KR20150088460A - 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트포장이 시공되는 기층에 연속철근을 배근하고, 배처플랜트에서 압축강도 21~30MPa의 보통콘크리트를 생산하여 현장 이송 후, 체적 대비 20~40%의 기포를 혼입하여 유동성을 증가시킨 상태에서 플라이애쉬나 슬래그미분말 중 어느 하나 또는 이를 혼합한 저급 혼합재료를 혼합부로 혼합하여 형성한 보통강도 콘크리트 또는 상기 보통콘크리트에 기포를 혼입하여 유동성을 증가시킨 상태에서 실리카퓸, 메타카올린, 라텍스, 폴리머, 착색재료 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 고급 혼합재료를 혼합부로 혼합하여 형성한 고성능 콘크리트를 숏팅하여 연속철근 콘크리트포장을 시공함으로 고강도와 고내구성을 확보하여 유지관리를 용이하게 함은 물론 숏팅되는 보통강도 콘크리트와 고성능 콘크리트의 다짐이 필요 없음으로 슬립폼 페이버의 경량화로 시공의 수월성을 제공할 수 있는 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법에 관한 것이다.

Description

기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법{Continuously reinforced concrete pavement construction method using foam shotcrete}

본 발명은 콘크리트포장 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 콘크리트포장이 시공되는 기층에 연속철근을 배근하고, 배처플랜트에서 압축강도 21~30MPa의 보통콘크리트를 생산하여 현장 이송 후, 체적 대비 20~40%의 기포를 혼입하여 유동성을 증가시킨 상태에서 플라이애쉬나 슬래그미분말 중 어느 하나 또는 이를 혼합한 저급 혼합재료를 혼합부로 혼합하여 형성한 보통강도 콘크리트 또는 상기 보통콘크리트에 기포를 혼입하여 유동성을 증가시킨 상태에서 실리카퓸, 메타카올린, 라텍스, 폴리머, 착색재료 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 고급 혼합재료를 혼합부로 혼합하여 형성한 고성능 콘크리트를 숏팅하여 연속철근 콘크리트포장을 시공함으로 고강도와 고내구성을 확보하여 유지관리를 용이하게 함은 물론 숏팅되는 보통강도 콘크리트와 고성능 콘크리트의 다짐이 필요 없음으로 슬립폼 페이버의 경량화로 시공의 수월성을 제공할 수 있는 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법에 관한 것이다.

콘크리트포장은 철근의 보강 유무에 따라 연속철근 콘크리트포장과 무근줄눈 콘크리트포장으로 대별된다. 상기 연속철근 콘크리트포장에서는 온도변화와 건조수축으로 야기되는 콘크리트 체적변화를 줄눈을 이용하여 인위적으로 조절하지 않는 대신 종방향 철근을 연속적으로 약 0.7% 정도 배근하여 콘크리트의 체적이 감소하려 할 때, 인장응력이 발생하도록 함으로써, 어느 지점이든지 인장응력이 인장강도를 초과할 때, 균열이 발생하도록 유도하는 포장 형태이다.

상기 연속철근 콘크리트포장은, 철근을 배근하고 콘크리트를 타설해야하기 때문에 콘크리트 타설시, 콘크리트 공급이 시공대상 도로의 측면에서 이루어질 수밖에 없어서 작업공간이 협소한 국내에서는 적용하기 어려운 문제가 있었다.

상기 연속철근 콘크리트포장의 일반적인 포장방법은, 슬럼프 40mm 이하의 된 보통콘크리트를 배처플랜트에서 생산하여 덤프트럭으로 현장 시송한 후, 슬립폼 페이버(slip form paver)를 이용해 한 번에 타설한다. 상기 슬립폼 페이버는 된 콘크리트를 이용해 250~300mm 두께 및 2차로 이상을 한 번에 포설하기 때문에 상당히 육중하고 무게가 150톤에 이르는 장비로, 이의 장비를 이송하고 설치하는데, 많은 비용 및 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

상기 연속철근 콘크리트포장은, 주로 보통강도 콘크리트로 시공하고 있으나, 장기간의 내구성을 확보할 수 없으므로, 고성능 콘크리트로 시공하면 장기간의 내구성을 확보할 수 있어 경제적인 시공이 될 수 있다.

상기 고성능 콘크리트는, 물, 시멘트, 골재 등이 배합되는 보통콘크리트에 비해 고강도, 고내구성, 고유동성을 가진 콘크리트를 말하는 것으로, 고강도는 35MPa 이상의 강도를 의미하고, 고내구성은 90% 이상의 동결-융해 저항성을 요구하며, 고유동성은 작업성이 아주 우수한 콘크리트를 의미하며, 상기 고성능 콘크리트로 시공하면 보통강도 콘크리트로 시공할 때보다 내구성을 확보하여 경제적인 시공이 될 수 있을 것이다.

대한민국 등록특허 제10-1240284호

대한민국 등록특허 제10-1245828호

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 연속철근이 배근된 기층위에 배처플랜트에서 압축강도 21~30MPa의 보통콘크리트를 생산하여 현장 이송 후, 체적 대비 20~40%의 기포를 혼입하여 유동성을 증가시킨 상태에서 플라이애쉬나 슬래그미분말 중 어느 하나 또는 이를 혼합한 저급 혼합재료를 혼합부로 혼합하여 형성한 보통강도 콘크리트 또는 상기 보통콘크리트에 기포를 혼입하여 유동성을 증가시킨 상태에서 실리카퓸, 메타카올린, 라텍스, 폴리머, 착색재료 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 고급 혼합재료를 혼합부로 혼합하여 형성한 고성능 콘크리트를 숏팅하여 연속철근 콘크리트포장을 시공할 수 있는 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 기포가 혼입된 보통콘크리트에 플라이애쉬나 슬래그미분말 중 어느 하나 또는 이를 혼합한 저급 혼합재료를 혼합부로 혼합하여 형성한 보통강도 콘크리트로 연속철근 콘크리트포장의 하부층을 형성하고, 기포가 혼입된 보통콘크리트에 실리카퓸, 메타카올린, 라텍스, 폴리머, 착색재료 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 고급 혼합재료를 혼합부로 혼합하여 형성한 고성능 콘크리트로 연속철근 콘크리트포장의 상부층을 형성하여 고강도 및 고내구성을 확보하여 유지관리를 용이하게 하는 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 연속철근 보강은 콘크리트 타설 직전 50m까지 가능한 슬립폼 페이버와 펌프카 사이에서 보강함으로 콘크리트 타설시 콘크리트를 연속철근이 배근된 기층에 원활하게 공급할 수 있으므로 작업공간에 구애를 받지 않고 시공할 수 있는 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법을 제공함에 있다.

본 발명 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법은,

연속철근 콘크리트포장이 시공되는 기층 위에 종,횡방향 일정간격으로 철근이 연속적으로 연결되도록 배근하여 보강하는 단계와;

물, 시멘트, 골재를 일정비율로 배합하여 압축강도가 21~30MPa의 보통콘크리트를 생산 및 현장 이송하는 단계와;

상기 보통콘크리트에 기포 및 실리카퓸, 메타카올린, 라텍스, 폴리머, 착색재료 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 고급 혼합재료를 혼합부로 혼합하여 형성한 고성능 콘크리트를 형성하는 단계와;

상기 고성능 콘크리트를 숏팅안내부재로 배출할 때, 5기압 이상의 고압의 공기를 뿜어 고성능 콘크리트에 포함된 기포를 소산시키면서 슬럼프가 감소되도록 기층에 숏팅하여 철근이 매립되는 연속철근 콘크리트포장을 형성하는 단계와;

상기 연속철근 콘크리트포장의 상면이 수평이 되도록 마감하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법은,

연속철근 콘크리트포장이 시공되는 기층 위에 종,횡방향 일정간격으로 철근이 연속적으로 연결되도록 배근하여 보강하는 단계와;

물, 시멘트, 골재를 일정비율로 배합하여 압축강도가 21~30MPa의 보통콘크리트를 생산 및 현장 이송하는 단계와;

상기 보통콘크리트에 기포 및 플라이애쉬나 슬래그미분말 중 어느 하나 또는 이를 혼합한 저급 혼합재료를 혼합부로 혼합하여 보통강도 콘크리트를 형성하고, 상기 보통강도 콘크리트를 숏팅안내부재로 배출할 때, 5기압 이상의 고압의 공기를 뿜어 보통강도 콘크리트에 포함된 기포를 소산시키면서 슬럼프가 감소되도록 기층에 숏팅하여 철근이 매립되는 연속철근 콘크리트포장의 하부층을 형성하는 단계와;

상기 보통콘크리트에 기포 및 실리카퓸, 메타카올린, 라텍스, 폴리머, 착색재료 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 고급 혼합재료를 혼합부로 혼합하여 형성한 고성능 콘크리트를 형성하고, 상기 고성능 콘크리트를 숏팅안내부재로 배출할 때, 5기압 이상의 고압의 공기를 뿜어 고성능 콘크리트에 포함된 기포를 소산시키면서 슬럼프가 감소되도록 하부층에 숏팅하여 연속철근 콘크리트포장의 상부층을 형성하는 단계와;

상기 연속철근 콘크리트포장의 상면이 수평이 되도록 마감하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 연속철근이 배근된 기층위에 배처플랜트에서 압축강도 21~30MPa의 보통콘크리트를 생산하여 현장 이송 후, 체적 대비 20~40%의 기포를 혼입하여 유동성을 증가시킨 상태에서 플라이애쉬나 슬래그미분말 중 어느 하나 또는 이를 혼합한 저급 혼합재료를 혼합부로 혼합하여 형성한 보통강도 콘크리트 또는 상기 보통콘크리트에 기포를 혼입하여 유동성을 증가시킨 상태에서 실리카퓸, 메타카올린, 라텍스, 폴리머, 착색재료 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 고급 혼합재료를 혼합부로 혼합하여 형성한 고성능 콘크리트를 숏팅하여 연속철근 콘크리트포장을 시공함으로써, 시공기간을 단축시킬 수 있는 이점을 가질 수 있는 것이다.

또한, 기포가 혼입된 보통콘크리트에 플라이애쉬나 슬래그미분말 중 어느 하나 또는 이를 혼합한 저급 혼합재료를 혼합부로 혼합하여 형성한 보통강도 콘크리트로 연속철근 콘크리트포장의 하부층을 형성하고, 기포가 혼입된 보통콘크리트에 실리카퓸, 메타카올린, 라텍스, 폴리머, 착색재료 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 고급 혼합재료를 혼합부로 혼합하여 형성한 고성능 콘크리트로 연속철근 콘크리트포장의 상부층을 형성하여 고강도 및 고내구성 확보 및 유지관리를 용이할 뿐만 아니라 연속철근 콘크리트포장 전체를 고성능 콘크리트로 시공할 때보다 시공비용을 절감하여 경제성을 향상시킬 수 있는 이점을 가질 수 있는 것이다.

또한, 연속철근 보강은 콘크리트 타설 직전 50m까지 가능한 슬립폼 페이버와 펌프카 사이에서 보강함으로 콘크리트 타설시 콘크리트를 연속철근이 배근된 기층에 원활하게 공급할 수 있으므로 작업공간에 구애를 받지 않고 시공할 수 있으므로 작업능률의 향상으로 작업시간을 단축할 있으며, 다짐이 필요 없는 숏크리트 방법을 연속철근 콘크리트포장에 적용함으로써, 포장장비를 소형화 또는 경량화하여 이송 및 설치를 용이하게 하고, 시공단가를 절감할 수 있는 이점을 가질 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 흐름도이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 연속철근 콘크리트포장을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 보통콘크리트를 형성하는 도면
도 5는 본 발명의 기포를 나타낸 도면
도 6 내지 도 7은 본 발명의 혼합부를 나타낸 도면
도 8은 본 발명에 의한 콘크리트 배출과정도
도 9 내지 도 11은 본 발명에 의한 콘크리트 숏팅과정도
도 12 내지 도 14는 본 발명 보통콘크리트, 보통강도 콘크리트 및 숏크리트의 슬럼프 사진
도 15는 본 발명에 착색재료를 혼합상태 도면
도 16 내지 도 17은 본 발명에 의해 연속철근 콘크리트포장이 시공된 상태를 나타낸 도면

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 흐름도이다.

본 발명 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법은,

연속철근 콘크리트포장(200)이 시공되는 기층(100) 위에 종,횡방향 일정간격으로 철근(200')이 연속적으로 연결되도록 배근하여 보강하는 단계와;

물, 시멘트, 골재를 일정비율로 배합하여 압축강도가 21~30MPa의 보통콘크리트를 생산 및 현장 이송하는 단계와;

상기 보통콘크리트에 기포 및 실리카퓸, 메타카올린, 라텍스, 폴리머, 착색재료 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 고급 혼합재료를 혼합부(60)로 혼합하여 형성한 고성능 콘크리트를 형성하는 단계와;

상기 고성능 콘크리트를 숏팅안내부재(70)로 배출할 때, 5기압 이상의 고압의 공기를 뿜어 고성능 콘크리트에 포함된 기포를 소산시키면서 슬럼프가 감소되도록 기층(100)에 숏팅하여 철근(200')이 매립되는 연속철근 콘크리트포장(200)을 형성하는 단계와;

상기 연속철근 콘크리트포장(200)의 상면이 수평이 되도록 마감하는 단계를 포함하여 이루어지는 것이다.

또한, 연속철근 콘크리트포장(200)이 시공되는 기층(100) 위에 종,횡방향 일정간격으로 철근(200')이 연속적으로 연결되도록 배근하여 보강하는 단계와;

물, 시멘트, 골재를 일정비율로 배합하여 압축강도가 21~30MPa의 보통콘크리트를 생산 및 현장 이송하는 단계와;

상기 보통콘크리트에 기포 및 플라이애쉬나 슬래그미분말 중 어느 하나 또는 이를 혼합한 저급 혼합재료를 혼합부(60)로 혼합하여 보통강도 콘크리트를 형성하고, 상기 보통강도 콘크리트를 숏팅안내부재(70)로 배출할 때, 5기압 이상의 고압의 공기를 뿜어 보통강도 콘크리트에 포함된 기포를 소산시키면서 슬럼프가 감소되도록 기층(100)에 숏팅하여 철근(200')이 매립되는 연속철근 콘크리트포장(200)의 하부층(210)을 형성하는 단계와;

상기 보통콘크리트에 기포 및 실리카퓸, 메타카올린, 라텍스, 폴리머, 착색재료 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 고급 혼합재료를 혼합부(60)로 혼합하여 형성한 고성능 콘크리트를 형성하고, 상기 고성능 콘크리트를 숏팅안내부재(70)로 배출할 때, 5기압 이상의 고압의 공기를 뿜어 고성능 콘크리트에 포함된 기포를 소산시키면서 슬럼프가 감소되도록 하부층(210)에 숏팅하여 연속철근 콘크리트포장(200)의 상부층(220)을 형성하는 단계와;

상기 연속철근 콘크리트포장(200)의 상면이 수평이 되도록 마감하는 단계를 포함하여 이루어지는 것이다.

다음은 상기와 같이 구성된 본 발명의 시공과정을 설명한다.

먼저, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 연속철근 콘크리트포장(200)이 시공되는 기층(100)에 종,횡방향 일정간격으로 철근(200')을 연속적으로 배근하여 보강하는데, 상기 철근(200')은, 슬립폼 페이버(slip form paver)와 펌프카(50) 사이의 공간에서 종,횡방향 일정간격으로 현장조립하여 연결하거나, 이동설치가 용이한 크기로 공장제작 후, 현장으로 이송하여 연결되도록 설치할 수도 있다.

그리고, 종,횡방향 일정간격으로 연결되는 철근(200')은, 고성능 콘크리트 또는 보통강도 콘크리트 타설 직전, 60M까지 가능한 슬립폼 페이버(slip form paver)와 펌프카(50) 사이에서 보강함으로써, 콘크리트를 기층(100)의 전면에서 원활하게 공급할 수 있으므로 작업공간에 구애를 받지 않고 시공할 수 있는 것이다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 압축강도가 21~30MPa이고, 슬럼프 60~80mm의 보통콘크리트를 형성할 수 있도록 배처플랜트(10)에서 각각 공급되는 물, 시멘트, 골재 등을 일정비율로 배합 및 혼합한 후, 레미콘 트럭(40)에 의해 시공현장으로 이송한다.

여기서, 최종 숏크리트의 강도를 위해 물-시멘트 비는 42% 이하로 생산하되, 숏크리트 타설 후, 견고한 바닥을 형성하기 위하여 슬럼프는 물-시멘트 비로 조정하지 않고, 감수제나 AE제를 사용하여 조정하는 것이 바람직하다.

상기 레미콘 트럭(40)이 현장 이송되면, 레미콘 트럭(40)에 투입된 보통콘크리트는 이송 중 슬럼프의 추가 손실로 펌핑성이 나빠 펌핑이 어려워지기 때문에 도 5에 도시된 바와 같이, 발포제 및 기포제 또는 기포발생기로부터 생산된 기포를 상기 레미콘 트럭(40)에 투입한다.

이때, 상기 레미콘 트럭(40)에 투입되는 기포량은, 보통콘크리트에 체적대비 30%의 기포를 혼입시키기 위해 1㎥의 보통콘크리트에 기포발생기를 약 60초간 가동하여 생성한 240ℓ의 기포를 혼입하는 것이 바람직하나, 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 보통콘크리트에 기포를 전체 콘크리트 체적대비 20~40% 정도 추가하여 기포의 볼베어링 효과 및 혼합부(60)의 축(61)에 장착되어 회전하는 다수의 혼합부재(62)에 의해 균일하게 혼합되도록 하고, 상기 기포가 혼입된 보통콘크리트에 플라이애쉬나 슬래그미분말 중 어느 하나 또는 이를 혼합한 저급 혼합재료를 혼합부(60)로 혼합하여 보통강도 콘크리트를 형성하거나, 상기 기포가 혼입된 보통콘크리트에 실리카퓸, 메타카올린, 라텍스, 폴리머, 착색재료 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 고급 혼합재료를 혼합부(60)로 혼합하여 형성한 고성능 콘크리트를 형성한다.

여기서, 상기 혼합재료에 의해 보통콘크리트의 펌핑성을 증가시킴은 물론 고강도, 고내구성을 높일 수 있는데, 상기 저급 혼합재료는, 상기 보통콘크리트를 형성하는 시멘트 100 중량부 기준으로 3~30 중량부로 혼합하는 것이 바람직하고, 상기 고급 혼합재료는, 상기 보통콘크리트를 형성하는 시멘트 100 중량부 기준으로 2~20 중량부로 혼합하는 것이 바람직하다.

상기의 과정으로 형성된 고성능 콘크리트를 도 7에 도시된 바와 같이, 펌프카(50)로 공급하여 압송관(51)에 착탈가능하게 장착된 숏팅안내부재(70)를 통해 기층(100)으로 배출되도록 하는데, 이는 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 고성능 콘크리트가 숏팅안내부재(70)로 공급되면, 내부가 관통되면서 입/출구의 직경보다 중앙부의 직경이 작게 형성된 숏팅안내몸체(71)로 공급됨과 동시에 고성능 콘크리트를 압축되면서 압력이 발생한다.

또한, 상기 숏팅안내몸체(71)의 중앙부를 경유하여 중앙부의 직경보다 큰 직경의 숏팅안내몸체(71) 출구로 고성능 콘크리트가 배출될 때, 5기압 이상의 고압의 압축공기가 숏팅안내몸체(71)의 외주면에 방사상으로 경사지게 형성된 공기공급공(72)으로 공급되면서 숏팅안내몸체(71)의 출구로 와류되어 숏팅된다. 이때, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 압축공기와 고성능 콘크리트는 스프레이방식으로 펼쳐짐은 물론 스프레이방식으로 압축공기와 고성능 콘크리트가 펼쳐질 때, 압축공기와 고성능 콘크리트가 부딪히면서 고성능 콘크리트에 포함된 다량의 기포가 소산되도록 하고, 기포의 소산으로 슬럼프가 줄어들어 기층(100)으로 고성능 숏크리트를 철근(200')이 수용되도록 배출하여 연속철근 콘크리트포장(200)을 시공할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 연속철근 콘크리트포장(200)이 1층일 경우, 고성능 콘크리트를 숏팅하여 형성할 수 있으나, 2층 이상일 경우, 기포가 혼입된 보통콘크리트에 저급 혼합재료가 혼합된 보통강도 콘크리트를 숏팅안내부재(70)로 기층(100)에 종,횡방향 연속으로 배근된 철근(200')을 수용하도록 배출하여 연속철근 콘크리트포장(200)의 하부층(210)을 형성하고, 기포가 혼입된 보통콘크리트에 고급 혼합재료가 혼합된 고성능 콘크리트를 숏팅안내부재(70)로 하부층(210)에 하부층(210)의 두께보다 얇은 두께로 배출하여 연속철근 콘크리트포장(200)의 상부층(220)을 형성하여 고성능 콘크리트로 연속철근 콘크리트포장(200) 전체를 형성할 때보다 시공비용의 절감으로 경제성을 향상시킬 수 있는 것이다.

표 1는 배합강도 27MPa, 슬럼프 70~80mm의 보통콘크리트에 단위체적당 기포를 20%, 27%, 33% 혼입하고, 컴프레샤를 이용해 9기압으로 숏팅 한 실험결과를 보여주고 있다. 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 기포량 20%를 추가할 경우, 슬럼프는 보통콘크리트에서 80mm 이었던 것이 기포혼입 후, 250mm로 증가하였으며, 숏팅 후에는 90mm로 감소하였다. 기포량 20%를 추가할 경우, 6.8kg/㎥의 물이 추가 되었으나, 최종 숏팅 후, 슬럼프가 감소하였는데, 이는 고성능 콘크리트 숏팅 중 물 분자가 일부분 대기중으로 소산되기 때문이다. 기포량을 27%와 33% 혼입할 경우, 추가 단위수량이 많아 숏팅 후, 최종 슬럼프는 보통콘크리트의 슬럼프보다 크게 되나, 최종 공기량은 보통콘크리트의 공기량이나 추가 혼입공기량과는 상관없이 일정함을 알 수 있다.

또한, 상기와 같이 체적대비 20~33%의 기포 혼입으로 슬럼프가 커진 보통콘크리트는 펌핑성이 좋아 용이하게 숏팅할 수 있을 뿐만 아니라 기포만을 혼입하고 숏팅할 경우 최종 슬럼프가 90~150mm 로 너무 커서 대상 사면에 숏팅할 경우, 너무 질게 되어 슬립폼 페이버를 사용하지 못하게 된다. 따라서 기포가 혼입된 보통콘크리트에 가격이 저렴하면서 혼입 시 점성을 지니는 플라이애쉬나 슬래그미분말 중 어느 하나 또는 이를 혼합한 저급 혼합재료 및 실리카퓸, 메타카올린, 라텍스, 폴리머, 착색재료 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 고급 혼합재료를 분말 형태로 보통콘크리트에 각각 추가 혼입하여 물-결합재 비를 낮추어 숏팅 후, 최종 슬럼프를 줄여 견고한 바닥을 형성할 수 있으므로 슬립폼 페이버(slip form paver)의 사용이 가능해 진다.

기포혼입량에 따른 보통콘크리트의 슬럼프와 공기량 변화

기포혼입량		슬럼프(mm)			공기량(%)
기포량	추가단위수량 (kg/㎥)	보통 콘크리트	기포 혼입 후	숏팅 후	보통 콘크리트	기포 혼입 후	숏팅 후
20%	6.8	80	250	90	7	20	6
27%	9.1	70	260	100	5	27	7
33%	18.1	70	275	150	5	33	7

즉, 기포가 혼입된 보통콘크리트에 실리카퓸, 메타카올린, 라텍스, 폴리머, 착색재료 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 고급 혼합재료를 보통콘크리트를 형성하는 시멘트 100 중량부 기준으로 2~20 중량부로 혼합하여 형성한 고성능 콘크리트는 고압의 압축공기와 부딪히면서 기층(100)으로 배출되므로 고성능 콘크리트의 기포를 소산시켜 고성능 콘크리트의 성질을 확보할 수 있는 것이다.

또한, 연속철근 콘크리트포장(200)이 2층일 경우, 기포가 혼입된 보통콘크리트에 플라이애쉬나 슬래그미분말 중 어느 하나 또는 이를 혼합한 저급 혼합재료를 보통콘크리트를 형성하는 시멘트 100 중량부 기준으로 3~30 중량부로 혼합하여 형성한 보통강도 콘크리트는 고압의 압축공기와 부딪히면서 기층(100)으로 배출되므로 보통강도 콘크리트의 기포를 소산시켜 보통강도 콘크리트의 성질을 확보할 수 있는 하부층(210)을 형성하고, 기포가 혼입된 보통콘크리트에 실리카퓸, 메타카올린, 라텍스, 폴리머, 착색재료 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 고급 혼합재료를 보통콘크리트를 형성하는 시멘트 100 중량부 기준으로 2~20 중량부로 혼합하여 형성한 고성능 콘크리트는 고압의 압축공기와 부딪히면서 하부층(210)으로 배출되므로 고성능 콘크리트의 기포를 소산시켜 고성능 콘크리트의 성질을 확보할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 고급 혼합재료의 혼합범위를 낮게 벗어나면, 고강도, 고내구성이 떨어지고, 혼합범위를 높게 벗어나면, 고강도, 고내구성은 더 높게 나타나지 않으면서 시공원가가 상승하며, 슬럼프를 줄여 붙임성을 증가시키기 때문이다.

상기 상부층(220)의 두께를 하부층(210)의 두께보다 얇게 형성하여도 고성능 콘크리트로 타설한 구조물과 동일한 고강도 및 고내구성을 확보할 수 있으므로 공항 콘크리트포장(200) 전체를 고성능 콘크리트로 타설할 때보다 시공원가를 줄여 경제성을 확보할 수 있는 것이다.

표 2은 배합강도 27MPa, 슬럼프 70~80mm의 보통콘크리트에 단위체적당 기포를 27% 혼입하여 실험한 결과를 보여주고 있다. 슬럼프는 보통콘크리트에서 70mm 이었던 것이 기포혼입 후, 260mm로 증가하였으며, 실리카퓸 분말을 시멘트 대비 8% 추가한 후 150mm로 감소하였으며, 숏팅 후에는 제로 슬럼프의 고성능 콘크리트가 되었다. 공기량은 보통콘크리트에서 5%이었던 것이, 기포혼입 후 27%로 증가하였으며, 실리카퓸 분말 추가한 후, 21%로 감소하고, 숏팅 후에는 5%로 됨을 알 수 있다.

상기와 같이 체적대비 27%의 기포혼입으로 슬럼프가 커진 보통콘크리트에 분말형태의 실리카퓸을 추가로 투입하여 고성능 콘크리트를 형성하고, 분말의 실리카퓸 첨가로 물-결합재 비를 줄여 붙임성이 좋은 고성능 콘크리트를 형성하고, 이를 숏팅하여 연속철근 콘크리트포장(200) 및 연속철근 콘크리트포장(200)의 상부층(220)을 얻을 수 있는 것이다.

기포와 실리카퓸을 혼입하고 숏팅한 결과

항목	보통콘크리트	기포 27% 혼입 후	실리카퓸 혼입 후	숏팅 후
슬럼프(mm)	70	260	150	0
공기량(%)	5	27	21	5

여기서, 고급 혼합재료에 혼합된 착색재료의 산화철 및 카본블랙은, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 보통콘크리트를 형성하는 시멘트 100 중량부 기준으로 1~8 중량부로 혼합하는데, 이는 안료의 종류에 따라 5~8%에서 발색의 포화점에 도달하게 되고, 1~3% 사이에서 발색 농도가 급격히 상승하기 때문이다. 상기 안료의 입경은 시멘트보다 작기 때문에 안료의 혼합에 의해 콘크리트의 수량을 증가시키게 되고, 결국 물-시멘트비가 커져서 강도가 저하하는 경향이 일반적이지만, 시멘트의 5~6% 정도까지는 콘크리트가 굳기 전후의 물성에 미치는 영향은 거의 없으므로 색상의 포화도가 5~8% 인점으로 볼 때, 경제성의 측면에서도 8% 이상 첨가하지 않는 것이 바람직하다.

상기 보통강도 콘크리트 및 고성능 콘크리트의 숏팅은 기층(100) 또는 하부층(210)에 원을 그리며 숏팅해야 하는데, 이는 기층(100)은 물론 종,횡방향 일정간격으로 배근된 철근(200')의 하면까지 밀실하게 채우게 되며, 고압의 공기압으로 숏팅하기 때문에 별도의 다짐이 필요없다. 일반적인 포장장비인 슬립폼 페이버에는 다짐봉이 300mm 간격으로 설치되어 12,000RPM의 진동으로 진동다짐하게 되는데, 이러한 콘크리트 내부진동 다짐기능은 슬립폼 페이버를 육중하게 만드는 주요원인이 된다. 따라서 상기의 숏크리팅으로 다짐이 필요 없게 되어 슬립폼 페이버와 같은 포장장비를 경량화 할 수 있다.

상기의 콘크리트포장은 단위시간당 100㎥의 콘크리트 타설을 기준으로 시공되고 있으나, 일반적인 숏크리트 장비는 단위시간당 콘크리트 타설 능력이 적어, 콘크리트포장 시공에 적용되기 어려우나 상기의 콘크리트 펌프카를 도입하고 이의 끝단에 노즐을 부착하여 숏팅할 경우, 콘크리트포장에 필요한 충분한 포설 능력을 가지게 되어 시공능력을 향상시키게 된다.

또한, 도 16 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 상기의 과정으로 콘크리트포장(200) 및 2층 콘크리트포장(200)의 하부층(210)과 상부층(220)이 형성되면, 콘크리트 내부진동이 필요 없는 경량화된 슬립폼 페이버(slip form paver)로 마감하여 수평을 유지하도록 마감하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에서 상기 실시형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다 할 것이다.

10: 배처플랜트 20: 보강부재
40: 레미콘 트럭 50: 펌프카
60: 혼합부 70: 숏팅안내부재
80: 슬립폼 페이버 100: 기층
200: 연속철근 콘크리트포장

Claims (12)

1. 연속철근 콘크리트포장이 시공되는 기층 위에 종,횡방향 일정간격으로 철근이 연속적으로 연결되도록 배근하여 보강하는 단계와;
   물, 시멘트, 골재를 일정비율로 배합하여 압축강도가 21~30MPa의 보통콘크리트를 생산 및 현장 이송하는 단계와;
   상기 보통콘크리트에 기포 및 실리카퓸, 메타카올린, 라텍스, 폴리머, 착색재료 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 고급 혼합재료를 혼합부로 혼합하여 형성한 고성능 콘크리트를 형성하는 단계와;
   상기 고성능 콘크리트를 숏팅안내부재로 배출할 때, 5기압 이상의 고압의 공기를 뿜어 고성능 콘크리트에 포함된 기포를 소산시키면서 슬럼프가 감소되도록 기층에 숏팅하여 철근이 매립되는 연속철근 콘크리트포장을 형성하는 단계와;
   상기 연속철근 콘크리트포장의 상면이 수평이 되도록 마감하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법.
   
2. 연속철근 콘크리트포장이 시공되는 기층 위에 종,횡방향 일정간격으로 철근이 연속적으로 연결되도록 배근하여 보강하는 단계와;
   물, 시멘트, 골재를 일정비율로 배합하여 압축강도가 21~30MPa의 보통콘크리트를 생산 및 현장 이송하는 단계와;
   상기 보통콘크리트에 기포 및 플라이애쉬나 슬래그미분말 중 어느 하나 또는 이를 혼합한 저급 혼합재료를 혼합부로 혼합하여 보통강도 콘크리트를 형성하고, 상기 보통강도 콘크리트를 숏팅안내부재로 배출할 때, 5기압 이상의 고압의 공기를 뿜어 보통강도 콘크리트에 포함된 기포를 소산시키면서 슬럼프가 감소되도록 기층에 숏팅하여 철근이 매립되는 연속철근 콘크리트포장의 하부층을 형성하는 단계와;
   상기 보통콘크리트에 기포 및 실리카퓸, 메타카올린, 라텍스, 폴리머, 착색재료 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 고급 혼합재료를 혼합부로 혼합하여 형성한 고성능 콘크리트를 형성하고, 상기 고성능 콘크리트를 숏팅안내부재로 배출할 때, 5기압 이상의 고압의 공기를 뿜어 고성능 콘크리트에 포함된 기포를 소산시키면서 슬럼프가 감소되도록 하부층에 숏팅하여 연속철근 콘크리트포장의 상부층을 형성하는 단계와;
   상기 연속철근 콘크리트포장의 상면이 수평이 되도록 마감하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 철근이 연속적으로 연결되도록 배근하여 보강하는 단계에서,
   상기 철근은 슬립폼 페이버와 펌프카 사이의 공간에서 현장조립되거나, 공장제작 후, 이송하여 연결하는 것을 특징으로 하는 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법.
   
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 고급 혼합재료는, 상기 보통콘크리트를 형성하는 시멘트 100 중량부 기준으로 2~20 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법.
   
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 착색재료는,
   산화철이나 카본블랙 중 어느 하나 또는 산화철이나 카본블랙을 혼합하는 것을 특징으로 하는 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 착색재료는, 상기 보통콘크리트를 형성하는 시멘트 100 중량부 기준으로 1~8 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법.
   
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 저급 혼합재료는, 상기 보통콘크리트를 형성하는 시멘트 100 중량부 기준으로 3~30 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법.
   
8. 청구항 2에 있어서,
   상기 상부층은 하부층의 두께보다 얇게 형성되는 것을 특징으로 하는 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법.
   
9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 혼합부는,
   상기 보통콘크리트가 투입되는 레미콘 트럭 내부에 모터의 동력으로 회전하는 축과;
   상기 축에 적어도 1단 이상 방사상으로 형성되어 축의 회전방향으로 회전하면서 보통콘크리트와 기포 및 혼합재료를 혼합하는 혼합부재를 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법.
   
10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 숏팅안내부재는,
    상기 보통강도 콘크리트와 고성능 콘크리트 및 칼라 콘크리트가 유입 및 압축되어 배출되도록 내부가 관통되면서 각 콘크리트가 유입/배출되는 입/출구의 직경보다 중앙부의 직경이 작게 형성되는 숏팅안내몸체와;
    상기 숏팅안내몸체로 유입되는 각 콘크리트에 포함된 기포를 소산시키면서 공기량을 감소시키도록 5기압 이상의 고압의 공기를 공급하도록 숏팅안내부재에 관통된 공기공급공을 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법.
    
11. 청구항 10에 있어서, 상기 공기공급공은,
    상기 숏팅안내몸체의 외주면에 방사상으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법.
    
12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 연속철근 콘크리트포장의 상면이 수평이 되도록 마감하는 단계에서,
    상기 연속철근 콘크리트포장의 상면을 내부 진동이 필요없는 슬립폼 페이버(slip form paver)로 수평을 유지하도록 마감하는 것을 특징으로 하는 기포 숏크리트를 이용한 연속철근 콘크리트포장 시공방법.

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