KR20070005645A - 콘크리트 조성물과 그 제조 방법, 점성 조정 방법, 및 이콘크리트 조성물을 사용한 현장 치기 콘크리트 파일의 구축방법 - Google Patents

콘크리트 조성물과 그 제조 방법, 점성 조정 방법, 및 이콘크리트 조성물을 사용한 현장 치기 콘크리트 파일의 구축방법 Download PDF

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세이지 가나모리
아키라 노나카
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다카유키 아오노
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가부시키가이샤 쿠마가이구미
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Abstract

시멘트, 물 및 골재에 증점성 혼화제를 첨가해서 혼련한 콘크리트 조성물을 제조할 때에, 상기 증점성 혼화제는, 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 함유하는 첨가제이며, 상기 화합물 (A)와 상기 화합물 (B)가, 양성(兩性) 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (A)와 음이온성 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (B)의 조합, 또는 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (A)와 음이온성 방향족 화합물로부터 선택되는 화합물 (B)의 조합, 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (A)와 브롬 화합물로부터 선택되는 화합물 (B)의 조합으로부터 선택되는 첨가제 중의 어느 하나의 첨가제를 사용함으로써, 시일드 공법(shield construction method)의 직접 타설 콘크리트 라이닝재(lining material) 등으로 사용되는, 조강성(早强性)이 우수함과 아울러 내수성도 우수한 콘크리트 조성물을 얻을 수 있다.

Description

콘크리트 조성물과 그 제조 방법, 점성 조정 방법, 및 이 콘크리트 조성물을 사용한 현장 치기 콘크리트 파일의 구축 방법{CONCRETE COMPOSITION, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, METHOD OF REGULATING VISCOSITY, AND METHOD OF CONSTRUCTING CAST-IN-PLACE CONCRETE PILE FROM THE CONCRETE COMPOSITION}
본 발명은, 조강성(早强性; early strength), 유동성, 및 재료분리 저항성이 우수함과 아울러 내수성이나 셀프 레벨링성(self-leveling properties)도 우수한 콘크리트 조성물과 그 제조 방법과 점성 조정 방법, 및 이 콘크리트 조성물을 사용한 현장 치기 콘크리트 파일(cast-in-place concrete pile)의 구축 방법에 관한 것이다.
터널 공법의 하나인 굴착/시일드 병진 공법(excavation/shielding parallel construction method)은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 시일드 굴진기(掘進機)(shield excavator)(30)의 스킨(skin) 플레이트(31)의 전면(前面)에 설치된 메인 커터(32)에 의해, 산(40)을 굴착하면서 그 후부에서 안쪽형틀(inner form)(33, 33, ‥‥)을 조립하고, 굴착과 병행해서 산(40)과 상기 안쪽형틀(33)의 사이에, 끝 형틀(end form)(34)을 통하여, 가압 잭(pressure jack)(35)에 의해 압축력을 가하면서 콘크리트를 타설(打設)하여, 상기 산(40)에 밀착한 시일드 콘크리트(36)를 구축하는 것 인데, 상기 공법에 사용되는 콘크리트에 대하여는, 타설(打設) 후의 조기강도가 필요로 하게 됨과 아울러, 특히, 상기 산(40)이 물이 솟아나는 용수(湧水) 지층(spring stratum)일 경우에는, 지하수에 대한 내수성이 요구되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
즉, 상기 시일드 굴진기(掘進機)(30)를 추진 잭(propeller jack)(37)에 의해 추진시키는 때는, 시일드(shield)의 반작용력을 상기 콘크리트가 타설된 안쪽형틀(33)에 부담시키고 있기 때문에, 상기 안쪽형틀(33)과 상기 시일드 콘크리트(36)의 표면 사이에, 타설 초기에도 소요의 부착 강도가 필요하고, 그 때문에, 상기 콘크리트에는, 소요의 단기(短期) 강도의 발현성(조강성)과, 지하수 중에서의 타설의 경우에서 목표강도를 만족하기 위한 내수성이 요구된다.
또한, 상기 콘크리트는, 일반적으로, 도시하지 않는 콘크리트 펌프로부터, 3인치 정도의 지름을 가진 배관을 통하여, 콘크리트 타설관(38)까지 압송되므로, 유동성, 재료분리 저항성, 및 펌프 압송성도 우수할 필요가 있다.
현재의 상황 하에서는, 상기 공법에 사용되고 있는 콘크리트로서는, 예를 들면, 고유동 콘크리트나 수중 불분리성(水中不分離性) 콘크리트 등을 들 수 있다.
고유동 콘크리트는, 바이브레이터에 의한 다짐 충전 없이 형틀 내에 확실하게 충전할 수 있는, 조강성, 유동성, 재료분리 저항성이 우수한 콘크리트인데, 시멘트, 물 및 골재에, 고성능 AE 감수제(減水劑; water reducing agent) 등의 콘크리트용 화학 혼화제를 첨가해서 유동성을 높임과 아울러 각종 무기분체나 증점제를 첨가해서 재료분리 저항성을 향상시키도록 하고 있다.
한편, 해양 구조물이나 수중 터널 등의 구축에 이용되는 수중 불분리성 콘크리트는, 시멘트, 물 및 골재에, 셀룰로오스계 또는 아크릴계의 수용성 고분자를 주성분으로 하는 수중 불분리성 혼화제를 배합함으로써 콘크리트의 점성 및 내수성을 높이도록 한 것인데, 수중에 직접 타설하더라도 재료분리가 적어 품질의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 식생(植生) 콘크리트(concrete for vegetation)나 배수성 포장(drainage pavement)용의 콘크리트 등으로 사용되는 시멘트 페이스트에 조골재(粗骨材)를 분산시켜서 제조한 투수성(透水性) 콘크리트에 있어서, 상기 조골재에의 부착성과 균일 보형성(保型性)을 향상시키기 위한 투수성 콘크리트용 첨가제가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
상기 첨가제는, 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 함유하는 첨가제이며, 상기 화합물 (A)와 상기 화합물 (B)의 조합으로서는, (1) 양성(兩性) 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (A)와 음이온성(anionic) 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (B)의 조합, 또는 (2) 양이온성(cationic) 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (A)와 음이온성 방향족 화합물로부터 선택되는 화합물 (B)의 조합, (3) 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (A)와 브롬 화합물로부터 선택되는 화합물 (B)의 조합 중에서 선택된다.
상기 첨가제의 배합량은, 목적으로 하는 점성 및 공극(空隙; pore)의 균일성의 정도에 따라 적절히 선택되는데, 바람직한 배합량으로서는, 시멘트 혹은 고로 슬래그(blast-furnace slag) 등의 물경화성 분체에 대하여, 상기 화합물 (A)와 상 기 화합물 (B)의 합계가 0.01∼1 중량％, 특히 바람직하게는 0.1∼0.5 중량％이며, 이렇게 함으로써, 공극율(porosity)이 20∼30％인 연속한 공극을 가진 강도가 높은 투수성 콘크리트를 얻을 수 있다.
특허문헌 1: 일본국 특개2003-327458호 공보
특허문헌 2: 일본국 특개2002-194997호 공보
그런데, 시일드 공법(shield construction method), 특히, 용수(湧水) 지층에 있어서의 시일드 공법의 직접 타설 콘크리트로서 사용되는 콘크리트 조성물에는, 상기한 바와 같이, 조강성, 유동성, 재료분리 저항성이 우수함과 아울러 내수성도 우수한 것이 요구되고 있다. 이 조강성과 내수성은, 종래, 양립이 곤란한 특성이며, 상기 고유동(高流動) 콘크리트에서는 유동성, 재료분리 저항성이 우수하고, 또한 콘크리트용 화학 혼화제를 적당히 선택하는 등으로 해서, 조강성을 발휘시키는 것도 가능하지만, 내수성에 문제가 있기 때문에 지하수의 수압 하에서의 타설에 있어서는 시멘트가 씻겨나가서 콘크리트로서의 충분한 기능을 확보하는 것이 곤란하였다.
또한, 수중 불분리성 콘크리트는, 내수성 외에도, 유동성, 재료분리 저항성은 우수하지만, 조강성에 문제가 있기 때문에, 시일드(shield)의 반작용력을 부담하는 만큼의 충분한 초기 강도가 얻어지지 않는다는 문제점이 있었다.
따라서, 상기 고유동 콘크리트의 조강성과 수중 불분리성 콘크리트의 내수성을 함께 가짐과 아울러, 유동성, 재료분리 저항성, 더욱이는 셀프 레벨링성(self-leveling properties)도 우수한 고유동 내수 콘크리트 조성물의 개발이 요망되고 있다.
상기와 같은 고유동 내수 콘크리트 조성물이 얻어지면, 시일드 공법의 직접 타설 콘크리트나 해양 구조물이나 수중 터널 등의 구축 등에 한정되지 않고, 복류수(infiltration water)나 피압(被壓) 지하수(confined ground water)가 있는 장소에 콘크리트 파일을 구축할 경우에도 사용할 수 있다.
본 발명은, 상기 종래의 문제점을 감안해서 된 것으로서, 조강성, 유동성, 재료분리 저항성이 우수함과 아울러 내수성이나 셀프 레벨링성(self-leveling properties)도 우수한 콘크리트 조성물과 그 제조 방법과 점성 조정 방법, 및 이 콘크리트 조성물을 사용한 현장 치기 콘크리트 파일의 구축 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 예의 검토한 결과, 콘크리트 조성물에 있어서, 증점성 혼화제로서, 상기 골재에의 부착성과 균일 보형성(保型性)이 우수한 효과를 발휘하는 상기 투수성 콘크리트용 첨가제를 배합함으로써 조강성, 유동성, 재료분리 저항성이 우수함과 아울러 상기 조강성과는 상반하는 특성인 내수성도 우수한 콘크리트 조성물을 얻을 수 있는 것을 발견하여, 본 발명에 이른 것이다.
즉, 본원의 청구의 범위 1에 기재한 발명은, 시멘트, 물 및 골재에 증점성 혼화제를 첨가해서 혼련한 콘크리트 조성물에 있어서, 상기 증점성 혼화제는, 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 함유하는 첨가제이고, 상기 화합물 (A)와 상기 화합물 (B)가, 양성(兩性) 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (A)와 음이온성 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (B)의 조합, 또는 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (A)와 음이온성 방향족 화합물로부터 선택되는 화합물 (B)의 조합, 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (A)와 브롬 화합물로부터 선택되는 화합물 (B)의 조합으로부터 선택되는 첨가제 중의 어느 하나의 첨가제를 사용한 것을 특징으로 하는 것이다.
청구의 범위 2에 기재한 발명은, 청구의 범위 1에 기재한 콘크리트 조성물에 있어서, 상기 증점성 혼화제는, 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (A)와 음이온성 방향족 화합물로부터 선택되는 화합물 (B)를 함유하는 혼화제를 사용함과 아울러, 상기 화합물 (A)와 상기 화합물 (B)를, 단위 물의 양(unit amount of water)에 대하여, 각각 0.5∼5.0 중량％의 비율로 배합한 것이다.
청구의 범위 3에 기재한 발명은, 청구의 범위 1 또는 청구의 범위 2에 기재한 콘크리트 조성물에 있어서, 상기 콘크리트 조성물에 있어서의 물/시멘트의 비를 30∼60%로 한 것이다.
청구의 범위 4에 기재한 발명은, 청구의 범위 1 내지 청구의 범위 3 중의 어느 한 항에 기재한 콘크리트 조성물에 있어서, 상기 콘크리트 조성물에, 콘크리트용 화학 혼화제를, 시멘트에 대하여, 0.5∼5.0 중량％의 비율로 추가로 배합한 것이다.
청구의 범위 5에 기재한 발명은, 청구의 범위 4에 기재한 콘크리트 조성물에 있어서, 상기 콘크리트용 화학 혼화제로서, 카르복실기 함유 폴리에테르계 감수제(減水劑)를 사용한 것이다.
청구의 범위 6에 기재한 발명은, 청구의 범위 1 내지 청구의 범위 5 중의 어느 한 항에 기재한 콘크리트 조성물에 있어서, 상기 골재로서 조골재와 세골재(細骨材)를 사용함과 아울러, 상기 골재에 함유되는 세골재의 비율인 세골재율을 30∼45%로 한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 청구의 범위 7에 기재한 발명은, 청구의 범위 1 내지 청구의 범위 5 중의 어느 한 항에 기재한 콘크리트 조성물에 있어서, 골재의 적어도 일부 또는 전부를, 보통 골재보다도 비중이 작은 골재, 및 보통 골재보다도 비중이 큰 골재 중의 어느 한쪽 또는 양쪽을 사용한 것을 특징으로 하는 것이다.
청구의 범위 8에 기재한 발명은, 청구의 범위 1 내지 청구의 범위 7 중의 어느 한 항에 기재한 콘크리트 조성물을 제조하는 방법으로서, 시멘트, 물 및 골재에 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 첨가해서 혼련한 후, 상기 혼련물에 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 첨가해서 다시 혼련해서 상기 콘크리트 조성물을 제조하도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 청구의 범위 9에 기재한 발명은, 청구의 범위 1 내지 청구의 범위 7 중의 어느 한 항에 기재한 콘크리트 조성물의 점성을 조정하는 방법으로서, 상기 콘크리트 조성물에, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A) 및 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B) 중의 어느 한쪽 또는 양쪽을 추가로 첨가하여, 상기 콘크리트 조성물의 점성을 조정하도록 한 것을 특징으로 한다.
청구의 범위 10에 기재한 발명은, 청구의 범위 9에 기재한 콘크리트 조성물의 점성 조정 방법에 있어서, 상기 화합물 (A)와 상기 화합물 (B)의 초기 배합 비율을 약 1:1로 한 것을 특징으로 한다.
청구의 범위 11에 기재한 발명은, 청구의 범위 9 또는 청구의 범위 10에 기재한 콘크리트 조성물의 점성 조정 방법에 있어서, 상기 콘크리트 조성물의 점성이 제조시의 점도보다도 저하하여 있을 경우에는, 상기 콘크리트 조성물에 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 첨가하도록 한 것을 특징으로 한다.
청구의 범위 12에 기재한 발명은, 청구의 범위 9 또는 청구의 범위 10에 기재한 콘크리트 조성물의 점성 조정 방법에 있어서, 상기 콘크리트 조성물의 타설(打設)현장에 있어서의 점성이 제조시의 점도보다도 높아져 있을 경우에는, 상기 콘크리트 조성물에 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 첨가하도록 한 것을 특징으로 한다.
청구의 범위 13에 기재한 발명은, 청구의 범위 9 내지 청구의 범위 12 중의 어느 한 항에 기재한 콘크리트 조성물의 점성 조정 방법에 있어서, 상기 콘크리트 조성물을 콘크리트 펌프로써 압송해서 타설(打設)할 경우에는, 상기 콘크리트 조성물에 미리, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 첨가하고 나서 압송하도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 청구의 범위 14에 기재한 발명은, 지반(地盤)을 굴착한 구멍의 내부에 철근 바구니(cage)를 삽입하고, 상기 구멍 속으로 트레미관(tremie pipe)을 통하여 콘크리트 조성물을 압송해서 타설(打設)하여 콘크리트 파일을 구축하는 현장 치기 콘크리트 파일의 구축 방법에 있어서, 상기 콘크리트 조성물로서, 청구의 범위 1 내지 청구의 범위 6 중의 어느 한 항에 기재한 콘크리트 조성물을 사용한 것을 특징으로 한다.
청구의 범위 15에 기재한 발명은, 청구의 범위 14에 기재한 현장 치기 콘크리트 파일의 구축 방법에 있어서, 최초에 상기 증점성 혼화제를 배합한 콘크리트를 소정 깊이까지 타설(打設)한 후, 상기 증점성 혼화제를 배합하지 아니한 콘크리트를 타설해서 콘크리트 파일을 구축하도록 한 것을 특징으로 한다.
[발명의 효과]
본 발명에 의하면, 콘크리트 조성물을 제조할 때에, 증점성 혼화제로서 배합하는 첨가제에, 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 음이온성 방향족 화합물로부터 선택되는 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 조합시킨 첨가제 등과 같은, 2종류의 특정한 수용성 저분자 화합물의 조합으로부터 선택되는 첨가제를 사용했으므로, 물/시멘트의 비가 30∼60％인 넓은 범위에서 조강성, 유동성, 재료분리 저항성이 우수함과 아울러 내수성이나 셀프 레벨링성(self-leveling properties)도 우수한 콘크리트 조성물을 얻을 수 있다.
이때, 상기 증점성 혼화제를, 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (A)와 음이온성 방향족 화합물로부터 선택되는 화합물 (B)를 함유하는 혼화제로 함과 아울러, 상기 화합물 (A)와 상기 화합물 (B)를, 단위 물의 양에 대하여, 각각 0.5∼5.0 중량％의 비율로 배합하면, 유동성, 조강성, 내수성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 콘크리트 조성물에, 상기 증점성 혼화제와의 상용성이 우수한 카르복실기 함유 폴리에테르계 감수제 등의 콘크리트용 화학 혼화제를, 시멘트에 대하여, 0.5∼5.0 중량％의 비율로 추가로 배합하면, 유동성이나 조강성을 확실하게 발현시킬 수 있다.
그리고 상기 골재로서 조골재(粗骨材)와 세골재(細骨材)를 사용함과 아울러, 상기 골재에 함유되는 세골재의 비율을 30∼45％로 하면, 시일드 공법, 특히, 용수(湧水) 지층에 있어서의 시일드 직타(直打) 공법(shield direct-drive construction method)에 적절하게 사용되는, 조강성 및 내수성이 우수함과 아울러 펌프 압송성도 우수한 콘크리트 조성물을 제조할 수 있다.
더욱이는 골재의 적어도 일부 또는 전부를, 보통 골재보다도 비중이 적은 경량(輕量) 골재, 및 보통 골재보다도 비중이 큰 중량(重量) 골재 등의, 보통 골재와의 비중차가 크고, 재료분리가 쉬운 상이한 비중을 가진 골재를 사용했을 경우라도, 상기 상이한 비중을 가진 골재를 콘크리트 중에 균일하게 분산시킬 수 있으므로, 상이한 비중을 가진 골재가 균일하게 분산된 콘크리트 구조물을 구축할 수 있다.
또한, 상기 콘크리트 조성물을 제조할 때에, 시멘트, 물 및 골재에 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 첨가해서 혼련한 후, 상기 혼련물에 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 첨가해서 다시 혼련해서 콘크리트 조성물을 제조하도록 했으므로, 상기 콘크리트 조성물을 효율적으로 제조할 수 있다.
또한, 상기 콘크리트 조성물의 점성을 조정할 때에, 상기 콘크리트 조성물에, 주지의 증점제나 감수제가 아니고, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A) 및 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B) 중의 어느 한쪽 또는 양쪽을 첨가하여 상기 콘크리트 조성물의 점성을 조정하도록 했으므로, 콘크리트 조성물의 특성에 영향을 미치는 일이 없이 용이하게 상기 콘크리트 조성물의 점성을 소정의 점성으로 조정할 수 있다.
그리고 본 발명의 콘크리트 조성물은, 유동성이나 내수성에 더해서 셀프 레벨링성(self-leveling properties)도 우수하므로, 이 콘크리트 조성물을 사용해서 현장 치기 콘크리트 파일을 구축하면, 콘크리트의 타설시에 있어서의 흙탕물이나 구멍벽의 토사 등이 말려드는 것을 대폭 저감할 수 있으므로, 여백(餘白)의 충전(marginal filling)을 거의 하지 않고서도 콘크리트 파일을 구축할 수 있을 뿐만 아니라, 복류수(伏流水)나 피압(被壓) 지하수가 있을 경우라도 신뢰성이 높은 콘크리트 파일을 구축할 수 있다. 이때, 최초에 상기 증점성 혼화제를 배합한 콘크리트를 소정 깊이까지 타설한 후, 상기 증점성 혼화제를 배합하지 아니한 콘크리트를 타설해서 콘크리트 파일을 구축하도록 하면, 상기 증점성 혼화제를 배합한 고가의 콘크리트의 사용량을 적게 할 수 있어 재료 비용을 대폭 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 2에 의한 시일드 직타 공법에 사용되는 콘크리트 조성물의 제조 방법의 개요를 나타내는 도면.
도 2(a) 및 2(b)는 본 발명의 콘크리트 조성물의 다른 제조 방법을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 콘크리트 조성물의 점성 조정 방법을 나타내는 플로 차트.
도 4(a) 내지 4(e)는 어드 드릴 공법(earth drilling method)에 의한 콘크리 트 파일의 시공 요령 도면.
도 5(a) 내지 5(c)는 본 발명의 실시형태 3에 의한 현장 치기 콘크리트 파일의 구축 방법을 나타내는 도면.
도 6은 종래의 굴착/시일드 병진 공법의 한가지 예를 나타내는 도면.
[부호의 설명]
1 믹서(mixer), 2 운반차량, 3 트럭 아지테이터(truck agitator),
10 콘크리트 파일, 10k 여백(餘白) 충전부(marginal filling portion),
11 고(高)셀프 레벨링 내수 콘크리트, 12 보통 콘크리트,
20 지반(地盤), 21 어드 드릴(earth drill), 22 안정액,
23 굴착 구멍, 24 철근 바구니(cage), 25 트레미관(tremie pipe),
30 시일드 굴진기(掘進機)(shield excavator),
31 스킨 플레이트(skin plate), 32 메인 커터(main cutter),
33 안쪽형틀(inner form), 34 끝 형틀(end form),
35 가압 잭(pressure jack), 36 시일드 콘크리트,
37 추진 잭(propeller jack), 40 산,
A 콘크리트 플랜트(plant), B 공사 현장.
[발명을 실시하기 위한 최선의 실시형태]
이하, 본 발명의 최선의 실시형태에 대해서 설명한다.
실시형태 1
본 발명의 실시형태 1에 의한 콘크리트 조성물은, 조강(早强) 포틀랜드 시멘트, 물, 조골재 및 세골재에 콘크리트용 화학 혼화제를 배합함과 아울러, 증점성 혼화제로서, 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와, 음이온성 방향족 화합물로부터 선택되는 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 함유하는 혼화제를 배합한 것인데, 그 제조 방법으로서는, 먼저, 시멘트, 물 및 세골재에 콘크리트용 화학 혼화제와, 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 혼련(kneading)하여 혼련물을 제조한 후, 이 혼련물에 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 첨가해서 다시 혼련하고, 최후에 조골재를 가해서 혼련하여 콘크리트 조성물을 얻는다.
이때, 물/시멘트의 비(W/C)는 30∼60％로 하는 것이 바람직하다. 물/시멘트의 비가 30％ 미만이면 점성이 높아져서 유동성이 저하할 뿐만 아니라, 시멘트의 비율이 많아지기 때문에 수화(水和) 발열이 커져서, 열에 의한 균열이 발생하기 쉬워진다. 또한, 60％를 초과하면, 동일한 점성을 얻기 위해서는 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 여분으로 넣을 필요가 있는데, 그렇게 되면 조강성이 저하해버리므로, 30∼60％로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30∼40％이며, 35％ 전후로 하는 것이 특히 바람직하다.
또한, 상기 세골재는 10mm 그물 체(wire sieve)를 모두 통과하고, 5mm 그물 체를 85 중량％ 이상 통과하는 골재이며, 조골재는 5mm 그물 체를 85 중량％ 이상 통과하지 않는 골재인데, 본 예에서는 모두 강 모래(river sand)로부터 얻어진 것을 사용하고 있지만, 바다 모래, 산 모래, 쇄석(碎石) 등으로부터 얻어진 것이어도 좋다.
본 발명에서 사용되는 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)로서는, 4급 암모늄염형 양이온성 계면 활성제가 바람직하고, 특히, 알킬 암모늄염을 주성분으로 하는 첨가제가 바람직하다. 또한, 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)로서는, 방향족환(aromatic ring)을 가진 술폰산염이 바람직하고, 특히, 알킬 알릴 술폰산염(alkyl allyl sulfonate)을 주성분으로 하는 첨가제가 바람직하며, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)로서는, 도데칸산 아미도프로필베타인 등의 양성(兩性) 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (A)와 POE(3) 도데실 에테르 황산 에스테르 염 등의 음이온성 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (B)의 조합, 또는 상기 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (A)와 브롬화 나트륨 등의 브롬 화합물로부터 선택되는 화합물 (B)의 조합이어도 좋다.
그런데 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)가 어떤 일정한 비율로 시멘트 중에 혼입되면, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)가 전기적으로 배열해서 의사(擬似) 폴리머(pseudo polymer)를 형성함으로써, 상기 혼화제는 증점제로서 기능하여, 상기 콘크리트 조성물의 조강성이나 프레시 유지성(freshness retainability)을 향상시키는데, 이렇게 하기 위해서는, 상기한 바와 같이, 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 먼저 첨가해서 혼련한 후, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 첨가하도록 하는 것이 필요하다.
이것은, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 동시에 첨가하면, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)가 불균질한 상태에서 의사 폴리머를 형성해버리므로, 의사 폴리머를 균질한 상태에서 형성시켜서 소망의 특성을 얻기 위해서는 장시간의 혼련이 필요하기 때문이다.
또한, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 먼저 가하면, 혼련 시에 기포가 발생해서 콘크리트의 공기량이 많아져서, 강도 저하나 비중 감소 등이 일어날 경우가 있다.
본 실시형태에서는, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 단위 물의 양에 대하여, 각각 0.5∼5.0 중량％의 비율로 배합함과 아울러, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 어떤 일정한 비율(예를 들면, 2:5∼5:2의 범위)로서 시멘트 중에 혼입하도록 하고 있다. 상기 증점성 혼화제는, 위에서 설명한 바와 같이, 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)가 의사 폴리머(pseudo polymer)를 형성함으로써 증점작용을 발휘함과 아울러, 보통 사용되는 셀룰로오스계 또는 아크릴계의 수용성 고분자를 주성분으로 하는 수중 불분리성 혼화제와는 달리 수화(水和)의 저해가 나타나지 않으므로, 수중 불분리성과 프레시 유지성이 우수함과 아울러 조강성도 우수한 콘크리트 조성물을 얻을 수 있다.
또한 실험 결과에서는, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)의 배합 비율이 1:1인 경우가 최적이었다.
또한, 상기 콘크리트용 화학 혼화제로서는, 리그닌계, 폴리카르복실산계, 멜라민계, 나프탈렌계, 혹은 아미노술폰산계 등의 폴리에테르계 감수제, AE 감수제, 고성능 AE 감수제 등의, 보통 사용되고 있는 콘크리트용 화학 혼화제 중에서 적당히 선택할 수 있다. 그 중에서도, 상기 증점성 혼화제와의 상용성이 우수한 카르복실기 함유 폴리에테르계 감수제를, 상기 조강 시멘트에 대하여, 바람직하게는 0.5∼5.0 중량％의 비율, 특히 바람직하게는 1.0∼5.0 중량％의 비율로 배합함으로써 프레시 유지성과 고유동성을 가지면서 조강성을 발현시킬 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태 1에 의하면, 시멘트, 물 및 골재에 콘크리트용 화학 혼화제와 증점성 혼화제를 첨가해서 혼련한 콘크리트 조성물에 있어서, 시멘트로서 조강 포틀랜드 시멘트를 사용함과 아울러, 상기 증점성 혼화제로서, 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (A)와 음이온성 방향족 화합물로부터 선택되는 화합물 (B)의 조합으로 된 첨가제를 사용하고, 상기 콘크리트용 화학 혼화제로서, 상기 증점성 혼화제와의 상용성이 우수한 카르복실기 함유 폴리에테르계 감수제를 사용하며, 더욱이 물/시멘트의 비가 30％∼60％가 되도록 조정했기 때문에, 조강성, 유동성, 재료분리 저항성이 우수함과 아울러 내수성이나 셀프 레벨링성도 우수한 콘크리트 조성물을 얻을 수 있다.
실시형태 2
도 1은, 본 발명의 실시형태 2에 의한 시일드 직타(直打) 공법에 사용되는 콘크리트 조성물의 제조 방법의 개요를 나타내는 도면인데, 본 발명의 콘크리트 조성물은, 시멘트, 물, 조골재 및 세골재에 콘크리트용 화학 혼화제를 배합함과 아울 러, 증점성 혼화제로서, 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와, 음이온성 방향족 화합물로부터 선택되는 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 함유하는 증점성 혼화제를 사용한 것이며, 그 제조 방법으로서는, 우선, 콘크리트 플랜트(A)의 믹서(1)에서, 시멘트, 물 및 세골재에 콘크리트용 화학 혼화제와 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 혼련한 후, 이 혼련물에 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 첨가해서 다시 혼련하고, 최후에 조골재를 가해서 혼련하여 콘크리트 조성물을 제조한다.
이 혼련된 혼련물을 운반차량(2)의 트럭 아지테이터(3)에 실어서 혼련하면서 공사 현장(B)으로 운반해서 제하(除荷; unloading)하고, 이것을 도시하지 않은 콘크리트 펌프에 장전하여, 상기 도 6에 나타낸 콘크리트를 타설하기 위한 가압 잭(pressure jack)(35)에 연결된 콘크리트 타설관(38)에 압송해서 시일드 콘크리트(36)를 구축한다.
상기 시멘트로서는 특히 한정되는 것이 아니고, 석회석, 점토 및 산화철 등을 원료로 한 보통 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 중용열(中庸熱) 포틀랜드 시멘트, 백색 포틀랜드 시멘트 등의 포틀랜드 시멘트나, 고로 시멘트, 플라이 애쉬 시멘트, 실리카 시멘트 등의 혼합 시멘트를 사용할 수 있지만, 특히, 조강 포틀랜드 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 물/시멘트의 비(W/C)로서는, 상기 실시형태 1과 마찬가지로, 30∼60％로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30∼40％이며, 35％ 전후로 하는 것이 특히 바람직하다.
또한, 유동성, 재료분리 저항성, 및 펌프 압송성을 향상시키기 위해서는, 상기 골재(조골재와 세골재)에 함유되는 세골재의 비율인 세골재율(S/a)를, (S/a)=30∼45％로 하는 것이 바람직하다. 세골재율이 30％ 미만 혹은 45％를 초과했을 경우에는, 시멘트 페이스트의 점성이 저하함과 아울러 내수성이 저하한다.
또한, 조골재로서 지름이 큰 조골재를 사용했을 경우에는, 필요로 하는 슬럼프(slump)를 얻기 위한 단위 물의 양이 적어져서 경제적이지만, 슬럼프의 최대 치수에 대해서는, 철근간격, 커버 콘크리트(cover concrete)의 두께를 고려할 필요가 있다. 그리고 최대 치수가 과대(過大)하면, 콘크리트의 취급이 곤란해지고, 재료가 쉽사리 분리되며, 펌프 압송성이 저하하는 등의 문제점이 있으므로, 조골재의 최대 치수는 과대가 되지 않도록 고려할 필요가 있다. 예를 들면, 3인치 배관으로 압송하는 것 같은 조건이면, 물/시멘트의 비를 40％ 이하, 조골재의 최대 치수를 13mm 정도로 해서 세골재의 비율(S/a)를 종래보다도 낮게 설정함으로써 고(高)유동성이나 펌프 압송성 및 재료분리 저항성을 확보하면서 조강성을 가진 콘크리트의 제조가 가능하다.
그리고 상기 세골재는 10mm 그물 체(wire sieve)를 모두 통과하고, 5mm 그물 체를 85 중량％ 이상 통과하는 골재이고, 조골재는 5mm 그물 체를 85 중량％ 이상 통과하지 않는 골재인데, 일반적으로는, 모두 강 모래, 바다 모래, 산 모래, 쇄석 등으로부터 얻어진다.
또한, 상기 콘크리트용 화학 혼화제로서는, 상기 실시형태 1과 마찬가지로, 리그닌계, 폴리카르복실산계, 멜라민계, 나프탈렌계, 혹은 아미노술폰산계 등의 폴 리에테르계 감수제, AE 감수제, 고성능 AE 감수제 등과 같은, 보통 사용되고 있는 콘크리트용 화학 혼화제 중에서 적당히 선택할 수 있는데, 그 중에서도, 상기 증점성 혼화제와의 상용성이 우수한 카르복실기 함유 폴리에테르계 감수제를, 상기 조강 시멘트에 대하여, 바람직하게는 0.5∼5.0 중량％의 비율, 특히 바람직하게는 1.0∼5.0 중량％의 비율로 배합함으로써 조강성을 확실하게 발현시킬 수 있다.
그리고 본 예에서는, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 단위 물의 양에 대하여, 각각 0.5∼5.0 중량％의 비율로 배합함과 아울러, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 어떤 일정한 비율로 시멘트 중에 혼입하도록 하고 있다.
또한, 종래의 수중 불분리 콘크리트로 사용되고 있었던 수중 불분리 재료(혼화제)는 증점성 혼화제가 시멘트 입자에 흡착하기 때문에 경화 지연을 일으키지만, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)가 어떤 일정한 비율(예를 들면, 2:5∼5:2의 범위)로서 시멘트 중에 혼입되면, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)가 전기적으로 배열해서 의사 폴리머(pseudo polymer)를 형성해서 증점기능을 발휘하기 때문에, 시멘트 입자에 영향을 주지 않으므로, 상기와 같은 경화 지연을 일으키지 않는다.
따라서, 시일드 직타 공법의 콘크리트로서 최적에 사용되는, 조강성이 우수함과 아울러 우수한 내수성을 가진 콘크리트 조성물을 얻을 수 있다. 그리고 실험 결과에서는, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)의 배합의 비율은, 1:1의 경우가 최적이었다.
또한 혼련에 있어서는, 우선, 시멘트, 물 및 세골재에 콘크리트용 화학 혼화제인 카르복실기 함유 폴리에테르계 감수제와, 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)인 알킬 알릴 술폰산 나트륨을 첨가하여 혼련해서 혼련물을 제조한 다음에, 상기 혼련물에 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)인 알킬 암모늄염을 첨가해서 다시 혼련하고, 최후에 조골재를 가해서 혼련하여 콘크리트 조성물을 제조한다.
이렇게 하여 얻어진 콘크리트 조성물은, 조강성이나 유동성이 우수할 뿐만 아니라, 내수성도 우수하므로, 땅속이나 물속 등에서의 시공이 용이함과 아울러, 초기 강도와 내수성을 충분히 확보할 수 있으므로, 용수(湧水) 지층에 있어서의 시일드 공법의 직접 타설 콘크리트 라이닝재(direct-drive cincrete lining material)로서 충분한 특성을 가지고 있다. 또한, 우수한 펌프 압송성이나 재료분리 저항성을 가지므로, 갱 내에서의 3인치의 배관에 의한 압송도 가능하다.
또한 상기 실시형태 2에서는, 상기 콘크리트 조성물을 시일드 공법의 직접 타설 콘크리트 라이닝재로서 사용하는 경우에 대해서 설명했지만, 여기에 한정되는 것이 아니고, 종래 고(高)유동 콘크리트가 사용되고 있었던, 바이브레이터에 의한 다짐 충전(compaction)이 곤란한 건축물의 시공이나, 종래 수중 불분리성 콘크리트가 이용되고 있었던 해양 구조물이나 땅속 구조물 등의 물이 존재하는 장소에서의 콘크리트 시공에도 본 발명의 콘크리트 조성물은 충분히 적용 가능하다.
또한 상기 예에서는, 콘크리트 플랜트의 믹서에서, 시멘트, 물, 세골재, 콘크리트용 화학 혼화제, 및 알킬 알릴 술폰산 나트륨 등의 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 혼련하고, 또한 상기 혼련물에 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 첨가해서 다시 혼련한 후, 최후에 조골재를 가해서 혼련하고, 이 혼련물을 공사 현장(B)에 운반하였으나, 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 콘크리트 플랜트(A)의 믹서(1)에서, 시멘트, 물, 세골재, 조골재, 콘크리트용 화학 혼화제, 및 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 혼련한 후, 이 혼련물을 운반차량(2)의 트럭 아지테이터(3)에 실어서 저속 교반하면서 공사 현장(B)에 운반하고, 공사 현장(B)에서, 상기 혼련물에 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 첨가하고, 상기 트럭 아지테이터(3)에서 고속 교반해서 콘크리트 조성물을 제조하도록 해도 좋다.
혹은, 도 2(b)에 나타낸 바와 같이, 콘크리트 플랜트(A)의 믹서(1)에서, 시멘트, 물, 세골재, 조골재, 콘크리트용 화학 혼화제를 혼련하고, 이 혼련물을 운반차량(2)의 트럭 아지테이터(3)에 실어서 저속 교반하면서 공사 현장(B)에 운반하고, 공사 현장(B)에서 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 첨가해서 상기 트럭 아지테이터(3)에서 고속 교반한 후, 상기 혼련물에 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 첨가해서 다시 고속 교반해서 상기 콘크리트 조성물을 제조하도록 해도 좋다.
그런데, 상기 콘크리트 조성물에서는, 상기한 바와 같이, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)가 어떤 일정한 비율(2:5∼5:2)로 콘크리트 중에 혼입되면, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)가 전기적으로 배열해서 의사(擬似) 폴리머를 형성하여, 상기 콘크리트 조성물의 조강성이나 내수성을 향상시킨다. 특히 상기 배합 비율이 약 1:1인 경우에는, 가장 결합력이 강하고, 또한 점성도 커지므로 조강성이나 내수성 이 대폭 향상한다. 또한 상기 배합 비율이 1:1을 벗어나면, 결합력이 약해지고 점성도 적어진다. 한편, 상기 배합 비율이 동일한 경우에는, 상기 화합물 (A)와 상기 화합물 (B)의 첨가량이 많을수록 점성은 커진다.
상기 조강성 내수 콘크리트 조성물도, 종래의 콘크리트 조성물과 마찬가지로, 환경온도가 낮은 타설 현장에서는 그 점성이 저하하지만, 이 외에도, 운반 시의 혼련 중에, 혹은 타설 현장으로 압송 중에, 상기 콘크리트 조성물에 기름 성분이 혼입했을 경우에, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)가 상기 기름 성분에 흡착되어, 그 결과, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)의 배합 비율이 변화하여 점성이 저하해버리는 경우가 있다.
즉, 상기 콘크리트 조성물에 있어서는, 점성의 저하는, 상기 화합물 (A)와 상기 화합물 (B)의 배합 비율이 변화했을 경우에도 생기므로, 점성 조정을 위하여 상기 증점성 첨가제와는 다른 증점제를 첨가했을 경우, 콘크리트 조성물의 특성에 영향을 미치게 되어, 바라는 바의 특성이 얻어지지 않게 될 우려가 있었다. 또한 상기 콘크리트 조성물에 점성이 높아졌을 경우에, 안이하게 수분을 가하면, 상기 화합물 (A)와 상기 화합물 (B)의 단위 물의 양에 대한 비율이 변화하여, 상기 콘크리트 조성물의 특성을 열화시킬 우려가 있다.
그러나 상기 조강성 내수 콘크리트 조성물의 점성은, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)의 배합 비율에 의해 변화되기 때문에, 상기 콘크리트 조성물의 점성을 조정할 때는, 상기 콘크리트 조성물에 상기 화합물 (A) 혹은 상기 화합물 (B)를 첨가해서 그 배합 비율을 조정하면, 상기 콘크리트 조성물의 특성을 열화시킴이 없이 용이하게 점성 조정을 할 수 있다.
이어서, 상기 콘크리트 조성물의 점성 조정 방법의 구체적 방법에 대해서 도 3의 플로 차트를 참조해서 설명한다.
우선, 콘크리트 플랜트에 있어서, 상기한 조강 포틀랜드 시멘트, 물, 조골재, 세골재, 콘크리트용 화학 혼화제, 및 상기 증점성 혼화제를 혼련해서 된 콘크리트 조성물을 제조하고, 그 점성[초기 점성율 η(0)]을 측정한다(스텝 S1).
이어서, 타설 현장에 운반되어 온 상기 콘크리트 조성물의 점성(점성율 η)을 측정하고(스텝 S2), 상기 측정된 점성율 η와 초기 점성율 η(0)을 비교하여, 상기 측정된 점성율 η가 상기 초기 점성율 η(0)보다도 낮은가 아닌가를 판정한다(스텝 S3).
점성율 η가 초기 점성율 η(0)보다도 낮을 경우(스텝 S3에서 Yes의 경우)에는, 상기 콘크리트 조성물에 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 소량 첨가해서 다시 혼련한다(스텝 S4). 그리고 점성이 회복되었는가 아닌가를 조사하여(스텝 S5), 점성이 회복되어 있으면, 그대로 상기 콘크리트 조성물을 타설한다.
또한 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 첨가해도 점성이 회복되어 있지 않을 경우에는, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)의 배합비가 상기 콘크리트 조성물의 현장온도에서의 최대 점성을 실현하기 위한 배합비로부터 상기 화합물 (A)가 많은 쪽으로 치우쳐버렸다고 추정되므로, 배합비를 조정하기 위해서, 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 소량 첨가해서 다시 혼련하여(스텝 S6), 점성이 회복되었을 경우에는, 상기 콘크리트 조성물을 타 설한다.
한편, 점성율 η가 초기 점성율 η(0)보다도 높을 경우(스텝 S3에서 No이고, 또한 스텝 S7에서 Yes인 경우)에는, 스텝 S8로 진행하여, 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 소량 첨가해서 다시 혼련함으로써 점성을 초기 레벨까지 내린 다음에, 상기 콘크리트 조성물을 타설한다. 또한 이 경우에는, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 첨가해도 점성을 저하시킬 수 있지만, 상기 화합물 (A)에서는, 혼련 시에 약간 기포의 발생이 있기 때문에 혼련에 시간과 인력이 소요되므로, 상기 화합물 (B)를 첨가하는 쪽이 작업 능률상 유리하다.
그리고 상기 측정된 점성율 η가 초기 점성율 η(0)과 거의 동일한 경우에는, 그대로 상기 콘크리트 조성물을 타설하면 좋다.
또한 시일드 공법에서의 시일드 콘크리트를 구축하는 경우에서와 같이, 상기 콘크리트 조성물을 콘크리트 펌프로써 압송해서 타설할 경우에는, 상기 콘크리트 펌프의 기름 성분에 의해 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)가 흡착되는 것이 상정되므로, 상기 콘크리트 조성물에, 미리, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 첨가하고 나서 압송하도록 하면, 타설 시에 있어서의 상기 콘크리트 조성물의 특성을 초기 특성으로 확실하게 유지할 수 있다.
또한 상기의 점성 조정 방법은, 시일드 공법의 직접 타설 콘크리트 라이닝재와 사용되는 조강성 내수 콘크리트에 한정되는 것이 아니고, 바이브레이터에 의한 다짐 충전이 곤란한 건축물의 시공, 더욱이는 해양 구조물이나 땅속 구조물 등의 물이 존재하는 장소에서의 콘크리트 시공에 사용되는 콘크리트 조성물에 대해서도 적용 가능하다.
실시예
이하의 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 물 190kg/m3에 조강 시멘트(밀도; 3.14g/cm3) 543kg/m3을 가하여 물/시멘트의 비가 35％가 되도록 조정한 후, 여기에 콘크리트용 화학 혼화제로서, 고성능 특수 혼화제(일본국의 花王 주식회사제, 카르복실기 함유 폴리에테르계 감수제, 상품명 「마이티 4000FA」), 알킬 알릴 술폰산 나트륨을 주성분으로 하는 첨가제(일본국의 花王 주식회사제, 상품명 「비스코톳푸 100FA」)를 배합하고, 여기에, 강(江) 모래로부터 얻어진 세골재(밀도; 2.63g/cm3) 597kg/m3을 가해서 혼련하고, 이 혼련물에 알킬 암모늄염을 주성분으로 하는 첨가제(일본국의 花王 주식회사제, 상품명 「비스코톳푸 100FB」)를 첨가해서 다시 혼련하고, 최후에 조골재(밀도; 2.56g/cm3) 597kg/m3을 가하여 혼련해서 콘크리트 조성물을 제조하였다. 이때, 상기 조골재로서, 13mm 이하의 크기의 조골재를 사용하였다.
구분 명칭 밀도
시멘트 조강 시멘트 3.14
물 수돗물 1.00
세골재 강 모래 2.63
조골재 강 모래(Gmax 13mm) 2.56
혼화제 1 고성능 특수 혼화제
혼화제 2 알킬 알릴 술폰산염
혼화제 3 알킬 암모늄염
단위량 (kg/m3) 혼화제 1 (C×%) 혼화제 2 (W×%) 혼화제 3 (W×%)
물 시멘트 세골재 조골재
배합 190 543 597 948 3.2 4.0 4.0
물/시멘트의 비(W/C) = 35%
세골재율(S/a) = 38%
그리고 상기 콘크리트 조성물에 대하여 아래의 (1)∼ (8)에 나온 바와 같은 재료시험을 하였다.
(1) 초기 성상; 슬럼프 흐름 시험(slump flow test)(5분, 10분), 공기량 시험, 콘크리트 온도
(2) 프레시 콘크리트(fresh concrete) 경시 변화 유지성; 초기 성상 시험 항목을 혼련 후 0, 60, 120, 180, 240분에 실시한다.
(3) 수중 불분리성; 수중에 프레시 콘크리트를 낙하시켜 pH를 측정
(4) 수밀성(水密性; water tightness); 프레시 콘크리트의 원주상 시료를 제작하고, 이 시료에 수압을 가하여, 투과한 물의 양을 측정하는 동시에 강도 시험을 실시
(5) 점성 시험; 23도의 경사면에 콘크리트를 흘려보내어, 그 속도를 측정
(6) 압축 강도 시험; JIS A llO8에 준거해서 실시
(7) 펌프 압송 시험; 3인치 배관으로 압송성을 확인[관내 압력손실 측정, 콘크리트의 압력 로스(loss)의 확인]
(8) 수축량의 측정; 길이 변화 시험에 의해 수축량을 측정
표 3 및 표 4는, 상기 시험 결과 중에서, 압축 강도와 프레시 성상(fresh properties)의 측정 결과이고, 표 5는 본 발명의 각각의 콘크리트 조성물의 여러 특성을 종래의 고유동 콘크리트 및 수중 콘크리트와 비교한 결과를 나타낸다. 또한 비교예로서 사용한 고유동 콘크리트는 「고유동 콘크리트 시공 지침」에 근거하고, 수중 콘크리트는 「수중 불분리성 콘크리트 설계 시공 지침(안)」에 근거해서 제작하였다.
재령(材齡) 1일 재령 2일 재령 7일 재령 28일
압축강도(N/mm2) 19.0 40.8 57.6 71.3
경과시간(분) 슬럼프 플로(slump flow)(mm) 공기량(%)
0 610×610 3.4
60 620×620
120 630×630
180 610×610 3.5
240 610×610
본 발명 콘크리트 고유동 콘크리트 수중 콘크리트
고유동성 ○ ○ ○
프레시 유지성 ○ △ ○
조강성 ○ ○ ×
내수성 ○ × ○
펌프 압송성 ○ ○ ○
셀프 레벨링성 ○ △ △
재료분리 저항성 ○ ○ ○
표 3∼표 5로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 콘크리트 조성물은 유동성, 재료분리 저항성, 및 조강성이 우수할 뿐만 아니라, 내수성도 우수하고, 더욱이는 펌프 압송성, 셀프 레벨링성도 우수한 특성을 가진 것이 확인되었다.
실시형태 3
상기 실시형태 2에서는, 시일드 공법의 직접 타설 콘크리트 라이닝재와 사용되는 조강성 내수 콘크리트에 대해서 설명했지만, 본 발명의 콘크리트 조성물은, 상기 실시예로부터도 알 수 있는 바와 같이, 내수성에 더해서 셀프 레벨링성도 우수하므로, 현장 치기 콘크리트 파일의 구축에도 적절하게 사용할 수 있다.
현장 치기 콘크리트 파일은, 지반을 기계로 굴착하고, 굴착 갱 내를 안정액으로 채워서 굴착 구멍벽을 안정시킨 후, 상기 굴착 구멍 내에 철근 바구니(cage)를 삽입해서 콘크리트를 타설함으로써 파일을 현장에서 구축하는 방법의 총칭인데, 그 대표적인 공법으로서는, 어드 드릴(earth drilling) 공법, 리버스(reverse) 공법, 올 케이싱(all-casing) 공법 등이 있다.
도 4는, 어드 드릴 공법의 시공 요령도인데, 이 공법에서는, 도 4(a)와 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 우선, 어드 드릴(earth drill)(21)을 사용하고, 벤토나이트액(bentonite liquid) 등의 안정액(22)을 주입하면서 지반(20)을 굴착해서 굴착 구멍(23)을 형성한다. 그리고 도 4(c)∼도 4(e)에 나타낸 바와 같이, 상기 굴착 구멍(23)의 내부에 철근 바구니(24)를 삽입한 후, 도시하지 않는 콘크리트 펌프로써 트레미관(25)을 통해서 상기 굴착 구멍(23) 속에 콘크리트 조성물을 압송해서 타설하여 철근 콘크리트의 파일(콘크리트 파일)(26)을 구축한다. 또한 상기 트레미관(25)은 콘크리트 파일(26)의 구축 후에 철거된다.
그런데, 상기 콘크리트의 타설 시에 있어서, 타설하는 콘크리트 조성물의 셀프 레벨링성이 낮을 경우에는, 콘크리트가 흙탕물이나 구멍벽의 토사 등을 혼입할 우려가 있기 때문에, 콘크리트 파일의 품질이 저하할 우려가 있다. 따라서 안전을 예상해서 소정의 콘크리트 상단(上端; top end) 높이에 대하여 여백(餘白)을 채워줄 필요가 있다. 상기 필요로 하게 되는 여백 충전부(26k)의 깊이는, 일반적으로 공법에 따라 다르지만, 흙탕물에 의해 굴착 구멍벽을 안정시키는 어드 드릴 공법이나 리버스 공법에서는 80cm 정도, 올 케이싱 공법에서는 50cm 정도가 필요하다. 그리고 콘크리트 타설 후에는, 레이탄스[laitance; 진흙탕층(mud layer)]나 흙탕물의 침전물이 혼합되어 있는 상기 여백 충전부(26k)를 깎아내는 파일 머리(pile head) 처리 작업을 필요로 하게 된다.
그리고 자갈이나 모래 자갈층에서의 장소 치기에서는, 복류수나 피압(被壓) 지하수에 의해 콘크리트가 씻겨 흘려 버려지는 것도 있기 때문에 이러한 장소에서 사용되는 콘크리트로서는, 시멘트, 물 및 골재에, 예를 들면, 실리카겔, 벤토나이트 등의 무기질 혼화제나 AE 감수제 등의 콘크리트용 화학 혼화제를 배합한, 내수성이 우수하고 블리딩(bleeding)의 발생이 적은 수중 콘크리트를 사용하는 것도 고려되지만, 수중 콘크리트를 사용했을 경우라도, 셀프 레벨링성에 문제가 있기 때문에, 보통 콘크리트의 경우와 마찬가지로 여백 충전을 할 필요가 있었다.
따라서, 상기와 같은 현장 치기 콘크리트 파일을 구축할 때에 상기 실시형태 1 및 2에서와 같이 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 함유하는 증점성 혼화제를 배합한 콘크리트 조성물을 사용하면, 콘크리트 조성물의 내수성과 셀프 레벨링성을 함께 향상시킬 수 있으므로, 복류수나 피압 지하수가 있을 경우에도 신뢰성이 높은 콘크리트 파일을 구축할 수 있다고 생각된다.
또한, 그 경우에 있어서, 최초로 상기 증점성 혼화제를 배합한 콘크리트를 소정 깊이까지 타설한 후, 상기 증점성 혼화제를 배합하지 아니한 콘크리트를 타설해서 콘크리트 파일을 구축하도록 하면, 상기 증점성 혼화제를 배합한 고가의 콘크리트의 사용량을 적게 할 수 있어, 재료 비용을 대폭 저감할 수 있다.
도 5(a)∼도5(c)는 본 발명의 실시형태 3에 의한 현장 치기 콘크리트 파일의 구축 방법을 나타내는 도면인데, 본 예에서는, 어드 드릴(earth drill) 등의 굴착 기계를 사용해서 지반(20)을 굴착하고, 굴착 구멍벽을 안정시킨 후, 상기 굴착 구멍(23) 안에 철근 바구니(24)를 삽입해서 콘크리트를 타설한다. 이때, 먼저, 셀프 레벨링성이 높고, 내수성이 우수한 콘크리트[이하, 고(高)셀프 레벨링 내수 콘크리트라고 한다](11)를 소정 깊이까지 타설한 후, 물과 보통 포틀랜드 시멘트 및 골재를 혼련한 보통 콘크리트(12)를 타설해서 콘크리트 파일(10)을 구축한다.
상기 고(高)셀프 레벨링 내수 콘크리트는, 시멘트, 물, 조골재, 세골재 및 콘크리트용 화학 혼화제에 더해서, 증점성 혼화제로서, 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와, 음이온성 방향족 화합물로부터 선택되는 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 함유하는 증점성 혼화제를 배합한 것인데, 그 제조 방법으로서는, 먼저, 시멘트, 물 및 세골재에 콘크리트용 화학 혼화제와 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 혼련하여 혼련물을 제조한 후, 이 혼련물에 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 첨가해서 다시 혼련하고, 최후에 조골재를 가해서 혼련하여 상기 콘크리트 조성물을 제조한다.
또한 상기 콘크리트용 화학 혼화제로서는, 보통 사용되고 있는 콘크리트용 화학 혼화제 중에서 적당히 선택할 수 있는데, 그 중에서도, 상기 증점성 혼화제와의 상용성이 우수한 카르복실기 함유 폴리에테르계 감수제를, 시멘트에 대하여, 0.5∼5.0 중량％, 특히 바람직하게는 1.0∼5.0 중량％의 비율로 배합함으로써 유동성과 셀프 레벨링성을 향상시킬 수 있다.
상기 시멘트로서는 특히 한정되는 것이 아니고, 석회석, 점토 및 산화철 등을 원료로 한 보통 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 중용열(中庸熱) 포틀랜드 시멘트, 백색 포틀랜드 시멘트 등의 포틀랜드 시멘트나, 고로 시멘트, 플라이 애쉬 시멘트, 실리카 시멘트 등의 혼합 시멘트가 사용되는데, 특히, 조강 포틀랜드 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시예의 고(高)셀프 레벨링 내수 콘크리트에 있어서도, 물/시멘트의 비(W/C)는 30∼60％로 하는 것이 바람직하고, 바람직하게는 30∼40％이며, 35％ 전후로 하는 것이 특히 바람직하다.
혼련 방법에 대해서는 상기 실시형태 1 및 2와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.
상기 고셀프 레벨링 내수 콘크리트는, 도 5(a)에 나타낸 바와 같이, 트레미관(25)을 사용해서 타설되지만, 이 고셀프 레벨링 내수 콘크리트(11)는 높은 셀프 레벨링성을 가지므로, 보통 콘크리트에 비해서 타설 후의 콘크리트 표면이 평탄해진다. 따라서 콘크리트의 타설 시에 있어서 흙탕물이나 구멍벽 토사 등이 혼입되는 것을 대폭 억제할 수 있다.
상기 고셀프 레벨링 내수 콘크리트는 우수한 내수성을 가지므로, 복류수나 피압 지하수가 존재하는 지반이어도, 흙탕물 중에 함유된 물이 실질적으로 첨가됨에 따른 강도저하를 방지할 수 있는 동시에, 흙탕물 등에 의한 시멘트 입자의 유출에 따른 품질의 저하를 방지할 수 있다.
그리고 상기 고셀프 레벨링 내수 콘크리트는 우수한 펌프 압송성과 유동성 및 재료분리 저항성을 가지므로, 펌프 압송시 및 충전시의 재료분리를 효과적으로 저감할 수 있을 뿐만 아니라, 블리딩(bleeding)의 발생도 억제할 수 있다.
본 예에서는, 도 5(b)에 나타낸 바와 같이, 상기 고셀프 레벨링 내수 콘크리트(11)를 소정 깊이까지 타설한 후, 보통 콘크리트(12)를 타설해서 콘크리트 파일(10)을 구축함으로써 상기 증점성 혼화제를 배합한 고가의 고셀프 레벨링 내수 콘크리트의 사용량을 적게 함으로써, 재료비를 절감하도록 하고 있다.
즉, 트레미관(25)의 하단부(下端部)를 상기 타설한 고셀프 레벨링 내수 콘크리트(11) 안에 머무르게 한 상태에서, 상기 트레미관(25)을 서서히 인상하면서 보통 콘크리트(12)를 상기 트레미관(25)으로부터 압송한다. 이렇게 함으로써, 타설 된 콘크리트의 표면에는 항상 우수한 내수성과 셀프 레벨링성을 가진 상기 고셀프 레벨링 내수 콘크리트(11)가 존재하므로, 콘크리트 표면은 평탄한 상태로 유지되어, 흙탕물이나 구멍벽 토사 등이 혼입되는 일이 없다. 따라서, 콘크리트 파일(10)의 여백 충전부(10k)의 양을 극히 적게 할 수 있으므로, 파일 머리(pile head) 처리를 간략화할 수 있다.
실시형태 4.
상기 실시형태 1∼3에서는, 골재로서 강 모래, 바다 모래, 산 모래, 쇄석 등으로부터 얻어진 골재(보통 골재)를 사용했지만, 보통 골재와는 비중이 다른, 상이한 비중을 가진 골재를 배합했을 경우라도, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 함유하는 첨가제를 증점성 혼화제로서 배합함으로써 상기 상이한 비중을 가진 골재를 콘크리트 중에 균일하게 분산시킬 수 있다.
일반적으로, 건조물의 벽판(wall tile), 마루 혹은 지붕판(roofing tile) 등을 경량화하기 위한 구조용 경량 콘크리트나, 단열이나 피복, 혹은 흡음(吸音)을 주목적으로 한 비구조용 콘크리트 등과 같은 경량 콘크리트에 배합되는 골재로서는, 예를 들면, 일본국 특개2001-261413호 공보나, 일본국 특개평8-26853호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 보통 골재보다도 비중이 적은, 화산력(火山礫; lapilli) 등의 천연 경량 골재나 메사라이트(Mesalite), 아사노라이트(Asanolite)(모두 상품명) 등의 인공 경량 골재가 사용되고 있다.
또한, 제방(堤防) 등의 수리(水理) 구조물(hydraulic structure)이나 건축 하부 구조물 등과 같은 단위 체적당의 중량이 큰 것이 요구되는 콘크리트 구조물이나, 가속기(加速器) 시설, 우라늄 처리 시설, 원자로 시설 등과 같이 방사선을 취급하는 시설에 설치되는 차폐벽에는, 예를 들면, 일본국 특개평2-172846호 공보나 일본국 실개평6-76899호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 자철광 등의 자연암석을 분쇄한 것이나, 숏 블라스트(shot blast)용의 스틸 미립, 혹은 철 폐재(iron waste)를 단조(鍛造) 또는 열간 프레스 가공해서 입상으로 한 것과 같은, 보통 골재보다도 비중이 큰 중량 골재를 함유한 중량 콘크리트가 채용되고 있다.
그런데 상기와 같은, 보통 골재보다도 비중이 적은 골재를 배합한 경량 콘크리트나 비중이 큰 골재를 배합한 중량 콘크리트에서는, 보통 골재를 배합했을 경우에 비해서 재료분리를 일으키기 쉽기 때문에, 상기 골재의 분포가 불균질하게 된다는 문제점이 있었다. 즉, 골재의 분포가 불균질해지면, 경량 콘크리트의 경우에는, 콘크리트의 강도가 저하해버린다. 상기 경량 콘크리트는, 특히, 건조 상태에 두어지면 건조 수축이 커져서 균열이 발생하고, 이로 인하여 곡강도(bending strength)나 내구성이 현저하게 저하하는 경향이 있다.
한편, 제방 등의 수리(水理) 구조물이나 건축 하부 구조물 등에서는 골재분포가 불균일할 경우에는, 발열량이 커지거나 건조 수축이 커짐으로써 균열 등이 일어나기 쉬워서 내구성에 문제가 있었다. 또한 차폐벽의 경우에는, 방사선 차폐 효과에 변화가 있기 때문에, 차폐 효과가 저감해 버린다고 하는 문제점이 있었다. 따라서 상기 경량 콘크리트를 제조할 때에, AE 감수제 등의 감수제와 함께, 셀룰로오스계 또는 아크릴계의 수용성 고분자를 주성분으로 하는 재료분리 저감제(증점성 혼화제)를 배합하여, 유동성의 저하를 억제하면서 상기 재료분리를 억제하고자 하는 시도가 되고 있지만, 재료분리를 충분히 억제하는 것은 곤란하였다.
또한 상기 중량 콘크리트에 대해서는, 현재의 상황에서는, 필요에 따라서 콘크리트를 층으로 타설하여 골재분포의 불균일을 해소하도록 하고 있지만, 이 방법은 작업성이 나쁠 뿐만 아니라, 타설 이음매(joint)가 생기기 때문에, 내구성이나 강도, 방사선 차폐 효과에 대해서도 충분하다고는 할 수 없었다. 그리고 골재의 입도 분포를 조정하거나, 표면에 요철(凹凸)을 형성해서 시멘트에 대한 부착성을 높이는 등의 방법도 제안되어 있지만, 아직 충분한 효과를 얻지 못하고 있다.
실시형태 4에 의한 상이한 비중을 가진 골재함유 콘크리트 조성물은, 시멘트 및 물에, 인공 경량 골재로 된 골재를 배합함과 아울러, 콘크리트용 화학 혼화제(감수제)와 증점성 혼화제를 배합한 것인데, 본 예에서는, 상기 증점성 혼화제로서, 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와, 음이온성 방향족 화합물로부터 선택되는 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 함유하는 첨가제를 사용하였다. 그리고 그 제조 방법으로서는, 처음에, 시멘트, 물 및 세골재에 콘크리트용 화학 혼화제와 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 혼련하여 혼련물을 제조한 후, 이 혼련물에 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 첨가해서 다시 혼련하고, 최후에 조골재를 가해서 혼련하여 콘크리트 조성물을 제조한다. 이렇게 함으로써, 충분한 유동성을 확보하면서, 상기 인공 경량 골재를 콘크리트 중에 균일하게 분산시킬 수 있다.
상기 인공 경량 세골재로서는, 예를 들면, 팽창성 혈암(頁岩)(expansion shale), 팽창 점토, 또는 플라이 애쉬(fly ash) 등의 원료를 조합해서 미분말로 한 후, 조립(granulation), 소성한 것이나, 석회질이나 규산질 재료를 발포(發泡), 소성한 것, 혹은 진주암, 흑요석(黑曜石) 등을 소성하여 팽창시킨 것[펄라이트(pearlite)] 등이 있고, RC조(造)의 프레임(RC building frame) 등의 구조재료로서 사용하거나, 혹은 단열이나 내화피복 등의 비구조 재료로 사용하는 등, 그 용도에 따라 그 종류, 입경, 세골재율, 및 배합량이 적절히 결정된다.
이들 인공 경량 골재의 화학성분은, 주로, 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화철(Fe2O3, FeO), 산화 칼슘(CaO), 산화 마그네슘(MgO) 등의 금속 산화물이고, 그 절건(絶乾) 비중(specific gravity under oven-dry)은, 예를 들면, 구조용 경량 콘크리트 골재의 경우에는, 세골재에서 2.3 미만, 조골재에서 2.0 미만이다(JIS A 5002에 의함).
또한 콘크리트 조성물의 유동성을 향상시키기 위해서 첨가되는 콘크리트용 화학 혼화제로서는, 리그닌계, 폴리카르복실산계, 멜라민계, 나프탈렌계, 혹은 아미노술폰산계 등의 폴리에테르계 감수제, 카르복실기 함유 폴리에테르계 감수제, AE 감수제, 고성능 AE 감수제 등과 같은, 보통 사용되고 있는 콘크리트용 화학 혼화제 중에서 적당히 선택할 수 있다.
이와 같이, 시멘트, 물, 및 인공 경량 골재로 된 세골재에 콘크리트용 화학 혼화제와, 음이온성 방향족 화합물로부터 선택되는 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 혼련하여 혼련물을 제조한 후, 이 혼련물에 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 첨가해서 다시 혼련하고, 최후에 인공 경량 골재로 된 조골재를 가해서 혼련하여 콘크리트 조성물을 제조하도록 했으므로, 골재로서, 보통 골재보다도 비중이 가벼운 인공 경량 골재를 사용했을 경우라도, 충분한 유동성을 확보하면서, 상기 인공 경량 골재를 콘크리트 중에 균일하게 분포시킬 수 있다. 따라서, 작업성을 개선할 수 있음과 아울러 강도가 균일한 경량 콘크리트를 제작할 수 있다.
또한 상기 실시형태 4에서는, 경량 골재로서 인공 경량 골재를 사용했지만, 이것에 한정되는 것이 아니고, 본 발명은, 화산력(火山礫; lapilli) 등의 천연 경량 골재나 탄재(cinder) 등의 부산(副産) 경량 골재를 사용했을 경우, 혹은 상기 천연 경량 골재나 부산 경량 골재와 인공 경량 골재를 조합한 경량 골재를 사용했을 경우에도 적용 가능한 것은 말할 필요도 없다.
실시형태 5
상기 실시형태 4에서는, 경량 골재를 배합한 콘크리트 조성물에 대해서 설명했지만, 제방 등의 수리(水理) 구조물이나 건축 하부 구조물 등에 사용되는, 비중이 4.0 이상인 중량(重量) 골재를 그 일부 또는 전부로서 사용한 중량 콘크리트를 제조할 경우에도, 물, 시멘트, 골재에 더해서, 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와, 음이온성 방향족 화합물로부터 선택되는 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 함유하는 혼화제를 증점성 혼화제로서 배합하면, 상기 중량 골재를 콘크리트 중에 균질하게 분포시킬 수 있다. 또한 상기 중량 골재로서는, 예를 들면, 자철광이나 사철(砂鐵; iron sand) 등의 철광석, 혹은 철 등의 금속, 펄라이트(pearlite) 등을 사용할 수 있다. 이들 중량 골재는, 세골재 또는 조골재로 해서 보통 골재와 함께 배합해도 좋고, 세골재와 조골재의 양쪽으로 해서 사용해도 좋다.
이렇게 함으로써, 중량 콘크리트에 있어서의 상하 방향의 골재에 의한 불균질이 개선되어, 콘크리트 상부에 있어서 부(富)배합(rich-blending)(모르타르가 많은 배합)이 되지 않으므로, 건조 수축에 의한 균열의 발생이 억제되어, 내구성의 저하를 억제할 수 있다. 더욱이, 콘크리트를 층으로 타설하지 않고서도 수리(水理) 구조물이나 건축 하부 구조물 등을 구축할 수 있으므로, 작업 효율을 향상시킬 수 있음과 아울러, 층 타설의 경우에서 나타나는 바와 같은 구조적인 취약부가 없는 내구성이 높은 구조물의 제작이 가능해진다.
또한 본 발명은, 수리 구조물이나 건축 하부 구조물 등에 사용되는 중량 콘크리트에 한정되는 것이 아니고, 방사선을 차폐하는 차폐 콘크리트에도 적용 가능하다. 즉, 상기 차폐 콘크리트를 제조할 경우, 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와, 음이온성 방향족 화합물로부터 선택되는 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 함유하는 혼화제를 증점성 혼화제로서 배합하면, 층 타설 등을 하지 않아도 중량 골재를 콘크리트 중에 균질하게 분포시킬 수 있다. 따라서, 층 타설에 의한 구조적인 취약부가 없으므로, 차폐 콘크리트의 내구성을 향상시킬 수 있음과 아울러, 중량 골재가 콘크리트 중에 균질하게 분포하고 있으므로 방사선 차폐 효과의 변동을 없앨 수 있어, 차폐 효과를 향상시킬 수 있다.
또한 상기 실시형태 4 및 5에서는, 골재의 일부 또는 전부로서 경량 골재 또는 중량 골재를 배합했을 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명은, 예를 들면, 건축 폐재(廢材)나 구리 슬래그(slag) 골재 등의 폐기물을 원료로 하는 골재를 사용한 경우와 같이, 경량 골재와 중량 골재의 양쪽이 혼합된 골재를 사용했을 경우에도 적용 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 조강성, 유동성, 셀프 레벨링성, 및 재료분리 저항성이 우수함과 아울러 내수성도 우수한 콘크리트 조성물을 얻을 수 있으므로, 용수(湧水) 지층에서의 시일드 공법에 있어서의 시일드 콘크리트의 구축이나, 바이브레이터에 의한 다짐 충전이 곤란한 건축물의 시공, 더욱이는 해양 구조물이나 땅속 구조물 등의, 물이 존재하는 장소에서의 콘크리트 시공을 용이하고도 확실하게 할 수 있다.
또한 콘크리트 파일을 구축할 때에도, 콘크리트 타설 시에 있어서의 흙탕물이나 구멍벽 토사(土砂) 등의 혼입을 대폭 저감할 수 있으므로, 여백 충전을 거의 하지 않고서도 콘크리트 파일을 구축할 수 있다.
더욱이 골재로서, 보통 골재와의 비중차가 큰 골재를 배합했을 경우라도, 상기 골재를 콘크리트 중에 균일하게 분산시킬 수 있으므로, 균질성이 높은 경량 콘크리트나 중량 콘크리트를 용이하게 제조할 수 있다.

Claims (15)

  1. 시멘트, 물 및 골재에 증점성 혼화제를 첨가해서 혼련한 콘크리트 조성물에 있어서, 상기 증점성 혼화제는, 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)와 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 함유하는 첨가제이고, 상기 화합물 (A)와 상기 화합물 (B)가, 양성(兩性) 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (A)와 음이온성 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (B)의 조합, 또는 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (A)와 음이온성 방향족 화합물로부터 선택되는 화합물 (B)의 조합, 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (A)와 브롬 화합물로부터 선택되는 화합물 (B)의 조합으로부터 선택되는 첨가제 중의 어느 하나의 첨가제를 사용한 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 증점성 혼화제는, 양이온성 계면 활성제로부터 선택되는 화합물 (A)와 음이온성 방향족 화합물로부터 선택되는 화합물 (B)를 함유하는 혼화제를 사용함과 아울러, 상기 화합물 (A)와 상기 화합물 (B)를, 단위 물의 양(unit amount of water)에 대하여, 각각 0.5∼5.0 중량％의 비율로 배합한 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 콘크리트 조성물에 있어서의 물/시멘트의 비를 30∼60%로 한 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 콘크리트 조성물에, 콘크리트용 화학 혼화제를, 시멘트에 대하여, 0.5∼5.0 중량％의 비율로 추가로 배합한 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 콘크리트용 화학 혼화제로서, 카르복실기 함유 폴리에테르계 감수제(減水劑)를 사용한 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 골재로서 조골재와 세골재를 사용함과 아울러, 상기 골재에 함유되는 세골재의 비율인 세골재율을 30∼45%로 한 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
  7. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 골재의 적어도 일부 또는 전부로서, 보통 골재보다도 비중이 적은 골재, 및 보통 골재보다도 비중이 큰 골재 중의 어느 한쪽 또는 양쪽을 사용한 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 기재한 콘크리트 조성물을 제조하는 방법으로서, 시멘트, 물 및 골재에 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 첨가해서 혼련한 후, 상기 혼련물에 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 첨가해서 다시 혼련해서 상기 콘크리트 조성물을 제조하도록 한 것을 특징으로 하는 콘크리트 조 성물의 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 기재한 콘크리트 조성물의 점성을 조정하는 방법으로서, 상기 콘크리트 조성물에, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A) 및 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B) 중의 어느 한쪽 또는 양쪽을 첨가하여, 상기 콘크리트 조성물의 점성을 조정하도록 한 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물의 점성 조정 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 화합물 (A)와 상기 화합물 (B)의 초기 배합 비율을 약 1:1로 한 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물의 점성 조정 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 콘크리트 조성물의 점성이 제조시의 점도보다도 저하하여 있을 경우에는, 상기 콘크리트 조성물에 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 첨가하도록 한 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물의 점성 조정 방법.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 콘크리트 조성물의 타설(打設)현장에 있어서의 점성이 제조시의 점도보다도 높아져 있을 경우에는, 상기 콘크리트 조성물에 상기 제2의 수용성 저분자 화합물 (B)를 첨가하도록 한 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물의 점성 조정 방법.
  13. 제9항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 콘크리트 조성물을 콘크리트 펌프로써 압송해서 타설할 경우에는, 상기 콘크리트 조성물에 미리, 상기 제1의 수용성 저분자 화합물 (A)를 첨가하고 나서 압송하도록 한 것을 특징으로 하는 콘크리트 조성물의 점성 조정 방법.
  14. 지반(地盤)을 굴착한 구멍의 내부에 철근 바구니(cage)를 삽입하고, 상기 구멍 속으로 트레미관(tremie pipe)을 통하여 콘크리트 조성물을 압송해서 타설하여 콘크리트 파일을 구축하는 현장 치기 콘크리트 파일의 구축 방법에 있어서, 상기 콘크리트 조성물로서, 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 기재한 콘크리트 조성물을 사용한 것을 특징으로 하는 현장 치기 콘크리트 파일의 구축 방법.
  15. 제14항에 있어서, 최초에 상기 증점성 혼화제를 배합한 콘크리트를 소정 깊이까지 타설한 후, 상기 증점성 혼화제를 배합하지 아니한 콘크리트를 타설해서 콘크리트 파일을 구축하도록 한 것을 특징으로 하는 현장 치기 콘크리트 파일의 구축 방법.
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