KR20110126294A - 숏크리트를 이용한 교면 포장공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량의 상판(1) 상부에 숏크리트를 타설하여 방수층(100)을 형성하는 방수층 형성단계; 방수층(100)의 상부에 아스콘을 포설하여 포장층(200)을 형성하는 포장층 형성단계;를 포함하는 숏크리트를 이용한 교면 포장공법을 제시함으로써, 보수 및 재시공이 용이하여 공사기간 및 비용을 줄일 수 있도록 한다.

Description

숏크리트를 이용한 교면 포장공법{PAVEMENT METHOD FOR BRIDGE USING SHOTCRETE}

본 발명은 토목 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는 교면 포장공법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 교면 포장공법을 설명하기 위한 단면도이다.

종래에는 교량의 상판(1) 위에 시트, 도막, 침투 등의 방식에 의해 방수층(2)을 형성하고, 그 위에 아스콘에 의한 포장층(3)을 형성하는 포장공법을 일반적으로 적용하여 왔다.

교면의 포장은 지표와 달리 배수가 원활하지 못하므로 파손이 발생하기 쉽고, 파손이 발생하면 사고의 위험이 대단히 높으므로, 3~5년 주기로 재포장을 실시하는 것이 일반적이다.

그런데, 위와 같은 종래의 포장공법에 의해 포장구조를 형성하는 경우, 파손된 포장층(3)의 절삭과정에서 방수층(2)이 손상될 수밖에 없어 결국 방수층(2)까지 재시공하여야 하는바, 공사기간 및 비용이 과도하게 소요된다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 보수 및 재시공이 용이하여 공사기간 및 비용을 줄일 수 있도록 하는 교면 포장공법 및 이에 사용되는 숏크리트 조성물을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 교량의 상판(1) 상부에 숏크리트를 타설하여 방수층(100)을 형성하는 방수층 형성단계; 상기 방수층(100)의 상부에 아스콘을 포설하여 포장층(200)을 형성하는 포장층 형성단계;를 포함하는 숏크리트를 이용한 교면 포장공법을 제시한다.

상기 방수층 형성단계는 숏크리트 분사장치에 의해 상부로부터 교량의 상면을 향하여 상기 숏크리트를 분사함과 아울러, 상기 숏크리트 분사장치의 분사노즐(10)이 원형을 그리면서 좌우로 구동하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 숏크리트는 시멘트-모래의 중량비가 1:2 ~ 1:3이고, 물-바인더 비가 50~60 중량부인 것이 바람직하다.

상기 숏크리트는 실리카 퓸 6~10 중량부(시멘트 대비)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 숏크리트는 폴리머 4~8 중량부(시멘트 대비)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 숏크리트는 AE제 0.5~1.0 중량부(시멘트 대비)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 보수 및 재시공이 용이하여 공사기간 및 비용을 줄일 수 있도록 하는 교면 포장공법 및 이에 사용되는 숏크리트 조성물을 제시한다.

도 1은 종래의 교면 포장공법에 의한 포장체의 단면도.
도 2 이하는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것으로서,
도 2는 본 발명의 교면 포장공법에 의한 포장체의 단면도.
도 3은 숏크리트 분사노즐에 의한 분사공정의 제1 상태도.
도 4는 숏크리트 분사노즐에 의한 분사공정의 제2 상태도.
도 5 내지 15는 숏크리트의 물성에 관한 시험결과의 그래프.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 2 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 교면 포장공법은 기본적으로, 교량의 상판(1) 상부에 숏크리트를 타설하여 방수층(100)을 형성하는 방수층 형성단계; 방수층(100)의 상부에 아스콘을 포설하여 포장층(200)을 형성하는 포장층 형성단계;를 포함하여 구성된다.

즉, 교량의 상판(1) 상부에 방수층을 형성함에 있어서, 종래와 같이 시트, 도막, 침투 등의 방식을 취하는 것이 아니라, 숏크리트를 타설하는 방식을 취한다는 점에 특징이 있는 것이다.

이는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 숏크리트는 본래 고압분사에 의해 터널의 벽면, 상면 등에 콘크리트를 뿜어붙이기 위하여 개발된 공법이므로, 이를 교량의 상판 상부(바닥면)에 타설하는 경우, 밀실한 구조를 얻을 수 있어 충분한 방수효과를 얻을 수 있다.

둘째, 종래의 방수층에 비해 상대적으로 저렴한 비용에 의해 두껍고(3cm 정도) 강도가 우수한 방수층을 형성할 수 있으므로, 보수 및 재시공을 위한 포장층의 절삭 시 일부 방수층(숏크리트 타설층)이 손상될 것이지만, 이에 불구하고 잔여 방수층이 충분한 두께를 유지할 수 있는바, 별도의 방수 시공의 필요 없이 곧바로 포장작업을 수행하면 된다.

즉, 종래와 같이 방수층의 재시공이 불필요하므로, 공사기간 및 비용을 줄일 수 있는 것이다.

방수층 형성을 위한 숏크리트의 타설 작업은 별도의 숏크리트 분사장치에 의해 자동으로 수행하는 것이 공사의 품질을 높이고 공사기간을 단축할 수 있다는 측면에서 바람직하다.

여기서, 숏크리트 분사장치는 상부로부터 교량의 상면을 향하여 숏크리트를 분사함과 아울러, 그 숏크리트 분사장치의 분사노즐(10)이 원형을 그리면서 좌우로 구동하도록 구성하는 것이 바람직하다(도 2,3).

이와 같이 숏크리트를 분사하여야 더욱 밀실한 포장층을 얻을 수 있기 때문이다.

이하, 본 발명에 의한 교면 포장공법에 사용되는 숏크리트의 조성에 관하여 설명한다.

표 1은 본 발명에 의한 공법에 사용될 숏크리트 재료로서 개발하기 위한 재료의 목표치이다.

이는 초기 강도 및 장기강도, 방수층의 형성을 위한 투수저항성, 기존 콘크리트와 우수한 부착성능, 고내구성, 고열 아스콘 시공에 대한 저항성 등의 확보를 위해 설정한 것이다.

초속경 시멘트는 보수 보강 시간 단축을 위하여 교면 포장 보수 전용 아윈계 초속경 시멘트 사용하였으며, 사용된 시멘트의 물리 화학적 특성은 표 2와 같다.

잔골재는 3호사, 5호사, 6호사 규사를 혼합한 혼합골재를 사용하였고, 골재의 물리적 특성은 표 3과 같으며 시험에 사용된 혼합골재의 입도 분포는 도 5와 같다.

실리카 퓸은 숏크리트의 유동성을 좋게 하면서도, 점도를 향상시켜 반발률을 작게 하고, 장기강도를 증진시키는 등 숏크리트의 물성을 향상시킬 수 있다.

실리카 퓸의 물리 화학적 특징은 표 4에 나타나 있다.

폴리머는 분말형태 폴리머를 사용하였으며, 물리적 특징은 표 5에 나타내었다.

AE제는 콘크리트 내부에 독립된 미세기포를 발생시켜 콘크리트의 워커빌리티와 동결융해 저항성을 증가시킨다.

사용된 분말형 AE제의 물리적 특성은 표 6에 나타냈다.

배합 설계는 시멘트-모래의 중량비에 따라 1:2.0, 1:2.5, 1:3.0으로 구분하였고, 실리카 퓸 8 중량부, 폴리머 중량부, AE제 0.6 중량부를 첨가하였으며, W/B는 55 중량부이고, 구체적 내용은 표 7과 같다.

압축강도 시험은 KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 입각하여 40×40×40㎜의 공시체를 제작하고, 매초 (800±50)N의 하중 속도로 재하하여 최대 하중을 측정 산출하였으며, 재령 3시간, 1일, 28일에 측정하였고, 측정 결과는 도 6에 나타내었다.

휨강도 시험은 KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 입각하여 40×40×160㎜의 공시체를 제작하고, 지간의 거리를 100㎜로 하여 공시체의 중앙을 매초 (50±10) N의 최대 하중 속도로 재하하면서 최대 하중을 측정하여 산출하였다.

위 공시체를 이용하여 재령 3시간, 1일, 28일에 측정하였으며, 휨강도 측정 결과는 도 7에 나타내었다.

염화물 이온 침투 저항성 시험은 KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에 입각하여 150×150×550㎜ 공시체 제작 후 Φ100×50㎜의 코어를 채취하여 제작된 공시체를 KS F 2711(전기 전도도에 의한 콘크리트의 염소이온 침투 저항성 시험 방법)에 따라 실행하였다.

염화물 이온 침투 저항성의 기준은 표 8과 같다.

위 공시체를 이용하여 재령 1일, 28일에 측정하였고, 측정 결과는 도 8 내지 11에 나타내었다.

화상분석은 ASTM C 457(Standard Test Method for Microscopical of Air Void Content and Parameters of the Air Void System in Hardened Concrete)의 리니어트래버스방법을 적용응용한 자동화 측정방법으로 주어진 화상(Image)으로부터 정량적인 정보를 추출할 수 있으며, 컴퓨터에 의한 자동제어를 통하여 계측환경에 의한 오차를 줄여 인식 정밀도가 매우 높다.

화상분석을 이용하여 공극의 크기와 분포도, 높이, 면적, 위치, 형상 등을 분석한 후 전체 공기량, 간격계수, 비표면적, 공극 크기별 공기량, 공극 크기별 개수 등 콘크리트 내부 공극구조를 보다 신속하고 정확하게 파악할 수 있다.

또한, 장비의 구성 및 사용방법이 전문자적 기술을 요구하지 않으며 구조물의 시편을 통해 측정면 연마만으로도 직접적인 분석이 가능하다는 장점이 있다.

이러한 화상분석 시험은 상기 배합비에 따라 재령 28일에 측정하였다.

건식 스프레이 모르타르의 경우 굳기 전 공기량 측정이 힘들어 재령 28일의 공시체를 화상분석을 통하여 간접적으로 공기량을 측정하였다.

공기량 측정 결과는 도 12에 나타내었다.

간격계수는 모르타르 내부에 산재하고 있는 공극을 동일한 크기와 동일한 간격으로 배부하였을 때, 시멘트 페이스트 속의 가장 먼 점으로 가장 가까운 공극벽에 대한 거리로서 정의된다.

이는 입방체의 반대편에 위치한 두 공극의 외주 사이의 거리를 반으로 나눈 것과 같다.

이러한 간격계수는 간접적으로 모르타르의 내구성을 평가하는 지수로 사용된다.

간격계수와 비표면적의 측정 결과는 도 13,14에 나타내었다.

내 알칼리성 실험은 양생 28일 후 압축 강도 시험체를 포화 수산화칼슘 용액 (50±2℃)에서 28일 동안 담그고, 이후 젖은 헝겊으로 싸서 상온으로 냉각시킨 후 압축 강도를 측정하는 방식으로 수행된다.

내 알칼리성 시험결과는 도 15와 같다.

표 9는 상술한 재료의 목표치와 시험 결과를 비교한 것이다.

표 9에 나타난 바와 같이, 표 7의 시험배합은 표 1의 재료의 목표치를 충분히 만족하는 것으로 나타났다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

1 : 상판 10 : 분사노즐
100 : 방수층 200 : 포장층

Claims (6)

1. 교량의 상판(1) 상부에 숏크리트를 타설하여 방수층(100)을 형성하는 방수층 형성단계;
   상기 방수층(100)의 상부에 아스콘을 포설하여 포장층(200)을 형성하는 포장층 형성단계;를
   포함하는 숏크리트를 이용한 교면 포장공법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 방수층 형성단계는
   숏크리트 분사장치에 의해 상부로부터 교량의 상면을 향하여 상기 숏크리트를 분사함과 아울러, 상기 숏크리트 분사장치의 분사노즐(10)이 원형을 그리면서 좌우로 구동하도록 하는 것을 특징으로 하는 숏크리트를 이용한 교면 포장공법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 숏크리트는
   시멘트-모래의 중량비가 1:2 ~ 1:3이고,
   물-바인더 비가 50~60 중량부인 것을 특징으로 하는 숏크리트를 이용한 교면 포장공법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 숏크리트는
   실리카 퓸 6~10 중량부(시멘트 대비)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 숏크리트를 이용한 교면 포장공법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 숏크리트는
   폴리머 4~8 중량부(시멘트 대비)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 숏크리트를 이용한 교면 포장공법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 숏크리트는
   AE제 0.5~1.0 중량부(시멘트 대비)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 숏크리트를 이용한 교면 포장공법.

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