KR19990007693A

KR19990007693A - 고유동성(高流動性) 투수콘크리트

Info

Publication number: KR19990007693A
Application number: KR1019980044276A
Authority: KR
Inventors: 황익현
Original assignee: 황익현
Priority date: 1998-10-22
Filing date: 1998-10-22
Publication date: 1999-01-25
Also published as: KR100272798B1

Abstract

종래의 다짐 투수콘크리트는 시공 공정이 번거롭고 장비가 많이 요구되므로 숙련자가 아니면 시공하기 어렵고, 또한 다짐 투수콘크리트의 특성상 날씨가 몹씨 더운 하절기나 영하의 동절기에는 시공하기가 어려운 문제점이 있는 바, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 통과 중량백분율 기준으로 13㎜체에서 80-100% 통과하고 5㎜체에서 0-50% 통과하며 1㎜체에서 0-10% 통과하는 골재 최대다짐기준 1㎥에 대하여 시멘트: 250-500㎏/㎥, 물: 110-180㎏/㎥을 혼합한 후, 고유동화제: 시멘트 사용량의 0.2-50%를 혼합하여 슬럼프가 10-25㎝가 되도록 하고, 이 혼합물을 통상의 방법으로 포설 및 양생하여 포장체의 공극율이 10% 이상, 투수계수가 10x10^-2㎝/sec 이상, 압축강도가 150-300㎏/㎠이 되도록 하는 고유동성 투수콘크리트 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 투수콘크리트는 시공이 간편하고, 시공속도가 빠르고, 강도의 하락 없이 고투수성을 유지할 수 있는 것이며, 특히 소량 생산이 가능하여 도로 보수공사에 용이하게 적용될 수 있는 것으로, 보도, 자전거도로, 주차장, 광장, 차도 등의 포장에 적용될 수 있는 유용한 것이다.

Description

고유동성(高流動性) 투수콘크리트

본 발명은 슬럼프가 10㎝ 이상인 고유동성(高流動性) 투수콘크리트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 굵은 골재 최대치수가 13㎜이하의 골재와 물, 시멘트 및 고유동화제(高流動化濟)를 혼합하여 설럼프가 10-25cm인 콘크리트에 관한 것이다.

본 발명의 투수콘크리트는 유동성이 매우 우수한 것이므로 시공시 콘크리트가 구석구석까지 흘러들어 자동으로 수평을 맞추게 되므로 별도로 상부면을 처리하거나 로라 다짐 또는 진동 콤팩타 다짐을 할 필요가 없는 것이다. 뿐만 아니라, 본 발명의 투수콘크리트는 시공이 간편하고, 시공속도가 빠르고, 강도의 하락없이 고투수성을 유지할 수 있는 것이며, 특히 소량 생산이 가능하여 도로 보수공사에 용이하게 적용될 수 있는 것으로, 보도, 자전거도로, 주차장, 광장, 차도 등의 포장에 적용될 수 있는 것이다.

종래 널리 사용되고 있는 투수콘크리트로는 본원의 발명자에 의하여 발명되어 기 특허된 유색투수성콘크리트(한국특허 제36315호)를 들 수 있는데, 이 유색투수성콘크리트는 골재의 최대치수를 13㎜이하로 하고, 슬럼프를 0㎝가 되도록 배합하여, 담프트럭으로 운반하여 현장에서 아스콘용 휘니샤 및 인력으로 포설하고, 강도의 증진 및 표면의 평탄성과 수평을 유지하기 위하여 엔진이 부착된 1ton 이상의 로라로 다짐을 하거나 다짐하중이 1ton 이상의 콤팩타로 다짐하여 포장을 완성하는 것이다.

상기 유색투수성콘크리트 (특허 제36315호)는 시공의 간편성, 공기 단축에 의한 공사비용의 절감, 우수한 투수성 등의 장점이 있어서 널리 사용되어져 왔으나, 한편으로는 다음과 같은 문제점을 안고 있는 것이다.

첫째, 특허 제36315호는 슬럼프가 0㎝이고 다공성이므로 하절기 포장시 물의 증발이 빨라 25℃ 이상에서는 시공이 어려우므로 투수콘크리트의 단위수량을 높여 생산하기 때문에 현장에서 수분관리에 있어서 재료분리로 표면이 떡지는 등 표면이 균일치 못하여 하자율이 높다.

둘째, 다짐을 위하여 반드시 로라를 준비하여야 하기 때문에 시공의 준비와 시공이 번거롭고, 작은 량의 시공은 시공비가 높아 작은 부분에 대한 보수공사에 적용하는 것이 용이치 않았다.

셋째, 동절기에는 공극이 많은 관계로 찬공기에 의한 급속냉각이 이루어져 단위수량이 많은 일반콘크리트 보다 시공에 있어서는 동해(冬害)에 약하다.

넷째, 로라로 다짐되어지는 것이므로 단위 수량차에 따라 표면의 형상이 달라지게 될 우려가 높다.

또한, 종래의 기술로서, 일본 사또오도오로가부시끼가이샤의 명의로 특허된 고투수성을 지닌 시멘트 콘크리트 구축물의 제조법(한국특허 제47090호)이 있는데, 이는 골재의 크기가 통과중량 백분율 기준으로 5㎜체에서 100∼50% 통과하고, 2.5㎜체에서 물/시멘트비가 0.35-0.43의 경우에는 8-25%, 물/시멘트비가 0.43보다 크고 0.45이하인 경우 0-18%이며, 1.2㎜체의 통과 중량백분율이 0-6%인 입도분포를 가진 골재에 물, 시멘트와 바인더 즉 에멀젼의 라텍스, 아크릴, 에폭시수지등과 혼합하여 형틀에 부어 경화시켜서 완성시키는 것이다.

이 고투수성을 지닌 시멘트 콘크리트 구축물의 제조법은 골재 입도의 범위가 까다롭게 규정되어져 있어서 골재의 구매가 어려워 현실적으로 활용되기 어렵다는 문제점이 있고, 또한, 슬럼프가 5㎝ 내외로서 유동성 제품도 아니고, 로라로 다짐할 수 있는 제품도 아니며 반드시 휘니샤 포설로 완성되어야 하므로 시공이 번거롭고, 소량시공이 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기예의 종래기술들의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고유동화제에 의한 시멘트에 갖힌 물을 분산시켜 슬럼프를 높이고, 정전기적 반응력에 의해 콘크리트의 흐름을 원활하게 하고 이로 인하여 슬럼프를 높힘으로써, 재료분리 등의 문제점이 없는 투수성콘크리트를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 시공이 번거롭지 않고, 일반 레미콘 생산공장에서 생산이 용이하고 포장설비가 단순하여 숙련된 기술을 요하지 않아 일반인도 공사가 가능한 투수성콘크리트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 단위수량을 보다 많게 함으로써 동절기의 동해에 견딜 수 있는 투수성콘크리트를 제공하는 것으로 목적으로 한다.

물과 시멘트 혼합시 단위 수량을 너무 많게 하면 유동성이 높아지기 보다는 골재와 시멘트의 분리현상 및 이로 인한 강도 하락을 초래하는데, 본 발명의 또 다른 목적은 고유동화제를 사용함으로써, 이러한 분리현상을 저지할 수 있는 투수성콘크리트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 투수성콘크리트는, 체 통과중량 백분율을 기준으로 13㎜체에서 80-100% 통과하고(10㎜체에서 80-100% 통과하는 것이라도 사용 가능하다), 5㎜체에서 0-50% 통과하고, 1㎜체에서는 0-10% 이내 통과하는 골재 최대다짐기준 1㎥에 대하여 시멘트: 250-500㎏/㎥, 물: 110-180㎏/㎥, 고유동화제: 시멘트 사용중량의 0.2-5%를 혼합하여 슬럼프가 10-25㎝가 되도록 한 것이다.

그러나, 박층의 투수성콘크리트 포장을 하기 위해서는, 본 발명의 골재로서 입도분포가 2.5㎜체에서 50-100% 통과하고, 1㎜체에서는 0-10% 이내 통과하는 것을 사용할 수 있다. 즉, 체 통과중량 백분율을 기준으로 2.5㎜체에서 50-100% 통과하고, 1㎜체에서는 0-10% 이내 통과하는 골재 최대다짐기준 1㎥에 대하여 시멘트: 250-500㎏/㎥, 물: 110-180㎏/㎥, 고유동화제: 시멘트 사용중량의 0.2-5%를 혼합하여 슬럼프가 10-25㎝가 되도록 하는 것이다.

고유동화제로는 나프타린계나 멜라민계, 카르본산계, 아미노술폰산계 등을 들 수 있는데, 결합체의 입자들(시멘트, 고로슬래그 미분말, 플라이 에쉬, 실리카흄 등)의 분산성을 높임으로써 고유동성을 얻을수 있게 하는 것이다. 즉, 결합체 입자들의 분산은 감수제의 분자가 결합체 입자에 결합하여 주로 콜로이드 입자의 계면전기 이중층에 의한 정전기적 반응력(제타 전위)에 의하여 유동성을 발휘하게 하는 것이다.

본 발명의 고유동화 투수성 콘크리트는 고슬럼프이면서 투수성이므로 시멘트 페이스트가 공극으로 흘러내릴 수 있고, 다짐이 없는 투수콘크리트로서 자칫 강도에 영향이 있을 우려가 있으므로, 골재와의 접착면적을 크게 하기 위하여 100메쉬이하의 규사분, 석분가루, 후라이에쉬, 실리카흄 등을 시멘트 사용량의 50% 이내의 범위에서 사용하여 이를 방지하는 것이 바람직하다. 한편, 슬럼프 값을 정확히 계산하기 위해서는 이들 석분가루, 후라이에쉬, 실리카흄 등은 고유동화제의 사용 전에 첨가하는 것이 바람직하다.

투수 콘크리트는 갖힌 단위수량이 일반 콘크리트에 비하여 20% 이상 더 크다. 즉, 일반 콘크리트에 있어서 시멘트에 갖힌 물분자가 20∼30%인 것에 비하여 투수콘크리트에 있어서 시멘트에 갖힌 물분자가 25∼40%이므로, 투수성콘크리트에 고유동화제를 첨가하게 되면 물분자와 시멘트의 완전 분산되는 효과가 있고, 또 고유동화제와 함께 안료를 첨가하는 경우 안료의 완전분산이 이루어지므로 안료 사용에 따른 백화 발생이 줄어들게 되어 착색의 효과를 증대할 수 있다.

또한, 본 발명의 고유동성 투수콘크리트에 있어서, 빛 반사를 요할시에는 5㎜이하의 분쇄폐유리를 골재 사용량의 20% 이내의 범위에서 사용할 수 있으며, 탄성을 지니도록 하기 위하여는 5㎜이하의 분쇄폐이어 조각을 골재사용량의 10%이내의 범위에서 사용할 수 있다. 이때의 분쇄 폐타이어 조각을 사용하는 것은 제품 자체를 탄성체로 만들기 위한 것이 아니라 하중에 대하여 반발 탄성에 의한 견딤력을 증진시키기 위하여 사용하는 것이다.

이렇게 혼합된 본 발명의 고유동성 투수콘크리트의 시공은 매우 간단하다. 본 발명의 고유동성 투수콘크리트는 고슬럼프 투수 콘크리트이므로 반드시 믹서트럭으로 운반되어야 하며, 경계석 등이 미리 설치된 포장하고자 하는 포장구간에 부어 넣으면 스스로 퍼지면서 수평을 이루게 되며, 나무막대, 쇄봉, 프라스틱봉 등으로 표면을 정리하고 세워진(튀어나온) 골재는 가볍게 두드리며 눕혀주면 된다.

이렇게 시공이 끝나면 통상의 방법대로 비닐 등으로 덮어 1일 이상 양생하고, 캇타기로 줄눈을 설치하고 백업제 및 실링제를 투입한다. 표면의 마른 상태를 파악한 후 기건상태가 되면 폴리머를 살포할 수 있는데, 이때 살포되는 폴리머는 에폭시, 우레탄, 불포화수지, 아크릴수지가 적절하며, 살포량은 고형분 50%기준으로 10내지 50㎏이내의 범위에서 살포하는 것이 바람직하다.

폴리머를 살포하면 시멘트에서 발생하는 백화의 발생을 억제하며, 표면강도를 증진시키는 효과가 있으며, 색상이 뚜렷해지는 효과를 볼 수 있다. 착색이 필요하면, 안료를 혼합 살포할 수 있으며, 안료의 사용량은 수지 사용량의 20%이내의 범위에서 혼합 사용하는 것이 좋다. 폴리머 등의 살포 후 후기 양생을 하여 개방하면 공극율 10% 이상, 투수계수 10x10^-2㎝/sec 이상이고, 압축강도가 150-300㎏/㎠이고 휨강도가 25-50㎏/㎠의 투수콘크리트 포장체를 완성하게 된다.

배수성 포장으로 할경우에는 기층을 다공성 다짐콘크리트로 포장하고 3시간이내에 기층용 다공성 다짐콘크리트에 살수 후 본 발명의 고유동성 투수콘크리트를 포설하면 배수성 콘크리틀을 완성할 수 있다. 그리고, 박층 포장시에는 기층용 다짐 투수콘크리트를 포설과 다짐 후 3시간 이내에 살수 후 굵은 골재 최대치수가 2.5㎜로 하는 본 발명의 고유동성 투수콘크리트를 포설하면 된다.

이하 본 발명을 실시예에 의거 설명한다.

(실시예)

색상은 적갈색으로 하고, 폭 2m, 길이 100m, 포장두께 7㎝인 자전거 도로를 포장하기로 하되, 굵은 골재 최대치수는 13㎜(A)와 2.5㎜(B) 두가지를 사용하여 각각 50m씩 포장하기로 하였다.

1) 사용 골재의 입도범위

골재의 크기(㎜)	13	5	2.5	1
통과 중량 백분율(%) (A)	100	40.5	-	2.5
통과 중량 백분율(%) (B)		100	65.4	5.4

2) 사용 재료량(㎏/㎥)

(A 배합) (B 배합)

· 골재 : 1,550 규사 : 1570

· 시멘트 : 350 시멘트 : 360

· 물 : 122 물 : 145

· 안료 : 14 안료 : 14.4

· 규사분 : 50 후라이에쉬 : 36

· 고유동화제 : 7.6 고유동화제 : 8.4

3) 혼합방법

고유동화제를 제외한 나머지 재료들을 모두 투입하여 1분간 믹서로 혼합 후 고유동화제를 투입하여 20초간 다시 혼합하였다.

4) 포설공정

위 혼합된 고유동성투수콘크리트 혼합물을 믹서 트럭으로 현장에 운반하여, 미리 설치된 경계석 내에 A배합으로 50ｍ, B배합으로 50ｍ를 각각 포설한 후 쇄봉을 이용하여 표면을 정리하였다. 표면이 가응고 상태가 된 때에 비닐로 덮고 2일간 양생하고, 양생살수 후 캇타기로 절단하고 절단시 발생한 슬러지를 물로 제거한 후 백어제를 넣고, 기건상태에서 실링제로서 우레탄을 넣었다.

5) 시험결과

위 공정에 의하여 완성된 포장체에 대하여 공극율, 투수계수 및 압축강도를 측정하였는 바, 그 결과는 아래와 같다.

구분	공극율(%)	투수계수(㎝/sec)	압축강도(㎏/㎝²)
A 배합	17.5	4.2 x 10^-1	218
B 배합	16.1	2.9 x 10^-1	235

본 발명의 고유동성 투수콘크리트는 시공이 간편하여 숙련자가 아니라도 시공이 가능하고, 시공속도가 빠르며, 하절기 또는 동절기를 불문하고 언제나 시공이 가능할 뿐만 아니라, 소량 생산이 가능하여 보수공사에 적용되기 용이한 것으로서, 공극율, 투수계수 및 압축강도도 우수한 것이다.

또한, 본 발명은 배수성투수콘크리트 포장과 박층투수성포장에도 적용될 수 있는 것으로, 그 용도는 보도, 자전거 도로, 주차장, 공장, 차도 등에 널리 적용될 수 있는 매우 유용한 것이다.

Claims

통과 중량백분율 기준으로 13㎜체에서 80-100% 통과하고 5㎜체에서 0-50% 통과하며 1㎜체에서 0-10% 통과하는 골재 최대다짐기준 1㎥에 대하여 시멘트: 250-500㎏/㎥, 물: 110-180㎏/㎥을 혼합한 후, 고유동화제: 시멘트 사용량의 0.2-50%를 혼합하여 슬럼프가 10-25㎝가 되도록 한 고유동성 투수콘크리트.
통과 중량백분율 기준으로 10㎜체에서 80-100% 통과하고 5㎜체에서 0-50% 통과하며 1㎜체에서 0-10% 통과하는 골재 최대다짐기준 1㎥에 대하여 시멘트: 250-500㎏/㎥, 물: 110-180㎏/㎥을 혼합한 후, 고유동화제: 시멘트 사용량의 0.2-50%를 혼합하여 슬럼프가 10-25㎝가 되도록 한 고유동성 투수콘크리트.
통과 중량백분율 기준으로 2.5㎜에서 50-100% 통과하고 1㎜체에서 0-10% 통과하는 골재 최대다짐기준 1㎥에 대하여 시멘트: 250-500㎏/㎥, 물: 100-180㎏/㎥를 혼합한 후, 고유동화제: 시멘트 사용량의 0.2-5%를 혼합하여 슬럼프가 10-25㎝가 되도록 한 고유동성 투수콘크리트.
통과 중량백분율 기준으로 13㎜체에서 80-100% 통과하고 5㎜체에서 0-50% 통과하며 1㎜체에서 0-10% 통과하는 골재 최대다짐기준 1㎥에 대하여 시멘트: 250-500㎏/㎥, 물: 110-180㎏/㎥을 혼합한 후, 고유동화제: 시멘트 사용량의 0.2-50%를 혼합하여 슬럼프가 10-25㎝가 되도록 하고, 이 혼합물을 통상의 방법으로 포설 및 양생하여 포장체의 공극율이 10% 이상, 투수계수가 10x10^-2㎝/sec 이상, 압축강도가 150-300㎏/㎠이 되도록 하는 고유동성 투수콘크리트 시공방법.
통과 중량백분율 기준으로 2.5㎜에서 50-100% 통과하고 1㎜체에서 0-10% 통과하는 골재 최대다짐기준 1㎥에 대하여 시멘트: 250-500㎏/㎥, 물: 100-180㎏/㎥를 혼합한 후, 고유동화제: 시멘트 사용량의 0.2-5%를 혼합하여 슬럼프가 10-25㎝가 되도록 하고, 이 혼합물을 통상의 방법으로 포설 및 양생하여 포장체의 공극율이 10% 이상, 투수계수가 10x10^-2㎝/sec 이상, 압축강도가 150-300㎏/㎠이 되도록 하는 고유동성 투수콘크리트 시공방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 양생후 표면에 에폭시, 우레탄, 아크릴, 불포화수지중 적어도 1개 이상을 선택하여 고형분 50%를 기준으로 10-50㎏/㎡을 살포하는 것을 특징으로 하는 고유동성 투수콘크리트 시공방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 고유동화제를 혼합하기 전 100메쉬 이하의 석분, 후라이 애쉬, 실리카흄, 고로스래그 미분말 중 적어도 1개 이상을 선택하여 시멘트 사용량의 50%이내를 사용하는 것을 특징으로 하는 고유동성 투수콘크리트 시공방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 무기질 안료를 시멘트 사용량의 10% 이내에서 사용하는 것을 특징으로하는 고유동성 투수콘크리트 시공방법.