KR102647578B1 - 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물 및 이로부터 제조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 이용한 옹벽 시공방법 - Google Patents

고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물 및 이로부터 제조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 이용한 옹벽 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물로서, 굵은골재 35 내지 45 중량%, 잔골재 30 내지 40 중량%, 기능성 결합재 10 내지 25 중량%, 성능개선 혼화재 0.5 내지 7 중량% 및 물 5 내지 15 중량%를 포함하되;
상기 기능성 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 실리카 흄 3 내지 10 중량부, 알파형 반수석고 1 내지 5 중량부, 무수석고 0.1 내지 2 중량부 및 칼슘설포알루미네이트 0.1 내지 2 중량부를 포함하는 것이고;
상기 성능개선 혼화재는 알지네이트 하이드로젤 비드 100 중량부, 폴리비닐알코올 5 내지 15 중량부 및 하기 화학식 1로 표시되는 가교 화합물 1 내지 10 중량부를 포함하는 것이고;
상기 알지네이트 하이드로젤 비드는 증류수에, 소듐 알지네이트(Na-alginate) 1 내지 3 g/L, 해부석 분말 0.1 내지 1 g/L 및 비스포스포네이트 0.1 내지 1 g/L를 혼합하여 제 1용액을 준비하는 단계; 증류수에, 염화칼슘(CaCl2) 2 내지 7 g/L, 키토산 1 내지 5 g/L 및 가교제 1 내지 5 g/L를 혼합하여 제 2용액을 준비하는 단계; 및 상기 각각 준비된 제 1용액을 제 2용액에 적가하여, 알지네이트 하이드로젤 비드를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 제조되는 것을 사용함으로써;
시간이 경과함에 따른 프리캐스트 콘크리트 옹벽패널의 손상은 저감시키고, 이미 발생한 손상에 대해서는 자기치유함으로써, 구조적 안정성을 향상시키고, 내구연한 동안 초기성능을 유지하여 유지관리 비용 감소 및 내구수명을 증대시킬 뿐만 아니라, 백화현상을 방지하여 친환경적인 외관을 구현할 수 있는 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물 및 이로부터 제조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 이용한 옹벽 시공방법에 관한 것이다.
[화학식 1]

상기 식에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 5의 알콕시기이다.

Description

고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물 및 이로부터 제조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 이용한 옹벽 시공방법{Concrete composition for high functional precast retaining wall pannel and retaining wall construction method using the high functional precast retaining wall pannel manufactured by the same}
본 발명은 시간이 경과함에 따른 프리캐스트 콘크리트 옹벽패널의 손상은 저감시키고, 회복적 유지기능을 가짐으로써, 구조적 안정성을 향상시키고, 내구연한 동안 초기성능을 유지하여 유지관리 비용 감소 및 내구수명을 증대시킬 뿐만 아니라, 백화현상을 방지하여 친환경적인 외관을 구현할 수 있는 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물 및 이로부터 제조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 이용한 옹벽 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 옹벽은 성토지 또는 절개지 사면 토사 및 절리암의 붕괴나 슬라이딩을 방지하기 위하여 토압에 저항하는 벽체를 의미하는 것으로, 사면에 옹벽을 설치 시공하여 사면을 보강하는 안전공법에 이용되는 것이다.
보다 구체적으로 종래에는 도로, 철도의 사면, 공원지역의 비탈면, 하천제방 및 해안도로 등에 옹벽을 시공할 때, 주로 현장에서 콘크리트를 타설 및 양생하는 방법을 통해 콘크리트 옹벽을 시공해왔다. 이러한 현장 타설에 의한 콘크리트 옹벽의 시공은 지반굴착, 기초 콘크리트 타설, 본 구조물 콘크리트 타설, 뒷 채움 공사, 주변 포장복구 등의 과정을 거친다.
그러나 이와 같은 종래의 옹벽 시공방법은 옹벽 구조물을 형성하기 위한 모든 작업을 현장에서 직접 시행하기 때문에 다음과 같은 여러 문제점이 있었다. 현장에서 콘크리트를 타설하기 위해 거푸집을 설치 및 해체해야 하며, 콘크리트의 양생 기간 등이 필요하다. 즉, 콘크리트 구조체를 형성하는데 작업자가 사면에서 작업하는 위험을 감수해야 하고, 긴 기간이 소요되기 때문에 공사기간이 장기화되며, 이에 따라 공사비용이 많이 들게 되어 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 공사기간이 길어짐에 따라 차량통행 차단과 우회도로 확보 등으로 인해 시민불편이 가중되고, 안전사고의 위험에 장기간 노출되는 문제점이 있고, 옹벽의 전면에 미려한 문양을 인위적으로 표현하기가 어려워 주변 미관을 해치는 문제점이 있었다.
이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 금형 거푸집을 이용하여 프리캐스트 콘크리트 옹벽패널을 제작 및 생산하여, 규격화된 일정한 크기의 패널을 여러 시공 현장에 사용함으로써, 공사기간의 단축, 공사비 절감 및 시공 경제성을 향상시키고자 하였다.
그럼에도 불구하고 종래의 프리캐스트 콘크리트 옹벽패널은 시간이 경과함에 따라 균열발생, 동결융해, 배수불량 및 함수로 인한 하중 증가 등의 영향으로 원래의 기능을 발휘하지 못하고 특성이 저하되는 단점이 있었다. 또한, 종래의 프리캐스트 콘크리트 옹벽패널은 콘크리트의 수화반응 과정에서 백화현상이 발생하여 미관이 상당히 불량해지는 문제점이 있었다.
따라서, 균열 등 시간이 경과함에 따른 프리캐스트 콘크리트 옹벽패널의 손상은 저감시키고, 이미 발생한 손상에 대해서는 자기치유할 수 있는 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물 및 이로부터 제조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 이용한 옹벽 시공방법의 개발을 통해 궁극적으로는 “Maintenance Free"를 구현할 필요성이 시급하게 대두되고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1467386호 대한민국 등록특허 제10-1629833호 대한민국 등록특허 제10-1851944호 대한민국 등록특허 제10-2076462호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현예는 프리캐스트 콘크리트 옹벽패널이 시간이 경과함에 따라 균열발생, 동결융해, 배수불량 및 함수로 인한 하중 증가 등의 영향으로 원래의 기능을 발휘하지 못하고 특성이 저하되는 문제점을 해결하고, 콘크리트의 수화반응 과정에서 백화현상이 발생하여 미관이 상당히 불량해지는 문제점을 해결함으로써, 시간이 경과함에 따른 프리캐스트 콘크리트 옹벽패널의 손상은 저감시키고, 이미 발생한 손상에 대해서는 자기치유할 수 있는 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물 및 이로부터 제조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 이용한 옹벽 시공방법을 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 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물로서, 굵은골재 35 내지 45 중량%, 잔골재 30 내지 40 중량%, 기능성 결합재 10 내지 25 중량%, 성능개선 혼화재 0.5 내지 7 중량% 및 물 5 내지 15 중량%를 포함하되;
상기 기능성 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 실리카 흄 3 내지 10 중량부, 알파형 반수석고 1 내지 5 중량부, 무수석고 0.1 내지 2 중량부 및 칼슘설포알루미네이트 0.1 내지 2 중량부를 포함하는 것이고;
상기 성능개선 혼화재는 알지네이트 하이드로젤 비드 100 중량부, 폴리비닐알코올 5 내지 15 중량부 및 하기 화학식 1로 표시되는 가교 화합물 1 내지 10 중량부를 포함하는 것이고;
상기 알지네이트 하이드로젤 비드는 증류수에, 소듐 알지네이트(Na-alginate) 1 내지 3 g/L, 해부석 분말 0.1 내지 1 g/L 및 비스포스포네이트 0.1 내지 1 g/L를 혼합하여 제 1용액을 준비하는 단계; 증류수에, 염화칼슘(CaCl2) 2 내지 7 g/L, 키토산 1 내지 5 g/L 및 가교제 1 내지 5 g/L를 혼합하여 제 2용액을 준비하는 단계; 및 상기 각각 준비된 제 1용액을 제 2용액에 적가하여, 알지네이트 하이드로젤 비드를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 제조되는 것인 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
상기 식에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 5의 알콕시기이다.
상기 비스포스포네이트는 리세드로네이트(risedronate), 모노소듐 알렌드로네이트, 디소듐 파미드로네이트, 모노소듐 올파드로네이트, 아미노-알렌드로네이트, 아미노-디메틸-알렌드로네이트, 아미노-파미드로네이트, 아미노-올파드로네이트, 아미노-에티드로네이트(amino-etidronate), 네리드로네이트(neridronate), 에티드로네이트(etidronate), 클로드로네이트(clodronate), 이반드로네이트(ibandronate), 인카드로네이트(incadronate), 졸렌드로네이트(zolendronate), 알렌드로네이트(alendronate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이고;
상기 가교제는 글루타알데하이드(Glutaraldehyde; GA) 및 글리옥살(Glyoxal)이 1: 0.1 내지 0.5 중량비율로 혼합된 것일 수 있다.
상기 해부석 분말은 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 것이고;
상기 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 해부석 분말은 상온에서, 평균입경이 1 내지 10 μm인 해부석 분말을 실란계 표면처리 용액에 침지 및 교반하여, 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 해부석 분말을 함유하는 혼합용액을 제조하는 단계; 상기 혼합용액을 감압여과하여 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 해부석 분말을 수득하는 단계; 및 100 내지 200 ℃의 온도 및 불활성 분위기에서, 상기 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 해부석 분말을 3 내지 7 시간 동안 열처리하는 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것이고;
상기 실란계 표면처리 용액은 C1 내지 C6의 알킬트리클로로실란(Alkyltrichlorosilane) 및 메틸실란올 만누로네이트를 1: 0.01 내지 0.1 중량비율로 혼합한 것일 수 있다.
상기 기능성 결합재는 파이로프로틴 섬유 0.1 내지 2 중량부를 더욱 포함하는 것이고;
상기 파이로프로틴 섬유는 실크 피브로인을 500 내지 800 ℃의 온도에서 0.5 내지 1 시간 동안 0.5 내지 2 Mpa의 장력을 가하여 서서히 연신함과 동시에 열처리하는 제1 열처리 단계; 및 상기 제1 열처리 후 1500 내지 2000 ℃의 온도에서 열처리하는 제2 열처리 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물로부터 제조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 이용한 옹벽 시공방법으로서,
사면(G) 전면의 지반을 따라 기초터파기를 하여 기초콘크리트(B)를 타설하는 기초콘크리트 타설공정(S1); 사면(G)의 경사면에 대해 수평에서 하향 15-25도 방향으로 앵커공(12)을 천공하는 사면 천공공정(S2); 앵커공(12)에 앵커(20)를 삽입·고정한 후, 앵커공(12) 내로 주입재을 충전하여 앵커(20)를 사면(G)에 대하여 수평에서 하향 12-25도 방향으로 설치 및 고정하는 앵커 삽입 및 그라우팅 공정(S3); 기초콘크리트(B)를 따라 상기 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)을 밀착시켜 세우되, 앵커(20)의 선단부가 앵커공(12)을 관통해 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10) 전면으로 돌출되도록 설치하는 고기능성 프리캐스트 옹벽패널 설치공정(S4); 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10) 배면과 사면(G) 사이로 앵커(20)를 감싸도록 뒷채움 콘크리트(15)를 타설하는 뒷채움 콘크리트 타설공정(S5); 사면(G)과 동일한 물성의 뒷채움 토사(16)를 이웃하는 뒷채움 콘크리트(15) 사이의 공간에 충진하여 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)과 사면(G) 사이를 마감하는 뒷채움 토사 충진공정(S6); 각 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10) 전면으로 돌출된 앵커(20)에 인장력을 도입한 상태에서, 결속부(11) 내의 정착구(21)를 이용해 앵커(20)를 고정·설치하는 앵커 결속공정(S7); 및 시공된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10) 상부로 다시 기초콘크리트 타설공정(S1)부터 앵커 결속공정(S7)까지의 각 공정을 차례로 반복 실시하여 원하는 높이까지 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)을 시공하는 반복 축조공정(S8)을 포함하는 옹벽 시공방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물 및 이로부터 제조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 이용한 옹벽 시공방법에 의하면, 시간이 경과함에 따른 프리캐스트 콘크리트 옹벽패널의 균열발생, 동결융해, 배수불량 및 함수로 인한 하중 증가 등의 영향으로 인한 손상은 저감시키고, 회복적 유지기능을 가짐으로써, 구조적 안정성을 향상시키고, 내구연한 동안 초기성능을 유지하여 유지관리 비용 감소 및 내구수명을 증대시키는 효과가 있다. 또한, 백화현상을 방지하여 친환경적인 외관을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 이용한 옹벽 시공방법의 개략적인 시공 순서도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 이용한 옹벽의 시공 단면도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 이용한 옹벽의 시공 사시도를 나타낸 것이다.
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 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물로서, 굵은골재 35 내지 45 중량%, 잔골재 30 내지 40 중량%, 기능성 결합재 10 내지 25 중량%, 성능개선 혼화재 0.5 내지 7 중량% 및 물 5 내지 15 중량%를 포함하되;
상기 기능성 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 실리카 흄 3 내지 10 중량부, 알파형 반수석고 1 내지 5 중량부, 무수석고 0.1 내지 2 중량부 및 칼슘설포알루미네이트 0.1 내지 2 중량부를 포함하는 것이고;
상기 성능개선 혼화재는 알지네이트 하이드로젤 비드 100 중량부, 폴리비닐알코올 5 내지 15 중량부 및 하기 화학식 1로 표시되는 가교 화합물 1 내지 10 중량부를 포함하는 것이고;
상기 알지네이트 하이드로젤 비드는 증류수에, 소듐 알지네이트(Na-alginate) 1 내지 3 g/L, 해부석 분말 0.1 내지 1 g/L 및 비스포스포네이트 0.1 내지 1 g/L를 혼합하여 제 1용액을 준비하는 단계; 증류수에, 염화칼슘(CaCl2) 2 내지 7 g/L, 키토산 1 내지 5 g/L 및 가교제 1 내지 5 g/L를 혼합하여 제 2용액을 준비하는 단계; 및 상기 각각 준비된 제 1용액을 제 2용액에 적가하여, 알지네이트 하이드로젤 비드를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 제조되는 것인 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
상기 식에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 5의 알콕시기이다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물 및 이로부터 제조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 이용한 옹벽 시공방법에 의하면, 시간이 경과함에 따른 프리캐스트 콘크리트 옹벽패널의 균열발생, 동결융해, 배수불량 및 함수로 인한 하중 증가 등의 영향으로 인한 손상은 저감시키고, 회복적 유지기능을 가짐으로써, 구조적 안정성을 향상시키고, 내구연한 동안 초기성능을 유지하여 유지관리 비용 감소 및 내구수명을 증대시키는 효과가 있다. 또한, 백화현상을 방지하여 친환경적인 외관을 구현할 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물은 굵은골재 35 내지 45 중량%, 잔골재 30 내지 40 중량%, 기능성 결합재 10 내지 25 중량%, 성능개선 혼화재 0.5 내지 7 중량% 및 물 5 내지 15 중량%를 포함한다.
상기 굵은골재는 일반적으로 자갈(gravels)로 불리우며, 부순 골재 또는 천연골재를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 굵은골재는 KS F 2502 또는 KS F 2527을 만족하는 것을 사용할 수 있다. 이러한 상기 굵은골재는 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물에 35 내지 45 중량% 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 잔골재는 일반적으로 모래라고 통칭되는 것으로, 미세골재 및 거친골재를 모두 사용할 수 있다. 이때, 미세골재는 4번 체(ASTM C125, 4.75mm)를 거의 완전하게 통과하는 물질을 의미하는 것이고; 상기 거친골재는 4번 체(ASTM C125, 4.75mm)에 주로 남아있는 물질을 의미한다. 이러한 상기 잔골재의 비제한적인 예를들면 실리카 모래, 석영, 대리석, 화강암, 석회석, 방해석, 장석, 충적사, 기타 모래 등에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 이러한 상기 잔골재는 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물에 30 내지 40 중량% 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물에 포함된 골재 전체에 대한 잔골재의 중량비를 나타내는 잔골재율(sand percentage, S/a)는 45 내지 55 %인 것이 바람직하고, 45 내지 50 %인 것이 보다 바람직하다. 상기 잔골재율이 너무 적은 경우에는 재료의 분리가 일어나거나 조성물 내부에 공기포수가 많아져, 치밀도가 낮아져 외부 환경 변화에 취약해질 우려가 있고, 상기 잔골재율이 너무 많은 경우에는 조성물의 점도가 높아지고 유동성이 낮아져 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 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물에 5 내지 15 중량% 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물의 물-시멘트비(water-cement ratio)는 45 % 이하인 것이 바람직하고, 43 % 이하인 보다 바람직하다. 상기 물-시멘트비가 너무 높은 경우에는 강도 및 내구성이 저하될 우려가 있다. 이때, 상기 물-시멘트비란 조성물 배합 시에 사용된 시멘트에 대한 물의 중량비를 의미한다
한편, 상기 기능성 결합재는 수밀성을 증진시켜 강도를 확보하고, 균열발생을 방지하며, 특히, 단시간 내에 소요 강도를 발현하는 기능을 할 수 있다. 또한, 회복적 유지기능을 향상시키고, 백화현상을 방지하여 친환경적인 외관을 구현할 수 있는 효과가 있다. 이러한 상기 기능성 결합재는 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물에 10 내지 25 중량% 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 상기 기능성 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 실리카 흄 3 내지 10 중량부, 알파형 반수석고 1 내지 5 중량부, 무수석고 0.1 내지 2 중량부 및 칼슘설포알루미네이트 0.1 내지 2 중량부를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 보통 포틀랜드 시멘트는 수화에 의해 강도를 발현하는 역할을 한다.
이러한 상기 보통 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용할 수 있고, 조성물의 분산성, 유동성 및 시공성을 고려하여, 분말도가 3,000 내지 5,000 cm2/g인 것을 사용하는 것이 좋다.
이하, 상기 기능성 결합재를 구성하는 다른 구성성분들의 함량은 상기 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 실리카 흄은 시멘트 수화물(Ca(OH)2)과 포졸란 반응을 통해 C-S-H(Calcium silicate hydrate) 수화물을 생성하여 내부 공극을 치밀화시킴으로써 고강도, 내화학성 및 고내구성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 백화현상을 방지하여 친환경적인 외관을 구현하는 기능을 한다.
상기 실리카 흄은 상기 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 3 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 실리카 흄의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 실리카 흄의 함량이 너무 많은 경우에는 경화속도가 지나치게 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 알파형 반수석고는 수축팽창율을 낮추고 시멘트 수화열을 감소시켜 균열발생을 억제하고, 건조, 습윤에 따른 체적변화와 동결융해에 대한 저항성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 알파형 반수석고는 베타형 반수석고보다 강도가 10배 이상 뛰어나고 초기 경화시간이 짧아 단시간 내에 소요 강도를 발현하는 역할을 한다.
상기 알파형 반수석고는 상기 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 알파형 반수석고의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 알파형 반수석고의 함량이 너무 많은 경우에는 반응속도가 지나치게 빨라져 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 무수석고는 황산칼슘을 주성분으로 하는 것으로, 유동성이 개선되고, 재료 분리 현상이 효과적으로 저감되며, 초기 경화시간을 단축하여 단시간 내에 소요 강도를 발현하는 역할을 한다.
상기 무수석고는 상기 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 2 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 무수석고의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 무수석고의 함량이 너무 많은 경우에는 반응속도가 지나치게 빨라져 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 칼슘설포알루미네이트는 수축보상으로 균열발생을 방지하고, 물과 순식간에 반응하여 에트린가이트(Ettringite) 수화물을 생성함으로써, 단시간 내에 소요 강도를 발현하는 역할을 한다.
상기 칼슘설포알루미네이트는 상기 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 2 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘설포알루미네이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 칼슘설포알루미네이트의 함량이 너무 많은 경우에는 반응속도가 지나치게 빨라져 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 기능성 결합재는 물리적, 화학적 안정성을 부여하여, 보다 우수한 강도, 인장성 및 내구성을 확보하고, 회복적 유지기능을 가지며, 백화현상을 방지하여 친환경적인 외관을 구현할 수 있도록, 파이로프로틴 섬유 0.1 내지 2 중량부를 더욱 포함할 수 있다.
이러한 상기 파이로프로틴 섬유는 실크 피브로인을 500 내지 800 ℃의 온도에서 0.5 내지 1 시간 동안 0.5 내지 2 Mpa의 장력을 가하여 서서히 연신함과 동시에 열처리하는 제1 열처리 단계; 및 상기 제1 열처리 후 1500 내지 2000 ℃의 온도에서 열처리하는 제2 열처리 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이때, 상기 실크 피브로인은 피브로인과 세리신으로 이루어진 실크 단백질로부터 세리신을 제거하여 얻어진 것을 의미한다. 이때, 상기 실크 단백질은 누에 실크 또는 거미 실크 단백질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 세리신의 제거는 알카리 수용액에서 100 내지 120 ℃의 온도에서 0.3 내지 2 시간 동안 가열함으로써 수행될 수 있다. 이때, 상기 알카리 수용액은 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 제한하지 않으나, 비제한적인 예를들면, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 탄산칼슘, 규산나트륨, 인산나트륨, 중탄산나트륨, 붕사, 암모니아 등을 사용할 수 있다.
한편, 상기 성능개선 혼화재는 공기연행을 유도하고 볼베어링 효과를 구현하여 시공작업성을 향상시키고, 균열발생, 동결융해, 배수불량 및 함수로 인한 하중 증가 등의 영향으로 인한 손상을 저감시키고, 회복적 유지기능을 개선할 수 있다. 또한, 백화현상을 방지하여 친환경적인 외관을 구현할 수 있는 효과가 있다. 이러한 상기 성능개선 혼화재는 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물에 0.5 내지 7 중량% 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 상기 성능개선 혼화재는 알지네이트 하이드로젤 비드 100 중량부, 폴리비닐알코올 5 내지 15 중량부 및 하기 화학식 1로 표시되는 가교 화합물 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
[화학식 1]
상기 식에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 5의 알콕시기이다.
상기 알지네이트 하이드로젤 비드는 공기연행을 유도하고 볼베어링 효과를 구현하여 시공작업성을 향상시키고, 강도개선 효과와, 균열발생, 동결융해, 배수불량 및 함수로 인한 하중 증가 등의 영향으로 인한 손상을 저감시키고, 회복적 유지 기능을 개선하는 역할을 한다.
보다 구체적으로, 상기 알지네이트 하이드로젤 비드는 증류수에, 소듐 알지네이트(Na-alginate) 1 내지 3 g/L, 해부석 분말 0.1 내지 1 g/L 및 비스포스포네이트 0.1 내지 1 g/L를 혼합하여 제 1용액을 준비하는 단계; 증류수에, 염화칼슘(CaCl2) 2 내지 7 g/L, 키토산 1 내지 5 g/L 및 가교제 1 내지 5 g/L를 혼합하여 제 2용액을 준비하는 단계; 및 상기 각각 준비된 제 1용액을 제 2용액에 적가하여, 알지네이트 하이드로젤 비드를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 제조되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이때, 상기 해부석 분말은 알지네이트 하이드로젤 비드가 공기연행을 유도하고 볼베어링 효과를 효과적으로 구현할 수 있도록 한다.
이러한 상기 해부석 분말은 평균입경이 1 내지 10 μm인 것을 보다 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 상기 해부석 분말은 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 것을 사용함으로써, 상기한 효과를 더욱 향상시킬 뿐만 아니라, 균열발생 방지 및 회복적 유지 기능을 매우 개선할 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 상기 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 해부석 분말은 상온에서, 평균입경이 1 내지 10 μm인 해부석 분말을 실란계 표면처리 용액에 침지 및 교반하여, 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 해부석 분말을 함유하는 혼합용액을 제조하는 단계; 상기 혼합용액을 감압여과하여 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 해부석 분말을 수득하는 단계; 및 100 내지 200 ℃의 온도 및 불활성 분위기에서, 상기 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 해부석 분말을 3 내지 7 시간 동안 열처리하는 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이때, 상기 실란계 표면처리 용액은 C1 내지 C6의 알킬트리클로로실란(Alkyltrichlorosilane) 및 메틸실란올 만누로네이트를 1: 0.01 내지 0.1 중량비율로 혼합한 것일 수 있다.
또한, 상기 비스포스포네이트는 알지네이트 하이드로젤 비드가 우수한 강도개선, 균열발생 방지 및 회복적 유지기능 개선 효과를 구현할 수 있도록 한다.
이러한 상기 비스포스포네이트는 리세드로네이트(risedronate), 모노소듐 알렌드로네이트, 디소듐 파미드로네이트, 모노소듐 올파드로네이트, 아미노-알렌드로네이트, 아미노-디메틸-알렌드로네이트, 아미노-파미드로네이트, 아미노-올파드로네이트, 아미노-에티드로네이트(amino-etidronate), 네리드로네이트(neridronate), 에티드로네이트(etidronate), 클로드로네이트(clodronate), 이반드로네이트(ibandronate), 인카드로네이트(incadronate), 졸렌드로네이트(zolendronate), 알렌드로네이트(alendronate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 보다 바람직한 상기 비스포스포네이트는 아미노-알렌드로네이트, 아미노-디메틸-알렌드로네이트, 아미노-파미드로네이트, 아미노-올파드로네이트, 아미노-에티드로네이트(amino-etidronate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 가교제는 글루타알데하이드(Glutaraldehyde; GA), 글리옥살(Glyoxal) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 보다 바람직한 상기 가교제는 글루타알데하이드(Glutaraldehyde; GA) 및 글리옥살(Glyoxal)이 1: 0.1 내지 0.5 중량비율로 혼합된 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 키토산은 알지네이트 하이드로젤 비드가 우수한 균열발생 및 동결융해 방지와 회복적 유지기능을 효과적으로 구현할 수 있도록 한다.
이하, 상기 성능개선 혼화재를 구성하는 다른 구성성분들의 함량은 상기 알지네이트 하이드로젤 비드 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 폴리비닐알코올은 초기접착력을 개선하여 강도 개선에 기여하고, 균열발생을 방지하는 역할을 한다.
상기 폴리비닐알코올은 상기 알지네이트 하이드로젤 비드 100 중량부에 대하여, 5 내지 15 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리비닐알코올의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 폴리비닐알코올의 함량이 너무 많은 경우에는 강도가 오히려 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 가교 화합물은 균열발생 방지, 회복적 유지기능 효과를 개선하는 역할을 한다. 또한, 동결융해 저항성 및 내수성을 개선하는 역할을 한다.
상기 화학식 1로 표시되는 가교 화합물은 상기 알지네이트 하이드로젤 비드 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 화학식 1로 표시되는 가교 화합물의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 화학식 1로 표시되는 가교 화합물의 함량이 너무 많은 경우에는 회복적 유지기능 효과가 오히려 저하될 수 있는 문제점이 있다.
한편, 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물로부터 제조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널은 당분야에서 일반적으로 사용될 수 있는 모양, 형태 및 구조를 갖도록 성형될 수 있다. 이때, 그 모양, 형태 및 구조는 특별히 제한하지 않는다.
또한, 상기 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물은 표준 양생, 습윤 양생, 밀봉 양생과 같은 일반적인 방법을 통해, 양생하여 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 제조할 수 있다. 다만, 증기 양생 방법을 통해 증기를 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물에 가해 양생하도록 하여 고기능성 프리캐스트 옹벽패널의 제조시간을 크게 단축시킬 수 있다. 증기 양생 방법은 성형틀을 빠르게 순환시킬 수 있어 생산성을 높일 수 있고, 양생 시간을 단축할 수 있다.
또한, 상기와 같이 양생한 고기능성 프리캐스트 옹벽패널은 성형틀에서 탈형하여 제품화시킬 수 있으며, 단시간에 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 제품화할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물로부터 제조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 이용한 옹벽 시공방법으로서,
사면(G) 전면의 지반을 따라 기초터파기를 하여 기초콘크리트(B)를 타설하는 기초콘크리트 타설공정(S1); 사면(G)의 경사면에 대해 수평에서 하향 15~25도 방향으로 앵커공(12)을 천공하는 사면 천공공정(S2); 앵커공(12)에 앵커(20)를 삽입·고정한 후, 앵커공(12) 내로 주입재를 충전하여 앵커(20)를 사면(G)에 대하여 수평에서 하향 15~25도 방향으로 설치 및 고정하는 앵커 삽입 및 그라우팅 공정(S3); 기초콘크리트(B)를 따라 상기 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)을 밀착시켜 세우되, 앵커(20)의 선단부가 앵커공(12)을 관통해 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10) 전면으로 돌출되도록 설치하는 고기능성 프리캐스트 옹벽패널 설치공정(S4); 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10) 배면과 사면(G) 사이로 앵커(20)를 감싸도록 뒷채움 콘크리트(15)를 타설하는 뒷채움 콘크리트 타설공정(S5); 사면(G)과 동일한 물성의 뒷채움 토사(16)를 이웃하는 뒷채움 콘크리트(15) 사이의 공간에 충진하여 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)과 사면(G) 사이를 마감하는 뒷채움 토사 충진공정(S6); 각 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10) 전면으로 돌출된 앵커(20)에 인장력을 도입한 상태에서, 결속부(11) 내의 정착구(21)를 이용해 앵커(20)를 고정·설치하는 앵커 결속공정(S7); 및 시공된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10) 상부로 다시 기초콘크리트 타설공정(S1)부터 앵커 결속공정(S7)까지의 각 공정을 차례로 반복 실시하여 원하는 높이까지 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)을 시공하는 반복 축조공정(S8)을 포함하는 옹벽 시공방법을 제공한다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 이용한 옹벽 시공방법의 개략적인 시공 순서도는 도 1에 도시하였다. 또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 이용한 옹벽의 시공 단면도는 도 2에 도시하였다. 또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 이용한 옹벽의 시공 사시도는 도 3에 도시하였다.
상기 기초콘크리트 타설공정(S1);에서는 자연스럽게 배수가 이루어지도록 하기 위하여, 기초콘크리트(B)의 배면과 사면(G) 사이로 수분이 통과해 흐르는 유공관(P)을 매립할 수 있다.
또한, 상기 고기능성 프리캐스트 옹벽패널 설치공정(S4);에서 설치되는 본 발명의 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물로부터 제조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널은 그 모양, 형태 및 구조를 특별히 제한하지 않는다. 다만, 상기 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)의 모양, 형태 및 구조와 관련하여 비제한적인 예를들면, 상기 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)은 전체적으로 일반적인 단위패널형태의 판 형태를 가지되, 그 내부의 중앙부가 후방 하부를 향해 일정한 각도로 기울어지도록 돌출·형성된 결속부(11)를 형성하는 것일 수 있다. 이러한 결속부(11)를 형성함으로써, 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)의 전면 중앙부는 결속부(11)가 오목하게 들어가 그 내부로 충분한 공간을 가질 수 있게 되고 그 후면은 돌출되며, 이 결속부(11)는 시공될 사면에 대해 최대한 평행하게 구비될 수 있는 각도로 경사지게 형성할 수 있다.
또한, 이 결속부(11)는 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10) 전면의 오목한 홈에 비해 후방으로 돌출되는 부분이 외측으로 더욱 확대된 형태로 돌출되도록 함으로써, 후방 돌출되는 결속부(11) 외주면의 전후면 사이 두께를 더욱 두껍게 형성하게 되어, 후에, 이 결속부(11)에 결속되는 앵커(20)를 더욱 큰 힘으로 지지할 수 있도록 일정 이상의 강도를 부여하게 한다.
그리고 이 결속부(11) 중앙으로는 결속부(11)의 수직방향으로 관통된 앵커공(12)을 형성하는데, 이를 통해, 앵커공(12)을 관통하는 앵커(20)는 결속부(11) 및사면에 대해 수직방향에 가깝게 시공될 수 있고, 이는 앵커(20)가 큰 저항력을 가질 수 있도록 한다.
또한, 상기 고기능성 프리캐스트 옹벽패널 설치공정(S4);에서 상기 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)은 그 측면이 단순히 평평한 형태를 가진다면, 축조시 서로 접하는 부분이 미끄러지거나 틈이 발생하면서 붕괴될 위험이 크기 때문에, 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)의 일측면 및 상단부를 따라서는 일정크기로 홈이 파인 조립홈(13)을 형성하고, 그 타측면 및 하단부를 따라서는 조립홈(13)에 대응하는 크기로 돌출된 조립돌기(14)를 형성함으로써, 좌우 혹은 상하로 이웃하는 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)끼리는 조립홈(13) 내로 조립돌기(14)를 밀착·삽입하여 조립하는 방법으로 서로 연결하여 축조하여, 축조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)의 붕괴를 방지하면서 축조를 정확하고 간편하게 할 수 있다.
즉, 상기 단위패널을 갖는 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)은 기초콘크리트(B)를 따라 차례로 세워 서로 밀착시키되, 서로 이웃하는 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)끼리는 조립홈(13) 내로 조립돌기(14)를 밀착·삽입하여 조립하며, 이때, 앵커(20)는 그 선단부가 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)의 앵커공(12)을 관통하여 프리캐스트 옹벽패널(10) 전면으로 충분한 길이가 돌출되도록 한다.
또한, 상기 옹벽 시공방법은 장식기능을 가지는 장식패널(D)을 각 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)의 전면으로 부착하는 장식패널 부착공정(S9)을 더욱 포함할 수 있다. 이로써, 시공된 고기능성 프리캐스트 옹벽의 미관을 향상시키고, 정착구(21)를 보호하는 기능을 부여할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물 및 이로부터 제조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 이용한 옹벽 시공방법에 의하면, 시간이 경과함에 따른 프리캐스트 콘크리트 옹벽패널의 균열발생, 동결융해, 배수불량 및 함수로 인한 하중 증가 등의 영향으로 인한 손상은 저감시키고, 회복적 유지기능을 가짐으로써, 구조적 안정성을 향상시키고, 내구연한 동안 초기성능을 유지하여 유지관리 비용 감소 및 내구수명을 증대시키는 효과가 있다. 또한, 백화현상을 방지하여 친환경적인 외관을 구현할 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.
<제조예 1>
파이로프로틴 섬유의 제조
대한민국의 울진 농원에서 구입한 누에고치를 100 ℃의 0.02 몰의 탄산나트륨(Na2CO3, 99%, OCI Co) 수용액에서 30분 동안 가열하여 실크 단백질을 감싸고 있는 세리신(sericin)과 기타 불순물들을 제거하고 증류수를 이용하여 여러 차례 세척하여 실크 피브로인을 준비하였다.
상기 준비된 실크 피브로인을 상온에서 30분 동안 5 Mpa의 장력을 가하여 연신한 이후; 150 ℃의 온도에서 30 분 동안 열처리하는 제1 열처리 단계를 수행한 이후; 1700 ℃의 온도에서 열처리하는 제2 열처리 단계;를 수행함으로써, 파이로프로틴 섬유를 제조하였다.
<제조예 2>
파이로프로틴 섬유의 제조
대한민국의 울진 농원에서 구입한 누에고치를 100 ℃의 0.02 몰의 탄산나트륨(Na2CO3, 99%, OCI Co) 수용액에서 30분 동안 가열하여 실크 단백질을 감싸고 있는 세리신(sericin)과 기타 불순물들을 제거하고 증류수를 이용하여 여러 차례 세척하여 실크 피브로인을 준비하였다.
상기 준비된 실크 피브로인을 550 ℃의 온도에서 45 분 동안 1.5 Mpa의 장력을 가하여 서서히 연신함과 동시에 열처리하는 제1 열처리 단계를 수행한 이후; 1700 ℃의 온도에서 열처리하는 제2 열처리 단계;를 수행함으로써, 파이로프로틴 섬유를 제조하였다.
<제조예 3>
알지네이트 하이드로젤 비드의 제조
증류수에, 소듐 알지네이트(Na-alginate) 2.5 g/L를 혼합하여 제 1용액을 준비하였다. 이와는 별도로, 증류수에, 염화칼슘(CaCl2) 3 g/L를 혼합하여 제 2용액을 준비하였다. 이후, 상기 각각 준비된 제 1용액을 제 2용액에 적가하여, 알지네이트 하이드로젤 비드를 제조하였다.
<제조예 4>
알지네이트 하이드로젤 비드의 제조
증류수에, 소듐 알지네이트(Na-alginate) 2.5 g/L, 해부석 분말(평균입경: 3μm) 0.3 g/L 및 모노소듐 알렌드로네이트 0.6 g/L를 혼합하여 제 1용액을 준비하였다. 이와는 별도로, 증류수에, 염화칼슘(CaCl2) 3 g/L, 키토산 2 g/L 및 글루타알데하이드 2 g/L를 혼합하여 제 2용액을 준비하였다. 이후, 상기 각각 준비된 제 1용액을 제 2용액에 적가하여, 알지네이트 하이드로젤 비드를 제조하였다.
<제조예 5>
알지네이트 하이드로젤 비드의 제조
증류수에, 소듐 알지네이트(Na-alginate) 2.5 g/L, 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 해부석 분말(평균입경: 3μm) 0.3 g/L 및 아미노-알렌드로네이트 0.6 g/L를 혼합하여 제 1용액을 준비하였다. 이와는 별도로, 증류수에, 염화칼슘(CaCl2) 3 g/L, 키토산 2 g/L 및 가교제로서 글루타알데하이드 1.8 g/L 및 글리옥살(Glyoxal) 0.2 g/L를 혼합하여 제 2용액을 준비하였다. 이후, 상기 각각 준비된 제 1용액을 제 2용액에 적가하여, 알지네이트 하이드로젤 비드를 제조하였다.
이때, 상기 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 해부석 분말은 상온에서, 평균입경이 약 3μm인 해부석 분말을, 에틸트리클로로실란 및 메틸실란올 만누로네이트를 1: 0.03 중량비율로 혼합한 실란계 표면처리 용액에 침지 및 교반하여, 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 해부석 분말을 함유하는 혼합용액을 제조한 후; 상기 혼합용액을 감압여과하여 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 해부석 분말을 수득한 후; 및 150 ℃의 온도 및 아르곤 가스 분위기에서, 상기 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 해부석 분말을 5 시간 동안 열처리함으로써, 제조되는 것을 사용하였다.
<실시예 및 비교예>
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량으로 교반 및 혼합함으로써, 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물 및 비교용 콘크리트 조성물을 제조하였다.
구분(중량%) 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
물 7 7 7 8 7
굵은골재 39 39 39 40 39
잔골재_실리카질 모래 34 34 34 34 34
기능성 결합재 18 18 18 18 18
(중량부) 보통 포틀랜드 시멘트 100 100 100 100 100
실리카 흄 5 5 5 - 5
알파형 반수석고 3 3 3 - -
무수석고 0.5 0.5 0.5 - 0.5
칼슘설포알루미네이트 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
파이로프로틴 섬유 - 0.8
[제조예1]		 0.8
[제조예2]		 - -
성능개선 혼화재 2 2 2 - 2
(중량부) 알지네이트 하이드로젤 비드 100
[제조예4]		 100
[제조예4]		 100
[제조예5]		 - 100
[제조예3]
폴리비닐알코올 7 7 7 - 7
가교 화합물
[화학식1-1]		 3 3 3 - -
[화학식1-1]

상기 식에서, R1는 메틸기이고, R2는 에톡시기이다.
이하에서는 상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 상기 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 2에 따라 제조된 비교용 콘크리트 조성물의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물 및 비교예 1 및 2에 따라 제조된 비교용 콘크리트 조성물에 대하여, 슬럼프(KS F 2402), 공기량(KS F 2449), 압축강도(KS F 2405), 동결융해 저항성(KS F 2456), 백화현상의 유무(육안검사), 자기치유성능을 측정 및 평가하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
이때, 상기 자기치유성능은 상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물 및 비교예 1 및 2에 따라 제조된 비교용 콘크리트 조성물을 원형실린더(Ф100×H200mm)로 성형하여, 항온항습기 온도(20±3℃), 습도(60±5%)로 24시간 양생한 후 탈형하고, 수중에 온도(20±2℃)로 28일간 양생하여 시험체를 제작하였다. 상기 제작한 시험체는 고속절단기를 이용하여 높이 50±1mm로 균일하게 컷팅하고 균열 가압판을 이용하여 강제 유도 균열을 실시한 다음, 시험체 양 옆에 0.3T*15mm 실리콘 실링지를 고정하고 시험체 상·하부에 호스밴드를 이용하여 균열폭이 0.25 내지 0.30mm가 되도록 체결하였다(균열폭은 미세현미경으로 확인). 이렇게 체결 완료된 시험체에 대해 자체 제작한 자기치유 투수시험기에 체결하고 상부 아크릴 관에 물을 채워 시험체의 투수량을 측정하였다.
이때, 투수량은 처음 3분간 시험체 균열 부위에서 떨어지는 물은 흘려보내고 3분 후부터 7분간 시험체에서 떨어져 흘러나오는 투수량을 측정하여 이를 초기투수량으로 하였다. 초기 투수량을 측정한 시험체는 다시 수중에 28일 동안 양생하고, 28일이 경과되는 시점에서 위와 동일하게 투수시험을 진행하여 28일차 투수량을 측정한 후 초기 투수량 대비 투수감소량을 확인하여 자기치유성능인 자기치유 투수저감율(%)로 나타내었다.
시험항목 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
슬럼프 120 120 125 100 110
공기량 4.3 4.5 4.8 2.5 4.1
압축강도_1일 25 27 29 15 18
압축강도_28일 45 46 48 35 40
동결융해 저항성 86 89 92 68 75
백화현상의 발생유무 발생× 발생× 발생× 발생○ 발생○
자기치유성능(투수저감율,%) 93.5 95.1 97.2 56.3 80.7
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물은 비교예 1 및 2에 따라 제조된 비교용 콘크리트 조성물과 비교하여, 우수한 성능을 보이는 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.
10: 고기능성 프리캐스트 옹벽패널
11: 결속부 12: 앵커공
13: 조립홈 14: 조립돌기
15: 뒷채움 콘크리트 16: 뒷채움 토사
20: 앵커 21: 정착구
B: 기초콘크리트 G: 사면
P: 유공관 D: 장식패널

Claims (5)

  1. 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물로서,
    굵은골재 35 내지 45 중량%, 잔골재 30 내지 40 중량%, 기능성 결합재 10 내지 25 중량%, 성능개선 혼화재 0.5 내지 7 중량% 및 물 5 내지 15 중량%를 포함하되;
    상기 기능성 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여, 실리카 흄 3 내지 10 중량부, 알파형 반수석고 1 내지 5 중량부, 무수석고 0.1 내지 2 중량부 및 칼슘설포알루미네이트 0.1 내지 2 중량부를 포함하는 것이고;
    상기 성능개선 혼화재는 알지네이트 하이드로젤 비드 100 중량부, 폴리비닐알코올 5 내지 15 중량부 및 하기 화학식 1로 표시되는 가교 화합물 1 내지 10 중량부를 포함하는 것이고;
    상기 알지네이트 하이드로젤 비드는 증류수에, 소듐 알지네이트(Na-alginate) 1 내지 3 g/L, 해부석 분말 0.1 내지 1 g/L 및 비스포스포네이트 0.1 내지 1 g/L를 혼합하여 제 1용액을 준비하는 단계; 증류수에, 염화칼슘(CaCl2) 2 내지 7 g/L, 키토산 1 내지 5 g/L 및 가교제 1 내지 5 g/L를 혼합하여 제 2용액을 준비하는 단계; 및 상기 각각 준비된 제 1용액을 제 2용액에 적가하여, 알지네이트 하이드로젤 비드를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물.
    [화학식 1]

    상기 식에서,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 5의 알콕시기이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비스포스포네이트는 리세드로네이트(risedronate), 모노소듐 알렌드로네이트, 디소듐 파미드로네이트, 모노소듐 올파드로네이트, 아미노-알렌드로네이트, 아미노-디메틸-알렌드로네이트, 아미노-파미드로네이트, 아미노-올파드로네이트, 아미노-에티드로네이트(amino-etidronate), 네리드로네이트(neridronate), 에티드로네이트(etidronate), 클로드로네이트(clodronate), 이반드로네이트(ibandronate), 인카드로네이트(incadronate), 졸렌드로네이트(zolendronate), 알렌드로네이트(alendronate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이고;
    상기 가교제는 글루타알데하이드(Glutaraldehyde; GA) 및 글리옥살(Glyoxal)이 1: 0.1 내지 0.5 중량비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 해부석 분말은 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 것이고;
    상기 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 해부석 분말은
    상온에서, 평균입경이 1 내지 10 μm인 해부석 분말을 실란계 표면처리 용액에 침지 및 교반하여, 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 해부석 분말을 함유하는 혼합용액을 제조하는 단계; 상기 혼합용액을 감압여과하여 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 해부석 분말을 수득하는 단계; 및 100 내지 200 ℃의 온도 및 불활성 분위기에서, 상기 실란계 표면처리 용액으로 표면 처리된 해부석 분말을 3 내지 7 시간 동안 열처리하는 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것이고;
    상기 실란계 표면처리 용액은 C1 내지 C6의 알킬트리클로로실란(Alkyltrichlorosilane) 및 메틸실란올 만누로네이트를 1: 0.01 내지 0.1 중량비율로 혼합한 것을 특징으로 하는 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기능성 결합재는 파이로프로틴 섬유 0.1 내지 2 중량부를 더욱 포함하는 것이고;
    상기 파이로프로틴 섬유는
    실크 피브로인을 500 내지 800 ℃의 온도에서 0.5 내지 1 시간 동안 0.5 내지 2 Mpa의 장력을 가하여 서서히 연신함과 동시에 열처리하는 제1 열처리 단계; 및 상기 제1 열처리 후 1500 내지 2000 ℃의 온도에서 열처리하는 제2 열처리 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중에서 선택되는 어느 한항에 따른 고기능성 프리캐스트 옹벽패널용 콘크리트 조성물로부터 제조된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널을 이용한 옹벽 시공방법으로서,
    사면(G) 전면의 지반을 따라 기초터파기를 하여 기초콘크리트(B)를 타설하는 기초콘크리트 타설공정(S1); 사면(G)의 경사면에 대해 수평에서 15~25도 하향으로 앵커공(12)을 천공하는 사면 천공공정(S2); 앵커공(12)에 앵커(20)를 삽입·고정한 후, 앵커공(12) 내로 주입재을 충전하여 앵커(20)를 사면(G)에 대하여 수평에서 하향 15~25도 하향으로 설치 및 고정하는 앵커 삽입 및 그라우팅 공정(S3); 기초콘크리트(B)를 따라 상기 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)을 밀착시켜 세우되, 앵커(20)의 선단부가 앵커공(12)을 관통해 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10) 전면으로 돌출되도록 설치하는 고기능성 프리캐스트 옹벽패널 설치공정(S4); 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10) 배면과 사면(G) 사이로 앵커(20)를 감싸도록 뒷채움 콘크리트(15)를 타설하는 뒷채움 콘크리트 타설공정(S5); 사면(G)과 동일한 물성의 뒷채움 토사(16)를 이웃하는 뒷채움 콘크리트(15) 사이의 공간에 충진하여 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)과 사면(G) 사이를 마감하는 뒷채움 토사 충진공정(S6); 각 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10) 전면으로 돌출된 앵커(20)에 인장력을 도입한 상태에서, 결속부(11) 내의 정착구(21)를 이용해 앵커(20)를 고정·설치하는 앵커 결속공정(S7); 및 시공된 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10) 상부로 다시 기초콘크리트 타설공정(S1)부터 앵커 결속공정(S7)까지의 각 공정을 차례로 반복 실시(수직적층일 경우 기초 설치는 제외)하여 원하는 높이까지 고기능성 프리캐스트 옹벽패널(10)을 시공하는 반복 축조공정(S8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 옹벽 시공방법.
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