KR19980047004A - 폴리머 침투 시멘트 콘크리트 및 그 제조방법 - Google Patents

폴리머 침투 시멘트 콘크리트 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다공성시멘트 콘크리트의 공극에 폴리머를 침투, 충전시켜서 되는 폴리머 침투 시멘트 콘크리트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충전되는 폴리머의 종류를 달리함으로써 탄성을 갖는 콘크리트, 고강도의 콘크리트 또는 도로 포장용 콘크리트가 되는 폴리머 침투 시멘트 콘크리트 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은, 최대치수가 40mm, 25mm, 20mm, 10mm, 5mm 인 골재를 사용하여 최대 다짐 단위 용적 중량 (㎏/㎥)에서 공극율이 35% 이상이 되도록 골재 및 골재량을 정하는 공정; 전기 공정에서 정해진 골재 1㎥ 당, 시멘트: 300∼700㎏/㎥, 물: 물-시멘트비 기준으로 25∼40%, 고성능 감수제: 시멘트 사용량의 4% 이내의 범위, 그리고 필요에 따라 실리카흄, 후라이에쉬, 보강섬유(폴리프로필렌, 강섬유 등) 등을 적당량 첨가하여 콘크리트 믹서로 혼합하는 공정; 전기 공정에서 혼합된 다공성 콘크리트를 준비된 형틀이나 거푸집에 충전 또는 포설 후 진동 및 다짐하여 연속 공극율이 10% 이상 되도록 하여 성형하는 공정; 전기 공정의 성형물에 폴리머를 흘려 넣어 내부 공극에 폴리머가 충분히 침투되도록 한 후 양생시키는 공정; 을 포함하는 폴리머 침투 콘크리트 제조방법 및 이 방법에 의하여 제조된 폴리머 침투 콘크리트를 제공하는 것이다.

Description

폴리머 침투 시멘트 콘크리트 및 그 제조방법
본 발명은 다공성시멘트 콘크리트의 공극에 폴리머를 침투, 충전시켜서 되는 폴리머 침투 시멘트 콘크리트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충전되는 폴리머의 종류를 달리함으로써 탄성을 갖는 콘크리트, 고강도의 콘크리트 또는 도로 포장용 콘크리트가 되는 폴리머 침투 시멘트 콘크리트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 폴리머로서 우레탄, 타르 또는 라텍스를 사용하면 탄성을 갖는 콘크리트를 제조할 수 있는데, 이러한 탄성을 갖는 콘크리트는 철로의 침목 대용이나 반복적으로 하중을 받는 교량 등에 이용될 수 있고, 폴리머로서 에폭시 또는 불포화 수지 등을 사용할 때에는 고강도 콘크리트를 제조할 수 있는데, 이러한 고강도를 갖는 콘크리트는 건축물, 파일 등에 이용될 수 있다. 또한, 에멀젼 타입의 폴리머를 포함하는 특수 폴리머를 충전시킨 콘크리트는 도로 등에 이용할 수 있다.
일반적으로, 시멘트 콘크리트는 경화시간이 오래 걸리고, 인장강도가 낮으며, 건조시 수축이 크며, 산이나 약품에 견디는 힘이 약한 결점을 가지고 있다. 따라서, 이러한 결점을 보완하기 위하여 많은 연구가 행해지고 있는데, 특히 선진 외국에서는 폴리머 콘크리트를 개발하여 시행 중이다. 그러나, 그 개발 수준이 아직 초보단계에 머무르고 있는 실정이라, 많은 결함을 갖고 있다.
지금까지 선진 외국에서 개발되어 사용되고 있는 폴리머 콘크리트에 대하여 살펴보면, 폴리머 콘크리트는 대체로, 폴리머 시멘트 콘크리트, 폴리머 콘크리트, 폴리머 함침 콘크리트 등 세가지로 구분할 수 있다.
폴리머 시멘트 콘크리트는 시멘트 콘크리트 배합시 에멀젼 타입의 폴리머를 콘크리트 혼화제로써 첨가한 것으로, 배합이나 타설방법은 통상의 시멘트 콘크리트의 경우와 같다. 이에 사용되는 폴리머로는 에멜젼 타입의 고무 라텍스, EVA, 아크릴 등을 들수 있으며, 폴리머 사용량은 시멘트 대비 15%∼20%를 사용할 때 최대치를 나타내며, 일반 시멘트 콘크리트에 비하여 압축강도는 그다지 크게 증가하지 않으나, 휨강도나 인장강도는 다소 상승되며, 탄성계수, 건조 수축에서도 다소의 향상을 가져온다. 그러나, 경제성으로 보아 기대치 이상은 아니라고 할 수 있다. 이 폴리머 시멘트 콘크리트는 폴리머를 시멘트에 혼합하여 사용하는 것이므로 사용이 간편하다는 장점이 있어 타일 접착용 몰타르, 방수제, 포장제, 방충제, 라이닝제 등으로 사용되고 있다.
폴리머 콘크리트는 폴리머만으로 골재를 결합시켜 콘크리트를 제조한 것으로 이것을 프라스틱 콘크리트(PLASTIC CONCRETE) 또는 레진 콘크리트(RESIN CONCRETE)로 부르기도 했으나, 근자에는 용어 통일을 보아 폴리머 콘크리트라 불리워지고 있다.폴리머 콘크리트에 사용되는 폴리머는 경화제, 경화촉진제 등을 혼합한 것으로, 열 경화성 수지로는 불포화 수지(UP), 에폭시(EP), 푸란(FR), 비닐에스터(VE), 폴리우레탄(PUR), 페놀(PF) 등이 사용되고, 타르 변성수지로는 타르 에폭시, 타르 우레탄 등이 사용되며, 비닐 모노머로는 메칠 메타 클레이드(MMA), 클리세를 메칠 메탈 클레이드-스칠렌 등이 있으며, 충진제인 실라카, 후라이에쉬 등이 주로 사용된다. 폴리머 콘크리트는 상기 폴리머들을 골재와 유리섬유 등에 결합하여 제조하는 것이다. 폴리머 콘크리트는 사용되는 폴리머에 따라 압축강도, 인장. 휨강도 등이 높아질 수 있고, 접착성 내약품성도 클수 있으나, 수축 팽창의 폭이 크며 가격이 대단히 높다는 결점이 있다. 폴리머 콘크리트는 건축재료 또는 인조대리석용으로 사용되고 있으며, 폴리머 모르타르의 경우는 현장 타설 제품으로도 이용되고 있다.
폴리머 함침 콘크리트는 시멘트계의 재료를 건조시켜 미세한 공극에 액상 모노머를 함침, 중합시켜서 되는 것으로 강도가 우수하며 내구성이 좋고 내수성이 있다. 폴리머 함침제는 메칠 메타 크레이트(MMA)나 스틸렌(STYRENE)과 같은 저점도의 화합물이 사용되지만 함침후 조직의 강화를 목적으로 가교제가 첨가된다. 폴리머 함침공법은 주로 공장제품에 적용되며 시멘트 콘크리트 성형품, 파이프, 파일과 석고제품 등에 사용된다. 폴리머 함침 콘크리트의 제조방법은 시멘트 콘크리트를 성형 후 건조 및 냉각시키고, 이를 모노머, 촉매제, 가교제, 커플랑제로 된 함침용 모노머에 함침 후, 가압한 다음 열중합 하여 완성시키는 것이다. 이와 같이 그 제조과정이 복잡할 뿐만 아니라 비용도 많이 들기 때문에 해외에서도 잘 사용하지 않고 있으며 국내에서는 거의 사용되지 않고 있는 실정이다. 또한 이 방법은 악취에 의한 대기오염과 폐기물 처리에 문제가 있다. 폴리머 함침공법은 창틀, 인조대리석, 시멘트 파이프, 방사성 수납용기, 고속도로 상판 등에 사용될 수 있다.
상기의 3가지 폴리머 콘크리트는 각각의 장단점을 가지고 있으나 각 공법의 단점만을 나열하여 보면, 폴리머 시멘트 콘크리트는 폴리머를 사용한 것 만큼의 강도의 증진 및 물성과 변화가 적고, 폴리머 콘크리트는 수축팽창의 폭이 크고 가격이 고가이며 열에 약하고, 폴리머 함침방법은 실행공정이 복잡하고 가격이 고가이며, 설비가 많이 필요하고, 환경 오염의 원인이 될 수 있어 현실 사용이 어려운 문제가 있다.
본 발명의 폴리머 침투 콘크리트 및 그 제조방법은 이러한 종래의 폴리머 콘크리트의 단점을 보완하여 품질의 향상, 가격의 저렴, 실시의 편리성을 가져올 수 있도록 하기 위하여 제안된 것이다.
폴리머 침투 콘크리트는 콘크리트를 연속 다공성으로 형성하여 1차 양생후 연속된 공극사이로 폴리머를 흘려넣어 내부까지 침투되도록 하여 완전히 채움이 끝난 후 2차 양생하여 완성하는 제품으로서 폴리머가 콘크리트에 사용되는 철근의 역할을 하게 되는 것이므로, 사용되는 폴리머의 종류에 따라 독특한 특성을 갖게 된다.
즉, 탄성이 있는 우레탄타르, 라텍스 등을 사용하면 탄성이 생겨 복원력이 강하고 인장력 및 전단 강도가 강한 콘크리트가 되므로, 반복되는 하중에 내성을 갖게 되며, 꺽임 하중을 받더러도 처짐 정도가 커서 쉽게 파손되지 않는다.
그리고, 강도가 강한 에폭시, 불포화수지 등을 사용하면 일반 콘크리트에 비하여 압축강도에서는 2.5배 이상의 강도증가와 휨강도 및 인장강도가 3.5배 이상 증가하는 초고강도 콘크리트를 제조할 수 있다.
또한, 에멀젼 타입의 아크릴 수지 등과 시멘트를 혼합한 폴리머 시멘트 몰탈을 사용하면 일반 콘크리트에 비하여 강도가 2배 이상 증가되는 콘크리트를 제조할 수 있다.
이와 같이, 폴리머 침투 시멘트 콘크리트는 사용되는 폴리머의 종류에 따라 그 특성을 달리하는 것이므로, 본 발명은 다 목적적인 것이라 할 수 있다.
즉, 본 발명의 목적은, 우레탄 등을 침투시켜 탄성을 갖도록함으로써, 반복되는 하중에 견딜 것을 요구하는 철도침목 대용의 철로 받침, 교량 상판, 교량 보도 또는 경계석 등의 제조에 사용될 수 있는 콘크리트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 에폭시 등을 침투시켜 초고강도를 갖도록 함으로써, 고강도의 얇은 콘크리트 패널과 다양한 인조대리석의 제조에 사용될 수 있고, 교량의 상판과 교각 등에도 사용될 수 있는 내구성과 내마모성이 강한 콘크리트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 에멀전 타입의 아크릴 수지 등을 시멘트와 혼합한 폴리머 몰탈을 침투시킴으로써, 고강도이며 내구성이 강한 도로 포장용 콘크리트를 제공하는 것이다.
도 1은 휨강도 측정 시험에 있어 최대 하중시 처짐의 정도를 측정하는 방법을 도시한 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기존의 폴리머 콘크리트 제조방법과 비교할때, 연속 공극사이로 쉽게 폴리머가 주입되므로 폴리머 침투를 위한 특별한 장치가 필요없고, 따라서 공정이 간단하여 그 수행이 용이하다.
본 발명의 방범은 다음의 공정으로 이루어진다.
제1공정: 만들고자 하는 제품형상의 형틀 또는 현장 구조물의 거푸집을 설치하고그 내부 표면에 이형제를 바르는 공정.
제2공정: 최대치수가 40mm, 25mm, 20mm, 10mm, 5mm 인 골재를 사용하여 최대 다짐 단위 용적 중량 (㎏/㎥)에서 공극율이 35% 이상이 되도록 골재 및 골재량을 정하는 공정.
이때, 최대 다짐 단위 용적 중량의 산출하기 위해서는 KSF2409 (골재의 단위 용적 중량 시험방법) 중 봉 다짐방법과 지깅방법 등을 동시에 사용하는데, 공시체에 1/3을 체우고 봉다짐후 지깅방법으로 하며, 이를 반복하여 전체를 채운 후 최종적으로 삼각대를 최대한 늘려 표면을 마무리하여 골재 사용량을 정하면 되고, 이렇게 정해진 골재 사용량인 1㎥를 콘크리트 1㎥에 사용하는 골재량으로 한다.
제3공정: 전기 공정에서 정해진 골재 1㎥ 당, 시멘트: 300∼700㎏/㎥, 물: 물-시멘트비 기준으로 25∼40%, 고성능 감수제: 시멘트 사용량의 4% 이내의 범위, 그리고 필요에 따라 실리카흄, 후라이에쉬, 보강섬유(폴리프로필렌, 강섬유 등) 등을 적당량 첨가하여 콘크리트 믹서로 혼합하는 공정.
제4공정: 제1공정에서 준비된 형틀이나 거푸집에 전기 공정에서 혼합된 다공성 콘크리트를 충전 또는 포설 후 진동 및 다짐하여 연속 공극율이 10% 이상 되도록 하여 성형하는 공정.
이 공정에 있어서, 공장제품의 경우에는 준비된 형틀에 전기 공정에서 혼합된 다공성 콘크리트를 충전시키고 상부에서 진동 및 가압하여 성형한 후 자연양생 또는 증기양생, 오토크레이브 양생 등으로 양생하고, (원심력을 이용하여 제조하는 제품도 동일한 방법으로 양생 시킨다) 그리고, 현장 제품의 경우에 있어서는, 구조물의 경우와 도로포장의 경우를 구분하여, 구조물의 경우에는 설치된 거푸집에 전기 공정에서 혼합된 다공성 콘크리트를 충전하고 상부 및 측면에서 진동 및 다짐한 후 자연, 습윤양생 또는 열풍기 등으로 양생을 하는데, 이때, 표면두께가 30㎝ 이상의 경우는 30㎝ 두께 단위로 충전 후 진동 및 다짐을 행한다.
도로포장의 경우에는 설치된 거푸집에 휘니샤 또는 인력으로 포설 후 로라로 다짐후 표면을 깨끗하게 정리한 다음 비닐 등으로 덮어 양생을 한다.
제5공정: 전기 공정의 성형물에 폴리머를 흘려 넣어 내부 공극에 폴리머가 충분히 침투되도록 한 후 양생시키는 공정.
이 공정에서 폴리머를 침투시 잘 투입되도록 성형된 다공성 콘크리트를 50℃ 이하에서 가열하는 것이 바람직하다. 이때, 투입되는 폴리머의 종류에 따라 제품의 특성이 달라지며, 착색의 필요가 있으면 안료를 첨가할 수도 있다. 안료는 사용수지의 5%이내 범위에서 사용하는 것이 좋다.
탄성 콘크리트용 폴리머로는 우레탄, 타르, 라택스 등이 있는데, 바람직하게는 내구성이 우수한 우레탄을 사용하는 것이 좋으며, 우레탄 1 중량부(경화제 포함)에, 100mesh 이상의 고분말 석분 0.2-5 중량부를 혼합하여 사용하는 것이 좋다.
고강도 콘크리트용 폴리머로는 에폭시, 불포화 수지, 아크릴 수지 등이 있는데, 사용수지 1중량부에 100mesh 이하의 석분 0.2-5 중량부를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
도로포장 콘크리트용 폴리머로는 에멀전 타입의 아크릴 수지, 라텍스, 아스팔트 등을 사용하며, 사용수지 고형분 100% 기준으로 1 중량부에 50mesh 이하의 석분 2-10 중량부, 시멘트 5-20 중량부, 물 10-30 중량부, 고유동화제 0.05-0.5 중량부를 사용하는 것이 좋다.
제6공정: 전기 공정의 양생이 완료되면, 통상의 방법에 의거 형틀 또는 거푸집을 제거하여 폴리머 침투 콘크리트제품을 완성시키는 공정.
상기의 공정에 의해 다양한 특성을 갖는 폴리머 침투 시멘트 콘크리트를 완성되는데, 구체적으로는 각각 탄성을 갖는 시멘트 콘크리트, 고강도 시멘트 콘크리트, 도로포장용 시멘트 콘크리트가 완성되는 것이다.
이하 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명한다.
(실시예 1)
직사각형 형상으로 크기는 가로×세로×높이를 20×20×150 (cm)이고, 탄성을 지녀 반복하중에 따른 파손이 없는 철로 침목대용 철로 받침을 제조하기로 하고 하기의 공정을 진행하였다. 이 철로 받침의 색상은 녹색으로 하기로 하였다.
제1공정: 내경이 가로×세로×높이가 20×20×150 (㎝)인 조립식 철재 거푸집을 준비하고 그 내부 표면에 우레탄용 이형제를 살포하였다.
제2공정: 19㎜ 체에서 100% 통과하고 5㎜ 체에서 10% 통과하며 최대 다짐기준 공극율이 37%가 되고, 단위중량이 1650㎏/㎥인 골재를 1㎥ 준비하였다.
제3공정: 전기 공정의 골재: 1㎥, 시멘트: 400㎏/㎥, 고성능 감수제: 4㎏/㎥, 물: 133㎏/㎥(물 시멘트 비를 33%로 함), 폴리프로필렌: 900g/㎥ 을 정한 후, 이 혼합물의 부피가 0.06㎥이 되도록 계량 혼합하여 다공성 콘크리트를 제조하였다. 이때, 각 재료별 구성비 및 혼합된 다공성 콘크리트 0.06㎥에 포함된 각 재료의 중량은 표 1과 같다.
다공성 콘크리트 배합표 (단위:㎏)
재료명 물 시멘트 19m∼5m 골재 고성능 감수제 보강섬유
재료량(㎥당) 133 400 1650 4 900g
혼합물 0.06㎥ 8.0 24.0 99.0 0.24 54g
제4공정: 제1공정에서 준비한 형틀에 제3공정의 혼합된 다공성 콘크리트를 충전 후 진동과 상부 가압으로 제품을 성형한 후 통상방법으로 증기 양생하였다.
제5공정: 폴리우레탄, 100mesh 이하의 석분 및 안료(녹색)를 표 2의 비율로 배합한 혼합물을 전기 공정의 성형물의 하부에서 상부까지 채워지도록 부어 내부 공극에 충분히 침투되도록 한 후 50℃ 이하의 건조실에서 건조 양생하였다. 그리고, 양생 완료 후 거푸집을 제거하여 탄성을 갖는 폴리머 침투 콘크리트로 된 철로 받침을 완성하였다.
탄성용 폴리머 배합비율
재료명 폴리우레탄 석분 안료(녹) 계
주제 경화제
재료량 2.1 2.1 8.2 0.17 12.6
4.2
이렇게 제조된 침목 대용 철로 받침의 압축강도, 휨강도, 처짐, 동결 융해 (강도 하락율)을 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다. 이때 처짐의 정도는 도 1에 도시되었듯이, 철로 받침의 하부 양단에 받침을 고이고, 상 중앙부에 압력을 가하여 최대 하중시 처짐의 크기를 측정한 것이다.
실시예1에서 제조된 철로 받침 및 그 비교예의 품질 비교
시험 대상물 압축강도 휨강도 처짐(휨강도시험시) 동결융해(강도하락율)
일반 콘크리트 265 45.3 4㎜ 49.6
다공성 콘크리트의품질(폴리머침투전) 274 46.2 4㎜ 22.1
폴리머침투시멘트콘크리트(폴리머침투후) 407 70.4 30㎜ 5.0
시험방법 KSF 2405 KSF 2408 KSF2408의 최대하중에서의 크기 -25℃와+25℃를 12시간 반복하여 30일간 30회
표 3에서 보듯이, 탄성용 폴리머 침투 시멘트 콘크리트에 의하여 제조된 철로 받침은 그 압축강도, 휨강도, 처짐 및 동결 융해에 있어서 그 품질이 매우 우수함을 알 수 있었다. 그리고, 그 색상은 의도한 대로 전체 면이 녹색을 나타내었다.
(실시예 2)
건축물 기둥 1개를 시험 설치하는데, 기둥의 높이가 2.7m이고, 원형으로 지름이 40㎝이며, 철근은 사용하지 않고 폴리머 침투 시멘트 콘크리트의 압축강도 1000㎏/㎠ 이상, 인장강도 120㎏/㎠ 이상, 휨강도 200㎏/㎠ 이상인 기둥을 설치하기로 하고 하기의 공정을 진행시켰다. 이 기둥의 색상은 적색문향으로 하기로 하였다.
제1공정: 내경지름이 40㎝, 길이가 2.7m인 거푸집을 현장에 설치하고, 그 내부 표면에 에폭시용 이형제를 살포하였다.
제2공정: 13㎜ 체에서 100% 통과하고 5㎜ 체에서 5%를 통과하며, 최대 다짐기준 공극율이 43% 이고, 단위 중량이 1580㎏/㎥인 골재를 준비하였다.
제3공정: 전기 공정의 골재 1㎥ 당, 시멘트: 500㎏/㎥, 고성능 감수제: 5.4㎏/㎥, 물: 160㎏/㎥ (물-시멘트비를 32%로 함), 실리카홈: 75㎏/㎥ (시멘트 사용량의 15%) 를 정한 후, 이 혼합물의 부피가 0.34㎥ 가 되도록 계량 혼합하여 다공성 콘크리트를 제조하였다. 이때, 각 재료별 구성비 및 혼합된 다공성 0.34㎥에 포함된 각 재료의 중량은 하기 표 4와 같다.
다공성 콘크리트 배합표(단위:㎏)
재료명 물 시멘트 13m∼5m 골재 고성능 감수제 실리카흄
재료량(1㎥) 150 500 1560 5.4 25
혼합물0.34㎥ 51.0 170.0 530.4 1.8 8.5
제3공정: 제1공정에서 설치된 형틀에 제3공정에서 혼합된 다공성 콘크리트를 충전 후 진동과 다짐을 가하고, 통상의 방법으로 1일간 자연 양생하고 5시간 동안 열풍기로 건조시켰다. 이때, 다공성 콘크리트를 충전함에 있어 다짐의 극대화를 위하여 30㎝식 투입하며 측면은 진동기로 진동하고 상부에는 봉진동기로 다져 상부에 까지 다공성 콘크리트를 채웠다.
제4공정: 에폭시, 100mesh의 석분 및 안료(적)를 표5의 비율로 배합한 폴리머 혼합물을 전기 공정의 성형물의 내부 공극에 충분히 침투될 수 있도록 기둥을 열풍기로 가열하면서 상부로부터 서서히 부어 넣은 후, 1일 간 자연 양생하였다. 그리고, 양생 완료 후 거푸집을 제거하여 폴리머 침투 콘크리트로 된 기둥을 완성하였다.
고강도용 폴리머 배합비율
재료명 에폭시 석분 안료(녹) 계
주제 경화제
재료량 18.2 9.1 40.9 0.8 69
27.3
이렇게 제조된 폴리머 침투 시멘트 콘크리트 기둥의 압축강도, 휨강도, 인장강도 및 동결 융해 (강도 하락율)을 측정하여 그 결과를 표 6에 나타내었다.
실시예2에 의하여 제조된 기둥 및 그 비교예의 품질 측정치
시험 대상물 압축강도(㎏/㎠) 휨강도(㎏/㎠) 인장강도(㎏/㎠) 동결융해(강도하락율)
일반 콘크리트 402 61.8 36.5 32.7
다공성 콘크리트의품질(폴리머침투전) 399 62.4 37.2 17.4
폴리머침투시멘트콘크리트의 품질(폴리머침투후) 1084 212 147 2.0
표 6에서 보듯이, 고강도 폴리머 침투 시멘트 콘크리트에 의하여 제조된 기둥은 그 압축강도, 휨강도, 인장강도 및 동결융해에 있어서 그 품질이 매우 우수하였다.
(실시예 3)
차도용으로 내마모성이 크고 휨강도가 70㎏/㎠ 이상이며, 노폭 5m, 길이 100m, 포장두께 20㎝인 도로를 포설하기로 하고, 하기의 공정을 진행하였다.
제1공정: 상기 포장폭으로 거푸집을 설치한다.
제2공정: 25㎜ 체에서 100% 통과하고 5㎜ 체에서 15% 통과하며 최대 다짐기준 공극율이 39%가 되고, 단위 중량이 1620㎏/㎥인 골재를 준비하였다.
제3공정: 전기 공정에서 준비된 골재 1㎥ 당, 시멘트: 400㎏/㎥, 지연제: 1.0㎏/㎥, 물:120㎏/㎥ (물-시멘트비를 30%로 함)을 계량 혼합하여 다공성 콘크리트를 제조하였다. 이때, 다공성 콘크리트 1㎥에 혼합된 재료의 구성비는 표 7과 같다.
도로 포장용 다공성 콘크리트 배합표 (단위:㎏)
재료명 물 시멘트 골재 지연제
1㎥당 재료량 120 400 160 1.0
제4공정: 제1공정에서 준비된 거푸집에 제3공정에서 혼합된 다공성 콘크리트를 휘니샤로 포설하고 로라로 충분히 다짐한 후 비닐 등으로 덮어 2일간 자연 양생하고 비닐을 벗겨 내었다.
제5공정: 에멀전 타입의 아크릴 수지, 시멘트, 석분, 물 및 고유동화제를 표8의 비율로 배합 혼합하여, 전기 공정에서 양생된 다공성 콘크리트에 살포하여 내부 침투 및 표면까지 차도록 하고, 빗자루 등으로 표면 정리하였다. 그리고, 60분이상 경과 후 물로 표면을 청소하고 2차 양생한 후 거푸집을 제거하여 도로 포장을 완성하였다.
도로 포장용 시멘트 폴리머 배합비율
재료명 에멀전아크릴 (고형분100%기준) 시멘트 물 석분 고유동화제
재료량 10 100 150 50 0.1
이렇게 완성된 폴리머 침투 시멘트 콘크리트로 된 도로 포장의 압축강도 및 휨강도를 측정하여 그 결과를 표 8에 나타내었다.
실시예3에 의하여 포설된 도로포장 및 비교예의 품질 측정치
시험 대상물 압축강도 (㎏/㎥) 휨강도 (㎏/㎥)
일반 콘크리트 275 47
다공성 콘크리트(폴리머 살포전) 254 40.4
폴리머 침투 시멘트콘크리트(폴리머 살포후) 492 75
표 9에서 보듯이, 도로 포장용 폴리머 침투 시멘트 콘크리트에 의하여 제조된 도로포장은 그 압축강도 및 휨강도가 매우 우수하였다. 또한, 표면 공극에 채워진 폴리머가 블리이딩에 의하여 약간 가라 앉으므로써, 표면이 다소 거칠게 되고, 따라서 차륜의 미끄럼을 저지하는 효과도 있었다.
실시예에서 상세히 설명되었듯이, 본 발명은 다공성 콘크리트 및 이에 사용되는 폴리머의 종류에 따라 탄성 콘크리트, 고강도 콘크리트, 고강도 도로포장용 콘크리트를 제조할 수 있으므로, 본 발명은 그 사용 용도가 다양하며, 그 품질 또한 매우 우수한 것이다. 따라서, 본 발명이 당업계에 가져오는 기술적 및 경제적 가치는 매우 지대한 것이라 하겠다.

Claims (11)

  1. 최대치수가 40mm, 25mm, 20mm, 10mm, 5mm 인 골재를 사용하여 최대 다짐 단위 용적 중량 (㎏/㎥)에서 공극율이 35% 이상이 되도록 골재 및 골재량을 정하는 공정;
    전기 공정에서 정해진 골재 1㎥ 당, 시멘트: 300∼700㎏, 물: 물-시멘트비 기준으로 30∼40중량%, 고성능 감수제: 시멘트 사용량의 4중량% 이하를 배합하여 콘크리트 믹서로 혼합하는 공정;
    전기 공정에서 혼합된 다공성 콘크리트를 준비된 형틀이나 거푸집에 충전 후 진동 및 다짐하여 연속 공극율이 10% 이상 되도록 하여 성형하는 공정;
    전기 공정의 성형물에 폴리머를 흘려 넣어 내부 공극에 폴리머가 충분히 침투되도록 한 후 양생시키는 공정; 을 포함하는 폴리머 침투 콘크리트 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 우레탄, 타르 또는 라택스 등의 수지 1중량부(경화제 포함)에, 100mesh 이상의 고분말 석분 0.2-5 중량부 및 사용수지의 5중량% 이하의 안료를 혼합한 혼합물을 탄성 콘크리트용 폴리머로 사용하는 것을 특징으로하는 폴리머 침투 콘크리트 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 에폭시, 불포화 수지 또는 아크릴 수지 등의 수지 1중량부에 100mesh 이하의 석분 0.2-5 중량부 및 사용수지의 5중량% 이내의 안료를 혼합한 혼합물을 고강도 콘크리트용 폴리머로 사용하는 것을 특징으로하는 폴리머 침투 콘크리트 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 에멀전 타입의 아크릴 수지, 라텍스 또는 아스팔트 등의 수지 (고형분 100% 기준) 1 중량부에 100mesh 이하의 석분 2-10 중량부, 시멘트 5-20 중량부, 물 10-30 중량부, 고유동화제 0.05-0.5 중량부를 혼합한 혼합물을 도로 포장 콘크리트용 폴리머로 사용하는 것을 특징으로하는 폴리머 침투 콘크리트 제조방법.
  5. 제2항에 있어서, 보강섬유를 1kg/m3이하로 첨가, 혼합하는 것을 특징으로 하는 폴리머 침투 콘크리트 제조방법.
  6. 제3항에 있어서, 실리카흄을 시멘트 사용량의 5-30중량%로 첨가 혼합하는 것을 특징으로 하는 폴리머 침투 콘크리트 제조방법.
  7. 제2항 및 제3항에 있어서, 폴리머 침투를 원활히 하기 위하여 성형된 다공성 콘크리트를 50℃ 이하에서 가열하는 것을 특징으로 하는 폴리머 침투 콘크리트 제조방법.
  8. 최대치수가 40mm, 25mm, 20mm, 10mm, 5mm 등인 골재와, 시멘트, 고성능 감수제 등으로 성형된 다공성 콘크리트 내부 공극에 폴리머 혼합물이 충전된 것을 특징으로 하는 폴리머 침투 콘크리트.
  9. 제6항에 있어서, 폴리머 혼합물이 우레탄, 타르 또는 라택스 등의 수지 1중량부(경화제 포함)에, 100mesh 이상의 고분말 석분 0.5-5 중량부 및 사용수지의 5중량% 이내의 안료를 혼합한 혼합물로 된 것을 특징으로 하는 폴리머 침투 콘크리트.
  10. 제6항에 있어서, 폴리머 혼합물이 에폭시, 불포화 수지, 아크릴 수지 등의 수지 1중량부에 100mesh 이하의 석분 0.5-5 중량부 및 사용수지의 5중량% 이내의 안료를 혼합한 혼합물로 된 것을 특징으로 하는 폴리머 침투 콘크리트.
  11. 제6항에 있어서, 폴리머 혼합물이 에멀전 타입의 아크릴 수지, 라텍스, 아스팔트 등의 수지 (고형분 100% 기준) 1 중량부에 100mesh 이하의 석분 2-10 중량부, 시멘트 5-20 중량부, 물 10-30 중량부, 고유동화제 0.05-0.5 중량부를 혼합한 혼합물로 된 것을 특징으로 하는 폴리머 침투 콘크리트.
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