KR20040111201A - 포장용 콘크리트 - Google Patents

Abstract

포장용 콘크리트 재료가 제공된다. 이 포장용 콘크리트 재료는 실질적으로 250 내지 450 kg/㎥ 범위로 포함된 양의 시멘트, 이 시멘트에 대한 물의 중량비가 실질적으로 0.35 또는 그 이하인 점성 혼합물 (3), 석재를 분쇄하여 얻은 대형 골재(2)로 되고 실질적으로 치수가 균일한 골재; 그리고 연속 필라멘트사 형태로 조직되고 혼합재 (1) 내에 미세 보강재와 광범위한 공극 (4)가 형성되도록 해주는 연속 필라멘트사로 조직된 내알칼리성의 AR형 그라스 얀 (5)으로 이루어진다.

Description

포장용 콘크리트 {CONCRETE FOR PAVING}

본 발명은 적어도 시멘트, 골재 및 물로 이루어진 혼합재를 포함하는 형태의 포장용 콘크리트 재료에 관한 것이다.

자동차가 지나 다니기에 적합한 도로용 포장은 일반적으로 아스팔트라고 부르는 역청 혼합재 또는 (그 대안으로서) 현재 콘크리트라고 부르는 시멘트 혼합재로 만들어진다고 알려져 있다.

콘크리트는 일반적으로 역청 혼합재에 비하여 몇 가지 장점이 있다. 즉, 도시에서는 미적(美的) 및 건축학의 관점에서는 주변의 건물들과 더욱 융화되고, 형상, 색채 및 표면 마감 처리가 매우 다양하며, 고강도와 경시(經時) 내구성의 특성을 나타낸다. 따라서, 콘크리트는 도시의 도로 및 도시 외각의 장거리 도로에 다 같이 적합하다. 이들은 높은 내작력(耐作力)과 내마모력 및 내동결성(耐凍結性) 뿐만 아니라 비교적 고온하에서 연화(軟化)하지 아니한다는 사실은, 장기간의 내구성 및 적은 손질 필요성과 결합하여, 공항 활주로와 일반적으로 교량 또는 교차로와 같이 높은 품질 수준을 요하는 노면에 적합한 콘크리트 재료로 이루어진 포장을 만들어준다.

역청 혼합재와 비교하였을 때의 콘크리트 재료의 또 한 가지 중요한 성질은, 노면 처리를 하려면, 기존의 노상(路床))에는 단일 수로 및 단일층이면 충분하지만, 역청 혼합재를 사용하면 평균하여 3개의 수로 및 3개층이 필요하다는 점에 있다. 역청 혼합재로 포장하는 동안에에 역청은 매우 고온으로 유지되어야 하기 때문에 역청 혼합재로 포장하는 일은 주변 조건에 좌우되는 작업이지만, 콘크리트는 실질적으로 어떠한 주변 조건하에서도 깔 수 있다.

그 밖에, 역청 혼합재는 비교적 오염성 제품이고, 따라서 이를 처분하는 데 있어 어려움이 더 많다.

전술한 특성 이외에, 콘크리트 포장 재료에는 몇 가지 단점이 있다.

경제적인 면에 있어서, 콘크리트는 역청 혼합재보다 총비용이 높다.

그 밖에, 콘크리트는 경화시에 수축 현상을 일으키게 되어, 균열과 틈을 발생시킨다.

더욱이, 콘크리트 내에 내부 금속망 또는 보강재를 매설하여야 하고, 또한 포장에는 실질적으로 조밀한 흙덩어리들 사이의 틈으로 이루어진 확장 접합부(expansion joints)를 제공하여야 한다.

확장 접합부의 배치 및 모든 보강재의 존재의 결과, 콘크리트 포장 도로의부설 비용과 시간은 비교적 높다.

보강재가 증가디면, 확장 접합부는 서로 간격이 멀어지게 되거나 심지어 제거될 수도 있지만, 금속 보강재의 부설 비용과 시간은 증대된다.

일반적인 포장 및 특히 콘크리트 재료로 된 포장의 결점은 약한 배수 능력이 낮다는 점을 들 수 있다. 즉, 이들은 강우시의 침수성이 거의 없고, 반면에 더 강하고 거칠면 거칠 수록, 그 만큼 더 조밀하고 침수성이 없게 된다.

실질적으로, 강우시의 배수하고 젖은 노면상에서의 교통을 용이하게 하기 위하여는, 다음의 방안들, 즉 방수관(放水管)을 형성하고 노면의 거침도 및 요철면을 형성하여 노면의 물을 도로 자체의 측면에 배수할 수 있도록 하는 방안들이 사용된다.

그러나, 이러한 종류의 배수 시설은 노면 위에 불평탄성(不平坦性)을 과도하게 도입하지 않게 하고, 도로가 측면쪽으로 위험하게 미끄러지는 것을 회피하기 위하여 도로 요철을 줄여야 하기 때문에, 이러한 종류의 배수는 매우 제한된 방법으로만 사용될 수 있다.

그러므로, 악천후에 사실상 만족스럽고 적합한 배수 설비는 없으며, 호우 및/또는 진눈깨비가 내리는 중에 자동차를 운전하는 사람은 근처의 다른 자동차에 의하여 생기느 물튀김 및 바퀴에 의한 통제력의 부분 상실 때문에 열악한 가시(可視) 조건하에서 운전하지 않으면 안 된다.

발명의 요약

이러한 상황 아래 본 발명을 기초로하는 기술적 소임(所任)은 전술한 단점들을 적어도 일부 치유함으로써 기지 콘크리트의 특성에 비하여 그 특성이 개선된 포장용 콘크리트 재료를 안출하기 위한 것이다.

상기 기술적 소임의 범위에 있어서, 강우 및/또는 진눈깨비 조건하에 운전이 안전하게 되도록 배수능(排水能)이 우수한 콘크리트 재료를 안출하려는 것이 본 발명의 중요한 목적이다.

본 발명의 또 한 가지 중요한 목적은 역청 혼합재에 비하여 비용면에서 더 유리하고 품질이 우수한 콘크리트 재료를 안출하려는 것이다.

상기 기술적 소임 및 목적들은 적어도 시멘트, 골재 및 물로 이루어진 혼합재를 포함하는 형태의 포장용 콘크리트 재료에 의해 달성되는데, 상기 시멘트는 실질적으로 250 내지 450 kg/㎥ 범위의 양이고, 시멘트에 대한 물의 중량비는 실질적으로 0.35 이하로 유지되며, 상기 골재의 적어도 주요부는 석재를 분쇄하여 얻은 것으로서 선형 치수가 실질적으로 균일한 대형 골재로 구성되고, 상기 혼합재는 연속 필라멘트사(絲) 형태의 조직으로 된 내알칼리서의 AR형 글라스 얀 (glass yarn)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 적어도 시멘트, 골재 및 물로 이루어진 혼합재를 포함하는 형태의 포장용 콘크리트 재료에 관한 것이다.

본 발명의 양호한 실시예의 상세한 설명은 이하의 첨부 도면에 의하여 상세히 설명되게 되는데, 도면은 본 발명의 새로운 콘크리트의 구조를 확대도로서 나타낸 것이다.

도면을 참조하여 보면, 상기 콘크리트 재료는 적어도 시멘트, 골재 및 물을 포함하는 혼합재 (1)로 이루어진다.

본 발명의 제1의 특징에 있어서, 시멘트는 실질적으로 250 내지 450 kg/㎥, 바람직하게는 350 내지 400 kg/㎥ 범위의 양으로 포함된다.

시멘트는, 예컨대 UNI EN 199-1 197-2에 의하여 규정된 바와 같이 그 자체기지의 종류이다.

그 밖에, 시멘트에 대한 물의 중량비는 실질적으로 0.35 이하, 바람직하게는 0.27 내지 0.34의 범위로 유지된다. 기지의 포장용 콘크리트 재료에 있어서 일반적으로 물/시멘트비는 예컨대 최소 0.40 내지 최대 0.55 범위인 0.50 근처에서 변동되므로, 이 비를 낮게 또는 매우 낮게 제한할 수 있다.

상기 결과로서, 혼합재 (1)은 큰 점성과 크지 않은 유동성을 나타낸다. 아래에 지적된 조건에서는, 위에서 마지막에 언급한 특징이 놀랍게도 좋은 품질로 나타난다.

물을 첨가하지 않고 혼합재의 필요한 작업성을 개선하고 낮은 유동성을 보상하려면, 화산회(火山灰) 활성이 있는 1종 이상의 유동성 첨가제가 첨가된다. 화산회는 화성 쇄설암(碎屑岩), 실질적으로 매우 작은 과립으로 구성된 화산 응회암(凝灰岩)이다. 유동성 첨가제는 실질적으로 시멘트 양의 10 중량% 또는 그 이하의 양으로 제공되고, 시멘트 분야에서 잘 알려져 있는 것들로부터 선택된다. 이는 이른바 초(超)유동제 또는 초유동제를 기재로하는 다성분 첨가제 분말로 구성될 수 있다. 이는 나프탈렌 및/또는 멜라민 및/또는 아크릴 제품을 기재로 하여도 좋다. 본명세서에서는 에시의 수단으로서 그리고 완전성을 위하여 기지의 RHEOBUILDTDS만을 언급하고 있다. 그 밖의 다른 형태의 첨가제, 예를 들어 촉진제, 억제제, 공기연행제, 안료 등을 첨가할 수 있다.

본 발명의 또 한 가지 특징에 있어서, 골재의 적어도 하나의 주요부는 석재를 분쇄하여 얻은 대형 골재 (2)로 구성된다는 것이다. 골재는 가능한한 다수의 불균일 형상을 제공하기 위하여 분쇄 또는 파쇄된 종류로서, 이는 본 발명에 유리하고 적합하다.

더욱 상세하게 말하자면, 대형 골재 (2)는 실질적으로 전체 골재의 80 중량% 이상, 심지어는 골재의 100%를 포함할 수도 있다.

상기 대형 골재 (2)의 입경은 양호하게 정해진다.즉, 각개 골재 요소는 최대 선형 치수 (체질하는 경우의 결정 값)가 5 mm 이상이다.

그 밖에, 상기 대형 골재 (2)는 선택된 실질적으로 균일한 치수로 선발된다. 즉,각개 골재 요소의 최대 선형 치수는 5 mm 이상일 뿐만 아니라 최대 값 내지 최소 값 범위에 포함되는데, 상기 최대 값과 최소 값은 적절한 소정의 평균 값으로부터의 이탈이 50% 미만이다. 예시의 수단에 의하여, 상기 대형 골재 (2)를 반암, 석회암, 현무암 및 동종류의 것으로부터 선택하는 경우, 각개 골재 요소들은 최대 선형치수가 바람직하게는 8 내지 15 mm의 범위에 포함되는 평균 값이 약 12 mm인 입경이 선택될 수 있다는 사실을 나타낸다.

별법으로서, 약 13 mm의 평균 값을 선택할 수 있으며, 이 경우에 골재의 입경이 바람직하게는 10 내지 16 mm의 범위에 포함되는 최대 선형 치수를 나타낼 수 있다.

상기 대형 골재 (2)가 석영, 인규석, 홍연석 및 동종류의 것같은 규토질 재료로부터 선택되는 경우, 평균 값이 약 16 또는 17 mm인 입경을 얻을 수 있는데, 이 때 대형 골재 (2)의 입경은 바람직하게는 약 8 과 약 25 mm 범위의 값에 포함되는 최대 선형 치수를 니타낸다.

상기 대형 골재 (2)의 불균일하고 중요한 입경 뿐만 아니라 분쇄에 의하여 생긴 불균일한 형상은 콘크리트 재료로부터 통상 요구되는 것과는 달리, 혼합재 (1)가 통과하는 공간, 공동(空洞), 통로, 개공(開孔), 갱(坑)을 더 쉽게 생성하기 때문에 유리하다.

특히, 균일한 입경은 대형 골재 (2)의 압착을 방지하는데, 이러한 특성은 전체 골재의 20 중량% 또는 그 이하의 양으로 제공되는 다른 골재가 혹시 존재하는 경우에도 원래의 방식으로 유지된다.

사실상, 추가 골재의 가능한 최소 추가량은 2 mm 또는 그 이하의 선형 치수를 나타내어야 하고, 단지 모래로 구성되는 것이 좋다.

이 방법에 있어서, 모래 또는 이에 상당하는 골재는 시멘트에 완전 혼합 및 결합되어 있으며, 대형 골재와 같이 부분적으로 독립적인 충전재를 구성하지 아니한다.

이와 반대로, 점성이 큰 전술한 시멘트, 유동성 첨가제, 모래 및 물로 구성구성되어 있는 혼합물 (3)의 일부는, 도면에 나타낸바와 같이, 대형 골재 (2)에 점착하려는 경향이 있다. 따라서, 혼합재 (1) 내에 넓은 공간이나 공극(4)을 남기게 된다.

양적인 관점에서, 이상에서 언급한 상이한 성분들과 생성된 공극(4)을 더 양호하게 규정하기 위하여, 본 발명에 의한 콘크리트 재료의 비제한적인 실시예 몇 가지를 콘크리트 성분들, 즉 시멘트, (습기 없는) 대형 골재 (2), (습기 없는) 모래, (가능한 골재에서 얻어낸) 물, 물/시멘트비, 유동성 첨가제에 대하여 후술한다.

또한, 콘크리트 재료의 습윤 밀도도 나타내었다. 이 습윤 밀도 값은 습윤 측정 값, 즉 그린 제트 (green jet)에 의하여 측정한 값이며, 포장 공정의 정밀성을 확보하는 데 매우 유용하다.

모든 실시예에 있어서, 대형 골재 (2)가 8 내지 15 mm의 범위에 포함되는 최대 선형 치수를 갖는 입경으로 선택된다는 것도 역시 나타나 있다.

실시예 1

실시예 2

실시예 3

실시예 4

실시예 5

실시예 6

실시예 7

상기 실시예들로부터, 생성된 공극 (4)는 혼합재 1의 전체 부피의 9% (실시예 4) 내지 25% (실시예 2) 범위로 다양하다는 것이 명백히 나타나 있다. 어느 경우에 있어서도, 상이한 성분의 양에 따라 광범위하게 변화될 수 있다.

상기 실시예들에 있어서, 콘크리트의 습윤 밀도는 2034 (실시예 1) 내지 2330 km/㎥ (실시예 7) 범위로 다양하고, 성분의 양에 따라 1900 내지 2400 km/㎥의 범위에 포함될 수 있다는 것이 나타나 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 앞에서 상세히 설명한 성분들에 추가 성분들이 추가되는데, 이들 추가 성분들은 기계적 강도, 균열 감소 및 혼합재 확장의특성들에 결정적인 영향을 미칠 수 있으며, 또한 모든 성분들과 그 공극 자체의 균일한 배열을 촉진시킬 수 있다.

실제로, 상기 포장용 콘크리트 재료는 연속 필라멘트사 형태로 조직된 내알칼리성의 AR형 글라스 얀을 포함한다.

이 글라스 얀은 혼합재 내에서 필라멘트의 형태로 분산되는데, 도면에서의 5와 같다.

더욱 상세하게 말하면, 글라스 얀 (5)는 직경이 예컨대 바람직하게는 14 마이크론이며, 길이가 60 mm 또는 그 이하인 필라멘트라고 정의된다.

세계 보건기구(WHO) 규정에 기초하여, 이 글라스 얀을 작은 단편으로 절단하고 최소 길이로 한다고 하더라도, 이 글라스 얀은 직경이 크기 때문에 호흡과 관련된 위험성을 일으키지 않는다.

바람직하게 상기 글라스 얀 (5)는 세인트-고배인 베르트로텍스 (Saint-Gobain Vetrotex)가 상표명 Cem-FIL로 생산하여 현재 건물 구축에 사용되고 시멘트제 여러 가지 상이한 요소의 구축에 사용되는 것이 좋다.

상기 글라스 얀 (5)는 다량으로, 심지어 실질적으로 시멘트의 50 중량% 이하의 양으로 제공된다. 그러나, 비용을 제한하기 위하여, 실중량은 시멘트 중량의 5%내지 10%의 범위로 함유시킬 수 있다.

도식적인 방식으로 도면에 나타낸 바와 같이, 혼합재의 공극 (4)를 제거 또는 감소시키지 아니할 뿐만 아니라, 반대로 여러가지 상이한 성분들을 안정화시켜주는 망(網), 또는 미세 보강재를 형성하도록 글라스 얀 (5)를 분산시킴으로써, 저부(底部)에서압착당하는 것을 피하게 하고, 또한 콘크리트 내에서 공극 (4)가 약한 요소로 되는 것을 피하게 한다.

실시된 시험으로부터 상기 콘크리트는 강도가 높다는 사실이 명백하게 나타난다. 특히, 실시예 1 및 2에서 최대 공극 (24%~25%)인 경우에도, 내복합(耐複合壓縮性) 및 굽힘 응력은 약 50 kg/㎠이라는 사실을 알게 되었다.

또한, 특수한 방법으로, 실시예 1 및 2에서의 콘크리트 표면 1 d㎡의 수직 방향으로의 배수력은 1분당 물 8 리터 이상이다.

본 발명은 중요한 장점들을 달성한다.

실제로, 여러 가지 관점에서 최적의 특성을 갖는 포장용 콘크리트 재료를 얻게 된다.

콘크리트 재료용으로 그 자체가 보편적이고, 서두에서 이미 언급한 바 있는 적용된 작력에 대한 저항성 및 내마모성 등에 대한 저항력등의 다양한 특성 이외에, 본발명의 새로운 콘크리트는 고함량의 대형 골재로 인하여 그리고 공극의 결과인 상대적인 경중량으로 인하여 비용이 절감되게 되었다.

그 밖에, 글라스 얀에 의하여 생긴 내부 미세 보강재의 존재로 인하여, 균열 및 팽창 현상이 감소된다.

모든 금속 보강재를 완전히 제거할 수 있다. 즉, 글라스 얀 (5)에 의하여 생긴 미세 보강재는 견인 작력(牽引作力)에 잘 견디고 콘크리트의 분해를 효과적으로 방해한다.

금속 보강재의 부재(不在)는 비용과 시간의 절감을 돕는 데 있어서 중요한역할을 한다.

또한, 상기 콘크리트는 큰 배수능을 얻게 되며, 이에 힘 입어 서두에서 지적하였던 도로 상태와 관련된 여러 문제들이 해소된다.

상세히 설명한 여러 가지 기술적 해결 방안의 효과로서 도로 표면적 d㎡ 당물 8 리터/분 이상의 높은 배수력을 얻게 된다.

요컨대, 이들 해결 방안은 불규칙한 형상 및 균일한 직경의 대량의 대형 골재 (2)의 배치, 대형 골재간의 자유 공간에서 독립적인 방식으로 압착될 수 있는 중간 입경의 골재의 제거, 넓은 빈 공간을 남기면서 대형 골재 (2)에 동시에 점착할 수 있는 점성 혼합물 (3)을 얻기 위한 낮은 물/시멘트비, 상이한 부분들을 연결하는 글라스 얀 (5)의 존재로서, 이로 인하여 강도가 발생하고, 저부 [바닥}에서의 층형성 및 부분적인 농후(濃厚) 현상이 방지되는 것이다.

저부의 농후 현상 및 비균질성 공극은 배수를 감소 또는 방지하는 데 충분하기 때문에, 저부에서의 글라스 얀의 농후 현상을 피하고 점성 혼합물 (3)에 대한 작용도 회피되도록, 미세 보강 케이지(cage)와 같은 대형 골재를 둘러싸는 글라스 얀 (5)에 의하여 생기는 층형성의 방지 효과는 배수에 있어서 가장 중요하다.

넓은 공극은, 눈 또는 얼음의 경우에, 일종의 "퇴적 효과 (stack effect)"를 발생시킨다는 것을 알게 되었다. 즉, 콘크리트 표면을 향한 공기 순환이 콘크리트 표면에 대한 눈과 얼음의 점착력 또는 통제력을 방해하게 되는데, 상기 점착력이 차량을 미끄러지게 한다.

본 발명은 적어도 시멘트, 골재 및 물로 이루어진 혼합재를 포함하는 형태의 포장용 콘크리트 재료에 의해 달성되는 것으로, 강우 및/또는 진눈깨비 조건하에 운전이 안전하게 되도록 배수능(排水能)이 우수한 콘크리트 재료를 안출할 수 있다. 또한, 이는, 역청 혼합재에 비하여 비용면에서 더 유리하고 품질이 우수한 콘크리트 재료로 이용될 수 있다.

Claims (16)

1. 적어도 시멘트, 골재 및 물을 포함하는 혼합재 (1)를 포함하는 형태의 포장용 콘크리트 재료에 있어서,

   - 상기 시멘트는 실질적으로 250 내지 450 kg/㎥ 범위의 양이고, 상기 시멘트에 대한 물의 중량비가 실질적으로 0.35 또는 그 이하로 유지되고,

   - 상기 골재의 적어도 주요 중량부가 석재를 분쇄하여 얻은 실질적으로 선형 치수가 균일한 대형 골재(2)로 구성되고,

   - 상기 혼합재 (1)은 연속 필라멘트의 형태로 조직된 내알칼리성의 AR형 글라스 얀 (glass yarn)(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 포장용 콘크리트 재료.
2. 제1항에 있어서, 상기 글라스 얀(5)은 시멘트에 대하여 50 중량% 미만의 양으로 제공되는 것인 포장용 콘크리트 재료.
3. 제2항에 있어서, 상기 글라스 얀(5)은 시멘트에 대하여 실질적으로 5 중량%내지 10 중량% 범위의 양으로 제공되는 것인 포장용 콘크리트 재료.
4. 제1항에 있어서, 상기 글라스 얀(5)은 직경이 실질적으로 14 마이크론이고,길이가 실질적으로 60 mm 이하인 필라멘트로 정의되는 것인 포장용 콘크리트 재료.
5. 제1항에 있어서, 상기 대형 골재 (2)는 상기 골재의 80 중량% 이상으로 구성되는 것인 포장용 콘크리트 재료.
6. 제1항에 있어서, 상기 대형 골재 (2)의 최대 선형 치수는 5 mm를 초과한 것인 포장용 콘크리트 재료.
7. 제6항에 있어서, 상기 대형 골재 (2)의 최대 선형 치수는 소정의 평균 값으로부터 50% 미만 이탈하는 것인 포장용 콘크리트 재료.
8. 제1항에 있어서, 상기 대형 골재 (2)는 반암, 석회암, 현무암 및 동종류의 것으로부터 선택되고, 최대 선형 치수가 실질적으로 8 내지 15 mm 범위이거나 약 10 내지 16 mm 범위인 것인 포장용 콘크리트 재료.
9. 제1항에 있어서, 상기 대형 골재 (2)는 석영, 인규석, 홍연석 및 동종류의 규토질 재료로부터 선택되고, 최대 선형 치수가 실질적으로 8 내지 25 mm 범위인 것인 포장용 콘크리트 재료.
10. 제1항에 있어서, 상기 골재는 실질적으로 80 중량% 이상이 대형 골재 (2)이고, 나머지는 선형 치수가 실질적으로 2 mm 이하의 골재인 포장용 콘크리트 재료.
11. 제1항에 있어서, 실질적으로 80 중량% 이상이 대형 골재(2)이고, 나머지는 모래인 포장용 콘크리트 재료.
12. 제1항에 있어서, 상기 시멘트는 실질적으로 350 내지 400 kg/㎥ 범위인 포장용 콘크리트 재료.
13. 제1항에 있어서, 상기 물/시멘트 중량비는 바람직하게는 0.27 내지 0.34 범위인 포장용 콘크리트 재료.
14. 제1항에 있어서, 상기 혼합재의 가공성을 촉진시키는데 적합한 화산암 활성이 있는 종류의 1종 이상의 유동성 첨가제가 존재하는 것인 포장용 콘크리트 재료.
15. 제14항에 있어서, 상기 유동성 첨가제는 실질적으로 시멘트 총량의 10 중량% 또는 그 이하의 양으로 제공되는 것인 포장용 콘크리트 재료.
16. 제1항에 있어서, 상기 혼합재 (1)에 대하여, 실질적으로 1900 내지 2400 km/m³범위의 콘크리트 재료의 습윤 밀도 값이 제공되는 것이 포장용 콘크리트 재료.