KR101011504B1

KR101011504B1 - 칼라 밀크 그라우트 및 이를 이용한 조기개통식 콘크리트 포장방법

Info

Publication number: KR101011504B1
Application number: KR1020100075735A
Authority: KR
Inventors: 이정배; 김성수; 김세훈; 윤창진; 정대희; 서기훈; 함건철
Original assignee: (주)지에프시알엔디; (주)케이지엔지니어링; 주식회사 대한콘설탄트; 김성수
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2010-08-05
Publication date: 2011-01-31

Abstract

본 발명은 칼라 밀크 그라우트 및 이를 이용한 조기개통식 콘크리트 포장방법에 관한 것으로서, 이는 기존 도료형태의 칼라도색제가 눈, 비 등 자연환경의 변화에 따라 도료가 녹아나와 환경적인 문제를 유발시키거나 퇴색됨으로 인해 미관을 해치는 등의 단점을 보완하는 한편, 아스팔트에 비해 내구성이 우수한 콘크리트를 이용하여 장기 내구성능을 확보함으로써 잦은 재보수로 인한 문제점을 해결하여 경제성을 향상시키기 위한 것이다. 이를 위해 본 발명은 포틀랜드 시멘트 55~76중량%와, 속경성 시멘트 10~15중량%와, 칼슘설퍼알루미네이트 5~10중량%와, 석고 1~3중량%와, 재유화형 폴리머 4~8중량%와, 안료 2~5중량%와, 혼화제 2~5중량%로 이루어지는 칼라 밀크 그라우트를 지반공사가 완료된 노면에 투수콘크리트 타설 후 바로 주입하는 과정에 따른다.

Description

칼라 밀크 그라우트 및 이를 이용한 조기개통식 콘크리트 포장방법{COLOR MILK GROUT AND METHOD FOR CONCRETE PAVEMENT ENABLING TRAFFIC OPENING USING THIS}

본 발명은 그라우트 및 이를 이용한 콘크리트 포장방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 버스전용차로, 자전거전용도로, 아동보호구역 등의 도로 보수 및 포장을 위해 지반공사가 완료된 노면에 투수콘크리트를 타설하고 여기에 환경문제를 유발시키거나 퇴색되지 않는 속경성의 고성능 칼라 밀크 그라우트를 주입함으로써 무기질계 투수콘크리트와 그라우트간의 결속에 의해 도로포장의 장기적인 내구성을 확보할 수 있는 칼라 밀크 그라우트 및 이를 이용한 조기개통식 콘크리트 포장방법에 관한 것이다.

최근에는 버스전용차로, 자전거 전용도로, 어린이보호구역 등의 특수구간에 칼라포장을 시공하여 차량 운행차로나 안전운전 속도를 운전자에게 환기시킴으로써 그 특수구간에서 교통법규를 위반하거나 부주의에 따른 교통사고가 야기되는 것을 방지하고 있다.

그런데 기존에 사용되는 칼라아스팔트나 도료를 이용한 칼라포장의 경우 칼라도색제가 눈, 비 등 자연환경의 변화에 따라 녹아나와 환경적인 문제를 유발시키거나 퇴색되는 한편, 기존 콘크리트 포장의 경우 내구성능이 우수한 장점이 있으나 아스팔트에 비해 장시간의 양생이 필요하기 때문에 빠른 개통이 필요한 보수용으로 적용하기 곤란한 문제점을 가지고 있다.

또한 기존 칼라아스콘의 경우 버스전용차로 등에 적용될 시에 중차량에 의한 파손, 예로써 정거장에서 버스차량의 제동 및 출발시에 발생되는 하중의 집중에 의한 파손이 자주 발생되며, 도색에 의한 칼라포장의 경우 차량과의 마찰에 의해 도막이 쉽게 훼손되거나 계절적인 온도변화에 의해 도막이 들뜨거나 특히 장마철과 같이 수분이 많은 시기에 차량이 미끄러지는 문제가 야기되고 있다.

상기 문제점을 해결하기 위한 종래의 기술로는 한국등록특허 제10-0902937호 및 제10-0895214호를 들 수 있는데, 이러한 등록특허는 안료를 콘크리트 제조시에 첨가하여 칼라콘크리트를 제조하는 기술로, 다양한 색상을 가지는 콘크리트를 제조할 수 있는 장점이 있으나 콘크리트 양생에 필요한 시간이 길어 보수용으로 적합하지 않으며 콘크리트에서 안료가 녹아나오는 문제점이 있다.

이외에도 한국등록특허 제10-0638785호의 경우 투수콘크리트 포장공법으로 스칼렛 파우다를 사용하여 칼라를 나타내는 기술로 황토색 이외의 색상을 나타낼 수 없는 단점이 있으며 투수콘크리트 위에 슬러리 형태의 제품을 살포하여 색상을 내기 때문에 표면의 마모가 진행될 경우 단시간에 색상이 탈색될 수 있는 문제점이 있는 한편, 한국등록특허 제10-0819500호의 경우 칼라아스팔트 포장에 관한 기술로 종전의 아스팔트에 수지가 포함된 착색안료를 이용하여 포장하는 기술로 고가의 합성수지로 인해 비용이 증가하며 콘크리트에 비해 내구성이 떨어지는 문제점이 있다.

다른 한편으로 환경자원공사 2006년도 건설폐기물 재활용통계조사보고서에 따르면 건설폐기물은 2000년도 28,754톤에서 2006년도 61,680톤으로 매년 꾸준한 증가추세를 보이고 있으며 이중 폐콘크리트의 경우 2000년도 18,013톤에서 2006년도 40,258톤으로 역시 꾸준한 증가추세를 보이고 있는 실정이며, 산업폐기물 재활용율의 경우 2000년도 84.7%에서 2006년도 97%로 증가하고 있으며 전체 건설폐기물중 62%가 재생골재로 재생산되고 있으나 재생골재의 활용 용도를 보면 대부분인 72.4%가 저급용도인 성토용, 복토용, 되메우기 및 뒷채움용으로만 활용되고 있어, 이에 대한 효율적인 처리방안이 모색될 필요가 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 기존 도료형태의 칼라도색제가 눈, 비 등 자연환경의 변화에 따라 도료가 녹아나와 환경적인 문제를 유발시키거나 퇴색됨으로 인해 미관을 해치는 등의 단점을 보완하는 한편, 아스팔트에 비해 내구성이 우수한 콘크리트를 적용할 수 있는 기술로서 콘크리트와 견고히 결속될 수 있어 강도 및 장기적인 내구성을 확보할 수 있는 칼라 밀크 그라우트 및 이를 이용한 조기개통식 콘크리트 포장방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 칼라 밀크 그라우트는, 포틀랜드 시멘트 55~76중량%와, 속경성 시멘트 10~15중량%와, 칼슘설퍼알루미네이트 5~10중량%와, 석고 1~3중량%와, 재유화형 폴리머 4~8중량%와, 안료 2~5중량%와, 혼화제 2~5중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 재유화형 폴리머는 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 스티렌부타디엔고무(SBR), 초산비닐아세테이트, 스틸렌아크릴에스터 및 폴리아크릴에스터로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것이고, 상기 안료는 산화망간, 산화크롬, 산화철 및 산화코발트로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것이며, 상기 혼화제는 AE제(Air-Entraining agent), 감수제, AE 감수제, 유동화제, 지연제, 경화촉진제, 철근방청제, 발포제, 방수제, 증점제 및 소포제로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.

한편으로 본 발명에 따른 칼라 밀크 그라우트를 이용한 조기개통식 콘크리트 포장방법은, 지반공사가 완료된 노면에 투수콘크리트를 타설하는 제1 단계와; 타설된 투수콘크리트에 상기 칼라 밀크 그라우트를 물과 혼합하여 타설 및 주입하는 제2 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 투수콘크리트는 포틀랜드 시멘트 8~15중량%와, 속경성 시멘트 2~5중량%와, 칼슘설퍼알루미네이트 1~3중량%와, 5~25mm 입도의 굵은골재 72~88중량%와, 혼화제 1~5중량%로 이루어지며, 상기 굵은골재는 재생골재, 강자갈 및 쇄석으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.

상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 칼라 밀크 그라우트 및 이를 이용한 조기개통식 콘크리트 포장방법은 친환경적이고 변색되지 않는 무기질계 재료로 이루어지며 다양한 색상이 적용가능한 그라우트를 버스전용차로, 자전거 전용도로, 어린이보호구역을 시공하기 위한 노면에 타설된 투수콘크리트에 주입함으로써, 그라우트가 투수콘크리트에 침습된 상태에서 무기질 재료간의 결속이 이루어져 강도 및 내구성 등을 높이면서 색상의 변색, 안료의 용출 등의 문제가 야기되지 않도록 할 수 있다.

또한 칼라포장도로의 보수 및 신설포장에 필요한 속경성, 내마모성, 부착력, 압축강도 및 작업성 등의 물성을 확보하여 종전의 칼라포장으로 사용되었던 칼라아스팔트, 도료 등의 포장재료 및 공법을 대체할 수 있으며 특히 콘크리트 포장의 단점인 양생시간을 획기적으로 줄여 아스팔트와 동등한 공용시간을 확보할 수 있음에 따라 도로 보수 및 신설 포장에 매우 유용하다.

추가적으로 투수콘크리트의 재료로 재생골재를 도로포장에 활용함으로써 산업폐기물의 재활용을 통한 처리비용 및 에너지 절감을 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 칼라 밀크 그라우트를 투수콘크리트에 적용한 상태를 도시한 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 칼라 밀크 그라우트를 투수콘크리트에 적용한 상태를 도시한 측면도.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 칼라 밀크 그라우트 및 이를 이용한 조기개통식 콘크리트 포장방법을 설명하기로 한다.

우선적으로 본 발명에 따른 칼라 밀크 그라우트는 포틀랜드 시멘트 55~76중량%와, 속경성 시멘트 10~15중량%와, 칼슘설퍼알루미네이트 5~10중량%와, 석고 1~3중량%와, 재유화형 폴리머 4~8중량%와, 안료 2~5중량%와, 혼화제 2~5중량%로 이루어진다.

상기 포틀랜드 시멘트는 그라우트의 강도를 보장하기 위해 사용되고, 상기 속경성 시멘트는 포틀랜드 시멘트와 결합하여 그라우트에 속경성 및 조강성을 부여하여 도로 보수 및 신설 포장이 신속히 행해지도록 사용되는데, 기재된 범위 미만으로 적용될 경우 강도의 저하 및 응결지연에 의해 조기강도가 발현되지 않아 조기개통이 어려워지는 문제가 발생될 수 있으며, 그 범위를 초과하여 적용되는 경우 급결하여 작업성의 저하 및 미세균열이 발생하는 문제점이 발생한다.

상기 칼슘설퍼알루미네이트 및 석고는 시멘트의 수화반응시 발생하는 수축을 보상하기 위한 팽창제의 목적으로 사용되는 것으로, 보다 자세하게는 포틀랜드 시멘트와 결합하여 그라우트의 조기 강도 발현 및 침상형 팽창물질인 에트링가이트(Eteringite) 형성에 의한 수화물 조직의 완전한 형성 전에 수축보상을 위하여 사용되며, 포틀랜드 시멘트의 사용량에 대응하여 칼슘설퍼알루미네이트 5~10중량%, 석고는 1~3중량%를 첨가하는 것이 바람직한데, 그 이유는 해당범위 미만의 경우에는 투입효과가 부족하고 그 범위를 초과하는 경우에는 과팽창으로 인한 균열발생이 야기될 수 있기 때문이다.

상기 재유화형 폴리머는 그라우트 내부에서 일체화된 필름을 형성하여 투수콘크리트와 결합됨으로서 완성되는 칼라포장층의 수밀성과 안료의 용출방지, 공극 충전에 의한 물 및 유해물질의 침투 방지, 수축 저감, 내마모성, 내화학성, 휨 및 충격에 저항하는 역학 특성, 작업 중의 재료 분리를 방지하는 점성 부여 등의 역할을 수행하는 것으로서, 특히 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 스티렌-부타디엔고무(SBR), 초산비닐비닐아세테이트, 스틸렌아크릴에스터 및 폴리 아크릴에스터로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하게 되며, 4~8중량%를 첨가하여 그 기능이 충분히 발현되도록 하면서 필요 이상의 재유화형 폴리머 사용을 방지할 수 있다.

상기 안료는 그라우트의 색상을 내기 위한 것으로서 2~5중량%를 첨가하여 그라우트에 육안으로 명확하게 식별가능한 색상을 부여할 수 있으며, 안료는 무기안료로서 산화망간, 산화크롬, 산화철, 산화코발트로 구성된 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 혼화제는 AE제(Air-Entraining agent), 감수제, AE 감수제, 유동화제, 지연제, 경화촉진제, 철근방청제, 발포제, 방수제, 팽창제, 증점제 및 소포제로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것으로서, 가사시간 조절, 적정 점성도 발현, 공기량 저감 등 시공 시 작업성과 연관된 통상의 공지된 기능을 발휘하도록 적절히 채택하여 사용한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 칼라 밀크 그라우트를 투수콘크리트에 적용한 상태를 도시한 평면도 및 측면도이다.

한편으로 본 발명에 따른 칼라 밀크 그라우트를 이용한 조기개통식 콘크리트 포장방법은 지반공사가 완료된 노면에 투수콘크리트를 타설하는 제1 단계와, 타설된 투수콘크리트에 기술된 바와 같은 본 발명의 칼라 밀크 그라우트를 타설 및 주입하는 제2 단계로 이루어진다.

상기 제1 단계에서의 투수콘크리트는 포틀랜드 시멘트 8~15중량%와, 속경성 시멘트 2~5중량%와, 칼슘설퍼알루미네이트 1~3중량%와, 5~25mm 입도의 굵은골재 72~88중량%와, 혼화제 1~5중량%로 이루어지며, 이 투수콘크리트 고형분 100중량부에 대하여 6~12중량부의 물을 첨가 및 배합한 다음으로 노면에 균일하게 타설하게 된다.

이와 같은 투수콘크리트는 본 발명의 칼라 밀크 그라우트에 사용된 것과 거의 동일한 재료로 조성되는데, 포틀랜드 시멘트의 경우 굵은골재의 표면을 코팅하여 골재에 수분이 흡수되는 것을 방지하고 골재와 골재를 연결하기 위해 8~15중량%를 첨가하는 것이 바람직하고, 또한 속경성 시멘트의 경우 포틀랜드 시멘트와 반응하여 투수콘크리트가 속경성을 갖도록 2~5중량% 사용하는 것이 바람직한 한편, 기술된 본 발명의 그라우트에 사용되지 않는 굵은 골재의 경우 5~25mm의 입도를 갖는 재생골재, 강자갈 및 쇄석으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것으로 하여 골재간 일정공극으로 그라우트가 충전될 수 있도록 한다. 특히 재생골재는 그 재생과정에서 입형이 개선되어 일반 쇄석에 비해 입형이 둥근 특징을 가짐에 따라 투수콘크리트에 일정한 공극을 형성하여 그라우트의 균일한 충전에 따른 포장 강도 및 내구성을 향상시키게 된다. 참고로 굵은 골재가 72중량% 미만으로 첨가될 시에는 시멘트페이스트의 증가로 인하여 공극률의 저하에 따라 그라우트의 주입이 어려워지는 문제점이 있고 88중량%를 초과하여 첨가될 시에는 작업성의 저하 및 강도저하 등의 문제점이 발생된다. 상기 칼슘설퍼알루미네이트 및 혼화제는 기술된 바와 같은 기능을 발휘하는 것임에 따라 이에 대한 사항은 언급하지 않기로 한다.

상기 제2 단계에서는 칼라 밀크 그라우트 100중량부에 대하여 물 35~50중량부를 첨가 및 배합한 다음으로 이를 굵은 골재의 일정공극에 충전되도록 타설하여 주입하는 작업이 수행되며, 이와 같이 투수콘크리트를 타설한 다음 바로 칼라 밀크 그라우트가 그 투수콘크리트로 주입되도록 함으로써 콘크리트 포장의 단점인 양생시간을 대폭적으로 감소시켜 아스팔트 포장에 소요되는 시간과 유사한 교통개방시간을 확보하게 된다.

이하 본 발명에 따른 칼라 밀크 그라우트 및 이를 이용한 조기개통식 콘크리트 포장방법에 대해 실시예를 통해 살펴보기로 한다.

실시예

아래의 표 1과 같은 배합의 투수콘크리트에 물 70g을 혼합하여 시편을 제조한 다음, 표 2와 같은 배합의 칼라 밀크 그라우트에 물 500g을 혼합하여 그 시편으로 주입함으로써 포장체 실험군을 완성하였으며, 이의 물성과 대조군으로 시편과 동일 크기로 제작된 일반 콘크리트의 물성은 아래의 표 3과 같다.

구 분	무 게(g)
포트란트 시멘트	100.0
속경성 시멘트	50
굵은골재	840.0
기능성 혼화제	10.0
계	1,000

구 분	무 게(g)
포트란트 시멘트	600.0
속경성 시멘트	250.0
칼슘설퍼알루미네이트(CSA)	60.0
석고	10.0
재유화형폴리머	40.0
안료	20.0
혼화제	20.0
계	1,000

구 분	결 과	기준
6시간 압축강도(MPa)	11.2	0
1일 압축강도(MPa)	22.6	6.3
3일 압축강도(MPa)	29.4	9.1
7일 압축강도(MPa)	32.1	14.0
28일 압축강도(MPa)	38.3	24.2
6시간 휨강도(MPa)	5.1	0
1일 휨강도(MPa)	6.1	2.1
3일 휨강도(MPa)	6.9	2.5
7일 휨강도(MPa)	7.5	3.0
28일 휨강도(MPa)	8.9	4.5
동결융해저항성(%)	90.2	80
내마모성(%)	18	25

이상과 같이 본 발명에 따른 칼라 밀크 그라우트 및 이를 이용한 조기개통식 콘크리트 포장방법은 압축강도, 휨강도, 내마모성의 측면에서 일반 콘크리트와 비교할 때 매우 우수한 물성을 나타냄을 알 수 있다.

Claims

포틀랜드 시멘트 55~76중량%와, 속경성 시멘트 10~15중량%와, 칼슘설퍼알루미네이트 5~10중량%와, 석고 1~3중량%와, 재유화형 폴리머 4~8중량%와, 안료 2~5중량%와, 혼화제 2~5중량%로 이루어지되,
상기 안료는 산화망간, 산화크롬, 산화철 및 산화코발트로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 밀크 그라우트.
청구항 1에 있어서,
상기 재유화형 폴리머는 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 스티렌부타디엔고무(SBR), 초산비닐아세테이트, 스틸렌아크릴에스터 및 폴리아크릴에스터로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 밀크 그라우트.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 혼화제는 AE제(Air-Entraining agent), 감수제, AE 감수제, 유동화제, 지연제, 경화촉진제, 철근방청제, 발포제, 방수제, 증점제 및 소포제로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 밀크 그라우트.
지반공사가 완료된 노면에 투수콘크리트를 타설하는 제1 단계와;
타설된 투수콘크리트에 청구항 1, 청구항 2 및 청구항 4 중 어느 한 항에 따른 칼라 밀크 그라우트를 물과 혼합하여 타설 및 주입하는 제2 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 칼라 밀크 그라우트를 이용한 조기개통식 콘크리트 포장방법.
청구항 5에 있어서,
상기 투수콘크리트는 포틀랜드 시멘트 8~15중량%와, 속경성 시멘트 2~5중량%와, 칼슘설퍼알루미네이트 1~3중량%와, 5~25mm 입도의 굵은골재 72~88중량%와, 혼화제 1~5중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 칼라 밀크 그라우트를 이용한 조기개통식 콘크리트 포장방법.
청구항 6에 있어서,
상기 굵은골재는 재생골재, 강자갈 및 쇄석으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 밀크 그라우트를 이용한 조기개통식 콘크리트 포장방법.