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KR101881785B1 - 시공성 및 내구성이 개선된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 유지 보수 공법 - Google Patents

시공성 및 내구성이 개선된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 유지 보수 공법 Download PDF

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KR101881785B1
KR101881785B1 KR1020180000528A KR20180000528A KR101881785B1 KR 101881785 B1 KR101881785 B1 KR 101881785B1 KR 1020180000528 A KR1020180000528 A KR 1020180000528A KR 20180000528 A KR20180000528 A KR 20180000528A KR 101881785 B1 KR101881785 B1 KR 101881785B1
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주식회사 윤창이엔씨
강인동
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Abstract

본 발명은 시공성및 내구성이 개선된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 유지 보수 공법에 관한 것으로, 개질 결합재 3~45중량%, 잔골재 3~70중량%, 굵은골재 3~65중량% 및 물 0.1~35 중량%를 포함하며, 상기 개질 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 10~80중량%, 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트 3~45중량%, 트리칼슘알루미네이트 0.1~35중량%, 클리노프틸로라이트(clinoptilolite) 0.1~35중량%, 분말도가 3,000~9,000㎠/g인 고로슬래그 분말 0.1~35중량%, 석고 0.1~20중량%, 스텔라이트 0.01~20중량%, 다이크로뮴산나트륨 0.01~10중량, 황산리튬 0.01~10중량%, 알긴산 나트륨 0.01~10중량%, 에틸렌-초산비닐 공중합체 0.01~15중량%, 초산비닐-스티렌 공중합체 0.01~15중량%, 글리시딜메타크릴레이트 0.01~15중량%, 스티렌-아크릴에스테르 공중합체 0.01~15중량%, 소포제 0.01~5중량% 및 감수제 0.01~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다. 본 발명에 의하면, 포졸란 반응에 의하여 수화 및 내부 조직의 치밀화를 촉진하여 밀실한 콘크리트를 만들 수 있어 콘크리트의 강도 및 내구성, 특히 방수성, 내식성을 개선할 수 있다. 또한, 단일 패키지 형으로 현장에서 물만 혼합하여 사용이 가능함으로 재료 적재에 의한 시간 절약 및 현장 품질관리가 우수하여 시공성 및 내구성을 개선할 수 있다.

Description

시공성 및 내구성이 개선된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 유지 보수 공법 {QUICK-HARDENING CEMENT CONCRETE COMPOSITION WITH IMPROVED WORKABILITY AND DURABILITY AND REPAIRING METHOD FOR ROAD PAVEMENT THEREWITH}
본 발명은 시공성 및 내구성이 개선된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 유지 보수 공법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 교량 오버레이 포장, 콘크리트 포장의 증설, 콘크리트 포장 보수공사, 콘크리트 포장 도로표지 등의 콘크리트로 이루어진 토목 구조물 보수공사에 사용되는 단일 패키지(one packaged)형으로 재료 투입시간이 단축되고 물만 주입함으로써 시공이 가능하여 시공성 및 내구성이 개선된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 유지 보수 공법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트의 균열은 염해, 열화와 같은 외적 환경원인, 설계하중, 소성수축 또는 건조수축과 같은 재료 특성, 배합조건, 시공적인 요인 등의 여러 가지 요인에 의하여 많이 발생한다.
이와 같은 여러 가지 요인에 의해 콘크리트 구조물에 균열이 발생하게 되면 콘크리트 구조물은 하중을 견디지 못하고 붕괴될 수도 있으므로 균열이 발생된 콘크리트 구조물에 대해서는 방수성, 내구성 등을 회복하기 위하여 혹은 구조물의 안정성, 미관성 등을 고려하여 보수가 필요하다.
한편, 콘크리트의 화학적 부식은 어떤 화학반응에 의해 콘크리트에 변화를 가져오는 것을 말하며, 수화물의 분해를 가져오는 것으로 유기·무기산, 동·식물유, 부식성 가스, 탄산가스 및 황산의 생성을 동반한 미생물의 작용 등이 있다. 또한 팽창성 화합물을 생성하는 것으로 동·식물유, 황산염, 해수 및 알칼리 농후용액이 있으며, 수화물의 용해·이탈에 의해 페이스트(paste)가 다공질화 하는 것으로 농후한 염화물 및 질산염용액의 작용을 들 수 있다.
한편, 교량의 바닥판, 도로의 노면 및 교량 하부 부분의 부식이나 침식이 많이 일어나는 부위를 보수 및 보강하기 위한 보수공사에는 폴리머 시멘트 모르타르가 널리 사용되고 있다. 초속경 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트에 비하여 경화시간이 빠르고 초기 강도 발현 등의 우수한 장점이 있는 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.
대한민국 등록특허번호 제10-0943312호 (2010년02월19일 공고) 대한민국 등록특허번호 제10-1672714호 (2016년11월07일 공고) 대한민국 등록특허번호 제10-1729934호 (2017년03월27일 공고)
따라서 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 시공성 및 내구성이 개선된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 시공성 및 내구성이 개선된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로 포장 유지 보수 공법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 개질 결합재 3~45중량%, 잔골재 3~70중량%, 굵은골재 3~65중량% 및 물 0.1~35 중량%를 포함하며, 상기 개질 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 10~80중량%, 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트 3~45중량%, 트리칼슘알루미네이트 0.1~35중량%, 클리노프틸로라이트(clinoptilolite) 0.1~35중량%, 분말도가 3,000~9,000㎠/g인 고로슬래그 분말 0.1~35중량%, 석고 0.1~20중량%, 스텔라이트 0.01~20중량%, 다이크로뮴산나트륨 0.01~10중량, 황산리튬 0.01~10 중량%, 알긴산 나트륨 0.01~10중량%, 에틸렌-초산비닐 공중합체 0.01~15중량%, 초산비닐-스티렌 공중합체 0.01~15중량%, 글리시딜메타크릴레이트 0.01~15중량%, 스티렌-아크릴에스테르 공중합체 0.01~15중량%, 소포제 0.01~5중량% 및 감수제 0.01~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
상기 개질 결합재는 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 에틸렌-메틸아크릴레이트-메타크릴릭 공중합체 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 개질 결합재는 재료분리방지 및 내수성을 개선하기 위하여 히드록시에틸메틸셀롤로오스 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 개질 결합재는 흡착성이 우수하여 경화 시 치밀한 결정화 구조를 형성시켜 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 황산알루미늄칼륨 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 개질 결합재는 색상을 부여하기 위하여 안료 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 개질 결합재는 지연제 0.01~5중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기한 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 시공성 및 내구성이 개선된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로 포장 유지 보수 공법을 제공한다.
콘크리트 구조물의 열화된 부위 및 아스팔트 콘크리트를 노면 파쇄기, 평삭기, 숏블라스터 등을 이용하여 제거하는 단계와, 제거된 부위를 워터젯, 고압세척기, 핸드 워터젯 등으로 열화된 부위까지 제거한 후 진공흡입차량으로 청소하는 단계와, 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 구체 콘크리트에 부착되기 용이하게 하고 표층강화, 유해물질, 물, 염소이온 등의 침투를 억제하고 내수성을 개선하기 위하여 상기 청소된 부위에 프라이머 또는 블루밍 처리를 하는 단계와, 상기 프라이머 또는 블루밍이 처리 된 상부에 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 열화된 부위의 단면을 보수 또는 보강하는 단계와, 타설된 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 표면의 미끄럼 저항성을 개선시키기 위하여 종·횡방향의 타이닝을 실시하는 단계; 및 상기 타이닝된 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 상부에 수분 증발을 방지하여 소성균열을 억제하고, 유해물질의 침투를 방지하기 위하여 표면보호제를 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 콘크리트의 작업성 및 시공성을 향상시킬 수 있고, 콘크리트의 인성 및 부착강도를 개선하며, 수축을 저감시켜 수축 균열을 방지하고 내구성을 개선시킨다. 또한, 포졸란 반응에 의하여 수화 및 내부 조직의 치밀화를 촉진하여 밀실한 콘크리트를 만들 수 있어 콘크리트의 강도 및 내구성, 특히 방수성, 내식성을 개선할 수 있다. 또한, 팽창재와 수축저감제를 사용함으로써 건조수축에 의한 표면균열 및 팽창파괴현상을 방지하는 효과를 발휘할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 한편, 분말로 된 단일 패키지(one packaged) 형으로 현장에서 물만 혼합하여 사용이 가능함으로 재료 적재에 의한 시간 절약 및 현장 품질관리가 우수하여 시공성을 개선할 수 있다. 또한, 포장에 요구되는 제반 특성, 즉 수밀성, 부착성, 내구성 및 균열 저항성 등을 모두 만족할 수 있다. 또한, 다양한 색상 부여, 미관 개선 및 시인성 확보가 가능하여 도로표지에도 사용함으로써 기존 도로표지 도료가 가지는 단점인 내마모성, 내후성, 박리·박락, 에어포켓에 의한 벗겨짐 등을 방지하여 반영구적으로 불필요한 유지관리 비용이 절감될 수 있다.
본 발명의 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 개질 결합재 3~45중량%, 잔골재 3~70중량%, 굵은골재 3~65중량% 및 물 0.1~35 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용하는 골재는 잔골재와 굵은 골재로 구분되며, 입경이 5mm 이하인 것을 잔골재라 하고 입경이 5mm 보다 큰 것을 굵은 골재로 구분한다. 잔골재는 본 발명의 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여 3~70중량% 함유되는 것이 바람직하고, 굵은 골재는 본 발명의 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여 3~65중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 개질 결합재는 개질 결합재 중량에 대하여 조강 포틀랜드 시멘트 10~80중량%, 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트 3~45중량%, 트리칼슘알루미네이트 0.1~35중량%, 클리노프틸로라이트 0.1~35중량%, 분말도가 3,000~9,000㎠/g인 고로슬래그 분말 0.1~35중량%, 석고 0.1~20중량%, 스텔라이트 0.01~20중량%, 다이크로뮴산나트륨 0.01~10중량, 황산리튬 0.01~10 중량%, 알긴산 나트륨 0.01~10중량%, 에틸렌-초산비닐 공중합체 0.01~15중량%, 초산비닐-스티렌 공중합체 0.01~15중량%, 글리시딜메타크릴레이트 0.01~15중량%, 스티렌-아크릴에스테르 공중합체 0.01~15중량%, 소포제 0.01~5중량% 및 감수제 0.01~5중량%를 포함할 수 있다.
상기 조강 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 개질 결합재에 대하여 10~80중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트의 중량비가 증가하면 빠른 경화특성을 나타낸다. 상기 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트는 상기 개질 결합재에 대하여 3~45중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트의 함량이 3중량% 미만일 경우에는 콘크리트 강도 개선 효과 및 균열발생 억제 효과가 미약할 수 있고, 상기 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트의 함량이 45중량%를 초과할 경우에는 조기강도 발현은 우수하나 작업성 불량 및 제조원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 트리칼슘알루미네이트는 초기 강도 발현 및 수축 방지를 위하여 사용한다. 상기 트리칼슘알루미네이트는 조직을 치밀하게 하여 콘크리트의 균열을 방지하고 콘크리트의 수축을 방지하기 위하여 사용한다. 상기 트리칼슘알루미네이트는 상기 개질 결합재에 대하여 0.1~35중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 트리칼슘알루미네이트는 중량비가 증가하면 빠른 경화 특성을 나타내며, 상기 트리칼슘알루미네이트의 함량이 상기 개질 결합재에 대하여 0.1중량% 미만일 경우 콘크리트 초기 강도 및 균열 발생 억제 효과가 미약할 수 있고, 상기 트리칼슘알루미네이트의 함량이 35중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 클리노프틸로라이트(clinoptilolite)는 천연 실리카질 물질로 포졸란 특성을 가지고 있어 강도, 자기 치유성, 내구성, 특히 내수성을 개선하기 위해 사용한다. 상기 클리노프틸로라이트는 상기 개질 결합재에 대하여 0.1~35중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 클리노프틸로라이트의 함량이 0.1중량% 미만일 경우 성능 개선 효과가 떨어질 수 있으며, 상기 클리노프틸로라이트의 함량이 35중량%를 초과하면 작업성이 저하되고 가격경쟁력이 저하된다.
상기 고로슬래그 분말은 잠재수경성 특성으로 장기강도발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 상기 고로슬래그 분말은 상기 개질 결합재에 대하여 0.1~35중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 고로슬래그 분말은 분말도가 3,000~9,000㎠/g인 것이 바람직하며, 상기 고로슬래그 분말의 함량이 0.1중량% 미만이면 장기강도 발현이나 내구성 증진효과가 미흡할 수 있고, 상기 고로슬래그 분말의 함량이 35중량%를 초과하면 초기강도 발현이 지연될 수 있다.
상기 석고는 초기 강도 발현 및 수축 방지를 위하여 사용한다. 상기 석고는 조직을 치밀하게 하여 콘크리트의 균열을 방지하고 콘크리트의 수축을 방지하기 위하여 사용한다. 상기 석고는 상기 개질 결합재에 대하여 0.1~20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 석고의 함량이 상기 개질 결합재에 대하여 0.1중량% 미만일 경우 콘크리트 강도 및 균열 발생 억제 효과가 미약할 수 있고, 상기 석고의 함량이 20중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 과 팽창 및 내수성이 저하된다.
상기 스텔라이트는 강도, 내마모성, 내식성 개선 효과를 얻기 위하여 사용한다. 상기 스텔라이트는 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 스텔라이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 성능 개선효과가 미흡하고, 상기 스텔라이트의 함량이 20중량%를 초과하면 성능은 개선되나 초기 강도가 저하된다.
상기 다이크로뮴산나트륨은 강도 및 내식성을 개선하기 위해 사용된다. 상기 다이크로뮴산나트륨은 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 다이크로뮴산나트륨의 중량비가 증가하면 강도 및 내식성을 나타내며, 상기 다이크로뮴산나트륨의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 강도 및 내식성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 다이크로뮴산나트륨의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 더 이상의 성능개선 효과를 얻을 수 없고 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 황산리튬은 초기 경화 속도를 조절하기 위하여 사용한다. 상기 황산리튬은 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 황산리튬의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 초기 강도 발현이 늦어지고, 상기 황산리튬의 함량이 10중량%를 초과하면 반응성이 높아져 작업성이 저하되고 가격경쟁력이 저하된다.
상기 알긴산 나트륨은 보수성이 우수하여 치밀한 조직하여 방수성 및 내구성을 개선하기 위해 사용한다. 상기 알긴산 나트륨은 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 알긴산 나트륨의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 성능 개선 효과가 떨어질 수 있으며, 상기 알긴산 나트륨의 함량이 10중량%를 초과하면 작업성이 저하되고 가격경쟁력이 저하된다.
상기 에틸렌-초산비닐 공중합체는 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 에틸렌-초산비닐 공중합체는 초산비닐은 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 에틸렌-초산비닐 공중합체의 함량이 15중량%를 초과하면 내구성능은 개선되나, 초기 강도 발현이 저하될 수 있으며, 상기 에틸렌-초산비닐 공중합체의 함량이 0.01중량% 미만이면 성능 개선효과가 미흡하게 된다.
상기 초산비닐-스티렌 공중합체는 결합력 및 내구성능을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 초산비닐-스티렌 공중합체는 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 초산비닐-스티렌 공중합체의 함량이 15중량%를 초과하면 내구성능은 개선되나, 초기 강도 발현이 저하될 수 있으며, 상기 초산비닐-스티렌 공중합체의 함량이 0.01중량% 미만이면 성능 개선효과가 미흡하게 된다.
상기 글리시딜메타크릴레이트는 인성, 부착강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 글리시딜메타크릴레이트는 상기 개질 혼화제에 대하여 0.01~15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 글리시딜메타크릴레이트의 함량이 15중량%를 초과하면 성능은 개선되나, 점도가 높아져 작업성(슬럼프)이 떨어질 수 있고, 상기 글리시딜메타크릴레이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 인성, 부착강도 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 스티렌-아크릴에스테르 공중합체는 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 스티렌-아크릴에스테르 공중합체는 상기 개질 혼화제에 대하여 0.01~15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 스티렌-아크릴에스테르 공중합체의 함량이 15중량%를 초과하면 성능은 개선되나, 점도가 낮아져 재료분리가 발생하기 쉽고, 상기 스티렌-아크릴에스테르 공중합체의 함량이 0.01중량% 미만이면 강도 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 소포제는 공기량을 저하시키고, 공극을 저하시켜 강도 및 내구성을 개선하기 위해 사용된다. 상기 소포제는 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~5중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 감수제는 물-시멘트비를 감소시킴으로써 강도 및 내구성이 개선됨과 동시에 조강 시멘트의 수화반응을 지연시켜 초기 작업성을 향상시킬 수 있는 역할을 한다. 상기 감수제는 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~5중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 감수제는 폴리칼본산계 감수제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 에틸렌-메틸아크릴레이트-메타크릴릭 공중합체는 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 에틸렌-메틸아크릴레이트-메타크릴릭 공중합체는 상기 개질 혼화제에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 에틸렌-메틸아크릴레이트-메타크릴릭 공중합체의 함량이 10중량%를 초과하면 성능은 개선되나, 점도가 낮아져 재료분리가 발생하기 쉽고, 상기 에틸렌-메틸아크릴레이트-메타크릴릭 공중합체의 함량이 0.01중량% 미만이면 강도 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 개질 결합재는 재료분리방지 및 내수성을 개선하기 위하여 히드록시에틸메틸셀롤로오스을 더 포함할 수 있다. 상기 히드록시에틸메틸셀롤로오스은 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 히드록시에틸메틸셀롤로오스의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 재료분리방지 및 내수성능 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 히드록시에틸메틸셀롤로오스의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 점도가 높아져 작업성이 저하되고 초기 강도 발현이 저하된다.
상기 개질 결합재는 강도, 수축저감효과를 얻기 위해 황산알루미늄칼륨을 더 포함할 수 있다. 상기 황산알루미늄칼륨은 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 황산알루미늄칼륨의 함량이 0.01중량% 미만이면 강도 및 수축저감 개선 효과가 미흡하고, 상기 황산알루미늄칼륨은 함량이 10중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하된다.
상기 개질 결합재는 다양한 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위하여 안료를 더 포함할 수 있다. 상기 안료는 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 안료는 이산화티탄, 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(Cr2O3), 자색 산화철, 흑색 산화철 및 카본블랙 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있다.
상기 지연제는 일정 시간 동안 작업성을 확보하고 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 지연제는 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~5중량% 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 다가알코올 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내구성이 개선된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 개질 결합재 3~45중량%, 잔골재 3~70중량%, 굵은골재 3~65중량%를 강제 믹서에서 교반시킨 후, 물 0.1~35중량%를 더 혼합하여 소정시간(예컨대, 1~10분) 동안 교반하여 제조할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도로 포장 유지 보수 공법을 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로 포장 유지 보수 공법은, 콘크리트 구조물의 열화된 부위 및 아스팔트 콘크리트를 노면 파쇄기, 평삭기, 숏블라스터 등을 이용하여 제거하는 단계와, 제거된 부위를 워터젯, 고압세척기, 핸드 워터젯 등으로 열화된 부위까지 제거한 후 진공흡입차량으로 청소하는 단계와, 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 구체 콘크리트에 부착되기 용이하게 하고 표층강화, 유해물질, 물, 염소이온 등의 침투를 억제하고 내수성을 개선하기 위하여 상기 청소된 부위에 프라이머 또는 블루밍 처리를 하는 단계와, 상기 프라이머 또는 블루밍이 처리 된 상부에 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 열화된 부위의 단면을 보수 또는 보강하는 단계와, 타설된 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 표면의 미끄럼 저항성을 개선시키기 위하여 종·횡방향의 타이닝을 실시하는 단계; 및 상기 타이닝된 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 상부에 수분 증발을 방지하여 소성균열을 억제하고, 유해물질의 침투를 방지하기 위하여 표면보호제를 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함한다.
상기 열화 부위는 철근 하부까지 제거하고, 노출된 철근의 녹을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 파쇄기 및 워터젯을 이용하여 치핑하는 경우에 정상적인 경우에는 콘크리트 구조물의 철근이 노출되지 않지만 열화가 심한 경우에는 열화된 부위에서 철근이 노출될 수도 있는데, 이렇게 철근이 노출되는 경우에는 방청 처리하여야 하나 본 발명에 의하면, 별도의 철근 방청 처리는 하지 않아도 된다. 상기 표면보호제는 수성 실리카졸, 아크릴-우레탄, 실란계 화합물, 침투형 실리케이트 화합물 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
개질 결합재 20중량%, 잔골재 40중량%, 굵은 골재 32중량%를 강제식 믹서에 투입하여 교반한 후, 물 8중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 개질 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 34중량%, 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트 20중량%, 트리칼슘알루미네이트 10중량%, 클리노프틸로라이트 10중량%, 고로슬래그 분말 10중량%, 석고 5중량%, 스텔라이트 1중량%, 다이크로뮴산나트륨 1중량%, 황산리튬 1중량%, 알긴산 나트륨 1중량%, 에틸렌-초산비닐 공중합체 1중량%, 초산비닐-스티렌 공중합체 1중량%, 글리시딜메타크릴레이트 1중량%, 스티렌-아크릴에스테르 공중합체 1중량%, 소포제 0.2중량%, 감수제 0.3중량%, 에틸렌-메틸아크릴레이트-메타크릴릭 공중합체 0.5중량%, 히드록시에틸메틸셀롤로오스 0.5중량%, 황산알루미늄칼륨 0.5중량%, 지연제 0.5중량% 및 안료 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 이때, 상기 소포제는 실리콘계 소포제를, 상기 감수제는 폴리칼본산계 감수제를, 상기 지연제는 구연산계 지연제를 사용하였다.
<실시예 2>
개질 결합재 20중량%, 잔골재 40중량%, 굵은 골재 32중량%를 강제식 믹서에 투입하여 교반한 후, 물 8중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 개질 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 32중량%, 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트 20중량%, 트리칼슘알루미네이트 10중량%, 클리노프틸로라이트 10중량%, 고로슬래그 분말 10중량%, 석고 5중량%, 스텔라이트 1중량%, 다이크로뮴산나트륨 1중량%, 황산리튬 1중량%, 알긴산 나트륨 1중량%, 에틸렌-초산비닐 공중합체 1.5중량%, 초산비닐-스티렌 공중합체 1.5중량%, 글리시딜메타크릴레이트 1.5중량%, 스티렌-아크릴에스테르 공중합체 1.5중량%, 소포제 0.2중량%, 감수제 0.3중량%, 에틸렌-메틸아크릴레이트-메타크릴릭 공중합체 0.5중량%, 히드록시에틸메틸셀롤로오스 0.5중량%, 황산알루미늄칼륨 0.5중량%, 지연제 0.5중량% 및 안료 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 이때, 상기 소포제는 실리콘계 소포제를, 상기 감수제는 폴리칼본산계 감수제를, 상기 지연제는 구연산계 지연제를 사용하였다.
<실시예 3>
개질 결합재 20중량%, 잔골재 40중량%, 굵은 골재 32중량%를 강제식 믹서에 투입하여 교반한 후, 물 8중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 개질 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 30중량%, 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트 20중량%, 트리칼슘알루미네이트 10중량%, 클리노프틸로라이트 10중량%, 고로슬래그 분말 10중량%, 석고 5중량%, 스텔라이트 1중량%, 다이크로뮴산나트륨 1중량%, 황산리튬 1중량%, 알긴산 나트륨 1중량%, 에틸렌-초산비닐 공중합체 2중량%, 초산비닐-스티렌 공중합체 2중량%, 글리시딜메타크릴레이트 2중량%, 스티렌-아크릴에스테르 공중합체 2중량%, 소포제 0.2중량%, 감수제 0.3중량%, 에틸렌-메틸아크릴레이트-메타크릴릭 공중합체 0.5중량%, 히드록시에틸메틸셀롤로오스 0.5중량%, 황산알루미늄칼륨 0.5중량%, 지연제 0.5중량% 및 안료 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 이때, 상기 소포제는 실리콘계 소포제를, 상기 감수제는 폴리칼본산계 감수제를, 상기 지연제는 구연산계 지연제를 사용하였다.
상기의 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예들을 제시하며, 후술할 비교예 1은 현재 일반적으로 시멘트 콘크리트 조성물을 제시한 것이다.
<비교예 1>
초속경 시멘트 20중량%, 잔골재 40중량% 및 굵은 골재 32중량%를 강제식 믹서에 투입하여 교반한 후, 물 8중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
하기 시험예들은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 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.
하기 표 1은 시간 경과에 따른 슬럼프의 변화이다.
구 분 슬럼프(cm)
교반 직후 20분 경과 후 30분 경과 후 40분 경과 후
실시예 1 21 18 14.0 12.0
실시예 2 21 18.5 15.5 12.5
실시예 3 20 18.5 16.0 13.0
비교예 1 20 15.5 10.0 6.0
상기 표 1에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 작업성이 우수하였다.
<시험예 2>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2405에 규정한 방법에 따라 압축강도시험을 한 결과를 나타낸 것이다.
하기 표 2는 시간 경과에 따른 압축강도의 변화이다.
구 분 압축강도(N/mm2)
4시간 후 1일 후 7일 후 28일 후
실시예 1 30.0 37.0 40.0 43.0
실시예 2 31.0 38.5 42.0 45.0
실시예 3 32.5 39.6 43.3 46.5
비교예 1 28.5 34.5 38.8 41.2
상기 표 2에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 압축강도가 높았다.
<시험예 3>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2408에 규정한 방법에 따라 휨강도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
하기 표 3은 시간 경과에 따른 휨강도의 변화이다.
구 분 휨강도(N/mm2)
4시간 후 1일 후 7일 후 28일 후
실시예 1 5.3 5.8 6.6 7.1
실시예 2 5.6 6.2 6.9 7.3
실시예 3 6.0 6.8 7.1 7.8
비교예 1 4.1 4.8 5.2 5.6
상기 표 3에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 휨강도가 월등히 높았다.
<시험예 4>
상기 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2762에 규정한 방법에 따라 접착강도를 측정하였고, 그 결과를 표 4에 나타내었다.
구 분 접착강도(N/mm2)
4시간 후 1일 후 7일 후 28일 후
실시예 1 1.52 1.56 1.96 2.07
실시예 2 1.56 1.61 2.02 2.13
실시예 3 1.57 1.64 2.11 2.21
비교예 1 1.28 1.48 1.85 1.97
상기 표 4에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 접착강도가 월등히 높았다.
<시험예 5>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2424(콘크리트의 길이 변화 시험방법)에 의하여 길이변화율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
길이변화율(%) 0.004 0.003 0.003 0.01
상기 표 5에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 길이변화율이 감소되어 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
<시험예 6>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 4042에 의하여 중성화 저항성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 2
중성화 깊이(mm) 0.16 0.12 0.08 0.4
상기 표 6에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 중성화 깊이가 적게 나타나 중성화에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 7>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 4042에 의하여 염화물이온침투저항성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
염화물이온침투저항성
(coulombs)		 750 720 700 980
상기 표 7에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 염분 침투에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 8>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해저항성 시험을 실시하였고, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
동결융해저항성(%) 87 88 90 75
상기 표 8에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 동결융해저항성이 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 9>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 ASTM C 779에 규정한 방법에 따라 마모저항성 시험을 실시하였고, 그 결과를 하기 표 9에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
마모저항성(mm) 0.06 0.05 0.03 0.11
상기 표 9에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 마모저항성이 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 10>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 일본 공업 규격 원안 [콘크리트의 용액침적에 의한 내약품성 시험 방법]에 준하여 2% 염산, 5% 황산 및 45% 수산화 나트륨의 수용액을 시험 용액으로 28일 공시체를 침적하여 내약품성 시험의 측정결과를 아래의 표 10에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
중량변화율
(%)		 염산 -1.1 -0.7 -0.6 -2.2
황산 -0.09 -0.07 -0.05 -1.2
수산화나트륨 +0.5 +0.6 +0.9 0
위의 표 10에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 내약품성에 대한 중량변화율이 적게 나타나 내약품성에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 11>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물의 특성을 비교하기 위하여, KS F 2561 (철근 콘크리트용 방청제)에 의하여 방청률시험을 수행하여 그 결과를 하기 표 11에 나타내었다.
시험항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
방청률 (%) 95.6 96.2 97.4 88.1
위의 표 11에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 방청률이 높게 나타나 방청효과가 높음을 확인할 수 있었다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (7)

  1. 도로 포장 유지 보수를 위한 초속경 시멘트 콘크리트 조성물로서,
    개질 결합재 3~45중량%, 잔골재 3~70중량%, 굵은골재 3~65중량% 및 물 0.1~35 중량%를 포함하며,
    상기 개질 결합재는 개질 결합재 중량 대비 조강 포틀랜드 시멘트 10~80중량%, 칼슘 또는 마그네슘 설포알루미네이트 3~45중량%, 트리칼슘알루미네이트 0.1~35중량%, 클리노프틸로라이트(clinoptilolite) 0.1~35중량%, 분말도가 3,000~9,000㎠/g인 고로슬래그 분말 0.1~35중량%, 석고 0.1~20중량%, 스텔라이트 0.01~20중량%, 다이크로뮴산나트륨 0.01~10중량, 황산리튬 0.01~10 중량%, 알긴산 나트륨 0.01~10중량%, 에틸렌-초산비닐 공중합체 0.01~15중량%, 초산비닐-스티렌 공중합체 0.01~15중량%, 글리시딜메타크릴레이트 0.01~15중량%, 스티렌-아크릴에스테르 공중합체 0.01~15중량%, 소포제 0.01~5중량%, 감수제 0.01~5중량%, 에틸렌-메틸아크릴레이트-메타크릴릭 공중합체 0.01~10중량%, 히드록시에틸메틸셀롤로오스 0.01~10중량%, 황산알루미늄칼륨 0.01~10중량%, 지연제 0.01~5중량% 및 안료 0.01~10중량%를 포함하고,
    KS F 2561(철근 콘크리트용 방청제)에 의하여 수행된 방청률시험 결과 방청률(%)은 95.6 ~ 97.4인
    것을 특징으로 하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 기재된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용하는 도로 포장 유지 보수 공법으로서,
    콘크리트 구조물 또는 아스팔트 콘크리트의 열화된 부위를 청소하는 단계;
    상기 청소된 부위에 프라이머 또는 블루밍 처리를 하는 단계;
    상기 프라이머 또는 블루밍이 처리 된 상부에 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 열화된 부위의 단면을 보수 또는 보강하는 단계;
    타설된 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 표면의 미끄럼 저항성을 개선시키기 위하여 종·횡방향의 타이닝을 실시하는 단계;
    상기 타이닝된 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 상부에 수분 증발을 방지하여 소성균열을 억제하고 또한 유해물질의 침투를 방지하기 위하여 표면보호제를 도포하는 단계; 및
    양생하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 도로 포장 유지 보수 공법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 표면보호제는 수성 실리카졸, 아크릴-우레탄, 실란계 화합물, 침투형 실리케이트 화합물 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 포장 유지 보수 공법.
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