KR20150034385A

KR20150034385A - 보강토 옹벽의 전면 벽체용 콘크리트 조성물

Info

Publication number: KR20150034385A
Application number: KR20130114394A
Authority: KR
Inventors: 오순택; 이동준; 전성민
Original assignee: 전성민; (주)디엠이엔씨; 서울과학기술대학교 산학협력단
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2015-04-03

Abstract

본 발명은 보강토 옹벽의 전면 벽체로 사용되는 블럭 또는 패널 등을 제조하는데 사용되며, 경량화가 가능하면서도 강도를 확보할 수 있고 투수성을 향상시켜 식생이 가능한 보강토 옹벽의 전면 벽체용 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예는 보강토 옹벽의 전면 벽체로 사용되는 블럭 또는 패널을 제조하는 콘크리트 조성물에 있어서, 물 100중량부에 대하여, 보통 포틀랜트 시멘트 340~360중량부, AE제 0.4~0.6중량부, 폴리카보네이트 2.5~3중량부, 규조토 0.4~0.6중량부, 골재 700~800중량부를 포함하여 이루어져, 보강토 옹벽 전면 벽체용 블럭 또는 판넬 제조시 비중을 저하시켜 경량화 및 콘크리트의 성질개선이 가능하고, AE제를 추가 구성하여 보강토 옹벽 블럭의 투수성을 향상시키도록 하여 보강토 옹벽 블럭에서의 식생이 가능하도록 하면서도, 물시멘트비를 조절 및 혼화제의 첨가로 10MPa이상의 강도를 확보할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

Description

보강토 옹벽의 전면 벽체용 콘크리트 조성물{concrete composition for retaining wall}

본 발명은 보강토 옹벽의 전면 벽체용 콘크리트 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보강토 옹벽의 전면 벽체로 사용되는 블럭 또는 패널 등을 제조하는데 사용되며, 경량화가 가능하면서도 강도를 확보할 수 있고 투수성을 향상시켜 식생이 가능한 보강토 옹벽의 전면 벽체용 콘크리트 조성물에 관한 것이다.

현재 보강토 옹벽의 전면벽체를 형성하는 방법으로는 현장타설 콘크리트로 기초와 벽체를 시공하여 구조체의 강성으로 토압에 저항하도록 하는 철근콘크리트옹벽과, 블럭형태의 전면판, 보강재, 뒷채움 흙으로 구성되며 보강재를 설치하고 뒷채움 재료를 다져서 일정한 높이의 보강토 옹벽을 순차적으로 축조하는 보강토 블럭 옹벽 및 벽면재에 수직인 콘크리트 판넬을 설치하고. 보강재로 띠모양의 보강재(STRIP)를 사용하여 구조적인 안정성을 확보하는 판넬식 옹벽 등이 있다.

그러나 종래의 콘크리트로 형성된 판넬, 블럭 등은 무게가 무거워 시공이 어렵고, 옹벽의 전면 벽체를 형성하여도 투수성이 좋지 않아 식생이 불가능한 문제점이 있었다. 또한, 투수성을 확보하기 위하여 황토 등의 재료로 블럭이나 판넬을 형성할 경우에는 강도가 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허공개 제2011-0112661호 "친환경 콘크리트 조성물"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 "포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여 혼화재 80∼120 중량부, 모래 100∼130 중량부, 마사토 1200∼1300 중량부, 물 80∼120 중량부 및 수용성 수지 바인더 8∼12 중량부의 조성비로 혼합된 친환경 콘크리트 조성물."을 개시하고 있다.

그러나 상기와 같이 종래의 기술들은 주로 친환경 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 기존 시멘트의 함유량을 줄인 것들이 대부분이며, 이와 같이 일부 친환경 블럭을 제안하는 기술도 있으나 콘크리트 블럭에 비해 압축 강도가 약하여 내구성이 떨어지고 용도가 한정되는 등 한계가 있어 기존 콘크리트 블럭과 유사한 강도를 가지면서 환경 친화적인 콘크리트 조성물에 대한 개발 필요성이 큰 상황이었다.

특허공개 제2011-0112661호 "친환경 콘크리트 조성물"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보강토 옹벽 전면 벽체용 블럭 또는 판넬 제조시 비중을 저하시켜 경량화 및 콘크리트의 성질개선이 가능하고, AE제를 추가 구성하여 보강토 옹벽 블럭의 투수성을 향상시키도록 하여 보강토 옹벽 블럭에서의 식생이 가능하도록 하면서도, 물시멘트비를 조절 및 혼화제의 첨가로 필요 강도를 확보할 수 있는 보강토 옹벽의 전면 벽체용 콘크리트 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 보강토 옹벽의 전면 벽체로 사용되는 블럭 또는 패널을 제조하는 콘크리트 조성물에 있어서, 물 100중량부에 대하여, 보통 포틀랜트 시멘트 340~360중량부, AE제 0.4~0.6중량부, 폴리카보네이트 2.5~3중량부, 규조토 0.4~0.6중량부, 골재 700~800중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽의 전면 벽체용 콘크리트 조성물을 제공하고자 한다.

또한, 물/시멘트비는 27%~29% 인 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽의 전면 벽체용 콘크리트 조성물을 제공하고자 한다.

또한, 골재로 플라이 애쉬를 사용하는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽의 전면 벽체용 콘크리트 조성물을 제공하고자 한다.

본 발명의 보강토 옹벽의 전면 벽체용 콘크리트 조성물은 보강토 옹벽 전면 벽체용 블럭 또는 판넬 제조시 비중을 저하시켜 경량화 및 콘크리트의 성질개선이 가능하고, AE제를 추가 구성하여 보강토 옹벽 블럭의 투수성을 향상시키도록 하여 보강토 옹벽 블럭에서의 식생이 가능하도록 하면서도, 물시멘트비를 조절 및 혼화제의 첨가로 10MPa 이상의 강도를 확보할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 보강토 옹벽의 전면 벽체용 콘크리트 조성물은 물 100중량부에 대하여, 보통 포틀랜트 시멘트 340~360중량부, AE 0.4~0.6중량부, PC 2.5~3중량부, 규조토 0.4~0.6중량부, 골재 700~800중량부를 포함하여 이루어지고, 상기 재료를 배합하여 보강토 옹벽의 전면 벽체를 형성하는 블럭, 판넬 등을 만든다.

보통 포틀랜트 시멘트는 340~360중량부 구성한다.

340중량부 이하로 배합할 경우에는 필요 강도가 발현되지 않고, 360중량부 이상으로 구성할 경우에는 경량화가 불가능하고 투수성이 떨어지기 때문에, 340~360중량부로 배합하는 것이 바람직하다.

포틀랜트 시멘트 콘크리트는 압축 강도가 높다는 장점이 있다. 반면, 이러한 포틀랜드 시멘트 콘크리트는 흡수율이 낮기 때문에, 식생이 불가능하다. 따라서,후술하는 AE제를 추가하여 보강토 옹벽의 전면 벽체의 투수성을 향상시켜 식생이 가능하도록 한다.

AE는 0.4~0.6중량부 배합하도록 한다.

본 발명의 조성물에 AE제를 추가배합하도록 하여 보강토 옹벽의 전면 벽체의 투수성을 향상시켜 식생이 가능하도록 한다.

0.4 중량부 이하로 배합될 경우에는 공기연행효과 및 감수효과가 적으며,0.6중량부를 초과하여 첨가하는 경우에는 콘크리트의 응결이 지연되어 투수콘크리트 조성물의 강도를 저하시키게 되기 때문에, AE는 0.4~0.6중량부 배합하는 것이 바람직하다.

AE제(air-entraining agent)는 콘크리트 시공을 할 때 콘크리트 속에 있는 작은 공기 거품을 고르게 하기 위하여 사용하는 혼화제이다.

AE제를 혼입한 콘크리트를 AE콘크리트라고 한다. AE제는 거품을 일으키는 성질이 뛰어난 계면활성제로서, 콘크리트 중에 작은 기포(氣泡)를 고르게 발생시켜 내동결융해성(耐凍結融解性)·내식성(耐蝕性) 등 내구성을 개선한다. 또, 프레시 콘크리트의 유동성을 좋게 하여 부어넣기 작업을 용이하게 하고, 굳은 콘크리트의 열전도율을 저하시키며, 수밀성(水密性)을 향상시키는 등 2차적인 효과도 있다.

그러나 AE제의 사용량은 콘크리트 중의 전(全)공기량이 용적으로 약 4∼6%가 되도록 할 것이며, 너무 많이 사용하면 비경제적일 뿐만 아니라, 압축강도의 감소, 철근과의 부착강도의 저하 등 여러 가지 장애가 일어나므로, 적정 사용량을 엄수해야 한다.

혼화제로 폴리카보네이트 2.5~3중량부가 구성되도록 하여, 본 발명의 보강토 옹벽의 전면 벽체용 콘크리트 조성물로 형성되는 보강토 옹벽의 전면 벽체가 필요 강도를 확보할 수 있도록 한다.

폴리카보네이트(polycarbonate)는 충격 강도와 인장 강도의 균형이 잡힌 탄산 에스테르형 구조를 갖는 고분자 화합물의 총칭이다.

폴리카보네이트는 2.5중량부 이하로 배합될 경우에는 필요 강도를 확보하기 어렵고, 3중량부 이상 배합될 경우에는 투수성이 떨어지게 되기 때문에, 2.5~3중량부 배합되는 것이 바람직하다.

규조토는 0.4~0.6 중량부를 배합하도록 한다.

규조토는 규조류의 유체가 퇴적하여 생긴 다공질의 흙. 함수 규산을 주성분으로 한다. 단열재, 여과재, 물, 유리의 원료, 시멘트 혼합재 등으로 사용한다.

규조토는 50 ~ 100 ㎛의 크기를 갖는 입자로서, 후술하는 플라이애쉬와 마찬가지로 충전효과 및 포졸란반응에 의한 효과를 얻도록 한다.

규조토를 0.4 중량부 이하로 배합하였을 경우에는 조성물 사이에 고른 충전효과를 기대하기 어렵고, 0.6중량부 이상 배합하였을 경우에는 필요강도에 이르지 못하기 때문에 0.4~0.6 중량부로 배합하는 것이 바람직하다.

골재는 700~800 중량부 배합한다.

골재는 잔골재, 굵은 골재를 혼합하여 사용할 수도 있으며, 다양한 골재를 사용할 수도 있다.

또한, 골재로 화력발전소 석탄 폐기물에 플라이 애쉬를 사용하도록 하여 비중을 저하시켜 보강토 옹벽 블럭의 경량화가 가능하고, 조성물 입자 사이를 충전하여 구조물을 밀실하게 하면서도 투수성을 확보하도록 하여 식생환경을 조성하도록 하는 효과가 있고, 포졸란 반응으로 인한 강도 증가 및 흡수율 감소 효과를 얻도록 하여 콘크리트의 성질개선을 이루도록 한다.

플라이 애쉬는 포틀랜드 시멘트보다 미세한 입자로 이루어진다. 이처럼 포틀랜드 시멘트보다 미세한 입자의 혼화재 사용은 콘크리트의 조직을 보다 치밀하게 하므로 강도의 증진을 기할 수가 있다.

플라이 애쉬(Fly ash)는 포졸란 반응에 의하여 콘크리트의 장기 강도를 증진시키고 콘크리트 조직의 수밀성, 내구성, 내화학성을 강화시키는 역할을 한다.

플라이 애쉬는 주로 규산 (silica) 성분으로 구성되어 있지만 골재의 규산성분과는 달리 미세분말로 형성되어 있으며 콘크리트의 시멘트성 반죽(cementious paste)에 균일하게 분포되어 있다. 플라이 애쉬는 시멘트의 수산화 칼슘(calcium hydroxide)과 같은 알카리와 반응하게 되며 안정적인 시멘트성 접착물질 (cementious bonds)을 형성하기 위해서 이러한 알카리 성분과 화학적으로 결합하게된다.

이러한 포졸란 반응은 다음의 2가지 방법으로 콘크리트 조성물로 형성된 보강토 옹벽의 전면벽체의 내구성을 증대시키게 된다.

플라이 애쉬는 시멘트성 반죽(cementious paste)의 알카리와 반응하게 됨으로서 알카리 성분들을 서로 결합시키게 되고 따라서 골재의 규산성분과의 반응을 막게 되어 파괴적인 ASR겔의 형성을 못하게 한다. 또한 플라이 애쉬와 알카리의 반응으로 시멘트성 접착물질(cementious bonds)을 추가로 생성하게 되고 콘크리트의 투수성이 감소하게 되어 보다 적은 양의 수분이 콘크리트 내부로 침투하고 ASR겔에 흡수되어 진다. 따라서 콘크리트 내부에 가해지는 내부압력이 보다 적어지게 된다.

또한, 상기와 같은 조성물의 배합시에 물/시멘트비는 27%~29%로 조절하여 필요강도를 확보할 수 있도록 할 수 있으며, 바람직하게는 물/시멘트비가 29%로 구성하도록 한다.

표 1은 보강토 옹벽의 전면 벽체용 콘크리트 조성물의 배합 및 압축강도 실험결과를 나타낸 것이다.

보강토 옹벽의 전면 벽체용 콘크리트 조성물의 배합 및 압축강도 실험결과

	시멘트 (kg)	물 (kg)	AE (kg)	PC (kg)	규조토P (kg)	골재 (kg)	물/시멘트 비	28일압축강도(MPa)
실시예 1	3.222	0.922	0.005	0.025	0.003	7	29%	10.5
비교예 1	3.222	1.322	0.005	0.025	0.004	7	41%	4.43
비교예 2	220	61.590	0.500	2.500	0.088	693	28%	1.97

실시예 1은 본 발명의 배합비에 따라 배합한 시료이며, 비교예 1은 물의 양을 증가시켜 물/시멘트비를 높인 배합이며, 비교예 2는 시방배합에 따른 것이다.

표 1과 같이, 배합비를 각각 다르게 하여 3가지 유형으로 공시체(지름 10cm, 높이 20cm의 원기둥형)를 제작하여 7일간 수중양생을 하고, 7일 압축강도 시험을 실시한 결과 실시예 1의 경우 공시체 3개의 평균 압축응력은 7.035 MPa로 가장 높게 나타났고, 표준편차 0.04로 조사되었다. 그리고 7일 압축강도는 ACI-318-2008에 의하여 28일 압축강도의 67% 이므로 설계압축강도는 10.5 Mpa로 평가되었다.

상기와 같은 본 발명의 보강토 옹벽의 전면 벽체용 콘크리트 조성물은 보강토 옹벽 전면 벽체용 블럭 또는 판넬 제조시 비중을 저하시켜 경량화 및 콘크리트의 성질개선이 가능하고, AE제를 추가 구성하여 보강토 옹벽 블럭의 투수성을 향상시키도록 하여 보강토 옹벽 블럭에서의 식생이 가능하도록 하면서도, 물시멘트비를 조절 및 혼화제의 첨가로 10MPa이상의 강도를 확보할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

Claims

보강토 옹벽의 전면 벽체로 사용되는 블럭 또는 패널을 제조하는 콘크리트 조성물에 있어서,
물 100중량부에 대하여,
보통 포틀랜트 시멘트 340~360중량부,
AE제 0.4~0.6중량부,
폴리카보네이트 2.5~3중량부,
규조토 0.4~0.6중량부,
골재 700~800중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽의 전면 벽체용 콘크리트 조성물.
청구항 1에 있어서,
물/시멘트비는 27%~29%인 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽의 전면 벽체용 콘크리트 조성물.
청구항 1에 있어서,
골재로 플라이 애쉬를 사용하는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽의 전면 벽체용 콘크리트 조성물.