KR100313599B1 - 불투수성 교량표면 포장용 개질 콘크리트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교면 포장용 개질 콘크리트 조성물 및 그를 이용한 교면 포장방법에 관한 것으로, 합성고무계 라텍스(고형분함량 45%) 17∼22(w/w%), 시멘트 11∼14(w/w%), 모래 35∼40(w/w%), 자갈 25∼27(w/w%)로 구성되는 합성고무계 라텍스를 이용한 교면포장용 개질 콘크리트조성물에 있어서, 상온 경화성 아크릴계 유화공중합물 3∼5(w/w%)을 더 첨가함을 특징으로 하는 불투수성 교면 포장용 라텍스 혼합 개질 콘크리트조성물은 라텍스의 잠재수경성 반응에 의한 GEL의 생성으로 시멘트 페이스트의 공극을 충진시킴으로써 방수효과가 우수하므로 교량 슬라브의 교면방수를 하지 않아도 되고, 고밀성을 유지할 수 있어서 각종 염해물의 침투성을 감소시키고, 부착력이 우수하여 신구 콘크리트가 일체화되어 교량의 공용기간 중 유지보수가 필요 없는 특징이 있다.

Description

불투수성 교량표면 포장용 개질 콘크리트 {Latex modified concrete composition for bridge surface}

본 발명은 교면 포장용 개질 콘크리트 조성물 및 그를 이용한 교면 포장방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 합성고무계 라텍스(고형분함량 45%) 17∼22(w/w%), 시멘트 11∼14(w/w%), 모래 35∼40(w/w%), 자갈 25∼27(w/w%) 나머지 3∼5(w/w%)를 상온 경화성 아크릴계 유화공중합물로 구성된 조성물을 이용하여 신설교량 및 기존교량의 교면 포장방법에 관한 것이다.

종래, 교량 구조물을 보수하는 방법으로는 아스콘 포장방법 및 콘크리트 포장방법이 공지·공용되어 있다. 아스콘 포장방법은 소성변형, 열화현상 등으로 인해 소요의 주행성을 확보하기 위해서 주기적으로 재포장을 해야하기 때문에 이로 인한 유지보수비가 과다투입되고 교통장애의 요인이 되며, 교량상판의 노후화 징후 파악이 곤란하고, 방수층의 시공이 불량한 경우 상판에 염화물이 침투하여 철근이 부식되거나 콘크리트가 열화하는 현상이 발생하여 교량의 공용성을 단축시키는 문제점이 대두되어 왔다.

한편, 보통 콘크리트 포장방법에 따르면, 교량의 바닥판 콘크리트와 동시 타설로 시공성은 우수하나 소요의 평탄성을 확보하기가 어렵고 콘크리트의 투기성, 투수성에 따른 염화물의 침투로 철근이 부식되고 콘크리트의 균열이 발생되어 교면의 열화현상이 발생하여 확실한 방수가 곤란하다는 단점이 있다.

교면 포장은 그 수명이 통상 약 4년이므로 4년마다 재포장을 실시할 때 이에 따른 보수공사비, 교통처리 문제가 수반된다. 또한 교면 포장은 교량을 보호하는 지붕의 역할을 수행하여야 하므로 누수를 방지하여 주형의 수명을 향상시켜야 한다는 전제조건이 필요하다. 현재 국내에서 시공하는 교면 포장공법은 포장체와 바닥 콘크리트면 사이에 방수층 시공이 필요하며 그에 따른 노무비의 증가를 가져오고 있으며, 흔히 적용해 온 아스콘 포장은 재료의 물성이 낮은 강도값과 저밀도 값으로 인하여 불법과중 차량이나 교통량 증대로 인하여 반복적인 반복하중을 받는 경우 교면 포장에 소성변형, debonding, spalling, shoving을 일으켜 포장재인 아스팔트가 이질재인 콘크리트에서 떨어져 들뜸현상이 발생되고 그에 따라 그 균열 사이로 빗물, 공기, 염화물 이온이 침투하여 콘크리트 상판을 열화시키며 철근의 부식을 발생시켜 교량의 상판은 급진적인 노화를 초래하고 결국 교량의 내구성을 현저히 저하시켜 왔다.

한편, 콘크리트 포장은 그 동안 우리나라 중부 및 호남고속도로 일부 구간에서 적용한 것으로 바닥판 콘크리트와 동시에 타설하는 것으로써 시공성이 양호하나 교면의 평탄성 확보가 어려워 승차감이 불량하고 타설 후 습도, 온도 등 환경조건의 변화와 반복하중으로 인하여 안정성이 떨어져 골재와 시멘트 페이스트 사이의 경계면에서 균열이 발생하기 때문에 완벽한 방수층 설치가 불가능하고 이러한 균열층에 빗물 및 염화물의 침투에 의하여 역시 교량의 노후화가 촉진된다.

본 발명은 상기 언급한 바와 같이, 아스콘 포장공법이나 콘크리트 포장공법의 단점을 개선하기 위하여 착안된 것으로 부착력이 우수하고 균열현상 및 방수효과가 뛰어난 개질 콘크리트 조성물을 제공하며, 이를 사용한 교면 포장방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 합성고무계 라텍스(Latex)에 시멘트, 모래, 자갈 및 상온경화성 아크릴계 공중합물을 일정비율 혼합하여 된 개질 콘크리트 조성물을 제조하고 이를 사용하여 교면 포장을 수행함으로써 달성하였다.

도 1은 본 발명 조성물과 보통 콘크리트를 사용하여 염수침투효과를 실험한 결과이다.

도 2는 본 발명 조성물을 이용한 교량표면 포장방법의 개략적인 공정도이다.

본 발명은 교면 포장용 개질 콘크리트 조성물을 제조하는 단계와 이를 이용하여 교면 포장하는 단계와 이를 비교 평가하는 단계로 구성된다.

본 발명 개질 콘크리트 조성물은 합성고무계 라텍스(고형분함량 45%) , 17∼22(w/w%), 시멘트 11∼14(w/w%), 모래 35∼40(w/w%), 자갈 25∼27(w/w%)에 상온 경화성아크릴계 유화공중합물 3∼5(w/w%)를 더 포함한다. 상기 조성물의 가장 바람직한 조성비(부피비)는 전체 100에 대하여 물 13.5%, 라텍스 6.0%, 시멘트 12.5%, 모래 37.5%, 자갈 26.0%, 상온 경화성 아크릴계 유화공중합물 4.5%이다.

라텍스(Latex)는 고무나무로부터 얻어지는 자연제품을 말하나 현재 공급되고 있는 것들은 55%의 물에 45%의 합성고무 polymer를 첨가하여 제조된 것이다. 이와 같이, 라텍스를 시멘트나 모르타르에 첨가하였을 때는 유동성이 증가하고 골재에 점착성이 향상되어 미세균열의 충진효과가 현저히 상승될 뿐만 아니라, 이와 같은 충진효과에 의하여 수분의 침투성이 감소하여 방수효과가 증대된다.

한편, 이와는 별도로 상온 경화성 아크릴계 유화공중합물을 혼합시킴으로써 라텍스 고무중합물질의 점착성을 다소 유연하게 하여 유동성을 높이고 따라서 분산성을 아울러 현저하게 향상시켜 시공시 작업성을 개선시킬 뿐만 아니라, 구성재료의 분리 저항성을 향상시켜 개질콘크리트 구조물의 노면 및 내부구조 안정화에 기여하는 특징이 있다.

실시예 1 : 본 발명 개질 콘크리트 조성물과 보통 콘크리트의 비교

본 발명에 있어서, 점착제인 합성고무계 라텍스와 분산제인 상온 경화성 아크릴계 유화공중합물을 주요성분으로 하여 전체 조성물을 100으로 하여 라텍스 6.0%, 물 13.5%, 시멘트 12.5%, 모래 37.5%, 자갈 26.0%, 상온 경화성 아크릴계 유화공증화합물 4.5%로 조성된 개질 콘크리트 조성물을 보통 콘크리트에 대한 역학적 특성을 경시적으로 비교하였다. 비교결과는 표 1과 같았다.

본 발명 제품과 보통 콘크리트와의 비교

(단위 : ㎏/㎠)
구 분		W/C	1일	7일	28일
압축강도	본 발명품	0.37	144	283	352
	보통 콘크리트	0.5	121	293	348
휨강도	본 발명품	0.3		53	70
	보통 콘크리트	0.5		45	48
shear bond	본 발명품	0.3		18	33
	보통 콘크리트	0.6		-	18

실험결과, 압축강도는 큰 차이가 없으나, 휨 강도와 shear bond에 있어서 뛰어난 효과가 있으며 따라서, 본 발명 제품은 교량의 overlay와 같이 압축력 보다는 휨이나 전단, 부착력이 요구되는 곳에 적합함을 알 수 있어 교면의 내구성을 증대시키고 재포장의 필요가 없으며 유지관리비를 절약할 수 있는 효과가 기대된다.

실험예 2 : 본 발명 조성물의 염수침투효과 실험

상기 실시예 1의 조성물을 공시재료로 90일간 염소침투실험을 수행한 결과, 라텍스와 아크릴계 유화공중화합물에 의하여 상기 물질의 침투성을 급격히 저하시켰다. 따라서, 본 발명 제품은 제설염(除雪鹽)의 침투에 의한 바닥판 철근의 부식방지에 매우 효과적인 것으로 나타났다.

실험표본은 직경 3인치, 길이 2인치의 실린더형 콘크리트 구조물로 하고, 상기 구조물을 포화진공상태에서 표본을 수평축에 올려놓고 다음엔 3% 염화나트륨 용해물이 스며들게 한 플라스틱 장비의 수평축에 올려놓고 다음에는 3% NaOH 용해물에 놓고 6시간 동안 관찰하였다.

이때, 6시간동안 전류계 모니터를 녹화하여 면적을 통과하는 전류대비 시간 곡선으로 콘크리트 전체에 흐르는 전하량을 측정하여 염소침투성을 측정한 결과, 본 발명 조성물은 염소를 거의 통과시키지 않았다(도 1 참조).

실시예 3 : 본 발명 조성물에 의한 시공방법

상기 실시예 1에 따라 제조된 본 발명 조성물을 도 2에 도시된 바와 같이 실시하되 특히, 다음과 같이 시공하였다.

본 발명 조성물에 의거 시공전 콘크리트의 부착력을 증진시키기 위해 슬라브의 먼지와 lubricant, solvent oil 등의 오염물질을 제거하고 표면에 드러난 골재 및 Laitance를 제거한다.

또, 기존 콘크리트의 흡수에 의한 교면포장용 개질콘크리트의 탈수로 인한 신·구 콘크리트의 계면 유해요소를 방지하기 위하여 콘크리트 슬라브에 3∼4일간 습윤상태로 유지한 후, Blasting 또는 진공펌프를 이용하여 기존 콘크리트를 표면건조포화상태로 만들어 시공전 교면준비를 완료한다.

다음, 본 발명 조성물로 시공함에 있어서 방호벽에 Rail 설치대를 만들어 소요의 평탄성을 확보할 수 있도록 Rail을 설치하고, 설치된 Rail을 이용 Deck Finisher, 인력작업대, 타이닝 장비대, 양생제 살포대, Burlap covering대 등의 장비 이동수단으로 활용하며 본 발명 조성물을 포설하여 Deck Finisher로 소요의 평탄과 계획고를 확보하고, 타이닝을 실시한 다음 피막양생제를 살포한 후 Burlap을 씌워 48시간 습윤양생을 실시한다.

이상 실시 예에 따라 설명한 바와 같이, 본 발명은 유동성과 점착성이 뛰어나 수밀성, 내구성, 접착성이 우수한 교량의 교면 포장에 유용한 개질 콘크리트 조성물을 제공하는 효과가 있으며, 국내·외 신설교량 및 노후교량의 재포장에 적용시 염해의 피해가 없으며, 종래의 보통 콘크리트 등에 의한 교면 포장공법에 비하여 철근 부식이나 균열발생이 없는 교면 시공방법용 제공하는 뛰어난 효과가 있으므로 교면 포장산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

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