KR20160127463A - 속경성 고연성 시멘트 복합체를 이용한 교량 바닥판 연속화 공법 - Google Patents

속경성 고연성 시멘트 복합체를 이용한 교량 바닥판 연속화 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의하면, 제1 거더(120a)의 상부에 형성되는 제1 교량 바닥판부(130a)와 제1 거더(120a)와 대향하는 제2 거더(120b)의 상부에 형성되는 제2 교량 바닥판부(130b) 사이에서 두 거더(120a, 120b)의 상면이 노출되는 연결 슬래브 형성 공간(110a)을 준비하는 연결 슬래브 형성 공간 준비 단계; 및 연결 슬래브 형성 공간(110a)에 속경성 시멘트를 포함하는 속경성 고연성 시멘트 복합체를 타설하는 타설 단계를 포함하며, 속경성 고연성 시멘트 복합체는 속경성 시멘트 100중량부에 대하여 플라이애쉬 100~120 중량부, 규사 70~90 중량부, 폴리머 5~8 중량부, 증점제 0.05~0.15 중량부, 물 50~70 중량부, 플라이애쉬 100 중량부에 대하여 포졸란 반응 촉진제인 수산화 칼슘 5~15 중량부, 속경성 시멘트, 플라이애쉬 및 수산화칼슘 100 중량부에 대하여 감수제 4~6 중량부, 시멘트 복합체 100 용적부에 대하여 폴리비닐알콜(PVA)섬유 1~3 용적부를 포함하여 구성되며, 폴리머는 스티렌, 부타디엔, 아크릴, 에폭시, 메틸메타크릴레이트(MMA), 폴리에스터, 폴리아크릴산에스테르(PAE) 및 에틸렌초산비닐(EVA) 중에서 선택된 어느 하나 이상이며, 감수제는 폴리카본산계 감수제이며, 증점제는 폴리아크릴계, 메틸셀룰로오스계, 폴리사카라이드계, 폴리알킬렌옥사이드 및 폴리알킬렌글리콜알킬에테르 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 교량 바닥판 연속화 공법이 제공된다.

Description

속경성 고연성 시멘트 복합체를 이용한 교량 바닥판 연속화 공법 {CONTINUITY METHOD FOR BRIDGE DECKS USING RAPID-HARDENING CEMENT CONCRETE COMPOSITION}
본 발명은 교량 손상의 주요 원인인 종래의 신축이음장치를 속경성 고연성 시멘트 복합체를 이용하여 시공되는 연결 슬래브로 대체하여 교량 바닥판을 연속화 하는 공법에 관한 것이다.
현재 교량 구조물의 유지관리 측면에서 가장 문제가 되는 것은 교량 바닥판에 설치된 신축이음장치의 파손이다. 신축이음장치는 교량의 교각이나 교대 위에 위치하여 상부 구조의 온도 변화 등에 의해 발생하는 신축량을 수용하기 위한 장치로서, 신축이음장치가 파손되는 경우 교면의 물이 거더와 교량 받침으로 유입되어서 부식을 유발하게 된다. 특히 동결방지제와 같은 염화 물질을 함유하는 물은 교량 단부 구조 요소들의 열화 문제를 더욱 악화시켜서 교량의 수명을 단축시킨다. 이와 같은 신축이음장치는 교량 구조물의 수명에 큰 영향을 미치는 요소이지만, 현재 손상에 의해 주기적으로 교체를 필요로 하는 교량 소모품의 한계를 벗어나지 못하고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 종래의 신축이음장치를 속경성 고연성 시멘트 복합체를 이용한 연결 슬래브로 대체하여 교량 바닥판을 연속화하는 공법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 신속한 교통 개방이 가능한 속경성 고연성 시멘트 복합체를 이용한 교량 바닥판 연속화 공법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면,
제1 거더(120a)의 상부에 형성되는 제1 교량 바닥판부(130a)와 상기 제1 거더(120a)와 대향하는 제2 거더(120b)의 상부에 형성되는 제2 교량 바닥판부(130b) 사이에서 상기 두 거더(120a, 120b)의 상면이 노출되는 연결 슬래브 형성 공간(110a)을 준비하는 연결 슬래브 형성 공간 준비 단계; 및 상기 연결 슬래브 형성 공간(110a)에 속경성 시멘트를 포함하는 속경성 고연성 시멘트 복합체를 타설하는 타설 단계를 포함하며, 상기 속경성 고연성 시멘트 복합체는 상기 속경성 시멘트 100중량부에 대하여 플라이애쉬 100~120 중량부, 규사 70~90 중량부, 폴리머 5~8 중량부, 증점제 0.05~0.15 중량부, 물 50~70 중량부, 상기 플라이애쉬 100 중량부에 대하여 포졸란 반응 촉진제인 수산화 칼슘 5~15 중량부, 상기 속경성 시멘트, 플라이애쉬 및 수산화칼슘 100 중량부에 대하여 감수제 4~6 중량부, 상기 시멘트 복합체 100 용적부에 대하여 폴리비닐알콜(PVA)섬유 1~3 용적부를 포함하여 구성되며, 상기 폴리머는 스티렌, 부타디엔, 아크릴, 에폭시, 메틸메타크릴레이트(MMA), 폴리에스터, 폴리아크릴산에스테르(PAE) 및 에틸렌초산비닐(EVA) 중에서 선택된 어느 하나 이상이며, 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제이며, 상기 증점제는 폴리아크릴계, 메틸셀룰로오스계, 폴리사카라이드계, 폴리알킬렌옥사이드 및 폴리알킬렌글리콜알킬에테르 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 교량 바닥판 연속화 공법이 제공된다.
상기 교량 바닥판 연속화 공법은 상기 연결 슬래브 형성 공간(110a)의 바닥에 디본딩층(150)을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 디본딩층(150)은 지오텍스타일 소재로 이루어질 수 있다.
상 제1 교량 바닥판부(130a)는 제1 철근부(135a)를 구비하는 철근 콘크리트 구조이고, 상기 제2 교량 바닥판부(130b)는 제2 철근부(135b)를 구비하는 철근 콘크리트 구조이며, 상기 연결 슬래브 형성 공간(110a)에는 상기 제1 철근부(135a)가 상기 제1 교량 바닥판부(130a)의 끝단으로부터 돌출되어서 형성된 제1 돌출부(136a)와, 상기 제2 철근부(135b)가 상기 제2 교량 바닥판부(130b)의 끝단으로부터 돌출되어서 형성된 제2 돌출부(136b)가 마련되며, 상기 교량 바닥판 연속화 공법은 상기 타설 단계를 수행하기 전에 상기 연결 슬래브 형성 공간(110a)에 상기 제1 돌출부(136a) 및 제2 돌출부(136b)와 겹치게 연결 철근(160)을 배근하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 조기발현강도와 염화물에 대한 침투저항성이 높을 뿐만 아니라 온도, 건조수축 등에 의하여 교량 상부구조물에서 발생하는 신축량을 수용할 만한 연성능력을 갖는 시멘트 복합체를 사용하므로 상기한 목적을 모두 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 속경성 고연성 시멘트 복합체를 이용한 교량 바닥판 연속화 공법을 도시한 순서도이다.
도 2 내지 도 6은 도 1에 도시된 교량 바닥판 연속화 공법의 각 단계의 공정을 설명하는 교량 구조 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 속경성 고연성 시멘트 복합체의 제조방법을 나타낸 단계도이다.
도 8 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 속경성 고연성 시멘트 복합체의 압축강도, 휨강도, 직접인장강도, 부착강도, 염소이온침투 저항성 및 동결융해 저항성의 물리적 특성 실험의 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
본 발명은 신규한 속경성 고연성 시멘트 복합체를 이용하여 교량 바닥판을 연속화하는 공법으로서, 도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 바닥판 연속화 공법이 순서도로서 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 교량 바닥판 연속화 공법은 연결 슬래브 형성 공간 준비 단계(S10)와, 디본딩층 형성 단계(S20)와, 연결 철근 배근 단계(S30)와, 타설 단계(S40)와, 양생 단계(S50)를 포함한다.
연결 슬래브 형성 공간 준비 단계(S10)에서는 연결 슬래브를 형성하기 위한 공간이 준비된다. 본 실시예에서는 종래의 신축이음장치가 설치된 교량 구조물에서 신축이음장치를 제거하고 제거된 부분에 연결 슬래브를 형성하기 위한 공간이 마련되는 것으로 설명한다.
도 2에는 종래의 신축이음장치가 설치된 교량 구조물의 일부가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 교량 구조물(100)은 기둥형태로 세워진 교각(110)과, 교각(110)의 상부에 일단부가 지지되는 제1 거더(120a)와, 제1 거더(120a)와 일정간격 이격된 상태로 교각(110)의 상부에 일단부가 지지되는 제2 거더(120b)와, 제1 거더(120a)의 상부에 형성되는 제1 교량 바닥판부(130a)와, 제2 거더(120b)의 상부에 형성되고 제1 교량 바닥판부(130a)와 이격된 제2 교량 바닥판부(130b)와, 두 교량 바닥판부(130a, 130b) 사이의 이격된 공간(139)에 형성되는 신축이음장치(140)를 구비한다. 제1 교량 바닥판부(130a)와 제2 교량 바닥판부(130b)는 철근 콘크리트 구조로서 각각은 내부에 제1 철근부(135a)와 제2 철근부(135b)를 구비한다. 제1 거더(120a)에는 제1 교량 바닥판부(130a)로 돌출되어서 제1 거더(120a)와 제1 교량 바닥판부(130a) 사이의 결합력을 증대시키는 다수의 제1 전단 스터드(125a)가 마련되고, 제2 거더(120b)에는 제2 교량 바닥판부(130b)로 돌출되어서 제2 거더(120b)와 제2 교량 바닥판부(130b) 사이의 결합력을 증대시키는 다수의 제2 전단 스터드(125b)가 마련된다. 연결 슬래브 형성 공간 준비 단계(S10)에서는 도 2에 도시된 교량 구조물(100)에서 신축이음장치(140) 전체, 제1 교량 바닥판부(130a)의 끝단 일부 구간, 제2 교량 바닥판부(130b)의 끝단 일부 구간, 제1 철근부(135a)의 일부, 제2 철근부(135b)의 일부, 다수의 제1 전단 스터드(125a) 중 일부 및 다수의 제2 전단 스터드(125b) 중 일부가 제거된다.
도 3에는 연결 슬래브 형성 공간 준비 단계(S10)에 의해 연결 슬래브 형성 공간이 마련된 상태가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 제1 거더(120a)과 제2 거더(120b)의 대향하는 양단부에서 각각의 상면 길이방향 일정 구간이 노출된다. 그에 따라 제1 거더(120a)의 단부에는 제1 노출 상면(121a)이 형성되고, 제2 거더(120b)의 단부에는 제2 노출 상면(121b)이 형성된다. 대향하는 두 교량 바닥판부(130a, 130b) 사이의 공간이 연결 슬래브 형성 공간(110a)이 된다. 제1 철근부(135a)는 제1 교량 바닥판부(130a)의 끝단(133a)으로부터 길이방향으로 돌출된 제1 돌출부(136a)를 구비하고, 제2 철근부(135b)는 제2 교량 바닥판부(130b)의 끝단(133b)으로부터 길이방향으로 돌출된 제2 돌출부(136b)를 구비한다. 제1 전단 스터드(125a)는 일부가 제1 노출 상면(121a)에 제1 교량 바닥판부(130a)에 인접하여 위치하고, 제2 전단 스터드(125b)는 일부가 제2 노출 상면(121b)에 제2 교량 바닥판부(130b)에 인접하여 위치한다.
본 실시예에서는 신축이음장치(140)를 구비하는 교량 구조물에서 신축이음장치(140)를 포함하는 부분을 제거하여 연결 슬래브 형성 공간을 준비하는 기존 교량을 유지보수하는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 신설 교량의 시공에서 도 3에 도시된 바와 같은 연결 슬래브 형성 공간(110a)이 마련될 수 있으며, 이 또한 본 발명에 속하는 것이다. 연결 슬래브 형성 공간 준비 단계(S10)가 완료된 후에는 디본딩층 형성 단계(S20)가 수행된다.
디본딩층 형성 단계(S20)에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 연결 슬래브 형성 공간(110a)의 바닥에 디본딩층(150)이 형성된다. 디본딩층(150)의 소재로는 지오텍스타일(geotexile)이 사용될 수 있다. 디본딩층(150)은 제1, 제2 노출 상면(121a, 121b)과 두 노출 상면(121a, 121b) 사이의 이격 구간에 연속적으로 형성된다. 디본딩층(150)은 연결 슬래브와 두 거더(120a, 120b) 사이의 마찰력을 감소시켜서, 연결 슬래브의 거동을 자유롭게 한다. 디본딩층 형성 단계(S20)가 완료된 후에는 연결 철근 배근 단계(S30)가 수행된다.
연결 철근 배근 단계(S30)에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 연결 슬래브 형성 공간(110a)에 연결 철근(160)이 설치된다. 연결 철근(160)은 연결 슬래브 형성 공간(110a)에서 제1 철근부(135a)의 제1 돌출부(136a)와 제2 철근부(135b)의 제2 돌출부(136b)와 겹쳐지게 설치된다. 연결 철근 배근 단계(S30)가 완료된 후에는 타설 단계(S40)가 수행된다.
타설 단계(S40)에서는 연결 슬래브 형성 공간(110a)에 속경성 고연성 시멘트 복합체가 타설되어서 도 6에 도시된 바와 같이, 연결 슬래브 형성 공간(110a)에 연결 슬래브(170)가 형성된다. 속경성 고연성 시멘트 복합체 타설 단계(S40)에서 사용되는 속경성 고연성 시멘트 복합체는 속경성 시멘트, 플라이애쉬, 수산화 칼슘, 규사, 폴리비닐알콜(PVA) 섬유, 폴리머, 감수제, 증점제 및 물을 포함하여 구성된다. 특히 본 발명자는 시멘트 복합체의 구성요소로 속경성 시멘트에 최적의 배합비의 수산화 칼슘 및 폴리머의 첨가를 통하여 연결슬래브용으로 적합한 강도, 침투 저항성 및 동결융해 저항성등의 물성을 달성할 수 있었다.
본 발명에서는 시멘트 복합체의 주요 구성요소로 속경성 시멘트를 사용한다. 종래의 각종 시멘트 복합체의 제조에는 보통포틀랜드 시멘트를 사용하여 왔으나, 상기 보통포틀랜드를 사용한 시멘트 복합체의 경우 시공성이 양호한 면이 있지만, 양생기간이 길어 교통개방시간의 단축을 요하는 연결슬래브 설치용으로는 부적합하기 때문이다. 그에 따라, 본 발명에서는 조기의 강도 발현으로 공용 중 구조물이 보수공사 완료 후 교통개방이 가능케 하는 시멘트 복합체로 속경성 시멘트를 사용하였다.
본 발명에 따른 상기 속경성 시멘트에는 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 아윈계 속경성 시멘트이며, 조기강도발현을 위해서 블레인 분말도가 5,000~7000cm2/g인 초속경시멘트를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 속경성 시멘트는 다른 시멘트 복합체의 구성 재료의 함유량을 정하는 기준으로 고려되었다.
본 발명의 일 실시예에서는 아윈계 속경성 시멘트를 사용하였는데, 아윈계 클린커는 초속경 클린커로서 비교적 낮은 소성온도인 1,250~1,350 ℃에서 소성이 가능하고, 비교적 제조원가가 낮은 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al2O3·CaSO4) 및 칼슘실리케이트(2CaO·SiO2)를 주성분으로 하고, 5,000 내지 6,000cm2/g의 분말도를 갖는다.
상기 아윈계 클린커는 시멘트의 수화물인 Ca(OH)2, 소석회 및 석고의 SO3와 반응하여 팽창성, 속경성, 조강성 등의 특성을 발휘하여 콘크리트 구조물의 수축균열방지, 케미컬 프리스트레스 콘크리트 부재, 무수축 그라우트재 등 그 응용범위가 상당히 넓은 장점이 있다.
플라이애쉬는 보통포틀랜트를 사용한 변형경화형 시멘트 복합체 내에서 워커빌리티 개선, 단위수량 감소, 블리딩현상 감소, 장기강도 증진, 알카리골재반응 억제, 투수저항성 향상, 수화열 감소 및 황산염 저항성 향상 등의 효과를 나타내어 시멘트 복합체 장기 내구성 증진에 큰 효과가 있다.
그러나 초속경시멘트에 플라이애쉬를 혼입한 시멘트 복합체에서는 포졸란 반응이 크게 일어나지 않아 시멘트 복합체의 재령초기에서 조기발현강도와 투수저항성 개선효과를 나타내지 못한다. 이는 초속경시멘트에 C3S와 C2S의 성분이 많이 함유되어 있지 않아, 수화반응을 통해 발생되는 수산화칼슘양이 적어 포졸란 반응이 크게 활성화되지 못하기 때문인 것으로 판단된다.
따라서 본 발명에서는 속경성 고연성 시멘트 복합체에 수산화칼슘을 첨가하여 포졸란 반응을 촉진 시켜 초기재령에서의 투수저항성을 증진 시키고자 하였다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플라이애쉬는 분말도 3,000~4,500 cm2/g이고 밀도가 1.95 g/cm3 이상인 특징이 있으며, 속경성 시멘트 100 중량부에 대하여 100~120 중량부인 것이 바람직하며, 또한, 상기 수산화 칼슘은 본 발명의 효과를 극대화 하기 위해서 상기 플라이애쉬 100 중량부에 대하여 5~15 중량부인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에서 잔골재로 입경 90 ~ 170 ㎛ 규사를 사용하였다. 상기 규사는 속경성 시멘트 100 중량부에 대하여 70~90 중량부 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 70 중량부 미만의 경우에는 콘크리트의 표면 마무리 작업에 문제가 있을 수 있고, 90 중량부 초과의 경우에는 시공마무리 및 재료분리의 문제가 있을 수 있다.
본 발명에서는 시멘트 복합체의 취성적 성질을 개선시키기 위해서 합성섬유로 폴리비닐알콜(PVA)섬유(직경 20~100 ㎛, 길이 6~15mm)를 사용하였으며, 상기 시멘트 복합체 100 용적부에 대하여 1~3 용적부를 포함하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 균열의 확대를 억제하면서 시멘트 복합체의 인성을 효과적으로 증진시키는 역할을 위해 폴리에틸렌(PE)섬유을 추가로 혼입하여 사용할 수도 있다.
또한, 본 발명은 투수저항성, 동결융해저항성 및 강도증진을 위해서 폴리머를 사용하는데 상기 폴리머는 콘크리트 내부의 미세구조에 막을 형성함으로써 내구성을 향상시키는 역할을 하게 된다.
본 발명의 일 실시예로 상기 폴리머는 스티렌, 부타디엔, 아크릴, 에폭시, 메틸메타크릴레이트(MMA), 폴리에스터, 폴리아크릴산에스테르(PAE), 에틸렌초산비닐(EVA) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 효과를 극대화 하기 위해서는 상기 속경성 시멘트 100 중량부에 대하여 5~8 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 폴리머의 사용량이 5 중량부 이하이면 레올로지 개선이 미비해져 작업성이 저하되며 8 중량부를 초과하면 지나친 점도 증가와 공기연행으로 작업성 및 강도가 저하된다.
본 발명에 있어서, 고성능 감수제는 속경성 시멘트 복합체의 시공성과 구성하는 재료들의 분산을 원활하게 하여 유동성을 증가시키기 위해 사용된다. 다시 말해, 시멘트 복합체를 제조할 경우 원하는 반죽질기를 얻기 위해서는 물을 첨가할 수 있는데 이렇게 되면 강도가 감소하는 경향을 초래하게 되므로 감수제의 사용으로 소요의 유동성을 확보하기 위해 필요한 물의 양을 감소시키고도 유동성을 확보 수 있다.
이러한 감수제로 본 발명의 일 실시예에서는 폴리카본산계 감수제를 사용하였으며, 상기 속경성 시멘트, 플라이애쉬 및 수산화칼슘 100 중량부에 대하여 4~6 중량부 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 감수제가 6 중량부를 초과하여 혼입되는 경우에는, 물이 많이 들어간 것과 같은 재료분리의 현상이 일어나고, 4 중량부 미만으로 혼입되는 경우에는, 유동성이 개선되지 않아서 재료들이 균질하게 혼합되기 어렵고 시멘트 복합체의 타설이 어려워져 시공성이 떨어지게 된다.
본 발명에 있어서, 상기 증점제는 콘크리트의 재료 분리를 방지하고 합성섬유의 분산성을 향상시키기 위해서 사용된다. 상기 증점제는 폴리아크릴계, 메틸셀룰로오스계, 폴리사카라이드계, 폴리알킬렌옥사이드 및 폴리알킬렌글리콜알킬에테르 등을 사용할 수 있으며, 상기 증점제들을 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있으나, 상기 증점제가 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 증점제는 속경성 시멘트 100 중량부에 대하여 0.05~0.15 중량부 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다.
상기 속경성 시멘트는 지연제를 더 포함할 수 있다. 상기 지연제는 조성물의 급격한 작업성 손실 방지 및 이상 응결을 방지하기 위하여 사용한다. 상기 지연제는 속경성 시멘트에 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 지연제의 함량이 10중량%를 초과하면 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 작업성이 개선되나 초기강도발현을 저해시킬 수 있고, 그 함량이 0.01중량% 미만이면 작업성 개선 효과가 미약할 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 속경성 고연성 시멘트 복합체의 제조방법을 나타낸 단계도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명은 속경성 시멘트를 포함하는 시멘트 복합체의 제조방법에 있어서, 상기 속경성 시멘트, 속경성 시멘트 100 중량부에 대하여 플라이애쉬 100~120 중량부, 규사 70~90 중량부 및 메틸셀룰로스계 증점제 0.05~0.15 중량부 및 상기 플라이애쉬 100 중량부에 대하여 포졸란 반응 촉진제인 수산화 칼슘 5~15 중량부를 혼합기에 투입하여 건비빔하는 단계; 상기 건비빔 단계이후 상기 혼합기에 속경성 시멘트 100 중량부에 대하여 폴리머 5~8 중량부 및 상기 속경성 시멘트, 플라이애쉬 및 수산화칼슘 100 중량부에 대하여 폴리카본계 감수제 4~6 중량부를 투입하여 교반하는 제 1교반단계; 및 상기 제 1교반 이후 상기 혼합기에 상기 시멘트 복합체 100 용적부에 대하여 폴리비닐알콜(PVA)섬유 1~3 용적부를 투입하여 제 2교반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 속경성 고연성 시멘트 복합체의 제조방법을 제공한다.
상기 건비빔 단계는 3~4분, 제 1교반단계는 4~5분 및 제 2교반단계는 1~2분인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
[실험예 1]
본 발명에 따른 속경성 고연성 시멘트 복합체의 연결슬래브 용으로 사용가능성을 평가하기 위해서 아래 표 2의 배합표에 기초하여 공시체 제작하고, 물리적인 특성을 평가하였다.
(1) 사용재료
국내산 아윈계 속경성 시멘트, 플라이애쉬, 수산화 칼슘(소석회), 규사, 폴리비닐알콜(PVA) 섬유, 폴리머(아크릴), 폴리카본산계 감수제, 메틸셀룰로스계 증점제 및 용매(물)
(2) 공시체의 제작
본 발명에서의 공시체의 제작은 아래 표 1의 배합표에 따라서 실시예 1-1, 비교예 1-1, 1-2,1-3 및 1-4의 4가지 조건에서 실시하였다.
모든 공시체는 강제식 혼합믹서(30 ℓ)를 이용하여 혼합하였고 속경성시멘트, 플라이애쉬, 수산화칼슘, 규사 및 셀룰로즈계 증점제 분체를 3분간 건비빔한 후 물, 아크릴, 폴리카본산계 감수제 및 지연제를 첨가하여 5분간 제 1교반 및 상기 혼합믹서에 PVA 섬유를 투입하여 2분간 제 2교반하여 총 10분간 제작되었다.
Figure pat00001
[실험예 2] 시험항목 및 방법
본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 각 시료의 강도(휨강도, 압축강도, 직접인장강도, 부착강도), 염소이온침투 저항성, 동결융해 저항성 및 균열 분산성을 평가하였다.
아래의 표 2는 그 실험결과를 나타내는 표이며, 도 8 내지 도 13은 그에 따른 속경성 고연성 시멘트 복합체의 압축강도, 휨강도, 직접인장강도, 부착강도, 염소이온침투 저항성 및 동결융해 저항성의 물리적 특성 실험의 결과를 나타내는 그래프이다.
(1) 압축 및 휨강도 시험
압축 및 휨강도는 KS F 2405 및 KS F 2408에 준하여 공시체의 재령에 따른 강도발현 특성을 측정하였다.
(2) 직접인장강도
제조된 각 시료의 직접인장강도는 KS L 5104의 시험방법으로 측정하였다.
(3) 부착강도
제조된 각 시료는 KS F 2762에 규정한 방법에 따라 접착강도를 측정하였다.
(4) 염소이온침투 저항성
제조된 각 시료를 KS F 2711에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
(5) 동결융해저항성
제조된 각 시료를 KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해저항성를 측정 하였다.
(6) 균열 분산성
제조된 각 시료를 AASHTO PP34-99에 의한 시험을 수행하였다.
Figure pat00002
표 2 및 도 8 내지 도 13을 참조하면, 각 비교예 비하여 실시예 1-1의 경우가 모든 물리적 특성 지표에서 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있으며, 특히 염소이온 침투 저항성에서 4배에 달하는 탁월한 효과를 얻을 수 있었다. 한편, 이러한 데이터는 모두 교면포장을 기준으로 하는 한국도로공사 상용시험 품질기준에 부합하는 것을 알 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 실시예 1-1 은 신축이음장치를 대체하여 연결슬래브용으로 사용될 때, 조기강도 발현으로 교통개방을 단축할 수 있을 뿐 아니라. 내염성과 내구성이 우수하여 교량과 콘크리트 포장체의 공용수명을 연장하는 효과가 기대된다.
이와 같은 결과를 토대로, 본 발명은 속경성 시멘트를 포함하는 시멘트 복합체에 있어서, 상기 속경성 시멘트 100중량부에 대하여 플라이애쉬 100~120 중량부, 규사 70~90 중량부, 폴리머 5~8 중량부, 증점제 0.05~0.15 중량부, 물 50~70 중량부, 상기 플라이애쉬 100 중량부에 대하여 포졸란 반응 촉진제인 수산화 칼슘 5~15 중량부, 상기 속경성 시멘트, 플라이애쉬 및 수산화칼슘 100 중량부에 대하여 감수제 4~6 중량부, 상기 시멘트 복합체 100 용적부에 대하여 폴리비닐알콜(PVA)섬유 1~3 용적부를 포함하여 구성되며, 상기 폴리머는 스티렌, 부타디엔, 아크릴, 에폭시, 메틸메타크릴레이트(MMA), 폴리에스터, 폴리아크릴산에스테르(PAE) 및 에틸렌초산비닐(EVA) 중에서 선택된 어느 하나 이상이며, 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제이며, 상기 증점제는 폴리아크릴계, 메틸셀룰로오스계, 폴리사카라이드계, 폴리알킬렌옥사이드 및 폴리알킬렌글리콜알킬에테르 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 속경성 고연성 시멘트 복합체를 제시하고자 한다.
속경성 고연성 시멘트 복합체 타설 단계(S40)가 완료된 후에는 양생 단계(S50)가 수행되어서, 연결 슬래브가 완성되고 교량 바닥판은 연속화된다.
이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100 : 교량 구조물 110 : 교각
120a : 제1 거더 120b : 제2 거더
125a : 제1 전단 스터드 125b : 제2 전단 스터드
130a : 제1 교량 바닥판부 130b : 제2 교량 바닥판부
135a : 제1 철근부 135b : 제2 철근부
140 : 신축이음장치 150 : 디본딩층
160 : 연결 철근 170 : 연결 슬래브

Claims (3)

  1. 제1 거더(120a)의 상부에 형성되는 제1 교량 바닥판부(130a)와 상기 제1 거더(120a)와 대향하는 제2 거더(120b)의 상부에 형성되는 제2 교량 바닥판부(130b) 사이에서 상기 두 거더(120a, 120b)의 상면이 노출되는 연결 슬래브 형성 공간(110a)을 준비하는 연결 슬래브 형성 공간 준비 단계; 및
    상기 연결 슬래브 형성 공간(110a)에 속경성 시멘트를 포함하는 속경성 고연성 시멘트 복합체를 타설하는 타설 단계를 포함하며,
    상기 속경성 고연성 시멘트 복합체는 상기 속경성 시멘트 100중량부에 대하여 플라이애쉬 100~120 중량부, 규사 70~90 중량부, 폴리머 5~8 중량부, 증점제 0.05~0.15 중량부, 물 50~70 중량부, 상기 플라이애쉬 100 중량부에 대하여 포졸란 반응 촉진제인 수산화 칼슘 5~15 중량부, 상기 속경성 시멘트, 플라이애쉬 및 수산화칼슘 100 중량부에 대하여 감수제 4~6 중량부, 상기 시멘트 복합체 100 용적부에 대하여 폴리비닐알콜(PVA)섬유 1~3 용적부를 포함하여 구성되며,
    상기 폴리머는 스티렌, 부타디엔, 아크릴, 에폭시, 메틸메타크릴레이트(MMA), 폴리에스터, 폴리아크릴산에스테르(PAE) 및 에틸렌초산비닐(EVA) 중에서 선택된 어느 하나 이상이며,
    상기 감수제는 폴리카본산계 감수제이며,
    상기 증점제는 폴리아크릴계, 메틸셀룰로오스계, 폴리사카라이드계, 폴리알킬렌옥사이드 및 폴리알킬렌글리콜알킬에테르 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 교량 바닥판 연속화 공법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결 슬래브 형성 공간(110a)의 바닥에 디본딩층(150)을 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 디본딩층(150)은 지오텍스타일 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 교량 바닥판 연속화 공법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 교량 바닥판부(130a)는 제1 철근부(135a)를 구비하는 철근 콘크리트 구조이고, 상기 제2 교량 바닥판부(130b)는 제2 철근부(135b)를 구비하는 철근 콘크리트 구조이며,
    상기 연결 슬래브 형성 공간(110a)에는 상기 제1 철근부(135a)가 상기 제1 교량 바닥판부(130a)의 끝단으로부터 돌출되어서 형성된 제1 돌출부(136a)와, 상기 제2 철근부(135b)가 상기 제2 교량 바닥판부(130b)의 끝단으로부터 돌출되어서 형성된 제2 돌출부(136b)가 마련되며,
    상기 타설 단계를 수행하기 전에 상기 연결 슬래브 형성 공간(110a)에 상기 제1 돌출부(136a) 및 제2 돌출부(136b)와 겹치게 연결 철근(160)을 배근하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 바닥판 연속화 공법.
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