KR102522062B1 - 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물 및 이를 이용한 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물 및 이를 이용한 시공 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물을 포함하는 제품에서, 프리믹스(pre-mixed)된 후타재 조성물 및 잔골재와 함께 미리 프리팩킹(pre-packing)된 굵은 골재를 계량된 물과 혼합한 혼합물을 신축이음부 후타부에 타설하여 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물 및 이를 이용한 시공 방법을 제공한다.

Description

내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물 및 이를 이용한 시공방법{Expansion joints concrete composition of enhanced durability for crack reduction and repair method using the same}
본 발명은 초속경 시멘트를 사용한 콘크리트 조성물에 불연속적인 섬유소재를 콘크리트에 불규칙하게 분산시켜 연성과 변형능력을 향상시켜 균열 저항성을 높인 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 발명이다.
일반적으로 교량 신축이음장치는 상부구조물의 변위와 변형을 원활하게 수용하여 2차 응력의 발생을 최소화하고 차량이 교량을 안전하게 주행할 수 있도록 하며 교량의 표면수나 각종 오물이 하부로 유입되어 교좌장치의 부식이나 콘크리트의 부식을 방지하는 등의 역할을 담당하는 장치이다.
상기와 같은 교량 신축이음장치는 교량의 표면에 노출되어 있기 때문에 통과 차량에 의한 마찰 및 충격에 의하여 파손이 쉽고, 교대의 수평변위에 의한 협착이 발생할 경우 신축이음장치로서의 기능을 상실하는 등 교량의 적정 수명동안 유지보수가 불가피한 교량요소이다.
교량 신축이음장치 보수공사 중 특히 고속도로 상의 공사와 같이 긴급을 요하는 경우 조기강도 발현을 위하여 초속경 시멘트를 사용하고 있다. 초속경 시멘트는 강도발현이 빠르다는 장점에도 불구하고 높은 수화열로 인하여 초기에 균열이 다량 발생하는 단점을 가지고 있다. 그 결과 초속경 시멘트를 사용하여 교량 신축이음장치 보수공사를 실시할 경우 콘크리트 균열로 인해 내구성이 저하되고 유지보수비가 증가하는 문제점이 발생하게 된다. 따라서 교량 신축이음장치 보수공사와 같이 긴급을 요하는 공사에 적합하도록 조기에 강도를 발휘하되 균열발생을 억제할 수 있는 고성능 콘크리트 조성물의 개발이 요구되고 있다.
또한, 종래 후타재 보수방법은 차량을 통제하고, 치핑(chipping) 작업을 하여 손상부위를 제거한 후 기존 철근을 절단하고 신규 철근을 조립한 뒤, 현장에서 초속경 콘크리트를 배합하여 타설하고 양생하는 과정으로 이루어졌다.
한편, 콘크리트는 pH가 12.0∼13.0에 이르는 알칼리 상태에 있기 때문에 철근 주위에 부동태 피막(Passive film)의 보호막을 형성시켜 철근의 부식을 억제한다. 그러나 콘크리트 구조물의 외부환경 및 콘크리트 구조물 자체적인 원인으로 콘크리트 내부에 일정량 이상의 Cl- 이온이나 산성 음이온이 존재하게 되는 경우는 철근 주위의 부동태 피막이 파괴되어 철근이 부식되기 쉬운 상태가 된다.
Cl- 이온은 산소(O2)나 수산기이온(OH-)과 경쟁하면서 Fe2+를 생성시키고 FeCl2를 형성한다. 이런 화합물은 양극부에서 확산되어 Fe(OH)2의 보호층을 파괴하고 전기화학적 부식반응이 지속하게 한다.
이에 콘크리트 내부의 철근이 부식되면 철근 자체의 단면이 손실되어 구조물의 전체 강도가 낮아질 뿐 아니라 철근의 체적이 본래의 약 2.5배 팽창하고 그 팽창압으로 균열을 발생시키게 되어 균열이 발생하면 산소나 물의 공급이 원활하게 되어 철근의 부식이 빠르게 촉진되고 결국 피복 콘크리트가 탈락 이탈하여 건축 구조물 성능이 현저히 저하된다. 철근 및 철골 부재와 함께 사용되는 후타재용 초속경 콘크리트의 특성상 염분으로 인한 철근의 손상이 없도록 해야한다.
콘크리트 내부로의 염화물 침투는 시멘트 페이스트의 연속 모세관 공극, 골재-페이스트 전이역의 공극과 골재 내부의 미세균열 등을 통한 염화물의 침투 및 확산에 의한 것으로 알려져 있다. 이와 같은 콘크리트 내부로의 염소이온 침투는 콘크리트 내에 배근되어 있는 철근의 부동태 피막을 파괴시켜 부식을 유발하게 되며, 이와 같은 철근의 부식은 팽창압을 발생시켜 콘크리트에 탈리, 탈락, 균열을 유발시켜 구조물의 내구수명을 단축시키는 요인으로 작용하게 된다. 또한 무근 콘크리트의 경우는 염소이온 침투에 의한 콘크리트의 물성 변화가 미미한 것으로 보고되고 있으나 동절기 제설제 살포 환경과 같이 염해와 동해가 동시에 작용하는 복합열화 환경에서는 동결 기간의 증가 및 콘크리트 내부로의 수분 침투를 증가시키는 요인으로 작용하여 콘크리트 구조물 및 제품의 내구수명을 단축시키는 문제를 발생시키게 된다.
따라서, 내염해성 및 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물에 대한 연구가 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1739778호
신축이음 장치는 교량의 내구성 및 안정성에 주요한 역학을 한다. 특히, 응력이 가장 집중되는 구간으로써 신축이음 장치 관련기술은 계속적으로 발생하고 있으나, 후타 콘크리트의 타설 부위는 콘크리트의 낮은 균열저항성능으로 인하여 균열 발생 및 팝아웃(pop-out) 현상이 계속 일어나고 있는 실정이며 후타부콘크리트의 파손으로 신축이음장치의 훼손은 물론, 교량 전체의 안전정능까지 위협할 수 있다. 또한 후타 콘크리트 시공이 필요한 부위는 공용중에 있는 구조물로서 파손 및 탈락시 주행중의 차량에 커다란 피해를 줄수 있으며 나아가 인명피해까지 이어질 수 있다. 따라서 본 발명에서는 이러한 신축이음부에 사용되는 후타용 콘크리트의 균열저항성을 높여 내구성능을 개선하고 나아가 pre-mixed 형태의 정량계량된 재료(mix kit 형태로)를 제공하여 어느 작업자가 콘크리트 배합을 하여도 일정한 양의 재료가 배합될 수 있도록 함으로써, 현장 타설되는 콘크리트의 품질이 일정할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 내염해성 및 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물로서, 프리믹스(pre-mixed)된 후타재 조성물 및 잔골재와 함께 사전 계량된 포 단위의 굵은 골재를 프리팩킹(pre-packing)한 형태의 내염해성 및 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물 및 이를 포함하는 제품 그리고, 이를 이용한 시공방법에 관한 발명이다.
특히, 본 발명은 길이가 다른 이형의 섬유를 사용하여 균열저항성을 높여 물리적인 균열억제효과를 도모하고, 실리콘 소수성 분말을 사용하여 화학적 철근 부식을 억제할 수 있는 내염해성 및 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물에 관한 발명이다.
상기 기술적 과제를 해결하고자, 본 발명은 후타재 조성물 100 중량부; 잔골재 170 중량부; 굵은 골재 250 중량부; 및 물 40 중량부;를 포함하되, 상기 후타재 조성물은, 후타재 조성물을 기준으로 분말도 4,500 cm2/g 이상의 조강 시멘트 또는 분말도 6,000 cm2/g 이상의 마이크로 시멘트 50 중량%; 칼슘 알루미네이트(CA), 마그네슘 알루미네이트(MA), 칼슘설포알루미네이트(CSA), 마그네슘 설포 알루미네이트(MSA) 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 30 중량%를 포함하는 속경성 조성물; 이수석고, 반수석고, 무수석고 중 1 종 또는 2종 이상이 혼합된 석고 조성물　10 중량%; 칼슘, 마그네슘, 망간, 알루미늄의 활성 다가 금속이온을 포함하는 염화물염, 탄산염, 황산염, 수산염 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 활성 촉진제 조성물 1.0 중량%; 탄산리튬, 황산리튬, 수산화리튬 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 경화 촉진제　1.0 중량%; 나프탈렌 설폰산염, 멜라민 설폰산염, 폴리카르본산염 중 1종 이상의 분산제 1.0 중량%; 구연산, 글루콘산, 주석산 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 지연제 조성물　1.0 중량%; 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제와 상기 실리콘 활성제를 코팅하는 분말 캐리어를 포함하는 코어-쉘 구조를 갖는 소수성 실리콘 분말　3.8 중량%; 티오시안칼륨(Potassium thiocyanate) 1.0중량%; 평균 길이가 5 내지 10 mm, 평균 직경이 7 내지 30 μm이고, PVA, 나일론, PE 및 PP 중 어느 하나 이상을 포함하는 마이크로 섬유 0.6중량%; 평균 길이가 12 내지 60 mm, 평균 직경이 0.2 내지 0.8 mm이고, PVA, 나일론, PE 및 PP 중 어느 하나 이상을 포함하는 매크로 섬유　0.6 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 콘크리트 조성물을 제공한다.
상기 소수성 실리콘 분말의 분말 캐리어는 입자 평균 입경이 100 내지 600 μm인 것을 특징으로 한다.
상기 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제는 실리콘 오일이고, 소수성 실리콘 분말의 분말 캐리어는 석회석 분말인 것을 특징으로 한다.
삭제
상기 후타재 조성물과 상기 잔골재는 함께 프리믹스(pre-mixed)된 것을 특징으로 한다.
상기 굵은 골재는 프리팩킹(pre-packing)된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서는 신축이음부 후타콘크리트의 열화된 부위를 제거하고 평탄화 작업을 수행하는 단계; 신축이음부 후타콘크리트가 타설되는 부위에 프라이머를 도포하는 단계; 및 상기 제1항의 신축이음부용 콘크리트 조성물을 혼합하여 신축이음부 후타부에 포설하여 경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 콘크리트 조성물을 이용한 시공 방법인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서는 신축이음부 후타콘크리트의 열화된 부위를 제거하고 평탄화 작업을 수행하는 단계; 신축이음부 후타콘크리트가 타설되는 부위에 프라이머를 도포하는 단계; 및 상기 제4항의 신축이음부용 콘크리트 조성물을 혼합하여 신축이음부 후타부에 포설하여 경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 콘크리트 조성물을 이용한 시공 방법인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서는 신축이음부 후타콘크리트의 열화된 부위를 제거하고 평탄화 작업을 수행하는 단계; 신축이음부 후타콘크리트가 타설되는 부위에 프라이머를 도포하는 단계; 및 상기 제5항의 신축이음부용 콘크리트 조성물을 신축이음부 후타부에 포설하여 경화시키는 단계;를 포함하는 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 콘크리트 조성물을 이용한 시공 방법인 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 일 실시형태에 따른 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물은 현장에서 물만 사용하여 혼합한 후 바로 사용할 수 있도록 미리 혼합된 (Pre-mixed) 형태의 후타재 조성물로서 사용이 용이한 장점이 있다.
즉, 성능 개선제 및 수축 저감제(모두 분말타입) 등을 공장에서 pre-mix로 생산하기 때문에, 현장에서 모래의 함수율을 측정하여 보정하여 계량하고, 별도로 골재를 또 계량하는 형태의 혼합 공정이 필요 없으므로, 품질이 일정한 주입재를 타설하는 것이 가능한 공법이다.
또한, 본 발명의 후타보수용 콘크리트는 속경성 결합재(초속경 시멘트)를 사용함으로써 공용중인 교량의 신속보수가 가능하고, 서로 다른 상의 섬유를 혼합 사용함으로써, 내균열 성능을 높여 외부의 하자 요인(진동, 충격, 온도 변화 등)으로 인한 탈락 및 박락을 줄일 수 있다.
구체적으로, 이종의 섬유는 PVA, 나일론, PE 및 PP 중 어느 하나 이상의 섬유를 사용할 수 있으며, 평균 길이가 5 내지 10 mm, 평균 직경이 7 내지 30 μm인 마이크로 섬유와, 평균 길이가 12 내지 60 mm, 평균 직경이 0.2 내지 0.8 mm인 매크로 섬유의 혼합 섬유를 사용하며, 상기 혼합 섬유에서 상기 마이크로 섬유와 매크로 섬유는 1:1 내지 1:2 부피% 비율로 혼합함으로써, 단일 종의 섬유만을 사용하는 것보다 연성 및 변형 능력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제와 상기 실리콘 활성제를 코팅하는 분말 캐리어를 포함하는 코어-쉘 구조를 갖는 소수성 실리콘 분말을 포함하는 성능 개선재　0.01~10 중량%를 포함하며, 상기 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제는 실리콘 오일이고, 소수성 실리콘 분말의 분말 캐리어는 입자 평균 입경이 100 내지 600 μm인 석회석 분말인 성능 개선재를 사용함으로써, 내염성 특성을 향상시킬 수 있다.
특히, 내염성 특성을 향상시키기 위하여 소수성 실리콘 분말을 포함하는 성능 개선재를 사용할 경우 시멘트 조성물의 조기 압축강도가 저하되는 문제가 있으나, 본 발명에서는 상기 성능 개선재가 티오시안칼륨(Potassium thiocyanate)을 더 포함하며, 전체 후타재 조성물 100 중량%에 대하여, 0.01~1.0 중량%를 포함함으로써, 조기 압축강도 저하 문제도 해결하면서 내염성이 우수한 후타보수용 콘크리트 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물은 분말도 4,500 cm2/g 이상의 조강 시멘트 또는 분말도 6,000 cm2/g 이상의 마이크로 시멘트를 포함하는 속경성 조성물을 사용하기 때문에, 일반시멘트 조성물에 비해 성능이 빠르게 발현되어 공용중인 교량의 신속보수가 가능하고, 하자요인이 현저히 줄어드는 우수한 성능을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물을 이용한 시공 방법을 나타내는 공정도이다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물은 전체 후타재 조성물 100 중량%에 대하여, 분말도 4,500 cm2/g 이상의 조강 시멘트 또는 분말도 6,000 cm2/g 이상의 마이크로 시멘트 40~60 중량%, 칼슘 알루미네이트(CA), 마그네슘 알루미네이트(MA), 칼슘설포알루미네이트(CSA), 마그네슘 설포 알루미네이트(MSA) 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 20~50 중량%를 포함하는 속경성 조성물을 포함하고, 이수석고, 반수석고, 무수석고 중 1 종 또는 2종 이상이 혼합된 석고 조성물　5~20 중량%, 칼슘, 마그네슘, 망간, 알루미늄의 활성 다가 금속이온을 포함하는 염화물염, 탄산염, 황산염, 수산염 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 활성 촉진제 조성물 0.01~1.0 중량%, 탄산리튬, 황산리튬, 수산화리튬 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 경화 촉진제　0.01~1.0 중량%, 나프탈렌 설폰산염, 멜라민 설폰산염, 폴리카르본산염 중 1종 이상의 분산제 0.01~1.0 중량%, 구연산, 글루콘산, 주석산 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 지연제 조성물　0.01~1.0 중량%, 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제와 상기 실리콘 활성제를 코팅하는 분말 캐리어를 포함하는 코어-쉘 구조를 갖는 소수성 실리콘 분말을 포함하는 성능 개선재　0.01~10 중량%, 및 평균 길이가 5 내지 10 mm, 평균 직경이 7 내지 30 μm이고, PVA, 나일론, PE 및 PP 중 어느 하나 이상을 포함하는 마이크로 섬유와 평균 길이가 12 내지 60 mm, 평균 직경이 0.2 내지 0.8 mm이고, PVA, 나일론, PE 및 PP 중 어느 하나 이상을 포함하는 매크로 섬유가 혼합된 혼합 섬유　0.01~5 중량%를 포함하며, 상기 혼합 섬유에서 상기 마이크로 섬유와 매크로 섬유는 1:1 내지 1:2 부피% 비율로 혼합되며, 상기 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제는 실리콘 오일이고, 소수성 실리콘 분말의 분말 캐리어는 입자 평균 입경이 100 내지 600 μm인 석회석 분말인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물은 전체 후타재 조성물 100 중량%에 대하여, 분말도 4,500 cm2/g 이상의 조강 시멘트 또는 분말도 6,000 cm2/g 이상의 마이크로 시멘트 40~60 중량%, 칼슘 알루미네이트(CA), 마그네슘 알루미네이트(MA), 칼슘설포알루미네이트(CSA), 마그네슘 설포 알루미네이트(MSA) 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 20~50 중량%를 포함하는 속경성 조성물을 포함한다.
종래 후타재 조성물의 경우 일반 시멘트를 사용하기 때문에, 강도 발현 및 성능 구현에 시간이 걸려 하자 요인 발생 가능성이 높아지는 문제가 있었다.
그러나, 본 발명의 일 실시형태에 따르면 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물이 분말도 4,500 cm2/g 이상의 조강 시멘트 또는 분말도 6,000 cm2/g 이상의 마이크로 시멘트 40~60 중량%를 포함하는 속경성 조성물을 포함함으로써, 3~4시간 이내 실용강도 이상의 강도 발현으로 일반 시멘트 조성물에 비해 성능이 빠르게 발현되어 하자 요인이 현저히 줄어드는 효과가 있다.
한편, 일반적인 시멘트계 제품은 타설 후 경화 과정에서 자기수축, 건조수축 등으로 인해 필연적으로 체적변화가 수반되며, 과도한 체적 변화는 콘크리트 균열 발생에 주요한 원인이 될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 수축저감제 혹은 팽창제로서 칼슘 알루미네이트(CA), 마그네슘 알루미네이트(MA), 칼슘설포알루미네이트(CSA), 마그네슘 설포 알루미네이트(MSA) 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 20~50 중량%를 포함한다.
상기 칼슘 알루미네이트(CA), 마그네슘 알루미네이트(MA), 칼슘설포알루미네이트(CSA) 및 마그네슘 설포 알루미네이트(MSA)는 초기에 에트링자이트의 수화물을 생성시켜 건조수축 저감으로 인한 균열 방지 및 모세관 공극의 감소를 통해 경화체를 치밀화 시킬 수 있다.
상기와 같이 고품질의 시공결과를 나타내기 위해서는 적정 팽창성을 확보하는 것이 필수적이며, 본 발명의 일 실시형태에 따르면 칼슘 알루미네이트(CA), 마그네슘 알루미네이트(MA), 칼슘설포알루미네이트(CSA), 마그네슘 설포 알루미네이트(MSA) 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 20~50 중량%를 포함함으로써, 수축 저감 효과를 극대화시킬 수 있다.
상기 칼슘 알루미네이트(CA), 마그네슘 알루미네이트(MA), 칼슘설포알루미네이트(CSA), 마그네슘 설포 알루미네이트(MSA) 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 20 중량% 미만으로 포함할 경우, 수축 저감 효과가 미비한 문제가 있으며, 50 중량%를 초과할 경우에는 과도한 팽창에 의한 균열 발생의 문제가 생길 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물은 상기와 같이 적정 팽창성을 확보할 목적으로, 이수석고, 반수석고, 무수석고 중 1 종 또는 2종 이상이 혼합된 석고 조성물　5~20 중량%를 포함한다.
상기 석고 조성물은 초기 강도 발현 및 수축 방지를 위하여 사용된다. 상기 석고 조성물은 상기 속경성 조성물에 SO3을 공급함으로써 에트링자이트를 생성시켜 시멘트 경화체의 조직을 치밀하게 한다. 상기 석고 조성물의 함량이 전체 충진재 조성물 100 중량%에 대하여, 5 중량% 미만일 경우 강도 및 균열 발생 억제 효과가 미약할 수 있고 20 중량%를 초과할 경우 과팽창이 발생할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물은 칼슘, 마그네슘, 망간, 알루미늄의 활성 다가 금속이온을 포함하는 염화물염, 탄산염, 황산염, 수산염 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 활성 촉진제 조성물 0.01~1.0 중량%를 포함한다.
본 발명의 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물은 유동성이 높기 때문에 초기 응결속도가 길면 재료 분리(블리딩)의 위험이 있고 초기 응결속도가 짧으면 작업이 불가능한 문제가 있다.
상기 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물은 칼슘, 마그네슘, 망간, 알루미늄의 활성 다가 금속이온을 포함하는 염화물염, 탄산염, 황산염, 수산염 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 활성 촉진제 조성물 0.01~1.0 중량%를 포함함으로써, 초기 응결 속도를 조절할 수 있다.
상기 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물이 칼슘, 마그네슘, 망간, 알루미늄의 활성 다가 금속이온을 포함하는 염화물염, 탄산염, 황산염, 수산염 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 활성 촉진제 조성물을 0.01 중량% 미만으로 포함할 경우, 활성 촉진 효과를 기대할 수 없고 10 중량%를 초과하여 포함하면 반응성이 높아져 작업성이 저하되고 가격 경쟁력이 저하된다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물은 탄산리튬, 황산리튬, 수산화리튬 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 경화 촉진제　0.01~1.0 중량%를 포함한다.
상기 경화 촉진제는 응결(종결)이후 시멘트 수화물의 생성을 촉진하여 강도발현에 영향을 미치는 역할을 한다.
본 발명의 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물이 탄산리튬, 황산리튬, 수산화리튬 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 경화 촉진제　0.01 중량% 미만을 포함할 경우 강도 발현을 기대 하기 어렵고 1.0 중량%를 초과하면 에트린자이트의 과도한 형성으로 균열이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물은 나프탈렌 설폰산염, 멜라민 설폰산염, 폴리카르본산염 중 1종 이상의 분산제 0.01~1.0 중량%를 포함한다.
상기 분산제는 입자의 응집을 방지하고 적은 물시멘트비에서 유동성을 증가시켜 작업성 확보와 충전성 확보를 위해 사용하는 것으로 나프탈렌 설폰산염, 멜라민 설폰산염, 폴리카르본산염 중 1종 이상을 포함하며 0.01 중량% 미만으로 사용할 경우 유동성 및 충전성 확보가 어렵고 1.0 중량%를 초과하는 경우 과도한 유동성 및 충전성으로 인해 속경성 및 압축강도가 저하되는 문제가 있어 상기 분산제는 0.01~1.0 중량%로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물은 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제와 상기 실리콘 활성제를 코팅하는 분말 캐리어를 포함하는 코어-쉘 구조를 갖는 소수성 실리콘 분말을 포함하는 성능 개선재　0.01~10 중량%를 포함하며, 상기 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제는 실리콘 오일이고, 소수성 실리콘 분말의 분말 캐리어는 입자 평균 입경이 100 내지 600 μm인 석회석 분말인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 성능 개선재가 포함하는 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제와 상기 실리콘 활성제를 코팅하는 분말 캐리어를 포함하는 코어-쉘 구조를 갖는 소수성 실리콘 분말은 경화된 시멘트 재료의 표면 또는 모세관 작용을 통해 액체 물이 이동하는 것을 방지하는 재료로서, 본 발명에 따른 후타재 조성물의 내염성을 향상시키기 위하여 사용된다.
일반적으로, 염분이 높은 환경에 있는 철근콘크리트 구조물에서는 염소이온의 확산으로 인해 철근이 부식하게 되고 내구성이 낮아지는 문제가 있다.
그러나, 상기 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물이 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제는 실리콘 오일이고, 소수성 실리콘 분말의 분말 캐리어는 입자 평균 입경이 100 내지 600 μm인 석회석 분말인 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제와 상기 실리콘 활성제를 코팅하는 분말 캐리어를 포함하는 코어-쉘 구조를 갖는 소수성 실리콘 분말을 포함하는 성능 개선재　0.01~10 중량%를 포함함으로써, 후타재 조성물의 내염성을 개선할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 코어-쉘 구조를 갖는 소수성 실리콘 분말은 경화된 시멘트 재료의 표면 또는 모세관 작용을 통해 액체 물이 이동하는 것을 방지할 수 있고, 시멘트 재료의 물 흡수를 감소시킬 수 있기 때문에, 내염성 향상 효과가 보다 우수할 수 있다.
상기 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제와 상기 실리콘 활성제를 코팅하는 분말 캐리어를 포함하는 코어-쉘 구조를 갖는 소수성 실리콘 분말을 포함하는 성능 개선재의 함량이 10 중량%를 초과하면 내염성은 개선되나, 초기 강도 발현이 미흡하고 경제성이 낮아지며 0.01 중량% 미만이면 내염성 개선 효과가 미흡하게 된다.
특히, 본 발명에서 내염성 특성을 향상시키기 위하여 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제와 상기 실리콘 활성제를 코팅하는 분말 캐리어를 포함하는 코어-쉘 구조를 갖는 소수성 실리콘 분말을 사용할 경우 시멘트 조성물의 조기 압축강도가 저하되는 문제가 있다. 즉, 내염성 특성을 향상시키기 위하여 소수성 실리콘 분말만을 사용할 경우, 내염성은 향상시킬 수 있으나, 조기 압축강도 등의 시멘트의 기계적 물성이 저하되는 문제가 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시형태에 따른 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물은 티오시안칼륨(Potassium thiocyanate)을 더 포함하며, 전체 후타재 조성물 100 중량%에 대하여, 0.01~1.0 중량%를 포함함으로써, 조기 압축강도 저하 문제도 해결하면서 내염성이 우수한 후타보수용 콘크리트 조성물을 제공할 수 있다. 상기 후타재 조성물이 티오시안칼륨(Potassium thiocyanate)을 더 포함할 경우, 수용성 무기염에 의한 C3S의 수화 반응 촉진 효과에 의해 조기 압축 강도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물이 티오시안칼륨(Potassium thiocyanate)을　0.01 중량% 미만의 함량으로 포함할 경우 강도 발현을 기대 하기 어렵고 1.0 중량%를 초과하여 포함하면 에트린자이트의 과도한 형성으로 균열이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물은 평균 길이가 5 내지 10 mm, 평균 직경이 7 내지 30 μm이고, PVA, 나일론, PE 및 PP 중 어느 하나 이상을 포함하는 마이크로 섬유와 평균 길이가 12 내지 60 mm, 평균 직경이 0.2 내지 0.8 mm이고, PVA, 나일론, PE 및 PP 중 어느 하나 이상을 포함하는 매크로 섬유가 혼합된 혼합 섬유　0.01~5 중량% 포함하고, 상기 혼합 섬유에서 상기 마이크로 섬유와 매크로 섬유는 1:1 내지 1:2 부피% 비율로 혼합된 것을 특징으로 한다.
신축이음 장치는 교량의 내구성 및 안정성에 주요한 역학을 한다. 특히, 응력이 가장 집중되는 구간으로써 신축이음 장치 관련기술은 계속적으로 발생하고 있으나, 후타 콘크리트의 타설 부위는 콘크리트의 낮은 균열저항성능으로 인하여 균열 발생 및 팝아웃(pop-out) 현상이 계속 일어나고 있는 실정이며 후타부콘크리트의 파손으로 신축이음장치의 훼손은 물론, 교량 전체의 안전정능까지 위협할 수 있다. 또한 후타 콘크리트 시공이 필요한 부위는 공용중에 있는 구조물로서 파손 및 탈락시 주행중의 차량에 커다란 피해를 줄수 있으며 나아가 인명피해까지 이어질 수 있다.
그러나, 본 발명에서는 이러한 신축이음부에 사용되는 후타용 콘크리트의 균열저항성을 높여 내구성능을 개선하기 위하여, 이종 상의 섬유를 포함하는 후타재 조성물을 제공한다.
즉, 본 발명의 일 실시형태에 따른 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물은 서로 다른 상의 섬유를 혼합 사용함으로써, 내균열 성능을 높여 외부의 하자 요인(진동, 충격, 온도 변화 등)으로 인한 탈락 및 박락을 줄일 수 있다.
구체적으로, 이종의 섬유는 PVA, 나일론, PE 및 PP 중 어느 하나 이상의 섬유를 사용할 수 있으며, 평균 길이가 5 내지 10 mm, 평균 직경이 7 내지 30 μm인 마이크로 섬유와, 평균 길이가 12 내지 60 mm, 평균 직경이 0.2 내지 0.8 mm인 매크로 섬유의 혼합 섬유를 사용하며, 상기 혼합 섬유에서 상기 마이크로 섬유와 매크로 섬유는 1:1 내지 1:2 부피% 비율로 혼합함으로써, 단일 종의 섬유만을 사용하는 것보다 연성 및 변형 능력을 향상시킬 수 있다.
일반적으로, 섬유는 크기(길이와 직경)에 따라 마이크로 및 매크로 섬유로 구분된다. 마이크로 섬유는 길이 5∼10 mm, 직경 7∼30 μm 크기를 가지며, 반면에 매크로 섬유는 길이 12∼60 mm, 직경 0.2∼0.8 mm 크기를 가진다.
마이크로 섬유는 강하고 단단하여 초기균열 강도와 극한 강도를 제공하는 반면 매크로 섬유는 상대적으로 유연하며 균열 후 영역에서 연성과 변형능력을 향상시킨다.
종래에는 시멘트 조성물의 강도 등 기계적 물성 개선을 위해 섬유를 첨가하였으나, 단일 종의 섬유만을 첨가하여 사용하는 정도에 그쳐 재료 특성이 다른 하이브리드 섬유 보강의 효과를 얻을 수 없다는 문제가 있었다.
일반적으로 섬유보강 시멘트 복합재료는 단일 섬유에 국한되어 사용되어 왔으며, 재료특성이 다른 이종의 섬유를 적절한 비율로 혼합사용한 단일 섬유가 발휘할 수 없는 효과를 극대화하는 하이브리드 섬유보강 시멘트 복합재료에 대한 연구가 부족한 상태였다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 평균 길이가 5 내지 10 mm, 평균 직경이 7 내지 30 μm인 마이크로 섬유와, 평균 길이가 12 내지 60 mm, 평균 직경이 0.2 내지 0.8 mm인 매크로 섬유의 혼합 섬유를 사용하며, 상기 혼합 섬유에서 상기 마이크로 섬유와 매크로 섬유는 1:1 내지 1:2 부피% 비율로 혼합함으로써, 균열을 효과적으로 제어하여 내구성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 강도와 휨인성을 동시에 증가시켜 역학적 성능을 향상시킬 수 있다.
즉, 마이크로 섬유와 매크로 섬유를 하이브리드화 시켜 보강하기 때문에, 마이크로 섬유에 의한 강도 증진과 매크로 섬유에 의한 인성 증진 효과를 동시에 얻을 수 있으며, 단일 종의 섬유만을 사용하는 것보다 연성 및 변형 능력을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는 마이크로 섬유와 매크로 섬유로서 PVA, 나일론, PE 및 PP 중 어느 하나 이상의 섬유를 사용할 수 있으며, 서로 다른 이종의 섬유를 사용할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시형태에서는 상기 혼합 섬유에서 상기 마이크로 섬유와 매크로 섬유는 1:1 내지 1:2 부피% 비율로 혼합함으로써, 균열을 효과적으로 제어하여 내구성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 강도와 휨인성을 동시에 증가시켜 역학적 성능을 향상시킬 수 있다.
즉, 상기 마이크로 섬유와 매크로 섬유는 1:1 내지 1:2 부피% 비율로 혼합함으로써, 압축 강도 및 휨 인성이 우수할 수 있다. 특히, 상기 마이크로 섬유와 매크로 섬유는 1:1 부피% 비율로 혼합될 경우 압축 강도 및 휨 인성 향상 효과가 최대로 나타날 수 있어 최적의 혼합 비율임을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 후타재 조성물이 혼합 섬유　0.01 중량% 미만을 포함할 경우에는 압축 강도 및 휨 인성 향상 효과가 미미한 문제가 있으며, 혼합 섬유를　5 중량% 초과하여 포함할 경우에는 섬유의 함량이 과도하여 분산에 문제가 생기거나 섬유가 표면으로 용출되는 문제 및 이로 인하여 강도 저하의 문제가 발생할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 후타재 조성물과 후타재 조성물 100 중량부에 대하여 100 중량부 내지 300 중량부의 잔골재가 프리믹스(pre-mixed)되고, 상기 후타재 조성물 100 중량부에 대하여 200 중량부 내지 400 중량부의 굵은 골재를 상기 프리믹스(pre-mixed)된 후타재 조성물 및 잔골재와 함께 프리팩킹(pre-packing)된 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물을 포함하는 제품을 제공한다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물은 후타재 조성물과 후타재 조성물 100 중량부에 대하여 100 중량부 내지 300 중량부의 잔골재가 프리믹스(pre-mixed)된 형태이기 때문에, 현장에서 물만 사용하여 혼합한 후 바로 사용할 수 있도록 미리 혼합된 (Pre-mixed) 형태의 후타재 조성물로서 사용이 용이한 장점이 있다.
즉, 성능 개선제 및 수축 저감제(모두 분말타입) 등을 공장에서 pre-mix로 생산하기 때문에, 현장에서 삼원화(삼액형) 형태의 혼합 공정이 필요 없으므로, 품질이 일정한 주입재를 타설하는 것이 가능한 공법이다.
종래 후타재 시공 공법에 사용되는 후타재 조성물은 주로 이액형 혹은 삼액형 형태를 사용하였다. 이로 인하여, 시공시 후타재를 혼합하여야 하는 불편이 있으며, 혼합 후에 타설시 후타재의 품질이 일정하지 않다는 문제가 있었다.
그러나, 본 발명의 일 실시형태에 따른 후타재는 현장에서 물만 사용하여 혼합한 후 바로 사용할 수 있는 미리 혼합된 (Pre-mixed) 형태의 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물을 포함하는 제품으로서 사용이 용이한 장점이 있다.
다만, 현장에서 물과 혼합된 후타재는 장비에서 이송 과정 중 반응에 의한 경화가 일부 진행될 수 있어, 본 발명에 따른 충진재는 지연제 조성물을 더 포함할 수 있다. 상기 지연제 조성물은 일정시간 작업성을 확보할 수 있으므로, 본 발명과 같이 미리 혼합된(pre-mixing) 형태인 후타재를 제공하더라도 반응을 지연시킬 수 있어 현장에서 물만 혼합한 상태로 작업이 가능하다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물은 구연산, 글루콘산, 주석산 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 지연제 조성물　0.01~1.0 중량%를 포함한다.
상기 구연산, 글루콘산, 주석산 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 지연제 조성물을 0.01~1.0 중량% 포함함으로써, 미리 혼합된(Pre-mixed) 형태인 후타재 제품을 제공하더라도 현장으로 이송 과정에서 반응을 지연시켜 현장에서 물만 혼합한 상태로 작업이 가능하다.
상기 구연산, 글루콘산, 주석산 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 지연제 조성물의 함량이 1.0 중량% 초과일 경우 초기 반응 시점이 과도하게 지연되어 강도 발현이 지연될 수 있으며, 0.01 중량% 미만일 경우 급격한 반응으로 인하여 작업이 불가능하다.
도 1은 본 발명의 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물을 이용한 시공 방법을 나타내는 공정도이다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물을 이용한 시공 방법은, 신축이음부 후타콘크리트의 열화된 부위를 제거하고 평탄화 작업을 수행하는 단계; 신축이음부 후타콘크리트가 타설되는 부위에 프라이머를 도포하는 단계; 및 상기 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물을 포함하는 제품에서, 상기 프리믹스(pre-mixed)된 후타재 조성물 및 잔골재와 계량된 굵은 골재를 계량된 혼합수와 혼합하여 신축이음부 후타부에 포설하여 경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물을 이용한 시공 방법은 사전 작업으로서, 신축이음부 후타콘크리트의 열화된 부위를 제거하기 위하여 고압수로 세척하여 시공 구간을 세정한다.
다음으로, 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물을 신축이음부 후타콘크리트가 타설될 표면에 접착 결합력을 높이기 위하여 신축이음부 후타콘크리트가 타설되는 표면에 물을 스프레이하여 습윤 상태를 유지하거나 프라이머를 도포하는 단계를 수행한다.
다음으로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물을 포함하는 제품에서, 상기 프리믹스(pre-mixed)된 후타재 조성물 및 잔골재와 계량된 굵은 골재를 계량된 혼합수와 혼합하여 신축이음부 후타부에 포설하여 경화시키는 단계를 수행한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물 포함 제품은 후타재 조성물과 후타재 조성물 100 중량부에 대하여 100 중량부 내지 300 중량부의 잔골재가 프리믹스(pre-mixed)되고, 상기 후타재 조성물 100 중량부에 대하여 200 중량부 내지 400 중량부의 굵은 골재를 상기 프리믹스(pre-mixed)된 후타재 조성물 및 잔골재와 함께 프리팩킹(pre-packing)된 형태이기 때문에, 종래 현장에서 삼원화(삼액형) 형태의 혼합 공정이 필요 없이 현장에서 물만 사용하여 혼합한 후 바로 사용할 수 있는 특징이 있다.
이로 인하여, 품질이 일정한 주입재를 타설하는 것이 가능한 공법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 조성물의 실시예를 설명한다.
<실시예 1>
분말도 6,000 cm2/g 의 마이크로 시멘트 50 중량%, 칼슘 알루미네이트, 마그네슘 알루미네이트, 칼슘설퍼 알루미네이트, 마그네슘설퍼 알루미네이트 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 속경성시멘트 30 중량%, 이수석고, 반수석고, 무수석고 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 석고 10 중량%, 칼슘, 마그네슘, 망간, 알루미늄의 활성 다가 금속이온을 포함하는 염화물염, 탄산염, 황산염, 수산염 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 활성 촉진제 1.0 중량%, 탄산리튬, 황산리튬, 수산화리튬 중 1종 또는 2종이상이 혼합된 경화촉진제 1.0 중량%, 나프탈렌 설폰산염, 멜라민 설폰산염, 폴리카르본산염 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 분산제 1.0 중량%, 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제와 상기 실리콘 활성제를 코팅하는 분말 캐리어를 포함하는 코어-쉘 구조를 갖는 소수성 실리콘 분말을 포함하는 성능 개선재 4.8 중량%, PVA, 나일론, PE 및 PP 중 어느 하나 이상을 포함하는 마이크로 섬유 0.4 중량%와 PVA, 나일론, PE 및 PP 중 어느 하나 이상을 포함하는 매크로 섬유 0.8 중량%가 혼합된 혼합 섬유　1.2 중량%, 구연산, 글루콘산, 주석산 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 지연제 1.0 중량%와 후타재 조성물 100중량부에 대하여, 잔골재 170 중량부를 강제믹서에 넣고 물 40 중량부를 투입하여 재료들을 충분히 교반시켜 슬러리화(모르타르)된 후타재를 제조하였다. 본 후타재 100 중량부에 대하여 굵은 골재 250 중량부를 추가로 혼합하여 신축이음부용 후타재 조성물 포함 콘크리트 조성물을 제작하였다.
삭제
<실시예 2>
실시예 1과 동일조건에서, 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제와 상기 실리콘 활성제를 코팅하는 분말 캐리어를 포함하는 코어-쉘 구조를 갖는 소수성 실리콘 분말 3.8 중량%와 티오시안칼륨(Potassium thiocyanate) 1.0 중량%를 만족하는 성능 개선재 4.8 중량%를 포함하여 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<실시예 3>
실시예 2와 동일조건에서 PVA, 나일론, PE 및 PP 중 어느 하나 이상을 포함하는 마이크로 섬유 0.6 중량%와 PVA, 나일론, PE 및 PP 중 어느 하나 이상을 포함하는 매크로 섬유 0.6 중량%로서, 마이크로 섬유와 매크로 섬유가 1:1 중량%의 혼합비를 만족하는 혼합 섬유　1.2 중량%를 포함하여 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<비교예 1>
실시예 1과 동일조건에서 섬유를 첨가하지 않고 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
실시예 1과 동일조건에서 섬유 중 마이크로 섬유만을 첨가하고 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<비교예 3>
실시예 1과 동일조건에서 섬유 중 매크로 섬유만을 첨가하고 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<비교예 4>
실시예 1과 동일조건에서 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제와 상기 실리콘 활성제를 코팅하는 분말 캐리어를 포함하는 코어-쉘 구조를 갖는 소수성 실리콘 분말을 포함하는 성능 개선재를 첨가하지 않고 콘크리트 조성물을 제조하였다.
배합(중량%)
실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4






기능성 결합제

결합재		 마이크로시멘트 50 50 50 50 50 50 50
조강
시멘트
CSA 30 30 30 30 30 30 30
석고 10 10 10 11.2 10 10 14.8
활성촉진제
 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
경화촉진제
 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
분산제
 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
성능 개선제 소수성 실리콘 분말 4.8 3.8 3.8 4.8 4.8 4.8

0
티오시안칼륨 - 1.0 1.0 - -
섬유 마이크로 섬유 0.4 0.4 0.6
0		 1.2 - 0.4
매크로 섬유 0.8 0.8 0.6 - 1.2 0.8
지연제
 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
계
 100 100 100 100 100 100 100
잔골재 4호사 70중량부 70중량부 70중량부 70중량부 70중량부 70중량부 70중량부
5호사 50중량부 50중량부 50중량부 50중량부 50중량부 50중량부 50중량부
6호사 50중량부 50중량부 50중량부 50중량부 50중량부 50중량부 50중량부
굵은골재 250중량부 250중량부 250중량부 250중량부 250중량부 250중량부 250중량부
이하에서는 상기 실시예와 비교예에 대하여 압축 강도, 휨강도 및 조기 압축 강도와 내염성 시험을 실시하였다.
하기 표 2는 상기 실시예 및 비교예에 대하여 KS F 4042에 기초한 콘크리트 시멘트 구조물 보수용 후타재 조성물에 의해 시험한 결과를 나타낸다.
압축강도 시험은 KS F 2405 「콘크리트 압축강도 시험방법」에 준하여 측정하였다. Φ100×200mm의 원형 시험체를 제작하고, 온도 20±3℃, 습도 80%의 양생실에서 28일간 양생하였다. 초기 강도가 중요한 고려 대상인 만큼 재령 4시간을 측정하였고, 28일을 통해 장기 강도 발현을 관찰하였다.
휨강도 시험은 KS F 2407 ‘콘크리트의 휨강도 시험방법’에 준하여 측정하였다. 100×100×400mm의 원형 시험체를 제작하고, 온도 20±3℃, 습도 80%의 양생실에서 28일간 양생 후, 그 값을 다음과 같이 측정하였다. 마찬가지로 초기 강도가 중요한 고려 대상인 만큼 재령 4시간을 측정 하였고, 28일을 통해 장기 강도 발현을 관찰하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
압축강도
(MPa)		 4시간 20.5 27.5 28.8 22.5 21.5 21.2 20.2
28일 53.8 54.2 55.2 51.2 50.8 50.2 48.3
휨강도
(MPa)		 4시간 4.7 4.8 5.2 3.8 4.0 4.1 4.2
28일 5.9 6.0 6.2 4.8 5.8 6.2 5.4
상기 [표 2]를 참조하면, PVA, 나일론, PE 및 PP 중 어느 하나 이상을 포함하는 마이크로 섬유와 PVA, 나일론, PE 및 PP 중 어느 하나 이상을 포함하는 매크로 섬유가 혼합된 혼합 섬유를 포함하는 실시예 1 내지 3은 섬유를 포함하지 않는 비교예 1, 마이크로 섬유만을 포함하는 비교예 2 및 매크로 섬유만을 포함하는 비교예 3의 경우에 비하여 압축 강도 및 휨강도가 우수한 것을 알 수 있다,
특히, PVA, 나일론, PE 및 PP 중 어느 하나 이상을 포함하는 마이크로 섬유 0.6 중량%와 PVA, 나일론, PE 및 PP 중 어느 하나 이상을 포함하는 매크로 섬유 0.6 중량%로서, 마이크로 섬유와 매크로 섬유가 1:1 중량%의 혼합비를 만족하는 혼합 섬유　1.2 중량%를 포함하는 실시예 3의 경우가 마이크로 섬유와 매크로 섬유가 1:2 중량%의 혼합비를 만족하는 실시예 1 및 2에 비하여 압축 강도 및 휨강도가 보다 더 우수함을 알 수 있다.
아래 표 3은 표면처리된 실리콘 분말의 내구 특성을 살펴보기 위해 동결융해저항성, 중량감소율, 염소이온 침투 저항성능을 측정하였으며, 상기 실시예와 비교예에 대하여 상기 시험을 실시한 결과를 나타낸다.
동결융해 저항성능의 시험은 동결 융해 저항성 시험은 KS F 2456「급속 동결 융해에 대한 콘크리트의 저항 시험방법」에 따라 시험하였다. 공시체는 100×100×400 mm의 각주형 공시체를 각 배합별 3개씩 제작하여 20±5 ℃ 항온·항습실에서 양생하고 재령 28일에 동결 융해 시험기를 이용하여 공시체의 중심부 온도를 동결 시 -18℃로 떨어지고 융해 시 +4 ℃까지 상승하는 것을 1 cycle로 하였다. 300 cycle까지 반복 후 상대 동탄성 계수를 측정하였다.
내 화학성능을 평가하기 위해 Φ10×20cm의 원형 시험체를 제작하여 양생을 실시한 후 5% 황산 용액에 28일동안 침지 시켰고, 침지 전 후의 질량 변화율을 측정하여 평가하였으며, 질량 변화율을 산출하는 식은 다음과 같다.
질량변화율(%) = [(W-C)/C]×100
여기서, C = 침지 전 중량(g), W = 침지 후 중량(g)
다음으로, 콘크리트의 염소이온 침투 저항성능을 평가하기 위하여 KS F 2711「전기 전도도에 의한 콘크리트의 염소 침투 저항성 시험 방법」에 따라 실행하였다. Φ 100×200 mm로 만든 원주형 시편을 온도 20±3 ℃, 습도 60%의 항온·항습실에서 28일간 양생시켰다. 이것을 높이 50 mm로 절단한 뒤 1시간 동안 표면을 건조시켰다. 건조된 시편의 옆면은 급속 도막제로 모두 밀봉한 후 진공 데시케이터에 넣어 압력 133 Pa(1 mmHg) 이하로 감소시키고 진공 상태에서 3시간, 증류수에서 18±2시간 침지시켜 전처리 과정을 진행하였다. 전처리를 마친 시편을 시험셀에 거치하고 0.3 N 농도 NaOH 수용액을 전원 공급 장치의 양(+)극에, 3% 농도 NaCl 수용액을 음(-)극에 연결하여 60V의 일정한 전압을 공급한다. 시험시간은 6시간 동안 진행하고 30분 단위로 전류를 측정하여 통과 전하량(coulombs)을 측정하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
조기 압축강도(4시간) 20.5 27.5 28.8 22.5 21.5 21.2 20.2
동결융해저항성
(%)		 77 89 92 78 73 75 68
중량 감소율(%) 7.8 7.2 6.8 11.5 12.4 12.6 14.5
염소이온침투저항성(coulombs) 1150 1200 820 1500 1450 1400 2400
상기 [표 3]에서와 같이 상기 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제와 상기 실리콘 활성제를 코팅하는 분말 캐리어를 포함하는 코어-쉘 구조를 갖는 소수성 실리콘 분말을 포함하거나(실시예 1), 상기 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제와 상기 실리콘 활성제를 코팅하는 분말 캐리어를 포함하는 코어-쉘 구조를 갖는 소수성 실리콘 분말과 티오시안칼륨(Potassium thiocyanate)을 포함하는 성능 개선제를 첨가하는 경우(실시예 2 및 3)에는 이러한 내염성 성능 개선제를 포함하지 않는 경우(비교예 4)에 비하여 동결융해저항성이 높고, 중량 감소율 및 염소이온 침투 저항성이 낮아 내염성 성능 및 내구성이 우수함을 알 수 있다.
특히, 상기 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제와 상기 실리콘 활성제를 코팅하는 분말 캐리어를 포함하는 코어-쉘 구조를 갖는 소수성 실리콘 분말 3.8 중량%와 티오시안칼륨(Potassium thiocyanate) 1.0 중량%를 만족하는 성능 개선재 4.8 중량%를 만족하는 실시예 2 및 3의 경우에 티오시안칼륨(Potassium thiocyanate)을 포함하지 않는 실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 경우보다 조기 압축 강도가 우수하고 이에 더하여 내염성 성능 및 내구성이 더욱 우수함을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. 후타재 조성물 100 중량부;
    잔골재 170 중량부;
    굵은 골재 250 중량부; 및
    물 40 중량부;를 포함하되,
    상기 후타재 조성물은, 후타재 조성물을 기준으로 분말도 4,500 cm2/g 이상의 조강 시멘트 또는 분말도 6,000 cm2/g 이상의 마이크로 시멘트 50 중량%;
    칼슘 알루미네이트(CA), 마그네슘 알루미네이트(MA), 칼슘설포알루미네이트(CSA), 마그네슘 설포 알루미네이트(MSA) 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 30 중량%를 포함하는 속경성 조성물;
    이수석고, 반수석고, 무수석고 중 1 종 또는 2종 이상이 혼합된 석고 조성물　10 중량%;
    칼슘, 마그네슘, 망간, 알루미늄의 활성 다가 금속이온을 포함하는 염화물염, 탄산염, 황산염, 수산염 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 활성 촉진제 조성물 1.0 중량%;
    탄산리튬, 황산리튬, 수산화리튬 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 경화 촉진제　1.0 중량%;
    나프탈렌 설폰산염, 멜라민 설폰산염, 폴리카르본산염 중 1종 이상의 분산제 1.0 중량%;
    구연산, 글루콘산, 주석산 중 1종 또는 2종 이상이 혼합된 지연제 조성물　1.0 중량%;
    액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제와 상기 실리콘 활성제를 코팅하는 분말 캐리어를 포함하는 코어-쉘 구조를 갖는 소수성 실리콘 분말　3.8 중량%;
    티오시안칼륨(Potassium thiocyanate) 1.0중량%;
    평균 길이가 5 내지 10 mm, 평균 직경이 7 내지 30 μm이고, PVA, 나일론, PE 및 PP 중 어느 하나 이상을 포함하는 마이크로 섬유 0.6중량%;
    평균 길이가 12 내지 60 mm, 평균 직경이 0.2 내지 0.8 mm이고, PVA, 나일론, PE 및 PP 중 어느 하나 이상을 포함하는 매크로 섬유　0.6 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 콘크리트 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소수성 실리콘 분말의 분말 캐리어는 입자 평균 입경이 100 내지 600 μm인 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 콘크리트 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액상 미분산(finely dispersed) 실리콘 활성제는 실리콘 오일이고, 소수성 실리콘 분말의 분말 캐리어는 석회석 분말인 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 콘크리트 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 후타재 조성물과 상기 잔골재는 함께 프리믹스(pre-mixed)된 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 콘크리트 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 굵은 골재는 프리팩킹(pre-packing)된 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 콘크리트 조성물.
  6. 신축이음부 후타콘크리트의 열화된 부위를 제거하고 평탄화 작업을 수행하는 단계;
    신축이음부 후타콘크리트가 타설되는 부위에 프라이머를 도포하는 단계; 및
    상기 제1항의 신축이음부용 콘크리트 조성물을 혼합하여 신축이음부 후타부에 포설하여 경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 콘크리트 조성물을 이용한 시공 방법.
  7. 신축이음부 후타콘크리트의 열화된 부위를 제거하고 평탄화 작업을 수행하는 단계;
    신축이음부 후타콘크리트가 타설되는 부위에 프라이머를 도포하는 단계; 및
    상기 제4항의 신축이음부용 콘크리트 조성물을 혼합하여 신축이음부 후타부에 포설하여 경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 콘크리트 조성물을 이용한 시공 방법.
  8. 신축이음부 후타콘크리트의 열화된 부위를 제거하고 평탄화 작업을 수행하는 단계;
    신축이음부 후타콘크리트가 타설되는 부위에 프라이머를 도포하는 단계; 및
    상기 제5항의 신축이음부용 콘크리트 조성물을 신축이음부 후타부에 포설하여 경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 균열 저감형 신축이음부용 후타재 콘크리트 조성물을 이용한 시공 방법.
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