KR100982653B1 - 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물, 이를 이용한 경계석 블록 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 경계석 블록 - Google Patents

속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물, 이를 이용한 경계석 블록 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 경계석 블록 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 폴리머 혼화재 0.05~12중량%, 속경형 무기질 결합재 3~28중량%, 잔골재 23~57중량%, 굵은골재 13~42중량% 및 물 0.1~7중량%을 포함하고, 상기 폴리머 혼화재는 아크릴 수지를 포함하며, 상기 속경형 무기질 결합재는, 시멘트, 초기강도 발현을 위한 칼슘설포알루미네이트, 수분을 만나면 상온에서 수산화칼슘과 화학적 반응을 일으켜 시멘트 성질을 가지는 화합물을 형성하는 포졸란 재료인 바텀애쉬와 고로슬래그를 포함하는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물, 이를 이용한 경계석 블록 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 경계석 블록에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 폴리머 혼화재를 혼입하여 물-시멘트비를 낮추고, 모르타르 내부에 물을 저류시키는 보수 능력을 개선하며, 모르타르의 휨, 인장, 부착강도 및 내구성능을 개선시킬 수 있으며, 산업 폐기물이고 재료 자체의 함수율이 높은 포졸란 재료를 사용함으로써 보수 능력이 개선되고 산업 폐기물의 재활용 측면에서 유용할 뿐만 아니라 포졸란 재료는 시멘트를 대체하여 사용할 수 있으므로 재료 비용도 절감할 수 있다.

Description

속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물, 이를 이용한 경계석 블록 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 경계석 블록{Rapid setting polymer cement mortar composite, manufacturing method of boundary block using the composite and boundary block manufactured by the method}
본 발명은 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 경계석 블록 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리머 혼화재를 혼입하여 물-시멘트비를 낮추어 휨, 인장, 부착강도 및 내구성능을 개선시킬 수 있고, 재료 자체의 함수율이 높은 산업 폐기물인 포졸란 재료를 사용함으로써 보수 능력이 개선되고 산업 폐기물의 재활용 측면에서 유용하며, 함수율이 높은 포졸란 재료를 사용함으로써 폴리머 혼화재를 소량 첨가하여도 물/시멘트(W/C) 비를 효과적으로 감소시켜 기존의 시멘트 모르타르 조성물 보다 매우 높은 강도 발현 및 내구성 개선 효과를 나타낼 수 있는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물, 이를 이용한 경계석 블록의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 경계석 블록에 관한 것이다.
일반적으로, 도로에는 차량과 보행자의 안전한 통행을 위해 인도와 차도로 구분하고 있으며, 그 인도와 차도를 구분하기 위해 그 경계선상에 보차도 경계블록이 설치된다.
종래 보차도 경계블록은 사각형 단면구조를 갖는 육면체로 구성되어 있으며, 그 가공방식에 따라, 천연 화강 경계석, 일반콘크리트 경계석 및 인조 화강 경계석등으로 구분된다.
그중 천연 화강 경계석은 미관이 미려한 장점이 있는 반면에, 가격이 비싸며 대부분을 수입에 의존해야 하는 문제점이 있다.
또한, 일반콘크리트 경계석은 대량생산이 가능하여 가격이 저렴한 반면에, 색상 및 질감 등의 미관이 미려하지 못한 단점이 있다.
그리고, 인조 화강 경계석의 경우에는 대리석 조각과 콘크리트를 혼합하여 경계석을 제조하고, 그 표면을 물과 연마기를 이용하여 연삭하여 제조하는 방식의 것으로서, 앞서 설명한 일반콘크리트 경계석보다는 외관 품질이 우수하지만 천연 화강 경계석보다는 다소 떨어지며, 또 연마 가공작업에 많은 인력 및 시간이 소요되는 문제점이 있다.
현재, 많이 사용되고 있는 차도와 인도를 구분하는 경계석은 시멘트 콘크리트 경계석과 석재 경계석으로 대별할 수 있다.
시멘트 콘크리트 경계석은 재료의 구입 및 제조가 용이하여 석재 경계석에 비하여 제조원가를 크게 절감할 수 있는 장점이 있으나, 이 또한 자중이 크기 때문에 운반이나 설치 작업 시 많은 문제점을 가지고 있다.
또한, 시멘트 콘크리트 경계석은 경화특성상 고강도 발현을 위하여 장시간에 걸친 양생시간이 소요되므로, 제조 시 사용되는 거푸집의 회전효율이 낮아 생산성을 저하시키는 문제점도 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 폴리머 혼화재를 혼입하여 물-시멘트비를 낮추어 휨, 인장, 부착강도 및 내구성능을 개선시킬 수 있고, 산업 폐기물이고 재료 자체의 함수율이 높은 포졸란 재료를 사용함으로써 보수 능력이 개선되고 산업 폐기물의 재활용 측면에서 유용하며, 함수율이 높은 포졸란 재료를 사용함으로써 폴리머를 소량 첨가하여도 물/시멘트(W/C) 비를 효과적으로 감소시켜 기존의 시멘트 모르타르 조성물보다 매우 높은 강도 발현 및 내구성 개선 효과를 나타낼 수 있는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물, 이를 이용한 경계석 블록의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 경계석 블록을 제공함에 있다.
본 발명은, 폴리머 혼화재 0.05~12중량%, 속경형 무기질 결합재 3~28중량%, 잔골재 23~57중량%, 굵은골재 13~42중량% 및 물 0.1~7중량%을 포함하고, 상기 폴리머 혼화재는 아크릴 수지를 포함하며, 상기 속경형 무기질 결합재는, 시멘트, 초기강도 발현을 위한 칼슘설포알루미네이트, 수분을 만나면 상온에서 수산화칼슘과 화학적 반응을 일으켜 시멘트 성질을 가지는 화합물을 형성하는 포졸란 재료인 바텀애쉬와 고로슬래그를 포함하는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 제공한다.
상기 폴리머 혼화재는 실록산 수지와 무기산화물을 더 포함하며, 상기 실록산 수지는 폴리머 혼화재에 대하여 3~35중량% 함유되고, 상기 무기산화물은 폴리머 혼화재에 대하여 0.5~15중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 무기산화물은 SiO2, Al2O3, TiO2 및 ZrO2 중에서 선택된 1종 이상의 물질인 것이 바람직하다.
상기 폴리머 혼화재는 소포제를 더 포함하며, 상기 소포제는 폴리머 혼화재에 대하여 0.05~2중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 속경형 무기질 결합재는, 보통 시멘트 30~80중량%, 칼슘 설포 알루미네이트 5~25중량%, 바텀애쉬 10~60중량% 및 고로슬래그 5~20중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은, 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 무기질 안료 0.1~5중량%를 더 포함할 수 있으며, 상기 무기질 안료는 산화티탄, 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(CrO3), 자색 산화철 및 흑색 산화철 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 감수제를 더 포함할 수 있으며, 상기 감수제는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 0.01~2중량% 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 지반의 상측에 경계석을 형성하는 거푸집을 조립하는 단계와, 상기 거푸집에 상기 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 타설하는 단계와, 타설된 상기 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 양생하는 단계 및 양생된 조성물에서 거푸집을 탈형하여 경계석 블록을 형성하는 단계를 포함하는 경계석 블록 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 경계석 블록의 거푸집을 조립하는 단계와, 조립된 거푸집을 원심력 다짐기 또는 진동다짐기에 거치하는 단계와, 상기 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 상기 거푸집에 타설하는 단계와, 타설된 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 양생하는 단계 및 양생된 상기 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 거푸집에서 탈형하는 단계를 포함하는 경계석 블록 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 경계석 블록 제조방법으로 제조되고, 경계석 블록의 상면에 길이방향으로 홈이 형성되어 있고 상기 홈에 야광 물질이 도포되거나 야광체가 삽입되어 야광부가 형성되거나, 경계석 블록의 상면에 야광 물질이 코팅되거나 도포되어 야광부가 형성됨으로써 야간 시인성이 확보된 경계석 블록을 제공한다.
본 발명에 의하면, 폴리머 혼화재를 혼입하여 물-시멘트비를 낮추어 조성물의 휨, 인장, 부착강도 및 내구성능을 개선시킬 수 있다.
산업 폐기물이고 재료 자체의 함수율이 높은 포졸란 재료를 사용함으로써 보수 능력이 개선되고 산업 폐기물의 재활용 측면에서 유용하며, 폴리머 혼화재를 사용함으로써 조성물의 경화시간, 작업성, 연성 및 보수능력을 개선할 수 있다.
재료 자체의 함수율이 높은 포졸란 재료를 사용함으로써 폴리머를 소량 첨가하여도 물/시멘트(W/C) 비를 효과적으로 감소시켜 기존의 시멘트 모르타르 조성물 보다 매우 높은 강도 발현 및 내구성 개선 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 산업 폐기물인 포졸란 재료는 시멘트를 대체하여 사용할 수 있으므로 재료 비용도 절감할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 경계석 블록의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 경계석 블록의 다른 예를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 경계석 블록의 또 다른 예를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 폴리머 혼화재, 속경형 무기질 결합재, 잔골재, 굵은골재 및 물을 포함한다. 상기 폴리머 혼화재는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 0.05~12중량% 함유되고, 상기 속경형 무기질 결합재는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 3~28중량% 함유되며, 상기 잔골재는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 23~57중량% 함유되고, 상기 굵은골재는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 13~42중량% 함유되며, 물은 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 0.1~7중량% 함유되는 것이 바람직하다.
골재는 잔골재와 굵은 골재로 구분되며, 입경이 5㎜ 이하인 것을 잔골재라 하고 입경이 5㎜ 보다 큰 것을 굵은 골재로 구분한다. 잔골재는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 23~57중량% 함유되는 것이 바람직하고, 굵은 골재는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 13~42중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 폴리머 혼화재는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 경화시간, 작업성, 연성 및 보수능력을 개선할 수 있는 물성을 갖는 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리머 혼화재는 아크릴 수지를 포함하며, 실록산 수지, 무기산화물 및 소포제를 더 포함할 수 있다. 상기 폴리머 혼화재가 실록산 수지, 무기산화물 및 소포제를 더 포함하는 경우, 상기 아크릴 수지는 폴리머 혼화재에 대하여 50~80중량% 함유되는 것이 바람직하고, 상기 실록산 수지는 폴리머 혼화재에 대하여 3~35중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 무기산화물은 폴리머 혼화재에 대하여 0.5~15중량% 함유되는 것이 바람직하고, 상기 소포제는 폴리머 혼화재에 대하여 0.05~2중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 아크릴(Acryl) 수지는 햇빛 등의 날씨 및 기후에 견디는 성질인 내후성(耐候性)이 우수하여 외부 환경 변화(날씨 및 기후 변화)에 의한 부식 등을 억제함과 동시에 시멘트 모르타르 경계석 내부로 침투하여 일체화 시켜줌으로써 부착강도 및 인성을 개선하고, 안료 등에 의한 착색성을 좋게 하기 위하여 첨가한다.
상기 폴리머 혼화재가 실록산 수지, 무기산화물 및 소포제를 더 포함하는 경우, 상기 아크릴 수지는 폴리머 혼화재에 대하여 50~80중량%가 혼입되는 것이 바람직한데, 아크릴 수지의 함량이 80중량%를 초과하면 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 점도가 낮아져 재료분리가 발생할 수 있고, 아크릴 수지의 함량이 50중량% 미만이면 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 작업성 및 경계석의 강도가 저하될 수 있다.
상기 실록산 수지는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 점도를 저하시켜 작업성을 유지할 뿐만 아니라 연성의 성질을 증진시키기 위해 사용된다. 또한 내산 및 내알칼리성에 우수하고, 강도를 개선하기 위하여 사용한다. 상기 실록산 수지는 폴리머 혼화재에 대하여 3~35중량%가 혼입되는 것이 바람직한데, 실록산 수지의 함량이 35중량%를 초과하면 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 실록산 수지의 함량이 3중량% 미만이면 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 작업성은 개선되나, 경계석의 성능이 저하가 발생될 수 있다.
상기 무기산화물은 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 무기산화물은 SiO2, Al2O3, TiO2 및 ZrO2 중에서 선택된 1종 이상의 물질인 것이 바람직하다. 무기산화물의 입자의 입경은 10㎚~500㎛ 범위인 것이 바람직한데, 10㎚ 미만인 경우에는 무기산화물의 제조가 어려울 뿐만 아니라 가격이 비싸 경제적이지 못하고, 500㎛를 초과하는 경우에는 입자간 결합에 어려움이 발생될 수 있어 강도 개선의 효과가 미약할 수 있다. 상기 무기산화물은 폴리머 혼화재에 대하여 0.5~15중량%가 혼입되는 것이 바람직한데, 무기산화물의 함량이 15중량%를 초과하면 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 점도가 떨어져 조성물의 재료분리가 발생되고 작업성이 저하될 수 있으며, 무기산화물의 함량이 0.5중량% 미만이면 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 작업성은 개선되나, 경계석의 강도 및 내구성이 저하될 수 있다.
상기 소포제는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 소포제는 폴리머 혼화재에 대하여 0.05~2중량%가 혼입되는 것이 바람직한데, 소포제의 함량이 2중량%를 초과하면 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 공기가 연행되어 재료분리가 발생되고 강도 및 내구성이 저하될 수 있으며, 소포제의 함량이 0.05중량% 미만이면 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 재료분리 현상이 저하되나, 경계석의 강도 및 내구성이 저하될 수 있다.
상기 폴리머 혼화재는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 0.05~12중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 폴리머 혼화재의 함량이 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 12중량%를 초과하면 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 점도가 높아져 작업성(슬럼프)이 떨어지고, 수화반응을 지연시켜 조기 압축강도 발현을 저하시킴과 동시에 가격경쟁력이 저하될 수 있다. 상기 폴리머 혼화재의 함량이 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 0.05중량% 미만이면 경계석의 보수능력, 강도 및 내구성이 저하될 수 있다.
상기 속경형 무기질 결합재는 시멘트 30~80중량%, 칼슘 설포 알루미네이트 5~25 중량%, 바텀애쉬(bottom ash) 10~60중량% 및 고로슬래그 5~20중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 바텀애쉬와 고로슬래그는 자신은 포졸란 재료로서, 자신은 수분(물)과 반응하지 않지만 수분을 만나면 상온에서 수산화칼슘과 화학적 반응을 일으켜 시멘트 성질을 가지는 화합물을 형성한다. 포졸란 재료인 바텀애쉬와 고로슬래그는 물-시멘트비를 감소시키고, 장기 강도와 내구성을 증가시키는 역할을 한다.
상기 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용할 수 있는데, 보통 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 바텀애쉬(bottom ash) 및 고로슬래그는 잠재 수경성 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용하는데, 중량비가 증가하면 초기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다. 상기 바텀애쉬는 화력 발전소로부터 발생되는 산업폐기물로서 잠재 수경성 특성을 가지고 있으나, 재료 자체의 함수율이 높아 내수성은 작다. 바텀애쉬는 속경형 무기질 결합재에 대하여 10~60중량% 함유되는 것이 바람직하다. 바텀애쉬의 함량이 10중량% 미만일 경우에는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 초기강도는 발현되나 장기강도 및 내구성이 저하될 수 있고, 바텀애쉬의 함량이 60중량%를 초과하는 경우에는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 작업성 및 장기강도는 개선되나 초기강도 발현을 지연시킬 수 있다.
상기 고로슬래그는 잠재 수경성 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 고로슬래그의 중량비가 증가하면 초기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다. 고로슬래그 대신에 플라이애쉬, 실리카분말 및 실리카흄을 사용할 수도 있다. 상기 고로슬래그는 속경형 무기질 결합재에 대하여 5~20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 고로슬래그의 함량이 5중량% 미만일 경우에는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 초기강도는 발현되나 장기강도 및 내구성이 저하될 수 있고, 고로슬래그의 함량이 20중량%를 초과하는 경우에는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 작업성 및 장기강도는 개선되나, 초기강도 발현을 지연시킬 수 있다.
상기 칼슘 설포 알루미네이트는 초기강도 발현을 위하여 사용한다. 칼슘설포 알루미네이트의 함량이 증가하면 빠른 경화특성을 나타내며, 그 함량이 5중량% 미만일 경우 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 초기강도 개선 효과가 미약할 수 있고, 25중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 작업성이 저하될 수 있다.
상기 속경형 무기질 결합재는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 3~28중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 속경형 무기질 결합재의 함량이 28중량%를 초과하면 작업성, 강도 및 내구성은 개선되나 건조수축 및 경제성이 떨어질 수 있고, 상기 속경형 무기질 결합재의 함량이 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 3중량% 미만이면 건조수축은 적어지나 강도 및 내구성이 저하될 수 있다.
본 발명의 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 감수제 0.01~2중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 감수제는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선한다. 감수제의 종류에는, 폴리칼본산계, 멜라민계, 나프탈렌계 등이 있는데, 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제는 폴리칼본산계 감수제에 비하여 강도 및 내구성의 개선 효과가 미약하고, 물-시멘트비의 저감 효과가 크지 않으며, 폴리머 혼화재와의 혼화성이 나쁘다는 단점이 있다. 따라서, 본 발명에 의한 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에는 폴리칼본산계 감수제를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 무기질 안료 0.1~5중량%를 더 포함할 수 있다. 무기질 안료를 함유하는 경우, 안정적으로 원하는 색상을 발현할 수 있다는 측면에서 바람직하다. 상기 무기질 안료는 산화티탄, 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(Cr2O3), 자색 산화철 및 흑색 산화철(카본 블랙) 중에서 선택된 1종 이상을 물질을 사용할 수 있으며, 이에 의해 적색, 녹색, 황색, 흑색, 청색, 흰색 등 다양한 색상을 구현할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다.
속경형 무기질 결합재, 잔골재 및 굵은골재를 일정 비율로 혼합하여 강제 믹서에 교반한다. 상기 속경형 무기질 결합재는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 3~28중량% 함유되게 혼합하고, 상기 잔골재는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 23~57중량% 함유되게 혼합하며, 상기 굵은골재는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 13~42중량% 함유되게 혼합하는 것이 바람직하다.
속경형 무기질 결합재, 잔골재 및 굵은골재가 혼합된 혼합물에 물과 폴리머혼화재를 일정 비율로 추가로 혼합하여 1~10분간 교반한다. 이때, 감수제와 무기질 안료를 함께 혼합할 수도 있다. 상기 폴리머 혼화재는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 0.05~12중량% 함유되게 혼합하고, 물은 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 0.1~7중량% 함유되게 혼합하는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 이용하여 경계석 블록을 제조하는 방법을 설명한다.
지반의 상측에 용도에 따라 경계석을 형성하는 거푸집을 조립한다.
거푸집에 상술한 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 타설한다. 상술한 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 거푸집에 의해 성형함으로써, 경계석 블록을 형성할 수 있는데, 이는 지하로 수분을 용이하게 통과시킴과 함께 장시간에 걸쳐 일정량의 수분을 머금을 수 있어, 보수된 수분의 기화열에 의해 도로 및 주변의 온도를 낮출 수 있다는 효과가 있다.
타설된 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 양생한다.
양생된 조성물에서 거푸집을 탈형하여 경계석 블록을 형성한다.
나아가, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 경계석 블록(100)의 상면에 길이방향으로 홈을 형성하고, 홈에 야광 물질을 도포하거나 야광체를 삽입하여 야광부(10)가 형성되게 할 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 경계석 블록(100)의 표면에 야광체를 코팅하거나 도포하여 야광부(10)를 형성할 수도 있다. 이와 같이 야광부(10)가 형성될 경우 야간 시인성이 확보되어 야간 교통사고의 예방에 기여할 수 있다.
이러한 경계석 블록은 앞서 설명한 바와 같이 현장에서 직접 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 타설하여 형성할 수도 있고, 후술하는 바와 같이 공장에서 제조하고 제조된 경계석 블록을 현장에 설치할 수도 있다.
공장에서 경계석 블록을 제조하는 방법은 다음과 같다.
용도에 맞는 경계석 블록의 거푸집을 조립하고, 조립된 거푸집을 원심력 다짐기 또는 진동다짐기에 거치한다. 상술한 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 거푸집에 타설하고, 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 양생한 후, 양생된 상기 조성물을 거푸집에서 탈형한다.
이하에서, 본 발명 따른 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
속경형 무기질 결합재 15중량%, 잔골재 42중량%, 굵은골재 37중량%를 혼합하여 강제 믹서에서 교반시킨 후, 물 2중량%, 폴리머 혼화재 3중량% 및 감수제 1중량%를 더 혼합하여 2~3분간 교반하여 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
상기 속경형 무기질 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 40중량%, 칼슘설포알루미네이트 20중량%, 바텀애쉬(bottom ash) 30중량% 및 고로슬래그 10중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 폴리머 혼화재로는 아크릴 수지만을 사용하였다.
상기 감수제는 폴리칼본산계 감수제를 사용하였다.
<실시예 2>
속경형 무기질 결합재 15중량%, 잔골재 42중량%, 굵은골재 37중량%를 혼합하여 강제 믹서에서 교반시킨 후, 물 2중량%, 폴리머 혼화재 3중량% 및 감수제 1중량%를 더 혼합하여 2~3분간 교반하여 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
상기 속경형 무기질 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 40중량%, 칼슘설포알루미네이트 20중량%, 바텀애쉬(bottom ash) 30중량% 및 고로슬래그 10중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 폴리머 혼화재는 아크릴 수지 60중량%, 실록산 수지 20중량%, 무기산화물 19중량% 및 소포제 1중량%의 비율로 혼합하여 사용하였다.
상기 감수제는 폴리칼본산계 감수제를 사용하였다.
<실시예 3>
속경형 무기질 결합재 15중량%, 잔골재 42중량%, 굵은골재 37중량%를 혼합하여 강제 믹서에서 교반시킨 후, 물 2중량%, 폴리머 혼화재 3중량% 및 감수제 1중량%를 더 혼합하여 2~3분간 교반하여 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
상기 속경형 무기질 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 40중량%, 칼슘설포알루미네이트 20중량%, 바텀애쉬(bottom ash) 30중량% 및 고로슬래그 10중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 폴리머 혼화재는 아크릴 수지 50중량%, 실록산 수지 30중량%, 무기산화물 19중량% 및 소포제 1중량%의 비율로 혼합하여 사용하였다.
상기 감수제는 폴리칼본산계 감수제를 사용하였다.
상술한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 물성과 비교하기 위하여, 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 보통 시멘트 콘크리트 조성물 및 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 비교예 1 및 비교예 2로서 제시한다.
<비교예 1>
보통 포틀랜드 시멘트 15중량%, 잔골재 42중량%, 굵은골재 37중량%로 하여 강제 믹서에서 교반시킨 후, 물 6중량%를 더 혼합하여 2~3분간 교반하여 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
보통 포틀랜드 시멘트 15중량%, 잔골재 42중량%, 굵은골재 37중량%로 하여 강제 믹서에서 교반시킨 후, 물 2중량%, 아크릴 수지 3중량% 및 감수제 1중량%를 더 혼합하여 2~3분간 교반하여 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이하, 상술한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물의 물성을 비교 평가하기 위한 시험결과에 관하여 설명한다.
<시험예 1>
아래의 표 1은 본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물의 강도를 시험한 결과이다.
각각 KS F 2405(콘크리트의 압축강도 시험방법), KS F 2408(콘크리트의 휨강도 시험방법), KS F 2423(콘크리트의 인장강도 시험방법)의 기준에 의거 시험을 실시하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
강도
(kgf/㎠)		 휨 80 85 92 42 65
압축 495 505 531 380 458
인장 48 51 56 26 43
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물(실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3)의 휨, 압축, 인장강도가 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조한 시멘트 콘크리트 조성물보다 월등히 높았다.
즉, 본 발명에 따라 제조된 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1 및 비교예에 따라 제조한 시멘트 콘크리트 조성물과 비교하여 강도 면에서 월등히 우수함을 확인할 수 있었다.
<시험예 2>
본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조한 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2424(콘크리트의 길이변화 시험방법)에 의하여 건조수축율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
건조수축(×10-4) 1.0 0.9 0.8 4.0 1.3
표 2에서와 같이, 본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 건조수축량이 감소되어 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
<시험예 3>
아래의 표 3은 본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 속경형 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여, KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해저항성 시험의 측정 결과를 나타낸 것이다.
동결융해는 콘크리트에 흡수된 수분이 결빙되고 녹는 것을 말하는 것으로, 동결융해가 반복되면 콘크리트 조직에 미세한 균열이 발생하게 되어 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
아래의 표 3은 동결융해 저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예들의 내구성 지수를 표시한 것이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
내구성 지수 91 93 93 45 89
표 3에서와 같이, 본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로, 내구성이 향상된 것을 알 수 있다.
<시험예 4>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 JIS A 1171(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 규정한 방법에 따라 흡수율의 측정 결과를 아래의 표 4에 나타내었다. 흡수율이 높으면 불순물이나 물이 콘크리트의 내부로 침투하게 되면 콘크리트의 내부에 기공률이 증가하게 되어 구조물의 파손을 초래하는 문제가 발생한다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
흡수율(%) 1.0 0.9 0.9 6.0 1.5
위의 표 4에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 흡수율이 낮았다.
<시험예 5>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 JIS A 1171(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
염화물 이온 침투 깊이(㎜) 1.5 1.2 1.1 5.0 2.0
위의 표 5에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 염화물 이온 침투 깊이가 적게 나타나 염해에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
10: 야광부 100: 경계석 블록

Claims (10)

  1. 폴리머 혼화재 0.05~12중량%, 속경형 무기질 결합재 3~28중량%, 잔골재 23~57중량%, 굵은골재 13~42중량% 및 물 0.1~7중량%을 포함하고,
    상기 폴리머 혼화재는 아크릴 수지를 포함하며,
    상기 속경형 무기질 결합재는, 시멘트, 초기강도 발현을 위한 칼슘설포알루미네이트, 수분을 만나면 상온에서 수산화칼슘과 화학적 반응을 일으켜 시멘트 성질을 가지는 화합물을 형성하는 포졸란 재료인 바텀애쉬와 고로슬래그를 포함하는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리머 혼화재는 실록산 수지와 무기산화물을 더 포함하며, 상기 실록산 수지는 폴리머 혼화재에 대하여 3~35중량% 함유되고, 상기 무기산화물은 폴리머 혼화재에 대하여 0.5~15중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 무기산화물은 SiO2, Al2O3, TiO2 및 ZrO2 중에서 선택된 1종 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물.
  4. 제2항에 있어서, 상기 폴리머 혼화재는 소포제를 더 포함하며, 상기 소포제는 폴리머 혼화재에 대하여 0.05~2중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 속경형 무기질 결합재는, 보통 시멘트 30~80중량%, 칼슘 설포 알루미네이트 5~25중량%, 바텀애쉬 10~60중량% 및 고로슬래그 5~20중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은, 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 무기질 안료 0.1~5중량%를 더 포함하며, 상기 무기질 안료는 산화티탄, 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(CrO3), 자색 산화철 및 흑색 산화철 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 감수제를 더 포함하며, 상기 감수제는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물에 대하여 0.01~2중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물.
  8. 지반의 상측에 경계석을 형성하는 거푸집을 조립하는 단계;
    상기 거푸집에 제1항에 기재된 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 타설하는 단계;
    타설된 상기 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 양생하는 단계; 및
    양생된 조성물에서 거푸집을 탈형하여 경계석 블록을 형성하는 단계를 포함하는 경계석 블록 제조방법.
  9. 경계석 블록의 거푸집을 조립하는 단계;
    조립된 거푸집을 원심력 다짐기 또는 진동다짐기에 거치하는 단계;
    제1항에 기재된 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 상기 거푸집에 타설하는 단계;
    타설된 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 양생하는 단계; 및
    양생된 상기 속경형 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 거푸집에서 탈형하는 단계를 포함하는 경계석 블록 제조방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 기재된 방법으로 제조되고, 경계석 블록의 상면에 길이방향으로 홈이 형성되어 있고 상기 홈에 야광 물질이 도포되거나 야광체가 삽입되어 야광부가 형성되거나, 경계석 블록의 상면에 야광 물질이 코팅되거나 도포되어 야광부가 형성됨으로써 야간 시인성이 확보된 경계석 블록.
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