KR20130053195A - Filler composition for precast slab track system - Google Patents

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김경환
손석제
차윤호
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(주)에이치비티
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Abstract

PURPOSE: A filling material composition of a precast slab track system is provided to enhance self filling property, high tenacity and frost resistance of the precast slab track system by including optimal contents of cement, silica fume, expander, dispersing agent and silica. CONSTITUTION: A filling material composition of a precast slab track system comprises 30-70 % of ordinary Portland cement, 2-15 % of silica fume, 1-10 % of CSA (calcium sulfo-aluminate) based and CaO (calcium oxide) based leavening agent, 0.1-2% of dispersing agent and 40-60% of silica sand. The compositional components of the filler composition of the precast slab track system are mixed at room temperature and under a condition of the atmospheric pressure. A manufacturing method of the filler composition of the precast slab track system comprises the following step: mixing cement, silica fume, expander, dispersing agent and silica in a mortar mixer for a predetermined time. The dispersing agent is melamine based, naphthalene based and polycarboxylic acid based water reducing agent. [Reference numerals] (AA) Cement; (BB) Silica; (CC) Silica fume; (DD) Filler for a precast slab track system; (EE) Dispersing agent; (FF) Expansion agent

Description

프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재 조성물{Filler Composition for Precast Slab Track System}Filler composition for precast slab track system

본 발명은 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 자기충전성, 고인성 및 내동해성 등을 향상시켜 일반철도에서뿐만 아니라 고속철도에서도 통합적으로 사용할 수 있도록 하는 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a filler composition of a precast slab track system, and more particularly, to improve self-filling, high toughness, and anti-frost resistance of a precast slab track system so that it can be used in general as well as in high-speed railway. It relates to a filler composition of a precast slab track system.

철도의 기술이 진보함에 따라 철도의 궤도 구조도 진보를 거듭해 왔다. 현재 대부분의 선로에서 사용되고 있는 도상궤도 구조는 부설비가 저렴하고 시공이 용이하며 궤도 선형 유지를 위한 정정의 간편성 등 여러 장점이 있지만, 열차의 반복하중에 의하여 발생되는 궤도의 틀림을 정정해야 하기 때문에, 지속적인 보수가 이루어져야 한다. As the technology of the railway has advanced, the track structure of the railway has also advanced. The current trajectory structure used in most tracks has various advantages such as low cost of equipment, easy construction, and simplicity of correction for maintaining track linearity, but it is necessary to correct the track inaccuracy caused by the repeated load of the train. Ongoing repairs should be made.

또한, 고속철도의 등장은 열차 속도가 크게 증가함에 따라 궤도의 손상이 커지고, 열차 운행시간의 증가로 인한 보수작업 시간의 단축 및 노동인력의 고령화로 인하여 유지보수 작업이 어려워지고 있는 것이 현실이다. In addition, the emergence of high-speed railway is the reality that the damage to the track is increased as the train speed increases significantly, the maintenance work is difficult due to the shortening of the maintenance work time due to the increase of the train operating time and the aging of the labor force.

이러한 이유로 세계 여러 나라에서는 선로의 초기 설치비용이 자갈도상 궤도 구조보다 비싸지만 더 안정적이고 유지보수를 혁신적으로 절감한 콘크리트 슬래브 궤도가 많이 이루어지고 있다.For this reason, in many countries around the world, although the initial installation cost of the track is more expensive than the gravel track structure, there are many concrete slab tracks that are more stable and innovatively reduce maintenance.

이와 같은 콘크리트 슬래브 궤도 중 프리캐스트(Precast Slab Track) 슬래브 궤도 구조는 공장에서 미리 제작된 콘크리트 슬래브 패널을 현장까지 운반하여 이를 직접 조립, 시공하는 궤도 구조이다. Among these concrete slab tracks, the precast slab track structure is a track structure that carries concrete slab panels prefabricated at the factory to the site and directly assembles and constructs them.

이러한 프리캐스트 슬래브 궤도 구조는 시공 시 노반 강화 층과 프리캐스트 패널 사이의 공간을 채워주어야 하는데, 현재 우리나라에서는 일반적으로 시멘트 모르타르 조성물을 이용하는 강성의 무수축 그라우트 방법으로 시공한다. The precast slab track structure should fill the space between the roadbed reinforcement layer and the precast panel during construction. Currently, the precast slab track structure is constructed by a rigid shrinkage grout method using a cement mortar composition.

그런데, 프리캐스트 슬래브 궤도 구조에서 노반 강화층과 프리캐스트 패널 사이를 일반적인 시멘트 모르타르 조성물로 채울 경우, 열차의 고속주행으로 인해 발생되는 충격과 소음이 크며 프리캐스트 슬래브 궤도의 부재가 파괴될 염려가 있다는 문제점이 있다.However, in the precast slab track structure, when the roadbed reinforcement layer and the precast panel are filled with the general cement mortar composition, the impact and noise generated by the high-speed driving of the train are high and there is a fear that the member of the precast slab track may be destroyed. There is a problem.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 자기충전성, 고인성 및 내동해성 등을 향상시켜 일반철도에서뿐만 아니라 고속철도에서도 통합적으로 사용할 수 있는 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, to improve the self-filling, high toughness and resistance to freezing to provide a filler composition of the precast slab track system that can be used integrally in high-speed railway as well as general railway The purpose.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재 조성물은, 상온, 대기압의 조건에서 30~70%의 시멘트(Ordinary Portland Cement); 2~15%의 실리카흄(Silica fume); 1~10%의 CSA(Calcium Sulfa-aluminate)계 및 CaO(산화칼슘)계 팽창재; 0.1~2.0%의 분산제(Dispersion Agent); 40~60%의 규사(Silica Sand)의 구성 성분으로 하는 중량 비율로 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Filler composition of the precast slab track system according to the present invention for achieving the above object is 30 to 70% of cement (Ordinary Portland Cement) at room temperature, atmospheric pressure; 2-15% of silica fume; 1-10% of CSA (Calcium Sulfa-aluminate) and CaO (Calcium Oxide) based expanders; 0.1-2.0% of Dispersion Agent; 40 to 60% of silica sand (Silica Sand) is characterized in that the mixture is made by weight ratio.

전술한 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재 조성물은, 시멘트와, 실리카흄, 팽창제, 분산제, 규사를 모르타르 믹서에 넣고 소정 시간 동안 건식 상태에서 믹싱하여 얻어진다.The filler composition of the precast slab track system described above is obtained by mixing cement, silica fume, an expanding agent, a dispersant, and silica sand in a mortar mixer and mixing in a dry state for a predetermined time.

분산제는 멜라민계, 나프탈렌 및 폴리카르본산계 감수제로서, 그 유효분자가 시멘트 및 각종 분체에 흡착하여 표면전하를 높여 정전기적 반발력으로 시멘트를 포함한 미분체 입자의 응집을 분산하고, 물이나 공기포를 방해하여 페이스트의 유동성을 높일 수 있다.Dispersing agents are melamine-based, naphthalene-based, and polycarboxylic acid-based water-reducing agents.The effective molecules are adsorbed on cement and various powders to increase the surface charge, thereby dispersing the agglomeration of fine particles including cement with electrostatic repulsive force. This can increase the fluidity of the paste.

본 발명에 따르면, 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재 조성물은 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 자기충전성, 고인성 및 내동해성 등을 향상시켜 일반철도에서뿐만 아니라 고속철도에서도 통합적으로 사용할 수 있도록 한다.According to the present invention, the filler composition of the precast slab track system improves the self-filling, toughness and freeze resistance of the precast slab track system so that it can be used integrally in high-speed railway as well as general railway.

도 1은 본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재 조성물의 구성성분을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재에 대하여 변위에 대해 측정된 응력을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재의 내구성지수를 나타낸 도면이다.1 is a view showing the components of the filler composition of the precast slab track system according to the present invention.
FIG. 2 is a graphical representation of the measured stress versus displacement for a filler in a precast slab track system in accordance with the present invention. FIG.
3 is a view showing the durability index of the filler of the precast slab track system according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재 조성물에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a filler composition of a precast slab track system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재 조성물의 구성성분을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the components of the filler composition of the precast slab track system according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재 조성물은, 상온, 대기압의 조건에서 30~70%의 시멘트(Ordinary Portland Cement); 2~15%의 실리카흄(Silica fume); 1~10%의 CSA(Calcium Sulfa-aluminate)계 및 CaO(산화칼슘)계 팽창재; 0.1~2.0%의 분산제(Dispersion Agent); 40~60%의 규사(Silica Sand)의 구성 성분으로 하는 중량 비율로 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 1, the filler composition of the precast slab track system according to the present invention comprises 30 to 70% of cement (Ordinary Portland Cement) at room temperature and atmospheric pressure; 2-15% of silica fume; 1-10% of CSA (Calcium Sulfa-aluminate) and CaO (Calcium Oxide) based expanders; 0.1-2.0% of Dispersion Agent; 40 to 60% of silica sand (Silica Sand) is characterized in that the mixture is made by weight ratio.

프리캐스트 슬래브 궤도 충진재는 시멘트와, 실리카흄, 팽창제, 분산제, 규사를 모르타르 믹서에 모두 넣고 약 10분 동안 건식 상태에서 혼합하여 얻어진다. The precast slab track filler is obtained by mixing cement, silica fume, swelling agent, dispersant, and silica sand in a mortar mixer and mixing in a dry state for about 10 minutes.

실리카 흄은 실리콘(Si), 페로실리콘(FeSi), 실리콘 합금 등을 제조할 때에 발생되는 폐가스 중에 포함되어 있는 SiO2를 집진기로 수집 여과하여 얻어지는 마이크로 실리카 입자로서, 고강도 시멘트 및 콘크리트 제품, 내화물, 그리고 기타 석면 등의 대체 등 다양한 분야에 응용되며 시멘트 입자 사이의 공극 및 불연속영역을 충전하여 고밀도화하는 미세 충전효과와 시멘트 수화시 발생되는 수산화칼슘과의 포졸란 반응으로 콘크리트 강도를 향상시키는데 사용된다.Silica fume is a micro silica particle obtained by collecting and filtering SiO 2 contained in the waste gas generated in the manufacture of silicon (Si), ferrosilicon (FeSi), silicon alloy, etc., with high strength cement and concrete products, refractory materials, In addition, it is applied to various fields such as replacement of asbestos, etc., and it is used to improve the strength of concrete by fine filling effect of densification by filling voids and discontinuous areas between cement particles and pozzolanic reaction with calcium hydroxide generated during cement hydration.

팽창제는 건조 수축에 의한 콘크리트의 균열이 발생되는 것을 억제하는 것으로서, CSA 계 팽창제는 재령 7일까지 수축을 억제할 수 있는 기능을 하고, CaO 계 팽창제는 재령 28일까지의 수축을 억제할 수 있는 기능을 한다. The expansion agent suppresses the occurrence of cracking of the concrete due to dry shrinkage, and the CSA-based expansion agent functions to suppress the shrinkage up to 7 days old, and the CaO-based expansion agent can suppress the shrinkage up to 28 days old. Function

모르타르 분체입자 분산제는 멜라민계, 나프탈렌 및 폴리카르본산계의 고성능 감수제로서, 그 유효 분자가 시멘트 및 각종 분체에 흡착하여 표면전하를 높게 하여 정전기적 반발력으로 시멘트 등 미분체 입자의 응집을 분산하고, 물이나 공기포를 해방하여 페이스트의 유동성을 높일 수 있게 된다.Mortar powder particle dispersant is a high performance sensitizer of melamine type, naphthalene and polycarboxylic acid type, and its effective molecule is adsorbed on cement and various powders to increase its surface charge and disperse the aggregation of fine powder particles such as cement with electrostatic repulsive force, The fluidity of the paste can be improved by releasing water or air bubbles.

표 1은 본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재 조성물에 대한 W/중량, 플로우, KS콘 유하시간, 단위중량 및 공기량을 나타낸 것이다.Table 1 shows the W / weight, flow, KS cone flow time, unit weight and air amount for the filler composition of the precast slab track system according to the present invention.

Figure pat00001
Figure pat00001

본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재 조성물에 대한 플로우, KS콘 유하시간, 단위중량 및 공기량은 KS F 4044 및 KS F 2476에 따라 측정하였다. 이때, 모르타르믹서기의 W/중량은 기준치와 동일하게 16%로 하였다. 그 결과, 플로우는 225mm 이상의 기준치에 대하여 모르타르믹서기의 플로우는 295mm의 값으로 측정되었으며, KS콘 유하시간은 10~30초의 기준치에 대하여 모르타르믹서기의 유하시간은 18초22로 측정되었다. 또한, 모르타르믹서기의 단위중량은 2.19로 측정되었으며, 공기량은 5~8%의 기준치에 대하여 5.20%로 측정되었다. 이와 같은 측정값은 KS F 4044 및 KS F 2476의 기준치를 모두 만족하는 결과를 나타낸다.Flow, KS cone flow time, unit weight and air volume for the filler composition of the precast slab track system according to the invention were measured according to KS F 4044 and KS F 2476. At this time, W / weight of the mortar mixer was set to 16% similarly to the reference value. As a result, the flow of the mortar mixer was measured at a value of 295 mm for a reference value of 225 mm or more, and the flow time of the mortar mixer was measured at 18 seconds 22 for a reference value of 10-30 seconds. In addition, the unit weight of the mortar mixer was measured as 2.19, the air volume was measured to 5.20% with respect to the reference value of 5 ~ 8%. Such a measured value shows the result of satisfying both the standard values of KS F 4044 and KS F 2476.

표 2는 본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재의 응결 시험 결과를 나타낸 것이다.Table 2 shows the results of the condensation test of the filler material of the precast slab track system according to the present invention.

Figure pat00002
Figure pat00002

본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재의 응결 시험은 KS L 5207에 따라 측정하였다. 그 결과, 초결 60분 이상의 기준치에 대하여 모르타르믹서기의 초결은 308분으로 측정되었으며, 종결 600분 이내의 기준치에 대하여 모르타르믹서기의 종결은 396분으로 측정되었다. 이와 같은 측정값은 KS L 5207의 모든 기준 범위를 만족하는 결과를 나타낸다.The coagulation test of the filler of the precast slab track system according to the invention was measured according to KS L 5207. As a result, the mortar mixer was determined to be 308 minutes for the reference value of 60 minutes or more, and the mortar mixer was measured to be 396 minutes for the reference value within 600 minutes of termination. These measurements show results that meet all the reference ranges of KS L 5207.

표 3은 본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재의 압축강도를 나타낸 것이다.Table 3 shows the compressive strength of the filler material of the precast slab track system according to the present invention.

Figure pat00003
Figure pat00003

본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재의 압축강도는 KS F 2476에 따라 측정하였다. 이때, 소정의 재령까지 20± 2℃의 온도에서 수중양생 후에 재령 28일까지 휨강도 및 압축 강도를 측정하였다. 그 결과, 본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재의 압축강도는 재령 1일의 압축강도 기준치 15.0MPa에 대하여 28.5MPa로 측정되었으며, 재령 3일의 압축강도 기준치 25.5MPa에 대하여 45.2MPa로 측정되었다. 또한, 본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재의 압축강도는 재령 7일의 압축강도 기준치 35.0MPa에 대하여 47.2MPa로 측정되었으며, 재령 28일 압축강도 기준치 45MPa에 대하여 54.5MPa로 측정되었다. 이와 같은 측정값은 KS F 2476의 재령 1일, 3일, 7일 및 28일에 대한 모든 압축강도 기준값을 모두 만족하는 결과를 나타낸다.The compressive strength of the filler of the precast slab track system according to the invention was measured according to KS F 2476. At this time, the bending strength and the compressive strength were measured until the age of 28 days after the underwater curing at a temperature of 20 ± 2 ℃ until a predetermined age. As a result, the compressive strength of the filler material of the precast slab track system according to the present invention was measured at 28.5 MPa with respect to the compressive strength reference value of 15.0 MPa at 1 day and 45.2 MPa with the compressive strength reference value of 25.5 MPa at 3 days of age. It became. In addition, the compressive strength of the filler material of the precast slab track system according to the present invention was measured at 47.2 MPa with respect to the compressive strength reference value of 35.0 MPa at 7 days old, and 54.5 MPa with 45 MPa at 28 days of compressive strength reference. These measurements indicate that all of the compressive strength criteria for ages 1, 3, 7 and 28 of KS F 2476 are met.

표 4는 본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재의 탄성계수를 나타낸 것이다.Table 4 shows the elastic modulus of the filler material of the precast slab track system according to the present invention.

Figure pat00004
Figure pat00004

20± 2℃의 온도에서 수중양생 후에 재령 28일에 탄성계수 시험을 실시한 결과, 표 4에 나타낸 바와 같이 25~30GPa의 기준치에 대하여 본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재는 26.4GPa로 측정되었다. 이와 같은 측정값은 재령 28일에 대한 탄성계수 기준치를 만족하는 결과를 나타낸다.An elastic modulus test was carried out at 28 days of age after aquatic curing at a temperature of 20 ± 2 ° C. As shown in Table 4, the filler of the precast slab track system according to the present invention was measured at 26.4 GPa for a reference value of 25 to 30 GPa. It became. These measured values show the results of satisfying the elastic modulus criteria for age 28 days.

도 2는 본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재에 대하여 변위에 대해 측정된 응력을 그래프로 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a graphical representation of the measured stress versus displacement for a filler in a precast slab track system in accordance with the present invention. FIG.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재에 대하여 0 내지 0.001 mm의 범위 내에서 변위를 가한 결과 0~25MPa의 응력이 발생하였으며, 각각의 응력은 가해진 변위에 비례함을 알 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재에 대한 응력 및 변위의 비례상수는 26359MPa이며, 이 값은 재령 28일에 대한 탄성계수 기준치를 만족하는 것임을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, when the displacement of the filler of the precast slab track system according to the present invention is applied within a range of 0 to 0.001 mm, a stress of 0 to 25 MPa is generated, and each stress is proportional to the applied displacement. Able to know. In addition, it can be seen that the proportional constant of the stress and displacement for the filler of the precast slab track system according to the present invention is 26359 MPa, and this value satisfies the elastic modulus reference value for 28 days.

도 3은 본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재의 내구성지수를 나타낸 도면이다.3 is a view showing the durability index of the filler of the precast slab track system according to the present invention.

본 발명에 따른 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재의 내구성지수는 KS F 2456에 따라 동결융해 시험을 실시하여 측정하였다. 이때, 상대 동탄성계수는 초기, 100, 200 및 300 사이클당 측정하였으며, 그 측정결과 내구성지수 60%이상의 조건을 만족하는 것으로 나타났다.
The durability index of the filler of the precast slab track system according to the present invention was measured by performing a freeze melting test according to KS F 2456. In this case, the relative dynamic modulus was measured per initial, 100, 200 and 300 cycles, and the results showed that the durability index satisfies the condition of 60% or more.

Claims (3)

상온, 대기압의 조건에서 30~70%의 시멘트(Ordinary Portland Cement); 2~15%의 실리카흄(Silica fume); 1~10%의 CSA(Calcium Sulfa-aluminate)계 및 CaO(산화칼슘)계 팽창재; 0.1~2.0%의 분산제(Dispersion Agent); 40~60%의 규사(Silica Sand)의 구성 성분으로 하는 중량 비율로 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재 조성물.30 to 70% of cement (Ordinary Portland Cement) at room temperature and atmospheric pressure; 2-15% of silica fume; 1-10% of CSA (Calcium Sulfa-aluminate) and CaO (Calcium Oxide) based expanders; 0.1-2.0% of Dispersion Agent; A filler composition of a precast slab track system, characterized by mixing at a weight ratio of 40 to 60% of silica sand. 제 1항에 있어서,
상기 시멘트와, 상기 실리카흄, 상기 팽창제, 상기 분산제, 상기 규사를 모르타르 믹서에 넣고 소정 시간 동안 건식 상태에서 혼합하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재 조성물.The method of claim 1,
Filler composition of the precast slab track system, characterized in that obtained by mixing the cement, the silica fume, the dispersant, the dispersant, the silica sand in a mortar mixer for a predetermined time. 제 1항에 있어서,
상기 분산제는 멜라민계, 나프탈렌 및 폴리카르본산계의 감수제로서, 그 유효분자가 상기 시멘트 및 각종 분체에 흡착하여 표면전하를 높여 정전기적 반발력으로 상기 시멘트를 포함한 미분체 입자의 응집을 분산하고, 물이나 공기포를 방해하여 페이스트의 유동성을 높이는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 슬래브 궤도 시스템의 충진재 조성물.
The method of claim 1,
The dispersing agent is a melamine-based, naphthalene-based, and polycarboxylic acid-based water-reducing agent, the effective molecules of which are adsorbed on the cement and various powders to increase the surface charge to disperse the aggregation of fine particles including the cement with electrostatic repulsion, The filler composition of the precast slab track system, characterized by increasing the flowability of the paste by interfering with air bubbles.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102013226864A1 (en) 2013-05-10 2014-11-13 Hyundai Autron Co., Ltd. Electronic control unit for a vehicle
CN105503108A (en) * 2015-12-11 2016-04-20 河南理工大学 Composite type ultrahigh water filling material and preparation method thereof

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