KR20120017716A - 콘크리트 방호벽에 사용되는 표면강화재 수용성 폴리머 모르타르의 조성물 및 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주행 중인 차량이 대향 차도 또는 차도 밖으로 이탈하는 것을 방지하기 위해 도로 중앙 또는 도로 측면에 설치되는 콘크리트 방호벽(도로 중앙분리대 포함)에 적용되는 표면강화용 수용성 폴리머 모르타르 조성물 및 제조 방법에 관한 것으로,
본 발명의 사용된 표면강화용 수용성 폴리머 모르타르 조성물은 초속경 시멘트나 조강 시멘트의 중량비 35-50%, 순환잔골재 25-40%, 수용성 폴리머 17-20%, 소포제 0.5-1.5%, 폐분진 2-3%, 유동화제 1.5-4.5%로 이루어지는 것으로 충분히 교반하는 것을 특징으로 한다.
발명에 의한 표면강화용 수용성 폴리머 모르타르 조성물은 도로 중앙이나 측면에 설치되는 콘크리트 방호벽에 겨울철에 사용되는 융빙제의 염화물과 차량이동에 의한 우수나 눈 등의 물의 벽면타격에 의한 콘크리트 방호벽의 충격을 최소화하여 콘크리트 방호벽의 내구 성능의 유지와 염해에 대한 저항성을 향상시키고 폐기물을 자원화하는 기술로 친환경적인 조성물이다.

Description

콘크리트 방호벽에 사용되는 표면강화재 수용성 폴리머 모르타르의 조성물 및 제조 방법{A Composition Water Soluble Polymer for the surface reinforcement materials using concrete protection wall}

본 발명은 주행 중인 차량이 대향차도 또는 차도 밖으로 이탈하는 것을 방지하기 위해 도로 중앙 또는 도로 측면에 설치되는 콘크리트 방호벽(도로 중앙분리대의 콘크리트 제품도 포함)에 적용되는 표면강화용 수용성 폴리머 모르타르 조성물 및 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표면강화용 수용성 폴리머 모르타르 조성물에 폐자재를 활용하여 친환경적인 재료로 조성되어 있으며, 콘크리트 방호벽의 내구 성능을 저하시키는 원인인 동절기에 사용하는 융빙제에 의한 염해 피해, 차량 이동에 의한 이산화탄소 공급에 의한 중성화 촉진, 우수나 녹은 눈이 도로에 녹아 고인 물이 차량의 통과로 인하여 콘크리트 방호벽에 충격을 주는 것을 방지하기 위한 콘크리트 방호벽에 적용되는 표면강화재 수용성 폴리머 모르타르 조성물에 관한 것이다.

콘크리트 방호벽은 차도의 방호울타리는 차도의 중앙 또는 노측에 설치되는 도로 안전시설물의 일종이다. 이와 같은 방호울타리의 주요 기능은, 주행 중 진행 방향을 잘못 잡은 차량이 대향차도로 침범하거나 차도 밖으로 이탈하는 것을 방지하고, 운전자의 시각을 환기시켜주며, 충돌한 차량을 정상적인 진행 방향으로 복원시키며, 충돌한 차량에 타고 있는 탑승자 및 보행자의 안전을 확보하고 노변시설물을 보호하며 사고 차량에 의한 2차 사고를 억제하여 인적물적 손해를 최소화하는 역할을 수행한다.

차도의 방호울타리는 설치장소에 따라 분리대용, 노측용 등으로 나누어지며, 사용재료의 상대적 강도에 따라 가요성 방호 울타리와 강성 방호 울타리로 구분된다.

가요성 방호 울타리로는 가이드 레일, 케이블, 파이프, 박스형 철제보가 있으며, 강성 방호울타리로는 콘크리트 방호벽이 있다.

가요성 방호울타리는 적당한 인성을 가져 차량 충돌 시 구조물의 소성 변형에 의한 충격을 흡수하여 충돌 차량의 운전자에게 미치는 충격이 작은 장점이 있으나, 차량의 차도 밖으로 이탈하는 능력이 작아 2차 사고의 우려가 큰 단점이 있다.

강성 방호울타리인 콘크리트 방호벽으로 대체되고 있으며 콘크리트 방호벽은 구조물의 변형에 의한 충격흡수보다는 충돌 차량의 주행방향 복원을 목적으로 하여 변형되지 않은 강성 구조로 된 것으로, 차량의 차도 밖 이탈 방지 능력이 좋고 시공이 용이한 장점이 있다.

이에 따라 주행 차량의 속도를 많이 내는 고속도로, 자동차 전용 도로 또는 주행 차량의 차도 밖 이탈 시 2차 사고의 위험성이 큰 교량, 산간 도로 등에는 점점 콘크리트 방호벽을 설치하고 있다.

그러나 콘크리트 방호벽은 하절기나 동절기에 오는 눈이나 우수에 의해 고인 물이 차량 통과에 의해 방호벽에 충격을 주며, 동절기에 사용하는 융빙제에 의한 염분이 침투되기 좋은 환경으로 콘크리트 방호벽의 콘크리트 탈락, 부식, 내구성능의 저하가 발생되는 단점이 있다.

현재 사용 중인 보수 공법은 손상 부위를 처리하는 형태에 따라 크게 침투, 표면 피복, 균열 주입, 충전 등의 공법으로 분류되며, 균열 주입 공법의 경우 균열 주입재는 에폭시계 합성수지로서 수축이 작고 조기에 강도가 발휘되어 접착력이 우수하기 때문에 가장 많이 사용되고 있으나 콘크리트와는 매우 상이한 탄성계수 및 수축 팽창율로 인하여 균열 보수 후 재 균열이 발생하는 등의 문제점이 있다.

충전 공법의 경우에는 사용하는 재료가 에폭시계 모르터 또는 아크릴계 모르터 등을 사용하고 있으며, 구조채의 결함부를 제거한 후, 에폭시계 또는 아크릴계 수지를 사용하여 시멘트 모르터와 일정한 배합비로 혼합한 후 구조체의 결합부에 충전, 시공하는 보수 공법으로 습윤면의 시공이 가능하며, 시공성 단기 접착성 들이 우수하여 확실한 물리적 보수가 가능하다. 그러나 콘크리트의 표층 강화 및 방수 기능 이상의 성능, 즉 중성화, 염해, 동해, 화학적 부식 등의 열화 요인별 화학적 처리 기술은 구축되어 있지 못하여 유기질계 및 무기질 계 재료가 함께 사용되므로써 장기적으로 모체와의 일체화가 문제가 발생 할 수 있다.

침투 공법은 무기질 재료가 주로 이루어져 콘크리트의 공극이나 균열 부위로 무기질 방수재료 등이 침투하여 공극이나 균열을 충전하여 콘크리트의 내구성능을 향상시키지만, 재료들이 타 공법에 비해 고가로 사용이 매우 한정되어 있다.

표면피복 공법은 사용되는 재료들은 색상도 미려하고 초기접착력과 내약품성이 우수하며 경제적이고 시공성이 좋아 일반적으로 많이 사용되는 공법이지만, 콘크리트 구체와의 접착성이 떨어져 박리에 위험이 있는 문제점을 지니고 있다.

따라서 상기한 바와 같은 보수 공법의 단점을 극복하고 내구 성능을 향상 및 보호하는 공법에 맞는 재료 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 시공부착력이 우수하고 시공이 신속하게 이루어질 수 있으며, 콘크리트의 염해 및 내구 성능 등 기존 부위의 성능을 향상시키는 콘크리트 방호벽에 적용되는 표면강화재 수용성 폴리머 모르타르 조성물 및 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 콘크리트 방호벽에 적용되는 표면강화재 수용성 폴리머 모르타르 조성물의 제조 방법은 초속경 시멘트나 조강 시멘트의 중량비 35-50%, 순환잔골재 25-40%, 수용성 폴리머 17-20%, 소포제 0.5-1.5%, 폐분진 2-3%, 유동화제 1.5-4.5%로 이루어져 있는 것으로 충분히 교반하여 혼합한 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 조성물을 구성하는 성분 중 수용성 폴리머는 천연 고무 성분인 라텍스를 고형분이 약 40%, 물이 60%로 된 수용성 폴리머가 바람직하다.

본 발명에 의한 콘크리트 방호벽에 적용되는 수용성 폴리머 모르타르 조성물은 폐자재 재활용과 라텍스를 사용함으로써, 친환경적인 건설 자재를 사용하여 콘크리트 방호벽의 강도 증진, 염해 저항성, 내구성능 향상 등을 효과가 있다.

또한, 수용성 폴리머 모르타르 조성물은 유동 특성이 뛰어나 콘크리트 방호벽에 시공할 때 뿜칠이 가능하여 작업 시간의 최소화시키고 시공 기간의 단축으로 인하여 교통 차단에 대한 문제점을 최소화하는 것이다.

또한, 수용성 폴리머 모르타르 조성물은 적용되는 콘크리트 방호벽과 접착 성능을 향상시키기 위하여 폴리머 고형분의 사용량을 한정하며, 모르타르의 내구 성능을 향상시키기 위한 소포제, 모르타르의 작업 성능을 향상시키기 위한 유동화제를 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 콘크리트 방호벽에 적용되는 표면강화재 수용성 폴리머 모르타르 조성물을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서의 콘크리트 방호벽에 적용되는 표면강화재 수용성 폴리머 모르타르 조성물은, 작업 시간의 단축시키는 것과 짧은 시간에 최고 강도를 얻을 수 있는 초속경 시멘트나 조강 시멘트로 중량비 35-50%를, 골재는 일정한 충전 효과를 높이기 위해 사용되는 것으로 기존 특허들은 거의 천연 규사로 이루어져 있는 반면에 순환잔골재로 중량비 25-40%를, 시멘트 경화체의 공극과 시멘트와 골재 계면의 부착 성능을 향상시키는 것과 투수성, 투기성 및 염해에 대한 저항성을 가지는 수용성 폴리머 라텍스의 중량비 17-20%를, 모르타르의 공극을 최소화시켜 내구 성능을 향상시키기 위해서 기존 폐기물로 처리되는 인조대리석에서 발생되는 폐분진을 중량비 2-3%, 모르타르의 공기량을 최소화하여 수밀성을 높여 주는 소포제를 중량비 0.5-1.5%, 유동 특성을 향상시켜 작업 성능을 원활하게 해주는 유동화제를 중량비 1.5-4.5%을 포함하는 것을 구성상의 특징으로 하며, 별도의 물 첨가 없이 혼합하여 현장에서 수월하게 적용되는 것을 특징을 갖는다.

표면강화재 수용성 폴리머 모르타르의 주조성물인 시멘트는 콘크리트 방호벽이 적용되는 부위가 도로 위에 설치되어 있어 작업 시간을 최소화하기 위한 방안으로 경화가 매우 빠른 초속경이나 조강 시멘트를 사용하는 것이 바람직하며 사용 중량비는 35-50%가 바람직하다. 35% 미만 시에는 경화 시간이 지연되어 교통 통제 시간이 지연되는 문제점이 있으며 50% 초과 시에는 경화 시간이 매우 빨라 작업 시간을 확보가 매우 어려운 문제점이 있어 35-50%가 바람직하다.

상기 순환잔골재는 순수 폐콘크리트를 순환골재로 제조하는 공정 중 습식 공정이 아닌 건식 공정에 의해 발생되는 순환잔골재로서, 절건 밀도가 2.2g/㎤이상, 흡수율이 4%이하를 가지는 것을 특징으로 하며, 본 조성물의 작업 성능을 향상시키기 위하여 일정한 입도를 갖는 것을 특징으로 하여 모르타르의 경제성 및 폴리머 사용량을 최소화하는 역할을 한다.

이때 상기 순환잔골재를 25%미만으로 사용하게 될 경우 폴리머 및 시멘트의 사용량이 증가하여 경제성이 떨어지는 모르타르가 발생되며, 시멘트의 경화 속도도 작업 시간을 확보하기 매우 어려운 문제점을 가지고 있다. 40% 초과할 경우 모르타르의 강도가 저하되며, 방수 성능이 떨어져 염해에 대한 저항성을 확보하기가 매우 어려워. 25-40%의 중량비를 갖는 것이 바람직하다.

상기 수용성 폴리머 모르타르를 구성하는 재료 중 폐분진은 아크릴계 인조대리석 제조 공정 중에 발생되는 것으로 인조대리석 표면 가공 중에 스크랩이나 분진이 발생되며 그 중 분진을 입도가 3-10㎛정도를 갖는 것을 사용하여 시멘트에 비해 매우 미세하여 시멘트가 경화될 때 시멘트 공극을 채워주어 모르타르의 내구성능을 향상시키는 것으로 2-3%가 바람직하다. 2%미만의 경우 공극을 채워주는 양이 부족하여 내구 성능을 향상이 어려우며 3% 초과시에는 모르타르의 유동 특성을 저하시키며 높은 점도를 야기시키는 문제점이 있다.

상기 수용성 폴리머 모르타르를 구성하는 라텍스는 원래 고무나무로부터 얻어지는 자연 제품을 일컬었으나 근래에는 화학 합성에 의하여 만들어진 폴리머 제품의 일종으로 우유 빛깔을 띠며, 콜로이드 같은 작은 구형의 유기체 폴리머 입자가 물속에 분산되어 있는 것을 말한다.

이러한 라텍스는 콘크리트의 유동성을 증가시켜 작업성 향상 및 단위수량의 감소로 인한 발현강도의 증진 효과가 있으며 시멘트 수화반응시 흡착성을 갖져 필름막을 형성, 수화물 및 공극 구조를 개선하여 수밀한 구조를 형성, 모르타르의 내구 성능이 향상시켜주는 효과가 있다.

이에 본 발명에서의 수용성 폴리머인 라텍스를 17-20%가 바람직하며 17%미만의 경우에는 수밀성이 떨어져 모르타르의 강도 저하가 야기되며 20% 초과시에는 폴리머의 함유량이 초과 되어 연성이 늘어나는 문제점이 있고 경제성을 가지지 못하기 때문이다.

소포제는 0.5-1.5%가 바람직한데 0.5%미만의 경우에는 모르타르의 공기량을 감소시키지 못하고, 1.5%초과시에는 수용성 폴리머인 라텍스의 유동성을 저하시켜 혼합이 어려운 문제점이 있다.

상기 유동화제는 모르타르의 유동 특성을 향상시켜 시공 작업성을 향상, 타설 시간을 감소시키는 것으로 1.5-4.5%가 바람직하다. 1.5%미만의 경우 수용성 폴리머가 가지는 유동성으로 작업을 할 경우 시공성이 떨어져 공사 기간을 지연 시키는 결과가 있으며, 4.5%초과시에는 모르타르의 유동 특성이 향상되어 재료 분리가 발생되는 문제점이 있다.

Claims (2)

1. 초속경 시멘트나 조강 시멘트의 중량비 35-50%, 순환잔골재 25-40%, 수용성 폴리머 17-20%, 소포제 0.5-1.5%, 폐분진 2-3%, 유동화제1.5-4.5%로 이루어져 있는 것으로 충분히 교반하여 혼합한 것을 특징으로 하는 콘크리트 방호벽에 적용되는 표면강화재 수용성 폴리머 모르타르 조성물의 제조 방법
   
2. 제1항의 방법에 의하여 제조된 콘크리트 방호벽에 적용되는 표면강화재 수용성 폴리머 모르타르 조성물