KR970001250B1 - 개선된 투수성 콘크리트 구축물의 제조방법 - Google Patents

개선된 투수성 콘크리트 구축물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용없음

Description

[발명의 명칭]
개선된 투수성 콘크리트 구축물의 제조방법
[발명의 상세한 설명]
[발명의 배경]
본 발명은 개선된 투수성(透水性) 콘크리트 구축물의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 도시의 성장이 진행됨에 따라, 다방면에 걸쳐서 그 폐해가 현저하게 되었다. 아스팔트 포장 또는 콘크리트 포장과 같은 구축물에 의해, 물의 지하로의 침투가 차단되는 것도 그 폐해중의 하나인데 그리하여 지하수의 급격한 감소, 여기에 수반되는 지반침하, 수목의 발육둔화, 지중생물의 생태의 변화등이 발생한다.
더욱이, 단시간에 집중적으로 강우가 있으면, 우수한 총량이 많지 않을지라도, 포장지역에 우수가 범람하게되어 사회적으로 큰 문제점을 일으키고 있다.
이러한 문제점을 피하기 위하여, 투수성 아스팔트 포장을 개발하게 된 것이다.
그러나, 투수성 아스팔트 포장은, 투수성 및 보수성(保水性)이 불충분하고, 아스팔트가 일조에 의해 연화되어 투수성에 기여하는 공극이 폐쇄되고, 아스팔트가 시간이 경과함에 따라 현저하게 악화되는 등의 문제가 있다.
그래서, 아스팔트 대신에 시멘트를 사용하고, 투수성 및 보수성에 뛰어난 투수성 콘크리트 구축물이 개발되었다(특개소 59-206502호).
투수성 콘크리트 구축물은, 그 표층에 있는 투수성에 기여하는 공극에 먼지나 찌꺼기 등의 고체입자가 들어가서 투수성이 점차 저하되는 문제가 있다.
한편, 경화 시멘트 콘크리트 조성물의 표면을 철구(鐵球) 또는 모래를 사용하는 공지의 기계연마기로 숏블라스트(shot blast)함으로써 제조되는 포장으로서, 골재의 자연색 또는 화장골재의 색체에 의한 미관이 우수한 포장표면을 가지는 투수성 시멘트 콘크리트 포장이 개발되었다.
그러나, 투수성 시멘트 콘크리트 포장의 표면처리에 숏 블라스트 공법을 사용하면, 사용된 철구 또는 모래가 투수에 기여하는 공극에 들어가서 그 투수성이 저하된다. 또한, 철구가 사용되는 경우, 철의 부식에 의해 그 미관이 심히 손상된다.
더욱이, 우천중에 숏 블라스트를 행할 경우, 사용된 철구를 의처수하기 힘들어져 젖은 철구를 재사용하기 곤란해져서 시공능률이 저하된다. 게다가, 숏 블라스트 공법으로는 포장 단부를 처리하는 것이 불가능하여, 균일하게 마무리된 표면을 얻을수 없다.
[발명의 요약]
본 발명의 목적은 종래기술에서의 결점을 실질적으로 제거하고, 투수성 및 미관을 손상시킴이 없이 용이하게 실행할 수 있는 제조방법을 제공하며, 장기간에 걸쳐 충분한 투수성을 가지고 골재의 자연색 또는 화장골재의 색체에 의한 미관이 우수한 포장표면을 가지고는 개선된 콘크리트 구축물을 제조하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적은,
콘크리트 조성물 1m³당 시멘트 300 내지 400kg,
시멘트 1중량부 당 바인더 0.008 내지 0.04중량부,
시멘트 1중량부 당 물 0.3 내지 0.45중량부, 및
콘크리트 조성물 1m³당 모래와, 입자크기 2.5 내지 5mm를 갖는 쇄석과 입자크기 5 내지 10mm를 갖는 자갈중 적어도 하나를 5:95 내지 20:80의 비율로 포함하는 골재 1,790 내지 2,150kg으로 이루어진 콘크리트 조성물을 제조하는 단계 ; 상기 콘크리트 조성물을 경화시켜 투수성을 갖는 콘크리트 구축물을 형성하는 단계 ; 및 상기 콘크리트 구축물의 표면에 1,000 내지 2,500kgf/cm²의 압을 갖는 초고압수를 가하여 상기 콘크리트 구축물의 표면층에 골재를 피복하는 경화된 시멘트 모르타르를 박리시키는 단계을 포함하는 투수성을 갖는 개량된 콘크리트 구축물의 제조방법을 제공함으로써 달성된다.
본 발명에 따르면, 투수성이 감소되지 않고 현저히 증가된다.
먼지나 찌꺼기 등의 고체입자가 표면의 공극에 들어가는 것이 힘들어지므로, 높은 투수성이 오랜시간동안 지속된다. 더욱이, 미관이 손상받지 않는다.
초고압수의 압력은 시멘트 반죽의 컨시스턴시(consistency)와 골재를 피복하고 있는 시멘트 모르타르의 두께에 준하여 조정하기가 용이하므로, 시공능률이 약 50%까지 증가한다. 또, 포장단부를 처리하는 것도 가능하다.
[바람직한 실시예의 설명]
시멘트로는 예로는 보통 또는 조강(high-early strength)포틀랜드 시멘트, 포틀랜드 고로(blast furance) 시멘트 또는 실리카 시멘트, 바람직하게는 보통 또는 조강 포틀랜드 시멘트 특히, 보통 포틀랜드시멘트가 본 발명에 따르는 제조방법에 사용될 수 있다.
시멘트의 양은, 콘크리트 조성물 1m³당 300 내지 400kg, 바람직하게는 320 내지 370kg이 사용된다. 시멘트의 양이 300kg 미만이면, 시멘트 구축물의 강도가 불충분하게 되고, 만일 400kg 이상이면, 시멘트 구축물의 강도는 증가하지만 투수성이 저하된다. 그러므로, 시멘트의 양은 콘크리트 조성물 1m³당 300내지 400kg로 한정된다.
바인더는, 골재간의 결합력의 증대, 콘크리트 건조시의 수축량의 감소 및 컨시스턴시의 개선에 기인한 작업성의 향상등의 종래 알려져 있는 기능에 덧붙여 콘크리트 구축물의 투수성을 향상시키는 기능도 가지고 있다.
바인더는 골재를 덮고 있는 시멘트 모르타르층의 표면을 매끄럽게 하여, 물이 콘크리트 구축물의 공극을 통하여 통과할 때에 물속에 함유되어 있는 기포로 인해 발생하는 발포현상을 억제한다. 또한 이 바인더에 의해 콘크리트 구축물 내부에 서로 연결되어 있는 공극의 형성을 유도하여 콘크리트 구축물의 연속 공극률이 증대된다.
바인더로는, 통상 시멘트 모르타르에 첨가되는 모든 타입의 바인더를 사용하는데, 예로서, SBR(스티렌-부타디엔 고무) 또는 NBR(부타디엔-아크릴로니트릴 고무), 아크릴 수지, 또는 에폭시 수지와 같은 자연 또는 합성의 고무 등의 바인더가 본 발명에 따르는 제조방법에 사용될 수 있다.
이와 같은 바인더는 보통 에멀션의 형태로 첨가된다.
에멸션의 형태로 된 바인더로는 SBR계의 라텍스 바인더를 함유하는 JSR TOMAC SUPER(일본 합성고무 주식회사 제품: 고형분 45%의 에멀션) 또는 아크릴계의 바인더를 함유하는 X-5142(ACR 주식회사계)가 있다. JSR TOMAC SUPER 가 사용될 경우에, 콘크리트 구축물의 휨강도는 약 10 내지 60% 정도 증가되고, S-5142가 사용될 경우에는 콘크리트 구축물의 휨강도는 약 60 내지 90% 정도 증간된다.
바이너의 양은, 시멘트 1중량부 당 0.008 내지 0.04 중량부, 바람직하게는 0.015 내지 0.03중량부이다.
만일 바인더의 양을 0.008중량부보다 적게 하면, 콘크리트 구축물의 강도가 불충분하게 되고, 0.04중량부보다 많게 되면, 투수성이 악화된다. 그러므로, 본 발명에 있어서, 바인더의 양은 시멘트 1중량부 당 0.008 내지 0.04중량부로 한정된다.
물의 양은, 시멘트 1중량부당 0.3 내지 0.45중량부, 바람직하게는 0.35 내지 0.40중량부이다 만일 물의 양이 0.3중량부보다 적게되면, 충분히 균질화된 콘크리트 조성물의 얻는 것이 불가능하고, 또한 0.45중량부보다 많게되면 투수성이 악화된다. 그러므로, 물의 양은, 시멘트 1중량부당 0.3내지 0.45중량부로 한정된다.
모래로는 천연사, 인공사, 스크리닝스(screenings)와 같은 통상 사용되는 모든 모래가 본 발명에 따른 제조방법에 사용된다.
본 발명에 따른 방법에 사용할 수 있는 쇄석은 입자크기가 2.5 내지 5mm인 것이다. 일반적으로 입자크기가 2.5 내지 5mm인 쇄석은, 쇄석의 100%가 13mm의 체눈을 갖는 체 (12.7mm 체눈을 갖는 JIS의 표준규격체에 상당하는 것)를 통과할 수 있는 것, 쇄석의 85%내지 100%가 5mm의 체눈을 갖는 체 (4760㎛의 체눈을 갖는 JIS의 표준규격체에 상당하는 것)를 통과할 수 있는 것, 쇄석의 0 내지 5%가 2.5mm의 체눈을 갖는 체(1190㎛의 체눈을 갖는 JIS의 표준규격체에 상당하는 것)를 통과할 수 있는 것을 의미한다.
특히 본 발명에 사용되는 바람직한 쇄석은 JIS 규격 S-5(7사이즈)의 것이다.
본 발명의 방법에 사용할 수 있는 자갈은 입자크기가 5 내지 10mm인 것이다.
모래 대 쇄석 및/또는 자갈의 중량비는 5:95 내지 20:80의 범위이며, 바람직하기로는 19:90 내지 15:85이다. 모래이 비율이 상기 한계비율보다 낮으면, 콘크리트 구축물의 강도가 현저히 감소되며, 모래의 비율이 상기 한계비율보다 높으면 투수성이 나빠지게 된다. 따라서 모래 대 쇄석 및/또는 자갈의 중량비는 5:95 내지 20:80으로 한정된다.
입자크기가 5 내지 13mm인 쇄석, 특히 JIS 규격 S-13(6사이즈)의 쇄석을 2.5 내지 5mm의 입자크기를 갖는 쇄석의 일부, 바람직하게는 10 내지 30 중량%를 대체하여 사용할 수 있다. 5 내지 13mm의 입자크기를 갖는 쇄석을 사용하는 경우 콘크리트 구축물의 강도가 보다 증가된다.
본 발명의 방법에 사용되는 골재의 양은 시멘트 바인더 및 물을 각각 상기한 양으로 포함하는 콘크리트 조성물을 총 1m³로 하는데 필요한 나머지 양이다. 일반적으로 골재의 양은 콘크리트 조성물 1m³당 1,900 내지 2,150kg이다. 일반적으로 모래의 양은 콘크리트 조성물 1m³당 179 내지 232kg이고, 입자크기가 2.5 내지 5mm인 쇄석 및/또는 입자크기가 5 내지 10mm인 자갈의 양은 콘크리트 조성물 1m³당 1,520 내지 1,940kg인 것이 일반적이다.
예컨대 인디안 레드, 산화크롬(녹색)등과 같은 착색제 등이 첨가제를 본 발명 콘크리트 조성물에 더 첨가할 수 있다.
소정양의 시멘트 바인더, 물, 및 골재를 혼합함으로써, 바람직하게는 물과 시멘트와 바인더를 먼저 혼합한후 이 혼합물에 골재를 첨가함으로써 콘크리트 조성물을 제조한다.
본 발명에 따른 콘크리트 구축물은 콘크리트 블럭 또는 포장과 같은 성형체를 포함한다.
콘크리트 구축물은 콘크리트 조성물을 경화함으로써 생산한다.
콘크리트 구축물로서 콘크리트 포장을 생산하는 경우, 예컨대 콘크리트 조성물을 콘크리트 판에서 반죽하고, 덤프 트럭이나 트럭 배합기를 사용하여 반죽 혼합물을 작업장소로 옮겨 살포한 후, 아스팔트 피니셔(finisher)를 사용하여 고르고 다진다(상하로 탬포를 운동시키고 규준대를 진동시켜서 수행함).
공극, 특히 연속적인 공극은 아스팔트 피니셔를 사용함으로써 콘크리트 조성물에서 파쇄되지 않으므로, 높은 투수성 및 보수성을 갖는 콘크리트 포장을 만들 수가 있다. 또한 골재는 다지는 것에 의해 파괴되지 않으므로 높은 투수성 및 강도를 갖는 콘크리트 포장을 형성할 수 있다. 다져진 콘크리트 포장은 양생 및 경화한다.
본 발명의 방법에 있어서, 투수성을 갖는 경화된 콘크리트 구축물의 표면에 가하여 경화된 콘크리트 구축물의 표면층에 골재를 피복하고 있는 경화된 시멘트 모르타르를 박리시키는 초고압수는 1,000 내지 2,500kgf/cm²의 압, 바람직하게는 1,500 내지 2,500kgf/cm²의 압, 가장 바람직하게는 2,000 내지 2,500kgf/cm²의 압을 갖는다.
예컨대 2,500kgf/cm²의 고압을 갖는 초고압수를 가하는 경우, 골재의 능각(jag : 뾰족한 끝)을 둥글게 할 수가 있다.
골재의 능각을 둥글게 하는 것으로 골재의 표면이 매끄럽게 되고, 동시에 골재를 피복하고 있는 경화된 시멘트 모르타르가 박리되어, 콘크리트 구축물의 공극을 통해 물이 흐를 때 물의 기포로 인하여 발생되는 발포현상이 억제된다.
이로서 투수성이 보다 더 향상되고 먼지나 쓰레기 등의 고체입자가 공극으로 들어가는 것이 어렵게 되어서 투수성이 오랜기간동안 유리되게 된다.
본 발명의 방법에 있어서, 콘크리트 구축물의 표면에 가하는 물의 양은 일반적으로 10 내지 21ℓ/분이며, 바람직하게는 20ℓ/분이다.
특수노즐을 사용하여 스프레이로 초고압수를 표면에 가하는 것이 바람직하다. 이 초고압수를 제공하는 장치로는 예컨대(Flow사 제품) 또는(Flow사 제품)가 있다.
본 발명에 따라 제조된 투수성을 갖는 개량된 콘크리트 구축물의 투수계수는 3×10-1내지 8×10-1cm/sec이고, 공극율은 15 내지 30%이다.
본원 발명에 따른 투수성을 갖는 콘크리트 구축물의 압축강도(4주후 강도, 20℃ 항온수중에서 양생한 것)는 100 내지 200kgf/cm²이고, 휨강도(4주후 강도, 20℃ 항온수에서 양생한 것)는 20 내지 30kgf/cm²이다.
실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
그러나 실시예가 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
실시예 콘크리트 조성물 1m ³당 330kg,
보톤 포틀랜드 시멘트
바인더(JSR TOMAC SUPER) 12kg
(에멀션중 고형분의 중량)
물 105kg, 및
중량비 10:90의 모래와 JIS(7사이즈) 1,970kg
쇄석을 포함하는 골재
의 조성을 갖는 콘크리트 조성물을 노상에 살포하고, 아스팔트 피니셔를 사용하여 탬퍼의 상하 운동과 규준대의 진동에 의해 표면을 고르고 다졌다. 결과로 형성된 투수성을 갖는 콘크리트 포장(10cm 두께)은 3×10-1의 투수계수를 가졌다. 공극율은 22%이었으며, 압축강도는 135kgf/cm²이었고, 휨강도는 28kgf/cm²이었다.
다음에을 사용하여 분당 21ℓ의 물을 포장의 표면에 분무하여 2,500kgf/cm²의 초고압수를 가함으로써 표면층에서 골재를 피복하는 시멘트 모르타르를 박리시켰다.
이 초고압수를 두번 가함으로써 종래의 통상적인 숏 블라스트에 의해 형성되는 것과 같거나 보다 나은 마감표면을 얻었으며, 시공효율이 50%까지 상승했다.
박리된 시멘트 모르타르를 예컨대 일본 특개평 3-137310(KOKAI)에 기재된 방법으로 회수하였다.
결과로 형성된 콘크리트 포장은 6×10-1cm/sec의 물 투수계수를 가졌으며 공극율은 26%였다.

Claims (6)

  1. 콘크리트 조성물 1m³당 시멘트 300 내지 400kg,
    시멘트 1중량부 당 바인더 0.008 내지 0.04중량부,
    시멘트 1중량부 당 물 0.3 내지 0.45중량부, 및
    콘크리트 조성물 1m³당 모래와, 입자크기 2.5 내지 5mm를 갖는 쇄석과 입자크기 5 내지 10mm를 갖는 자갈중 적어도 하나를 5:95 내지 20:80의 비율로 포함하는 골재 1,790 내지 2,150kg으로 이루어진 콘크리트 조성물을 제조하는 단계 ; 상기 콘크리트 조성물을 경화시켜 투수성을 갖는 콘크리트 구축물을 형성하는 단계 ; 및 상기 콘크리트 구축물의 표면에 1,000 내지 2,500kgf/cm²의 압을 갖는 초고압수를 가하여 상기 콘크리트 구축물의 표면층에 골재를 피복하는 경화된 시멘트 모르타르를 박리시키는 단계을 포함하는 것을 특징으로 하는 투수성을 갖는 개량된 콘크리트 구축물의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 2.5 내지 5mm의 입자크기를 갖는 쇄석을 일부 5 내지 13mm의 입자크기를 갖는 쇄석으로 대체한 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 초고압수가 2,000 내지 2,500kgf/cm²의 압을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 콘크리트 구축물이 콘크리트 포장인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 콘크리트 조성물을 노상에 살포하고, 아스팔트 피니셔를 이용하여 고르고 다져서, 양생 및 경화시켜 콘크리트 포장을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 따른 방법에 의해 생산된 콘크리트 구축물.
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