KR100360452B1 - Permeable Concrete using impacting aggregate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투수성 콘크리트에 관한 것으로, 구체적으로 편석이 제거된 적절한 입경의 범위를 가지는 임팩팅 골재를 사용함으로써 투수성이 향상되고, 팽창재를 사용함으로써 콘크리트의 수축이 저감되고, 체적이 팽창되며, 자기응력 및 강도가 증대되고, 내부식성, 내구성 및 작업성(점성과 유동성)이 향상된 투수성 콘크리트에 관한 것이다. 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 임팩팅 골재를 이용한 투수성 콘크리트는, 콘크리트 혼합물 1㎥ 당 시멘트를 250~400㎏/㎥, 물을 80~150㎏/㎥, 20㎜ 이하 입경의 임팩팅 골재를 1,500~2,000㎏/㎥, 및 팽창재를 상기 시멘트에 대하여 5~15중량%로 혼합하여 구성되는 투수성 콘크리트로서, 상기 임팩팅 골재의 입도는 13㎜ 의 크기체 통과중량이 100%, 10㎜ 의 크기체 통과중량이 85~100%, 5㎜ 의 크기체 통과중량이 10~47%, 2.5㎜ 의 크기체 통과중량이 0~10%이며, 상기 임팩팅 골재는 돌과 돌의 마찰 또는 기계의 회전판을 이용하여 일반골재를 둥근형태에 가까운 다각형 형상으로 가공한 골재로서, 콘크리트 내에서 골재와 골재 사이의 접촉면적을 확장시켜 실적율을 높이고, 편석이 제거되어 콘크리트의 투수율을 향상시키는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to water-permeable concrete, specifically, by using an impact aggregate having a suitable particle size range in which segregation is removed, water permeability is improved, and by using an expansion material, shrinkage of concrete is reduced, volume is expanded, It relates to permeable concrete which has increased magnetic stress and strength and improved corrosion resistance, durability and workability (viscosity and fluidity). In order to achieve the object as described above, permeable concrete using the impact aggregate according to the present invention, 250 to 400 kg / ㎥ of cement, 80 to 150 kg / ㎥ of water, 20 mm or less per 1 m 3 of the concrete mixture As permeable concrete composed of 1,500 ~ 2,000kg / ㎥ of the impact aggregate of particle size, and 5 to 15% by weight of the expander with respect to the cement, the particle size of the impact aggregate is 13 mm 100%, 10mm through-size body weight of 85-100%, 5mm size through-body weight of 10-47%, 2.5mm size body through weight of 0-10%, the impact aggregate is a stone and Aggregate processed general aggregate into a polygonal shape close to the round shape by using friction of stone or machine's rotating plate.It expands the contact area between aggregate and aggregate in concrete to increase the performance rate and remove segregation so that the permeability of concrete It is characterized by improving the.
Description
본 발명은 투수성 콘크리트에 관한 것으로, 구체적으로 편석이 제거된 적절한 입경의 범위를 가지는 임팩팅 골재를 사용함으로써 투수성이 향상되고, 팽창재를 사용함으로써 콘크리트의 수축이 저감되고, 체적이 팽창되며, 자기응력 및 강도가 증대되고, 내부식성, 내구성 및 작업성(점성과 유동성)이 향상된 투수성 콘크리트에 관한 것이다.The present invention relates to water-permeable concrete, specifically, by using an impact aggregate having a suitable particle size range in which segregation is removed, water permeability is improved, and by using an expansion material, shrinkage of concrete is reduced, volume is expanded, It relates to permeable concrete which has increased magnetic stress and strength and improved corrosion resistance, durability and workability (viscosity and fluidity).
투수성 콘크리트는 시멘트, 골재, 물의 특수 배합에 의하여 종래의 아스팔트와 콘크리트보다 우수한 투수성, 보수성, 통기성, 그리고 포장으로 충분히 공용가능한 강도를 갖춘 큰크리트 포장재이다.Water-permeable concrete is a large concrete pavement material with a special permeability of cement, aggregate, and water, which is superior in permeability, water retention, breathability, and paving strength than conventional asphalt and concrete.
여름철에는 투수성이 있는 아스팔트 포장이라도 노면의 표면온도가 55℃ 이상까지 올라간다. 반면, 포라스 구조의 투수성 콘크리트는 통기성, 단열성이 있기 때문에 저온이 유지되어 노면의 표면온도 보다 7~10℃ 정도의 온도저감효과로 여름 태양의 뜨거운 반사열은 물론 눈부신 빛의 난반사도 막아 주게된다.In summer, even the surface of water-permeable asphalt pavement rises to 55 ° C. On the other hand, the porous structure of the porous structure is breathable and insulated, so it is kept at a low temperature to prevent the hot reflection heat of the summer sun and the diffuse reflection of dazzling light by reducing the temperature of about 7 ~ 10 ℃ than the surface temperature of the road surface.
또한, 투수성 콘크리트는 호우에 의한 표면의 배수불량, 도시형 하천의 범람과 홍수를 방지하고, 하수도 시설 부담의 경감, 조정지 등의 저류시설에의 부하경감, 설비의 축소에도 도움이 되고 있다. 즉, 투수성 콘크리트의 뛰어난 투수효과에 의해 배수측구, 침투구, 방류구, 저류조 등의 배수기능에의 부하경감, 설비의 생략, 축소가 가능하게 된다.In addition, water-permeable concrete prevents surface drainage due to heavy rain, flooding and flooding of urban streams, reduces burden on sewage facilities, reduces load on storage facilities such as control sites, and reduces facilities. In other words, due to the excellent water permeation effect of the water-permeable concrete, it is possible to reduce the load to the drainage function of the drainage side opening, the penetration opening, the discharge opening, the storage tank, and to omit and reduce the equipment.
투수성 콘크리트는 지중에 빗물을 침투시켜 공기의 유통도 자연히 행하여지게 하기 때문에 지하수의 함양, 흙의 활성, 지중생물 생태계의 보호, 정원수(식물,나무)의 발육 등 자연환경보전에도 효과를 발휘하고, 특히 도시의 식재(식물재배)환경의 개선에는 매우 큰 효과를 올리고 있으며, 뿐만 아니라 지하수의 감소, 지반침하 방지에도 도움이 되고 있다.Since permeable concrete penetrates rainwater into the ground to allow air to flow naturally, it is also effective in preserving the natural environment, such as the cultivation of groundwater, the activity of soil, the protection of the ecosystem of aquatic organisms, and the development of garden water (plants, trees). In particular, it is very effective in improving urban planting (plant cultivation) environment, as well as reducing groundwater and preventing ground subsidence.
또한, 포라스 구조의 투수성 콘크리트는 높은 투수성과 보수성을 가지고 빠르게 빗물을 흡수, 지중에 서서히 침투, 또는 지표면에 발산시켜, 공기의 통풍도 좋고, 지중을 자연상태로 유지시킨다. 투수성 콘크리트는 노면이 포라스이기 때문에 발걸음이 부드럽고 또한 비오는 날에도 물이 괴지 않아 잘 미끄러지지 않고 물도 튀지 않으며, 물을 빨리 침투시키기 때문에 강우시의 차운전도 타이어가 미끄러지지 않고 주행이 쾌적하게 된다.In addition, the porous structure of the porous structure has high water permeability and water retention, and quickly absorbs rainwater, slowly penetrates into the ground, or diverges into the ground, so that the air is well ventilated and the ground is kept in a natural state. As permeable concrete has a road surface, the footsteps are smooth, and even on rainy days, water does not squeeze, so it does not slip well, water does not splash, and because water penetrates quickly, the tires do not slip and the driving is comfortable even during rain driving.
또한, 투수성 콘크리트의 포라스 구조는 자동차 타이어 소음을 공극내에서 흡수해 저감하는 효과를 가지고 있어서 비의 영향을 받지 않는 옥내 주차장에도 투수성 콘크리트 포장을 해서 타이어 소음을 막는 효과를 올릴 수 있으며, 콘크리트 빌딩내에서의 반향소음 흡수효과도 있다.In addition, the porous structure of the permeable concrete has the effect of absorbing and reducing automobile tire noise in the air gap, so that the permeable concrete pavement can be prevented in the indoor parking lot which is not affected by rain, thereby preventing the tire noise. It also has the effect of absorbing echo noise in buildings.
이와 같이 물을 빠르게 투과시키는 투수성 콘크리트는 포장면에서 대지와의 호흡을 가능하게 하고, 현대도시와 자연환경의 보다 나은 조화에 효과를 발휘하고 있다.As such, permeable concrete that quickly permeates water enables breathing with the earth on the pavement surface, and is effective in better harmony between the modern city and the natural environment.
투수성 콘크리트는 공극율 약 8~25%의 포라스구조를 가지는데, 이 공극율은 투수성 콘크리트의 고투수 성능의 기본이 된다. 투수성 콘크리트는 이처럼 큰 공극율을 가지면서도 보도, 스포츠 시설은 물론, 일반 자동차들의 경교통량, 하중에도 충분히 견딜 수 있는 충분한 강도를 갖추어야 한다.Permeable concrete has a porous structure with porosity of about 8-25%, which is the basis of high permeability performance of permeable concrete. Permeable concrete must have such a large porosity, yet strong enough to withstand the light traffic and load of general vehicles, as well as sidewalks and sports facilities.
그러나, 종래의 투수성 콘크리트는 충분한 투수성과 강도를 겸비하지 못하고 있어, 적절한 수준의 투수성과 강도를 가지고, 이를 지속적으로 유지할 수 있는 투수성 콘크리트를 얻는 것은 현 건축업계에 당면한 근본적인 과제 중에 하나이다.However, conventional water-permeable concrete does not have sufficient permeability and strength, so having a suitable level of permeability and strength, to obtain a permeable concrete that can continuously maintain is one of the fundamental challenges facing the current construction industry.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 골재의 편석제거, 엄밀하게 설정된 골재의 입도 분포 및 물시멘트비에 의하여 고투수계수를 가지고, 팽창재를 사용하여 동시에 충분한 강도를 유지하며, 나아가 내부식성, 내구성 및 작업성이 향상된 투수성 콘크리트를 제공하는것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is to have a high permeability coefficient by the segregation of the aggregate, the particle size distribution and the water cement ratio of the strictly set aggregate, At the same time, it provides permeable concrete that maintains sufficient strength and further improves corrosion resistance, durability and workability.
도 1은 본 발명에 따라 임팩트 크락셔를 통해 편석이 제거된 임팩팅 골재와 일반쇄석 골재를 촬영한 사진이다.1 is a photograph of the impact aggregate and the normal crushed aggregate is removed segregation through the impact crusher according to the present invention.
도 2는 종래의 방법에 의해 제조된 투수성 콘크리트의 재령일에 따른 길이 변화를 도시한 것이다.Figure 2 shows the change in length according to the age of the water-permeable concrete produced by a conventional method.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따라 팽창재로서 자기응력 혼화재를 사용하여 제조된 투수성 콘크리트의 재령일에 따른 길이 변화를 도시한 것이다.3 to 5 show the change in length according to the age of the water-permeable concrete produced using a magnetic stress admixture as the expansion material in accordance with the present invention.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 임팩팅 골재를 이용한 투수성 콘크리트는, 콘크리트 혼합물 1㎥ 당 시멘트를 250~400㎏/㎥, 물을 80~150㎏/㎥, 20㎜ 이하 입경의 임팩팅 골재를 1,500~2,000㎏/㎥, 및 팽창재를 상기 시멘트에 대하여 5~15중량%로 혼합하여 구성되는 투수성 콘크리트로서, 상기 임팩팅 골재의 입도는 13㎜ 의 크기체 통과중량이 100%, 10㎜ 의 크기체 통과중량이 85~100%, 5㎜ 의 크기체 통과중량이 10~47%, 2.5㎜ 의 크기체 통과중량이 0~10%이며, 상기 임팩팅 골재는 돌과 돌의 마찰 또는 기계의 회전판을 이용하여 일반골재를 둥근형태에 가까운 다각형 형상으로 가공한 골재로서, 콘크리트 내에서 골재와 골재 사이의 접촉면적을 확장시켜 실적율을 높이고, 편석이 제거되어 콘크리트의 투수율을 향상시키는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object as described above, permeable concrete using the impact aggregate according to the present invention, 250 to 400 kg / ㎥ of cement, 80 to 150 kg / ㎥ of water, 20 mm or less per 1 m 3 of the concrete mixture As permeable concrete composed of 1,500 ~ 2,000kg / ㎥ of the impact aggregate of particle size, and 5 to 15% by weight of the expander with respect to the cement, the particle size of the impact aggregate is 13 mm 100%, 10mm through-size body weight of 85-100%, 5mm size through-body weight of 10-47%, 2.5mm size body through weight of 0-10%, the impact aggregate is a stone and Aggregate processed general aggregate into a polygonal shape close to the round shape by using friction of stone or machine's rotating plate.It expands the contact area between aggregate and aggregate in concrete to increase the performance rate and remove segregation so that the permeability of concrete It is characterized by improving the.
본 발명에 의한 임팩팅 골재를 이용한 투수성 콘크리트에 있어서, 상기 콘크리트의 투수계수가 1.6×10-1㎝/sec 이상인 것을 특징으로 한다.In the permeable concrete using the impact aggregate according to the present invention, the permeability coefficient of the concrete is characterized in that more than 1.6 × 10 -1 cm / sec.
본 발명에 의한 임팩팅 골재를 이용한 투수성 콘크리트에 있어서, 표면 강도가 저하되는 것을 방지하기 위하여, 상기 투수성 콘크리트를 압착시 파워 트로웰을 사용하여 시공하는 것을 특징으로 한다.In the permeable concrete using the impacting aggregate according to the present invention, in order to prevent the surface strength from being lowered, the permeable concrete is characterized in that the construction using a power trowell when pressing.
이하, 본 발명의 구성에 대하여 보다 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the structure of this invention is demonstrated in detail.
투수성 콘크리트에 있어서 가장 중요한 것은 무엇보다도 콘크리트의 투수력을 높이는 공극율과 함께 콘크리트의 강도를 좋게 하는 것이다.The most important thing in permeable concrete is to improve the strength of concrete with porosity which increases the permeability of concrete.
본 발명에 사용되는 시멘트는 일반적으로 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하나, 콘크리트의 품질은 시멘트 및 기타 재료의 성질만이 아니고, 시공 조건 등에 의하여 상당한 차이가 생기므로 시멘트 선정에 대해서는 공사예의 참조와 함께 콘크리트의 시험에 의해 사용여부를 선택하여 콘크리트 혼합물 1㎥ 당 약 250~400㎏, 바람직하게는 300~340㎏ 정도 사용한다. 이 때, 콘크리트의 강도는 물시멘트비에 의해서도 크게 영향을 받는다.The cement used in the present invention generally uses portland cement, but the quality of concrete is not only the properties of cement and other materials, but also considerably differs depending on the construction conditions. The test is used to select whether to use about 250 ~ 400㎏, preferably 300 ~ 340㎏ per 1㎥ of concrete mixture. At this time, the strength of concrete is greatly affected by the water cement ratio.
콘크리트의 공극율을 좋게 하기 위해서는 콘크리트의 강도를 해치지 않는 범위 내에서 골재와 골재상의 공극을 크게 하는 것이 좋다. 이는 공극이 작으면 투수율이 떨어지고, 골재와 골재사이에 불순물이 끼거나, 토사, 모래 등에 의해 막힘으로써 물이 빠져나가지 못하여 투수율을 저하시키기 때문이다.In order to improve the porosity of the concrete, it is good to increase the voids in the aggregate and aggregate within the range that does not impair the strength of the concrete. This is because if the porosity is small, the permeability is lowered, and impurities are caught between the aggregate and the aggregate, or water is prevented from being leaked out by being blocked by soil, sand, and the like, thereby decreasing the permeability.
콘크리트의 투수성 및 강도는 골재의 종류, 순도, 입도 모양 등에 따라 다르다. 본 발명에서는 특히, 골재로서 편석이 제거된 임팩트 골재를 사용하였으며(도 1 참조), 이 경우 골재의 입도는 13㎜ 의 크기체 통과중량이 100%, 10㎜ 의 크기체 통과중량이 85~100%, 5㎜ 의 크기체 통과중량이 10~47%, 2.5㎜ 의 크기체 통과중량이 0~10%인 것이 바람직하다.The permeability and strength of concrete vary depending on the type, purity, and particle shape of the aggregate. In the present invention, in particular, the impact aggregate from which segregation was removed was used as the aggregate (see FIG. 1). In this case, the aggregate size of the aggregate is 13% of the size of the sieve mass of 100 mm and the weight of the size of the sieve body of 85 mm is 100-100. It is preferable that the%, 5 mm size body passage weight is 10 to 47%, and the 2.5 mm size body passage weight is 0 to 10%.
편석을 제거하는 방법은 돌과 돌의 마찰에 의해 편석을 제거하는 방법과 기계의 회전판 홈에 의해 편석을 제거하는 방법이 있으며, 본 발명에서는 이 가운데 돌과 돌을 서로 부딪치는 분쇄기술을 이용한 임팩트 크락셔를 사용하였으나, 이 방법으로 제한되는 것은 아니다. 돌과 돌의 마찰방법의 경우, 크락셔 내에서 일어나는 고속의 충격, 파쇄 작용 때문에 돌의 강도와 형태가 개선되며, 최상급의 골재를 최소 비용으로 생산할 수 있게 된다. 한편, 이 방법은 크락셔에 의한 편석 제거시부수적으로 생산제품의 수분함유량을 감소시키며, 스크린 작업이 용이하도록 도와준다. 또한, 이 방법은 돌을 서로 부딪치는 기술이기 때문에 소모부품의 수요가 최소화되고, 정비작업이 줄어들며, 운전비용 역시 경제적이다. 이러한 편석제거 방법은 골재의 입도 조절 능력이 우수하며, 둥근 형태의 골재 산물을 얻는 것이 가능하다.The method of removing segregation includes a method of removing segregation by the friction of stone and stone and a method of removing segregation by the groove of the rotary plate of the machine. Although crushers were used, they are not limited to this method. In the case of the stone-to-stone friction method, the strength and shape of the stone is improved due to the high-speed impact and crushing action occurring in the crusher, and the best aggregate can be produced at the minimum cost. On the other hand, this method, in case of segregation removal by crusher, concomitantly reduces the water content of the produced product and helps the screen work easily. In addition, this method is a technique of bumping stones together, minimizing the demand for consumable parts, reducing maintenance work, and operating costs are also economical. This segregation removal method is excellent in controlling the particle size of the aggregate, it is possible to obtain the aggregate product of the round shape.
본 발명에서는 투수성 콘크리트의 강도를 향상시키기 위하여 팽창재를 사용한다. 자기응력은 시멘트 구조 내부에서 응력을 발생시켜 철근 등 보강재를 팽팽하게 당겨주고, 콘크리트를 압축시키는 응력을 말한다. 자기응력 시멘트에 철근, 벽체, 특정공간 등의 구속조건을 가할 경우에 압축강도 등이 더욱 높아지는 동시에 구조물 내부에 자기응력이 발생한다. 기존 포트랜드 시멘트에 팽창재를 적당량 혼합하면, 경화과정에서 미세한 침상결정의 에트링자이트(C6AS3H32)가 시멘트 경화 후 3일부터 20일간 형성되어 경화체의 구조를 치밀하게 해주고, 건조수축을 없애준다.In the present invention, an expansion material is used to improve the strength of the permeable concrete. Magnetic stress refers to the stress that creates stress within the cement structure to draw reinforcement materials such as reinforcing bars and compress the concrete. Magnetic stress When the constraints such as reinforcing bars, walls, and specific spaces are applied to the cement, the compressive strength becomes higher, and magnetic stress is generated inside the structure. When an appropriate amount of expansion material is mixed with existing Portland cement, the fine needle crystal ettringite (C 6 AS 3 H 32 ) is formed during the hardening process for 3 to 20 days after hardening the cement to make the structure of the hardened body compact and dry shrinkage Eliminates
본 발명에서 사용되는 팽창재 가운데 자기응력 혼화재는 주된 화학성분으로 CaO, Al2O3, CaSO4등을 포함하고 있으며, 상용제품으로 상품명 SSA((주)에스티에스 테크) 등이 있다. 자기응력 혼화재는 신장첨가재(또는 결합재), 응력첨가재 또는 수축보상첨가재로 지칭되기도 한다. 특히, 본 발명에서 사용되는 자기응력 혼화재는 시멘트 팽창재의 범주에 속하나, 기존의 일반적인 강도 발현 전에 팽창되는 알루미나 분말에 의한 가스발생이나 생석회의 수화에 의한 체적 증가와는 본질적으로 다른, 강도증진에 따라 발생되는 팽창 변형재로써 고효율의 결속력을 갖게하므로 콘크리트의 수축을 보상하며, 팽창력에 의해 균열을 방지하고, 결속구조의 밀도를 높여 준다. 또한, 자기응력 혼화재는 시멘트 경화 시 팽창 및 수축보상기능, 고강도기능, 내균열성, 내구성 및 작업 시 시멘트 반죽에 점성 및 유동성을 동시에 부여하는 시멘트 혼화재로서, 일반 시멘트, 콘크리트 및 몰타르에 소정 혼합되어 자기응력을 부여한다.Among the expansion materials used in the present invention, the magnetic stress admixture includes CaO, Al 2 O 3 , CaSO 4 , and the like as the main chemical components, and commercial products include the trade name SSA (ST) Tech. Magnetic stress admixtures may also be referred to as extension additives (or binders), stress additives or shrinkage compensation additives. In particular, the magnetic stress admixture used in the present invention belongs to the category of cement expander, but it is essentially different from the increase in volume due to the gas generation by the alumina powder expanded before the general general strength development or the volume increase by the hydration of quicklime. As expansion deformation material generated, it has high efficiency binding force to compensate for shrinkage of concrete, prevent cracking by expansion force, and increase density of binding structure. In addition, the magnetic stress admixture is a cement admixture that simultaneously provides expansion and contraction compensation function, high strength function, crack resistance, durability and durability to the cement paste during working, and is mixed with general cement, concrete and mortar. It gives a magnetic stress.
본 발명에 있어서, 팽창재의 사용량은 통상 시멘트에 대하여 5∼15중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 팽창재를 10중량%로 사용할 경우 가장 이상적인 자기응력이 발현되고, 5∼8중량%로 사용할 경우 고강도이나, 자기응력은 감소된다.In the present invention, it is preferable to use 5 to 15% by weight of the expanding material based on cement. The most ideal magnetic stress is expressed when the expansion material is used at 10% by weight, and when used at 5 to 8% by weight, the high strength, but the magnetic stress is reduced.
일반적으로 팽창시멘트는 콘크리트의 팽창력을 건조수축에 상당하는 양만큼 발생시켜 건조수축에 의한 인장응력을 상쇄 내지 감소하는 원리에 의해 작용하는 수축보상시멘트와 철근 또는 기타 자재(유리섬유 또는 FRP)로 이루어진 보강재 사용 시 강한 응력을 달성하거나 기계적인 예비응력을 가해 강한 구조물이 가능한 콘크리트 제조를 위하여 적용되며, 철근비를 크게 한 철근콘크리트에 큰 팽창을 부여하여 콘크리트 수축시 압축응력이 잔존되도록 설계하여 콘크리트의 인장 및 휨 강도를 향상시킨 자기응력 시멘트로 나누어진다.In general, expansion cement consists of shrinkage compensation cement and reinforcement or other materials (glass fiber or FRP) that act on the principle of generating the expansion force of concrete by the amount equivalent to dry shrinkage and canceling or reducing the tensile stress caused by dry shrinkage. It is applied for the production of concrete that can achieve strong stress by applying strong stress or mechanical prestress when reinforcing material is used.It is designed to give compressive stress when concrete shrinkage by giving great expansion to reinforced concrete with high reinforcement ratio. And magnetic stress cement with improved flexural strength.
본 발명에 따라 팽창재를 사용한 콘크리트는 에트링자이트 생성에 의해 조직이 치밀해지고, 이로 인하여 건조수축이 저감되고, 또한 초기 재령에서 팽창이 구속됨에 따라 콘크리트에 압축응력이 도입된다. 이러한 에트링자이트는 수마이크로 정도의 상당히 작은 결정이고, 시멘트 페이스트의 경화과정에서 콜로이드 상태로 겔간의 미세한 공극에 밤송이 형태로 발달되어 겔의 경화에 따른 수축 및 건조에의한 수축을 방지하고 나아가서 팽창시키는 작용을 한다. 따라서, 본 발명의 팽창재는 상술한 작용에 의해서 콘크리트에 발생하는 수축균열을 방지하고, 콘크리트 구체의 수밀성을 향상시키는 작용을 한다.Concrete using the expansion material according to the present invention has a dense structure due to the formation of ettringite, thereby reducing dry shrinkage, and also compressive stress is introduced into the concrete as the expansion is restrained at an early age. Such ettringite is a very small crystal of several micrometers, and is developed in the form of chestnuts in the micropores between gels in the colloidal state during the hardening of cement paste to prevent the shrinkage due to the hardening of the gel and the shrinkage by drying, and further expand. To act. Therefore, the expandable material of the present invention serves to prevent shrinkage cracking occurring in concrete by the above-described action, and to improve the watertightness of the concrete spheres.
본 발명에서 팽창재는 단순한 수축보상만 하는 것이 아니라, 시멘트 경화과정에서 에트링자이트가 형성되어 구조물의 공극이 감소하여 건조수축을 방지함과 더불어 체적을 팽창시켜 균열을 방지하고 수밀성을 높이며 방수효과를 갖게 한다. 팽창재가 이상적인 시간대에 체적이 팽창하여 팽창압에 의해 콘크리트 보강재(철근 등)를 긴장시키고, 그 반력으로 콘크리트에 압축응력이 발현된다. 따라서, 본 발명에 따라 팽창재를 사용할 경우 압축강도, 휨강도, 및 인장강도가 증가되며, 특히 제반 강도의 안전성이 보장된다.In the present invention, the expansion material is not only a simple shrinkage compensation, but the ettringite is formed during the cement hardening process to reduce the voids of the structure to prevent dry shrinkage and to expand the volume to prevent cracking, increase the water tightness and waterproof effect To have. The expansion material expands in the ideal time frame to tension the concrete reinforcement (rebar, etc.) by the expansion pressure, the compressive stress is expressed in the concrete by the reaction force. Therefore, the use of the expandable material according to the present invention increases the compressive strength, the bending strength, and the tensile strength, in particular the safety of the overall strength is guaranteed.
또한, 팽창재는 수화열 억제기능이 있어 중용열 시멘트와 유사한 수화속도를 나타내고, 온도상승을 억제한다. 팽창재는 수밀성이 높아 수분, 화학물질, 기타 액체의 침투를 막아 내부식성 및 내마모성을 높이며, 동결 및 융해에 따른 구조물의 파괴, 부식을 막아주어 내구성을 향상시킨다. 특히, 점성과 유동성을 동시에 갖춘 특수 혼화재가 첨가되는 경우, 재료분리현상이 나타나지 않고, 펌핑 작업 시 마찰을 최소화하여 물을 적게 쓰더라도 유동성 및 작업성에 문제가 없게 된다.In addition, the expansion material has a function of inhibiting heat of hydration, exhibiting a hydration rate similar to that of medium heat cement, and suppressing a temperature rise. The expansion material has high water tightness to prevent the penetration of moisture, chemicals and other liquids, thereby improving corrosion resistance and abrasion resistance, and improving durability by preventing structure destruction and corrosion caused by freezing and thawing. In particular, when a special admixture having both viscosity and fluidity is added, material separation does not occur and there is no problem in fluidity and workability even when less water is used to minimize friction during pumping.
기존 팽창재는 생산원가가 높고, 제조과정이 복잡하여 높은 가격대로 특수용도에만 한정되어 사용되고 있으나, 본 발명의 팽창재는 시멘트에 대하여 5∼15중량%를 사용하므로 경제적이다.Existing expandable material is high production cost, the manufacturing process is complicated and is used only limited to a special use at a high price point, the expansion material of the present invention is economical because it uses 5 to 15% by weight relative to cement.
정리하면, 본 발명의 팽창재는 에트링자이트의 생성으로 미세공극을 충진시키고, 팽창작용을 하며, 황산염에 의한 저항성이 커, 조직을 치밀화시키고 내황산염 저항성을 증진시키며, 재료의 변형에 따라 고강도·팽창성·방수성 몰탈 콘크리트의 물성을 얻을 수 있게 한다.In summary, the expanded material of the present invention fills the micropores by the production of ettringite, expands, has a high resistance to sulfates, densify tissues and enhance the resistance to sulfate resistance, high strength according to the deformation of the material · It is possible to obtain the properties of expandable and waterproof mortar concrete.
일반 콘크리트는 포장시 균열을 방지하기 위하여 와이어메쉬(철망) 또는 철근을 사용하여 균열을 방지하나, 투수성 콘크리트는 투수로 인하여 철로된 막대를 사용할 수 없어 일반적으로 무근인 상태로 포장을 하고 있다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 팽창재를 시멘트에 대하여 5~15중량%를 사용하여 균열을 줄이는 외에도 신축줄눈 간격을 기존 3∼6m에서 6∼12m로 늘려 시공의 간편성을 줄 수 있다.In general concrete, wire mesh or reinforcing bars are used to prevent cracking in pavement. However, permeable concrete is generally paved in a plain state because steel bars cannot be used due to permeation. In the present invention, in order to solve this problem, in addition to reducing the crack by using 5 to 15% by weight of the expansion material with respect to cement, the expansion joint distance can be increased from the existing 3 to 6m to 6 to 12m to give the ease of construction.
투수성 콘크리트의 배합에서 생산까지는 반제품이나, 완제품에 이르는 단계로 포장하는 때에 기존에는 롤라 압착을 주로 사용하였으나, 이 경우 롤라에 부착되는 골재를 분리하기 위해 롤라에 물을 흘려 시공하는 관계로 투수성 콘크리트 표면에 가수가 되어 표면 강도가 저하된다.From the combination of permeable concrete to the production, it is mainly used to compress the roller when packing it into semi-finished products or finished products, but in this case, it is permeable because water is poured into the roller to separate aggregates attached to the roller. It becomes a valence on the concrete surface and the surface strength falls.
즉, 기존의 투수성 콘크리트 시공방법은 롤러 전압 마감 방법시 3톤 전후의 롤라로 전압하고, 최종 마무리시 50kg의 손롤라로 평탄 마무리하는데, 이 작업시 롤라의 표면에 골재를 분리시키기 위해 표면 가수를 1㎡당 1ℓ이상의 물을 사용하므로, 이 가수로 인해 표면 강도가 저하되는 현상이 발생하게 된다.In other words, the conventional water-permeable concrete construction method uses a roller of about 3 tons in the roller voltage finishing method, and flat finishes with a 50 kg hand roller at the final finishing process. Since more than 1 liter of water per m 2 is used, a phenomenon in which surface strength decreases due to this valence occurs.
본 발명에서는 이러한 표면강도의 저하를 막기 위하여 롤라 압착대신 파워 트로웰을 사용하여 전혀 가수가 되지 않은 상태로 표면 작업을 하고, 그 결과 월등한 표면의 편탄성을 유지할 수 있다. 또한, 전압을 하지 않은 관계로 본 발명에 의한 투수성 콘크리트는 공극율이 높아 투수성 역시 매우 향상된다.In the present invention, in order to prevent such a decrease in surface strength, the surface work is not performed at all by using a power trowell instead of roller compaction, and as a result, it is possible to maintain excellent surface elasticity. In addition, the permeable concrete according to the present invention does not have a voltage, the porosity is high, the permeability is also greatly improved.
본 발명에 의한 투수성 콘크리트는 배합시 원하는 색채를 내기 위하여 안료를 5∼40㎏/㎥로 넣어 선명하고 다양한 칼라를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 투수성 콘크리트는 슬럼프가 없는 관계로 배합시 필요에 따라 AE감수제, 혼화재 등을 넣어 워커빌리티를 높이고, 물량을 줄여 강도를 높이고, 또한 동절기 공사시 동해 피해를 줄일 수 있다. 이외에도 표면 경화후 기존의 색상을 보호하고 표면의 강도를 유지하기 위해 다양한 도료를 살포하여 도료의 강도를 더해 표면강화를 높일 수 있다.In the water-permeable concrete according to the present invention, in order to give a desired color when blending, the pigment may be put in a range of 5 to 40 kg / m 3 to obtain a clear and diverse color. In addition, the water-permeable concrete according to the present invention has no slump, and when necessary, AE water reducing agent, admixture, etc. may be added to increase workability, increase the strength by reducing the quantity of water, and reduce damage during winter construction. In addition, after hardening the surface to protect the existing color and to maintain the strength of the surface by spraying a variety of paint can be added to the strength of the paint to increase the surface strengthening.
하기에서 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 그러나, 아래의 실시예 및 실험예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 예시의 목적으로만 제공된 것일 뿐 본 발명의 범주 및 범위가 여기에 한정되지 않음을 밝혀둔다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples. However, the following Examples and Experimental Examples are provided only for the purpose of illustration in order to help the understanding of the present invention is not limited to the scope and scope of the present invention.
<실시예 1-2><Example 1-2>
콘크리트 1㎥당 시멘트 300kg, 물 110kg, 임팩팅한 골재 1,600kg을 각각 배합, 혼합물을 경화시켜 투수성 콘크리트를 제조하였다. 이 때 임팩팅 골재의 입도 범위는 하기 표 1에 나타내었다.Water permeable concrete was prepared by mixing 300 kg of cement, 110 kg of water, and 1,600 kg of impacted aggregates per 1 m 3 of concrete. At this time, the particle size range of the impact aggregate is shown in Table 1 below.
<비교예 1-2><Comparative Example 1-2>
일반쇄석 골재를 사용하여 상기 실시예와 같은 배합 비율로 하여 투수성 콘크리트를 제조하였다.Permeable concrete was prepared in the same mixing ratio as in the above example by using the general crushed aggregate.
<실험예 1: 투수성>Experimental Example 1: Permeability
본 발명에 의한 임팩팅 골재를 사용한 경우와 일반쇄석 골재를 사용한 경우의 투수성능을 비교하기 위한 실험을 수행하였다. 이 투수실험은 빗물의 포장체에의 투수능력을 판정하기 위한 것으로서, 실험값의 정밀성을 위하여 입도 분포가 5~10㎜인 골재만을 선별, 사용하여 측정하였으며, 그 방법은 다음과 같다.Experiments were performed to compare the permeability of the case of using the impacting aggregate according to the present invention and the case of using the normal crushed aggregate. This water permeation experiment was conducted to determine the water permeability of the rainwater package. For the precision of the experimental values, only aggregates having a particle size distribution of 5 to 10 mm were selected and measured. The method was as follows.
먼저, 투명아크릴몰드를 포장표면에 설치한다. 이 때, 아래면의 바깥둘레에 미리 유점토를 부착시켜서, 노면과 접착면으로부터의 누수를 방지한다. 몰드에 물을 넣고, 수위가 임의일 때, 예를 들어 20cm일 때부터 10cm의 수위에 도달하는 시간(초)을 측정하여 기록한다.First, a transparent acrylic mold is installed on the packaging surface. At this time, clay is attached to the outer circumference of the lower surface in advance to prevent leakage from the road surface and the adhesive surface. Water is placed in the mold, and when the water level is arbitrary, for example, the time (second) to reach the water level of 10 cm from 20 cm is measured and recorded.
상기 과정을 실시하여 하기 수학식 1로부터 투수계수를 산출하였으며, 그 결과를 각각 표 2(임팩팅 골재)와 표 3(일반쇄석 골재)에 나타내었다.The permeability coefficient was calculated from the following Equation 1 by performing the above procedure, and the results are shown in Table 2 (Impacting aggregate) and Table 3 (General crushed aggregate), respectively.
* L=(cm): 포장체두께, a=(㎠): 용기단면적, A=(㎠): 투수단면적,* L = (cm): package thickness, a = (cm2): container cross section, A = (cm2): throwing unit area,
t1-t2(sec): 투수시간, h1(cm): 시험개시전 수위, h2(cm): 시험개시후 수위t 1 -t 2 (sec): Permeability time, h 1 (cm): Level before test start, h 2 (cm): Level after test start
상기 표 2 및 표 3에서 보는 바와 같이, 임팩팅 골재는 평균투수계수가 1.95×10-1cm/sec인데 반하여, 일반쇄석 골재를 사용한 경우는 1.45×10-1cm/sec으로 실시예의 투수성이 우수함을 알 수 있다. 또한, 임팩팅 골재를 사용할 경우, 공사 완료후 공극의 막힘이 저하되어 유지편리성이 좋고, 편석이 없는 관계로 공사완료 후 표면의 입자가 자연석에 가까운 형태를 지녀 시각적인 부드러움이 있다.As shown in Table 2 and Table 3, the impact aggregate has an average permeability coefficient of 1.95 × 10 −1 cm / sec, whereas in the case of using ordinary crushed aggregate, 1.45 × 10 −1 cm / sec permeability of the embodiment It can be seen that this is excellent. In addition, when the impact aggregate is used, the blockage of the voids is reduced after the completion of the construction, the maintenance convenience is good, since there is no segregation, the surface of the surface after the completion of the construction has a form close to the natural stone has a visual softness.
<실시예 3 및 비교예 3><Example 3 and Comparative Example 3>
자기응력 혼화재(상표명 SSA)를 시멘트에 대하여 10중량%를 사용하고, 물시멘트비를 0.3으로 하여 투수성 콘크리트를 제조하였다. 자기응력 혼화재는 시멘트와 동시에 혼합하며, 균일한 혼합을 위하여 강제식 믹서기에서 충분한 시간동안 혼합한다. 불충분한 혼합은 국부적 수축, 팽창차에 의한 균열발생의 원인이 된다. 혼합한 몰타르 및 콘크리트는 가능한 빠른 시간 내에 연속적으로 타설한다. 타설 완료 후 초기재령(약 1주)에서는 반드시 습윤(또는 수중) 양생하여야 하며, 충분히 살수하여야 한다. 수분부족으로 수화반응이 불충분하게 일어날 경우 에트링자이트 침상결정이 저하되어 팽창효과가 저감될 수 있기 때문이다.Permeable concrete was prepared using 10 wt% of the magnetic stress admixture (trade name SSA) with respect to cement and a water cement ratio of 0.3. The magnetic stress admixture is mixed with cement at the same time and mixed for a sufficient time in a forced mixer for uniform mixing. Insufficient mixing causes local shrinkage and cracking caused by expansion differences. The mixed mortar and concrete are poured continuously as soon as possible. After completion of casting, the early age (about 1 week) must be wet (or underwater) and must be sufficiently watered. This is because when insufficient hydration occurs due to lack of water, the ettringite needle crystal may be lowered, thereby reducing the expansion effect.
비교예 3은 자기응력 혼화재를 사용하지 않고, 상기 실시예 3과 같은 방법으로 투수성 콘크리트를 제조하였다.In Comparative Example 3, a permeable concrete was manufactured in the same manner as in Example 3 without using a magnetic stress admixture.
<실험예 2: 자기응력>Experimental Example 2: Magnetic Stress
상기 실시예 3 및 비교예 3에서 제조된 투수성 콘크리트의 자기응력을 하기 수학식 2로부터 산출하였으며, 그 결과를 도 1(비교예 3) 내지 도 4 및 표 4에 도시하였다.Magnetic stress of the permeable concrete prepared in Example 3 and Comparative Example 3 was calculated from the following equation 2, the results are shown in Figure 1 (Comparative Example 3) to Figure 4 and Table 4.
* σs: 자기 응력 (kg/㎟), △ : 실험기기 변형치 (mm)* σ s : Magnetic stress (kg / mm2), △: Deformation value of laboratory equipment (mm)
ℓsap : 샘플 본래길이 (mm), μ : 0.01ℓsap: Sample original length (mm), μ: 0.01
Est : 보강재(철근의 탄성계수)= 0.2×106Mpa = 2,040,000 kg/㎠Est: Reinforcing material (elastic modulus of the reinforcing bar) = 0.2 × 106 Mpa = 2,040,000 kg / ㎠
= 0.2×107 kg/㎠ = 0.2×105 kg/㎠= 0.2 × 10 7 kg / cm 2 = 0.2 × 10 7 kg / cm 2
상기 표 4 및 도 1 내지 도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따라 자기응력 혼화재를 사용한 실시예 3이 비교예 3에 비하여 자기응력 및 압축강도가 월등히 우수함을 알 수 있다.As shown in Table 4 and Figures 1 to 4, it can be seen that Example 3 using the magnetic stress admixture according to the present invention is significantly superior to the magnetic stress and compressive strength compared to Comparative Example 3.
또한, 하기 수학식 3으로부터 선형확장계수를 산출하였다.In addition, the linear expansion coefficient was calculated from Equation 3 below.
* h1= 몰드의 측정전 치수(mm), h2= 몰드의 측정후 치수(mm)* h 1 = premeasurement of mold (mm), h 2 = postmeasurement of mold (mm)
ℓ = 몰드의 치수ℓ = dimension of mold
실시예 3을 몰드로 제작하여 3회 측정한 결과, 선형확장계수는 1.715이었다.Example 3 was produced by a mold and measured three times. The linear expansion coefficient was 1.715.
또한, 본 발명에 따라 팽창재를 사용할 경우, 높은 내마모성, 방수성 및 내부식성을 보장하며, 나아가 포장설비의 재수리 횟수를 감소시킬 수 있다.In addition, when using the expansion material according to the present invention, it is possible to ensure high wear resistance, waterproofness and corrosion resistance, and further reduce the number of times of re-installation of the packaging equipment.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 투수성 콘크리트는 골재의 편석이 제거된 임팩팅 골재를 특정 입도 범위로 사용하여 고투수계수를 가지고, 팽창재를 사용하여 동시에 충분한 강도를 유지하며, 나아가 내부식성, 내구성 및 작업성이 향상된다. 또한, 본 발명은 돌과 돌의 마찰에 의한 분쇄기술을 이용하여 골재의 편석이 제거된 임팩팅 골재를 사용하므로 공극막힘현상을 방지하고, 원상회복이 용이하며, 시공 폐기물의 재활용이 가능하다.As described above, the water-permeable concrete of the present invention has a high permeability coefficient by using the impacted aggregate in which the segregation of the aggregate is removed in a specific particle size range, and maintains sufficient strength at the same time by using the expansion material, and furthermore, Durability and workability are improved. In addition, the present invention uses an impacted aggregate from which segregation of the aggregate is removed by using a crushing technique by the friction between the stone and the stone, thereby preventing void clogging, restoring originality, and recycling construction waste.
본 발명의 투수성 콘크리트는 포라스 구조로 높은 투수성능을 가지고, 저수 능력이 우수하며, 우수시에는 노상에 물을 투수시키고, 건조기에는 수분을 증발시키므로, 배수설비의 생략, 경감이 가능하게 한다. 또한, 포라스 구조로 인하여 미끄럼을 방지하고, 보행 및 자전거 통행에 유리하며, 노면에 물이 고이지 않아 평탄성 및 표면질감 양호하다. 또한, 본 발명의 투수성 콘크리트는 내구성이 강하여 반영구적이며, 유지 보수관리가 용이하고, 노면 온도의 상승을 억제하며, 물류비가 절감되고, 차륜과 마찰음을 방지한다.The water-permeable concrete of the present invention has a porous structure, has a high water permeability, excellent water storage capacity, and when water is excellent, water is poured into the furnace, and the dryer evaporates water, thereby making it possible to omit and reduce drainage. In addition, due to the structure of the glass to prevent slipping, it is advantageous for walking and bicycling, and water does not accumulate on the road surface, so the flatness and surface texture are good. In addition, the water-permeable concrete of the present invention is durable, semi-permanent, easy maintenance and maintenance, suppresses the rise of road surface temperature, reduces the logistics cost, and prevents wheels and friction noise.
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