KR101877528B1

KR101877528B1 - 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 및 이를 이용한 활주로 보수방법

Info

Publication number: KR101877528B1
Application number: KR1020170090464A
Authority: KR
Inventors: 김재욱; 박용창
Original assignee: 동일씨엠 주식회사; 박용창
Priority date: 2017-07-17
Filing date: 2017-07-17
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2037-07-17

Abstract

본 발명은 공항 활주로의 열화 및 파손된 부위를 긴급하게 보수작업을 하는데 사용되는 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 및 이를 이용한 활주로 보수방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물은 규사 40 내지 60중량부, 고로슬래그 1 내지 10중량부, 분말수지 1 내지 5중량부, 포틀랜드 시멘트 15 내지 25중량부, 석고 5 내지 10중량부, 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄) 8 내지 15중량부, C₁₂A₇ 1 내지 5중량부, 소석회 1 내지 3중량부, 섬유보강제 0.02 내지 2.0중량부, 소포제 0.05 내지 0.5중량부, 증점제 0.05 내지 0.5중량부, 유동화제 0.05 내지 0.5중량부, 경화촉진제 0.01 내지 0.5중량부 및 응결지연제 0.01 내지 0.5중량부를 포함함을 특징으로 한다.

Description

활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 및 이를 이용한 활주로 보수방법{CEMENT COMPOSITION HAVING RAPID HARDENING PROPERTIES FOR RUNWAY REPARING AND RUNWAY REPAIRING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 및 이를 이용한 활주로 보수방법에 관한 것으로 특히, 공항 활주로의 열화 및 파손된 부위를 긴급하게 보수작업을 하는데 사용되는 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 및 이를 이용한 활주로 보수방법에 관한 것이다.

공항 활주로는 일반적으로 콘크리트로 포장하는데, 콘크리트 포장은 시간의 경과, 비행기의 이착륙 및 통행, 기후변화 및 환경적 요인 등에 의해 여러 형태로 열화되거나 파손이 발생한다.

이러한 열화되거나 파손된 활주로 콘크리트 포장을 보수 및 보강을 함에 있어서, 활주로의 특성상 공사 개시 후 3 내지 5시간 내에 개통해야 하기 때문에 일반적으로 초속경 특성을 갖는 시멘트가 사용된다.

대한민국 등록특허 등록공보 제10-0436120호(발명의 명칭: 초속경 시멘트 조성물)는 열수축성이 떨어지고 인장응력의 발생을 저감시키며, 미세 균열의 발생을 억제하여 투수성을 감소시켜서 내구성을 향상시킬 수 있는 초속경 시멘트 조성물에 관한 것으로서, 9중량% 내지 16중량%의 산화규소(SiO₂)와, 16중량% 내지 25중량%의 산화알루미늄(Al₂O₃)과, 1중량% 내지 3.2중량%의 산화철(Fe₂O₃)과, 0.05중량% 내지 0.2중량%의 산화망간(MnO)과, 55중량% 내지 65중량%의 산화칼슘(CaO)과, 1.7중량% 내지 5중량%의 산화마그네슘(MgO)과, 0.2중량% 내지 0.8중량%의 산화카륨(K₂O)과, 0.1중량% 내지 0.4중량%의 산화나트륨(Na₂O)과, 0.1 내지 0.4중량%의 5산화인(P₂O₅)과, 0.3 내지 0.8중량%의 산화티탄(TiO₂)을 균등하게 혼합한 것을 특징으로 하며, 응결시간이 많이 소요되고, 수화반응이 서서히 나타나서 안정된 수화물을 생성할 수 있을 뿐만 아니라, 압축강도도 비교예에 비하여 대체로 20% 강하였고, 재령 3시간에서의 휨강도도 대체로 30% 정도 높아서 열수축성을 낮출 수 있고, 인장응력의 발생을 저감시키며, 미세 균열의 발생을 억제하여 투수성을 감소시켜서 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 값싸고 물성이 뛰어나다고 기술하고 있다.

대한민국 등록특허 등록공고 제10-1144210호(발명의 명칭: 개질 유황 결합재를 이용한 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 그 제조 방법)는 개질 유황 결합재를 이용한 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 그 제조 방법이 개시되고, 초속경 시멘트, 골재 및 개질 유황 결합재를 포함하되, 개질 유황 결합재는 유황과 유황의 개질제로서 유황 100% 중량에 대하여 디시클로 펜타디엔계 개질제 0.1 내지 100 중량%와 유황 100 중량%에 대하여 헤테로 고리 아민류 또는 알킬아민류 0.01 내지 200 중량%가 용융 혼합된 개질 유황 결합재인 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 제공되며, 본 발명에 따르면, 콘크리트 조성물의 미세한 균열의 발생을 억제하여 콘크리트의 수밀성을 증가시켜 콘크리트 구조물의 내구 성능을 향상시킬 수 있고, 상대적으로 비용이 저렴하여 다양한 분야에 널리 이용할 수 있는 장점이 있다고 기술하고 있다.

대한민국 등록특허 등록공고 제10-1339584호(발명의 명칭: 단축이 가능한 노후 시멘트 콘크리트 노면 보수용 조성물 및 그를 이용한 보수 포장법)는 노후 시멘트 콘크리트 노면 보수에 있어서 공용 접착력, 공용 압축강도 및 휨강도 발현이 3시간 이내에 구현할 수 있음과 동시에 융설-융빙제에 대한 뛰어난 내염성과 표면 박리 저항성, 팽창 수축에 대한 물리적 안정성, 동결융해 저항성이 우수하고 가사시간 조절이 용이한 노후 시멘트 콘크리트 노면 보수용 조성물에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 인산염 마그네시아 무기질 바인더 함량이 17 내지 40 중량%, 잔골재 35 내지 55 중량%, 플라이애쉬 8.5 내지 32중량%, 규회석(Wallastonite) 1.5 내지 12 중량%, 합성 섬유 0.1 내지 0.5 중량%, 유동화제 0.1 내지 0.5 중량%, 붕산 0.5 내지 2.0 중량% 및 배합수 13 내지 20 중량%인 노후 시멘트 콘크리트 노면 보수용 조성물이 제공되며, 가사 시간 조절이 용이하여 수월한 시공성을 제공함과 동시에 시공 후 3시간 이내에 교통 가능한 공용 접착력 1.4㎫ 이상 및 공용 압축강도 21㎫ 이상, 공용 휨강도 4.5㎫ 이상의 물성이 발현됨으로써, 획기적인 교통 개방이 가능하고, 공기 양생이 가능한 보수 시스템으로서 경제적이며 노후 콘크리트와의 뛰어난 접착 성능 및 수밀성, 내염성 및 팽창 수축 안정성 융설-융빙제에 대한 내염성 및 표면 박리 저항성, 동결 융해 저항성이 월등하다고 개시하고 있다.

대한민국 등록특허 등록공고 제10-1585458호(발명의 명칭: 용융 고로 슬래그를 이용한 초속경 시멘트 조성물 및 이의 제조 방법)는 고로 슬래그를 이용한 초속경 시멘트 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고로 슬래그 30 내지 50 중량%, 석회석 40 내지 60 중량%, 알루미나 3 내지 7 중량% 및 고로 더스트 1 내지 3 중량%를 포함하는 클링커를 분쇄한 클링커 분말 65 내지 90 중량%; 및 무수석고 분말 10 중량% 이상 35 중량% 미만을 포함하는 초속경 시멘트 조성물, 및 이의 제조방법에 관한 것이라고 개시하고 있다.

대한민국 등록특허 등록공고 제10-1404482호(발명의 명칭: 초속경 보수용 몰탈 조성물 및 이를 이용한 시공방법)는 시멘트 100중량부를 기준으로, 메틸메타아크릴레이트 20 내지 80중량부; 프리폴리머 10 내지 60중량부; 경화제 5 내지 30중량부; 칼슘설포알루미네이트 10 내지 20중량부; 충진제 5 내지 1,000중량부; 및 감수제 1 내지 5중량부를 포함하는 초속경 보수용 몰탈 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로서, 시공 시 신속하게 경화되어 시공시간을 단축시키면서도, 몰탈 조성물이 요구하는 충분한 압축강도, 휨강도, 부착강도 및 내구성능을 제공하는 초속경 보수용 몰탈 조성물을 제공할 수 있고, 또한, 상기 초속경 보수용 몰탈 조성물은 손상부에 설치되는 보강구조물의 구멍 사이로 혼입되어 일체화됨으로써, 신구 접착층에서의 분리로 인한 탈락을 방지하여 안정적인 보강을 유지할 수 있는 효과가 있다고 기술하고 있다.

그러나 종래의 초속경 시멘트는 강도 발현이 빠른 장점이 있지만, 초속경 시멘트의 재료적인 특성상 내수성, 내동해성 및 장기내구성 등과 같은 물성은 취약하기 때문에 보수 후에도 재보수를 해야 하는 경우가 빈번하게 발생하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방안이 요구되었지만, 국내의 공항활주로 보수시장의 규모가 매우 작은 편이어서 그동안 관련업계의 관심을 받지 못하고 있었다.

본 발명의 목적은 공항 활주로의 열화 및 파손된 부위를 긴급하게 보수작업을 하는데 사용되는 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 및 이를 이용한 활주로 보수방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물은, 규사 40 내지 60중량부, 고로슬래그 1 내지 10중량부, 분말수지 1 내지 5중량부, 포틀랜드 시멘트 15 내지 25중량부, 석고 5 내지 10중량부, 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄) 8 내지 15중량부, C₁₂A₇ 1 내지 5중량부, 소석회 1 내지 3중량부, 섬유보강제 0.02 내지 2.0중량부, 소포제 0.05 내지 0.5중량부, 증점제 0.05 내지 0.5중량부, 유동화제 0.05 내지 0.5중량부, 경화촉진제 0.01 내지 0.5중량부 및 응결지연제 0.01 내지 0.5중량부를 포함함을 특징으로 한다.

상기 분말수지는 바람직하게는 초산비닐계 폴리머, 아크릴계 폴리머, 에틸렌계 폴리머, 에틸렌/비닐아세테이트계 코폴리머, 에틸렌/비닐클로라이드계 코폴리머, 스티렌/부틸아크릴레이트계 코폴리머, 에틸렌/비닐라우레이트/비닐클로라이드계 터폴리머, 스티렌/부타디엔 고무계 폴리머 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다.

상기 규사는 바람직하게는 0.01 내지 5.0㎜의 범위로 입도조정된 것일 수 있다.

상기 석고는 바람직하게는 무수석고와 반수석고가 혼합되어 비표면적이 4,000 내지 6,000㎠/g의 범위인 것일 수 있다.

본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물을 이용한 활주로 보수방법은, (1) 규사 40 내지 60중량부, 고로슬래그 1 내지 10중량부, 분말수지 1 내지 5중량부, 포틀랜드 시멘트 15 내지 25중량부, 석고 5 내지 10중량부, 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄) 8 내지 15중량부, C₁₂A₇ 1 내지 5중량부, 소석회 1 내지 3중량부, 섬유보강제 0.02 내지 2.0중량부, 소포제 0.05 내지 0.5중량부, 증점제 0.05 내지 0.5중량부, 유동화제 0.05 내지 0.5중량부, 경화촉진제 0.01 내지 0.5중량부 및 응결지연제 0.01 내지 0.5중량부를 포함하는 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물을 준비하는 단계; 및 (2) 상기 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물을 물과 혼합하여 슬러리로 만들고, 이 슬러리를 파손된 활주로에 적용하는 단계;를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물을 이용하여 보수시공하면 적어도 3시간 이내에 포틀랜드 시멘트의 재령 7일 강도를 발현하는 초속경성이 있어 긴급공사에 적합하며, 기존 활주로와의 접착성이 우수하고 방수성, 내구성, 내유성, 내염성, 내화학성, 내충격성, 동결융해저항성 및 내마모성을 향상시키는 효과를 나타낸다.

특히, 본 발명에 따르면 접착증강용 프라이머 및 분말수지 사용으로 인하여 활주로 콘크리트 포장 보수공사에서 가장 취약 부분인 기존 활주로 콘크리트 포장과의 경계부분에서의 접착력을 높일 뿐만 아니라, 섬유보강제 및 분말수지 사용으로 인해 충격에 대한 저항성 및 균열에 대한 저항성이 향상된다.

또한 본 발명에 따르면 칼슘설포알루미네이트와 더불어 C₁₂A₇을 함께 사용함으로써 기온이 낮은 겨울철 공사나 긴급한 공사에서도 충분한 발열반응과 초기강도발현을 통해 에트링자이트(3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O) 수화물이 안정적으로 생성되어 초속경성 발현에 환경적 영향요인이 적어진다.

또한 본 발명에 따르면 입도조정된 규사가 포함되어 있는 프리믹스한 초속경 조성물로 현장에서 물로 배합하는 것 만으로도 사용이 가능하도록 되어 있어 현장배합에 따른 품질편차가 발생하지 않으며, 상기 초속경 모르타르 조성물에는 분말수지가 포함되어 있어 방수성, 내충격성, 내마모성, 내유성, 내염성, 내화학성, 동결융해저항성, 내구성 등을 향상시키는 탁월한 효과를 나타내며, 부분 보수가 용이하여 신속하고 쉽게 시공할 수 있으며, 시공방법이 간단하여 시공비용의 최소화, 시공장비의 간소화로 경제적인 시공방법이 될 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

규사는 무수규산인 이산화규소 SiO₂ 성분이 포함되어 있다. 천연규사로는 해안에 있는 해안규사와 지층 중에 산출되는 산규사(山硅砂)가 있는데, 해안규사 쪽이 불순물이 적다. 이 밖에 규석을 분쇄하여 분급(分級)한 인조규사가 있다. 유리제품, 주물사(鑄物砂), 연마사(硏磨砂), 산화로상(酸化爐床) 벽돌 등의 원료로 쓰이며, SiO₂96 내지98%의 것이 쓰인다. 천연규사는 화강암이 풍화, 분해하여 석영 알갱이만 모여서 형성된다. 상기 규사는 바람직하게는 0.01 내지 5.0㎜의 범위로 입도조정된 것일 수 있다. 상기 규사는 본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 총 중량을 기준으로 40 내지 60중량부의 범위로 포함된다.

고로슬래그는 용광로에서 철광석으로부터 선철을 만들 때 생기는 슬래그[鑛滓]로서 철 이외의 불순물이 모인 것으로서, 화학성분은 CaO, SiO₂, Al₂O₃, MgO 등을 주성분으로 93 내지 98%를 차지하고 소량의 MnO, FeO, TiO₂, R₂O, S가 섞여 있다. CaO/SiO₂의 무게비가 1 이상인 것을 염기성슬래그, 1 이하인 것을 산성슬래그로 분류한다. 보온재, 방음재로 사용되는 슬래그울, 특수비료, 고로시멘트, 고로 벽돌의 원료 등 광범하게 사용된다. 상기 고로슬래그는 바람직하게는 비표면적이 4,000 내지 6,000㎠/g 인 것일 수 있다. 상기 고로슬래그는 본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 총 중량을 기준으로 1 내지 10중량부의 범위로 포함된다.

분말수지는 분말상으로 성형된 수지를 의미하며, 접착성, 방수성, 내마모성, 내화학성, 내충격성 등을 향상시키는 역할을 하며, 본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물이 시공면에 타설, 예를 들면 보수하고자 하는 시공면에 타설된 후 신속히 경화될 수 있도록 하는 고분자 수지의 분말로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 프리폴리머라면 특별히 한정되지 않는다. 상기 분말수지는 바람직하게는 초산비닐계 폴리머, 아크릴계 폴리머, 에틸렌계 폴리머, 에틸렌/비닐아세테이트계 코폴리머, 에틸렌/비닐클로라이드계 코폴리머, 스티렌/부틸아크릴레이트계 코폴리머, 에틸렌/비닐라우레이트/비닐클로라이드계 터폴리머, 스티렌/부타디엔 고무계 폴리머 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 상기 분말수지는 본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 총 중량을 기준으로 1 내지 5중량부의 범위로 포함된다. 분말수지는 기능성대비 경제적인 측면을 고려하여 5% 중량부 이하를 사용하는 것이 바람직하다.

포틀랜드 시멘트는 1824년 Joseph Aspdin이 특허를 획득한 시멘트로 대표적인 수경성 시멘트이다. 주성분으로서 실리카, 알루미나, 산화철 및 석회를 포함하는 원료(보통, 석회석, 점토 또는 연규석, 황철광 신터를 사용)를 적당한 비율로 충분히 섞고, 그 일부가 용융하기까지 소성한 클링커에 적당량의 석고를 가하여 분쇄해서 분말로 한 것이다. 보통 포틀랜드 시멘트, 조강(早强) 포틀랜드 시멘트, 중용열(中庸熱) 포틀랜드 시멘트 등이 있다. 본 발명에서 사용되는 상기 포틀랜드 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트이고, 보다 바람직하게는, 비표면적이 3,500 내지 4,500㎠/g 인 것일 수 있다. 상기 포틀랜드 시멘트는 본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 총 중량을 기준으로 15 내지 25중량부의 범위로 포함된다.

석고는 화학성분 CaSO₄·2H₂O의 광물로서, 그 분포가 넓으며, 옛날부터 알려진 광물이다. 암염(岩鹽) 등과 함께 대규모의 증발 침전형 광상으로서 산출되는 것도 있다. 또 흑광(黑鑛)광상 등의 층상(層狀) 금속광상에 수반되고, 화산의 분기공이나 황기공(黃氣孔) 부근에도 흔히 발견된다. 시멘트의 혼재(混材), 비료·백색 안료로 쓰이며 구워서 소석고로 하여 소재(塑材), 주물의 모형 제작 재료, 의료용 깁스 등에 사용된다. 또 무색투명한 것은 투석고(透石膏)라고 하여 질이 좋은 것은 광학(光學) 기재에 쓰인다. 상기 석고는 바람직하게는 무수석고와 반수석고가 혼합되어 비표면적이 4,000 내지 6,000㎠/g의 범위인 것일 수 있다. 무수석고는 결정수를 갖지 않는 황산 칼슘염으로서, 결정 석고를 500℃ 이상의 고온으로 소성하여 수득된다. 반수석고는 황산칼슘 반수화염(半水化鹽)의 화학식은 CaSO4·1/2H₂O이다. 구운 석고, 하소(燒)석고라고도 한다. 석고를 120 내지 130℃로 가열하여, 그 결정수(結晶水)의 3/4을 없애면 생기는 분말이다. 물을 가해서 반죽하면 2분자의 결정수를 함유하는 원래의 석고 CaSO₄·2H₂O가 되어 경화(硬化)하는데, 경화 시에는 부피의 팽창이 일어난다. 또, 물의 양에 따라 석고의 말랑한 정도, 즉 강도를 변화시킬 수가 있다. 소석고는 α형과 β형으로 분류되는데 α형은 적은 물로 큰 강도를 얻을 수 있고, β형은 많은 물을 써도 강도가 작다. 소석고는 고대부터 미술이나 건축 등에 쓰였으며, 공업적으로 생산되기 시작한 것은 18세기 말부터이다. 소석고는 석고보드, 도자기나 미술품의 형재(型材), 도료용 플라스터, 황산암모늄의 제조원료, 연마제(硏磨劑)·충전제(充塡劑) 등으로 사용된다. 상기 석고는 본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 총 중량을 기준으로 5 내지 10중량부의 범위로 포함된다.

칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄)는 수축보상, 고강도, 예를 들면 높은 압축강도와 휨강도 및 초속경을 부여하기 위한 물질로서, 수화하여 에트링자이트(ettringite)를 생성한다. 이것을 주성분으로 하는 콘크리트용의 팽창재도 있다. 상기 칼슘설포알루미네이트는 비표면적이 4,000 내지 8,000㎠/g 인 것이 바람직하다. 초속경시멘트 조성물을 구성하는 성분으로서 포틀랜드 시멘트와 석고, 혼화제 등의 사용 조합비율을 적정하게 맞출 경우, 초기강도 발현성이 우수하고, 장기강도도 안정적으로 발현되는 우수한 특성을 나타내고 있어 가장 보편적으로 사용되고 있다. 상기 칼슘설포알루미네이트는 본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 총 중량을 기준으로 8 내지 15중량부의 범위로 포함된다.

C₁₂A₇은 달리 도데카칼슘헵타알루미네이트라고도 불리우며, 화학식 12CaO·7Al₂O₃로 나타내며, 간단하게 C₁₂A₇로 표시된다. 도데카칼슘헵타알루미네이트는 물과의 반응 시 CaO-SiO₂-H₂O 계열의 침상 규산염 수화물을 급격하게 형성한다는 특징이 있다. 위의 수화반응은 매우 급속하게 이루어지기 때문에, 고로슬래그 미분말이 물과 만나 표면에 산화 피막이 형성하기 전에 고로슬래그 미분말의 표면에 침상 수화물을 형성하므로 산화 피막의 형성을 억제할 수 있다. 또한 도데카칼슘헵타알루미네이트는 분말도 비표면적이 4,000 내지 8,000㎠/g 인 것이 바람직하며, 이러한 범위 내에서 물과 반응하기에 충분히 넓은 비표면적을 가져 반응성이 더욱 향상될 수 있다. 상기 C₁₂A₇은 본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 총 중량을 기준으로 1 내지 5중량부의 범위로 포함된다.

소석회는 수산화칼슘의 관용명으로서, 용도에 따라 건축용 소석회, 비료용 소석회, 공업용 소석회 등이 있다. 주체는 Ca(OH)₂이다. 산화칼슘에 물을 첨가하여 반응시키면 발열해서 생성되고, 백색의 분말로 물에 약간 녹으며, 그 수용액을 석회수라고 하며 강한 알칼리성을 갖는다. 이산화탄소와 쉽게 화합하여 물에 녹지 않는 탄산칼슘을 생성한다. 암모니아염에 작용해서 암모니아를 분리한다. 또 산에 녹아 칼슘염을 만들고, 염소를 작용시키면 표백분을 생성한다. 표백분, 모르타르의 원료, 소독제, 산성 토양의 중화, 응집 조제 등의 알칼리제로서 사용되고 있다. 본 발명에서 소석회는 석고의 칼슘분해를 방지하여 결정성이 높은 에트링자이트가 생성되도록 하는 역할을 하며, 상기 소석회는 본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 총 중량을 기준으로 1 내지 3중량부의 범위로 포함된다. 소석회가 3% 중량부 초과로 너무 많이 사용되는 경우, 반응속도가 빨라져 작업성이 떨어지고 강도 측면에서도 불리하게 작용을 하는 문제점이 있을 수 있다.

섬유보강제는 인장력을 보완시켜 동적부하에 따른 국부적인 파손을 보강하는 역할을 하며, 무기계섬유에는 강섬유, 유리섬유, 탄소섬유 등이 있고 유기질섬유에는 나이론섬유, PVA섬유, 폴리프로필렌섬유, 아라미드섬유, 폴리에스테르섬유, 레이온섬유 등이 있으며, 본 발명에서는 이중에서 하나 이상 선택하여 사용할 수 있다. 이러한 섬유보강제는 바람직하게는 6 내지 19 ㎜ 길이를 갖는 것일 수 있다. 상기 섬유보강제는 본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 총 중량을 기준으로 0.02 내지 2.0중량부의 범위로 포함되며, 섬유보강제가 2 중량부를 초과하여 너무 많이 사용되는 경우, 섬유가 망상구조 형태가 되어 작업성이 나빠지는 문제점이 있을 수 있다.

소포제는 과대 기포를 제거하여 균일한 강도발현 역할을 하며, 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제 중에서 하나 이상 선택하여 사용하는 것이 가능하다. 상기 소포제는 기능성 대비 경제적인 측면을 고려하여 0.5% 중량부 이하를 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 총 중량을 기준으로 0.05 내지 0.5중량부의 범위로 포함된다.

증점제는 점도향상, 보수성 증대 및 균열에 대한 억제력 역할을 하며, 셀롤로오즈계 증점제나 스타치계 증점제 중에서 하나 이상 사용하며, 증점제를 과도하게 사용하면 작업성 저하가 발생하므로 0.5% 중량부 이하를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 증점제는 본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 총 중량을 기준으로 0.05 내지 0.5중량부의 범위로 포함된다.

유동화제는 혼합수량 저감 및 작업성 개선의 역할을 하며, 나프탈렌계, 리그닌계, 멜라민계, 폴리카르본산계 유동화제중에서 하나 이상 사용하며, 유동화제를 과도하게 사용하면 재료분리 및 블리딩이 발생할 수 있음으로 0.5% 중량부 이하를 사용한다. 상기 유동화제는 본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 총 중량을 기준으로 0.05 내지 0.5중량부의 범위로 포함된다.

경화촉진제는 수화반응을 촉진시키는 역할을 하며, 황산아연, 황산알류미늄, 황산마그네슘, 황산구리, 리튬카보네이트, 리튬하이드록사이트, 리튬설페이트, 리튬실리케이트, 산화리튬 중에서 하나 이상 사용하며, 경화촉진제는 0.5% 중량부 이하를 사용한다. 상기 경화촉진제는 본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 총 중량을 기준으로 0.01 내지 0.5중량부의 범위로 포함된다.

응결지연제는 수화반응을 지연시키는 역할을 하며, 주석산, 구연산, 글루콘산 나트륨 중에서 하나 이상 사용하며, 응결지연제는 0.5% 중량부 이하를 사용한다. 상기 응결지연제는 본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물 총 중량을 기준으로 0.01 내지 0.5중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 모르타르 조성물의 초속경성은 포틀랜드 시멘트, 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄), C₁₂A₇, 석고, 소석회의 배합에 의한 수화 반응 메카니즘에서 에트링자이트(3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O) 수화물의 생성속도에 의해 좌우되며, 입도조정된 규사와 고로슬래그는 충진재로서 역할을 하며, 기능성을 부여하고 작업성을 확보하기 위하여 분말수지, 섬유보강제, 소포제, 증점제, 유동화제, 경화촉진제, 응결지연제 등의 각종 첨가제 사용하며, 상기 각 원료들은 상기 사용범위 내에서 배합하여 사용하는 것이 바람직한데, 만약 상기 사용범위보다 적게 사용될 경우 효과가 작게 나타나며, 반대로 상기 사용범위보다 많게 사용될 경우 도리어 역효과가 나타난다.

특히, 본 발명에 따른 모르타르 조성물은 상기와 같은 초속경성 이외에도 공항의 활주로 보수재로 요구되는 물성을 만족하도록 즉, 기존 공항 활주로 콘크리트 포장과의 접착성이 우수하여야 할 뿐만 아니라, 내충격성, 내마모성, 내유성, 내염성, 내화학성, 동결융해저항성 등을 만족하는 조성을 갖는다. 특히, 초속경 시멘트에 최적의 분말수지를 선정하였으며, 칼슘설포알루미네이트와 포틀랜드 시멘트, 석고가 반응하여 에트링자이트(3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O)의 생성이 안정적으로 유지되도록 적합한 배합설계를 달성하였다. 이외에도 상기한 조성을 갖는 본 발명에 따른 모르타르 조성물은 공항의 활주로의 특성에 따른 요건 즉, 직사광선을 받고 바람에 직접적인 영향을 받는 외부환경조건에 있기에 보수시공 작업에 대한 시공적합성을 가지며, 특히 미세균열이 발생하거나 품질저하가 발생되지 않도록 한다.

상기 조성에서 C₁₂A₇를 사용하지 않고 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄)를 단독으로 사용하여도 상온의 경우 초속경성이 발현될 수 있으나, 이런 배합의 경우 온도가 낮은 겨울철에서는 수화반응속도가 더디고 수화반응열이 낮아서 초기강도발현이 제대로 되지 않는 문제점이 발생될 수 있기 때문에 사용온도에 따라서 적합한 C₁₂A₇의 사용량을 첨가하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 조성에서 석고는 이수석고, 반수석고, 무수석고가 모두 사용가능하나, 실상은 무수석고와 반수석고를 혼합하여 사용하는 것이 가장 바람직하며, 이런 조성의 경우에도 반수석고의 사용량은 무수석고 사용량 대비하여 절반 이하로 조정하여 사용하는 것이 에트링자이트의 생성속도와 작업성 측면에서 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물을 이용한 활주로 보수방법은, (1) 규사 40 내지 60중량부, 고로슬래그 1 내지 10중량부, 분말수지 1 내지 5중량부, 포틀랜드 시멘트 15 내지 25중량부, 석고 5 내지 10중량부, 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄) 8 내지 15중량부, C₁₂A₇ 1 내지 5중량부, 소석회 1 내지 3중량부, 섬유보강제 0.02 내지 2.0중량부, 소포제 0.05 내지 0.5중량부, 증점제 0.05 내지 0.5중량부, 유동화제 0.05 내지 0.5중량부, 경화촉진제 0.01 내지 0.5중량부 및 응결지연제 0.01 내지 0.5중량부를 포함하는 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물을 준비하는 단계; 및 (2) 상기 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물을 물과 혼합하여 슬러리로 만들고, 이 슬러리를 파손된 활주로에 적용하는 단계;를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물을 이용한 활주로 보수방법은, 보다 구체적으로는, (1) 규사 40 내지 60중량부, 고로슬래그 1 내지 10중량부, 분말수지 1 내지 5중량부, 포틀랜드 시멘트 15 내지 25중량부, 석고 5 내지 10중량부, 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄) 8 내지 15중량부, C₁₂A₇ 1 내지 5중량부, 소석회 1 내지 3중량부, 섬유보강제 0.02 내지 2.0중량부, 소포제 0.05 내지 0.5중량부, 증점제 0.05 내지 0.5중량부, 유동화제 0.05 내지 0.5중량부, 경화촉진제 0.01 내지 0.5중량부 및 응결지연제 0.01 내지 0.5중량부를 포함하는 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물을 준비하는 단계; (2) 활주로의 열화 및 파손된 부위를 제거하고 청소하는 단계; (3) 상기 열화 및 파손된 부위를 제거한 부분에 접착증강용 프라이머를 도포하는 단계; (4) 상기 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물을 물과 혼합하여 슬러리로 만드는 단계; (5) 상기 배합된 슬러리를 파손된 부위에 적용하고 마감하는 단계; 및 (6) 상기 도포된 부위를 양생포로 덮어 양생하는 단계;를 포함함을 특징으로 한다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.

이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.

[실시예]

본 발명에 대하여 일 실시예를 상술하면 아래와 같다.

본 발명의 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 모르타르 조성물의 일 실시예는 평균입경 2.0 내지 2.5㎜의 범위로 입도조정된 규사 50중량부, 고로슬래그 1.4중량부, 분말수지 5중량부, 포틀랜드 시멘트 20중량부, 무수석고 6중량부, 반수석고 2중량부, 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄) 12중량부, C₁₂A₇ 2중량부, 소석회 1중량부, 섬유보강제 0.1중량부, 소포제 0.1중량부, 증점제 0.1중량부, 유동화제 0.1중량부, 경화촉진제 0.1중량부, 응결지연제 0.1중량부를 사용하였다.

아래의 표 1은 상기 공항활주로 보수용 모르타르 조성물의 물성시험 결과를 나타낸 것이다.

시험항목	시험규격	단 위	기 준	결 과
응결시간(초결)	KS F 2436	분	배합설계자료	40
압축강도(4시간)	KS F 2405	㎫	21이상	28.6
압축강도(7일)	KS F 2405	㎫		40.5
휨강도(4시간)	KS F 2408	㎫	3.15이상	6.4
휨강도(7일)	KS F 2408	㎫		7.7
부착강도(4시간)	ASTM C 1583	㎫	1.4이상	2.3
부착강도(7일)	ASTM C 1583	㎫		2.8
길이변화율(21일)	ASTM C 157	%	0.15이하	0.046
염분침투저항성(21일)	ASTM C 1202	쿨롱	2000이하	126
스케일링저항성 (56cycles)	SS17 72 44 A법	㎏/㎡	1.0이하	0.1
동결융해저항성 (300cycles)	ASTM C 666	%	80이상	85
마모저항성	ASTM C 779	㎜	15이하(30분)	0.52
균열저항성(56일)	AASHTO PP 34 99		이상없음	이상없음

상기 실시예에 따른 실험결과를 나타낸 표 1을 참조로 하면, 본 발명의 활주로 보수용 모르타르 조성물의 물성시험 결과가 기존의 물성기준 이상으로 나타났을 뿐만 아니라 작업성도 우수한 것으로 나타났다.

다음으로 본 발명의 상기 공항활주로 보수용 모르타르 조성물을 이용한 시공방법의 일 실시예를 설명하기로 한다.

먼저 제1공정에서는 공항활주로의 열화 및 파손된 부위를 건실한 부위가 나올 때까지 최대한 치핑(Chipping)하고 제거물을 깨끗하게 걷어낸 후 청소한다.

제2공정에서는 보수재와의 접착력 증대 및 부실화 되어진 부분을 보강하기 위하여 접착증강용 프라이머를 200 내지 400g/㎡ 정도로 충분하게 도포한다.

제3공정에서는 공항활주로 보수용 모르타르 조성물 100% 중량부와 혼합수 18% 중량부를 혼합용기에 넣고 믹서기를 이용하여 약 2분간 배합하여 슬러리(Slurry)로 만든다.

제4공정에서는 상기 슬러리를 미장 흙손 등을 사용하여 보수부위에 충진하고 미장시공하여 마감한다.

제5공정에서는 마감된 부위에 3시간 동안 양생포를 덮어 직사광선이나 바람으로부터 보호하고 3시간 이후 양생포를 걷어내고 시공상태를 파악한 후 개통한다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims

0.01 내지 5.0㎜의 범위로 입도조정된 규사 40 내지 60중량부, 고로슬래그 1 내지 10중량부, 에틸렌계 폴리머, 에틸렌/비닐아세테이트계 코폴리머, 에틸렌/비닐클로라이드계 코폴리머, 스티렌/부틸아크릴레이트계 코폴리머, 에틸렌/비닐라우레이트/비닐클로라이드계 터폴리머, 스티렌/부타디엔 고무계 폴리머 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 분말수지 1 내지 5중량부, 포틀랜드 시멘트 15 내지 25중량부, 무수석고와 반수석고가 혼합되어 비표면적이 4,000 내지 6,000㎠/g의 범위인 석고 5 내지 10중량부, 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄) 8 내지 15중량부, C₁₂A₇ 1 내지 5중량부, 소석회 1 내지 3중량부, 섬유보강제 0.02 내지 2.0중량부, 소포제 0.05 내지 0.5중량부, 증점제 0.05 내지 0.5중량부, 유동화제 0.05 내지 0.5중량부, 경화촉진제 0.01 내지 0.5중량부 및 응결지연제 0.01 내지 0.5중량부를 포함함을 특징으로 하는 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 프리믹스 조성물.
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(1) 0.01 내지 5.0㎜의 범위로 입도조정된 규사 40 내지 60중량부, 고로슬래그 1 내지 10중량부, 에틸렌계 폴리머, 에틸렌/비닐아세테이트계 코폴리머, 에틸렌/비닐클로라이드계 코폴리머, 스티렌/부틸아크릴레이트계 코폴리머, 에틸렌/비닐라우레이트/비닐클로라이드계 터폴리머, 스티렌/부타디엔 고무계 폴리머 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 분말수지 1 내지 5중량부, 포틀랜드 시멘트 15 내지 25중량부, 무수석고와 반수석고가 혼합되어 비표면적이 4,000 내지 6,000㎠/g의 범위인석고 5 내지 10중량부, 칼슘설포알루미네이트(3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄) 8 내지 15중량부, C₁₂A₇ 1 내지 5중량부, 소석회 1 내지 3중량부, 섬유보강제 0.02 내지 2.0중량부, 소포제 0.05 내지 0.5중량부, 증점제 0.05 내지 0.5중량부, 유동화제 0.05 내지 0.5중량부, 경화촉진제 0.01 내지 0.5중량부 및 응결지연제 0.01 내지 0.5중량부를 포함하는 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 프리믹스 조성물을 준비하는 단계; 및
(2) 상기 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 프리믹스 조성물을 물과 혼합하여 슬러리로 만들고, 이 슬러리를 파손된 활주로에 적용하는 단계;
를 포함함을 특징으로 하는 활주로 보수용 초속경 특성을 갖는 프리믹스 조성물을 이용한 활주로 보수방법.