KR101428984B1 - 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 무기 결합재 3~30중량%, 잔골재 26~65중량%, 굵은골재 20~60중량%, 물 0.1~15중량% 및 성능 개선제 0.01~12중량%를 포함하며, 상기 성능 개선제는 스티렌-아크릴 30~90중량%, 메틸메타크릴레이트 5~30중량%, 부틸아크릴레이트 1~25중량%, 부타디엔 0.1~20중량%, 이소프렌 0.01~10중량% 및 폴리비닐메틸에테르 0.01~10중량%, 소포제 0.001~5중량% 및 유화제 0.001~5중량%를 포함하는 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 스티렌-아크릴, 메틸메타크릴레이트, 스티렌-부타디엔, 부틸아크릴레이트, 이소프렌 및 폴리비닐메틸에테르가 혼합된 성능 개선제를 사용하여 콘크리트의 작업성을 개선하고 내구성이 개선되고 특히 휨강도 및 인장강도가 향상되는 효과가 있다.
또한, 보통 포틀랜드 시멘트, 마그네슘 또는 칼슘설포알루미네이트, 칼슘알루미네이트, 석고, 케이산백토, 케이산소다 및 몰데나이트를 사용하여 초기강도 및 장기강도 발현, 내구성, 내염해성, 동결융해저항성 등을 개선하는 효과가 있다.
또한, 보통 포틀랜드 시멘트, 마그네슘 또는 칼슘설포알루미네이트, 칼슘알루미네이트, 석고, 케이산백토, 케이산소다 및 몰데나이트를 사용하여 초기강도 및 장기강도 발현, 내구성, 내염해성, 동결융해저항성 등을 개선하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로의 노면, 교량 교면포장, 긴급한 보수공사 등에 보수공법으로 사용되는 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것이다.
일반적으로 사용되는 범용적인 도로 포장은 콘크리트 포장방법과 아스팔트 포장방법이 있다.
아스팔트 포장은 연성으로 우수한 승차감, 낮은 소음, 신속한 시공의 장점을 갖고 있어 도로 포장의 대부분에 사용되고 있지만, 중대형 차량 통행, 많은 교통량, 기름 계통에 대한 내구성 저하로 인한 바퀴 자국 패임, 소성변형 등으로 인하여 도로로서의 기능성이 쉽게 저하되며, 잦은 유지보수와 이로 인한 유지보수 비용증가, 유지보수에 따른 교통소통 장애로 인한 불편 및 사회적인 비용 추가 투입 등의 문제점을 갖고 있다. 특히 아스팔트 포장이 사용되고 있는 중차량 교통로 및 교차로 등에서는 내구성 저하로 인한 소성변형이 많이 발생되어 사고 위험성이 상존하고 있다.
콘크리트 포장은 강성으로 온도 및 주변환경에 대한 시공 제약이 크고, 양생기간이 오래 소요되며, 건조수축에 의한 균열 발생, 불리한 승차감 및 쾌적성 등의 단점을 갖고 있으나, 우수한 내구성과 유지보수비용 절감 등의 장점으로 고속도로 및 중차량 도로에 일부 적용되고 있다. 최근의 긴급 보수공사에서는 조강 포틀랜드 시멘트의 단점을 보완하기 위하여 콘크리트에 폴리머 에멀젼을 첨가한 폴리머 시멘트 콘크리트의 사용이 점차 증가하고 있다.
일반적으로 교량의 바닥판, 도로의 노면 및 교량 하부 부분의 부식이나 침식이 많이 일어나는 부위를 보수 및 보강하기 위한 보수공사에는 폴리머 시멘트 모르타르가 널리 사용되고 있다. 초조강 포틀랜드 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트에 비하여 경화시간이 빠르고 초기 강도 발현 등의 우수한 장점이 있는데 반하여, 염화물이나 수분의 침투가 발생하여 콘크리트가 부식되는 문제가 초래되고 있다.
일반적으로, 콘크리트 구조물을 제작하거나 포장시에는 건조수축에 의한 균열이 발생하며, 표면에 블리이딩으로 인한 레이탄스가 발생하여 표면 강도가 약하고 내구성이 떨어진다는 단점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 스티렌-아크릴, 메틸메타크릴레이트, 스티렌-부타디엔, 부틸아크릴레이트, 이소프렌 및 폴리비닐메틸에테르가 혼합된 성능 개선제 및 무기 결합재를 첨가하여 콘크리트의 강도 및 내구성을 개선하며, 특히 휨강도, 인장강도, 초기강도, 내염해성 및 동결융해저항성을 개선하여 콘크리트의 하자를 줄일 수 있는 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 무기 결합재 3~30중량%, 잔골재 26~65중량%, 굵은골재 20~60중량%, 물 0.1~15중량% 및 성능 개선제 0.01~12중량%를 포함하며, 상기 성능 개선제는 스티렌-아크릴 30~90중량%, 메틸메타크릴레이트 5~30중량%, 부틸아크릴레이트 1~25중량%, 부타디엔 0.1~20중량%, 이소프렌 0.01~10중량% 및 폴리비닐메틸에테르 0.01~10중량%, 소포제 0.001~5중량% 및 유화제 0.001~5중량%를 포함하는 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
상기 무기 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 15~85중량%, 마그네슘 또는 칼슘설포알루미네이트 10~50중량%, 칼슘알루미네이트 1.0~15중량%, 석고 1.0~15중량%, 케이산백토 0.01~10중량%, 케이산소다 0.01~10중량% 및 몰데나이트 0.01~10중량%를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 결합재는 칼슘염, 염화물, 황산염, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 탄산염, 포름산 또는 그의 염 및 리튬카보네이트 중에서 선택된 1종 이상의 촉진제 0.001~5중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 결합재는 감수제 0.01~5중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 결합재는 지연제 0.001~5중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 성능 개선제는 폴리프로피온산비닐 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 성능 개선제는 폴리프로필렌 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 콘크리트 구조물이 열화되어 콘크리트가 탈락된 부위를 파쇄기 및 워터젯을 이용하여 치핑하여 불순물 및 열화 부위를 제거하는 단계와, 상기 콘크리트 구조물의 열화 부위에 제1항에 기재된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물이 상기 콘크리트 구조물에 부착되기 용이하게 하는 블루밍 또는 프라이머를 도포하는 단계와, 제1항에 기재된 상기 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 열화된 부위의 단면을 복구하는 단계 및 타설된 상기 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 상부를 양생제로 도포하는 단계를 포함하는 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공한다.
상기 프라이머는 스티렌-부타디엔 고무 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴, 에틸 비닐 아세테이트 및 상기 성능 개선제 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물에 스티렌-아크릴, 메틸메타크릴레이트, 스티렌-부타디엔, 부틸아크릴레이트, 이소프렌 및 폴리비닐메틸에테르가 혼합된 성능 개선제를 사용함으로써, 콘크리트의 작업성을 개선하고 내구성이 개선되고 특히 휨강도 및 인장강도가 향상되는 효과가 있다.
또한, 무기 결합재를 사용함으로써, 초기강도 및 장기강도 발현, 내구성, 내염해성, 동결융해저항성 등을 개선하는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은 무기 결합재 3~30중량%, 잔골재 26~65중량%, 굵은골재 20~60중량%, 물 0.1~15중량% 및 성능 개선제 0.01~12중량%를 포함한다.
골재는 잔골재와 굵은골재로 구분되며, 입경이 5mm 이하인 것을 잔골재라 하고 입경이 5mm 보다 큰 것을 굵은골재로 구분한다. 잔골재는 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물에 26~65중량% 함유되는 것이 바람직하고, 굵은골재는 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물에 20~60중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 무기 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 15~85중량%, 마그네슘 또는 칼슘설포알루미네이트 10~50중량%, 칼슘알루미네이트 1.0~15중량%, 석고 1.0~15중량%, 케이산백토 0.01~10중량%, 케이산소다 0.01~10중량% 및 몰데나이트 0.01~10중량%를 포함한다.
또한, 상기 무기 결합재는 칼슘염, 염화물, 황산염, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 탄산염, 포름산 또는 그의 염 및 리튬카보네이트 중에서 선택된 1종 이상의 촉진제 0.001~5중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 결합재는 감수제 0.01~5중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 결합재는 지연제 0.001~5중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트로서, KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 시멘트는 무기 결합재에 15~85중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 마그네슘 또는 칼슘설포알루미네이트는 초기강도 개선 및 수축저감효과를 위해 사용된다. 상기 마그네슘 또는 칼슘설포알루미네이트는 상기 무기 결합재에 대해 10~50중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 마그네슘 또는 칼슘설포알루미네이트의 함량이 10중량%미만이면 강도 및 균열발생억제효과가 미흡하고, 그 함량이 50중량%를 초과하면 경화가 촉진되어 작업성이 저하된다.
상기 칼슘알루미네이트는 저온에서도 반응성을 촉진시켜 초기강도발현을 위해 사용된다. 상기 칼슘알루미네이트는 상기 무기 결합재에 대해 1.0~15중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘알루미네이트의 함량이 1.0중량%미만이면 초기 반응성이 떨어져 초기 강도발현효과가 미흡하고, 그 함량이 15중량%를 초과하면 반응성이 촉진되어 슬럼프로스가 빨리 진행되어 작업성 및 시공성이 저하된다.
상기 석고는 초기강도 발현을 위하여 사용한다. 석고는 무수석고 또는 이수석고를 사용할 수 있다. 상기 석고는 상기 무기 결합재에 대해 1.0~15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 그 함량이 1.0중량% 미만일 경우 초기강도 개선 효과가 미약하고, 15중량%를 초과할 경우에는 과도한 팽창이 발생하여 내구성이 저하될 수 있다.
상기 케이산백토는 잠재 수경성 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 상기 케이산백토 대신에 고로슬래그, 플라이애쉬 또는 실리카흄을 사용할 수 있다. 상기 케이산백토는 상기 무기 결합재에 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 케이산백토의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물의 장기강도 개선 효과가 미약하고, 10중량%를 초과할 경우에는 작업성은 개선되나 초기강도 발현이 저하될 수 있다.
상기 케이산 소다는 내수성을 개선하기 위해 사용한다. 상기 케이산 소다는 무기 결합재에 0.01~10중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 케이산 소다의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 내수성 개선효과가 미흡하고, 그 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 내수성 개선효과는 있으나 강도가 저하될 수 있다.
상기 몰데나이트는 내구성 증진을 위하여 사용한다. 상기 몰데나이트는 무기 결합재에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 몰데나이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 내구성이 개선되지 않고, 그 함량이 10중량% 초과하면 내구성은 개선되나 작업성이 떨어진다.
상기 감수제는 강도 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 상기 감수제로는 나프탈렌계, 멜라민계, 폴리 칼본산계 감수제 등이 있으나, 폴리 칼본산계 감수제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 감수제는 상기 무기 결합재에 0.01~3중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 지연제는 일정 시간 동안 작업성을 확보하기 위해서 석고에 의해 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위해 사용될 수 있으며, 상기 무기 결합재에 0.001~5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 지연제로는 일반적으로 잘 알려진 물질을 사용할 수 있는데, 예컨대 포도당, 글루코오스, 텍스트린, 덱스트란과 같은 당류, 글루콘산, 사과산, 구연산, 시트릭산(citric acid)과 같은 산류 또는 그의 염, 아미노카복실산 또는 그의 염, 포스폰산 또는 그의 유도체, 글리세린과 같은 다가알콜 등을 사용할 수 있다.
상기 촉진제는 물과 접촉할 경우 그 반응 속도가 매우 빠르며, 시멘트와 혼합하여 사용하게 되면 수일이 지나서 얻어지는 압축강도를 수 시간 내에 얻을 수 있게 해준다. 상기 촉진제는 일반적으로 잘 알려진 물질, 예를 들어 칼슘포메이트, 염화칼슘, 수산화칼슘, 질산칼슘과 같은 칼슘염, 염화마그네, 황산마그네슘과 같은 마그네슘염, 황산알루미늄과 같은 알루미늄염, 탄산리튬, 수산화리튬, 황산리튬과 같은 리튬염 등을 사용할 수 있으며, 상기 촉진제는 상기 무기 결합재에 0.001~5중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 성능 개선제는 콘크리트의 작업성, 강도 및 내구성을 개선시키기 위하여 사용하는 것으로, 스티렌-아크릴 30~90중량%, 메틸메타크릴레이트 5~30중량%, 부틸아크릴레이트 1~25중량%, 부타디엔 0.1~20중량%, 이소프렌 0.01~10중량% 및 폴리비닐메틸에테르 0.01~10중량%, 소포제 0.001~5중량% 및 유화제 0.001~5중량%를 포함한다.
상기 성능 개선제는 폴리프로피온산비닐 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 성능 개선제는 폴리프로필렌 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 스티렌-아크릴은 성능 개선제 필름의 탄성 부여와 압축강도 및 점탄성을 조정하기 위하여 사용한다. 상기 스티렌-아크릴은 성능 개선제에 30~90중량% 함유되는 것이 바람직하다. 스티렌-아크릴의 함량이 30중량% 미만이면 강도 및 점탄성 개선 효과가 떨어지며, 스티렌-아크릴의 함량이 90중량%를 초과할 경우 강도 및 점탄성 개선 효과는 우수하나 점도가 낮아져 시공성이 저하된다.
상기 메틸메타크릴레이트는 강도 및 내구성을 향상시키기 위하여 사용한다. 상기 메틸메타크릴레이트는 상기 성능 개선제에 5~30중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 메틸메타크릴레이트의 함량이 30중량%를 초과하면 강도 및 내구성은 개선되나 점도가 낮아져 시공성이 떨어지고 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 메틸메타크릴레이트의 함량이 5중량% 미만이면 강도 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 성능 개선제에 부틸아크릴레이트가 첨가되면 성능 개선제 필름의 연성 부여 및 점탄성이 개선된다. 상기 부틸아크릴레이트는 상기 성능 개선제에 1~25중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 부틸아크릴레이트의 함량이 25중량%를 초과하면 연성 및 점탄성이 개선되나 점도가 낮아져 시공성이 떨어지고 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 부틸아크릴레이트의 함량이 1중량% 미만이면 연성 및 점탄성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 성능 개선제에 부타디엔이 첨가되면 성능 개선제 필름의 연성 부여와 휨 및 부착강도가 개선된다. 상기 부타디엔은 상기 성능 개선제에 0.1~20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 부타디엔의 함량이 20중량%를 초과하면 연성, 휨 및 부착강도가 개선되나 점도가 높아져 시공성이 떨어질 수 있으며, 부타디엔의 함량이 0.1중량% 미만이면 연성, 휨 및 부착강도 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 이소프렌은 성능 개선제의 분산성 및 혼합성을 제어하기 위해 사용된다. 상기 이소프렌은 상기 성능 개선제에 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 이소프렌의 함량이 10중량%를 초과하면 분산안정성 및 혼합성이 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 이소프렌의 함량이 0.01중량% 미만이면 분산안정성 및 혼합성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 성능 개선제에 폴리비닐메틸에테르가 첨가되면 분산성 및 내수성이 개선된다. 상기 폴리비닐메틸에테르는 상기 성능 개선제에 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리비닐메틸에테르의 함량이 10중량%를 초과하면 분산성 및 내수성은 개선되나 점도가 높아져 작업성이 떨어지고 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 폴리비닐메틸에테르의 함량이 0.01중량% 미만이면 분산성 및 내수성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 소포제는 콘크리트 내의 기공을 제거하여 콘크리트의 강도 및 내구성을 높이기 위하여 사용하며, 성능 개선제에 0.001~5중량%를 첨가하는 것이 바람직하다. 소포제로서는 일반적으로 잘 알려진 물질, 예컨대 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제 등을 사용할 수 있다. 상기 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등이 있고, 상기 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등이 있다. 또한, 상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등이 있고, 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등이 있다. 또한, 상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등이 있으며, 상기 알콜계 소포제로는 글리콜(glycol) 등이 있다.
상기 유화제는 유화제의 이온에 따라 양이온(C)계, 음이온(A)계, 비이온(N)계로 분류할 수 있고, 응결속도에 따라 급속응결(Rapid Setting; RS) 계열, 중속응결(Medium Setting; MS) 계열, 완속응결(Slow Setting; SS) 계열로 나눌 수 있다. 급속응결(RS) 계열의 양이온계 유화제인 RS(C)-3 또는 RS(C)-4가 사용되고 있으며, 중속응결과 완속응결 계열의 중간 정도인 양이온계 유화제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유화제는 물-시멘트비를 낮추어 작업성, 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 유화제는 상기 성능 개선제에 0.001~5중량% 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 성능 개선제는 접착 강도 및 내수성을 개선하기 위하여 폴리프로피온산비닐을 더 포함할 수 있다. 상기 폴리프로피온산비닐은 상기 성능 개선제에 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 성능 개선제는 내수성을 개선하기 위하여 폴리프로필렌을 더 포함할 수 있다. 상기 폴리프로필렌은 상기 성능 개선제에 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은, 무기 결합재 3~30중량%, 잔골재 26~65중량% 및 굵은골재 20~60중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 0.1~15중량%와 성능 개선제 0.01~12중량%를 더 혼합하고 소정 시간(예컨대, 1~10분) 동안 교반하여 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 콘크리트 구조물의 보수공법은, 콘크리트 구조물이 열화되거나 불순물이 붙어 있는 부위를 파쇄기 및 워터젯을 이용하여 치핑(Chipping)하여 불순물 및 열화 부위를 제거하는 단계와, 제거된 열화 부위에 블루밍 또는 프라이머(primer)를 도포하는 단계와, 상기 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물로 열화된 부위의 단면을 복구하는 단계 및 상기 타설된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 상부에 양생제로 도포하는 단계를 포함한다.
이하에서, 콘크리트 구조물이라 함은, 도로의 노면, 교량 교면, 교량의 콘크리트 슬래브, 교량 하부 등의 구조물로서 콘크리트로 이루어진 모든 구조물을 포함하는 의미로 사용한다.
상기 블루밍은 상기 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물이 콘크리트 구조물과의 일체거동을 위하여 부착강도를 증진시키기 위하여 실시한다. 상기 블루밍 재료는 상기 무기 결합재 10~80중량% 및 잔골재 15~75중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 0.1~15중량%와 성능 개선제 0.01~20중량%를 더 혼합하고 소정 시간(예컨대, 1~10분) 동안 교반하여 제조한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 프라이머는 상기 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물이 콘크리트 구조물에 부착되기 용이하게 하는 스티렌-부타디엔 고무(Styrene Butadiene Rubber) 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르(Poly Acryl Ester; PAE), 아크릴 및 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA), 상기 성능 개선제 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 이때의 프라이머의 고형분은 10중량% 정도로 낮추어 시공하는 것이 바람직하다. 10중량%를 초과하여 사용할 경우 피막 두께가 두꺼워져 도리어 부착성능을 저하시킬 수 있다.
이하에서 본 발명에 따른 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
무기 결합재 17중량%와, 잔골재 43중량%와, 굵은골재 34중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 3중량% 및 성능 개선제 3중량%를 더 혼합하고 다시 2분간 교반하여 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 무기 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 45중량%, 마그네슘설포알루미네이트 30중량%, 칼슘알루미네이트 5중량%, 석고 5중량%, 케이산백토 10중량%, 케이산소다 2중량%, 몰데나이트 1.5중량%, 감수제 0.5중량%, 촉진제 0.5중량% 및 지연제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 감수제로는 폴리칼본산계 감수제를 사용하였고, 상기 촉진제로는 리튬카보네이트를 사용하였고, 상기 지연제로는 시트릭산을 사용하였다.
상기 성능 개선제는 스티렌-아크릴 90중량%, 메틸메타크릴레이트 5중량%, 부틸아크릴레이트 1중량%, 부타디엔 1중량%, 이소프렌 1중량%, 폴리비닐메틸에테르 1중량%, 소포제 0.5중량% 및 유화제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 소포제는 글리콜(glycol)을 사용하였고, 상기 유화제로는 RS(C)-3를 사용하였다.
무기 결합재 17중량%와, 잔골재 43중량%와, 굵은골재 34중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 3중량% 및 성능 개선제 3중량%를 더 혼합하고 다시 2분간 교반하여 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 무기 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 45중량%, 마그네슘설포알루미네이트 30중량%, 칼슘알루미네이트 5중량%, 석고 5중량%, 케이산백토 10중량%, 케이산소다 2중량%, 몰데나이트 1.5중량%, 감수제 0.5중량%, 촉진제 0.5중량% 및 지연제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 감수제로는 폴리칼본산계 감수제를 사용하였고, 상기 촉진제로는 리튬카보네이트를 사용하였고, 상기 지연제로는 시트릭산을 사용하였다.
상기 성능 개선제는 스티렌-아크릴 85중량%, 메틸메타크릴레이트 6중량%, 부틸아크릴레이트 2중량%, 부타디엔 2중량%, 이소프렌 2중량%, 폴리비닐메틸에테르 2중량%, 소포제 0.5중량% 및 유화제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 소포제는 글리콜(glycol)을 사용하였고, 상기 유화제로는 RS(C)-3를 사용하였다.
무기 결합재 17중량%와, 잔골재 43중량%와, 굵은골재 34중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 3중량% 및 성능 개선제 3중량%를 더 혼합하고 다시 2분간 교반하여 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 무기 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 45중량%, 마그네슘설포알루미네이트 30중량%, 칼슘알루미네이트 5중량%, 석고 5중량%, 케이산백토 10중량%, 케이산소다 2중량%, 몰데나이트 1.5중량%, 감수제 0.5중량%, 촉진제 0.5중량% 및 지연제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 감수제로는 폴리칼본산계 감수제를 사용하였고, 상기 촉진제로는 리튬카보네이트를 사용하였고, 상기 지연제로는 시트릭산을 사용하였다.
상기 성능 개선제는 스티렌-아크릴 80중량%, 메틸메타크릴레이트 8중량%, 부틸아크릴레이트 3중량%, 부타디엔 3중량%, 이소프렌 3중량%, 폴리비닐메틸에테르 3중량%, 소포제 0.5중량% 및 유화제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 소포제는 글리콜(glycol)을 사용하였고, 상기 유화제로는 RS(C)-3를 사용하였다.
상기의 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 비교예를 제시하고, 비교예 1 내지 비교예 2는 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 보통 포틀랜드 시멘트 콘크리트 조성물 및 시멘트 콘크리트 조성물을 제시한 것이다.
[비교예1]
보통 포틀랜드 시멘트 17중량%, 잔골재 43중량%, 굵은골재 34중량% 및 물 6중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반하여 콘크리트 조성물을 제조하였다.
[비교예2]
보통 포틀랜드 시멘트 17중량%, 잔골재 43중량%, 굵은골재 34중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 3중량%와 스티렌-아크릴 3중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
아래의 시험 예들은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 비교예 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
[심험예1]
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2402에 규정한 방법에 따라 슬럼프시험(반죽의 정도)을 한 결과를 나타낸 것이다. 슬럼프시험은 콘크리트의 연도 및 점조성 등과 같은 반죽의 질기를 시험하는 것으로, 수치가 클수록 워커빌리티(Workability) 즉, 콘크리트의 타설시 작업성이 우수하다는 것을 의미한다.
아래의 표 1은 시간 경과에 따른 슬럼프의 변화이다.
| 구 분 | 슬럼프(cm) | |||
| 교반 직후 | 20분 경과 후 | 30분 경과 후 | 40분 경과 후 | |
| 실시예 1 | 20 | 18 | 15 | 12 |
| 실시예 2 | 20 | 18 | 16 | 13 |
| 실시예 3 | 21 | 20 | 18 | 16 |
| 비교예 1 | 16 | 12 | 10 | 7 |
| 비교예 2 | 19 | 16 | 13 | 10 |
위의 표 1에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 작업성이 우수하였다.
[시험예2]
실시예 1 내지 실시예 3에 따른 제조된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2405에 규정한 방법에 따라 압축강도시험을 한 결과를 나타낸 것이다.
아래의 표 2는 시간 경과에 따른 압축강도의 변화이다.
| 구 분 | 압축강도(kgf/㎠) | |||
| 12시간 후 | 24시간 후 | 3일 후 | 28일 후 | |
| 실시예 1 | 255 | 295 | 339 | 420 |
| 실시예 2 | 268 | 305 | 350 | 445 |
| 실시예 3 | 272 | 311 | 359 | 460 |
| 비교예 1 | - | - | 256 | 400 |
| 비교예 2 | - | - | 260 | 406 |
위의 표 2에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 압축강도가 월등히 높았다.
[시험예3]
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2408에 규정한 방법에 따라 휨강도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
아래의 표 3은 시간 경과에 따른 휨강도의 변화이다.
| 구 분 | 휨강도(kgf/㎠) | |||
| 12시간 후 | 24시간 후 | 3일 후 | 28일 후 | |
| 실시예 1 | 52 | 57 | 62 | 70 |
| 실시예 2 | 55 | 59 | 64 | 73 |
| 실시예 3 | 57 | 62 | 68 | 76 |
| 비교예 1 | - | - | 40 | 54 |
| 비교예 2 | - | - | 44 | 64 |
위의 표 3에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 휨강도가 월등히 높았다.
[시험예4]
상기 실시예 1 내지 실시예 3, 비교예 1 내지 비교예 2에서 제조한 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2762에 규정한 방법에 따라 접착강도를 측정하였고, 그 결과를 표 4에 나타내었다.
| 구 분 | 접착강도(kgf/㎠) | |||
| 12시간 후 | 24시간 후 | 3일 후 | 28일 후 | |
| 실시예 1 | 16 | 18 | 20 | 22 |
| 실시예 2 | 17 | 19 | 21 | 23 |
| 실시예 3 | 19 | 20 | 23 | 25 |
| 비교예 1 | - | - | 11 | 17 |
| 비교예 2 | - | - | 13 | 20 |
위의 표 4에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 부착강도가 월등히 높았다.
[시험예5]
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 4004(시멘트 벽돌)에 규정한 방법에 따라 흡수율의 측정 결과를 나타낸 것이다. 흡수율이 높으면 불순물이나 물이 콘크리트의 내부로 침투하게 되면 콘크리트의 내부에 기공률이 증가하게 되어 구조물의 파손을 초래하는 문제가 발생한다. 즉, 흡수율이 낮을수록 경화된 후 콘크리트의 강도가 향상되는 것이다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 흡수율(%) | 1.0 | 0.8 | 0.5 | 3.1 | 1.3 |
위의 표 5에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 흡수율이 낮았다.
[시험예6]
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해저항성 시험의 측정 결과를 나타낸 것이다. 동결융해는 콘크리트에 흡수된 수분이 결빙되고 녹는 것을 말하는 것으로, 동결융해가 반복되면 콘크리트 조직에 미세한 균열이 발생하게 되어 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
표 6은 동결융해저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예들의 내구성지수를 표시한 것이다.
| 구 분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 내구성 지수 | 89 | 90 | 91 | 58 | 85 |
위의 표 6에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로, 내구성이 향상된 것을 알 수 있다.
[시험예7]
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 콘크리트 조성물을 KS F 2424(콘크리트의 길이 변화 시험방법)에 의하여 건조수축율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
| 구 분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 길이변화율 (%) |
0.03 | 0.03 | 0.02 | 0.10 | 0.07 |
[시험예8]
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 콘크리트 조성물을 JIS A 1171(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 표 8에 나타내었다.
| 구 분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 중성화 깊이(mm) | 0.4 | 0.3 | 0.2 | 1.3 | 0.7 |
위의 표 8에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 중성화 침투 깊이가 적게 나타나 중성화에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
[시험예9]
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 콘크리트 조성물을 JIS A 1171에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 9에 나타내었다.
| 구 분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 염화물 이온 침투깊이(mm) |
1.2 | 1.0 | 0.9 | 3.2 | 1.6 |
위의 표 9에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 염화물 이온 침투 깊이가 적게 나타나 염해에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
Claims (8)
- 무기 결합재 3~30중량%, 잔골재 26~65중량%, 굵은골재 20~60중량%, 물 0.1~15중량% 및 성능 개선제 0.01~12중량%를 혼합하되, 상기 성능 개선제는 스티렌-아크릴 30~90중량%, 메틸메타크릴레이트 5~30중량%, 부틸아크릴레이트 1~25중량%, 부타디엔 0.1~20중량%, 이소프렌 0.01~10중량% 및 폴리비닐메틸에테르 0.01~10중량%, 소포제 0.001~5중량% 및 유화제 0.001~5중량%를 포함하고, 상기 무기 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 15~85중량%, 마그네슘 또는 칼슘설포알루미네이트 10~50중량%, 칼슘알루미네이트 1.0~15중량%, 석고 1.0~15중량%, 케이산백토 0.01~10중량%, 케이산소다 0.01~10중량% 및 몰데나이트 0.01~10중량%를 포함하여 이루어지며,
상기 무기 결합재는 칼슘염, 염화물, 황산염, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 탄산염, 포름산 또는 그의 염 및 리튬카보네이트 중에서 선택된 1종 이상의 촉진제 0.001~5중량%를 더 포함하여 구성하고,
상기 무기 결합재는 감수제 0.01~5중량%를 더 포함하거나, 지연제 0.001~5중량%를 더 포함하여 구성하며,
상기 성능 개선제는 폴리프로피온산비닐 0.01~10중량%를 더 포함하거나, 폴리프로필렌 0.01~10중량%를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 콘크리트 구조물이 열화되어 콘크리트가 탈락된 부위를 파쇄기 및 워터젯을 이용하여 치핑하여 불순물 및 열화 부위를 제거하는 단계와,
상기 콘크리트 구조물의 열화 부위에 제1항에 기재된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 부착하기 용이하게 하는 블루밍 또는 프라이머를 도포하는 단계와,
제1항에 기재된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 열화된 부위의 단면을 복구하는 단계와,
타설된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물 상부를 양생제로 도포하는 단계를 포함하며,
상기 블루밍은 제1항에 기재된 무기 결합재 10~80중량% 및 잔골재 15~75중량%를 믹서에 투입하여 강제 교반한 후, 물 0.1~15중량%와 제1항에 기재된 성능 개선제 0.01~20중량%를 더 혼합하고 1~10분동안 교반하여 제조한 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법. - 제 5항에 있어서,
상기 프라이머는 스티렌-부타디엔 고무 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴, 에틸 비닐 아세테이트 및 제1항에 기재된 성능 개선제 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법. - 삭제
- 제 5항에 있어서,
상기 프라이머는 제1항에 기재된 강도 및 내구성능이 개선된 속경성 시멘트 콘크리트 조성물이 콘크리트 구조물에 부착되기 용이하게 하는 스티렌-부타디엔 고무(Styrene Butadiene Rubber) 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르(Poly Acryl Ester; PAE), 아크릴 및 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate; EVA) 중에서 선택된 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 보수공법.
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- 2014-02-14 KR KR1020140017062A patent/KR101428984B1/ko active Active
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