 성능을 증진시키는 역할을 하는 것으로, 이를 위해 폴리머 혼화제의 함량은 콘크리트 조성물 전체 중량 대비 2중량% 이상인 것이 바람직하고, 2.5중량% 이상인 것이 보다 더 바람직하다. 다만, 폴리머 혼화제의 함량이 과도할 경우, 부착 성능은 개선되지만, 제조 원가가 지나치게 높아질 수 있으므로, 그 함량은 5중량% 이하인 것이 바람직하고, 3.5 중량% 이하인 것이 보다 더 바람직하다.
본 발명의 폴리머 혼화제는, 폴리머 혼화제 전체 중량 대비 SBR(Styrene-Butadiene Latex) 폴리머 65∼90중량% 및 폴리카르본산계 분산 유지제 10∼35중량%를 포함한다.
SBR 라텍스는 스티렌(Styrene) 및 부타디엔(Butadiene)으로 이루어진 단량체 혼합물을 중합시켜 제조된 미세 구형의 폴리머 입자를 계면활성제로 코팅하여 물속에 분산시킨 반투명 상태의 수용액으로서, 입자간의 자착성 및 흡착성을 갖는 점성적 성질로 인해, 콘크리트 조성물에의 첨가시 부착 성능의 증진을 기대할 수 있다. 이를 위해 SBR 라텍스의 함량은 폴리머 혼화제 전체 중량 대비 65중량% 이상인 것이 바람직하고, 75중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 85중량% 이상인 것이 보다 더 바람직하다. 한편, SBR 라텍스의 함량이 과도할 경우, 부착 성능은 크게 향상되나, 제조 원가의 상승으로 인해 경제성이 저하될 수 있으므로, 그 함량은 폴리머 혼화제 전체 중량 대비 90중량% 이하가 바람직하다. 본 발명에서는 폴리머 혼화제로서 SBR 라텍스 외에도 PAE 에멀젼, EVA 에멀젼, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리에스터 등을 사용할 수 있다.
폴리카르본산계 분산 유지제는 속경성 결합재의 분산성을 향상시켜, 콘크리트의 유동성 및 유지성을 개선함으로써 작업성을 향상시키는 역할을 한다. 이를 위해, 폴리카르본산계 분산 유지제의 함량은 폴리머 혼화제 전체 중량 대비 10중량% 이상인 것이 바람직하다. 한편, 폴리카르본산계 분산 유지제의 함량이 과도할 경우, 콘크리트의 재료 분리와 같은 물성 저하를 야기할 수 있으므로, 그 함량은 폴리머 혼화제 전체 중량 대비 35중량% 이하인 것이 바람직하고, 20중량% 이하인 것이 보다 더 바람직하다. 본 발명에서는 폴리카르본산계 분산 유지에의 종류에 대해서는 특별히 한정하지 않으며, 불포화 카르본산 모노머와 중합이나 공중합이 가능한 모노머로부터 유도되는 것이라면 그 종류를 불문하고 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 폴리머 혼화제는 SBR 라텍스 및 폴리카르본산계 분산 유지제에 더하여, 이들의 합계 중량 대비 음이온 계면활성제 3∼6중량%, 안정제 1∼3중량% 및 소포제 0.3∼0.8중량%를 더 포함할 수 있다.
음이온 계면활성제는 친수성 물질과 친유성 물질을 혼합하여 안정화시키는 역할을 하며, 예를 들어, 카르복실산염, 도데실벤젠설폰산염, 수지산나트륨염, 알킬 나프탈렌 유도체, 클로로벤젠 유도체, 알킬아릴설포네이트, 고급지방산알카리금속염 및 알킬벤젠설폰산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
안정제는 콘크리트 조성물의 각 구성성분을 보다 오랜 시간 안정적으로 유지시키는 역할을 하며, 안정제는 노닐페닐에테르술폰산염 또는 노닐페닐에테르술폰산 암모늄 중에서 1종을 선택하여 사용할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
소포제는 콘크리트 조성물 내의 기공을 제거함으로써, 콘크리트의 강도 및 내구성을 높이는 역할을 하며, 예를 들어, 실리콘계, 지방산계, 오일계, 에스테르계 및 옥시알킬렌계로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
잔부
속경성 결합재 및 폴리머 혼화제 이외의 잔부는 골재 및 물이며, 골재로는 잔골재 및 굵은 골재가 사용될 수 있다.
잔골재는 일반적으로 모래라고 통칭되는 것으로 미세골재 및 거친 골재를 모두 사용할 수 있다. 세골재는 4번 체(ASTM C125, 4.75mm)를 거의 완전하게 통과하는 물질을 이용하는 것이 바람직하다. 거친 골재는 4번 체(ASTM C125, 4.75mm)에 주로 남아있는 물질, 예를 들어 실리카 모래, 석영, 대리석, 화강암, 석회석, 방해석, 장석, 충적사, 기타 모래 등에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 잔골재는 콘크리트 조성물 전체 중량 대비 35∼48중량% 포함되는 것이 바람직하다.
굵은 골재는 일반적으로 자갈(gravels)로도 불리며, 부순 골재 또는 천연골재를 사용하는 것이 좋으며, 바람직하게는 KS F 2502 또는 KS F 2527을 만족하는 것을 사용하는 것이 좋다. 이러한 굵은 골재는 콘크리트 조성물 전체 중량 대비 32∼40중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
콘크리트 조성물에 포함된 골재 전체에 대한 잔골재의 중량비를 나타내는 잔골재율(sand percentage, S/a)는 45∼55%인 것이 바람직하고, 49∼53%인 것이 보다 바람직하다. 만약 잔골재율이 45% 미만일 경우 재료의 분리가 일어나거나 콘크리트 조성물 내부에 공기포수가 많아져, 조성물의 치밀도가 낮아져 외부 환경 변화에 취약해질 우려가 있으며, 잔골재율이 55%를 초과할 경우 콘크리트의 점성이 높아져 유동성이 낮아짐으로써 시공난이도가 높아질 우려가 있다.
물은 KS에 규정된 기준에 적합한 것이라면 특별히 제한 없이 사용될 수 있으나, 불순물이 없고 깨끗하게 정제된 물을 사용하는 것이 좋다. 이러한 물은 콘크리트 조성물 전체 중량 대비 3∼10 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
한편, 이렇게 제공된 본 발명의 폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물의 물-시멘트비(water-cement ratio)는 40% 이하인 것이 바람직하고, 35% 이하인 것이 보다 바람직하다. 만약 물-시멘트비가 40%를 초과할 경우 강도 및 내구성이 저하될 우려가 있다. 여기서 물-시멘트비란 콘크리트 배합 시에 사용된 시멘트에 대한 물의 중량비를 의미한다.
이하 도 1을 참고하여 본 발명의 다른 일 측면인 콘크리트 구조물 및 도로포장의 단면 보수보강 방법에 대하여 상세히 설명한다.
청소 단계(S100)
청소 단계(S100)는 도로의 표면을 청소하는 단계로서, 도로의 표면에 돌출된 돌이나 이물질을 제거하는 단계이다.
평탄화 단계(S200)
평탄화 단계(S200)는 바이브레이터를 이용하여 도로의 표면을 두드려서 평탄화하는 단계이다.
포설 단계(S300)
포설 단계(S300)는 타설 장비를 이용하여 전술한 콘크리트 조성물을 타설하는 단계이다.
표면 처리 단계(S400)
표면 처리 단계(S400)는 면마무리 장비를 이용하여 콘크리트 조성물을 평탄화시키고, 타이닝기를 이용하여 표면 처리하는 단계이다.
물 공급 단계(S500)
물 공급 단계(S500)는 도로에 포설된 콘크리트 조성물에 물을 분사하여 공급하는 단계로서, 이 경우, 콘크리트의 균열 방지와 품질 개선을 위해 표층 보호제나 양생제도 함께 분사할 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기하는 실시예는 본 발명을 예시하여 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기 때문이다.
하기 표 1의 배합비로 속경성 결합재(㈜지맥스래피드) 또는 초속경 시멘트(㈜지맥스래피드), 잔골재, 굵은 골재, 물을 콘크리트 혼합기에 넣어 충분히 혼합하고, 여기에 폴리머 혼화제를 투입한 후 다시 혼합하여 콘크리트 조성물을 제조하였다. 여기서 폴리머 혼화제는 SBR 폴리머(㈜중앙폴리텍) 및 폴리카르본산계 분산유지제(㈜에스씨엠금영)를 90:10의 중량비로 혼합한 것이며, 하기 표 1에 기재된 폴리머 혼화제의 첨가량은 SBR 폴리머 및 폴리카르본산계 분산유지제의 첨가량을 합산한 것이다.
구분 물-시멘트비
(%)		 잔골재율
(%)		 성분 (kg/m3)
속경성 결합재 초속경 시멘트 폴리머 혼화제 잔골재 굵은 골재 물
실시예1 32 53 - 370 63 923 841 86
비교예1 32 53 370 - - 964 877 119
비교예2 32 53 370 - 63 823 841 86
비교예3 32 53 - 370 - 964 877 119
이후, 실시예 1 및 비교예 1∼3에서 제조된 콘크리트 조성물에 대해서 슬럼프, 압축강도, 부착강도, 염분침투저항성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 여기서 슬럼프는 KS F 2402에 따라 측정하였으며, 배합 직후 및 30분 경과 후로 나누어 측정하였다. 압축강도는 KS F 2405에 따라 재령별(4시간, 29일) 압축강도를 측정하였고, 부착강도는 KS F 2762에 따라 재령 4시간에서 부착강도를 측정하였다. 또한, 염분침투저항성은 투수저항성을 평가하기 위한 것으로, KS F 2711에 따라 재령 28일에서 염분침투저항성 시험을 실시하였다.
구분 슬럼프(cm) 압축강도(MPa) 부착강도
(MPa)		 염분침투저항성
(Coulomb)
배합 직후 30분 경과후 4시간 28일
실시예1 19.5 15.5 23.5 36.2 1.88 784
비교예1 15 6.5 24.0 34.8 1.43 1420
비교예2 19.5 15.0 23.8 35.4 1.82 1150
비교예3 16.0 6.0 24.2 36.4 1.51 792
표 2를 참고하면, 본 발명에 따른 폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물은 슬럼프, 압축강도, 부착강도, 염분침투저항성 등 모든 시험에서 우수한 결과를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 폴리머 혼화제를 첨가한 콘크리트 조성물(실시예 1, 비교예 2)는 이를 첨가하지 않는 콘크리트 조성물(비교예 1, 비교예 3)에 비해 초기 슬럼프가 크고, 시간 경과에 따른 슬럼프 손실이 적어 콘크리트의 유동성(유지성) 확보가 가능한 것으로 나타났고, 공용 중 신ㆍ구 콘크리트의 계면 탈락에 의한 손상을 방지할 수 있는 부착강도 역시 증진되는 것으로 나타났다.
또한, 속경성 결합재를 첨가한 콘크리트 조성물(실시예 1, 비교예 3)은 초속경 시멘트를 첨가한 콘크리트 조성물(비교예 1, 비교예 2)와 비교하여 동등한 수준의 압축강도를 나타내는 점에서 강도 발현성이 안정적이며, 염소이온 침투성이 1000coulomb 이하로서 콘크리트의 수밀성이 크게 개선되는 것으로 나타났다.

Claims (5)

  1. 속경성 결합재, 폴리머 혼화제, 골재 및 물을 포함하는 폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물에 있어서,
    상기 속경성 결합재는, 속경성 결합재 전체 중량 대비 칼슘설포알루미네이트 클링커 30∼55중량%, 칼슘알루미네이트 클링커 10∼20중량%, 포틀랜드 시멘트 10∼35중량%, 무수석고 10∼35중량%, 소석회 5∼15중량%, 실리카퓸 10∼20중량%를 포함하고,
    상기 폴리머 혼화제는, 폴리머 혼화제 전체 중량 대비 SBR(Styrene-Butadiene Latex) 폴리머 65∼90중량% 및 폴리카르본산계 분산유지제 10∼35중량%를 포함하고,
    하기 식 (1) 내지 (3)을 만족하는 폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물.
    m1 ≥ m3 (1)
    (m1+m2) ≥ 2m4 (2)
    0.5 ≤ m1/3m2 ≤ 2 (3)
    (여기서, m1 내지 m4는 각각 속경성 결합재 전체 중량 대비 칼슘설포알루미네이트 클링커, 칼슘알루미네이트 클링커, 무수석고 및 포틀랜드 시멘트의 중량%를 나타낸다)
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    조성물 전체 중량 대비 속경성 결합재 15∼25중량%, 폴리머 혼화제 2∼5중량%, 잔골재 35∼48중량%, 굵은 골재 32∼40중량% 및 물 3∼10중량%를 포함하는 폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    SBR 폴리머 및 폴리카르본산계 분산 유지제의 합계 중량 대비 음이온 계면활성제 3∼6중량%, 안정제 1∼3중량% 및 소포제 0.3∼0.8중량%를 더 포함하는 폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물.
  5. 도로의 표면을 청소하는 단계;
    상기 청소된 도로를 평탄화하는 단계;
    상기 평탄화된 도로의 표면에 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 기재된 폴리머 혼화제 개질 속경성 콘크리트 조성물을 포설하는 단계;
    상기 포설된 도로의 표면을 표면 처리하는 단계; 및
    상기 표면 처리된 도로에 물을 공급하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물 및 도로포장의 단면 보수보강 방법.
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