KR100967958B1 - 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 무기계 결합재 100중량부; 폴리머 고형분 5 ~ 20중량부; 착색 안료 1 ~ 15 중량부; 골재;를 포함하는 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물을 제시함으로써, 콘크리트 자체가 선명한 색상을 갖도록 하므로 도로표면이 손상되더라도 그 색상을 계속 유지할 수 있도록 하고, 기타 미끄럼 저항성, 표면강도, 내구성, 방수성 등이 우수한 도로포장을 제공할 수 있도록 한다.

또한, 도로의 기능에 따라 색상을 달리하여 도로 이용자의 주행 안전성 및 쾌적성, 식별용이성을 제공하여 도로의 편익을 증대, 도로의 가치를 향상(VE)시키고, 반복적인 차선도색 및 포장보수를 최소화하므로서 유지보수 비용을 절감할 수 있도록 한다.

나아가, 도료를 혼합함에 불구하고 콘크리트의 내구성 저하를 방지할 수 있도록 하므로, 강도, 내구성이 우수하면서도 색상발현이 우수한 콘크리트를 제공할 수 있도록 한다.

도로포장, 컬러, 콘크리트

Description

도로포장용 컬러 콘크리트 조성물 및 그 제조방법{COLOR CONCRETE COMPOSITION FOR PAVEMENT AND MANUFACTURING METHOD OF IT}

본 발명은 건설재료 분야에 관한 것으로서, 상세하게는, 컬러 콘크리트를 제조하기 위한 조성물에 관한 것이다.

최근의 도로기술은 교통량의 많고 적음에 따른 차로수 계산 차원을 벗어나 교통특성을 고려한 교통류의 흐름을 원활하게 함으로써, 교통용량을 늘려가는 방향으로 발전하고 있다.

이는 차로수 확장에 필요한 토지보상가 상승이나 대도시내의 확장이 불가능한 제한적 요소를 극복하기 위한 아이디어로서 긍정적인 호응을 보이고 있다.

또한 대중교통을 이용하도록 유도하는 교통정책은 대도시 및 고속도로의 버스전용차로와 톨게이트 내 하이패스 차로 등의 예와 같이, 기존의 도로체계를 어느 정도 무너뜨리고서라도 교통용량 개선방안을 정착시키고자 강행되어 왔다.

그러나 이러한 변화는 기존의 도로이용자에게 커다란 혼란을 가져오면서 불편을 초래하고, 교통사고 등 인명피해가 예상되며, 현재 이러한 기능성 차로를 식별하기 위한 방법으로 값싼 포장공법을 적용하거나 색상만 바꾼 차선도색 등의 방 식을 적용하고 있는바 문제로 지적되고 있다.

더구나 기능성 차로 특성상 보수를 위한 차단이나 우회는 더욱 극심한 교통 정체 및 혼잡을 유발하므로 도로 이용자 입장으로서는 커다란 피해를 입을 수밖에 없다.

서울시내 버스 전용차로에 사용되었던 컬러 아스팔트는 축중이 초과되는 버스들이 집중적으로 주행함에 따라 포장파손이 사회적 이슈로 떠오르고 있다.

이러한 문제를 해결하고자, 반강성 포장으로 교체하고 색상발현을 위해 표면에 페인트 도색을 적용하고 있으나, 기온차이가 심한 우리나라의 도로의 특수성상 도색의 탈리가 계속 진행됨에 따라 빈번한 보수가 예상된다.

고속도로의 경우도 대동소이한 문제를 안고 있는데, 경부고속도로의 버스전용차로는 차선도색 하나로만 구분하는 방식을 취하므로, 이용자입장에서는 조그마한 부주의로 법규를 위반할 수밖에 없고, 포장체도 축중이 초과하는 버스의 집중적 주행에 따라 포장의 파손(소성변형, 탈리 등)이 다른 차로에 비해 심한 것을 볼 수 있다.

또한, 고속도로의 통행료 징수 방법 개선을 위해 적용되는 하이패스 차로의 경우, 영업소 내의 많은 차로에서 하이패스 차로를 찾는 것은 고속주행에서 대단한 순발력을 필요로 하므로, 항상 교통사고의 위험이 내재되어 있다고 볼 수 있다.

버스전용차로나 하이패스 차로는 특성상 차량이 쾌적하고 안전하게 정체되지 않고 주행할 수 있도록 구분된 차로이기 때문에 보수를 위하여 차단을 하거나 우회를 시킬 수 없다는 특징이 있다.

따라서, 이러한 기능성 차로는 기존의 차로와 분명하게 구분되어 이용자로 하여금 식별이 용이하도록 최대한 서비스를 제공해야 하며, 유지보수를 최소화할 수 있도록 내구성 있는 포장공법을 적용해야 할 필요성이 있다.

위와 같은 필요성을 충족하기 위하여 공용중인 도로에서 시공이 가능한 컬러 콘크리트 포장의 개발은 시기적절하며 필수불가결하다고 볼 수 있다.

종전의 컬러 콘크리트는 중차량의 하중에 견딜 수 있는 강도나 내구성을 요하는 재료가 아니기 때문에 색상발현에만 주된 관점이 있다는 점에서 문제로 지적되어 왔다.

정리하면, 현재로서는 대부분 페인트와 같은 도색제에 의해 도로포장의 표면을 도색하는 방식을 적용하고 있으나, 전용차로를 이용하는 차량은 버스가 주종을 이루므로, 표면의 도색이 쉽게 파손되어 색상의 유지가 어렵다는 점(조기파손, 변색), 피막이 백화현상에 의해 변색되기 쉽다는 점, 미끄럼 저항성이 저하되므로 우천시 사고 발생의 우려가 높다는 점, 기타 표면강도, 내구성, 방수성이 약하다는 점 등의 문제를 안고 있다.

이에 비해, 콘크리트 자체가 색상을 가지는 컬러 콘크리트를 전용차로의 포장에 적용하는 경우, 표면이 손상되더라도 그 색상을 계속 유지할 수 있으므로, 대단히 효율적이라 할 수 있다.

그러나, 이러한 컬러 콘크리트에 관한 종래의 기술은, 색상의 발현이 선명하지 못하다는 점, 선명한 색상 발현을 위해 안료를 과다하게 사용하는 경우 강도가 저하하고 비용이 과도하게 상승한다는 점, 시공이 어렵다는 점 등의 문제를 안고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 콘크리트 자체가 선명한 색상을 갖도록 하므로 도로표면이 손상되더라도 그 색상을 계속 유지할 수 있도록 하고, 기타 미끄럼 저항성, 표면강도, 내구성, 방수성 등이 우수한 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 무기계 결합재 100중량부; 폴리머 고형분 5 ~ 20중량부; 착색 안료 1 ~ 15 중량부; 골재;를 포함하는 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물을 제시한다.

상기 무기계 결합재는 포틀랜드 시멘트, 조강 시멘트, 초속경 시멘트 중 어느 하나를 적용할 수 있다.

상기 폴리머 고형분에 의한 개질재는 분산형인 것이 바람직하다.

상기 폴리머 고형분에 의한 개질재는 SB(Styrene-Butadiene) 라텍스, PAE 에멀젼, EVA 에멀젼, 에폭시수지, 아크릴수지, 폴리에스터 중 어느 하나 이상의 재질에 의해 구성된 것이 바람직하다.

상기 폴리머 고형분에 의한 개질재는 백색인 것이 바람직하다.

상기 폴리머 고형분에 의한 개질재는 SB(Styrene-Butadiene) 라텍스인 것이 바람직하다.

상기 착색 안료는 에멀젼 형태인 것이 바람직하다.

상기 착색 안료는 상기 폴리머 고형분에 의한 개질재 기준 100 중량부에 대하여, 1 ~ 8 중량부가 포함된 것이 바람직하다.

상기 골재 중 세골재는 상기 무기계 결합재 100 중량부에 대하여, 150 ~ 300 중량부가 포함된 것이 바람직하다.

상기 골재 중 조골재는 상기 무기계 결합재 100 중량부에 대하여, 150 ~ 250 중량부가 포함된 것이 바람직하다.

물은 상기 무기계 결합재 100 중량부에 대하여, 30 ~ 50 중량부가 포함된 것이 바람직하다.

지연제가 더 포함된 것이 바람직하다.

상기 지연제는 0.1 ~ 1 중량부가 포함된 것이 바람직하다.

소포제가 더 포함된 것이 바람직하다.

상기 소포제는 0.5 ~ 2 중량부가 포함된 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 수단으로서, 무기계 결합재 100중량부, 세골재 150 ~ 300 중량부, 조골재 150 ~ 250 중량부, 물 30 ~ 50 중량부를 혼합하는 콘크리트 배합단계; 폴리머 고형분 5 ~ 20중량부, 착색 안료 1 ~ 15 중량부를 혼합하는 컬러 폴리머 배합단계; 상기 배합된 콘크리트와 상기 컬러 폴리머를 혼합하는 단계;를 포함하는 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물의 제조방법을 제시한다.

상기 컬러 폴리머 배합단계에서 상기 착색 안료는 1 ~ 8 중량부를 혼합하는 것이 바람직하다.

상기 콘크리트 배합단계에서 지연제 0.1 ~ 1 중량부를 추가로 혼합하는 것이 바람직하다.

상기 콘크리트 배합단계에서 소포제 0.5 ~ 2 중량부를 추가로 혼합하는 것이 바람직하다.

본 발명은 콘크리트 자체가 선명한 색상을 갖도록 하므로 도로표면이 손상되더라도 그 색상을 계속 유지할 수 있도록 하고, 기타 미끄럼 저항성, 표면강도, 내구성, 방수성 등이 우수한 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물을 제시한다.

또한, 도로의 기능에 따라 색상을 달리하여 도로 이용자의 주행 안전성 및 쾌적성, 식별용이성을 제공하여 도로의 편익을 증대, 도로의 가치를 향상(VE)시키고, 반복적인 차선도색 및 포장보수를 최소화하므로서 유지보수 비용을 절감할 수 있도록 한다.

나아가, 도료를 혼합함에 불구하고 콘크리트의 내구성 저하를 방지할 수 있도록 하므로, 강도, 내구성이 우수하면서도 색상발현이 우수한 콘크리트를 제공할 수 있도록 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물은 기본적으로, 무기계 결합재 100중량부; 폴리머 고형분 5 ~ 20중량부; 착색 안료 1 ~ 15 중량부; 골재;를 포함하여 구성된다(이하, 모든 구성성분의 중량부는 무기계 결합재 100중량부를 기준으로 한 것이다).

시멘트와 같은 무기계 결합재와 착색 안료는 상호 고루 분산되기 어려운 재질이므로, 종래와 같이 이들만으로 컬러 콘크리트 조성물을 구성하는 경우, 선명한 색상의 발현이 어렵고, 변색이 일어나기 쉽다는 문제가 있다.

이에 비해, 본 발명의 경우 적절한 양의 폴리머 개질재를 무기계 결합재, 착색 안료와 함께 혼합하는데, 이러한 폴리머 개질재는 유기계 재질로서 조성물 내에서 보호 피막을 형성하는바, 화학적 반응 없는 착색이 가능하여 콘크리트 물성(강도)저하를 억제할 수 있고, 선명한 색상을 발현할 수 있으며, 장시간 사용해도 변색이 되지 않는다는 장점을 가진다.

무기계 결합재는 일반적인 포틀랜드 시멘트를 사용할 수도 있고, 긴급보수를 목적으로 사용되는 조강 시멘트, 초속경 시멘트를 사용하더라도, 상기 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

폴리머 개질재로는 분산형(액상), 재분산형(분말)을 모두 적용할 수 있으나, 선명한 색상의 발현을 위해서는, 분산성 및 착색이 양호한 에멀젼 형태의 분산형이 더욱 바람직한 것으로 나타났다.

폴리머 개질재의 구체적 예로는 에멀젼 형태에 있어서 수밀성, 접착성 및 내구성이 우수한 SB(Styrene-Butadiene) 라텍스, PAE 에멀젼, EVA 에멀젼, 에폭시수지, 아크릴수지, 폴리에스터 등의 재질을 들 수 있다.

원하는 색상이 선명하게 발현되기 위해서는 폴리머 개질재는 백색을 사용하는 것이 좋으므로, 위 예 중 이를 충족하는 SB(Styrene-Butadiene) 라텍스가 가장 바람직하다고 할 수 있다.

착색 안료의 경우에도 상기와 동일한 이유로 액상인 에멀젼 형태의 재료를 사용하는 것이 바람직하며, 무기 계열과 유기 계열 모두가 적용 가능한 것으로 나타났다.

착색 안료는 폴리머 개질재 기준 100 중량부에 대하여, 1 ~ 15 중량부를 적용하는 것이 적절하며, 1 ~ 8 중량부를 적용하는 경우 더욱 선명한 색상을 나타내는 것으로 확인되었다.

골재 중 세골재는 무기계 결합재 100 중량부에 대하여, 150 ~ 300 중량부가 포함되는 것이 좋고, 조골재는 무기계 결합재 100 중량부에 대하여, 150 ~ 250 중량부가 포함되는 것이 좋으며, 물은 무기계 결합재 100 중량부에 대하여, 30 ~ 50 중량부가 포함되는 것이 바람직한 것으로 나타났다.

더욱 우수한 물성의 확보를 위해서는 0.1 ~ 1 중량부의 지연제, 0.5 ~ 2 중량부의 소포제가 더 포함되는 것이 바람직한 것으로 나타났다.

이와 같은 컬러 콘크리트 조성물의 제조방법은, 우선 무기계 결합재 100중량부, 세골재 150 ~ 300 중량부, 조골재 150 ~ 250 중량부, 물 30 ~ 50 중량부를 혼합하여 콘크리트를 배합하고, 폴리머 고형분 5 ~ 20중량부, 착색 안료 1 ~ 15 중량부를 혼합하여 컬러 폴리머를 배합한 후(도 1), 이들 배합된 콘크리트와 컬러 폴리머를 혼합하는 방식을 취하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.

지연제와 소포제는 위 콘크리트 선배합 단계에서 혼합하는 것이 좋다.

이하, 본 발명의 효과를 알아보기 위한 구체적인 실시예에 관하여 설명한다.

하기 실시예에서는 SB 라텍스를 폴리머 개질제로 사용하였고, 구체적으로는 긴급공사용 초속경 VES시멘트, (주)중앙폴리텍의 SB라텍스 및 (주)우신피그먼트의 유기계 안료를 사용하였다.

무기계 결합재로서 초속경시멘트 360중량부와 세골재 927중량부, 굵은골재(13mm이하) 759중량부, 소포제 2.2중량부, 물 75중량부를 콘크리트 혼합기에 넣고 혼합하였다.

SB라텍스 115중량부에 컬러 안료를 0중량부, 1.0중량부, 3.0중량부, 5.0중량부의 4가지 실시예로 변화를 주면서 각각 제조한 후, 이를 상기 배합된 콘크리트 제조물에 첨가하여 혼합생산하였다.

상기 실시예 1 내지 4에서 제조한 컬러 콘크리트 조성물에 대해서 KS F 2402에 의거하여 슬럼프를 측정하였고, KS F 2409에 의거하여 공기량을 측정하였다.

슬럼프는 작업성을 고려할 때, 19±3cm가 적당하다.

표 1은 위 실험결과를 나타낸 것이다.

SB 라텍스에 안료를 첨가하지 않은 기존 콘크리트 포장체(비교예)와 비교해볼 때, 본 발명에 의한 조성물인 실시예 1 내지 3과 슬럼프 및 공기량의 차이가 거의 없으며, 긴급공사를 감안할 경우라도 초기 압축강도와 휨강도의 차이가 거의 발생하지 않음을 알 수 있었다.

즉, 본 발명인 라텍스에 안료를 1 내지 8 중량부로 첨가하더라도, 기존 콘크리트 포장의 물성치와 거의 변화가 없다는 점, 즉 폴리머 개질 콘크리트의 우수한 특성발현이 그래로 유지됨을 확인할 수 있다.

또한 컬러 폴리머에 의한 색상변화는 안료 첨가에 따라 도 2 이하의 사진과 같이 다양하게 변화되는 것을 확인할 수 있다.

이러한 컬러 콘크리트 조성물은 도 2 이하의 사진에 나타난 바와 같이, 대단히 선명한 색상을 갖는 것으로 확인되었는바, 장차 도로에 설치되는 버스전용차로, 어린이 보호구역, 하이패스 구간 등 색상을 요구하는 포장구간에 다양한 방식으로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 조성물 중 컬러 폴리머 배합과정의 사진.

도 2 내지 6은 본 발명에 의한 조성물이 양생된 콘크리트 시료의 사진.

Claims (19)

1. 무기계 결합재 100중량부에 대하여,

   SB(Styrene-Butadiene) 라텍스, PAE 에멀젼, EVA 에멀젼, 에폭시수지, 아크릴수지, 폴리에스터 중 어느 하나 이상의 재질에 의해 구성된 폴리머 고형분 5 ~ 20중량부;

   착색 안료 1 ~ 15 중량부;

   골재;를 포함하고,

   상기 골재 중 세골재는 상기 무기계 결합재 100 중량부에 대하여, 150 ~ 300 중량부가 포함되며,

   상기 골재 중 조골재는 상기 무기계 결합재 100 중량부에 대하여, 150 ~ 250 중량부가 포함되고,

   물은 상기 무기계 결합재 100 중량부에 대하여, 30 ~ 50 중량부가 포함된 것을 특징으로 하는 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물.
2. 제1항에 있어서,

   상기 무기계 결합재는 포틀랜드 시멘트, 조강 시멘트, 초속경 시멘트 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물.
3. 제1항에 있어서,

   상기 폴리머 고형분에 의한 개질재는 분산형인 것을 특징으로 하는 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 폴리머 고형분에 의한 개질재는 백색인 것을 특징으로 하는 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물.
6. 제5항에 있어서,

   상기 폴리머 고형분에 의한 개질재는 SB(Styrene-Butadiene) 라텍스인 것을 특징으로 하는 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물.
7. 제1항에 있어서,

   상기 착색 안료는 에멀젼 형태인 것을 특징으로 하는 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물.
8. 제1항에 있어서,

   상기 착색 안료는 상기 폴리머 고형분에 의한 개질재 기준 100 중량부에 대하여, 1 ~ 8 중량부가 포함된 것을 특징으로 하는 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 제1항에 있어서,

    지연제가 더 포함된 것을 특징으로 하는 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물.
13. 제12항에 있어서,

    상기 지연제는 0.1 ~ 1 중량부가 포함된 것을 특징으로 하는 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물.
14. 제1항에 있어서,

    소포제가 더 포함된 것을 특징으로 하는 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물.
15. 제14항에 있어서,

    상기 소포제는 0.5 ~ 2 중량부가 포함된 것을 특징으로 하는 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물.
16. 무기계 결합재 100중량부에 대하여, 세골재 150 ~ 300 중량부, 조골재 150 ~ 250 중량부, 물 30 ~ 50 중량부를 혼합하는 콘크리트 배합단계;

    SB(Styrene-Butadiene) 라텍스, PAE 에멀젼, EVA 에멀젼, 에폭시수지, 아크릴수지, 폴리에스터 중 어느 하나 이상의 재질에 의해 구성된 폴리머 고형분 5 ~ 20중량부, 착색 안료 1 ~ 15 중량부를 혼합하는 컬러 폴리머 배합단계;

    상기 배합된 콘크리트와 상기 컬러 폴리머를 혼합하는 단계;를

    포함하는 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물의 제조방법.
17. 제16항에 있어서,

    상기 컬러 폴리머 배합단계에서

    상기 착색 안료는 1 ~ 8 중량부를 혼합하는 것을 특징으로 하는 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물의 제조방법.
18. 제16항에 있어서,

    상기 콘크리트 배합단계에서

    지연제 0.1 ~ 1 중량부를 추가로 혼합하는 것을 특징으로 하는 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물의 제조방법.
19. 제16항 또는 제18항에 있어서,

    상기 콘크리트 배합단계에서

    소포제 0.5 ~ 2 중량부를 추가로 혼합하는 것을 특징으로 하는 도로포장용 컬러 콘크리트 조성물의 제조방법.

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