KR102483137B1 - 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수·보강 공법 - Google Patents

바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수·보강 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잔골재 30 내지 50 중량%, 굵은골재 30 내지 50 중량%, 바이오 황 함유 속경성 혼화재 10 내지 30 중량% 및 물 0.1 내지 5 중량%를 포함하고;
상기 바이오 황은 쓰레기 매립지에서 발생하는 매립가스(landfill gas: LFG)를 알카리성 수용액과 반응시켜 황화수소(H2S)를 제거하는 공정; 상기 황화수소(H2S)를 제거한 이후, 발생한 황화물(HS-)을 황산화 박테리아와 교반 및 반응시켜 황원소(S0)로 변환시키는 공정; 상기 변환된 황원소(S0)를 액체와 침전물로 분리하는 공정; 상기 침전물을 원심분리기에 투입하여 수분함량 40 내지 65 중량%인 슬러리 타입의 제1 바이오 황과 탈리액으로 분리하는 공정; 및 상기 제1 바이오 황을 65 내지 85 ℃의 온도로 건조 및 분쇄하여 수분함량 10 중량% 이내인 분말형의 제2 바이오 황을 수득하는 공정을 포함하는 방법으로 제조되는 것이고;
상기 바이오 황 함유 속경성 혼화재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 바이오 황 5 내지 20 중량부, 칼슘설포알루미네이트 5 내지 15 중량부, 석고 1 내지 10 중량부, 산화가돌리늄 0.1 내지 3 중량부, 스티렌-부타디엔 고무 0.5 내지 5 중량부 및 히드록시벤질화 말로네이트 0.01 내지 1 중량부를 포함하는 것을 사용함으로써;
기계적 강도 뿐만 아니라, 도로포장에 요구되는 제반 특성인 내마모성, 내충격성, 내화학성, 내식성, 수밀성, 방수성, 방청성, 염분침투저항성, 동결융해저항성, 중성화저항성 및 내구성을 개선하고, 유동성 및 작업성을 향상시킴으로써, 신속하게 콘크리트 도로포장을 보수 및 보강할 수 있는 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수·보강 공법에 관한 것이다.

Description

바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수·보강 공법{QUICK-HARDENING AND EARLY STRENGTH CEMENT CONCRETE COMPOSITION HAVING BIOSULFUR AND CONSTRUCTING METHOD FOR REPAIRING AND REINFORCING ROAD PAVEMENT USING THE SAME}
본 발명은 쓰레기 매립지에서 발생하는 바이오 가스, 부생가스 등의 혼합가스의 정제과정 중 황화수소(H2S)를 제거하는 공정에 미생물 공정을 도입하여 수득된 바이오 황을 함유하여, 기계적 강도 뿐만 아니라, 도로포장에 요구되는 제반 특성인 내마모성, 내충격성, 내화학성, 내식성, 수밀성, 방수성, 방청성, 염분침투저항성, 동결융해저항성, 중성화저항성 및 내구성을 개선하고, 유동성 및 작업성을 향상시킴으로써, 신속하게 콘크리트 도로포장을 보수 및 보강할 수 있는 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수·보강 공법에 관한 것이다.
콘크리트 포장도로는 우수한 내구성과 유지보수 비용절감 등의 장점으로 고속도로 및 중차량 도로에 널리 적용되고 있다. 그러나 콘크리트 포장도로는 온도 및 주변 환경에 대한 시공제약이 크고, 양생기간이 오래 소요되며, 시간이 지나면 균열이 발생하게 되는 등의 문제점을 갖는다. 이러한 균열은 콘크리트의 압축강도와 철근의 인장강도를 점차 떨어뜨리고, 균열을 통해 노출된 콘크리트는 중성화 현상이 진행되어 내부의 철근에 부식이 일어날 수 있으며, 이러한 철근의 부식이 더욱 심해지는 경우 콘크리트 구조물은 붕괴될 수 있다. 상기한 콘크리트의 균열은 염해, 열화와 같은 외적 환경 원인, 설계하중, 소성수축 또는 건조수축과 같은 재료 특성, 배합조건, 시공적인 요인 등의 여러 가지 요인에 의하여 발생할 수 있다. 특히 최근 국내 콘크리트 포장도로는 교통량 및 중차량의 증가로 반복되는 교통 하중과 급격한 기후 변화에 직접 노출되어 파손이 빈번해짐에 따라 보수 또는 재포장 시기가 점점 단축되고 있다.
따라서 콘크리트 포장도로를 비롯한 콘크리트 구조물에 대한 정기적인 점검과 유지관리가 필요한 상황이며, 보수 및 보강이 필요한 콘크리트 구조물에 대해서는 신속하고 긴급한 보수 및 보강이 진행될 수 있도록 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
이러한 콘크리트 구조물의 보수 및 보강을 위하여 사용되는 종래의 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은 낮은 강도특성과 건조수축이 심하고 균열 발생도 빈번한 문제점이 있었다. 또한 이러한 균열을 통해 수분이 침투되는데, 수분은 염화물을 비롯한 각종 유해성분의 이동수단이 되면서 콘크리트의 중성화를 촉진시켜 콘크리트가 열화 및 부식되거나, 동결융해의 원인이 되므로 콘크리트의 내구성이 더욱 저하되는 문제점이 있었다.
이러한 종래의 시멘트 콘크리트 조성물의 취약한 강도, 내화학성 및 내구성 저하 등의 단점을 극복하기 위한 방안으로, 유황 성분을 결합재 즉, 바인더로 사용하고, 이를 각종 골재와 혼합한 유황 콘크리트를 제조하는 기술이 개발되어 사용되었다.
그러나 이러한 종래의 유황 콘크리트는 상대적으로 저렴한 제조원가를 지니고, 강도, 내화학성 및 속경성 등과 같은 탁월한 물리적 성질을 발휘함에도 불구하고, 낮은 동결융해저항성과 저온에서 결함이 생기기 쉽고 부서지기 쉬운 취성상의 문제점이 있을 뿐만 아니라, 낮은 유동성과 열악한 작업성, 타설 후 급속 냉각에 따른 표면함몰 현상, 골재 또는 거푸집 예열 문제, 화재 취약성 등으로 인하여 그 적용 범위가 한정되어 범용적인 건설용 자재로서의 확대 사용이 어려운 단점이 여전히 남아있었다.
한편, 바이오황(Bio-sulfur)은 미생물의 생물학적 대사작용으로 만들어진 황으로서, 수도권 매립지 등에서 발생하는 바이오 가스, 부생가스 등의 혼합가스의 정제과정 중 황화수소를 제거하는 공정에 미생물 공정을 도입하여 생산된다. 이러한 바이오황은 중금속 등 유해물질로부터 안전하고, 친수성이 뛰어나며, 무기황(석유화학황)에 비해 입자크기가 작고, 밀도가 낮다는 장점이 있다. 또한, 무기황의 경우 별도의 액상화 공정이 필요하고, 액상화된 무기황은 강알칼리성(pH 12 내지 14)이어서 이를 중화하기 위한 추가공정이 필요하다는 한계가 있는 것과 비교하여, 바이오황은 약알칼리성(pH 8.5)의 액상으로 생산되어, 추가적인 공정없이 사용가능하다는 장점이 있다.
이러한 바이오황을 건축재료, 콘크리트 및 아스팔트 혼화재, 농약, 화장품 등의 다양한 산업분야에서 활용해보고자 시도하는 연구가 계속되어 오고있으나, 만족할 만한 성능을 기대하기는 어려운 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1144210호 대한민국 등록특허 제10-1950173호 대한민국 등록특허 제10-2059395호 대한민국 등록특허 제10-2287996호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현예는 쓰레기 매립지에서 발생하는 바이오 가스, 부생가스 등의 혼합가스의 정제과정 중 황화수소(H2S)를 제거하는 공정에 미생물 공정을 도입하여 수득된 바이오 황을 활용하여, 기계적 강도, 내화학성, 내구성, 유동성 및 작업성을 향상시킴으로써, 신속하게 콘크리트 도로포장을 보수 및 보강할 수 있는 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수·보강 공법을 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 구현예는 잔골재 30 내지 50 중량%, 굵은골재 30 내지 50 중량%, 바이오 황 함유 속경성 혼화재 10 내지 30 중량% 및 물 0.1 내지 5 중량%를 포함하고;
상기 바이오 황은 쓰레기 매립지에서 발생하는 매립가스(landfill gas: LFG)를 알카리성 수용액과 반응시켜 황화수소(H2S)를 제거하는 공정; 상기 황화수소(H2S)를 제거한 이후, 발생한 황화물(HS-)을 황산화 박테리아와 교반 및 반응시켜 황원소(S0)로 변환시키는 공정; 상기 변환된 황원소(S0)를 액체와 침전물로 분리하는 공정; 상기 침전물을 원심분리기에 투입하여 수분함량 40 내지 65 중량%인 슬러리 타입의 제1 바이오 황과 탈리액으로 분리하는 공정; 및 상기 제1 바이오 황을 65 내지 85 ℃의 온도로 건조 및 분쇄하여 수분함량 10 중량% 이내인 분말형의 제2 바이오 황을 수득하는 공정을 포함하는 방법으로 제조되는 것이고;
상기 바이오 황 함유 속경성 혼화재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 바이오 황 5 내지 20 중량부, 칼슘설포알루미네이트 5 내지 15 중량부, 석고 1 내지 10 중량부, 산화가돌리늄 0.1 내지 3 중량부, 스티렌-부타디엔 고무 0.5 내지 5 중량부 및 히드록시벤질화 말로네이트 0.01 내지 1 중량부를 포함하는 것인 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
상기 산화가돌리늄은 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 것이고;
상기 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 산화가돌리늄은 극성 유기용매에 질산가돌리늄(Gd(NO3)3) 및 폴리에틸렌글리콜을 1: 0.5 내지 1 몰비율로 혼합하여 혼합물을 얻는 단계; 상기 혼합물에 산소를 공급하면서 200 내지 300 ℃의 온도에서 교반하여 반응물을 얻는 단계; 및 상기 반응물에 유기용매를 첨가하여 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 산화가돌리늄을 얻는 단계를 포함하는 방법으로 제조되어, 평균입경이 0.5 내지 10 ㎚인 것일 수 있다.
상기 히드록시벤질화 말로네이트는 디옥타데실-2,2-비스-(3,5-디-tert-부틸-2-히드록시벤질)-말로네이트, 디-옥타데실-2-(3-tert-부틸-4-히드록시-5-메틸벤질)-말로네이트, 디-도데실메르캅토에틸-2,2-비스-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)말로네이트, 비스[4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)페닐]-2,2-비스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)말로네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 바이오 황 함유 속경성 혼화재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 올레오젤 0.01 내지 1 중량부를 더 포함하는 것이고;
상기 올레오젤은 식물성 유지와 왁스를 7 내지 15: 1 중량비율로 혼합한 후, 상기 혼합물 100 중량부에 토코페릴 리놀레이트 0.5 내지 5 중량부를 혼합하고 70 내지 120 ℃의 온도에서 균질화한 후, 상온에서 겔화(gelation)가 이루어질 때까지 냉각시킴으로써 제조되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수·보강 공법으로서,
시공대상면의 열화부, 손상부 또는 오염부를 제거하는 단계; 제거된 부위를 청소하는 단계; 상기 청소된 부위에 프라이머 또는 블루밍 처리하는 단계; 상기 프라이머 또는 블루밍 처리된 상부에 상기 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하는 단계; 타설 후, 균열 유발 및 미끄럼 저항치를 높이기 위하여 타이닝하는 단계; 타이닝 단계 후 상부의 수분증발을 방지하여 초기 소성균열을 억제하기 위하여 양생제를 살포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함하는 도로포장 보수·보강 공법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수·보강 공법에 의하면, 쓰레기 매립지에서 발생하는 바이오 가스, 부생가스 등의 혼합가스의 정제과정 중 황화수소(H2S)를 제거하는 공정에 미생물 공정을 도입하여 수득된 바이오 황을 함유하여, 기계적 강도 및 내구성을 개선하는 효과가 있다. 보다 구체적으로, 휨, 인장 및 부착강도 등의 기계적 강도 및 균열저항성을 개선함으로써, 건조수축에 의한 표면균열 및 팽창파괴현상을 효과적으로 방지할 수 있고, 초기 수축균열을 비롯한 장기적 균열에 대한 저항성이 우수한 효과가 있다. 또한, 도로포장에 요구되는 제반 특성인 내마모성, 내충격성, 내화학성, 내식성, 수밀성, 방수성, 방청성, 염분침투저항성, 동결융해저항성, 중성화저항성 및 내구성을 개선하여, 공용기간 연장과 유지보수 및 보강에 소요되는 비용을 절감할 수 있다. 또한, 유동성 및 작업성을 향상시킬 수 있고, 신속하게 콘크리트 도로포장을 보수 및 보강할 수 있어, 차량 통제 시간 및 시공 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 구현예를 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 구현예는 잔골재 30 내지 50 중량%, 굵은골재 30 내지 50 중량%, 바이오 황 함유 속경성 혼화재 10 내지 30 중량% 및 물 0.1 내지 5 중량%를 포함하고;
상기 바이오 황은 쓰레기 매립지에서 발생하는 매립가스(landfill gas: LFG)를 알카리성 수용액과 반응시켜 황화수소(H2S)를 제거하는 공정; 상기 황화수소(H2S)를 제거한 이후, 발생한 황화물(HS-)을 황산화 박테리아와 교반 및 반응시켜 황원소(S0)로 변환시키는 공정; 상기 변환된 황원소(S0)를 액체와 침전물로 분리하는 공정; 상기 침전물을 원심분리기에 투입하여 수분함량 40 내지 65 중량%인 슬러리 타입의 제1 바이오 황과 탈리액으로 분리하는 공정; 및 상기 제1 바이오 황을 65 내지 85 ℃의 온도로 건조 및 분쇄하여 수분함량 10 중량% 이내인 분말형의 제2 바이오 황을 수득하는 공정을 포함하는 방법으로 제조되는 것이고;
상기 바이오 황 함유 속경성 혼화재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 바이오 황 5 내지 20 중량부, 칼슘설포알루미네이트 5 내지 15 중량부, 석고 1 내지 10 중량부, 산화가돌리늄 0.1 내지 3 중량부, 스티렌-부타디엔 고무 0.5 내지 5 중량부 및 히드록시벤질화 말로네이트 0.01 내지 1 중량부를 포함하는 것인 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수·보강 공법에 의하면, 쓰레기 매립지에서 발생하는 바이오 가스, 부생가스 등의 혼합가스의 정제과정 중 황화수소(H2S)를 제거하는 공정에 미생물 공정을 도입하여 수득된 바이오 황을 함유하여, 기계적 강도 및 내구성을 개선하는 효과가 있다. 보다 구체적으로, 휨, 인장 및 부착강도 등의 기계적 강도 및 균열저항성을 개선함으로써, 건조수축에 의한 표면균열 및 팽창파괴현상을 효과적으로 방지할 수 있고, 초기 수축균열을 비롯한 장기적 균열에 대한 저항성이 우수한 효과가 있다. 또한, 도로포장에 요구되는 제반 특성인 내마모성, 내충격성, 내화학성, 내식성, 수밀성, 방수성, 방청성, 염분침투저항성, 동결융해저항성, 중성화저항성 및 내구성을 개선하여, 공용기간 연장과 유지보수 및 보강에 소요되는 비용을 절감할 수 있다. 또한, 유동성 및 작업성을 향상시킬 수 있고, 신속하게 콘크리트 도로포장을 보수 및 보강할 수 있어, 차량 통제 시간 및 시공 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로 본 발명의 일 구현예에 따른 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물은 잔골재 30 내지 50 중량%, 굵은골재 30 내지 50 중량%, 바이오 황 함유 속경성 혼화재 10 내지 30 중량% 및 물 0.1 내지 5 중량%를 포함한다.
본 발명에서 사용하는 골재는 잔골재와 굵은골재로 구분되며, 평균입경이 5 mm 이하인 것을 잔골재라 하고 평균입경이 5 mm 보다 큰 것을 굵은골재라 한다. 이러한 잔골재는 본 발명의 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여 30 내지 50 중량% 함유되는 것이 바람직하고, 굵은골재는 본 발명의 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여 30 내지 50 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 사용하는 바이오 황 함유 속경성 혼화재는 본 발명의 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여, 10 내지 30 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 바이오 황 함유 속경성 혼화재의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 본 발명의 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 바이오 황 함유 속경성 혼화재의 함량이 너무 많은 경우에는 가사시간의 조절이 어려워져 작업성이 저하되거나, 수밀성 증대로 장기강도가 지속적으로 증가하여 콘크리트 포장체의 균열 저항성이 저하될 수 있고, 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 본 발명에서 사용하는 바이오 황 함유 속경성 혼화재의 함량을 조절하는 간단한 방법에 의하여 본 발명의 조성물은 초속경 및 조강성의 특징을 모두 구현할 수 있다.
이때, 본 발명에서 "초속경"이란, 2 내지 3시간 만에 보통 포틀랜드 시멘트의 재령 7일 압축강도를 발현하는 것을 의미하고; 본 발명에서 "조강성"이란, 보통 포틀랜드 시멘트의 재령 3 내지 7일의 압축강도를 1일에 발현하는 것을 의미한다.
이러한 상기 바이오 황 함유 속경성 혼화재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 바이오 황 5 내지 20 중량부, 칼슘설포알루미네이트 5 내지 15 중량부, 석고 1 내지 10 중량부, 산화가돌리늄 0.1 내지 3 중량부, 스티렌-부타디엔 고무 0.5 내지 5 중량부 및 히드록시벤질화 말로네이트 0.01 내지 1 중량부를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
먼저, 상기 조강 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 분말도가 4,000 내지 7,000 ㎠/g인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이하, 상기 바이오 황 함유 속경성 혼화재를 구성하는 다른 성분들의 함량은 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 바이오 황은 속경성능을 더욱 개선시킬 수 있고, 휨, 인장 및 부착강도 등의 기계적 강도, 균열저항성, 내화학성, 내식성, 방청성, 염분침투저항성, 중성화저항성 및 내구성을 개선하는 기능을 한다.
이러한 상기 바이오 황은 쓰레기 매립지에서 발생하는 매립가스(landfill gas: LFG)를 알카리성 수용액과 반응시켜 황화수소(H2S)를 제거하는 공정; 상기 황화수소(H2S)를 제거한 이후, 발생한 황화물(HS-)을 황산화 박테리아와 교반 및 반응시켜 황원소(S0)로 변환시키는 공정; 상기 변환된 황원소(S0)를 액체와 침전물로 분리하는 공정; 상기 침전물을 원심분리기에 투입하여 수분함량 40 내지 65 중량%인 슬러리 타입의 제1 바이오 황과 탈리액으로 분리하는 공정; 및 상기 제1 바이오 황을 65 내지 85 ℃의 온도로 건조 및 분쇄하여 수분함량 10 중량% 이내인 분말형의 제2 바이오 황을 수득하는 공정을 포함하는 방법으로 제조되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 이로써 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 매립가스를 처리함과 동시에 재활용하여 유효한 황성분을 추출하여 활용하는 것이므로 친환경적이고 경제성을 극대화할 수 있는 효과도 있다.
이때, 상기 알카리성 수용액은 Na2CO3, NaOH, NH4OH, (NH4)2CO3, NH4HCO3 및 이들의 혼합 알카리로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 수용액을 사용할 수 있다.
또한, 상기 황산화 박테리아는 티오바실루스 종 및 할로모나스 속의 균주를 1: 0.1 내지 0.5 중량비율로 혼합배양한 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 이때, 상기 티오바실루스 종의 균주로는 티오바실러스 디니트리피컨스(Thiobacillus denitrificans), 티오바실러스 티오옥시던스(Thiobacillus thiooxidans), 티오바실러스 페로옥시던스(Thiobacillus ferrooxidans), 하이포마이크로비움(Hypomicrobium) 및 이들의 혼합 균주로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 균주인 것을 사용할 수 있고; 상기 할로모나스 속의 균주로는 할로모나스 몽골리엔시스(Halomonas mongoliensis), 할로모나스 스타벤시(Halomonas stavensii) 및 이들의 혼합 균주로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 균주인 것을 사용할 수 있다.
상기 바이오 황은 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 5 내지 20 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 바이오 황의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 바이오 황의 함량이 너무 많은 경우에는 강도성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 칼슘설포알루미네이트는 빠른 경화특성을 제공하는 기능을 한다.
상기 칼슘설포알루미네이트는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 5 내지 15 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 석고는 우수한 초기강도 발현 뿐만 아니라, 조직을 치밀하게 하여 콘크리트의 균열을 방지하고 콘크리트의 수축을 방지하는 기능을 한다.
이러한 상기 석고는 무수석고 또는 이수석고를 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 석고는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 석고의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 석고의 함량이 너무 많은 경우에는 팽창 및 내수성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 산화가돌리늄은 균열저항성, 내마모성, 내충격성, 내화학성, 내식성, 염분침투저항성, 동결융해저항성, 중성화저항성, 내열성, 내구성, 유동성 및 작업성을 향상시키는 기능을 한다.
이러한 상기 산화가돌리늄은 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 것을 사용함으로써, 상기한 효과를 더욱 향상시킬 뿐만 아니라, 유동성, 작업성, 부착강도를 더욱 향상시키는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 상기 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 산화가돌리늄은 극성 유기용매에 질산가돌리늄(Gd(NO3)3) 및 폴리에틸렌글리콜을 1: 0.5 내지 1 몰비율로 혼합하여 혼합물을 얻는 단계; 상기 혼합물에 산소를 공급하면서 200 내지 300 ℃의 온도에서 교반하여 반응물을 얻는 단계; 및 상기 반응물에 유기용매를 첨가하여 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 산화가돌리늄을 얻는 단계를 포함하는 방법으로 제조되어, 평균입경이 0.5 내지 10 ㎚인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이때, 상기 극성 유기용매는 트리에틸렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜 및 이들의 혼합용매로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 상기 유기용매는 아세톤, 메틸에틸케톤 및 이들의 혼합용매로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 산화가돌리늄은 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 3 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 산화가돌리늄의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 산화가돌리늄의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 개선효과를 기대하기 어렵고 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 스티렌-부타디엔 고무는 우수한 휨, 인장 및 부착강도의 기계적 강도와 균열저항성 및 수축저항성을 개선함으로써, 건조수축에 의한 표면균열 및 팽창파괴 현상을 효과적으로 방지하고, 초기 수축균열을 비롯한 장기적 균열에 대한 저항성을 증진시킬 뿐만 아니라 우수한 내후성, 내충격성, 내화학성, 내식성, 수밀성, 방수성, 방청성, 염분침투저항성, 동결융해저항성, 중성화저항성 및 내구성을 개선하는 기능을 한다.
상기 스티렌-부타디엔 고무는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.5 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 스티렌-부타디엔 고무의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 스티렌-부타디엔 고무의 함량이 너무 많은 경우에는 초기강도 발현이 지연되거나, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 히드록시벤질화 말로네이트는 내화학성, 내식성, 방청성, 염분침투저항성, 동결융해저항성, 중성화저항성 및 내구성을 개선하고, 유동성 및 작업성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이러한 상기 히드록시벤질화 말로네이트는 디옥타데실-2,2-비스-(3,5-디-tert-부틸-2-히드록시벤질)-말로네이트, 디-옥타데실-2-(3-tert-부틸-4-히드록시-5-메틸벤질)-말로네이트, 디-도데실메르캅토에틸-2,2-비스-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)말로네이트, 비스[4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)페닐]-2,2-비스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)말로네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 히드록시벤질화 말로네이트는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 1 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 히드록시벤질화 말로네이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 히드록시벤질화 말로네이트의 함량이 너무 많은 경우에는 초기강도 발현이 지연되거나, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 바이오 황 함유 속경성 혼화재는 바이오 황 함유에 따른 저온에서의 강도저하 문제점을 개선하고, 동결융해저항성 및 내구성을 향상시키기 위하여, 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 올레오젤 0.01 내지 1 중량부를 더 포함하는 것일 수 있다.
이러한 상기 올레오젤은 식물성 유지와 왁스를 7 내지 15: 1 중량비율로 혼합한 후, 상기 혼합물 100 중량부에 토코페릴 리놀레이트 0.5 내지 5 중량부를 혼합하고 70 내지 120 ℃의 온도에서 균질화한 후, 상온에서 겔화(gelation)가 이루어질 때까지 냉각시킴으로써 제조되는 것일 수 있다.
이때, 상기 식물성 유지는 피마자유, 아마씨유, 해바라기씨유, 포도씨유 및 이들의 혼합유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있고; 상기 왁스는 비즈 왁스, 카타우바 왁스, 칸델리나 왁스 및 이들의 혼합 왁스로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 바이오 황 함유 속경성 혼화재는 당분야에서 일반적으로 사용되는 첨가제로서, 경화촉진제, 응결지연제, 감수제, 재료분리방지제, 소포제, 공기연행제 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, 0.005 내지 0.1 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
이러한 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.
또한, 상기 응결지연제는 초기 작업시간 유지와 작업성을 향상시키는 기능을 한다. 이러한 기능을 고려하여, 상기 응결지연제는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.005 내지 0.1 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
이러한 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.
또한, 상기 감수제는 입자간 반발력으로 입자를 분산시켜 일시적으로 유동성을 개선시키는 기능을 한다. 상기 감수제는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.005 내지 0.1 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
이러한 상기 감수제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 예컨대, 나프탈렌계, 멜라민계, 폴리칼본산계 감수제 등을 사용할 수 있다. 보다 바람직하기로는 폴리칼본산계 감수제를 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 재료분리방지제는 조성물의 재료분리를 방지하고 작업성을 개선시키는 기능을 한다. 상기 재료분리방지제는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.005 내지 0.1 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
이러한 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, 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 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.005 내지 0.1 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
이러한 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.
또한, 상기 공기연행제는 조성물의 분산성을 개선하여 작업성을 개선시키는 기능을 한다. 이러한 기능을 고려하여, 상기 공기연행제는 상기 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.005 내지 0.1 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
이러한 상기 공기연행제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 예컨대, 폴리칼본산계, 나프탈렌계, 멜라민계 등을 사용할 수 있다. 보다 바람직한 상기 공기연행제는 폴리칼본산계 공기연행제를 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물은 잔골재 30 내지 50 중량%, 굵은골재 30 내지 50 중량% 및 바이오 황 함유 속경성 혼화재 10 내지 30 중량%를 강제 믹서에서 교반시킨 후, 물 0.1 내지 5 중량%를 더 혼합하여 소정시간(예컨대, 1 내지 10분) 동안 교반하여 제조할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수·보강 공법으로서,
시공대상면의 열화부, 손상부 또는 오염부를 제거하는 단계; 제거된 부위를 청소하는 단계; 상기 청소된 부위에 프라이머 또는 블루밍 처리하는 단계; 상기 프라이머 또는 블루밍 처리된 상부에 상기 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하는 단계; 타설 후, 균열 유발 및 미끄럼 저항치를 높이기 위하여 타이닝하는 단계; 타이닝 단계 후 상부의 수분증발을 방지하여 초기 소성균열을 억제하기 위하여 양생제를 살포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함하는 도로포장 보수·보강 공법을 제공한다.
보다 구체적으로 상기 시공대상면의 열화부, 손상부 또는 오염부를 제거하는 단계;는 상기 시공대상면의 열화부, 손상부 또는 오염부를 파쇄기, 평삭기, 숏블라스터 또는 워터젯을 이용하여 절삭 및 블라스팅함으로써 수행될 수 있다.
또한, 상기 청소된 부위에 프라이머 또는 블루밍 처리하는 단계;는 본 발명의 일 구현예에 따른 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물이 시공대상면에 부착되기 용이하게 하는 작업을 의미하는 것으로 사용될 수 있다.
이때, 상기 프라이머 재료로는 폴리아크릴 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 블루밍 재료로는 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 양생하는 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, 상기 양생하는 단계에서, 현장 대기조건(예를 들면, 하절기처럼 대기온도(25℃이상)가 높고 상대습도가 낮으며 바람이 많은 대기조건인 경우에는 양생제 살포 후 비닐, 양생포 등을 덮고 살수하여 습윤 상태를 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 습윤 상태를 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 구현예에 따른 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수·보강 공법에 의하면, 쓰레기 매립지에서 발생하는 바이오 가스, 부생가스 등의 혼합가스의 정제과정 중 황화수소(H2S)를 제거하는 공정에 미생물 공정을 도입하여 수득된 바이오 황을 함유하여, 기계적 강도 및 내구성을 개선하는 효과가 있다. 보다 구체적으로, 휨, 인장 및 부착강도 등의 기계적 강도 및 균열저항성을 개선함으로써, 건조수축에 의한 표면균열 및 팽창파괴현상을 효과적으로 방지할 수 있고, 초기 수축균열을 비롯한 장기적 균열에 대한 저항성이 우수한 효과가 있다. 또한, 도로포장에 요구되는 제반 특성인 내마모성, 내충격성, 내화학성, 내식성, 수밀성, 방수성, 방청성, 염분침투저항성, 동결융해저항성, 중성화저항성 및 내구성을 개선하여, 공용기간 연장과 유지보수 및 보강에 소요되는 비용을 절감할 수 있다. 또한, 유동성 및 작업성을 향상시킬 수 있고, 신속하게 콘크리트 도로포장을 보수 및 보강할 수 있어, 차량 통제 시간 및 시공 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
[제조예1]
바이오 황의 준비
쓰레기 매립지에서 발생하는 매립가스(landfill gas: LFG)를 Na2CO3 수용액과 반응시켜 황화수소(H2S)를 제거하였다.
상기 황화수소(H2S)를 제거한 이후, 발생한 황화물(HS-)을 티오바실러스 디니트리피컨스(Thiobacillus denitrificans)을 함유하는 티오바실루스 종의 황산화 박테리아와 교반 및 반응시켜 황원소(S0)로 변환시켰다.
상기 변환된 황원소(S0)를 중력에 의해 침전시켜 액체와 침전물로 분리하였다.
상기 침전물을 원심분리기에 투입하여 수분함량 약 57 중량%인 슬러리 타입의 제1 바이오 황과 탈리액으로 분리하였다.
상기 제1 바이오 황을 80 ℃의 온도로 건조 및 분쇄하여 수분함량 약 4.7 중량%인 분말형의 제2 바이오 황을 수득하였다.
[제조예2]
바이오 황의 준비
황산화 박테리아로서,
티오바실러스 디니트리피컨스(Thiobacillus denitrificans)을 함유하는 티오바실루스 종의 균주; 및 할로모나스 몽골리엔시스(Halomonas mongoliensis)을 함유하는 할로모나스 속의 균주를 1: 0.2 중량비율로 혼합 및 배양한 것을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 분말형의 제2 바이오 황을 수득하였다.
[제조예3]
폴리에틸렌글리콜이 코팅된 산화가돌리늄의 준비
폴리에틸렌 글리콜에 질산가돌리늄(Gd(NO3)3) 및 폴리에틸렌글리콜을 1: 1 몰비율로 혼합하여 혼합물을 얻은 이후, 상기 혼합물에 산소를 공급하면서 280 ℃의 온도에서 24 시간동안 교반하여 반응물을 얻었다. 이후, 상기 반응물을 실온으로 냉각한 후, 아세톤을 첨가하여 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 산화가돌리늄을 침전시켰다. 이후, 상층액은 제거하고, 침전물은 공기중에서 건조시켜 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 산화가돌리늄 분말을 준비하였다.
[제조예4]
올레오젤의 준비
해바라기씨유와 비즈왁스를 9: 1 중량비율로 혼합한 혼합물을 90 ℃의 수조(water bath)에 넣고 왁스가 완전히 녹을 때까지 균질화시켰다. 왁스가 완전히 녹은 후 꺼내어 실온에서 1시간 동안 냉각시켜 올레오젤을 제조하였다.
[제조예5]
올레오젤의 준비
피마자유와 비즈왁스를 9: 1 중량비율로 혼합한 혼합물을 90 ℃의 수조(water bath)에 넣고 왁스가 완전히 녹을 때까지 균질화시켰다. 왁스가 완전히 녹은 후 꺼내어 실온에서 1시간 동안 냉각시켜 올레오젤을 제조하였다.
[제조예6]
올레오젤의 준비
피마자유와 비즈왁스를 9: 1 중량비율로 혼합한 후, 상기 혼합물 100 중량부에 토코페릴 리놀레이트 3.5 중량부를 혼합한 혼합물을 90 ℃의 수조(water bath)에 넣고 왁스가 완전히 녹을 때까지 균질화시켰다. 왁스가 완전히 녹은 후 꺼내어 실온에서 1시간 동안 냉각시켜 올레오젤을 제조하였다.
<실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2>
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량으로 혼합된 잔골재, 굵은골재 및 바이오 황 함유 속경성 혼화재를 강제 믹서에서 건배합 조건으로 3분간 혼합한 이후, 물을 더 혼합하여 2분간 동안 더 교반함으로써, 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물 및 비교용 조성물을 제조하였다.
Figure 112022501741512-pat00001
아래의 시험예들은 상기에 개시한 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 4의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 비교예 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물 및 비교예 1 및 2에 따른 비교용 조성물을 KS F 2402에 규정한 방법에 따라 슬럼프 시험(반죽의 정도)을 수행하였다. 상기 슬럼프 시험은 콘크리트의 연도 및 점조성 등과 같은 반죽의 질기를 시험하는 것으로, 수치가 클수록 워커빌리티(Workability) 즉, 콘크리트의 타설시 작업성이 우수하다는 것을 의미한다. 상기 시간 경과에 따른 슬럼프의 변화값은 하기 표 2에 나타내었다.
Figure 112022501741512-pat00002
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 4에 따른 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1 및 2에 따른 비교용 조성물과 비교하여, 작업성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 2>
본 발명에 따른 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물의 특성을 보다 구체적으로 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물 및 비교예 1 및 2에 따른 비교용 조성물의 특성을 평가하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
Figure 112022501741512-pat00003
상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 4에 따른 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1 및 2에 따른 비교용 조성물과 비교하여, 건조수축에 따른 길이변화율이 적고; 우수한 압축강도, 휨강도 및 부착강도를 갖고; 우수한 염분침투저항성, 동결융해저항성, 중성화저항성, 마모저항성, 균열 저항성, 내화학성, 방청률 및 낮은 흡수율을 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. 잔골재 30 내지 50 중량%, 굵은골재 30 내지 50 중량%, 바이오 황 함유 속경성 혼화재 10 내지 30 중량% 및 물 0.1 내지 5 중량%를 포함하고;
    상기 바이오 황은 쓰레기 매립지에서 발생하는 매립가스(landfill gas: LFG)를 알카리성 수용액과 반응시켜 황화수소(H2S)를 제거하는 공정; 상기 황화수소(H2S)를 제거한 이후, 발생한 황화물(HS-)을, 티오바실루스 종 및 할로모나스 속의 균주를 1: 0.1 내지 0.5 중량비율로 혼합배양한 것인 황산화 박테리아와 교반 및 반응시켜 황원소(S0)로 변환시키는 공정; 상기 변환된 황원소(S0)를 액체와 침전물로 분리하는 공정; 상기 침전물을 원심분리기에 투입하여 수분함량 40 내지 65 중량%인 슬러리 타입의 제1 바이오 황과 탈리액으로 분리하는 공정; 및 상기 제1 바이오 황을 65 내지 85 ℃의 온도로 건조 및 분쇄하여 수분함량 10 중량% 이내인 분말형의 제2 바이오 황을 수득하는 공정을 포함하는 방법으로 제조되는 것이고;
    상기 바이오 황 함유 속경성 혼화재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 바이오 황 5 내지 20 중량부, 칼슘설포알루미네이트 5 내지 15 중량부, 석고 1 내지 10 중량부, 산화가돌리늄 0.1 내지 3 중량부, 스티렌-부타디엔 고무 0.5 내지 5 중량부 및 히드록시벤질화 말로네이트 0.01 내지 1 중량부를 포함하는 것이고;
    상기 티오바실루스 종의 균주는 티오바실러스 디니트리피컨스(Thiobacillus denitrificans), 티오바실러스 티오옥시던스(Thiobacillus thiooxidans), 티오바실러스 페로옥시던스(Thiobacillus ferrooxidans), 하이포마이크로비움(Hypomicrobium) 및 이들의 혼합 균주로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 균주인 것이고;
    상기 할로모나스 속의 균주로는 할로모나스 몽골리엔시스(Halomonas mongoliensis), 할로모나스 스타벤시(Halomonas stavensii) 및 이들의 혼합 균주로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 균주인 것이고;
    상기 산화가돌리늄은 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 것이고;
    상기 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 산화가돌리늄은 극성 유기용매에 질산가돌리늄(Gd(NO3)3) 및 폴리에틸렌글리콜을 1: 0.5 내지 1 몰비율로 혼합하여 혼합물을 얻는 단계; 상기 혼합물에 산소를 공급하면서 200 내지 300 ℃의 온도에서 교반하여 반응물을 얻는 단계; 및 상기 반응물에 유기용매를 첨가하여 표면에 폴리에틸렌글리콜이 코팅된 산화가돌리늄을 얻는 단계를 포함하는 방법으로 제조되어, 평균입경이 0.5 내지 10 ㎚인 것이고;
    상기 히드록시벤질화 말로네이트는 디옥타데실-2,2-비스-(3,5-디-tert-부틸-2-히드록시벤질)-말로네이트, 디-도데실메르캅토에틸-2,2-비스-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)말로네이트 및 비스[4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)페닐]-2,2-비스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)말로네이트를 1: 1: 1 중량비율로 혼합한 것을 특징으로 하는 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 바이오 황 함유 속경성 혼화재는 조강 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 올레오젤 0.01 내지 1 중량부를 더 포함하는 것이고;
    상기 올레오젤은 식물성 유지와 왁스를 7 내지 15: 1 중량비율로 혼합한 후, 상기 혼합물 100 중량부에 토코페릴 리놀레이트 0.5 내지 5 중량부를 혼합하고 70 내지 120 ℃의 온도에서 균질화한 후, 상온에서 겔화(gelation)가 이루어질 때까지 냉각시킴으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물.
  5. 제1항 및 제4항 중에서 선택되는 어느 한항에 따른 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수·보강 공법으로서,
    시공대상면의 열화부, 손상부 또는 오염부를 제거하는 단계; 제거된 부위를 청소하는 단계; 상기 청소된 부위에 프라이머 또는 블루밍 처리하는 단계; 상기 프라이머 또는 블루밍 처리된 상부에 상기 바이오 황 함유 초속경·조강 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하는 단계; 타설 후, 균열 유발 및 미끄럼 저항치를 높이기 위하여 타이닝하는 단계; 타이닝 단계 후 상부의 수분증발을 방지하여 초기 소성균열을 억제하기 위하여 양생제를 살포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로포장 보수·보강 공법.
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