KR102409787B1 - 도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물, 그리고 이의 제조 방법 - Google Patents

도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물, 그리고 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물, 그리고 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 경도를 좌우하는 Hard Segment 역할을 하는 원료로서 방향족 이소시아네이트인 4,4-Diphenylmethane diisocyanate를 사용하는 주제; 및 유연 및 탄성을 좌우하는 Soft Segment의 역할을 하는 원료로서 Polyol 및 Glycol의 혼합물인 경화제; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물은, 기존 시멘트계 보수재에서 벗어나 고탄성 하이브리드 유지, 보수재료를 개발하여 도로시설물의 열화 및 파손원인에 대응할 수 있고, 기존 보수재 대비 50% 응결시간을 단축하고, 진동 및 단차에 대응하는 고탄성 유무기 하이브리드 기능성 보수재로서 도로시설물의 내구수명을 향상시킬 수 있으며, 도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물은, 최소 10년 이상의 내구수명 확보가 가능한 효과가 있다.

Description

도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물, 그리고 이의 제조 방법{Composition of organic and inorganic high-elasticity hybrid repair material for the extended service life of road facilities, and manufacturing method thereof}
본 발명은 도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물, 그리고 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 기후변화, 환경요인 등에 의하여 열화된 도로시설 물에 기존의 시멘트계 보수재료가 아닌 고내구성, 저투수성, 고탄성의 특성을 가진 유무기계 하이브리드 유지보수재료를 적용함으로써, 도로시설물의 공학적 성질 개선, 내구수명 연장, 유지보수 비용절감 등 통합적 성능향상을 위한 신개념 보수재료를 제공하기 위한 도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물, 그리고 이의 제조 방법에 관한 것이다.
도로시설물의 내구수명 향상을 위한 고탄성, 고내구성 유무기 복합재료에 대한 개발이 요구되고 있다.
보다 구체적으로, 도로시설물의 기후변화에 따른 열화 원인을 정립하여 유지보수재료의 최적 배합설계할 뿐만 아니라, 고탄성 유지보수재료의 역학적 성능(인장, 압축, 부착강도 등)을 평가하고, 유지보수재료의 내염성, 내화학성, 동결융해 저항성, 스케일링 저항성 등 온도 및 기후변화에 따른 유지보수재료의 성능을 평가하고, 유지보수재료와 콘크리트의 부착성능, 현장폭로 실험 및 현장 적용성 평가를 통해 최종 목표로 도로시설물의 열화 환경조사와 콘크리트의 열화정도를 조사하고, 보수재의 역학적/미세구조적/내구적 성능향상 방안에 대하여 고찰하기 위한 기술 개발이 요구되고 있다.
관련 기술로서, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2016-0116496호(도로보수재 및 이를 이용한 도로보수시공방법)은 신속한 시공을 할 수 있고, 성형성, 내구성, 기계적 강도 및 접착력이 좋으며, 경화 후 수축이 되지 않고, 시공부위가 도로면과 쉽게 박리 되지 않는 동시에 파손부위의 깊이와 넓이에 제한 없이 시공할 수 있는 도로보수재 및 이를 이용한 도로보수시공방법에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2016-0116496호(도로보수재 제조 방법을 이용한 도로보수공법)은, 도로의 파손 부위를 우천시에나 그 파손 부위에 습기가 있는 경우에도 보수가 가능하고, 포장 도로의 수명과 함께 장기간의 수명을 확보할 수 있으며, 생산성과 시공성이 용이하고 우수한 도로보수재 및 그의 제조방법 그리고 이를 이용한 도로보수공법을 제공하는데 그 목적으로, 도로의 파손된 부위를 보수하는 도로보수재의 제조방법으로서, 도로보수용 골재를 선정하는 단계; 선정된 골재를 가열하고 식히는 단계; 아스팔트를 가열하고 상기 식힌 골재와 혼입하여 1차 코팅하는 단계; 상기 1차 코팅이 완료된 혼합물에 입자분리재를 사용하여 2차 코팅한 후 상온 냉각하는 단계; 및 상기 2차 코팅된 혼합물에 점착 첨가재를 투입하는 단계를 포함하는 도로보수재의 제조방법 및 이에 의해 제작된 도로보수재를 제공할 수 있다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2016-0119356호(아라미드 섬유를 혼입한 MMA 도로 보수재의 제조방법 및 이를 이용한 시공방법)은 본 발명에 따른 아라미드 섬유를 혼입한 MMA 도로 보수재의 제조방법은, 전체 비활성 도로 보수재 조성물의 중량 대비로, 실리카 20 내지 30 중량%, 골재 15 내지 25 중량%, 탄산칼슘 10 내지 20 중량%, 메틸메타크릴레이트(MMA) 10 내지 20 중량%, 다이알릴프탈레이트 수지(DAP) 5 내지 15 중량%, 메타크릴 수지(PMMA) 3 내지 7 중량%, 부틸에스테르 1 내지 5 중량%, 아라미드 섬유 0.3 내지 1.2 중량%을 혼합하여 비활성 도로 보수재를 제조하는 단계; 및 상기 비활성 도로 보수재 99 내지 99.5 중량%와 과산화벤조일을 유효 성분으로 함유한 활성제 0.5 내지 1 중량%을 혼합하여 활성 도로 보수재를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2005-0107788호(초속경화형 도로 보수재)는 도로 표면의 미끄럼방지면 또는 균열되거나 부분적으로 파인 도로 및 맨홀 주변 도로보수를 용이하게 하고, 보수가 완료된 도로면을 최대한 빠른 시간내에 경화되도록 하여 차량의 통행이 가능하도록 하는 도로 보수재를 공급하기 위해 도로상의 미끄럼방지면 또는 갈라진(Crack) 부위 또는 움푹 파인 도로면 상부에 시공하는 도로 보수재에 관한 것으로, 상기 도로 보수재는 상기 도로 보수면 상부에 도포되는 접착층과; 상기 접착층의 상부에 형성되는 보수층을 포함할 수 있다.
그러나 이러한 종래의 기술들은 다양한 도로시설물의 보수재로 사용범위가 광범위한 고내구성/고탄성 보수재료 최적 배합설계기술과 시공기술을 제공하지 못할 뿐만 아니라, 도로시설물에 많이 노출되는 유해물질에 의하여 발생하는 누수, 균열, 반응물질의 생성을 근원적으로 억제함으로써, 이상 기후로 인한 극한환경에 노출된 도로시설물의 내구성 향상 및 유지보수비용 절감에 획기적인 효과를 제공하지 못하는 한계점이 있다.
대한민국 특허출원 출원번호 제10-2016-0116496(2016.09.09)호 "도로보수재 및 이를 이용한 도로보수시공방법(Road repair material and method for road repair construction using thereof)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2016-0116496(2016.09.09)호 "도로보수재 제조 방법을 이용한 도로보수공법(ROAD REPAIRING METHOD USING ROAD REPAIR MATERIAL MANUFACTURING METHOD)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2016-0119356(2016.09.19)호 "아라미드 섬유를 혼입한 MMA 도로 보수재의 제조방법 및 이를 이용한 시공방법(A Production Method of MMA Road Repairing Materials With Aramid Fiber And Construction Method Thereof)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2005-0107788(2005.11.11)호 "초속경화형 도로 보수재(FAST HARDEN TYPE A ROAD REPAIR MATERIAL)"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존 시멘트계 보수재에서 벗어나 고탄성 하이브리드 유지, 보수재료를 개발하여 도로시설물의 열화 및 파손원인에 대응하는 재료에 관한 기술을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기존 보수재 대비 50% 응결시간을 단축하고, 진동 및 단차에 대응하는 고탄성 유무기 하이브리드 기능성 보수재에 관한 기술을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 최소 10년 이상의 내구수명 확보가 가능한 보수재에 관한 기술을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물은, 경도를 좌우하는 Hard Segment 역할을 하는 원료로서 방향족 이소시아네이트인 4,4-Diphenylmethane diisocyanate를 사용하는 주제; 및 유연 및 탄성을 좌우하는 Soft Segment의 역할을 하는 원료로서 Polyol 및 Glycol의 혼합물인 경화제; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 경화제를 구성하는 Polyol은, Polyether Polyol, Polyester Polyol, 그리고 PC계에 해당하는 Polycarbonate diol 중 적어도 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 Polyether Polyol은, Polypropylene Glycol, Polytetra-methylene Glycol, Polyethylene Glycol 중 하나에 해당하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 Polyester Polyol은, Adipate, Polycaprolacton 중 하나에 해당하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 주제 및 경화제의 중량 비율을 2 : 0.5~1.5로 혼입하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물은, 기존 시멘트계 보수재에서 벗어나 고탄성 하이브리드 유지, 보수재료를 개발하여 도로시설물의 열화 및 파손원인에 대응할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물은, 기존 보수재 대비 50% 응결시간을 단축하고, 진동 및 단차에 대응하는 고탄성 유무기 하이브리드 기능성 보수재로서. 도로시설물의 내구수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물은, 최소 10년 이상의 내구수명 확보가 가능한 효과가 있다.
도 1은 조사대상구조물에 대한 진동 및 충격에 대한 저항성능을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2g는 조사대상구조물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물을 설명하기 위한 가장 중점을 두고 있는 도로 콘크리트 시설물의 손상상태를 정리하여 나타낸 것이다.
도 3은 조사대상구조물에 대한 염분량 측정결과로, 보다 구체적으로 각 구조물의 손상부분과 건전부분의 깊이별 염분량을 측정한 결과를 나타낸 것으로, 건전부 콘크리트에서는 임계 염화물량을 상위하는 염분량을 나타내지 않는 것으로 나타났다.
도 4a는 조사대상구조물에 대한 XRD에 의한 반응생성물(건전부)에 대한 측정결과, 도 4b는 XRD에 의한 반응생성물(콘크리트 측구)에 대한 측정결과, 도 4c는 XRD에 의한 반응생성물(콘크리트 포장)에 대한 측정결과를 나타낸다.
도 5a는 조사대상구조물에 대한 SEM에 의한 미세구조 분석(건전부 표면), 도 5b는 SEM에 의한 미세구조 분석(건전부 2cm), 도 5c는 SEM에 의한 미세구조 분석(측구 표면), 도 5d는 SEM에 의한 미세구조 분석(측구 3cm), 도 5e는 SEM에 의한 미세구조 분석(포장 표면), 도 5f는 SEM에 의한 미세구조 분석(포장 3cm)을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시에에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 사용되는 유기계결합재의 주제, 경화제를 혼입시에 발생하는 시간에 따른 점도변화의 추이를 나타내는 그래프이다.
도 7a는 본 발명의 실시에에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 사용되는 주제의 유리전이온도를 나타내며, 도 7b는 경화제의 유리전이온도를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 사용되는 내열성 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시에에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 해당하는 유무기 하이브리드 모르타르 혼입순서를 나타내는 도면이다.
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물을 위한 유동성 실험결과를 나타내는 그래프이며, 도 10b는 유동성 실험 과정을 나타내는 도면이다.
도 11a는 본 발명의 실시예에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 대한 압축강도 실험을 나타내는 도면이며 도 11b는 압축강도 실험결과를 나타내는 도면이다.
도 12a는 본 발명의 실시예에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물을 위한 휨강도 실험결과를 나타내며, 도 12b는 휨강도 실험사진을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 대한 부착강도 실험결과를 나타내는 도면이다.
도 14a는 본 발명의 실시예에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 대한 길이변화 실험결과를 나타내며, 도 14b는 길이변화 실험사진을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 대한 고정된 온도에서의 길이변화율을 나타내는 그래프이다.
도 16a는 본 발명의 실시에에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 대한 인장실험을 위한 시편 형상을 나타내며, 도 16b는 인장강도 측정결과를 나타낸다.
도 17a는 본 발명의 실시에에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 대한 상대동탄성계수 실험결과를 나타내며, 도 17b는 질량감소율 실험결과를 나타낸다.
도 18a는 본 발명의 실시에에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 대한 동탄성계수 실험사진을 나타내며, 도 18b는 동결융해 실험사진을 나타내는 도면이다.
도 19a는 RM모르타르 미세구조분석을 나타내며, 도 19b는 본 발명의 실시예에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 해당하는 UM모르타르 미세구조분석을 나타내며, 도 20은 본 발명의 실시예에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 해당하는 UM모르타르의 배합별 미세구조분석을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물을 개발하기 위해 탄성재료(폴리우레탄 계열 탄성충진재)에 대해서 먼저 살펴본다.
"PU"(폴리우레탄)는 도막 형성 요소인 수지 골격 중에 우레탄 결합을 갖고 있거나 도막 형성 과정에서 우레탄 결합을 생성하는 도료의 총칭이다. 우레탄 결합은 (-NHCOO-), 통상수산기(-OH)를 가진 "Polyol"과 Isocyanate기(-NCO)를 가진 "Prepolymer"가 부가 반응으로 얻어진다.
Isocyanate기는 수산기 이외에 활성 수소화합물과도 반응하여 요소, Amide의 유사 결합을 생성하는 경우도 많다. 본 발명 개발에서는 우레탄의 특성인 저온경화성, 내후성, 내약품성, 설계의 자유성 등에 장점을 도로시설물 보수재에 적용한다. 본 발명에 사용되는 "PU"의 특징을 간단히 정리하면 다음과 같다.
첫 번째로, "저온경화성"으로 Isocyanate기는 강한 반응성을 갖고 저온에서도 경화하기 때문에 겨울공사가 가능하다는 장점이 있다.
두 번째로, "내후성, 내약품성"으로 우레탄 결합은 하기의 표 1의 Polyol의 종류에 따른 특성비교에 표시된 바에 같이 높은 응집력과 수소 결합력을 갖고 있어 "PU"의 우수한 내후성, 내약품성의 요인이 되고 있다.
도로시설물의 대다수는 겨울에 염화칼슘에 노출되는 상황을 가지게 되며 이는 보수재의 파손 및 파괴에 결정적인 역할을 가진다.
따라서, 본 발명을 통하여 개발하고자 하는 유무기 고탄성 보수재의 경우 유기계의 장점인 고내구성을 가지게 되어 염화칼슘에 의한 파손을 억제하는 효과를 가진다.
Figure 112019118609289-pat00001
다음으로 도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물을 위한 고탄성/고내구성 유무기 복합 유지관리 재료의 적합성 평가 및 배합 설계 반영에 대해서 살펴보도록 한다.
"주제 설계"에 있어서, 보통 "주제"는 탄성체에서 경도를 좌우 Hard Segment 역할을 하는 원료로서 상업적으로 많이 사용하는 방향족 이소시아네이트인 Toluene Diisocyanate, 4,4-Diphenylmethane diisocyanate과 지방족이소시아네이트인 Isoporon diisocyanate, Cyclohexylmethane diisocyanate 등이 있는데, 이 중에서도 기계적 물성이 우수한 방향족 이소시아네이트인 "4,4-Diphenylmethane diisocyanate"를 본 발명에서 활용한다. 또한 상온에서도 액상이면서 기계적 물성을 향상시키기 위하여 글리콜류들을 혼합하여 최적의 배합 도출하도록 한다.
"경화제 설계"에 있어서, "경화제"는 유연성, 탄성 등의 Soft Segment의 물성을 발현하는 재료이다. 이는 Polyol, Glycol 등의 Mixture이다. Polyol의 종류로는 Polyether Polyol인 Polypropylene Glycol, Polytetra-methylene Glycol, Polyethylene Glycol 등이 있고, Polyester Polyol은 Adipate, Polycaprolacton 등이 있으며, PC계에는 Polycarbonate diol 등을 활용할 수 있다.
하기의 화학식 1은 "Isocyanate"체의 구조를 나타낸다.
Figure 112019118609289-pat00002
한편, 도 1은 조사대상구조물에 대한 진동 및 충격에 대한 저항성능을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 기존 도로시설물의 기후변화 및 열화물질에 의한 열화 원인에 대한 분석에 대해서 살펴보면, 콘크리트의 유해물질(염분, 기후변화, 탄산화, 알칼리반응 등)으로 인하여 콘크리트 손상원인을 분석할 수 있다.
본 발명에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물을 설명하기 전에 현장 시료 채취 분석을 통하여 주요 열화원인 인자에 대해서 정립하고, 기 사용된 보수재료의 성능평가를 통하여 최종 개발 목표인 도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물의 성능을 결정하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에 따른 도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 대한 내구성, 내화성, 방수, 탄성에 대한 평가 분석을 살펴보면, 도로시설물의 경우 보수재료의 부착미흡으로 인한 2차적 피해 증가에 따른 시공시 일체화 거동을 평가하며, 평가에 있어서, 부착성능, 강도특성 분석, 내구성능(염분, 동결융해, 탄산화등) 평가 분석, 내화성 및 스케일링 저항성 평가 분석하며, Mock-up test를 통한 현장의 폭로 검증을 실시하는 것이 바람직하다.
이를 위해 먼저 콘크리트 포장 및 시설물 열화원인에 대한 조사에 대해서 살펴보도록 한다. 콘크리트 포장 및 시설물 열화 현장조사에 있어서, 콘크리트 포장에 대해서 살펴보도록 한다.
조사대상 구조물은 경기북부 및 서울시 도로의 콘크리트 포장 및 도로 콘크리트 시설물로 현장 상황을 표 2 내지 표 4에 나타내었으며, 도표에서 알 수 있듯이 현장에 설치된 콘크리트 구조물의 표면이 심하게 파손된 것을 알 수 있다.
여기서 표 2는 AA시 국도 우회도로(북부방향,콘크리트 포장)를 나타내며, 표 3은 AA시 국도 우회도로(북부방향, 교차로)를 나타내며, 표 4는 AA시 국도 우회도로(남부방향, 교차로진입)에 관한 내용이다.
차량의 통행이 아직 많지 않은 곳이나 2010년 준공 이후 지속적인 제설제의 사용으로 표면의 손상이 급격히 발생하고 있는 것을 확인하였다.
이에 대한 원인 조사를 위하여 일부 구간에서 코어 채취를 실시하였다.
Figure 112019118609289-pat00003
Figure 112019118609289-pat00004
Figure 112019118609289-pat00005
다음으로 도로부대시설물에 대해서 살펴보도록 한다.
도 2a 내지 도 2g는 조사대상구조물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물을 설명하기 위한 가장 중점을 두고 있는 도로 콘크리트 시설물의 손상상태를 정리하여 나타낸 것이다.
도 2a는 도로 측구 콘크리트 구조물 손상을 나타내며, 도 2b는 이면도로 측구 및 경계석 파손을 나타내며, 도 2c는 교차로 주변 콘크리트 시설 파손을 나타내며, 도 2d는 도로주변 콘크리트 시설 파손을 나타내며, 도 2e는 고가 아래 도로 콘크리트 시설물을 나타내며, 도 2f는 도로 교량 상부 콘크리트 시설 파손을 나타내며, 도 2g는 자동차 전용도로 콘크리트 시설물 스케일링을 나타낸다.
도 2에서 알 수 있듯이 도로 콘크리트 시설물은 차량의 이동이 적으며, 상대적으로 겨울철 및 우기에 많은 염분과 오물이 쌓여 이로 인한 손상으로 보이는 스케일링 현상이 두드러지게 나타나는 것을 확인되었다.
본 구간에서도 일부 콘크리트 코어 시편을 채취하여 도로 콘크리트 시설물의 손상 원인을 기기분석과 염분함유량 측정을 통하여 조사하였다.
다음으로, 도로 콘크리트 포장 및 시설물의 손상원인조사에 대해서 살펴보도록 한다. 이를 위해 도로 콘크리트 포장 및 시설물의 염분량에 대해서 먼저 살펴보도록 한다. 콘크리트 중의 염분량은 굳지 않은 콘크리트의 경우 0.3%로 규정하고 있으며, 굳은 콘크리트에서 구조물의 수명 평가 기준으로 철근의 부식을 일으킬 수 있는 임계염화물량 1.2kg/㎥을 기준으로 두고 있다. 본 발명에서는 염분에 대한 손상 정도를 철근 부식이 발생하는 임계염화물량을 기준으로 평가하였다.
도 3은 조사대상구조물에 대한 염분량 측정결과로, 보다 구체적으로 각 구조물의 손상부분과 건전부분의 깊이별 염분량을 측정한 결과를 나타낸 것으로, 건전부 콘크리트에서는 임계 염화물량을 상위하는 염분량을 나타내지 않는 것으로 나타났다.
하지만 표면에 스케일링이 많이 발생하고 물의 흐름이 많은 L형 측구 표면의 경우는 여름철 많은 비로 인하여 염분량이 많이 희석되어 낮게 나타났지만 3mm 이상에서는 기준치 2배 이상으로 증가하는 것을 확인하였으며, 6mm까지는 증가되는 것으로 확인 되었다.
이와 같은 현상은 1차로 손상부위의 콘크리트에서도 나타났다. 이러한 염분의 침투는 20mm까지 기준을 상위하는 결과를 나타내었으며 이러한 침투는 공용기간이 질어지게 되면 지속적인 동결융해와 염분에 의한 복합열화 작용으로 가속화될 것으로 판단된다.
하지만 표면의 스케일링이 많이 발생한 3차로 콘크리트의 경우 상대적으로 스케일링은 많이 발생되었지만 내부의 침투가 적게 나타났다. 이러한 원인으로는 도로의 구배로 인하여 겨울철 녹은 눈에 의한 물의 흐름이 용이하여 고여있지 않고 흘러 크게 내부로의 침투가 적게 나타난 것으로 판단된다.
하지만 손상을 받은 콘크리트의 경우 특히 표면의 스케일링이 발생한 구조물의 경우 반복적인 동결융해와 제설제의 사용뿐만 아니라 여름철 많은 강수와 높은 기온으로 인한 건습의 반복 등 많은 열화 요인으로 표면의 손상은 급격히 증가할 것이며, 이는 콘크리트 포장의 제 역할을 하지 못할 것으로 판단된다.
다음으로, 도로 콘크리트 포장 및 시설물 기기분석에 대해서 살펴보도록 한다.
동결융해와 융빙제의 사용으로 인한 콘크리트 포장의 손상이 추측되는 자금 내지 회천간 신규 포장도로의 손상 원인 분석을 위하여 포장된 도로에서 시험체를 채취하였다. 채취한 시험체를 이용하여 콘크리트의 손상 원인을 분석하고자 콘크리트 미세구조와 반응생성물 분석을 실시하였다.
도 4a는 조사대상구조물에 대한 XRD에 의한 반응생성물(건전부)에 대한 측정결과, 도 4b는 XRD에 의한 반응생성물(콘크리트 측구)에 대한 측정결과, 도 4c는 XRD에 의한 반응생성물(콘크리트 포장)에 대한 측정결과를 나타낸다. 즉, 건전부와 손상부 시험체를 각각 5cm까지 측정한 결과를 도 4a 내지 도 4c에 나타내었으며, 하기의 표 5는 XRD에 의한 콘크리트 반응생성물을 나타낸다.
건전부위의 경우는 표면과 내분에서 모두 콘크리트의 수화반응 생성물 중 강도와 치밀함을 좌우하는 수산화칼슘의 피크값이 잘 나타나는 것을 확인하였다.
그러나 앞의 염화물 분석과 같이 건전부와 손상부에 관계없이 동결융해와 염해의 복합열화에서 나타나는 팽창성 반응생성물인 Ettringite와 동결융해시 발생하는 Thaumasite, Friedel's salt가 표면에 나타나는 것을 확인할 수 있었으며, 현장에서 타설한 콘크리트의 침투 깊이가 크게 나타난 시험체에서는 3cm 이후에도 팽창성 반응생성물인 Ettringite가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 표면에 스케일링이 발생하지 않은 구간의 경우 나타난 반응생성물이 콘크리트 내부의 조직에 고정화되어 많은 양의 팽창성 물질을 생성함으로써 향후 스케일링 현상이 반복적으로 나타날 수 있을 것으로 판단되어 진다.
Figure 112019118609289-pat00006
위와 같은 결과를 바탕으로 건전부 시험체와 손상부 시험체의 미세조직을 분석한 결과 도 5a 내지 도 5f이다. 즉, 도 5a는 조사대상구조물에 대한 SEM에 의한 미세구조 분석(건전부 표면), 도 5b는 SEM에 의한 미세구조 분석(건전부 2cm), 도 5c는 SEM에 의한 미세구조 분석(측구 표면), 도 5d는 SEM에 의한 미세구조 분석(측구 3cm), 도 5e는 SEM에 의한 미세구조 분석(포장 표면), 도 5f는 SEM에 의한 미세구조 분석(포장 3cm)을 나타내는 도면이다.
건전부의 도 5a에서 도 5b는 매우 조직이 치밀하고 균열이 없는 것을 알 수 있다. 또한 판상형의 수산화칼슘 내부 조직에서 잘 형성이 되어 있는 것도 확인하였다.
그러나 손상이 심한 측구와 포장 콘크리트의 경우는 표면에서 미세 조직에 균열이 발생되어 있는 것을 확인하였으며, 이는 내부에 수분의 동결로 인하여 수분의 동결시 발생하는 팽창압으로 인하여 균열이 발생된 것으로 판단된다. 특히 도 5d의 경우는 3cm깊이에서도 내부 조직이 치밀함에도 불구하고 균열이 발생한 것으로 보아 수분의 침투시 염분의 침투가 동시에 이루어지면서 염분의 침투가 깊은 곳까지 이루어 진 것으로 판단된다.
손상 콘크리트 포장의 미세조직인 도 5e의 경우 표면의 균열뿐만 아니라 염분의 침투에 의해 발생하는 팽창성 물질인 Ettringite와 Thaumasite가 생성되어 자리 잡고 있는 것을 확인하였다. 이는 표면에서 나타났지만 시간이 경과로 인하여 염분이 있는 내부 조직에서 발생시 복합열화 현상으로 급속한 콘크리트의 표면 스케일링 및 탈락현상이 나타날 것으로 사료된다.
다음으로, 콘크리트 포장 및 시설물의 성능향상 대책방안에 대해서 살펴보도록 한다. 콘크리트 구조물의 내구성은 콘크리트의 품질과 매우 밀접한 관련이 있으며, 특히 콘크리트의 강도는 가장 중요한 요인이라 할 수 있다.
본 발명 대상 구조물의 경우 콘크리트의 설계 강도가 설계 규정에 맞는 21㎫로 설계가 되었으나, 외부 요인에 의해 콘크리트 구조물이 손상되어 강도저하가 발생된 것을 확인하였다.
콘크리트 구조물이 손상된 이유는 최근의 급격한 환경변화에 따라 설계기준도 이에 맞게 적용되어야 하지만, 현장의 환경조건을 고려하지 않고 과거의 설계기준을 그대로 적용한 것에 문제가 있는 것으로 판단되어 진다.
콘크리트 표준시방에서는 콘크리트 구조물의 노출 환경과 시공조건에 따른 최대 물-결합재비 및 최소설계기준 압축강도를 규정하고 있으며, 관련규정을 하기의 표 6 및 표 7에서 나타내었다. 즉, 표 6은 내구성으로 정하여진 공기연행 콘크리트의 최대 물-결합재비(%)를 나타내며, 표 7은 특수노출상태에 대한 요구사항을 나타낸다. 표에서 알 수 있듯이 제빙화학제에 노출될 경우의 콘크리트의 설계기준강도는 30㎫로 기준하고 있으므로, 도로 공사중 부대 구조물의 경우에도 환경조건을 고려하여 적용하는 것이 옳은 것으로 판단된다.
Figure 112019118609289-pat00007
Figure 112019118609289-pat00008
특히, 미국의 ACI 318위원회에서는 동결융해와 염해를 동시에 받는 경우 콘크리트의 설계기준강도를 35㎫로 규정하고 있으므로, 국내에서도 복합열화를 받는 부대구조물의 설계기준 강도를 상향조정하여야 향후 이러한 문제점의 재발이 생기지 않을 것으로 사료된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물을 위한 유기계결합재 재료특성에 대해서 살펴보도록 한다.
"유기계결합재 재료특성"에 대해서 살펴보면, 유기계결합재의 일반적 특성으로, 본 실험에서 사용된 유기계 결합재의 "주제(main resin)"는 Polyol 중 탄성력이 우수하며 저온에서도 경화가 가능한 특성을 가진 Polyester Polyol과 피마자유를 혼합한 것이며, "경화제(hardener)"는 이소시아네이트계의 4,4- Diphenylmethane diisocyanate를 사용하였다. 또, 유기계 결합재의 최적 비율에 대해서는 주제 및 경화제의 비율을 1 : 2로 혼합하여 폴리우레탄을 제조하였으며 유기계결합재의 특성 실험을 진행하였다.
하기의 표 8은 유기계결합재의 일반적 특성을 나타내는 도표이다.
Figure 112019118609289-pat00009
한편, 유기계결합재의 경도에 대해서 살펴보면, 경도란 재료의 무르거나, 딱딱함을 수치로 확인하는 시험이다. 경도 시험의 종류는 로크웰(Rcokwell)경도, 비커스(Vickers)경도, 브리넬(Brinell)경도, 쇼어(Shore)경도의 방법이 있는데 일반적으로 쇼어(shore) 경도 시험이 간단하고 비교적 정확도가 높기 때문에 일반적으로 사용된다. 쇼어경도의 시험방법은 다이아몬드 팁이 부착된 해머를 시편에 떨어뜨려서 튀어 올라오는 높이로 경도의 수치를 판단한다.
하기의 표 9는 유기계결합재의 경도를 나타낸다.
Figure 112019118609289-pat00010
다음으로, 유기계결합재의 가사시간(Pot-Life)에 대해서 살펴보도록 한다.
도 6은 본 발명의 실시에에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 사용되는 유기계결합재의 주제, 경화제를 혼입시에 발생하는 시간에 따른 점도변화의 추이를 나타내는 그래프이다. 0분에서 25분까지의 점도는 변화 폭이 크지 않는 것을 확인할 수 있다. 하지만 25분을 기점으로 점도의 변화의 폭이 매우 커지는 것을 확인할 수 있다. 이는 30분 정도를 기점으로 점도가 증가하면서 경화가 진행되는 것으로 판단할 수 있으며 이에 따라 가사시간이 30분 정도로 판단할 수 있다.
다음으로, 유기계결합재의 기계적 특성에 대해서 살펴본다. 인장강도의 측정은 100~300% modulus의 진행과 함께 측정을 진행하였다. 100% modulus란 공시체의 길이의 2배가 될 때까지 재료를 인장시켰을 때의 값을 말한다. 이와 같은 방법으로 200%, 300%의 modulus 실험을 진행하였다. 300%의 modulus 값이 없는 이유는 300%로 재료를 인장하는 도중에 재료의 파괴가 일어난 것이고 이는 인장강도의 값이 된다. 연신율이란 인장강도 시험시 재료가 늘어난 비율을 나타내는 실험으로 인장강도 측정시 사용되는 실험방법이다. 하기의 표 10은 인장강도 측정결과를 나타낸다.
Figure 112019118609289-pat00011
다음으로, 유기계결합재의 유리전이온도에 대해서 살펴보도록 한다.
유기계결합재의 Tg(유리전이온도)는 매우 중요한 요소이다. 유리전이온도란 고체상태에서 유동성 액체 상태로 형이 변화하는 온도로 일반적으로 Tg값이 낮을수록 재료는 유연성을 가지게 되며 Tg값이 높을수록 강성이 있는 성향을 지닌다. 이에 유기계결합재의 열분석 실험을 진행하였다. 장비는 DSC로 분석을 진행하였으며 유리전이온도(Tg)를 측정하였다. 실험결과 주제의 유리전이 온도는 -53.09℃이며 경화제의 유리전이온도는 -61.01℃이다.
도 7a는 본 발명의 실시에에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 사용되는 주제의 유리전이온도를 나타내며, 도 7b는 경화제의 유리전이온도를 나타낸다.
다음으로, 유기계결합재의 내열성 실험에 대해서 살펴보도록 한다.
실험은 KS M 6518에 따라 노화시험기(Rubber Aging Tester)로 진행하였으며 최대 300℃까지 측정이 가능한 시험기로 진행하였다. 내열성 실험은 0℃부터 진행되며 시편을 크기를 50mm*50mm Film으로 제작하여 온도를 올려 Film이 녹아 흘러내리는 온도가 내열성의 평가가 된다. 실험결과 내열성이 300℃이상 측정되어 내열성이 매우 우수한 것으로 평가되었다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 사용되는 내열성 측정 결과를 나타내는 도면이다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물을 위한 유무기계 유지보수재료의 배합 및 배합설계에 대해서 살펴보도록 한다.
먼저, 주제 배합설계에 대해서 살펴보면, 보통 주제는 탄성체에서 경도를 좌우 Hard Segment 역할을 하는 원료로서 상업적으로 많이 사용하는 방향족 이소시아네이트인 Toluene Diisocyanate, 4,4-Diphenylmethane diisocyanate과 지방족이소시아네이트인 Isoporon diisocyanate, Cyclohexylmethane diisocyanate등이 있는데 이 중에서도 기계적 물성이 우수한 방향족 이소시아네이트인 "4,4-Diphenylmethane diisocyanate"를 선택하였다.
또한 상온에서도 액상이면서 기계적 물성을 향상시키기 위하여 글리콜류들을 혼합하여 합성하였다.
예를 들면 Ethylene Glycol, 1.4-Butanediol, 1.6-Hexanediol, 1.3-Propanediol, 2-Methyl-1.3-Propanediol, 3-Methyl-1.5-Pentanediol, Neopentyl Glycol, Diethylene Glycol 등 이외에도 다가 글리콜인 Trimethylol Propane, Glycerine, Glucose등 여러 가지가 있다. 본 실험에서 사용된 유기계 결합재의 주제(main resin)는 Polyol 중 탄성력이 우수하며 저온에서도 경화가 가능한 특성을 가진 "Polyester Polyol"과 "피마자유"를 혼합하여 사용하였다.
다음으로, 경화제 배합설계에 대해서 살펴보면, "경화제"는 유연성, 탄성등 Soft Segment의 물성을 발현하는 재료이다. 이는 Polyol, Glycol등의 Mixture이다.
Polyol의 종류로는 Polyether Polyol인 Polypropylene Glycol, Polytetra-methylene Glycol, Polyethylene Glycol등이 있고, Polyester Polyol은 Adipate, Polycaprolacton 등이 있으며, PC계에는 Polycarbonate diol 등이 있다.
본 발명의 사용되는 경화제(hardener)는 이소시아네이트계의 4,4- Diphenylmethane diisocyanate를 사용하였으며 원료로는 유연성 및 탄성을 고려하여 Adipate류와 다가 글리콜을 혼합하여 사용하였다.
다음으로, 도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 대한 유무기계하이브리드 모르타르 배합에 대해서 살펴보도록 한다.
본 발명에서 사용된 유기계 결합재의 주제(main resin)는 Polyol 중 탄성력이 우수하며 저온에서도 경화가 가능한 특성을 가진 Polyester Polyol과 피마자유를 혼합한 것이며, 경화제(hardener)는 이소시아네이트계의 4,4-Diphenylmethane diisocyanate를 사용하였다. 또한, 유기계 결합재의 최적 비율에 대해서는 선행 발명를 통하여 주제 및 경화제의 비율을 1 : 2로 혼합하여 폴리우레탄을 제조하였다.
본 발명에 사용된 도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 해당하는 유무기계 하이브리드 모르타르(이하 UM)의 성능을 비교, 평가하기 위하여 기존에 주로 사용하는 무기계 모르타르(이하 RM) 1개 배합과 유기계 및 무기계의 비율에 따른 유무기계 하이브리드 모르타르 4종류 배합 등 총 5개 배합을 선정하여 실험을 실시하였으며, 모르타르 배합표는 표 11과 같다.
Figure 112019118609289-pat00012
여기서, UM8은 폴리우레탄의 주제 : 경화제 : 무기계 충전재 = 1 : 2 : 8을 의미한다. 각 유무기계 하이브리드 모르타르의 주제 : 경화제의 비율은 1 : 2로 고정하였으며, 무기계 광물질 충전재의 함량비율에 따라 각각 UM8, UM10, UM12 및 UM14로 명명하였다. 공시체 제작을 위하여 표준 모르타르 믹싱 방법에 따라 믹싱하였으며, 제작 1일 후 탈형하여 20±3℃, RH=60%의 조건의 항온항습기에서 각 공시체를 양생하였다.
무기충전재의 경우 골재의 입형이 파쇄형인 기존 규사와는 다르게 라운드 형태의 둥근 골재를 사용하여 흐름성 및 골재간의 맞물림을 극대화하였다. 또한, 수분에 민감하게 반응하여 발포하는 단점을 최소화하기 위하여 골재의 함수량을 관리한 골재를 사용하였다. 무기충전재에 사용된 재료의 경우 골재(60~80%), 혼화재(10~20%), 수분억제제(10~20%)로 사용되었으며 혼화재로는 골재의 볼베어링 효과 증진 및 필러로서 실리카퓸과 탄산칼슘을 사용하였다.
한편, 하기의 화학식 2는 유기계결합재의 중합반응식을 나타낸다.
Figure 112019118609289-pat00013
다음으로, 유무기하이브리드 모르타르에 해당하는 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물의 혼입순서에 대해서 살펴보도록 한다.
유무기하이브리드 모르타르의 경우 유기계결합재 주제, 경화제와 무기계결합재의 3성분계로 이루어져 있으며 혼입하는 순서 및 시간이 물성 발현에 중요한 요소이다.
혼입순서는 유기계결합제 주제 및 경화제의 중량 비율을 2 : 1로 혼입을 진행하는데 이때, 우레탄의 경우 지속적으로 진행되는 콘크리트의 수화반응과는 다르게 초기에 화학적반응으로 물성이 발현되기 때문에 미반응분이 발생하지 않도록 600RPM이상으로 90초 이상 충분히 혼입한다. 유기계결합재의 혼입이 충분히 이루어진 상태에서 무기계결합재를 90초 이상 혼입한다. 혼입의 순서는 도 9와 같다. 즉, 도 9는 본 발명의 실시에에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 해당하는 유무기 하이브리드 모르타르 혼입순서를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 유기계 결합재 주제와 경합제를 최초 혼입한 뒤, 유기계결합재를 90초 이상 혼입한다. 이후, 무기결합재를 추가로 최초 혼입한 뒤, 무기결합재를 90초 이상 혼입하는 과정을 거치는 것이다.
이렇게 혼입된 유무기계 유지보수재료의 성능평가에 대해서 살펴보도록 한다.
먼저, 물리적성능평가에 대해서 살펴보도록 한다.
첫째, 유동성 실험에 있어서, 본 발명에 따른 보수재 모르타르의 현장 적용시 작업 성능에 영향을 미치는 유동성을 평가하기 위하여 KS L 5111에 준하여 플로 실험을 실시하였다.
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물을 위한 유동성 실험결과를 나타내는 그래프이며, 도 10b는 유동성 실험 과정을 나타내는 도면이다.
실험 결과, RM 모르타르는 약 160mm 정도의 플로값이 나타난 반면, UM계 모르타르는 무기계 재료의 비율에 따라 플로값이 상이하였으며, 무기계 재료의 함량이 증가함에 따라 플로값이 감소하는 경향을 나타내었다. 특히, UM14 모르타르는 무기계 재료의 함량이 상대적으로 높아 유·수분에 대한 흡수특성이 낮아진 탓으로 UM계 모르타르 중 가장 낮은 플로값이 나타난 것으로 관찰되었다.
UM8 모르타르와 같이 유동성이 지나치게 클 경우 구체 콘크리트에 보수재료를 적용하기 위한 작업성에 문제점을 유발하여 부착력에 악영향을 미칠 것으로 판단된다. 따라서, 유무기계 하이브리드 모르타르의 적절한 작업성 확보를 위하여 적정량의 무기계 결합재 함량을 위한 배합 선정이 필요할 것으로 판단된다.
다음으로, 두 번째 물리적성능평가로 압축강도 실험에 있어서, 본 발명에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 해다하는 유무기하이브리드 모르타르의 압축강도 시험은 기계적 특성을 파악하기 위한 물리적 실험으로 모르타르의 공시체를 제작한 후 재령 3, 7 및 28일에서 KS L 5105 “시멘트 모르타르의 압축강도 시험방법”에 준하여 압축강도를 측정하였다.
40*40*150mm의 공시체를 휨강도 측정 후 쪼개진 두 개의 공시체를 가지고 실험을 진행하였다. 압축판에는 구면 시트를 붙이고 하중일 때 상하 양 축면이 평행이 되는 구조로 한다. 구면 시트의 지름은 120㎜를 넘지 않고 하중을 단면적에 일정하게 가압할 수 있어야 한다. 또한 재하면의 평면도 허용차는 0.01㎜로 하고 표면의 경도는 HRC 60 이상으로 하였다.
또한, 시험방법은 공시체를 성형한 때의 양측면을 가압면으로 하고, (40×40)mm 하중용 가압판(강철제)을 이용하여 최대 하중이 20초 이상 80초 이내에 미치는 하중 속도로 재하하여 최대하중을 구한다. 압축강도는 압축강도 계산에 의해 산출하고 공시체의 평균값으로 하여 소수점 이하 한자리로 끝맺음한다.
도 11a는 본 발명의 실시예에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 대한 압축강도 실험을 나타내는 도면이며 도 11b는 압축강도 실험결과를 나타내는 도면이다.
한편, 본 발명에서 사용한 5종류 모르타르의 재령별 압축강도 특성은 도 11에서 알 수 있다. RM 모르타르의 압축강도는 재령이 증가함에 따라 압축강도 발현이 상대적으로 크게 나타나는 것으로 조사되었다. 그러나 UM계 모르타르의 압축강도는 재령에 관계없이 RM 모르타르보다 현저하게 작게 나타났으며, 재령의 증가에 따른 강도 변화도 그다지 크게 나타나지 않는 것으로 관찰되었다. 그 이유는 RM 모르타르의 경우, 수경성 결합재를 사용함으로써 재령의 증가에 따른 지속적인 수화반응으로 인하여 portlandite, C-S-H 등의 수화물이 생성되어 지속적으로 압축강도가 증가하였으나, UM계 모르타르는 주제 및 경화제로 이루어진 유기계 재료가 다량으로 존재한 탓으로 재령에 따른 압축강도 발현속도가 크지 않은 탓으로 판단된다.
세 번째 물리적성능평가로 휨강도 실험에 있어서, 휨강도 실험은 기계적 특성을 파악하기 위한 물리적 실험으로 모르타르 공시체를 제작한 후 재령 3, 7 및 28일에서 압축강도측정 KS L 5104에 준하여 실험을 진행한다. 공시체는 40*40*150mm의 공시체를 제작하여 휨강도 실험을 진행한다. 시험편 중앙점 하중을 연직으로 중심이 치우치지 않도록 가할 수 있는 2개의 지지롤러와 1개의 재하 롤러로 이루어지며, 공시체를 설치하였을 때 안정되고, 충분한 강성을 가지는 것으로 한다. 시험방법은 지간거리 120㎜로 하고 공시체의 중앙을 매초 (0.06±0.04) MPa이 되도록 조정하고, 최대하중이 될 때까지 그 증가율을 유지하여 최대하중을 구하고 휨강도는 아래의 수학식 1에 의해 시험 결과를 산출하고 공시체 3개로 하여 소수점 이하 한자리로 끝맺음한다.
Figure 112019118609289-pat00014
한편, 도 12a는 본 발명의 실시예에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물을 위한 휨강도 실험결과를 나타내며, 도 12b는 휨강도 실험사진을 나타내는 도면이다.
도 12와 같이 모르타르의 재령별 휨강도 측정결과를 나타낸 것으로써, 압축강도 발현 경향과는 상반된 결과가 나타남을 알 수 있다. 다시 말해서, RM 모르타르의 재령 3일 휨강도가 약 3.5MPa로 나타난 반면, UM8, UM10, UM12 및 UM14 모르타르는 동일재령에서 각각 10.8, 10.6, 10.6 및 8.1 MPa로 나타났으며, 재령 28일에서는 UM12 모르타르의 휨강도가 다소 크게 나타남을 알 수 있다. 이러한 결과가 나타난 이유는 UM계 모르타르에 적용된 유기계 결합재의 탄성복원력이 상대적으로 높고 무기계 재료와의 부착력이 뛰어났기 때문으로 판단된다. 따라서, 본 발명에서는 콘크리트 도로시설물용 보수재료를 선정시 중요한 요소인 휨강도 증진을 위해서는 압축강도 발현이 우수한 RM 모르타르보다는 UM계 모르타르의 적용이 타당할 것으로 판단된다.
네 번째 물리적성능평가로 부착강도 실험에 있어서, 부착강도 실험은 모체와 보수모르타르 및 유무기하이브리드 모르타르와의 부착력을 측정하는 실험으로 중요한 보수재료의 중요한 물리적 성능 중 하나이다. 본 발명에서 부착강도는 유무기하이브리드 모르타르 혼합 후 시험용 모르타르 바탕판에 안쪽치수 40mm×40mm×10mm의 합성수지제 형틀을 넣고 형틀과 동일한 높이까지 채워 성형한다. 성형 후 표준 양생실에서 24시간 경과 후 탈형하고 재령 28일까지 양생시켜 실험을 진행한다.
양생이 끝난 시험체를 양생실 내에 수평하게 놓고, 시료 도포면에 접착제를 바른 후 상부인장용 지그를 가볍게 문질러 접착시킨 후 다시 그 위에 1kg의 추를 얹어 24 시간동안 양생한다. 양생 후 시료면에 대해 수직 방향으로 인장력을 5m/min의 속도로 가하여 최대인장 하중을 구하여 부착강도를 측정한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 대한 부착강도 실험결과를 나타내는 도면이다.
보수재료의 부착강도는 열화된 콘크리트의 단면 복구에 사용되는 재료의 특성 중 가장 중요한 요소 중 하나이며, 보수재료의 부착강도는 1.0MPa 이상의 최소기준을 설정하고 있다. 본 실험에 적용된 모르타르의 재령 3 및 28일 부착강도 측정결과로써, 보수재료 종류에 따른 부착성능을 상호 비교하여 나타내었다. 도 13에서 알 수 있듯이 RM모르타르의 부착강도는 KS 기준(1MPa)을 상회하나 UM계 모르타르의 부착강도에 비하여 상대적으로 매우 작은 값이 나타남을 알 수 있다. 예를 들면, RM 모르타르의 재령 28일 부착강도가 약 2MPa인 반면 UM계 모르타르는 배합에 관계없이 부착강도가 약 5MPa 이상으로 관찰되었으며, 특히 UM12 모르타르의 부착강도는 약 5.7MPa로써, 무기계 재료를 가장 많이 사용한 UM14 모르타르보다 오히려 부착강도 발현이 우수하게 나타나는 것으로 확인되었다. 이상과 같이 UM계 모르타르의 압축, 휨 및 부착강도 경향을 보수재료의 성능측면에서 종합적으로 평가해 볼 때, UM12 모르타르에 적용된 유무기계 재료의 배합이 최적의 효과를 나타내는 것으로 판단된다.
다섯 번째 물리적성능평가로 길이변화 실험에 있어서, 길이변화실험은 구체 콘크리트와 모르타르의 부착강도는 KS F 4936 “콘크리트 보호용 도막재” 및 KS F 4716 “시멘트계 바탕 바름재”의 부착강도 평가방법에 준하여 평가하였다. 시험기는 다이얼 게이지를 부착한 공시체 정치용 틀을 주 몸체로 하고, 필요에 따라 받침대를 두어, 공시체 정치용 틀에 공시체를 정치하거나, 받침대로 지지된 공시체에 정치용 틀을 설치하여, 다이얼 게이지의 눈금을 읽을 수 있는 구조로 시험기를 사용하였다. 표준자 한쪽 플러그에 길이 측정용 틀의 접점을 접촉시켜, 다이얼 게이지 스핀들 끝이 표준자의 축에 일치해서 움직이도록 하여, 스핀들을 서서히 표준자의 다른 한쪽에 접촉시켜 다이얼 게이지 눈금을 기준길이로 하여 측정시 매번 측정한다. 측정 후 1일 양생 후 탈형한 시험편의 길이를 측정하고 28일 후 공시체 길이를 측정하여 시험편의 길이변화율을 측정하여 아래의 수학식 2에 의해 결과를 나타낸다.
Figure 112019118609289-pat00015
한편, 도 14a는 본 발명의 실시예에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 대한 길이변화 실험결과를 나타내며, 도 14b는 길이변화 실험사진을 나타내는 도면이다. 보수재료로 사용되는 모르타르에서 길이변화율은 매우 중요한 요소이다. 몰탈의 경우 시멘트와 물의 수화반응으로 인한 건조수축이 필연적으로 동반되기 때문에 구조물의 수축, 팽창이 발생하게 된다. 하지만 유무기하이브리드 모르타르의 경우 배합수가 따로 존재하지 않으며 우레탄 화학반응으로 경화가 진행되어 건조수축에서 자유롭다. 또한, 유기계결합재인 폴리우레탄의 특성상 물이 침투되지 않는 구조로 동결융해에 의한 수축과 팽창이 적다는 점에서 길이변화율이 일정하게 유지되는 장점이 있다.
보수재료의 부착강도는 열화된 콘크리트의 단면 복구에 사용되는 재료의 특성 중 가장 중요한 요소 중 하나이며, 보수재료의 부착강도는 1.0MPa 이상의 최소기준을 설정하고 있다.
본 실험에 적용된 모르타르의 재령 3 및 28일 부착강도 측정결과로써, 보수재료 종류에 따른 부착성능을 상호 비교하여 나타내었다. 실험 결과 RM모르타르의 부착강도는 KS 기준(1MPa)을 상회하나 UM계 모르타르의 부착강도에 비하여 상대적으로 매우 작은 값이 나타남을 알 수 있다. 예를 들면, RM 모르타르의 재령 28일 부착강도가 약 2MPa인 반면 UM계 모르타르는 배합에 관계없이 부착강도가 약 5MPa 이상으로 관찰되었으며, 특히 UM12 모르타르의 부착강도는 약 5.7MPa로써, 무기계 재료를 가장 많이 사용한 UM14 모르타르보다 오히려 부착강도 발현이 우수하게 나타나는 것으로 확인되었다. 이상과 같이 UM계 모르타르의 압축, 휨 및 부착강도 경향을 보수재료의 성능측면에서 종합적으로 평가해 볼 때, UM12 모르타르에 적용된 유무기계 재료의 배합이 최적의 효과를 나타내는 것으로 판단된다.
여섯 번째 물리적성능평가로 경화수축 실험에 있어서, 길이변화율의 경우 -50℃저온, 20℃ 항온항습, 50℃ 고온의 각 사이클의 온도 변화시점에서 측정을 진행하였으며 1번의 사이클에 총 5번의 길이변화율을 측정하게 된다. 길이변화율은 고정된 온도에서 양생된 탄성충진재와 냉·온 반복실험에 의한 길이변화율로 비교할 수 있다. 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 대한 고정된 온도에서의 길이변화율을 나타내는 그래프이다. 고정된 온도의 길이변화율을 보았을 때 20℃의 항온항습으로 양생시킨 공시체의 길이변화율은 약 0.01%로 매우 안정적인 길이변화율을 보였다. 이는 외부에 특별한 충격이 없는 한 재료 자체의 수축과 팽창으로 인한 파괴는 일어나지 않는다는 것을 의미한다. -20℃와 -50℃의 공시체의 경우 온도에 따라 수축의 형태를 보이는 것을 알 수 있다. 하지만 수축의 형태가 일관되게 나타나는 것으로 보인다. 50℃에서 양생시킨 공시체의 경우 팽창하는 것을 알 수 있다. 전체적으로 분석해 보았을 때 온도에 의한 저온수축, 고온팽창이 발생하지만 일정한 수준으로 나타나며 냉·온 반복 실험시 길이변화율을 보았을 때 온도에 따라 일정한 길이변화율을 나타내며 사이클의 반복이 진행됨에도 불구하고 길이변화율의 차이가 일정하게 나타나는 것으로 보아 온도에 매우 안정적인 재료임을 알 수 있다.
일곱 번째 물리적성능평가로 인장강도 시험에 있어서, 인장시험(Tensile Test)란 시편의 양단을 고정기구로 고정시킨 후 시편의 축 방향으로 잡아당겨서 파괴에 이를 때까지 응력과 왜곡곡선을 구하는 것을 인장 시험이라 한다. 인장시험은 재료의 기계적 성질을 알기 위한 기본적인 시험으로 잡아당기는 힘에 대한 물질의 저항성을 측정하는 실험이다. 본 실험은 물성을 발현하는 두 가지(PU바인더, 무기계바인더)중 물성발현의 중요한 요소를 담당하는 PU바인더의 인장강도를 측정하여 탄성충진재의 인장력 발현정도를 확인한다. 인장 응력-변형 시험법은 ASTM D 638의 표준 규격 시험법으로 실험을 진행하였다. 일정한 속도로 움직이는 크로스헤드를 장착한 인장시험기를 사용하여 50mm/min의 시험 속도로 인장실험을 진행한다.
도 16a는 본 발명의 실시에에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 대한 인장실험을 위한 시편 형상을 나타내며, 도 16b는 인장강도 측정결과를 나타낸다.
인장강도의 측정은 100~300% modulus의 진행과 함께 측정을 진행하였다. 100%modulus란 공시체의 길이의 2배가 될 때까지 재료를 인장시켰을 때의 값을 말한다. 이와 같은 방법으로 200%, 300%의 modulus 실험을 진행하였다. 300%의 modulus 값이 없는 이유는 300%로 재료를 인장하는 도중에 재료의 파괴가 일어난 것이고 이는 인장강도의 값이 된다. 일반적으로 콘크리트 인장강도는 콘크리트 휨재의 인장측 균열 발생과 밀접한 관계가 있고, 전단 및 비틀림에 의해서도 사인장균열이 생기므로 이에 대한 콘크리트 저항성능을 평가하기 위해서는 중요한 평가의 척도가 된다. 또한, 일반적으로 압축강도의 8~15% 정도로 성능을 나타낸다. 콘크리트 인장시험방법은 3가지로 직접인장시험, 휨인장시험, 쪼갬인장시험으로 분류된다. 보통의 콘크리트 인장강도의 경우 쪼갬인장시험을 통하여 평가하는 방법을 사용하지만 유무기하이브리드 모르타르의 경우 일반적인 콘크리트의 취성파괴와는 성상이 다른 파괴를 보여준다. 따라서, 인장기구에 설치 및 잡아당겨 파단시키는 방법으로 직접인장시험 (ASTM D 638)의 시험법을 적용하였다.
다음으로, 내구성능평가에 대해서 살펴본다.
내구성평가로 동결융해 저항성에 있어서, 동결융해 저항성 시험은 40×40×160mm의 각주형 공시체를 제작한 후, 모르타르의 강도발현을 고려하여 재령 28일 공시체를 대상으로 ASTM C 666 A법에 준하여 실험을 실시하였다. 온도측정용 표준공시체의 온도가 4℃ 에서 -18℃를 거쳐 다시 4℃에 도달하는 과정을 1 사이클로 하여 총 300 사이클을 진행하였으며, 매 30사이클 마다 모르타르 공시체의 동탄성계수 및 질량을 측정하였다. 모르타르의 상대동탄성계수 및 질량변화는 다음의 수학식 3 및 수학식 4에 의해 각각 산정하였다.
Figure 112019118609289-pat00016
Figure 112019118609289-pat00017
도 17a는 본 발명의 실시에에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 대한 상대동탄성계수 실험결과를 나타내며, 도 17b는 질량감소율 실험결과를 나타낸다.
다음으로, 도 18a는 본 발명의 실시에에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 대한 동탄성계수 실험사진을 나타내며, 도 18b는 동결융해 실험사진을 나타내는 도면이다.
한편, 시멘트 경화체는 동결융해 작용을 지속적으로 받으면 공극 중의 수분이 동결 및 융해의 반복작용으로 인하여 미세균열 및 표면박리가 발생함으로써 열화가 가속화된다. 본 발명에서는 모르타르의 동결융해 저항성을 평가하기 위하여 ASTM C 666에 준하여 촉진실험을 실시하였으며, 매 30 사이클마다 상대동탄성계수 및 질량비를 측정하였다. 위의 그림은 본 발명에서 적용한 5종류 모르타르의 상대동탄성계수 측정결과를 나타낸 것이다. RM 모르타르는 동결융해 90 사이클에서부터 상대동탄성계수가 감소하는 반면, UM8, UM10, UM12 및 UM14의 UM계 모르타르는 동결융해 반복작용에 의한 상대동탄성계수의 변화가 거의 없는 것으로 나타났다. 다시 말해서, 동결융해 300사이클에서는 RM 모르타르의 경우 상대동탄성계수가 약 80% 정도로 나타났으나, UM계 모르타르는 100%에 근접한 결과를 나타내었다.
300사이클 동안 동결융해 반복작용을 받은 모르타르의 질량비를 나타낸 것이 도 17b이다. 모르타르의 질량비는 도 17a에 제시된 상대동탄성계수 경향과 매우 유사하게 나타난 것으로 조사되었다. 특히, 300 사이클에서 UM계 모르타르는 질량비가 약 98%이상으로 조사됨으로써 매우 우수한 동결융해 저항성을 나타낸 반면, RM계 모르타르는 질량비는 약 81%로 나타남으로써, 동결융해 저항성이 상대적으로 떨어지는 것으로 나타났다.
주지하다시피, 시멘트 경화체가 동결융해 반복작용을 받을 시, 경화체 조직내부의 수분이 동결할 때 발생하는 팽창압이 시멘트 경화체의 균열을 유발하여 열화를 가속화시키는 것으로 보고되고 있다. 그러나, UM계 모르타르는 유기계 재료를 결합재로 사용함으로써 경화체 조직 내부에 수분이 거의 없을 뿐만 아니라, 경화 후 내부로 수분이 침투하기 어려워 수분동결이 발생하지 않았기 때문에 동결융해 저항성이 우수하게 나타난 것으로 판단된다. 또한, 본 발명에서 적용한 동결융해 시험방법에 의한 외부 수분의 동결에 따른 팽창압도 유기계 재료를 사용함으로 동결시 발생하는 팽창압을 유기계 결합재가 완화시켜 모르타르의 동결융해 저항성이 상대적으로 좋은 결과를 나타내었다고 판단된다.
다음으로, 유무기하이브리드 모르타르의 미세구조를 분석한다.
도 19a는 RM모르타르 미세구조분석을 나타내며, 도 19b는 본 발명의 실시예에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 해당하는 UM모르타르 미세구조분석을 나타내며, 도 20은 본 발명의 실시예에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 해당하는 UM모르타르의 배합별 미세구조분석을 나타내는 도면이다.
무기계 결합재료를 사용하는 콘크리트, 모르타르 등 시멘트 경화체(cement matrix)는 경화 후 골재와 결합재 사이의 천이영역(ITZ)이 존재하며, ITZ의 성질에 따라 시멘트 경화체의 강도, 투수성, 내구성 등에 영향을 미치게 된다(Hong, 2006). 본 발명에서는 5종류 모르타르의 수화물, ITZ 등의 미세구조 특성을 고찰하기 위하여 편광현미경을 이용하여 미세조직구조를 관찰하였다.
RM모르타르의 미세구조분석의 사진으로 알 수 있듯이 시멘트질 무기계 재료만을 사용한 RM 모르타르의 미세구조(×50)를 나타낸 것으로써 시멘트 수화물 중에 흰색의 띠를 이루는 공극이 다량으로 발생한 것을 관찰할 수 있다. 이 부분에 대한 확대촬영(×100)을 통하여 골재 표면부근에 비교적 광폭의 천이영역 및 다량의 공극이 존재하고 있는 것을 확인할 수 있었다.
UM12의 미세조직구조 분석사진의 경우 골재 및 결합재 사이의 ITZ가 치밀한 조직구조를 나타내는 것을 확인하였으며, 공극의 생성도 상대적으로 적게 나타나는 것으로 조사되었다. 이는 UM계 모르타르에 적용된 유기계 재료의 유동성이 우수하며, 액상의 유기계 재료가 경화체의 조직 구조를 치밀하게 하여 공극의 발생이 상대적으로 적게 나타난 것으로 판단된다.
UM계 모르타르의 배합에 따른 조직구조의 특성을 고찰하기 위하여 편광현미경법에 따른 모르타르의 미세조직구조를 촬영하였다. 도 20에서 UM8 모르타르의 경우, UM14 모르타르과는 다르게 골재와 결합재 사이에 공극이 상대적으로 밀실하게 채워져 있는 것을 확인하였다. 이는 UM8 모르타르의 경우 무기계 재료의 함량비율이 적고 유기계 재료의 함량비율이 상대적으로 많아 골재와의 결합력이 증진된 것으로 판단된다. 이상과 같이 UM계 모르타르는 유기계 결합재량이 증가함에 따라 골재와 결합재의 부착력이 증가하는 것으로 나타났으며, 무기계 재료만 결합재로 적용한 RM 모르타르의 조직구조보다 유무기 복합재료를 사용한 모르타르의 조직구조가 상대적으로 밀실하게 나타내는 것을 확인하였다. 따라서, 열화된 콘크리트의 보수재료로써 유무기계 하이브리드 모르타르는 경화체 조직의 밀실화에 따른 역학적 성능 및 내구성 향상에 좋은 효과가 있을 것으로 판단된다.
결론적으로, 콘크리트 도로시설물에 적용가능한 보수재료로써 시멘트계 모르타르 및 본 발명에 따른 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물에 해당하는 유무기계 하이브리드 모르타르의 역학적 성능, 내구성 및 미세조직구조 특성을 비교, 평가하였다.
실험을 통하여 첫 번째, 모르타르의 유동성을 측정한 결과, 본 발명에 해당하는 UM계 모르타르는 RM 모르타르보다 플로값이 상대적으로 크게 나타났으나, 무기계 재료의 함량이 증가함에 따라 플로값이 감소하는 경향을 나타내었다. 특히, "UM14 모르타르"는 무기계 재료의 함량이 높아 유·수분에 대한 흡수특성이 낮아진 탓으로 UM계 모르타르 중 가장 낮은 플로값을 나타내었다. 두 번째, 유무기계 하이브리드 모르타르의 강도특성을 조사한 결과, UM계 모르타르의 압축강도는 RM 모르타르보다 작게 나타났으나, 휨강도 및 부착강도는 상반된 경향이 나타났다. 또, UM계 모르타르의 부착강도는 배합에 관계없이 RM 모르타르의 약 2.5배 이상 발현됨으로써 유무기계 하이브리드 모르타르의 우수한 부착성능을 나타내었다. 세 번째, 모르타르는 초기 재령에서부터 비교적 많은 수축이 발생한 탓으로 길이변화가 상대적으로 크게 나타난 반면, UM계 모르타르는 배합에 관계없이 길이변화가 상대적으로 안정적으로 나타났다. 네 번째, 동결융해 환경에 노출된 5종류 모르타르의 내동해성을 평가한 결과, RM 모르타르의 상대동탄성계수가 약 80% 정도로 나타났으나, UM계 모르타르의 동탄성계수 감소는 매우 작게 나타났다. 이는 UM계 모르타르에 적용된 유기계 재료의 영향으로 인하여 동결융해 저항성이 RM 모르타르에 비하여 우수하게 나타났기 때문으로 판단된다. 다섯 번째로, RM 모르타르의 미세구조를 조사한 결과, 비교적 광폭의 천이영역 및 다량의 공극이 관찰된 반면, UM계 모르타르는 골재 및 결합재 사이의 ITZ가 치밀하게 형성되었으며, 공극의 생성도 상대적으로 적은 것으로 조사되었다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (5)

  1. 경도를 좌우하는 Hard Segment 역할을 하는 원료로서 방향족 이소시아네이트인 4,4-Diphenylmethane diisocyanate를 사용하는 주제; 및
    유연 및 탄성을 좌우하는 Soft Segment의 역할을 하는 원료로서 Polyol 및 Glycol의 혼합물인 경화제; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물로서,
    상기 경화제를 구성하는 Polyol은, Polyether Polyol, Polyester Polyol, 그리고 PC계에 해당하는 Polycarbonate diol 중 적어도 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하고,
    상기 Polyether Polyol은, Polypropylene Glycol, Polytetra-methylene Glycol, Polyethylene Glycol 중 하나에 해당하는 것을 특징으로 하되, Polycaprolacton을 사용하는 것을 특징으로 하며,
    상기 주제 및 경화제의 중량 비율을 1 : 2의 비율로 혼입하되 상기 비율에 무기 충전재를 8의 비율로 혼합하는 것을 특징으로 하고,
    상기 무기 충전재는 골재 60~80 중량%, 혼화재 10~20 중량% 및 수분억제제 10~20 중량%로 혼합한 재료를 사용하되, 상기 혼화재로는 골재의 볼베어링 및 필러 성분으로 실리카퓸 및 탄산칼슘을 사용하는 것을 특징으로 하며,
    상기 주제 및 경화제로 이루어진 유기계 결합재를 먼저 반응에 혼입하고 이어서 상기 무기 충전재를 혼입하는 것을 특징으로 하며,
    상기 주제 및 경화제로 이루어진 유기계 결합제에 있어서,
    상기 유기계 결합제로 이루어진 공시체의 길이를 2배로 인장시켰을 때의 100% 모듈러스 값(ASTM D 638의 방법에 따른 측정결과)이 28 kg/cm2이고, 공시체의 길이를 3배로 인장시켰을 때의 200% 모듈러스 값(ASTM D 638의 방법에 따른 측정결과)이 112 kg/cm2이며, 공시체의 인장강도(ASTM D 638의 방법에 따른 측정결과)는 202 kg/cm2이고, 공시체의 연신율(ASTM D 638의 방법에 따른 측정결과)은 250%이며,
    상기 유기계 결합제를 이루는 주제의 유리전이온도(DSC 장비를 이용한 분석 결과)가 -53.09℃이고, 경화제의 유리전이온도(DSC 장비를 이용한 분석 결과)가 -61.01℃이며,
    상기 무기 충전재를 구성하는 수분억제제는 골재의 함수량 관리를 위해 외부 수분을 억제하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는
    도로시설물의 내구수명 향상을 위한 유무기계 고탄성 하이브리드 유지보수재 조성물.
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