KR20110006242A - 투수콘크리트 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포틀랜드시멘트 20~40kg에 α-반수석고를 2~15kg, CSA(Calcium sulfo aluminate)2∼10 kg와 생석회(CaO) 0.5~5kg 타타르산 Tartaric acide( C4H6O6.) 0.05∼1.0 kg 고성능 감수제를 시멘트의 0.5∼1.0kg, 스테아린산염(Ca(C18H35O2)2) 0.1~0.5kg, 10~20㎜의 천연야자섬유 1~3kg, 송이석을 미분쇄한 분말도(2,000~5,000cm2/g) 3~20kg, 재활용 황토벽돌을 분쇄한 골재와 모르타르 생산 공장에서 모래선별 후 부산물로 발생하는 콩자갈(5mm~ 10mm)을 80~85kg를 혼합한 신개념의 기능성 투수콘크리트용 모르타르조성물로써 초속경, 고강도, 무수축, 친환경, 고내구성의 기능을 갖는 다기능성 투수콘크리트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

투수콘크리트 조성물 및 그 제조방법 {The composition and manufacturing method of water permeable concrete}
본 발명은 자건거도로, 생태공원내 산책로, 탐방로, 체험마을내 도로, 주차장등 의 투수성이 요하는 도로 및 하천등의 투수콘크리트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
기존 투수콘크리트의 경우에는 인근의 레미콘 batcher에서 보통포틀랜트 시멘트와 천연골재, 부순골재 및 순환골재와 착색재로 무기계안료를 첨가하고 최소한의 물을 사용하여 노슬럼프 상태로 혼합하여 덤프트럭으로 운반 포설하는 습식방식으로 시공되고 있고, 운반과정상에 수분증발을 막기 위해서 별도의 양생포 및 차단장치를 덤프트럭에 설치하여 운행하고 있으며 현장여건상의 공사 지연시 제품의 겉마름으로 현장에서 살수하는 등 시공상의 문제점과 레미콘 batcher에서 현장시공까지의 90분 이내에서만 작업이 가능하여 작업의 한계성이 있으며 천연골재사용으로 골재원의 고갈에도 영향이 있다.
또한 기존의 투수콘크리트의 경우에는 시멘트의 건조수축으로 인한 건조수축 균열과 시멘트 및 골재외의 가용성 염류등에 의한 원인으로 발생되는 백화현상으로 인한 문제가 야기되기도 하며 동결융해로 인한 팽창압으로 인하여 균열 및 표면박리현상도 발생하고 있는게 현실이며, 시멘트의 특성상 압축강도는 우수하나 휨강도에는 취약한 부분이 있어 지반침하 및 하중에 의한 균열발생도 나타나는게 현실이다.
종래의 경우 습식생산방식의 작업시간(운반거리)이 90분 이내로 한정되어 있어 작업현장의 한계성을 해결하고자 모르타르화 하는 건식방식으로 생산하여 현장에서 물만 부어 작업이 가능하도록 하여 작업성 및 시공의 용이성을 향상하고자 하며, 천연골재의 고갈 문제를 황토벽돌 공정에서 발생되는 황토벽돌과 모르타르 생산 공장에서 모래선별 후 부산물로 발생하는 콩자갈(5mm~10mm)를 재활용하고, 시공후 시멘트의 건조수축으로 인한 균열, 표면박리, 백화발생을 방지하고 내구성 및 긴급공사가 가능하도록 초속경, 고강도성과 원적외선 및 탈취기능을 가지며, 천연야자섬유를 사용하여 휨강도를 향상시키고 송이석을 미분쇄하여 천연안료로 사용하여 투수콘크리트 조성물을 개발하자 한다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 재활용 황토벽돌과 모르타르 생산공장에서 발생하는 콩자갈을 80~85kg, 포틀랜드시멘트 20~40 kg에 초속경 및 고강도재료로 α-반수석고를 2~15kg, CSA(Calcium sulfo aluminate)2∼10 kg와 시멘트건조수축 방지제로 생석회(CaO) 0.5~5kg를 사용하며, 현장 작업시간 조절을 위해 지연제로 타타르산 Tartaric acide( C4H6O6.) 0.05∼1.0 kg 고성능 감수제를 시멘트의 0.5∼1.0kg, 백화방지를 위해 스테아린산염계(Ca(C18H35O2)2)를 0.1~0.5kg, 투수콘크리트의 휨강도 향상을 위해 10~20㎜크기의 천연 야자섬유를 1~3kg, 원적외선 및 탈취효과의 기능을 부여하기 위해 송이석을 미분쇄한 분말도(2,000~5,000cm2/g) 3~20kg를 혼합한 신개념의 기능성 투수콘크리트용 모르타르조성물로써 초속경, 초고강도, 무수축, 친환경, 고내구성의 기능을 갖는 다기능성 투수콘크리트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 종래의 투수콘크리트제품에 비해 현장에서 물만 부어 시공하므로써 작업시간 및 운반시간의 제한이 없어 시공성 및 작업성이 유리하며 건조수축으로 인한 균열발생이 없어 균열유발발생줄눈 공정을 생략할 수 있다. 또한 시멘트 백화현상을 방지할 수 있으며, 동결융해저항성이 우수하며 약2~4배의 우수한 투수성 가지며, 초기강도(재령1일)에서 약 8~10배의압축강도를 향상되었고, 천연야자섬유를 사용하여 휨강도에도 2.3~3.3배 향상되었으며, 인공섬유에 비해 가격이 저렴하여 경제성 및 친환경성에 유리하다
또한, 기존 제품에 비해 응결시간이 약 2~20배 빠르므로 공기단축효과와 긴급공사에 적합하고 α-반수석고와, 송이석분말을 친환경성과 기능성의 투수콘크리트 제조가 가능하며 황토골재와 콩자갈를 재활용하므로서 환경친화적인 장점이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 투수콘크리트용 드라이모르타르의 조성물에 관한 것으로서 포틀랜드시멘트 20~40 kg에 초속경, 고강도, 팽창제어 재료로 α-반수석고를 2~15kg, CSA(Calcium sulfo aluminate)2∼10 kg와 생석회(CaO) 0.5~5kg를 사용하며, 현장 작업시간 조절을 위해 지연제로 타타르산 Tartaric acide( C4H6O6.)
0.05∼1.0 kg 지연제로 타타르산( C4H6O6.) 및/또는 구연산(C6H8O7)을 사용할 수도 있다.
분말형 나프탈렌계 고성능 감수제를 시멘트의 0.5∼1.0kg, 백화방지를 위해 스테아린산염계(Ca(C18H35O2)2)를 0.1~0.5kg,
감수제로 나프탈렌계화합물, 리그린계화합물, 폴리카르본산계화합물 중에서 선택된 어느 하나의 화합물 이거나 둘이상의 화합물을 사용할 수도 있다.
투수콘크리트의 휨강도 향상을 위해 10~20㎜크기의 야자섬유 1~3kg을 첨가하였으 며,
천연섬유로 사탕수수섬유, 황마섬유 중에서 선택된 어느 하나의 화합물 이거나 둘이상의 화합물을 사용할 수도 있다.
원적외선 및 탈취효과의 기능을 부여하기 위해 다기성(원적외선, 음이온등) 송이석을 볼밀로 미분쇄한 분말도(2,000~5,000cm2/g) 3~20kg와 재활용 황토벽돌을 1~10mm로 분쇄한 골재와 레미탈공장에서 모래 선별후 부산물로 발생되는 콩자갈을 80~85kg를 고밀도 믹서(드럼타입)에서 120~200초 혼합한 신개념의 기능성 투수콘크리트용 모르타르조성물로써 초속경, 고강도, 무수축, 친환경, 고내구성의 기능을 갖는 다기능성 투수콘크리트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에서 사용된 각 조성물의 작용기구를 설명하며,
스테아린산계 화합물은 화학적 반응하지 않고, 물리적으로 충전되어 친수되어 친수기는 모세관 공극에서 시멘트 및 골재로 배향하고, 소수기에는 모세관 공극의 내부로 배향함으로써 모세관공극에서의 수분 이동을 막아 백화성분이 콘크리트 및 모르타르의 표면으로 이동하는 것을 방지하여 백화를 저감시키게 된다. 백화방지제는 스테아린산계화합물 및/또는 실란계화합물을 사용할 수도 있다.
α-반수석고, CSA, CaO 는
속경성 및 무수축성을 확보하기 위해 조강바인더(CSA, α-반수석고)를 사용하였다.
조강바인더의 수화반응을 살펴보면,
① 3CaO.3Al2O3.CaSO4+18H2O
→3CaO.Al2O3.3CaSO4.12H2O+2Al(OH)3
② 3CaO.3Al2O3.CaSO4+2CaSO4+32H2O
→3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O+2Al(OH)3
③ 3CaO.3Al2O3.CaSO4+6Ca(OH)2+2CaSO4+26H2O
→3(3CaO.Al2O3.3CaSO4.12H2O)
④ 3CaO.3Al2O3.CaSO4+6Ca(OH)2+8CaSO4+74H2O
→3(3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O)
조강바인더에(CSA:3CaO.3Al2O3.CaSO4)에 α-반수석고를 공급하여 팽창물질인 Ettringite를 생성시켜 무수축성을 확보하였고 OPC내부의 C3A와 반응하여 C3A 활성을 촉진시켜 속경성을 부여하였음.
α반수석고(α·CaSO4·1/2H2O)는 [도1]에서 보는바와 같이 이수석고(CaSO4·2H2O)로부터 상압수용액법, 가압수열법, 마이크로웨이브법 및 수열반응법 등에 의해 습식가압 탈수화하여 건조 제조되어진다.
이러한 과정으로부터 제조되는 α반수석고는 시멘트와 동등한 기계적 강도를 가지며, 속경성을 지니고 있어 주로, 의료용 및 공업용 형재등에 사용되어지고 있다.
천연야자섬유의 균열구속효과 및 역학적 거동으로 나타내어, 취성 매트릭스 내에 섬유를 분산시킴에 의해. 인장.휨강도 및 충격강도 등에 역학적으로 성질이 개선되며 인공섬유에 비해 가격이 저렴하고 성능도 우수한 특성을 보이고 있다.
또한 α-반수석고와 송이석을 사용하여 인체의 신진대사기능의 활성화를 돕는 원적외선 방사골재를 사용하였다.
송이석을 미분쇄하여 천연안료로 사용하므로써 친환경성과 경제성을 확보하였다.
[표1] 사용재료별 물리.화학적 특성
재료명 화학성분 물리적특성
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O ig.loss 분말도
(cm2/g)		 진비중
시멘트 21.21 5.17 3.34 62.72 2.41 2.34 1.20 3250 3.15
CSA 10.94 35.96 2.16 41.75 0.20 8.55 0.28 0.46 4230 2.83
황토골재 51.96 26.46 5.36 1.80 1.13 0.05 9.51 - -
생석회 2.96 1.13 1.88 74.96 3.27 - 14.77
송이석분말 40.42 18.10 10.87 2.75 1.78 2.94 0.93 1.37 4628 1.18
재료명 화학성분 물리적특성
이수
석고		 반수
석고		 CaCO3 SO3 MgO 분말도
(cm2/g)		 진비중
α-반수석고 4.43 90.08 1.27 1.32 2.41 1658 2.6
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하기로 한다.
실시예 1
제1공정(재활용 골재 제조)
황토벽돌 공장에서 부산물로 발생하는 황토벽돌 1000 kg
을 크러셔를 이용하여 분쇄 및 골재크기 5~10mm로 선별하고,
레미탈 공장에서 모르타르의 잔골재로 활용하기 위해 건조 및 선별하고 부산물로 발생한 콩자갈 크기 5~10mm를 황토골재와 50:50의 비율로 혼합하여 제조한 후에
제2공정(송이석 분말 제조)
송이석 100 kg,
분쇄조제로 디에칠글리콜(DEG Diethylene glycol) 0.1 kg을 혼합하여 분말도 2,000~5,000cm2/g으로 미분쇄하여 제조한 후에
제3공정(다기능성 투수콘크리트용 드라이모르타르 제조)
보통포트랜트 시멘트 13kg,
α-반수석고 1.3kg,
알루미나설포계 광물 CSA(Calcium sulfo aluminate) 1.3kg,
생석회 0.5kg,
타타르산 Tartaric acide( C4H6O6.) 0.05kg,
스테아린산염(Ca(C18H35O2)2) 0.065kg,
천연야자섬유 2㎏,
나프탈렌계 분말형 고성능감수제 0.5kg,
제2공정에서 제조된 조성물 3kg와
제1공정에서 제조된 조성물 78.29kg을
고밀도 드럼믹서에서 혼합하여 투수콘크리트용 모르타르의 조성물을 제조하였다.
실시예2
제1공정(재활용 골재 제조)
황토벽돌 공장에서 부산물로 발생하는 황토벽돌 1000 kg
을 크러셔를 이용하여 분쇄 및 골재크기 5~10mm로 선별하고,
레미탈 공장에서 모르타르의 잔골재로 활용하기 위해 건조 및 선별하고 부산물로 발생한 콩자갈 크기 5~10mm를 황토골재와 50:50의 비율로 혼합하여 제조한 후에
제2공정(송이석 분말 제조)
송이석 100 kg,
분쇄조제로 디에칠글리콜(DEG Diethylene glycol) 0.1 kg을 혼합하여 분말도 2,000~5,000cm2/g으로 미분쇄하여 제조한 후에,
제3공정(다기능성 투수콘크리트용 드라이모르타르 제조)
보통포트랜트 시멘트 13kg,
α-반수석고 1.3kg,
알루미나설포계 광물 CSA(Calcium sulfo aluminate) 1.3kg,
생석회 0.5kg,
스테아린산염(Ca(C18H35O2)2) 0.065kg,
천연야자섬유 2㎏,
나프탈렌계 분말형 고성능감수제 0.5kg,
타타르산 Tartaric acide( C4H6O6.) 0.05kg,
제2공정에서 제조된 조성물 3kg와
제1공정에서 제조된 조성물 78.29kg을
고밀도 드럼믹서에서 혼합하여 투수콘크리트용 모르타르의 조성물을 제조하였다.
실시예3
제1공정(재활용 골재 제조)
황토벽돌 공장에서 부산물로 발생하는 황토벽돌 1000 kg
을 크러셔를 이용하여 분쇄 및 골재크기 5~10mm로 선별하고,
레미탈 공장에서 모르타르의 잔골재로 활용하기 위해 건조 및 선별하고 부산물로 발생한 콩자갈 크기 5~10mm를 황토골재와 50:50의 비율로 혼합하여 제조한 후에,
제2공정(송이석 분말 제조)
송이석 100 kg,
분쇄조제로 디에칠글리콜(DEG Diethylene glycol) 0.1 kg을 혼합하여 분말도 2,000~5,000cm2/g으로 미분쇄하여 제조한 후에,
제3공정(다기능성 투수콘크리트용 드라이모르타르 제조)
보통포트랜트 시멘트 12kg,
α-반수석고 1.2kg,
알루미나설포계 광물 CSA(Calcium sulfo aluminate) 1.2kg,
생석회 0.5kg,
스테아린산염(Ca(C18H35O2)2) 0.060kg,
천연야자섬유 2㎏,
나프탈렌계 분말형 고성능감수제 0.5kg,
타타르산 Tartaric acide( C4H6O6.) 0.10kg,
제2공정에서 제조된 조성물 3kg와
제1공정에서 제조된 조성물 79.44kg을
고밀도 드럼믹서에서 혼합하여 투수콘크리트용 모르타르의 조성물을 제조하였다.
실시예4
제1공정(재활용 골재 제조)
황토벽돌 공장에서 부산물로 발생하는 황토벽돌 1000 kg
을 크러셔를 이용하여 분쇄 및 골재크기 5~10mm로 선별하고,
레미탈 공장에서 모르타르의 잔골재로 활용하기 위해 건조 및 선별하고 부산물로 발생한 콩자갈 크기 5~10mm를 황토골재와 50:50의 비율로 혼합하여 제조한 후에,
제2공정(송이석 분말 제조)
송이석 100 kg,
분쇄조제로 디에칠글리콜(DEG Diethylene glycol) 0.1 kg을 혼합하여 분말도 2,000~5,000cm2/g으로 미분쇄하여 제조한 후에,
제3공정(다기능성 투수콘크리트용 드라이모르타르 제조)
보통포트랜트 시멘트 11kg,
α-반수석고 1.1kg,
알루미나설포계 광물 CSA(Calcium sulfo aluminate) 1.1kg,
생석회 0.5kg,
스테아린산염(Ca(C18H35O2)2) 0.055kg,
천연야자섬유 2㎏,
나프탈렌계 분말형 고성능감수제 0.5kg,
타타르산 Tartaric acide( C4H6O6.) 0.20kg,
제2공정에서 제조된 조성물 3kg와
제1공정에서 제조된 조성물 80.55kg을
고밀도 드럼믹서에서 혼합하여 투수콘크리트용 모르타르의 조성물을 제조하였다.
실시예5
제1공정(재활용 골재 제조)
황토벽돌 공장에서 부산물로 발생하는 황토벽돌 1000 kg
을 크러셔를 이용하여 분쇄 및 골재크기 5~10mm로 선별하고,
레미탈 공장에서 모르타르의 잔골재로 활용하기 위해 건조 및 선별하고 부산물로 발생한 콩자갈 크기 5~10mm를 황토골재와 50:50의 비율로 혼합하여 제조한 후에,
제2공정(송이석 분말 제조)
송이석 100 kg,
분쇄조제로 디에칠글리콜(DEG Diethylene glycol) 0.1 kg을 혼합하여 분말도 2,000~5,000cm2/g으로 미분쇄하여 제조한 후에,
제3공정(다기능성 투수콘크리트용 드라이모르타르 제조)
보통포트랜트 시멘트 10kg,
α-반수석고 1.0kg,
알루미나설포계 광물 CSA(Calcium sulfo aluminate) 1.0kg,
생석회 0.5kg,
스테아린산염(Ca(C18H35O2)2) 0.05kg,
천연야자섬유 2㎏,
나프탈렌계 분말형 고성능감수제 0.5kg,
타타르산 Tartaric acide( C4H6O6.) 0.30kg,
제2공정에서 제조된 조성물 3kg와
제1공정에서 제조된 조성물 81.65kg을
고밀도 드럼믹서에서 혼합하여 투수콘크리트용 모르타르의 조성물을 제조하였다.
실시예 6
실시예1~실시예4에서 제조한 조성물 100kg
물 17kg을 강제식 콘크리트 믹서기에서 90초가 혼합후에 시공하였다.
비교실시예1
보통포트랜트 시멘트 17kg, 10mm강골재 80kg, 무기질 안료 3kg 및
물 17kg을 강제식 콘크리트 믹서기에서 90초가 혼합후에 시공하였다.
실험 예
다기능성 투수콘크리트용 모르타르 조성물과 기존의 일반투수콘크리트와 비 교하여 투수성능, 압축강도, 길이변화, 동결융해, 백화억제능력을 기존제품과 비교 실시하였다.
투수시험은 KS F 2322에 준하여 실시하였고, 염에 의한 백화 및 동결융해로 인한 박리 및 균열은 장기적으로 나타나기 때문에 KS F 2456규격에 따라 동결융해 촉진시험을 진행하였으며, 백화발생유도는 10%-NaCl2수용액에 침지하여 백화발생을 촉진하여 시험을 진행하였음
또한 시멘트의 건조수축으로 발생하는 균열추정시험은 0.1*0.1*1m 길이변화시험체를 이용하여 재령70일간 측정하였다.
압축강도 시험은 KS F 2405에 의거하여 진행을 기존제품과 비교하여 실시하였다
응결시험은 KS L5108에 준하여 실시하였다.
시험항목
시험항목은 투수율시험, 길이변화, 압축강도, 휨강도, 동결융해, 백화발생시험, 응결시험을 현행 투수시멘트 콘크리트제품과 비교하여 실시하였다
시험결과
1. 투수율
투수콘크리트용 모르타르의 투수율 시험결과는 다음과 같음.
[도2] 투수율시험결과
구분 시멘트 α반수
석고		 CSA CaO 스테아린산염 천연야
자섬유		 강골재 콩자갈 황토
벽돌		 송이석분말 안료 지연제 고성능
감수제
 투수율
(%)
비교시험예1 20 - - - - - 77 - 3 - - 100
실시
예1		 13 1.3 1.3 0.5 0.065 2 - 39.15 39.15 3 - 0.05 0.5 108
실시
예2		 12 1.2 1.2 0.5 0.060 2 - 39.72 39.72 3 - 0.10 0.5 115
실시
예3		 11 1.1 1.1 0.5 0.055 2 - 40.28 40.28 3 - 0.20 0.5 120
실시
예4		 10 1.0 1.0 0.5 0.050 2 - 40.83 40.83 3 - 0.30 0.5 150
투수시험결과 비교실시예1과 실시예1~4에서 모두 현행 제품에 비해 우수한 투수율을 나타났으며,
2. 길이변화 안전성
길이변화 시험체는 0.1ㅧ 0.1 ㅧ1m 크기로 제작된 몰드와 0.00mm범위 까지 측정이 가능한 다이얼게이지를 이용하여 타설 초기부터 1hr단위로 Data값을 측정하여 재령 70일 까지 수축팽창변화를 측정하였다.
[도3] 투수콘크리트 길이변화율
구분 길이변화율(%)
1hr 2hr 3hr 1일 3일 7일 14일 21일 28일 40일 50일 70일
비교실시예1 0.00 0.00 0.00 -0.03 -0.02 -0.01 -0.02 -0.03 -0.04 -0.05 -0.06 -0.06
실시예1 0.00 -0.009 -0.012 -0.012 -0.012 -0.012 -0.012 -0.012 -0.012 -0.012 -0.012 -0.012
표3에 나타난 바와 같이, 비교실시예1의 경우 재령1일부터 건조수축을 시작하여 재령 70일에는 수축율 -0.06으로 나타났으며, 반면 투수모르타르(실시예2)의 경우에는 2hr경과시 -0.009, 3hr경과시 -0.012의 수축율을 보이고 재령70일 까지 체적변화 없이 안정적으로 나타났다.
이는 속경성 및 고강도, 무수축성을 확보하기 위해 조강바인더(α-반수석고, CSA, CaO)의 반응을 통하여 팽창을 이용한 무수축성을 확보하였다.
CSA, 생석회, α-반수석고의 경우 수축보상 및 고강도, 초속경을 부여하는 물질로써 일반적을 알려져 있다.
CSA의 경우 수화생성물은 에트링자이트를 생성하며 시험결과 시멘트대비 5~15%을 혼입시에 가장 안정적인 체적변화를 나타났으며, CaO의 경우 수화생성물은 Calcium Hydroxide(Ca(OH)2)로 인한 팽창효과이며, .
3%이상 시에는 발열반응으로 응결시간이 빨라져 작업시간 확보에 문제가 있는 것으로 나타났다.시멘트 대비 0.2~3% 혼입시에 체적변화 및 응결시간이 가장 효과적으로 나타났다
또한 α-반수석고의 경우에도 고강도, 초속경 및 팽창재의 역할을 하는데
수차례 시험을 진행한 결과 시멘트 대비 10% 혼입시에 강도, 체적변화에 안정적인 값을 나타났다.
3. 압축강도 및 휨강도
투수콘크리트의 압축강도시험은 Φ10ㅧ20 몰드로 제작하였고, 휨강도는 4ㅧ4ㅧ16㎝ 공시체를 사용하였으며 재령1일에 공시체를 분리하여 21ㅁ2℃의 수조에 넣어 양생을 실시한 후 재령별 압축강도를 측정하였다.
[표 4]투수콘크리트 압축강도 및 휨강도 시험결과
구분 압축강도(MPa) 휨강도(MPa)
1일 3일 7일 28일 28일
비교실시예1 1.5 4.2 15.2 22.9 0.38
실시예1 15.6 19.8 34.5 46.5 1.26
실시예2 13.8 17.6 28.2 38.0 0.97
실시예3 13.2 16.2 27.1 36.7 0.89
실시예4 11.4 12.6 25.7 31.5 0.86
4. 응결시험
응결시험측정결과
[표5] 타타르산 Tartaric acide( C4H6O6.)를 첨가한 응결시험측정결과
구분 시멘트 α반수
석고		 CSA CaO 스테아린산염 천연야
자섬유		 강골재 콩자갈 황토
벽돌		 송이석분말
 안료 지연제 고성능
감수제		 응결시간
초결 종결
비교시험예1 20 - - - - - 77 - - 3 - - 6:20 11:26
실시
예1		 13 1.3 1.3 0.5 0.065 2 - 39.15 39.15 3 -
 0.05 0.5 0:40 0:55
실시
예2		 12 1.2 1.2 0.5 0.060 2 - 39.72 39.72 3 - 0.10 0.5 1:20 1:35
실시
예3		 11 1.1 1.1 0.5 0.055 2 - 40.28 40.28 3 - 0.020 0.5 2:10 2:25
실시
예4		 10 1.0 1.0 0.5 0.050 2 - 40.83 40.83 3 - 0.30 0.5 3:30 3:50
실시예1의 경우 너무 빠르게 경화되어 작업성확보에 어려움이 있어 시멘트 및 α-반수석고의 반응시간 조절을 위해 타타르산 Tartaric acide( C4H6O6.)를 0.1~0.3까지 첨가하면서 작업성확보를 해결하였다.
그 결과 초결 1:20분에서 최대 3시간 30분정도의 작업시간을 확보할 수 있었다.
지연제(Retarder)란 일반적으로 시멘트의 수화반응을 억제하여 콘크리트의 응결 또는 경화를 지연시키는 물질을 말한다.
시멘트 수화반응은 시멘트가 물과 접촉하면서 수산화칼슘, 에트린자이트, 규산칼슘수화물 등을 생성하기 때문에 발생한다. 그러므로 액상 중 칼슘이온(Ca+2)이 증가하여 최고치에 이른 후 다시 감소하게 되고, 이 초고치에 도달할 때까지의 시간이 규산칼슘수화물의 생성 개시시기 또는 응결 개시시기이다.
따라서, 액상의 Ca+2가 최고치에 도달하는 시간(과포하 최대시간)을 연장시키는 화학물이 지연제로서 기능을 하며 일반적으로, 액상의 Ca+2를 봉쇄하는 것(Ca를 착염화하는 것)이나, 시멘트 입자에 수화방지막을 만드는 것이 지연제가 된다.
그러나 지연제의양이 일정량이상 사용시 과지연으로 작업성에 문제가 있으며, 초기강도발현이 저하되는 문제가 있다.
본 시험결과 지연제의량이 0.4%이상사용시에는 응결지연이 너무 되어 현장시공에 문제가 있는 것을 나타났으며, 투수콘크리트의 시공시간을 고려한 적정 사용량은 0.2~0.3%범위이가 가장 이상적으로 나타났다.
5. 백화발생시험
백화시험은 실시예3으로 제조한 조성물과 비교실시예1과 비교하여 실시하였다.
시험은 10% NaCl2수용액을 제조하여 백화발생을 촉진하여 육안으로 관찰하였으며 그 결과는 [표6]과 [도3]에 나타냈다.
[표6] 백화발생 촉진시험결과
구분 백화발생 유무
비교실시예1 유
실시예3 무
[도3]에서 보듯이 비교실시의 경우에는 침지 후 재령3일 이후부터 표면에 흰색의 백화현상이 발생한 반면, 실시예2의 경우에는 스테아린산염(Ca(C18H35O2)2)에 의해 백화억제효과로 백화발생이 없었다.
그러나 스테아린산계 사용량을 증가할 수록 백화억제효과는 증진되나, 시멘트 대비 1.0%이상 사용시에는 투수율이 저하되어, 적정사용량은 시멘트대비 약 0.3~0.6%범위가 적정한 것으로 나타났다.
6. 동결융해시험
동결융해저항성시험은 KS F 2456 급속동결융해에 대한 콘크리트의 저항 시험방법에 준하여 시험을 실시하였으며 그 시험결과는 다음과 같다.
[표7]동결융해저항성 측정시험
사이클수 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
상태
동탕성계수(%)		 실시예2 98.35 97.75 91.24 86.93 82.7 79.5 72 68.25 57.89 - -
비교
실시예1		 92.24 88.63 79.56 74.16 65.22 53.05 - - - - -
실시예2로 제조한 투수콘크리트용 모르타르의 경우 210사이클에 탄성계수 68.25%를 유지하였으며, 비교실시예1의 경우에는 120사이클에서 65.22%의 상대동탄성계수를 나타냈다.
[표7]에서 보듯이 실시예2가 비교실시예1에 비해 동결융해저항성이 탁월한 것으로 나타났다.
도1 각종 석고의 상변의 모식도
도2 본 발명의 길이변화측정결과 그래피
도3 본 발명의 백화시험 결과 사진

Claims (5)

  1. 투수콘크리트 조성물에 있어서,
    포틀랜드시멘트 20~40kg,
    α-반수석고를 2~15kg,
    CSA(Calcium sulfo aluminate)2∼10kg,
    생석회(CaO) 0.5~5kg,
    지연제 0.05∼1.0kg,
    천연야자섬유 1~3kg,
    고성능 감수제 0.5∼1.0kg,
    스테아린산염(Ca(C18H35O2)2) 0.1~0.5kg,
    송이석을 미분쇄한 분말도(2,000~5,000cm2/g) 3~20kg,
    골재크기 5~10mm의 황토골재 35~45kg, 골재크기 5~10mm의 콩자갈 35~45kg로 혼합한 골재를 70~90kg로 조성되어 있음을 특징으로 하는 투수콘크리트 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 지연제는 타타르산( C4H6O6.) 및/또는 구연산(C6H8O7)을 사용하고,
    상기 천연섬유는 야자섬유, 사탕수수섬유, 황마섬유 중에서 선택된 어느 하나의 화 합물 이거나 둘이상의 화합물로 조성되어 있음을 특징으로 하는 투수콘크리트 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 고성능 감수제는 나프탈렌계화합물, 리그린계화합물, 폴리카르본산계화합물 중에서 선택된 어느 하나의 화합물 이거나 둘이상의 화합물로 조성되어 있음을 특징으로 하는 투수콘크리트 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 백화방지제는 스테아린산계화합물 및/또는 실란계화합물 로 조성되어 있음을 특징으로 하는 투수콘크리트 조성물.
  5. 투수콘크리트용 모르타르 제조방법에 있어서,
    포틀랜드시멘트 20~40kg에 초속경, 고강도, 팽창제어 재료로 α-반수석고를 2~15kg, CSA(Calcium sulfo aluminate)2∼10kg와 생석회(CaO) 0.5~5kg를 사용하며, 현장 작업시간 조절을 위해 지연제로 타타르산 Tartaric acide( C4H6O6.) 0.05∼1.0kg 분말형 나프탈렌계 고성능 감수제를 0.5∼1.0kg 백화방지를 위해 스테아린산염(Ca(C18H35O2)2)를 휨강도 향상을 위해 천연야자섬유 1~3kg, 0.1~0.5kg, 원적외선 및 탈취효과의 기능을 부여하기 위해 송이석을 볼밀로 미분쇄한 분말도(2,000~5,000cm2/g) 3~20kg와 재활용 황토벽돌을 5~10mm로 분쇄한 골재와 레미탈공장에서 모래 선별후 부산물로 발생되는 콩자갈을 80~85kg를 고밀도 믹서(드럼타입)에서 120~200초 혼합하여 제조함을 특징으로 투수콘크리트용 모르타르조성물 및 제조방법에 관한 것이다.
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