KR20150030369A - 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 교면 포장공법 - Google Patents

개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 교면 포장공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 교면 포장공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초조강 시멘트에 재유화형 분말수지를 첨가하여 내구성 및 휨 인장 강도를 확보하며, 유화 아스팔트에 합성 폴리머를 첨가함으로써 시멘트 혼합성, 인장 강도, 부착력, 내구성 및 작업성을 개선하기 위한 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 교면 포장공법에 관한 것이다.
본 발명의 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물은 16 내지 26 중량%의 초조강 시멘트 결합재와 26 내지 56 중량%의 잔골재와 25 내지 55 중량%의 굵은 골재와 1 내지 5 중량%의 재유화형 분말수지와 1 내지 10 중량%의 물 및 1 내지 30 중량%의 개질 유화 아스팔트를 포함하는 것에 기술적 의의가 있다.

Description

개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 교면 포장공법{A super high early strength concrete compositions using modified emulsified asphalt and method of bridge deck pavement using the same}
본 발명은 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 교면 포장공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초조강 시멘트에 재유화형 분말수지를 첨가하여 내구성 및 휨 인장 강도를 확보하며, 유화 아스팔트에 합성 폴리머를 첨가함으로써 시멘트 혼합성, 인장 강도, 부착력, 내구성 및 작업성을 개선하기 위한 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 교면 포장공법에 관한 것이다.
종래의 교면 및 콘크리트 포장의 보수는 아스팔트 콘크리트 및 초속경 시멘트 콘크리트를 이용해 시행되었다. 그러나, 이러한 종래의 포장 보수 방법은 낮은 내구성능으로 인해 균열이 발생하고 표면으로 유입한 빗물이 균열부위를 통해서 포장체 내부로 침투하여 상판의 노화와 염화물 침투에 의한 철근 부식을 촉진하여 내구성을 저하시키는 문제점이 발생하였다. 이러한 부식이나 침식이 많이 발생하는 부위를 보수 및 보강하기 위한 보수공사에는 SBR(Styrene Butadiene Rubber) 라텍스를 첨가한 초속경 라텍스 재질 콘크리트가 널리 사용되고 있다.
이와 같은 종래기술로는 대한민국등록특허공보 제537953호 “라텍스개질 초속경 콘크리트 조성물의 제조방법” 및 대한민국등록특허공보 제1019073호 “초조강 시멘트 조성물 및 이를 이용한 라텍스 개질 콘크리트 조성물” 등을 들 수 있다.
그러나, SBR 라텍스 개질의 경우에는 시멘트와의 혼화성과 작업성을 부여하기 위해 다량의 친수성 유화제를 사용하게 되는데, 이는 라텍스 자체의 분산 및 저장 안정성을 저하시켜, 장기 저장하는 경우에는 라텍스 입자의 상분리(phase separation) 발생 원인이 되며, 이로 인해 초조강 라텍스 개질 콘크리트의 시멘트 혼화성, 소성크랙, 포설된 부위별 방수성, 상도 및 내구성에 편차가 발생할 수 있는 문제점이 있었다. 또한 고가의 폴리머 혼입량이 많아 시공비의 상승이 불가피한 문제점도 발생하였다.
한편, 우리나라의 도로설계 서비스 수준(Design level of service)은 지역별, 도로형태별 특성을 감안하여 설계수준이 변경되고 있다. 이에 따라, 현재 국내 고속도로의 경우 각 차선별로 일 교통량의 차이가 다소 크게 나타나고 있는데, 이러한 일 교통량에 따른 서비스 수준은 [표 1]에 나타난 바와 같이 A 내지 E 등급으로 구분할 수 있다.
서비스 수준(단위: 이용차량 수)
A B C D E
4차로 23,000 38,300 52,000 68,200 85,300
1차로 5,750 9,575 13,000 17,050 21,325
서비스 수준 A 등급은 가장 좋은 상태를 의미하고, E 등급은 가장 나쁜 상태를 뜻한다. 또한, 서비스 수준에 따라 보수공법을 다르게 적용하고 있으며, 그 분류로 D 또는 E 등급의 경우, 4시간 교통개방이 가능한 초속경 콘크리트, B 또는 C등급의 경우, 12 내지 24시간 교통개방이 가능한 초조강 콘크리트, A 등급의 경우, 72시간 교통개방이 가능한 조강 콘크리트를 적용하고 있다. 이에 따라, 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트에 대한 연구가 필요한 실정이다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물을 제조하기 위한 목적이 있다.
또한, 본 발명은 유화 아스팔트에 합성폴리머 및 계면활성제 등을 첨가하여 개질 유화 아스팔트를 제조하기 위한 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 개질 유화 아스팔트에 초조강 시멘트 및 재유화형 분말수지 등을 첨가한 초조강 콘크리트 조성물을 제조하기 위한 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 개질 유화 아스팔트가 첨가된 초조강 콘크리트 조성물을 이용한 교면 포장공법을 제공함으로써, 포장면의 인장강도, 시멘트와의 혼합성, 휨, 부착강도, 방수성, 내구성, 작업성, 염소이온에 대한 침투저항성을 개선하기 위한 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 개질 유화 아스팔트가 첨가된 초조강 콘크리트 조성물을 이용하여 교면 포장을 실시함으로써 종래의 아스팔트와 유사한 색상으로 운전자의 시각적 부담을 줄여주기 위한 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 개질 유화 아스팔트가 첨가된 초조강 콘크리트 조성물을 이용하여 교면 포장을 실시함으로써 영하의 기온에서 도로 결빙을 예방하고 융빙을 촉진하기 위한 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 초조강 콘크리트 조성물에 있어서, 16 내지 26 중량%의 초조강 시멘트 결합재와 26 내지 56 중량%의 잔골재와 25 내지 55 중량%의 굵은 골재와 1 내지 5 중량%의 재유화형 분말수지와 1 내지 10 중량%의 물 및 1 내지 30 중량%의 개질 유화 아스팔트를 포함하여 100 중량%로 이루어지는 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물에 의해서 달성된다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 제1항에 의해 제조되는 초조강 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법에 있어서, 콘크리트 포장도로 비파괴 검사장비를 이용하여 콘크리트 포장층의 열화부 위치 및 열화정도를 측정하는 제1 단계와 상기 제1 단계에서 측정된 상기 열화정도에 따라 상기 열화부 또는 손상부 중 어느 하나 이상을 제거하여 건전부를 노출시키는 제2 단계와 현장믹서, 배치믹서(batch mixer) 또는 모빌믹서(batch mixer) 중 어느 하나 이상을 이용하여 생성된 상기 초조강 콘크리트 조성물을 상기 건전부에 타설하는 제3 단계와 타설된 상기 초조강 콘크리트 조성물의 표면처리를 수행하는 제4 단계와 상기 표면처리가 완료된 상기 초조강 콘크리트 조성물에 양생제를 도포하는 제5 단계를 포함하여 이루어지는 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물을 사용하는 콘크리트 포장 보수공법에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 개질 유화 아스팔트를 이용한 교면 포장용 초조강 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 교면 포장공법은 유화 아스팔트에 합성폴리머 및 계면활성제 등을 첨가한 개질 유화 아스팔트를 제조함으로써, 유화 아스팔트의 인장강도 및 시멘트와의 혼합성을 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 개질 유화 아스팔트에 초조강 시멘트 및 재유화형 분말수지 등을 첨가한 초조강 콘크리트 조성물을 제조함으로써, 휨, 인장, 부착성, 방수성, 내구성 및 작업성을 개선시킬 수 있는 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 유화 아스팔트의 낮은 가격 특성으로 인해 제조되는 초조강 콘크리트의 제조단가를 낮춤으로써 경제성이 우수한 또 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 개질 유화 아스팔트에 합성폴리머 및 계면활성제를 첨가함으로써, 초조강 콘크리트 조성물의 장기강도 및 내구성을 개선시킬 수 있는 또 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 개질 유화 아스팔트가 첨가된 초조강 콘크리트 조성물을 이용한 교면 포장공법을 제공함으로써, 포장면의 인장강도, 시멘트와의 혼합성, 휨, 부착강도, 방수성, 내구성, 작업성, 염소이온에 대한 침투저항성을 개선할 수 있는 또 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 개질 유화 아스팔트가 첨가된 초조강 콘크리트 조성물을 이용하여 교면 포장을 실시함으로써 종래의 아스팔트와 유사한 색상으로 운전자의 시각적 부담을 줄여주기 때문에 사용자로 하여금 보다 안전하고 쾌적한 도로에서의 주행환경을 제공할 수 있는 또 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 개질 유화 아스팔트가 첨가된 초조강 콘크리트 조성물을 이용하여 교면 포장을 실시함으로써 동절기 영하의 기온에서 도로 결빙을 예방하고 융빙을 촉진할 수 있는 또 다른 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 초조강 콘크리트 조성물을 이용한 교면 포장공법을 나타내기 위한 순서도,
도 2는 본 발명에 따른 초조강 콘크리트 조성물을 비교하는 실사진이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 초조강 콘크리트 조성물은 초조강 시멘트 결합재가 16 내지 26 중량%, 잔골재가 26 내지 56 중량%, 굵은 골재가 25 내지 55 중량%, 재유화형 분말수지가 1 내지 5 중량%, 물이 1 내지 10 중량% 및 개질 유화 아스팔트가 1 내지 30 중량%로 배합되어 제조된다.
이때, 초조강 시멘트 결합재가 16 중량% 미만이면 조기강도 발현에 문제가 발생되고, 26 중량%를 초과하면 건조수축 및 경제성에 문제가 있기 때문에 초조강 시멘트 결합재는 16 내지 26 중량%가 바람직하다.
잔골재는 5㎜ 이하의 입자를 가지며, 콘크리트 표준시방서 기준을 만고하면 별도의 제한 없이 사용이 가능하다. 또한, 잔골재의 사용량이 26 중량% 미만이면 타이닝 작업 및 마감성이 불량해지는 문제점이 있으며, 56 중량%를 초과하는 경우에는 물-시멘트 비율이 증가하여 강도가 떨어지는 문제점이 있기 때문에 잔골재는 34 내지 56 중량%로 사용되는 것이 바람직하다.
한편, 굵은 골재는 자갈이라고도 불리며 초조강 콘크리트 조성물 전체에 대하여 25 내지 55 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.
재유화형 분말수지가 1 중량% 미만인 경우에는 내구성 개선효과가 떨어지고 5 중량%를 초과하는 경우에는 점성이 높아져서 작업성이 저하될 수 있기 때문에 재유화형 분말수지는 1 내지 5 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.
재유화형 분말수지는 에틸렌초산비닐(EVA), 초산비닐비닐바사테트(Va/VeoVa), 메타크릴산메틸아크릴산부틸(MMA/BA) 또는 스틀렌아크릴산부틸수지(St/BA) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
초조강 시멘트 결합재는 초조강 포틀랜드 시멘트가 20 내지 50 중량%, CSA(초속경) 시멘트가 5 내지 20 중량%, 고로슬래그 미분말이 10 내지 40 중량%, 폐콘크리트 미분말이 5 내지 20 중량%, 무수석고가 10 내지 40 중량%, 수축저감제가 0.5 내지 2 중량%, 증점제 0.1 내지 5 중량% 및 고성능 감수제가 0.1 내지 2 중량%로 배합되어 제조된다.
초조강 시멘트 결합재에 포함되는 초조강 포틀랜드 시멘트는 조강 포틀랜드 시멘트 보다 경화가 빠른 포틀랜드 시멘트로, 수화 활성도가 높은 규산 3칼슘의 혼합량이 많은 것으로 1일에 보통 포틀랜드 시멘트의 7일 강도가 발현된다. 특히, 초조강 포틀랜드 시멘트 결합재 100 중량% 중에서 초조강 시멘트의 함유량이 20 중량% 미만이면 초기 강도가 떨어지고, 50 중량%를 초과하는 경우에는 응결시간이 빨라 작업성에 문제가 있다. 따라서 초조강 포틀랜드 시멘트 결합재 100 중량%에 포함되는 초조강 포틀랜드 시멘트는 20 내지 50 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.
초조강 시멘트 결합재 100 중량% 중에서 CSA(초속경) 시멘트의 함유량이 5 중량% 미만으로 함유되는 경우, 조기강도 발현속도가 늦어지며, 20 중량%를 초과하는 경우에는 응결시간이 급격히 빨라져 가사시간의 확보가 어려운 문제가 있어 경제성이 저하되고 경화과정에서 높은 수화열이 발생되어 초조강 시멘트 결합재의 온도균열이 발생할 수 있다. 따라서, 초조강 시멘트 결합재 100 중량%에 포함되는 CSA(초속경) 시멘트는 5 내지 20 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.
초조강 시멘트 결합재에 포함되는 고로슬래그 미분말은 장기 강도 발현, 투수저항성 및 내구성 증진을 위해 사용된다. 고로슬래그 미분말이 초조강 시멘트 결합재의 100 중량% 중에서 10 중량% 미만을 사용하는 경우에는 수화열 저감효과가 떨어지며, 40 중량%를 초과하여 사용하는 경우에는 조기강도 발현에 문제가 발생할 수 있기 때문에 10 내지 40 중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.
초조강 시멘트 결합재에 포함되는 수축저감제는 폴리 에테르계 분말수축저감제(SRA: Shrinkage Reducing Admixtures)를 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 수축저감제가 초조강 시멘트 결합재의 100 중량% 중에서 0.5 중량% 미만으로 함유되는 경우에는 수축저감의 효과가 떨어지며, 2 중량%를 초과하여 함유되는 경우에는 강도저하의 문제가 발생하기 때문에 0.5 내지 2 중량%의 혼합이 바람직하다.
초조강 시멘트 결합재에 포함되는 증점제(thickener)에는 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose), 스타치(starch) 및 검(Gum) 등이 있으나, 강도 저하가 적은 스타치계 증점제를 사용하는 것이 바람직하다. 증점제는 초조강 시멘트 결합재의 100 중량% 중에서 0.1 내지 5 중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.
초조강 시멘트 결합재에 포함되는 고성능 감수제는 나프탈렌 설폰산염계 축합물, 멜라민 포르말린 술폰산염계 축합물, 폴리카본산염계 축합물 중 어느 하나 이상을 포함하여 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 고성능 감수제는 조성물의 물과 시멘트 비율을 감소시킴으로써 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용되며, 고성능 감수제의 함유량은 초조강 시멘트 결합재의 100 중량% 중에서 0.1 내지 2 중량%를 혼합하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 초조강 시멘트 결합재의 배합재료 및 배합비율은 일실시예에 따라 적용된 사항이며, 초조강 시멘트 결합재를 생성하기 위한 어떠한 배합재료 및 배합비율을 사용하여 생성하여도 무방하다.
한편, 개질 유화 아스팔트는 유화 아스팔트(Emulsified Asphalt; EAP, KS M2203) 3 내지 95 중량%, 합성 폴리머 3 내지 95 중량%, 계면활성제 1 내지 10 중량%, 고성능 감수제 0.5 내지 5 중량% 및 AE제 0.05 내지 1 중량%를 배합하여 100 중량%로 제조된다.
유화 아스팔트는 양이온, 음이온, 비이온계로 구분되며, 양이온 유제(Cationic Emulsion)는 유화제, 안정제로 사용하는 지방 디아민염, 제4급 암모늄염 등의 계면활성제를 함유하는 물속에 아스팔트를 분산시킨 것으로, 아스팔트 입자의 표면이 양(+) 전하를 갖고 일반적으로 산성을 나타내는 액체이다.
음이온 유제(Anionic Emulsion)는 유화제, 안정제로 사용하는 비누, 알킬술폰산염 등의 계면 활성제를 함유하는 물 속에 아스팔트를 분산시킨 것으로, 아스팔트 입자의 표면이 음(-)전하를 갖고 일반적으로 알칼리성을 나타내는 액체이다.
비이온 유제(Nonionic Emulsion)는 유화제, 안정제로 사용하는 폴리옥시에틸렌알킬페놀에테르 등의 계면 활성제를 함유하는 물 속에 아스팔트를 분산시킨 것으로, 아스팔트 입자의 표면은 양(+)음(-) 어느 전하도 갖지 않고 일반적으로 약산성을 나타내는 액체이다.
계면활성제는 유화 아스팔트와 시멘트의 혼합성을 좋게 하기 위해 폴리칼본산계 계면활성제 및 비이온계 계면활성제 중 적어도 하나 이상을 포함하고 그 사용량은 1 내지 10 중량%가 바람직하다.
고성능 감수제는 조성물의 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 고성능 감수제는 나프탈린 술폰산염계, 멜라민포르말린수지 술폰산염계 또는 폴리칼본산계 중 적어도 하나 이상을 포함하고 그 사용량은 0.5 내지 5 중량%가 바람직하다.
AE제는 일명 공기연행제라고도 불리며 계면활성제의 일종으로서 콘크리트 속에 독립된 무수히 많은 미세한 공기포를 연행시켜 워커빌리티와 동결융해에 대한 저항성을 향상시키기 위해 사용한다. AE제는 수지계, 알킬벤졸술폰산계, 고급알코올유산에스텔계 또는 비이온계 중 적어도 하나 이상을 포함하고 사용량은 0.5 내지 2 중량%가 바람직하다.
한편, 고성능 감수제 또는 AE제와 같은 혼화제는 콘크리트의 유동성을 증가시킨다.
합성 폴리머는 교면 포장용 콘크리트에 있어 요구되는 중요한 특성 중의 하나인 반복적인 통행 진동 및 소성수축에 의하여 발생되는 균열에 대한 저항성을 높이고자 사용된다. 예를 들면, 합성 폴리머의 하나인 PVOH(Polyvinyl Alcohol)는 OH-기에 의해 경화된 콘크리트 내에서 강한 부착력과 분산성에 대단히 효과적이라는 특징을 가진다. 이와 같은 합성 폴리머를 콘크리트에 혼입하여 사용하는 경우 여러 가지 장점을 기대할 수 있는 데, 높은 형상비, 인장 강도의 향상을 비롯하여 초조강 시멘트 결합재와의 양호한 화학적 적합성 및 인체에의 무해함 등이다.
이때, 유화 아스팔트는 양이온 유화아스팔트, 음이온 유화아스팔트 또는 비이온 유화아스팔트로 이루어진 군중에서 선택된 적어도 어느 하나를 이용하는 것이 보다 바람직하다.
합성 폴리머는 불포화 방향족 모노머 1-99 중량%와 아크릴계 모노머 1-99 중량%가 공중합된 제1 합성폴리머(SA), 불포화 방향족 모노머 1-99 중량%에 지방족 공액 모노머 1-99 중량%가 공중합된 제2 합성폴리머(SB), 불포화 방향족 모노머 1-98중량%, 아크릴계 모노머가 1-98 중량% 및 지방족 공액 모노머 1-98 중량%가 중합된 제3 합성폴리머(SBA), 불포화 방향족 모노머 1-98중량%, 아크릴계 모노머가 1-98중량% 및 카르복실산계 모노머 1-20 중량%가 중합된 제4 합성폴리머(SAC), 불포화 방향족 모노머 1-99 중량%와 카르복실 산계 모노머 1-20 중량%가 공중합된 제5 합성폴리머(SC), 불포화 방향족 모노머 1-97중량%, 아크릴계 모노머가 1-97 중량%, 지방족 공액 모노머 1-50 중량% 및 불포화 카르복산계 모노머 1-20 중량%가 중합된 제6 합성 폴리머(SBAC), 불포화 방향족 모노머 40-98중량%, 지방족 공액 모노머 1-40 중량% 및 불포화 카르복산계 모노머 1-20 중량%가 중합된 제7 합성폴리머(SBC), 지방족 공액 모노머 1-40 중량%와 아크릴계 모노머가 1-98 중량%가 공중합된 제8 합성폴리머(BA), 지방족 공액 모노머 1-40 중량%, 아크릴계 모노머가 1-98 중량% 및 불포화 카르복실산계 모노머 1-20 중량%가 중합된 제9 합성폴리머(BAC), 아크릴계 모노머가 80-99 중량%와 불포화 카르복실산계 모노머 1-20 중량%가 공중합된 제10 합성폴리머(AC), 에틸렌 초산 비닐(Ethylene-vinyl acetate, EVA), 폴리비닐알코올(Polyvinyl Alcohol, PVOH), 폴리초산비닐(Polyvinyl Acetate, PVAC), 스티렌부타디엔스티렌(Styrene Butadiene Styrene, SBS), 폴리스틸렌(Polystyrene), 폴리에틸렌(Polyethylene) 또는 폴리프로필렌(Polypropylene)로 이루어진 군중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따른 초조강 콘크리트 조성물을 비교하는 실사진이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 초조강 콘크리트 조성물(100)은 개질 유화 아스팔트가 첨가되지 않은 초조강 콘크리트 조성물(200)과 비교하여 흑색에 가깝다는 것을 알 수 있다. 이는 동절기 교면 포장의 조기 결빙 예방 및 융빙 촉진을 기대할 수 있으며, 특히 야간에 빛의 흡수로 운전자의 시인성 증진효과와 더불어 주변구조물(아스팔트 콘크리트 포장 등)과 유사한 색상으로 미관을 개선하여 운전자로 하여금 보다 안전하고 쾌적한 도로 주행환경을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 초조강 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법을 나타내기 위한 순서도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 콘크리트 포장층의 보수가 필요한 부분에 대해 콘크리트 포장도로 비파괴 검사장비를 이용하여 콘크리트 포장층의 열화부 위치 및 열화정도를 측정한다(S110).
이후, S110 단계에서 측정된 열화정도에 따라 열화부 또는 손상부 중 어느 하나 이상을 제거하여 건전부를 노출시킨다(S120). 이때, 열화부 또는 손상부 중 어느 하나 이상의 제거는 브레이커(breaker), 상온 절삭기 또는 워터제트(water jet) 중 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하나 다른 도로 표면 제거기 등을 사용하여도 무방하다.
한편, 열화부 또는 손상부 중 어느 하나 이상을 제거하여 건전부가 노출된 경우, 샌드 블라스팅(sand blasting) 장비, 연마재가 함유된 고압수 장비 또는 워터 블라스팅(water blasting) 중 어느 하나 이상을 사용하여 건전부의 절삭면을 청소함으로써, 타설되는 초조강 콘크리트 조성물의 부착력을 확보할 수 있다.
열화부 또는 손상부가 제거되고 절삭면이 청소된 이후, 도로의 건전부에 현장믹서, 배치믹서(batch mixer) 또는 모빌믹서(batch mixer) 중 어느 하나 이상을 이용하여 생성된 초조강 콘크리트 조성물을 상기 건전부에 타설한다(S130). 초조강 콘크리트 조성물은 본 발명에 따라 제조되며, 현장믹서는 강제식 또는 가경식을 사용할 수 있다.
다음으로 타설된 상기 초조강 콘크리트 조성물의 표면처리를 수행한다(S140). 표면처리는 두 가지로 구분하여 진행될 수 있는데, 첫 번째로 스크리드(screed), 롤러 튜브(roller tube) 또는 롤러 페이퍼(roller paper) 중 어느 하나 이상을 사용하여 초조강 콘크리트 조성물이 타설된 도로의 표면을 평탕화하며, 두 번째로 평탄화 이후에 그루빙(grooving) 또는 타이닝(tinning)에 의한 표면처리를 수행할 수 있다.
최종적으로는 표면처리가 완료된 초조강 콘크리트 조성물이 온도변화에 따라 발생되는 영향을 최소화하기 위하여 양생제를 도포한다(S150). 한편, S140 단계의 표면처리가 수행된 이후에 초조강 콘크리트 조성물의 표면 수분 증발을 억제하기 위하여 얇은 피막을 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 얇은 피막을 형성하는 경우, 표면 수분증발을 억제하여 충분한 수화반응 발생과 온도변화에 대한 영상이 최소화될 수 있다.
상기의 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물을 사용한 실시예를 다음과 같이 구체적으로 제시하되, 제시되는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되지 않는다.
<실시예 1>
초조강 시멘트 결합재 16 중량%, 재유화형 분말수지 5 중량%, 잔골재 38 중량%, 굵은 골재 33 중량%를 믹서에 투입해 30초간 건배합 한 후 물 4 중량% 및 개질 유화 아스팔트 4 중량% 더 첨가하여 30초간 교반한 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 개질 유화 아스팔트는 비이온계 유화아스팔트 90 중량%, 아크릴 라텍스 5 중량%, 계면활성제 3 중량%, 고성능감수제 1.5% 및 AE제 0.5%를 사용하였다.
<실시예 2>
초조강 시멘트 결합재 16 중량%, 재유화형 분말수지 5 중량%, 잔골재 38 중량%, 굵은 골재 33 중량%를 믹서에 투입해 30초간 건배합 한 후 물 4 중량% 및 개질 유화 아스팔트 4 중량% 더 첨가하여 30초간 교반한 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 개질 유화 아스팔트는 비이온계 유화아스팔트 70 중량%, 아크릴 라텍스 25 중량%, 계면활성제 3 중량%, 고성능감수제 1.5% 및 AE제 0.5%를 사용하였다.
<실시예 3>
초조강 시멘트 결합재 16 중량%, 재유화형분말수지 5 중량%, 잔골재 38 중량%, 굵은 골재 33 중량%를 믹서에 투입해 30초간 건배합 한 후 물 4 중량% 및 개질 유화 아스팔트 4 중량% 더 첨가하여 30초간 교반한 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 개질 유화 아스팔트는 비이온계 유화아스팔트 50 중량%, 아크릴 라텍스 45 중량%, 계면활성제 3 중량%, 고성능감수제 1.5% 및 AE제 0.5%를 사용하였다.
<비교예 1>
초조강 시멘트 결합재 16 중량%, 잔골재 41 중량%, 굵은 골재 35 중량%를 믹서에 투입해 30초간 건배합 한 후 물 4 중량% 및, SBR 라텍스 4 중량% 더 첨가하여 30초간 교한하여 SBR 라텍스 개질 초조강 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
초조강 시멘트 결합재 16 중량%, 잔골재 41 중량%, 굵은 골재 35 중량%를 믹서에 투입해 30초간 건배합 한 후 물 8 중량%을 더 첨가하여 30초간 교한하여 초조강 콘크리트 조성물을 제조하였다.
아래의 [표 2]는 실시예 1 내지 3과, 비교예 1 내 2에 대한 각종 시험결과를 나타낸 것이다.
시험항목 기준값 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2 비고
압축강도
(MPa)		 12~24
시간
21이상
22.4		 25.5 27.7 24.1 16.5 KS F 2405
28일 30이상 37.2 38.6 39.2 36.8 21.8 KS F 2405
휨강도
(MPa)		 12~24
시간
4.5
이상		 6.3 6.8 7.2 4.6 2.7 KS F 2408
28일 7.7 8.5 9.1 5.8 3.3 KS F 2408
부착강도
(MPa)		 12~24
시간
1.4
이상		 1.7 1.9 2.2 1.4 0.9 KS F 2762
28일 1.8 2.2 3.1 1.8 1.2 KS F 2762
길이변화율
(%)
28일		 0.15
이하
0.01
0.01
0.03
0.05
0.08
KS F 2424
염소 이온
침투저항성
(coulombs)
28일
1,000
이하
520
480
251
988
2,460
KS F 2711
표면 박리 저항성(㎜)
28일		 0=좋음
5=나쁨
1
1
1
2
4		 ASTM C 672
동결융해
저항성
(%)
28일
80
이상
92
89
87
72
54		 KS F 2456
(300cycle-A법)
[표 2]의 표시된 시험결과를 보면, 실시예 1 내지 3에서는, 콘크리트 포장 보수재료 기준값을 모두 만족하는 것을 알 수 있었다.
반면 비교예 1에서는, 강도는 기준 이상이나 염소 이온 침투저항성 및 동결융해 저항성이 기준 이하로 나타나 보수재로 사용시 하자 비율이 높을 것으로 판단되며, 비교예 2에서는, 강도 및 내구성 시험 모든 항목에서 기준값 이하로 나타났다.
따라서 본 발명에 따른 초조강 콘크리트 조성물을 이용한 실시예 1 내지 3은 콘크리트 포장 보수에 보수재료로 사용될 때 조기 강도 발현으로 교통개방을 단축시킬 수 있을 뿐 아니라, 길이변화율, 염분침투저항성, 표면박리저항성 및 동결융해저항성이 우수한 성능을 발휘하여 보수 후 슬래브 및 포장재 내의 철근의 부식을 막아 구조물의 수명을 연장하는 효과가 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (12)

  1. 초조강 콘크리트 조성물에 있어서,
    16 내지 26 중량%의 초조강 시멘트 결합재;
    26 내지 56 중량%의 잔골재;
    25 내지 55 중량%의 굵은 골재;
    1 내지 5 중량%의 재유화형 분말수지;
    1 내지 10 중량%의 물; 및
    1 내지 30 중량%의 개질 유화 아스팔트
    를 포함하여 100 중량%로 이루어지는 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 재유화형 분말수지는 에틸렌초산비닐(EVA), 초산비닐비닐바사테트(Va/VeoVa), 메타크릴산메틸아크릴산부틸(MMA/BA) 또는 스틀렌아크릴산부틸수지(St/BA) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 개질 유화 아스팔트는
    3 내지 95 중량%의 유화 아스팔트(Emulsified Asphalt);
    3 내지 95 중량%의 합성 폴리머;
    1 내지 10 중량%의 계면활성제;
    0.5 내지 5 중량%의 고성능 감수제; 및
    0.5 내지 1 중량%의 AE제
    를 포함하여 100 중량%로 제조되는 것을 특징으로 하는 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유화 아스팔트는 양이온 유화 아스팔트, 음이온 유화 아스팔트 또는 비이온 유화 아스팔트로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 합성 폴리머는
    불포화 방향족 모노머 1-99 중량%와 아크릴계 모노머 1-99 중량%가 공중합된 제1 합성폴리머(SA);
    불포화 방향족 모노머 1-99 중량%에 지방족 공액 모노머 1-99 중량%가 공중합된 제2 합성폴리머(SB);
    불포화 방향족 모노머 1-98중량%, 아크릴계 모노머가 1-98 중량% 및 지방족 공액 모노머 1-98 중량%가 중합된 제3 합성폴리머(SBA);
    불포화 방향족 모노머 1-98중량%, 아크릴계 모노머가 1-98중량% 및 카르복실산계 모노머 1-20 중량%가 중합된 제4 합성폴리머(SAC);
    불포화 방향족 모노머 1-99 중량%와 카르복실 산계 모노머 1-20 중량%가 공중합된 제5 합성폴리머(SC);
    불포화 방향족 모노머 1-97중량%, 아크릴계 모노머가 1-97 중량%, 지방족 공액 모노머 1-50 중량% 및 불포화 카르복산계 모노머 1-20 중량%가 중합된 제6 합성 폴리머(SBAC);
    불포화 방향족 모노머 40-98중량%, 지방족 공액 모노머 1-40 중량% 및 불포화 카르복산계 모노머 1-20 중량%가 중합된 제7 합성폴리머(SBC);
    지방족 공액 모노머 1-40 중량%와 아크릴계 모노머가 1-98 중량%가 공중합된 제8 합성폴리머(BA);
    지방족 공액 모노머 1-40 중량%, 아크릴계 모노머가 1-98 중량% 및 불포화 카르복실산계 모노머 1-20 중량%가 중합된 제9 합성폴리머(BAC);
    아크릴계 모노머가 80-99 중량%와 불포화 카르복실산계 모노머 1-20 중량%가 공중합된 제10 합성폴리머(AC);
    에틸렌 초산 비닐(Ethylene-vinyl acetate, EVA);
    폴리비닐알코올(Polyvinyl Alcohol, PVOH);
    폴리초산비닐(Polyvinyl Acetate, PVAC);
    스티렌부타디엔스티렌(Styrene Butadiene Styrene, SBS);
    폴리스틸렌(Polystyrene);
    폴리에틸렌(Polyethylene); 또는
    폴리프로필렌(Polypropylene) 중 어느 하나 이상으로 이루어지는
    것을 특징으로 하는 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 계면활성제는 폴리칼본산계 계면활성제 또는 비이온계 계면활정제 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 고성능 감수제는 나프탈린 술폰산염계, 멜라민포르말린 수지 술폰산염계 또는 폴리칼본산계 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 AE제는 수지계, 알킬벤졸술폰산계, 고급알코올유산에스텔계 또는 비이온계 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물.
  9. 제1항에 의해 제조되는 초조강 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법에 있어서,
    콘크리트 포장도로 비파괴 검사장비를 이용하여 콘크리트 포장층의 열화부 위치 및 열화정도를 측정하는 제1 단계;
    상기 제1 단계에서 측정된 상기 열화정도에 따라 상기 열화부 또는 손상부 중 어느 하나 이상을 제거하여 건전부를 노출시키는 제2 단계;
    현장믹서, 배치믹서(batch mixer) 또는 모빌믹서(batch mixer) 중 어느 하나 이상을 이용하여 생성된 상기 초조강 콘크리트 조성물을 상기 건전부에 타설하는 제3 단계;
    타설된 상기 초조강 콘크리트 조성물의 표면처리를 수행하는 제4 단계;
    상기 표면처리가 완료된 상기 초조강 콘크리트 조성물에 양생제를 도포하는 제5 단계를 포함하여 이루어지는 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물을 사용하는 콘크리트 포장 보수공법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 단계 이후 및 상기 제3 단계 이전에 샌드 블라스팅(sand blasting) 장비, 연마재가 함유된 고압수 장비 또는 워터 블라스팅(water blasting) 중 어느 하나 이상을 사용하여 상기 건전부의 절삭면을 청소하는 것을 특징으로 하는 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물을 사용하는 콘크리트 포장 보수공법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 열화부 또는 상기 손상부 중 어느 하나 이상의 제거는 브레이커(breaker), 상온 절삭기 또는 워터제트(water jet) 중 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물을 사용하는 콘크리트 포장 보수공법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제4 단계의 표면처리는 스크리드(screed), 롤러 튜브(roller tube) 또는 롤러 페이퍼(roller paper) 중 어느 하나 이상을 사용하는 평탄화와 상기 평탄화 이후에 그루빙(grooving) 또는 타이닝(tinning)에 의한 표면처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 개질 유화 아스팔트를 이용한 초조강 콘크리트 조성물을 사용하는 콘크리트 포장 보수공법.
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