KR100947655B1 - 레미탈을 이용한 콘크리트 포장의 재포장 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레미탈을 이용한 콘크리트 포장의 재포장 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초속경 시멘트와 건조모래를 혼합한 레미탈이 포함된 혼합 콘크리트를 혼합장비를 통해 공급하여 효율적으로 콘크리트 도로면을 재포장하는 레미탈을 이용한 콘크리트 포장의 재포장 공법에 관한 것이다. 이를 위하여, 재포장할 도로면을 절삭 제거한 후 절삭면을 청소하는 절삭 및 청소단계, 초속경 시멘트와 건조모래를 혼합한 레미탈을 제조하는 레미탈 제조단계, 혼합장비를 이용하여 상기 레미탈과, 자갈, 아크릴 중합체 분산제, 물 및 혼화제를 혼합하여 혼합 콘트리트를 제조하는 혼합 콘크리트 제조단계, 상기 혼합 콘크리트를 포설장비를 이용하여 상기 절삭면에 포설하는 포설단계, 상기 포설단계 후 조면 마무리 장비를 이용하여 조면 마무리하는 조면 마무리단계, 상기 조면 마무리 단계 후 양생제를 사용하지 않고 대기 중에서 양생하는 양생단계, 상기 양생단계 후 줄눈을 시공하는 줄눈시공단계를 포함하여 이루어진다.

Description

레미탈을 이용한 콘크리트 포장의 재포장 공법{Method for resurfacing of concrete pavement using remitar}

본 발명은 레미탈을 이용한 콘크리트 포장의 재포장 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초속경 시멘트와 건조모래를 혼합한 레미탈이 포함된 혼합 콘크리트를 혼합장비를 통해 공급하여 효율적으로 콘크리트 도로면을 재포장하는 레미탈을 이용한 콘크리트 포장의 재포장 공법에 관한 것이다.

고속국도, 국도, 공항 활주로 등에 건설된 시멘트 콘크리트 도로의 포장은 설계 수명이 약 20년 내외로서 현재 많은 도로의 공용년수가 20년을 초과하여, 이용 차량이 안전하고 쾌적하게 주행할 수 있는 도로 포장의 적절성을 나타내는 도로 포장의 공용성이 현저히 저하되어 시멘트 콘크리트 포장을 전면보수 또는 재포장을 해야 할 필요성이 요구되고 있다.

시멘트 콘크리트 포장을 재포장할 때에 일반화된 공법은 접착식 콘크리트 덧씌우기 공법(Bonded Concrete Overlay)과 비접착식 콘크리트 덧씌우기 공 법(Unbonded Concrete Overlay) 이 있다.

- 접착식 콘크리트 덧씌우기 공법(Bonded Concrete Overlay): 덧씌우려는 포장층을 기존 시멘트 콘크리트 포장층에 완전히 접착시키는 공법으로 먼저 노후화된 콘크리트 표면을 약간 깎아내고 경계면에 시멘트 그라우트 등의 접착제를 살포한 후 약 15㎝ 정도의 얇은 콘크리트로 덧씌우기를 하여 기존 콘크리트 슬래브와 일치되도록 하는 방법이다.

- 비접착식 콘크리트 덧씌우기 공법(Unbonded Concrete Overlay): 덧씌우기 포장층을 기존 포장면으로부터 완전히 분리시킴으로써 기존포장 결합부가 덧씌우기층의 거동에 영향을 주지 않도록 하는 공법으로 기존의 노후화된 콘크리트 슬래브에 분리층을 아스팔트 콘크리트 등으로 약 5㎝ 정도 설치하고, 그 위에 접착식 콘크리트 덧씌우기보다 두꺼운 콘크리트로 덧씌우기를 하는 방법이다. 일반적으로 기존 포장의 파손상태가 심하여 접착식 콘크리트 덧씌우기 공법으로 시공하기에 부적절한 경우에 사용하는 공법으로서 두께가 접착식 콘크리트 덧씌우기 공법에 비해 두껍게 시공을 하며 포장 두께는 약 20~25㎝ 정도로 시공한다.

위의 두 가지 공법은 미국 등에서 주로 사용하는 공법으로서 공용 중인 기존도로를 장기간 교통제한을 하여야 하는 단점이 있고, 도로면이 높아짐에 따라 갓길의 돋움, 다이크의 재설치, 가드레일 등 차량방책의 재설치, 교량접속부에서의 단차처리, 터널 전후의 단차처리, 중앙분리대 방호벽의 재설치 등 많은 부수적인 문제점이 수반되고 공사비도 고가인 문제점이 있다.

국내 고속국도 및 국도 시멘트 콘크리트 포장 보수의 경우는 전술한 두 가지 공법의 적용은 장기간의 도로 폐쇄, 고가의 공사비 등의 문제로 적용이 현실적으로 곤란하고 적용사례도 없다.

그래서 기존 노후된 시멘트 콘크리트 도로의 포장 일부 두께를 약 5㎝ 내외로 절삭 제거한 후에 두께 8~10㎝의 아스팔트 콘크리트로 새로 포장하는 방법으로 보수하거나, 소규모 보수인 경우에는 초속경 폴리머 콘크리트로 보수하고 있다.

상기와 같이 시멘트 콘크리트 도로 포장 위에 아스팔트 포장으로 보수를 하는 것은 시공이 용이하고 공사비가 저렴하지만, 재포장한 도로 포장이 조기에 파손되고 소성변형에 취약하여 3~4년마다 새롭게 보수를 해야 하는 등의 기술적으로 많은 문제점을 내포하고 있음이 잘 알려져 있다.

또한 현재 국내에 일부 적용되고 있는 고무질계 개질 콘크리트(LMC: Latex Modified Concrete)에 의한 보수는 공사비가 고가이고, 1일 시공능력이 소량이며 반드시 습윤양생을 해야 하는 등 대규모 포장 보수의 경우에는 적용하기 어려운 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 콘크리트 도로면을 재포장함에 있어서 초속경 시멘트와 건조모래를 혼합한 레미탈을 이용하여 강도의 조기발현, 부착 강도의 확보, 모재와의 친화성, 동결융해 저항성, 내화학적 안정성을 향상시키는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 레미탈과 혼합 재료를 혼합하고 공급하는 혼합장비를 통하여 효율적인 콘크리트 도로를 재포장하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 콘크리트 도로를 재포장함에 있어서 기존 도로의 차량 통행에 문제가 없도록 하여 안전하게 작업할 수 있는 효과가 있다.

본 발명인 레미탈을 이용한 콘크리트 포장의 재포장 공법은 재포장할 도로면을 절삭 제거한 후 절삭면을 청소하는 절삭 및 청소단계, 초속경 시멘트와 건조모래를 혼합한 레미탈을 제조하는 레미탈 제조단계, 혼합장비를 이용하여 상기 레미탈과, 자갈, 아크릴 중합체 분산제, 물 및 혼화제를 혼합하여 혼합 콘트리트를 제조하는 혼합 콘크리트 제조단계, 상기 혼합 콘크리트를 포설장비를 이용하여 상기 절삭면에 포설하는 포설단계, 상기 포설단계 후 조면 마무리 장비를 이용하여 조면 마무리하는 조면 마무리단계, 상기 조면 마무리 단계 후 양생제를 사용하지 않고 대기 중에서 양생하는 양생단계, 상기 양생단계 후 줄눈을 시공하는 줄눈시공단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명은 콘크리트 도로면을 재포장함에 있어서 초속경 시멘트와 건조모래를 혼합한 레미탈을 이용하여 강도의 조기발현, 부착 강도의 확보, 모재와의 친화성, 동결융해 저항성, 내화학적 안정성을 향상시키는 효과가 있다.

또한 레미탈과 혼합 재료를 혼합하고 공급하는 혼합장비를 통하여 공사비용 및 작업시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한 특수하게 설계된 재포장용 장비를 사용하여 포장함으로써 도로에 통행 중인 차량이 원활하게 소통될 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명에 의한 레미탈을 이용한 콘크리트 포장의 재포장 공법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.

먼저 본 발명인 레미탈을 이용한 콘크리트 포장의 재포장 공법은 재포장할 도로면을 절삭 제거한 후 절삭면을 청소하는 절삭 및 청소단계, 초속경 시멘트와 건조모래를 혼합한 레미탈을 제조하는 레미탈 제조단계, 혼합장비를 이용하여 상기 레미탈과, 자갈, 아크릴 중합체 분산제, 물 및 혼화제를 혼합하여 혼합 콘트리트를 제조하는 혼합 콘크리트 제조단계, 상기 혼합 콘크리트를 포설장비를 이용하여 상기 절삭면에 포설하는 포설단계, 상기 포설단계 후 조면 마무리 장비를 이용하여 조면 마무리하는 조면 마무리단계, 상기 조면 마무리 단계 후 양생제를 사용하지 않고 대기 중에서 양생하는 양생단계, 상기 양생단계 후 줄눈을 시공하는 줄눈시공단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 다른 실시예로 상기 레미탈은 레미탈의 총중량을 기준으로 하여 초속경 시멘트는 30~40 중량%, 건조모래는 60~70 중량%인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예로 상기 혼합장비에서 혼합하는 혼합 콘크리트는 레미탈이 1000~1200㎏일 때를 기준으로 하여 자갈은 900~1100㎏, 아크릴 중합체 분산제는 50~80㎏, 물은 80~120㎏, 혼화제는 0.01~0.5㎏의 중량으로 혼합되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예로 상기 혼합장비는 레미탈 저장 사일로, 자갈 저장 빈, 아크릴 중합체 분산제 탱크, 물탱크, 혼화제 저장통, 믹서, 혼합 콘크리트의 혼합재료를 중량으로 계량하는 계량장치, 제어장치를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예로 상기 혼합장비는 자주식으로 작업현장으로 이동이 가능하고, 이동 중에도 연속적인 작업이 가능한 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예로 상기 포설장비는 호퍼, 벨트 컨베이어, 무한궤도식 4트랙의 후방에 위치하고 콘크리트를 고르게 펴주는 스프레딩 장치, 콘크리트 다짐용 바이브레이터, 포설마무리 장치를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예로 상기 포설마무리 장치의 도로점유폭은 4m 이하인 것으로 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예로 상기 줄눈시공단계는 재포장한 콘크리트의 압축 강도가 8~12㎫에 도달하면 쏘컷터를 이용하여 줄눈을 시공하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하기로 한다. 하기 설명은 일실시예일 뿐이고 본 발명은 이것에 국한되지 않는다.

본 발명은 대규모의 콘크리트 포장 재포장에도 적용이 가능한 보다 저렴하고, 시공성이 있는 콘크리트 포장의 재포장(ReSurfacing of Concrete Pavement, 이하 RSCP 공법이라 한다.) 공법이다.

RSCP 공법에 사용되는 시멘트 콘크리트의 요구조건은 다음과 같다.

RSCP용 시멘트 콘크리트는 포설완료 후 3시간 만에 21㎫의 압축강도를 가지는 강도의 신속한 발현, 비건조수축(Non drying Shrinkage), 1종 포틀랜드 시멘트 콘크리트 부착강도의 3.0배 정도인 양호한 부착강도, 기존 콘크리트와 유사한 탄성계수와 열팽창계수를 가짐에 따른 모재(Substrate)와의 상호 친화성(Compatibility: 온도, 하중에 의한 변형을 같게 하여 일체로 거동함으로써 유해한 응력발생을 제거하여 내구성 확보), 동결융해저항성(Resistance to Freeze-thaw), 염화칼슘(CaCl₂), 소금(NaCl) 등의 제설제에 대한 내화학적 안정성 등이 확보되어야 한다.

보수재료(Repair Material)로서의 시멘트 콘크리트에 대한 필요조건은 국제 콘크리트 보수협회 (ICRI: International Concrete Repair Institute)에서 발행된 콘크리트 보수지침(Concrete Repair Mannual)에 기술되어 있다.

따라서 본 발명에 사용되는 콘크리트는 상기와 같은 요구조건을 만족할 수 있다.

먼저 재포장할 콘크리트 도로면 포장의 일부 두께를 노면절삭기(Road Cutter)를 통해 절삭 제거한 후 재포장할 절삭면을 청소를 위한 솔을 장착한 스키드로우더(Skid Loader)와 고압분사기(High pressure water jet)로 잔재물을 제거하고, 일부 열화부위를 깨끗이 청소한다(ST1).

본 발명은 작업현장에서 초속경으로 콘크리트가 제조되어야 하기 때문에 초속경 시멘트와 건조모래를 혼합하여 혼합물을 제조한다(ST2). 상기 혼합물은 이하 레미탈(Remitar)라고 한다.

이때 상기 레미탈은 레미탈의 총중량을 기준으로 하여 초속경 시멘트는 30~40 중량%, 건조모래는 60~70 중량%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 초속경 시멘트는 36 중량%, 건조모래는 64 중량%이다.

상기 레미탈을 제조공장에서 제조하여 별도의 장비를 이용하여 작업현장으로 운반을 한다. 상기 장비는 후술한다.

본 발명의 콘크리트를 위한 혼합재료는 상기 레미탈과, 자갈, 아크릴 중합체 분산제, 물 및 혼화제를 포함하여 구성된다.

상기 자갈은 Ø13~19㎜ 정도의 크기가 바람직하다.

상기 아크릴 중합체 분산제를 사용하는 목적은 그동안 널리 보급된 스티렌 부타디엔 라텍스를 사용하는 고무질계 개질 콘크리트(LMC: Latex Modified Concrete)를 사용할 경우 포설 후 양생 시 반드시 습윤 양생포(Wet Burlap)와 폴리 에틸렌 필름 등으로 덮는 습윤양생(Wet Curing)을 하여야 하는데, 대규모 면적의 경우 소요재료, 소요인력, 소요시간의 측면에서 현실적으로 불가능하고 불합리한 문제점이 있다. 하지만 아크릴 중합체 분산제를 사용한 콘크리트는 미국에서의 이용사례와 미국콘크리트협회 위원회 548(ACI Committee 548) 문헌에서 알려진 바와 같이 대기중 양생(Air Curing)이 가능하고, 또한 상기 스티렌 부타디엔 라텍스보다 콘크리트 1㎥ 당 투입량이 절반 정도만 소요되어 경제적으로도 훨씬 유리하다. 또한 강도의 조기발현, 부착 강도의 확보, 모재와의 친화성, 동결융해 저항성, 내화학적 안정성을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명은 상기 혼합재료를 혼합하여 초속경 혼합 콘크리트를 생산하기 위하여 일반적으로 사용되는 용적측정의 이동식믹서(Volumetric Mobile Mixer)를 사용하지 않고, 엄격한 품질관리와 비용절감을 위해 별도의 혼합장비를 이용하여 제조한다(ST3).

상기 혼합장비는 이동식 콘크리트 배치 플랜트(MCBP: Mobile Concrete Batch Plant)로 불리며, 이하 MCBP라 한다.

일반적으로 콘크리트 제조를 위한 재료의 공급 시 모래, 자갈을 각각을 적재한 덤프트럭에서 굴삭기(Back Hoe)를 이용하여 콘크리트 믹서(Concrete Mixer)에 재료를 투입하는데, 상기 덤프트럭을 교대로 계속하여 굴삭기에 접근시키면서 작업해야 하기 때문에 작업 효율은 매우 저하되고, 또한 모래의 경우 보관 상태와 일기에 따라 함수비가 크게 변하여 균일한 품질의 콘크리트를 생산하는데 장애가 될 뿐만 아니라 협소한 작업 공간에서 작업하는 경우 안전에 매우 취약한 문제점이 있 다.

따라서 본 발명의 MCBP는 레미탈 저장 사일로, 자갈저장빈, 아크릴 중합체 분산제 탱크, 물탱크, 혼화제 저장통, 믹서(Mixer), 혼합 콘크리트의 혼합재료를 중량으로 계량하는 계량장치, 믹서로 보내주는 벨트 컨베이어, 스크류 컨베이어, 파이프, 에어 컴프레셔, 제너레이터, 컴퓨터 제어 패널 등을 포함하여 구성된다.

상기 MCBP는 견인차(Tractor)가 견인하는 로우베드 트레일러(Low-bed Trailer) 위에 장착되고 자주식으로 작업현장으로 이동할 수 있고, 연속적으로 이동하면서 작업이 가능한 장점이 있다.

상기 MCBP는 시간당 약 30㎥의 혼합 콘크리트 생산능력을 가지며 혼합하여 배출된 콘크리트는 포설장비의 호퍼(Hopper)로 투입된다.

상기 MCBP에서 혼합되는 혼합 콘크리트는 레미탈이 1000~1200㎏일 때를 기준으로 하여 자갈은 900~1100㎏, 아크릴 중합체 분산제는 50~80㎏, 물은 80~120㎏, 혼화제는 0.01~0.5㎏의 중량으로 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 혼합 콘크리트를 제조하면 포설장비를 통하여 도로면에 포설한다(ST4).

일반적으로 콘크리트 도로면의 포장에 사용되는 기존 포장 장비는 신설도로 포장 작업에 적합하며, 공용 중인 기존 도로에서 재포장시 사용하기에는 포설작업의 폭원으로 인하여 차량 통행 및 시공상에 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 별도의 포설장비를 사용하며 상기 포설장비는 스프레딩 장치를 무한궤도 4트랙의 후방에 구성하여 장비의 점유폭을 4m로 축소 설계함에 따라 기존 도로의 차량 통행에 문제가 없도록 하여 안전하게 작업할 수 있는 장점이 있 다.

상기 무한궤도 4트랙은 무한궤도 트랙이 앞뒤 각각 2개씩으로 구성되어 각 트랙이 개별적으로 작동한다.

상기 포설장비는 호퍼, 벨트 컨베이어, 무한궤도식 4트랙의 후방에 위치하고 콘크리트를 고르게 펴주는 스프레딩 장치, 콘크리트 다짐용 바이브레이터, 포설 마무리 장치를 포함하여 구성된다.

상기 콘크리트 포설 후에는 조면 마무리(Texturing) 시공을 한다(ST5).

상기 조면 마무리는 콘크리트 도로면의 신설포장 시와 동일한 방법으로 조면 마무리 장비(Texturing Machine)를 이용하여 횡방향 또는 종방향으로 타이닝(Tinning)을 한다.

상기 조면 마무리 후에는 양생(Curing)을 한다(ST6).

상기 양생은 별도의 양생제 살포없이 대기 중에서 양생을 실시한다.

상기 양생 후에는 줄눈시공을 한다(ST7).

상기 줄눈시공은 본 발명인 혼합 콘크리트의 압축강도가 10㎫(약 1.5hr)에 도달하면 쏘컷터(Saw Cutter)와 인력을 사용하여 콘크리트 도로면의 신설포장의 경우와 같은 방법으로 줄눈을 시공하고, 교통 개방에 필요한 기준 강도(21㎫, 3,000psi)가 발현되면 교통제한을 해제하고 작업을 완료한다.

상기와 같이 본 발명인 레미탈을 이용한 콘크리트 포장의 재포장 공법은 콘크리트 도로면을 재포장함에 있어서 초속경 시멘트와 건조모래를 혼합한 레미탈을 이용하여 강도의 조기발현, 부착강도의 확보, 모재와의 친화성, 동결융해 저항성, 내화학적 안정성을 향상시키고, 또한 레미탈과 혼합 재료를 혼합하고 공급하는 혼합장비를 통하여 공사비용 및 작업시간을 줄일 수 있으며, 기존 도로의 차량 통행에 문제가 없도록 하여 안전하게 작업할 수 있는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예를 설명하였으나, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 제조 방법에 대해 단계별로 나타낸 흐름도.

Claims (8)

1. 재포장할 도로면을 절삭 제거한 후 절삭면을 청소하는 절삭 및 청소단계;

   초속경 시멘트와 건조모래를 혼합한 레미탈을 제조하는 레미탈 제조단계;

   레미탈 저장 사일로, 자갈 저장 빈, 아크릴 중합체 분산제 탱크, 물탱크, 혼화제 저장통, 믹서, 혼합 콘크리트의 혼합재료를 중량으로 계량하는 계량장치, 제어장치를 포함하여 구성되고 자주식으로 작업현장으로 이동이 가능하여 이동하는 중에도 연속적으로 작업이 가능한 혼합장비를 이용하여 상기 레미탈과, 자갈, 아크릴 중합체 분산제, 물 및 혼화제가 혼합된 혼합 콘트리트를 제조하는 혼합 콘크리트 제조단계;

   포설장비를 이용하여 상기 절삭면에 상기 혼합 콘크리트를 포설하는 포설단계;

   상기 포설단계 후 조면 마무리 장비를 이용하여 조면 마무리하는 조면 마무리단계;

   상기 조면 마무리 단계 후 양생제를 사용하지 않고 대기 중에서 양생하는 양생단계;

   상기 양생단계 후 줄눈을 시공하는 줄눈시공단계를 포함하여 이루어지는 레미탈을 이용한 콘크리트 포장의 재포장 공법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 레미탈은 레미탈의 총중량을 기준으로 하여 초속경 시멘트는 30~40 중량%, 건조모래는 60~70 중량%인 것을 특징으로 하는 레미탈을 이용한 콘크리트 포장의 재포장 공법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 혼합장비에서 혼합되는 혼합 콘크리트는 레미탈이 1000~1200㎏일 때를 기준으로 하여 자갈은 900~1100㎏, 아크릴 중합체 분산제는 50~80㎏, 물은 80~120㎏, 혼화제는 0.01~0.5㎏의 중량으로 혼합되는 것을 특징으로 하는 레미탈을 이용한 콘크리트 포장의 재포장 공법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서

   상기 줄눈시공단계는 재포장한 콘크리트의 압축강도가 8~12㎫에 도달하면 쏘컷터를 이용하여 줄눈을 시공하는 것을 특징으로 하는 레미탈을 이용한 콘크리트 포장의 재포장 공법.

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