KR100847375B1 - 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시공기간을 단축하고, 소성변형에 대한 저항성을 높이며, 아스팔트의 내구성을 향상시킴으로써, 포장체의 사용기간을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있고, 대기 온도상승을 저하시킬 수 있는 초미립 시멘트를 이용한 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위하여 본 발명에 따른 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물은, 초미립 시멘트 40~60 중량%, 초미립 비정질 칼슘 알루미네이트 10~20 중량%, 초미립 고로슬래그 미분말 30~40 중량%로 이루어진 초미립 초속경 혼합시멘트와, 리튬 카보네이트와, 폴리머 디스퍼젼과, 기타 첨가제(소포제, 분산제, 평활제, 수축저감제 및 안료 중 적어도 어느 하나 이상)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 도로 포장방법은, 아스팔트 혼합물을 도로에 포설하는 단계와, 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 아스팔트 혼합물이 포설된 도로에 주입하는 단계와, 상기 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물이 주입된 포장을 양생하는 단계와, 상기 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물의 양생 후 시멘트 페이스트 조성물의 표면을 마무리하는 표면 마무리 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

초미립 초속경 혼합시멘트, 폴리머 디스퍼젼, 흡수성 폴리머 개질 초속경 폴리머 시멘트 페이스트 조성물

Description

초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법{Composition of very-early strength penetrative hydrous polymer-modified paste using ultra-fine cement and road pavement using the same}

도 1은 본 발명의 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용하여 도로를 포장하는 공정을 나타낸 공정도.

본 발명은 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시공기간의 단축이 가능하고 소성변형에 대한 저항성 및 내구성을 향상시킨 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법에 관한 것이다.

일반적으로 도로를 포장하는 방법으로는 콘크리트 포장방법과 아스팔트 포장 방법이 있다. 이중에서 콘크리트 포장방법은 강성을 갖는 포장방법으로서 시공 및 양생기간이 길고, 건조수축에 의한 균열이 발생되는 경우가 많으며 보행 및 주행 안정성과 쾌적성이 떨어지는 단점이 있다.

이러한 콘크리트 포장방법이 갖는 여러 문제점들로 인해 대부분의 도로포장에는 아스팔트 포장방법이 이용되고 있다.

아스팔트 포장은 연성으로서 승차감이 좋고 소음이 적어 보편적으로 많이 사용되고 있지만 중대형 차량이 통행하고 있기 때문에 포장이 파손되고 타이어의 마찰로 인해 아스팔트 피복이 쉽게 벗겨지며, 바퀴자국 패임(Rutting)이나 소성변형 등의 영구변형이 쉽게 발생하여 수시로 유지보수가 필요하고 수명이 단축되며 그로 인해 도로의 유지보수 비용이 증가하고, 교통소통에 장애를 유발하는 문제점이 있다.

이러한 아스팔트 포장방법의 문제점을 해소하기 위하여, 아스팔트의 약점을 개선할 수 있는 반강성의 아스팔트 혼합물에 대한 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이며, 최근에 아스팔트에 혼합되어 아스팔트에 반강성의 특징을 부여할 수 있는 시멘트 페이스트가 개발되어 사용되고 있다.

그러나, 기존에 사용되고 있는 시멘트 페이스트는 아스팔트와의 물리적 성질이 달라 아스팔트의 공극에 채울 때 상호간 결합력이 떨어지는 문제점이 있어 이를 해결할 수 있는 시멘트 페이스트의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

또한 시멘트 페이스트에 혼합되어 사용되고 있는 기존의 폴리머 디스퍼젼은 점도가 높아 작업성 및 유동성이 낮아 주입하는 단계에서 주입성능이 떨어지는 단점을 가 지고 있어 이를 해결할 수 있는 폴리머 디스퍼젼의 개발 또한 절실한 실정이다.

한편, 기존 아스팔트 포장체는 복사열로 인한 대기온도 상승의 문제를 안고 있다. 따라서 도심전체의 복사열을 상승을 방지하기 위하여 보습성 및 보수성을 가지고 있는 재료를 사용하여 이러한 대기온도 상승의 문제점을 해결하기 위한 재료개발 또한 절실하다. 따라서 이러한 대기온도 상승의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 초속경 침투 흡수성 폴리머 시멘트 경화체 내부에 첨가된 흡수성 폴리머가 자체적으로 수분을 머금고 있다가 이를 발산하면서 생기는 수증기의 발산에 의해 대기온도 상승 문제를 해결하고자 한다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 시공기간을 단축하고, 소성변형에 대한 저항성을 높이며, 아스팔트의 내구성을 향상시킴으로써, 포장체의 사용기간을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 유지보수에 소요되는 비용을 절감하고 대기온도 상승을 낮추는 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물은 초미립 시멘트 40~60 중량%, 초미립 비정질 칼슘 알루미네이트 10~20 중량%, 초미립 고로슬래그 미분말 30~40 중량%로 이루어진 초미립 초속경 혼합시멘트와, 리튬 카보네이트와, 폴리머 디스퍼젼과, 기타 첨가제(소포제, 분산제, 평활제, 수축저감제 및 안료 중 적어도 어느 하나 이상)를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용한 도로포장방법은 아스팔트 혼합물을 도로에 포설하는 단계와, 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 아스팔트 혼합물이 포설된 도로에 주입하는 단계와, 상기 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물이 주입된 포장을 양생하는 단계와, 상기 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물의 양생 후 시멘트 페이스트 조성물의 표면을 마무리하는 표면 마무리 단계로 구성된다.

이하, 본 발명에 따른 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물은 초미립 초속경 혼합시멘트와, 리튬 카보네이트와, 폴리머 디스퍼젼 및 기타 첨가제를 포함하여 이루어진다.

상기 초미립 초속경 혼합시멘트는 초미립 시멘트 40~60 중량%, 초미립 비정질 칼슘 알루미네이트 10~20 중량%, 초미립 고로슬래그 미분말 30~40 중량%를 혼합하여 이루어진다.

상기 초미립 시멘트는 그 블레인(Blaine) 분말도가 4,500-7,000㎠/g으로 일반 보통 포틀랜드 시멘트의 블레인 분말도 약 2,800-3,500㎠/g과 비교하여 매우 미립으로 물과 접촉하여 시멘트의 수화반응이 빠르기 때문에 시멘트의 초기강도를 증진시킬 뿐만 아니라 시멘트 경화체의 장기강도 역시 증진된다.

상기 초미립 비정질 칼슘 알루미네이트는 수화반응성 증대를 위하여 그 블레인(Blaine) 분말도를 7,000-9,000㎠/g 정도로 분쇄한 무기질계 초속경 재료로서 물과 접촉할 때 순식간에 물과 반응하여 에트린가이트(Ettringite) 수화물을 생성함으로써, 시멘트와 혼합할 때 수일 혹은 수 십일에 경과해야 얻어지는 일반 포틀랜드 시멘트의 압축강도를 수 시간에 얻을 수 있게 한다.

상기 초미립 고로슬래그 미분말은 그 블레인(Blaine) 분말도가 7,000-10,000 ㎠/g 정도인 잠재수경성의 무기질계 미분말로 시멘트 경화체의 강도를 증진시키며 시멘트 경화체의 수화조직을 치밀하게 하여 화학저항성과 내구성을 증대시키는 동시에 초속경 흡수성 폴리머 시멘트 페이스트의 점도를 저하시키고 유동성을 증진시켜 다공성 아스팔트 공극 사이로 초속경 흡수성 폴리머 시멘트 페이스트가 빠르고 밀실하게 채워질 수 있도록 한다.

상기 초미립 초속경 혼합시멘트 : 리튬 카보네이트의 중량비가 100 : 0.2~2.0의 중량비가 되도록 리튬 카보네이트를 혼합하는데, 상기 리튬 카보네이트는 칼슘 알루미네이트 미분말이 최초 수화를 시작하도록 촉진시키는 촉매 역할을 하여 초미립 초속경 혼합시멘트가 조기에 강도를 발현할 수 있도록 한다.

상기 폴리머 디스퍼젼은 시멘트 페이스트 경화체의 내부에 필름을 형성하여 휨, 인장 및 부착강도를 향상시키고 보수성을 개선하여 중성화, 염화물 이온 침투, 동결융해 등의 내구성을 향상시키는 것으로서, 초미립 초속경 혼합시멘트 : 폴리머 디스퍼젼의 중량비가 100 : 30~50이 되도록 혼합한다.

이러한 폴리머 디스퍼젼은 70~90 중량%의 SBR 라텍스와, 10~30 중량%의 아크릴계 수지로 이루어진 아크릴계 수지의 혼합물과, 스타치 및 폴리아크릴산(Starch/Polyarcyl acid)계 흡수성 폴리머로 구성되되, 상기 아크릴계 수지의 혼합물과 스타치 및 폴리아크릴산계 흡수성 폴리머는 그 중량비가 100 : 1~3이다.

상기 흡수성 폴리머는 흡수 속도가 빠르고, 물에 녹지 않으며, 물 흡수시 겔(Gel)화되지 않는 특징을 갖고 있으나, 일반적으로 페이스트 제조 시 흡수성 폴리머만을 혼화제로 사용할 경우에는 가사시간이 늦어져 시공기간이 길어지며, 사용 전보다 압축강도가 약 50% 정도 저하되고, 재료 단가가 상승된다. 또한, 다량의 폴리머 사용으로 인한 블리딩(Bleeding) 현상으로 폴리머가 표면으로 떠오르게 되어, 표면은 경화되나 페이스트 내부는 경화되지 않는 문제점이 발생한다. 본 발명에서는 이러한 단점을 보완하기 위하여 폴리머 디스퍼젼에 흡수성 폴리머를 소량 첨가하고 W/C 비를 효과적으로 감소시켜 블리딩을 방지하고 기존 페이스트 조성물 보다 매우 높은 강도 발현 및 내구성 개선효과를 나타낼 수 있다.

상기 기타 첨가제는 소포제, 분산제, 평활제, 수축저감제 및 안료 중 적어도 어느 하나 이상으로 구성된다.
상기 소포제는 상기 폴리머 디스퍼젼에 대하여 100 : 1~4의 중량비로 혼합되고, 상기 분산제는 상기 초미립 초속경 혼합시멘트에 대하여 100 : 0.5~3.0의 중량비, 상기 평활제는 상기 초미립 초속경 혼합시멘트에 대하여 100 : 0.5~1.0의 중량비, 상기 수축저감제는 상기 초미립 초속경 혼합시멘트에 대하여 100 : 1~4의 중량비, 상기 안료는 상기 초미립 초속경 혼합시멘트에 대하여 100 : 0.3~2.0 중량비로 혼합된다.

상기 소포제는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위하여 첨가되는 것으로, 폴리에테르계, 실리콘계, 에틸알콜 및 에틸렌 글리콜 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수도 있다.

상기 분산제는 시멘트 페이스트의 반죽질기(Consistency)의 확보에 필요한 요구단위수량을 저감시켜 시멘트 수화에 필요한 물량 이외의 잉여수량을 저감시킴에 따라 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성 및 동결융해 저항성을 개선시키고 내구성을 증진시킨다. 또한 굳지 않은 시멘트 페이스트에 점성과 유동성을 동시에 부가하여 다공성 아스팔트 혼합물 공극에 최소한의 다짐 혹은 다짐 없이도 침투를 용이하게 한다. 이러한 분산제는 폴리카본산계, 나프탈렌계, 멜라민계 및 리그닌계 중에서 선택된 어느 하나 이상이 단독으로 혹은 혼합되어 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수 있다.

상기 평활제는 페이스트의 셀프 레벨링(자기충전성능)을 개선하기 위하여서 첨가되는 것으로, 폴리옥사이드계, 우레탄계 및 폴리카본산계 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수 있다.

상기 수축저감제는 시멘트 경화체의 건조수축을 방지하기 위하여 첨가되는 것으로, 폴리에테르계, 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜 중에서 선택된 어느 하 나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수 있다.

상기 안료는 도로상에서 식별이 용이하도록 첨가되는 것으로, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수 있으며, 상기한 함량으로 첨가할 때 선명한 색상으로 식별이 용이하고 색상의 지속성이 향상될 수 있다.

그리고, 본 발명에 의한 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용한 도로 포장방법은, 도 1에 도시된 바와 같이 아스팔트 포장에 사용되는 일반적인 다공성 아스팔트 혼합물을 도로에 포설하는 단계(S1)와, 본 발명에 의한 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 다공성 아스팔트 혼합물이 포설된 도로에 주입하는 단계(S2)와, 상기 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물이 주입된 포장을 양생하는 단계(S3)와, 상기 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물의 양생 후 샌드블라스팅 등의 장비를 이용하여 시멘트 페이스트 조성물의 표면을 거칠게 마무리하는 표면 마무리 단계(S4)로 구성된다.

한편, 본 발명에 의한 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용한 도로 포장방법은 상기한 방법 이외에 다 음과 같은 방법, 즉 아스팔트 포장에 사용되는 일반적인 다공성 아스팔트 혼합물을 도로에 포설하는 단계(S1)와, 본 발명에 의한 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 다공성 아스팔트 혼합물이 포설된 도로에 주입하는 단계(S2)와, 상기 주입된 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물의 표면에 규사 등을 산포하는 단계(S3′)와, 상기 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물이 주입된 포장을 양생하는 단계(S4′)로 구성될 수도 있다.

상기한 과정으로 도로포장이 완성되고 나면 교통을 개방하면 된다.

지금부터는, 상기와 같은 본 발명에 따른 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1 내지 실시예 3>

실시예 1 내지 실시예 3에서는, 초미립 시멘트 60중량%(블레인 분말도 6,000cm2/g), 초미립 비정질 칼슘 알루미네이트(블레인 분말도 7,000cm2/g) 10중량%, 초미립 고로슬래그 미분말(블레인 분말도 8,000cm2/g) 30중량%를 혼합하여 초미립 초속경 혼합시멘트를 제조하고, 여기에 리튬 카보네이트를 혼합하였다. 이때, 상기 초미립 초속경 혼합시멘트와 리튬 카보네이트는 그 중량비가 100 : 2.0이 되도록 혼합한다.

그리고, SBR 라텍스 90중량%와 아크릴수지 10중량% (실시예 1), SBR 라텍스 80중량%와 아크릴수지 20중량% (실시예 2), SBR 라텍스 70중량%와 아크릴수지 30중량% (실시예 3)를 각각 혼합하여 아크릴계 수지의 혼합물을 만들고, 여기에 스타치 및 폴리아크릴산계 흡수성 폴리머를 혼합하여 폴리머 디스퍼젼을 제조한다. 이때, 상기 아크릴계 수지의 혼합물과 스타치 및 폴리아크릴산계 흡수성 폴리머는 그 중량비가 100 : 2가 되도록 한다.
이렇게 구성된 폴리머 디스퍼젼을 상기 초미립 초속경 혼합시멘트에 첨가하는데, 이때 초미립 초속경 혼합시멘트와 폴리머 디스퍼젼은 그 중량비가 100 : 50이 되도록 한다.

한편, 초미립 초속경 혼합시멘트에 대하여 100 : 2, 100 : 1, 100 : 3, 100 : 1의 중량비로 분산제와 평활제와 수축저감제 및 안료를 각각 첨가하였고, 폴리머 디스퍼젼에 대하여 100 : 2의 중량비로 소포제를 첨가하였다.

<실시예 4 내지 실시예 6>

실시예 4 내지 실시예 6에서는, 초미립 시멘트 50 중량%(블레인 분말도 6,000cm2/g), 초미립 비정질 칼슘 알루미네이트(블레인 분말도 7,000cm2/g) 15 중량%, 초미립 고로슬래그 미분말(블레인 분말도 8,000cm2/g) 35 중량%를 혼합하여 초미립 초속경 혼합시멘트를 제조하고, 여기에 리튬 카보네이트를 혼합하였다. 이때, 상기 초미립 초속경 혼합시멘트와 리튬 카보네이트는 그 중량비가 100 : 1이 되도록 혼합한다.

그리고, SBR 라텍스 90 중량%와 아크릴수지 10 중량% (실시예 4), SBR 라텍스 80 중량%와 아크릴수지 20 중량% (실시예 5), SBR 라텍스 70 중량%와 아크릴수지 30 중량% (실시예 6)를 각각 혼합하여 아크릴계 수지의 혼합물을 만들고, 여기에 스타치 및 폴리아크릴산계 흡수성 폴리머를 혼합하여 폴리머 디스퍼젼을 제조한다. 이때, 상기 아크릴계 수지의 혼합물과 스타치 및 폴리아크릴산계 흡수성 폴리머는 그 중량비가 100 : 2가 되도록 한다.
이렇게 구성된 폴리머 디스퍼젼을 상기 초미립 초속경 혼합시멘트에 첨가하는데, 이때 초미립 초속경 혼합시멘트와 폴리머 디스퍼젼은 그 중량비가 100 : 40이 되도록 한다.

한편, 초미립 초속경 혼합시멘트에 대하여 100 : 2, 100 : 1, 100 : 3, 100 : 1의 중량비로 분산제와, 평활제와, 수축저감제 및 안료를 각각 첨가하였고, 폴리머 디스퍼젼에 대하여 100 : 2의 중량비로 소포제를 첨가하였다.

<실시예 7 내지 실시예 9>

실시예 7 내지 실시예 9에서는, 초미립 시멘트 40 중량%(블레인 분말도 6,000cm2/g), 초미립 비정질 칼슘 알루미네이트(블레인 분말도 7,000cm2/g) 20 중량%, 초미립 고로슬래그 미분말(블레인 분말도 8,000cm2/g) 40 중량%를 혼합하여 초미립 초속경 혼합시멘트를 제조하고, 여기에 리튬 카보네이트를 혼합하였다. 이때, 상기 초미립 초속경 혼합시멘트와 리튬 카보네이트는 그 중량비가 100 : 0.2가 되도록 혼합한다.

그리고, SBR 라텍스 90 중량%와 아크릴수지 10 중량% (실시예 7), SBR 라텍스 80 중량%와 아크릴수지 20 중량% (실시예 8), SBR 라텍스 70 중량%와 아크릴수지 30 중량% (실시예 9)를 각각 혼합하여 아크릴계 수지의 혼합물을 만들고, 여기에 스타치 및 폴리아크릴산계 흡수성 폴리머를 혼합하여 폴리머 디스퍼젼을 제조한다. 이때, 상기 아크릴계 수지의 혼합물과 스타치 및 폴리아크릴산계 흡수성 폴리머는 그 중량비가 100 : 2가 되도록 한다.
이렇게 구성된 폴리머 디스퍼젼을 상기 초미립 초속경 혼합시멘트에 첨가하는데, 이때 초미립 초속경 혼합시멘트와 폴리머 디스퍼젼은 그 중량비가 100 : 30이 되도록 한다.

한편, 초미립 초속경 혼합시멘트에 대하여 100 : 2, 100 : 1, 100 : 3, 100 : 1의 중량비로 분산제와, 평활제와, 수축저감제 및 안료를 각각 첨가하였고, 폴리머 디스퍼젼에 대하여 100 : 2의 중량비로 소포제를 첨가하였다.

다음은, 상기의 실시예들의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예들을 제시한다.

<비교예 1>

비교예 1에서는 1종 보통 포틀랜드 시멘트(블레인 분말도 3,200cm2/g) 90중량%, 규사 10 중량%를 혼합하여 시멘트 페이스트 조성물을 제조하고, 여기에 고유동화제와 안료를 첨가하였다. 이때, 시멘트 페이스트 조성물과 고유동화제 및 안료의 중량비는 100 : 2 : 1이 되도록 하였다.

<비교예 2>

비교예 2에서는, 1종 보통 포틀랜드 시멘트(블레인 분말도 3,200cm2/g) 90중량%, 규사 10 중량%를 혼합하여 시멘트 페이스트 조성물을 제조하고, 여기에 안료를 첨가하였다. 이때, 시멘트 페이스트 조성물과 안료의 중량비는 100 : 1이 되도록 하였다.

<비교예 3 내지 비교예 4>

비교예 3 내지 비교예 4에서는, 초미립 시멘트 50 중량%, 비정질 칼슘 알루미네이트(블레인 분말도 5,500cm2/g) 17 중량%, 고로슬래그 미분말(분말도 4,500cm2/g) 33 중량%를 혼합하여 초미립 초속경 혼합시멘트를 제조하였다.

한편, 초미립 초속경 혼합시멘트에 소듐 글루코네이트와 리튬 카보네이트를 첨가하였는데, 이때 상기 초미립 초속경 혼합시멘트와 소듐 글루코네이트 및 리튬 카보네이트의 중량비는 100 : 0.2 : 0.2 가 되도록 하였다.

그리고, SBR 라텍스 또는 아크릴수지를 각각 100 중량%(비교예 3, 4)로 하여 폴리머 디스퍼젼을 제조하였으며, 이러한 폴리머 디스퍼젼을 첨가하여 초속경 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 제조하였다. 이때, 초미립 초속경 혼합시멘트와 폴리머 디스퍼젼은 그 중량비가 100 : 50 이 되도록 하였다.

한편, 초미립 초속경 혼합시멘트에 대하여 100 : 2, 100 : 1, 100 : 3, 100 : 1의 중량비로 분산제와, 평활제와, 수축저감제 및 안료를 첨가하였고 , 폴리머 디스퍼젼에 100 : 2의 중량비로 소포제를 첨가하였다.

<시험예 1> 시험용 공시체의 제작

상기 실시예 1 내지 9 및 비교예 1, 2에서 제조한 각각의 조성물을 치수 Ø 7.5× 15cm(압축강도 및 인장강도 시험용), 6× 6× 24cm(휨강도 시험용), 4× 4× 1cm (접착강도 시험용), 4× 4× 16cm(건조수축 시험용, 작업성 슬럼프-플로우 시험용, 염화물 이온 침투 깊이 시험용 및 흡수율 시험용)의 몰드에 3층으로 나누어 다진 후 성형하였다.

또한 미끄럼 방지 저항성을 시험하기 위하여 규사를 살포한 후 상기 제조한 각각의 조성물을 주입하여 공시체를 각각 제조하였다.

양생방법으로서는 4시간 및 3일 건조[20℃, 50%(RH)]양생 및 2일 습윤[20℃, 80%(RH)]+ 5일 수중[20℃] + 21일 건조[20℃, 50%(RH)] 양생을 실시하여 시험용 공시체를 각각 제작하였다.

<시험예 2> 강도시험

본 발명에 따라 제조된 조성물과 비교예에서 제조한 조성물의 물리적 특성을 비교하기 위하여, 상기 시험예 1에서 제조한 각 공시체를 대상으로 KS F 2477(폴리머 시멘트 모르타르의 강도 시험방법)에 의한 압축강도 및 휨강도 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표-1에 나타내었다.

또한, KS L 5104(시멘트 모르타르의 인장강도 시험방법)에 의하여 인장강도 시험을 수행하였으며, JIS A 6916 (Wall coatings for thick textured finishes; 마무리도포재용 바탕조정 도포재)에 의하여 공시체의 접착강도를 측정하여 각각의 결과를 하기 표-1에 나타내었다.

표-1

상기 표-1에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제조한 조성물(실시예 1 내지 실시예 9)은 4시간 재령에서의 압축강도가 210-237kgf/㎠로서, 비교예 1 및 2에서 제조한 조성물이 4시간 재령에서 경화가 이루어지지 않아 압축강도 수치가 0kgf/㎠ 인 것에 비교하여 매우 빠른 초속경 성능을 발현하였으며 일반 미분말 원재료를 사용한 초속경 혼합시멘트와 비교하여도 높은 압축강도값을 나타내었다.

그리고 본 발명에서 제조한 조성물은 휨강도, 인장강도, 접착강도 역시 비교예의 조성물과 비교하여 4시간에서 초속경 물성을 나타내었으며 일반 미분말 원재료를 사용한 초속경 혼합시멘트와 비교하여도 높은 강도값을 나타내었다.

즉, 본 발명에서 제조한 조성물이 비교예 1 내지 4에서 제조한 조성물과 비교하여 우수한 초속경 성능을 발현하고 있음을 확인할 수 있었다.

또한 상기 표-1에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제조한 조성물(실시예 1 내지 실시예 9)은 3일 및 28일 재령에서도 압축강도, 휨강도, 인장강도, 접착강도가 비교예 1 내지 4의 조성물과 비교하여 우수한 물성을 나타내었다.

<시험예 3> 건조수축율 측정

상기 시험예 1에서와 같은 공시체 제작 과정에서, 습윤양생 후의 공시체의 기장을 측정하였고, 다시 건조양생[20℃, 50%(RH)]을 수행하여 KS F 2424(콘크리트의 길이변화 시험방법)에 의하여 건조수축율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표-2에 나타내었다.

표-2

상기 표-2에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제조된 조성물(실시예 1 내지 실시예 9)은 비교예 1 내지 4에서 제조된 조성물과 비교하여 건조수축량이 크게 감소되어, 수축 저감 및 균열 방지 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

<시험예 4> 슬럼프-플로우 측정

본 발명에 따라 제조된 조성물과 비교예에서 제조한 조성물의 작업성을 비교하기 위하여, 상기 시험예 1에서 제조한 공시체를 대상으로 슬럼프-플로우 값을 측정하였고, 그 결과를 하기 표-3에 나타내었다.

표-3

상기 표-3에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제조된 조성물(실시예 1 내지 실시예 9)은 비교예에서 제조된 조성물과 비교하여 블리딩의 발생 없이 슬럼프-플로우 값이 높았다. 슬럼프-플로우 값은 고유동 모르타르 및 콘크리트의 작업성을 측정하기 위한 것으로 슬럼프-플로우 값이 높다는 것은 작업성이 우수하다는 뜻이다.

즉, 본 발명에서 제조된 조성물(실시예 1 내지 실시예 9)은 비교예 1 내지 4에서 제조된 조성물과 비교하여 다공성 아스팔트 혼합물의 공극부분을 효과적으로 채움으로써 작업성을 높여, 결과적으로 아스팔트 혼합물의 단점인 소성변형과 강도 특성 및 내구성을 개선할 수 있음을 확인하였다.

<시험예 5> 염화물 이온 침투 깊이

본 발명에 따라 제조된 조성물과 비교예에서 제조한 조성물의 염화물 이온 침투 깊이를 비교하기 위하여, 상기 시험예 1에서 제조한 각 공시체를 대상으로 JIS A 6203(시멘트 혼화용 폴리머 디스퍼젼 및 재유화형 분말수지)에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표-4에 나타내었다.

표-4

상기 표-4에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제조된 조성물(실시예 1 내지 실시예 9)은 비교예 1 내지 4에서 제조된 조성물과 비교하여 평균적으로 염화물 이온 침투 깊이가 적게 나타나 염해에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.

<시험예 6> 흡수율

본 발명에 따라 제조된 조성물과 비교예에서 제조한 조성물의 흡수율을 비교하기 위하여, 상기 시험예 1에서 제조한 각 공시체를 대상으로 KS F 4004(콘크리트 벽돌의 흡수율 시험방법)에 의하여 흡수율을 측정하였고, 그 결과를 하기 표-5에 나타내었다.

표-5

상기 표-5에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제조된 조성물(실시예 1 내지 실시예 9)은 비교예 1 내지 4에서 제조된 조성물과 비교하여 흡수율이 높았다.

일반적으로, 콘크리트나 아스팔트 콘크리트 포장을 수행할 경우 물이 하부 슬래브 콘크리트 층에 침투하여 철근의 부식 및 교량 하부의 백화현상을 발생시키는 원인이 되는데, 본 발명의 조성물은 폴리머 디스퍼젼과 고흡수성 폴리머의 상호작용으로 인하여 대기의 수분이 하부 슬래브층에 침투하지 않고 조성물에만 머물러있으면서 철근의 부식 등을 억제 할 수 있는 효과가 있으면서 동시에 포장면의 온도를 저하시킬 수 있다.

<시험예 7> 미끄럼 저항성 측정

본 발명에 따라 제조된 조성물과 비교예에서 제조한 조성물의 미끄럼 저항성을 비교하기 위하여, 상기 시험예 1에서 제조한 각 공시체를 대상으로 ASTM E303(표면 마찰 특성 측정방법), AASHTO T 278(British pendulum tester로 측정한 표면마찰 특성)에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 표-6에 나타내었다.

표-6

상기 표-6에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제조된 조성물(실시예 1 내지 실시예 9)은 비교예 1 내지 4에서 제조된 조성물과 비교하여 미끄럼 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.

이상과 같이 본 발명에 따른 흡수성 폴리머 개질 초속경 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로 포장방법을 다양한 실시예를 통해 설명하였으나, 본 발명은 본 명세서에 상세히 설명된 실시예에 한정되지 아니하며, 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물 및 이를 이용한 도로포장방법에 따르면, 초미립 초속경 혼합시멘트, 폴리머 디스퍼젼 및 기타 첨가물로 구성되는 조성물은 반강성의 특징을 갖는 조성물로서 아스팔트 등의 포장체와의 부착성이 높고, 소성변형에 대한 저항성이 높으며, 내구성이 뛰어나고 색상에 대한 지속성이 탁월하여 운전자의 안전을 충분히 확보할 수 있고, 강도가 뛰어나 유지관리비의 절감 효과가 우수하다. 또한 대기 중의 수분을 함유하고 있다가 온도상승 시 수증기 발생으로 인하여 대기 중의 온도상승을 저하시키기 위하여 흡수성 폴리머를 혼합한 폴리머 디스퍼젼을 혼입하여 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트를 제조하였다.

이러한 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물은 버스정류장, 고속도로 진출입로, 교차로 등 다양한 장소의 도포 포장에 사용될 수 있으며, 공장제품으로 생산함으로 품질관리가 수월하고, 작업에 대한 번거로움과 인력 손실 및 시공시간을 절약할 수 있어 보다 경제적으로 시공이 가능하다. 참고로, 종래의 폴리머 시멘트 페이스트 조성물은 현장에서 계량을 해야 하기 때문에 작업이 번거로움과 더불어 인력손실이 발생하게 된다.

Claims (5)

1. 초미립 시멘트 40~60 중량%, 초미립 비정질 칼슘 알루미네이트 10~20 중량%, 초미립 고로슬래그 미분말 30~40 중량%로 이루어진 초미립 초속경 혼합시멘트와, 리튬 카보네이트 및 폴리머 디스퍼젼으로 구성되되,

   상기 초미립 초속경 혼합시멘트와 리튬 카보네이트 및 폴리머 디스퍼젼은 그 중량비가 100 : 0.2~2.0 : 30~50이고,

   상기 폴리머 디스퍼젼은 70~90 중량%의 SBR 라텍스, 10~30 중량%의 아크릴계 수지로 이루어진 아크릴계 수지의 혼합물과, 스타치 및 폴리아크릴산계 흡수성 폴리머로 구성되되,

   상기 아크릴계 수지의 혼합물과 스타치 및 폴리아크릴산계 흡수성 폴리머는 그 중량비가 100 : 1~3인 것을 특징으로 하는 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물은 소포제, 분산제, 평활제, 수축저감제 및 안료 중 적어도 어느 하나 이상이 더 혼합되어 이루어지되,

   상기 소포제는 폴리머 디스퍼젼에 대하여 100 : 1~4의 중량비로 혼합되고,

   나머지는 상기 초미립 초속경 혼합시멘트에 대하여 100 : 0.5~3.0, 100 : 0.5~1.0, 100 : 1~4, 100 : 0.3~2.0의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물.
3. 삭제
4. 아스팔트 혼합물을 도로에 포설하는 단계;

   청구항 2의 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 아스팔트 혼합물이 포설된 도로에 주입하는 단계;

   상기 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물이 주입된 포장을 양생하는 단계;

   상기 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물의 양생 후 시멘트 페이스트 조성물의 표면을 마무리하는 표면 마무리 단계;로 구성된 것을 특징으로 하는 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 이용한 도로 포장방법.
5. 아스팔트 혼합물을 도로에 포설하는 단계;

   청구항 2의 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을 아스팔트 혼합물이 포설된 도로에 주입하는 단계;

   상기 주입된 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물의 표면에 규사를 산포하는 단계;

   상기 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물이 주입된 포장을 양생하는 단계;로 구성된 것을 특징으로 하는 초미립 시멘트를 이용한 흡수성 폴리머 개질 속경성 폴리머 시멘트 페이스트 조성물을이용한 도로 포장방법.

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