KR101471146B1 - 보투수성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보투수성 포장 시공방법 - Google Patents

보투수성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보투수성 포장 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 증점형 아크릴(acryl) 40~99 중량%, 폴리비닐아세테이트 0.1~20 중량%, 진크암모늄클로라이드 0.1~20 중량%, 스티렌 0.1~20 중량%, 카르복시메틸셀롤로오스 0.1~10 중량%, ABS수지 0.1~10 중량%;를 포함하는 보수성 혼화제; 무기계 결합재; 잔골재; 물;을 포함하며, 상기 무기계 결합재와 잔골재의 중량비는 1 : 1~5이고, 상기 잔골재는 규사와 버텀애쉬를 중량비로 1:0.1~1의 비율로 사용하고, 상기 무기계 결합재 100 중량%에 대하여 물 0.1~20 중량%, 보수성 혼화제 0.1~20 중량%가 혼입되며, 상기 무기계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 30~90 중량%, 고로슬래그 5~30 중량%, 칼슘알루미네이트 0.1~30 중량%, 무수석고 0.1~20 중량%, 플라이애쉬 0.1~20 중량%, 제올라이트 0.1~20 중량%, 유동화제 0.5~2 중량%, 지연제 0.05~1 중량%, 나일론 섬유 0.01~1 중량%, 무기질 안료 0.1~10 중량%를 포함하는 보투수성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보투수성 포장 시공방법을 제시함으로써, 기존 투수 콘크리트의 단점으로 지적되고 있는 블리딩으로 인한 표면얼룩과 막힘 현상을 방지할 수 있고, 강도 및 내구성이 우수하여 자전거 도로, 주차장, 경량 교통하중 통과 도로 등에 효과적으로 적용할 수 있도록 한다.

Description

보투수성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보투수성 포장 시공방법{Absorbent-pervious cement mortar compositions and manufacturing method and construction method of pavement absorbent-pervious using the same}
본 발명은 강도 및 내구성이 우수하여 자전거 도로, 주차장, 경량 교통하중 통과 도로, 공원, 산책로, 보도, 식생블록, 침투형 저류조, 집수맨홀, 측구 등 물처리 시설 등에 적용이 가능한 보투수성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보투수성 포장 시공방법에 관한 것이다.
산업사회가 발전함에 따라 인간이 생활하는 공간이 도시화되어 자연환경에 대해 지대한 관심을 기울이게 된다. 도시화된 건물 옥상에 녹화시설을 구비함으로써 도시의 열섬현상(Heat Island) 저감 효과, 우수의 유출 억제를 통한 홍수 예방, 이산화탄소(CO2), 아황산 가스 등의 대기오염 물질의 흡수, 건물의 단열 효과를 가지게 한다. 건물 녹화는 에너지 절감 효과, 자외선으로부터의 건물 보호 및 건물의 방수 등 다양한 장점을 가지고 있기 때문에 녹화 시장, 녹화 산업 및 녹화 시설에 관련된 산업제품 수요가 창출되고, 이로 인한 시장 수요도 점차 증가되고 있다.
현재 대형건물, 공장, 목욕탕 등 공공시설물에서 대량의 지하수를 사용함에 따라 지하수가 고갈되어 지층의 사막화, 지반의 변형 등이 우려되는 반면, 도로포장에 불투수성 재료가 사용됨에 의해 도심의 폭우 시 우수 등의 과도유입에 따른 하천범람 등이 우려되고 있다.
또한, 도심지의 보도, 차도, 공원, 주차장 등은 전체적으로 불투수성 콘크리트 포장이나 아스팔트 포장을 사용하기 때문에, 우수는 조기에 배수구로 유입되어 하수구로 배출되고, 포장면 위의 저류하는 물은 조기에 증발되므로, 도로포장은 전체적으로 건조 상태를 유지하게 된다.
이와 같은 건조 상태의 포장체는 동일한 가열 조건 하에서 일반 지면에 비해 고온이 되므로, 도시의 기온이 교외보다 높아지는 현상(열섬현상)의 원인이 된다.
따라서, 지하로 수분을 용이하게 통과시킴과 함께 장시간에 걸쳐 일정량을 머금을 수 있어, 보수된 수분의 기화열에 의해 포장면의 온도를 낮출 수 있는 보투수성 포장체의 대한 개발이 절실히 요구되는 실정이다.
한편, 기존에 개발된 투수 시멘트 콘크리트는 시공 후 양생기간이 길어, 전체 공사기간이 오래 걸린다는 문제점을 가지고 있다.
또한, 이는 경화된 후 다양한 색의 안료를 표면에 착색하고, 색상을 명확히 하기 위하여 에폭시 수지나 아크릴 수지로 코팅처리를 하는 경우가 많은데, 이는 강우 시 미끄러짐을 발생시켜 사고 위험을 높인다는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 기존 투수 콘크리트의 단점으로 지적되고 있는 블리딩으로 인한 표면얼룩과 막힘 현상을 방지할 수 있고, 강도 및 내구성이 우수하여 자전거 도로, 주차장, 경량 교통하중 통과 도로, 공원, 산책로, 보도, 식생블록, 침투형 저류조, 집수맨홀, 측구 등 물처리 시설 등에 적용이 가능한 보투수성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보투수성 포장 시공방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 증점형 아크릴(acryl) 40~99 중량%, 폴리비닐아세테이트 0.1~20 중량%, 진크암모늄클로라이드 0.1~20 중량%, 스티렌 0.1~20 중량%, 카르복시메틸셀롤로오스 0.1~10 중량%, ABS수지 0.1~10 중량%;를 포함하는 보수성 혼화제; 무기계 결합재; 잔골재; 물;을 포함하며, 상기 무기계 결합재와 잔골재의 중량비는 1 : 1~5이고, 상기 잔골재는 규사와 버텀애쉬를 중량비로 1:0.1~1의 비율로 사용하고, 상기 무기계 결합재 100 중량%에 대하여 물 0.1~20 중량%, 보수성 혼화제 0.1~20 중량%가 혼입되며, 상기 무기계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 30~90 중량%, 고로슬래그 5~30 중량%, 칼슘알루미네이트 0.1~30 중량%, 무수석고 0.1~20 중량%, 플라이애쉬 0.1~20 중량%, 제올라이트 0.1~20 중량%, 유동화제 0.5~2 중량%, 지연제 0.05~1 중량%, 나일론 섬유 0.01~1 중량%, 무기질 안료 0.1~10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 보투수성 시멘트 모르타르 조성물을 제시한다.
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상기 무기질 안료는 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬 (Cr2O3), 자색 산화철 및 흑색 산화철(카본 블랙) 중 1 또는 2 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
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또한, 상기 보수성 혼화제는 폴리 아크릴 아마이드 및 폴리비닐알코올을 더 포함하며, 상기 보수성 혼화제 100 중량%에 대하여 폴리 아크릴 아마이드 및 폴리비닐알코올 0.1~15 중량% 함유된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보수성 혼화제는 소포제를 더 포함하며, 상기 보수성 혼화제 100 중량%에 대하여 소포제 0.1~5 중량% 함유된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보수성 혼화제는 감수제를 더 포함하며, 상기 보수성 혼화제 100 중량%에 대하여 감수제 0.1~5 중량% 함유된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 노반의 상부에 보조기층을 형성하는 단계; 보조기층 상부에 필터층을 형성하는 단계; 상기 필터층의 상부에 무기계 결합재 2~25 중량%, 잔골재 15~30 중량%, 굵은골재 40~60 중량%, 물 0.1~15 중량%, 보수성 혼화제 0.1~10 중량%를 포함한 보투수성 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 콘크리트 포장층을 형성하는 단계; 상기 보투수성 시멘트 콘크리트 포장층의 상부에 증점형 아크릴(acryl) 40~99 중량%, 폴리비닐아세테이트 0.1~20 중량%, 진크암모늄클로라이드 0.1~20 중량%, 스티렌 0.1~20 중량%, 카르복시메틸셀롤로오스 0.1~10 중량%, ABS수지 0.1~10 중량%;를 포함하는 보수성 혼화제; 무기계 결합재; 잔골재; 물;을 포함하며, 상기 무기계 결합재와 잔골재의 중량비는 1 : 1~5이고, 상기 잔골재는 규사와 버텀애쉬를 중량비로 1:0.1~1의 비율로 사용하고, 상기 무기계 결합재 100 중량%에 대하여 물 0.1~20 중량%, 보수성 혼화제 0.1~20 중량%가 혼입되며, 상기 무기계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 30~90 중량%, 고로슬래그 5~30 중량%, 칼슘알루미네이트 0.1~30 중량%, 무수석고 0.1~20 중량%, 플라이애쉬 0.1~20 중량%, 제올라이트 0.1~20 중량%, 유동화제 0.5~2 중량%, 지연제 0.05~1 중량%, 나일론 섬유 0.01~1 중량%, 무기질 안료 0.1~10 중량%를 포함하는 보투수성 시멘트 모르타르 조성물을 타설하여 모르타르 포장층을 형성하는 단계;를 포함하는 보투수성 포장 시공방법을 제시한다.
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본 발명에 따른 보투수성 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보투수성 포장 시공방법은 기존 투수 콘크리트의 단점으로 지적되고 있는 블리딩으로 인한 표면얼룩과 막힘 현상을 방지할 수 있고, 보수가 용이하며, 강도 및 내구성이 우수하여 자전거 도로, 주차장, 경량 교통하중 통과 도로, 공원, 산책로, 보도, 식생블록, 침투형 저류조, 집수맨홀, 측구 등 물처리 시설 등에 적용이 가능한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 초기 우수와 함께 비점오염원으로부터 유입되는 비점오염물질을 억제함과 동시에 지하수 수위를 높일 수 있을 뿐만 아니라 물 저류가 용이한 효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 의한 보투수성 시멘트 모르타르 조성물은 증점형 아크릴(acryl) 40~99 중량%, 폴리비닐아세테이트 0.1~20 중량%, 진크암모늄클로라이드 0.1~20 중량%, 스티렌 0.1~20 중량%, 카르복시메틸셀롤로오스 0.1~10 중량%, ABS수지 0.1~10 중량%;를 포함하는 보수성 혼화제; 무기계 결합재; 잔골재; 물;을 포함하며, 상기 무기계 결합재와 잔골재의 중량비는 1 : 1~5이고, 상기 잔골재는 규사와 버텀애쉬를 중량비로 1:0.1~1의 비율로 사용하고, 상기 무기계 결합재 100 중량%에 대하여 물 0.1~20 중량%, 보수성 혼화제 0.1~20 중량%가 혼입되며, 상기 무기계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 30~90 중량%, 고로슬래그 5~30 중량%, 칼슘알루미네이트 0.1~30 중량%, 무수석고 0.1~20 중량%, 플라이애쉬 0.1~20 중량%, 제올라이트 0.1~20 중량%, 유동화제 0.5~2 중량%, 지연제 0.05~1 중량%, 나일론 섬유 0.01~1 중량%, 무기질 안료 0.1~10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이는 후술하는 바와 같이 우수한 보투수성 및 강도를 나타낸다.
상기 규사는 1호사~6호사까지 보투수성능에 따라 자유로이 사용할 수 있다.
상기 보통 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
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상기 고로슬래그 및 플라이애쉬는 잠재 수경성 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 고로슬래그 및 플라이애쉬의 중량비가 증가하면 초기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다.
고로슬래그 및 플라이애쉬 대신에 실리카분말 및 실리카흄을 사용할 수도 있다.
상기 칼슘알루미네이트는 초기 강도 발현 및 수축 방지를 위하여 사용되는 것으로서, 이는 조직을 치밀하게 하여 콘크리트의 균열을 방지하고 콘크리트의 수축을 방지한다.
상기 칼슘알루미네이트는 함량이 0.1 중량% 미만일 경우 강도 및 균열 발생 억제 효과가 미약하고, 30 중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 무수석고(CaSO4)는 시멘트 중의 성분, 특히 C3A(3CaO·Al2O3)과 반응하여 초기에 에트린 자이트(AFt상, C3A·3CaSO4·32H2O)를 생성하게 되는데, 생성된 에트린자이트는 수화가 진행됨에 따라 그 양이 감소하거나 또는 그 일부가 모노 설페이트(AFm상,C3A·CaSO4·12H2O)로 전이된다.
본 발명에서와 같이 다량의 석고가 첨가될 경우 에트린자이트가 초기부터 충분히 생성되어 시멘트의 구조를 치밀화 시킴으로써 초기 재령에서 염화물 이온에 대한 침투 저항성을 증가 시키게 된다.
상기 무수석고는 함량이 0.1 중량% 미만일 경우 초기의 에트린자이트의 생성이 적어져 치밀한 조직형성이 어렵고, 그 함량이 20 중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 내수성이 떨어진다.
상기 제올라이트(zeolite)는 흡습제로서 속경화 시 폴리올 수지의 수분을 흡수하여 발포를 방지하기 위하여 사용한다. 상기 제올라이트는 알칼리 및 알칼리토금속의 규산알루미늄 수화물인 광물을 총칭하는 말로 색깔은 무색 투명하거나 백색 반투명하다.
상기 제올라이트는 비석이라고도 하며, 종류는 많으나 함수량이 많은 점, 결정의 성질, 산상 등에 공통성이 있다. 상기 제올라이트의 굳기는 6을 넘지 않으며, 비중은 약 2.2이고, 일반적으로 염산에 녹아 흔히 아교 모양이 되지만, 소수의 종류는 염산에 녹지 않는다. 상기 제올라이트의 주요한 종류로서 방비석, 어안석, 캐버자이트, 소다비석, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트, 이네사이트 등이 있다. 이러한 제올라이트는 현무암이나 휘록응회암 등 염기성 화성암의 공동 속이나 열극에서 산출되며, 때로는 화강암, 편마암 중에 2차광물로서 존재한다.
또한, 제올라이트는 금광맥 그 밖의 광맥 중에 산출되는 경우도 있다. 상기 제올라이트는 결정 구조적으로 각 원자의 결합이 느슨하여, 그 사이를 채우고 있는 수분을 고열로 방출시켜도 골격은 그대로 있으므로 다른 미립물질을 흡착할 수가 있다. 이 성질을 이용해서 제올라이트는 흡착제로 사용하며, 크기가 다른 미립물질을 분리시키는 분자체로 사용되기도 한다.
상기 제올라이트는 함량이 0.1 중량% 미만이면 함수효과가 저하되어 보수성능이 떨어지고, 그 함량이 20 중량%를 초과하면 보수 성능은 개선되나, 물-시멘트비가 높아져 강도발현성이 저하된다.
상기 유동화제는 조성물의 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선한다. 상기 유동화제의 종류에는, 폴리칼본산계, 멜라민계, 나프탈렌계 등이 있는데, 멜라민계 또는 나프탈렌계 유동화제는 폴리카본산계 유동화제에 비하여 강도 및 내구성의 개선 효과가 미약하고, 물-시멘트비의 저감 효과가 크지 않으며, 폴리머와의 혼화성이 나쁘다는 단점이 있다. 따라서, 본 발명에 의한 보투수성 시멘트 모르타르 조성물에는 폴리카본산계 유동화제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 지연제는 일정 시간 동안 작업성을 확보하기 위해 석고에 의해 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위하여 사용된다. 지연제로는 일반적으로 잘 알려진 물질을 사용할 수 있는데, 예컨대 포도당, 글루코오스, 텍스트린, 덱스트란과 같은 당류, 글루콘산, 사과산, 구연산, 시트릭산(citric acid)과 같은 산류 또는 그의 염, 아미노카복실산 또는 그의 염, 포스폰산 또는 그의 유도체, 글리세린과 같은 다가알코올 등을 사용할 수 있다.
상기 나일론섬유는 콘크리트의 균열, 휨인성 및 부착강도를 개선하기 위하여 사용한다. 상기 나일론섬유는 나일론 6, 나일론 66 등을 원료로 만든 콘크리트용 보강섬유로서, 소성수축 균열 저감뿐만 아니라 콘크리트의 물성 및 내구성을 증진시킨다. 또한, 친수성을 지니고 있어 페이스트와의 부착력이 우수하며, 표면 마감력 및 분산력이 우수한 특성을 가지고 있다.
나일론섬유는 분자 내에 N이나 O에 부분적인 음전하를 띠고 있으므로 부분적인 양전하를 갖고 있는 물 분자의 H와 상호 정전기적인 작용을 하여 시멘트 페이스트와의 결합력을 강화 개선시키는 등의 장점을 가지고 있다.
콘크리트의 성능을 개선시키기 위한 토목섬유에는 유리섬유, 비닐섬유, 폴리비닐알코올 섬유 등이 있으나, 나일론섬유를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 무기질 안료는 안정적으로 원하는 색상을 발현할 수 있다는 측면에서 더욱 바람직하다.
여기서, 무기질 안료는 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬 (Cr2O3), 자색 산화철 및 흑색 산화철(카본 블랙) 중 1 또는 2 이상을 사용할 수 있으며, 이에 의해 적색, 녹색, 황색, 흑색, 청색, 흰색 등 다양한 색상을 구현할 수 있다.
상기 보수성 혼화제는 보투수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 경화시간, 작업성, 내구성, 보수성 및 보습성을 개선시키기 위하여 사용하는 것으로, 증점형 아크릴(acryl), 폴리비닐아세테이트, 진크암모늄클로라이드, 스티렌, 카르복시메틸셀롤로오스 및 ABS수지를 포함하며, 폴리 아크릴 아마이드 및 폴리비닐알코올을 더 포함할 수 있다. 또한, 보수성 혼화제는 소포제 및 감수제를 더 포함할 수 있다.
상기 증점형 아크릴은 MMA를 비롯한 순수 아크릴 에스테르계 단량체를 주성분으로 하는 아크릴 수지의 수용액으로서, 접착바인딩 제제로서 사용되며, 시멘트를 비롯한 골재들과의 혼합 시 접착제로서의 성능뿐만 아니라 감수효과가 탁월하여 고강도의 성능발현 및 레벨링성과 크렉방지 효과 등을 특성에 맞게끔 반응성 특수 계면활성제를 첨가하였다. 특히 경화된 후의 접착강도, 파괴강도가 탁월하며, 시멘트의 강도를 높여줌으로써, 접착후의 탈착을 방지함과 동시에 내구성이 매우 우수하다.
상기 증점형 아크릴은 40~99 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 증점형 아크릴의 함량이 40 중량% 미만이면 강도 및 내구성능 개선효과가 미흡하고, 그 함량이 99 중량% 초과하면 성능개선은 우수하나 가격경쟁력이 저하되고 작업성이 저하된다.
상기 폴리비닐아세테이트는 연성, 휨, 인장강도개선 및 점성조절을 위하여 사용된다. 상기 폴리비닐아세테이트는 0.1～20 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 폴리비닐아세테이트의 함량이 0.1 중량% 미만이면 점도가 낮아져 작업성은 좋으나 강도 발현 효과가 저하되고, 그 함량이 20 중량%를 초과하면 강도발현효과는 우수하나 점도가 높아져 작업성이 저하된다.
상기 진크암모늄클로라이드는 습윤강도 및 마모저항성을 강화하기 위하여 사용되며, 0.1～20 중량%를 함유되는 것이 바람직하다.
상기 진크 암모늄 클로라이드의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 초기 작업성은 개선되나 마모저항성의 개선 효과가 미약하고, 상기 진크 암모늄 클로라이드의 함량이 20 중량%를 초과하는 경우에는 습윤강도 및 마모저항성은 개선되나 초기 작업성이 떨어질 수 있다.
상기 스티렌은 폴리머의 점성 저하와 부착 및 인장 개선을 위하여 사용된다. 상기 스티렌은 0.1～20 중량%를 함유되는 것이 바람직하다. 상기 스티렌의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 부착 및 인장개선효과가 미흡하고, 상기 스티렌의 함량이 20 중량%를 초과하는 경우에는 습윤강도 및 마모저항성은 개선되나 초기 작업성이 떨어질 수 있다.
상기 카르복시메틸셀룰로오스는 점도 개선으로 마무리 작업성을 개선시키기 위하여 사용된다. 상기 카르복시메틸셀룰로오스는 0.1～10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 카르복시메틸셀룰로오스의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 마무리 작업성 개선 효과가 미약할 수 있으며, 상기 카르복시메틸셀룰로오스의 함량이 10 중량%를 초과하면 마무리 작업성은 개선되나 강도 및 내구성이 저하될 수 있다.
상기 ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)수지는 결합력 및 내구성능을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 ABS수지는 0.1～10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 ABS수지의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 결합력 및 내구성능 개선 효과가 미약할 수 있으며, 상기 ABS수지의 함량이 10 중량%를 초과하면 결합력 및 내구성능은 개선되나 가격경쟁력이 저하된다.
상기 보수성 혼화제는 보수성 및 보습성을 향상시키기 위하여 폴리 아크릴 아마이드 및 폴리비닐알코올을 사용하는 것이 더욱 좋다.
상기 폴리 아크릴 아마이드 및 폴리비닐알코올이 포함되면 조성물의 점성이 커져 작업성이 우수하게 됨과 동시에 물의 흡수를 촉진하여 보수성 및 보습성이 개선된다. 이러한 폴리 아크릴 아마이드 및 폴리비닐알코올은 0.5~0.9 : 0.1~0.5의 비율로 혼합한 것이 바람직하다. 상기 비율을 벗어나는 경우에는 보수성 및 보습성 개선의 효과가 미약하다. 상기 폴리 아크릴 아마이드 및 폴리비닐알코올은 상기 보수성 혼화제 100 중량%에 대하여 0.1~15 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 폴리 아크릴 아마이드 및 폴리비닐알코올의 함량이 15 중량%를 초과하면 보투수성 시멘트 모르타르 조성물의 보수성 및 보습성은 개선되지만 안정성이 저하되어 보투수성 시멘트 모르타르 조성물의 조기 강도발현이 저하되며, 그 함량이 0.1 중량% 미만이면 보투수성 시멘트 모르타르 조성물의 보수성 및 보습성 효과가 미약하다.
상기 보수성 혼화제는 상기 무기계 결합재의 100 중량%에 대하여 0.1~20 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 보수성 혼화제의 함량이 20 중량%를 초과하면 점도가 너무 높아져 작업성(슬럼프)이 떨어지고, 수화반응을 지연시켜 조기 강도 발현을 저하시킴과 동시에 가격경쟁력이 저하되며, 상기 보수성 혼화제의 함량이 0.1 중량% 미만이면 만족할만한 내구성을 기대하기 어렵고, 보수성 및 보습성이 미약하다.
상기 소포제는 모르타르 내의 기공을 제거하여 모르타르의 강도 및 내구성을 높이기 위하여 사용되는 것으로서, 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제 등을 적용할 수 있다.
상기 소포제는 상기 보수성 혼화제 100 중량%에 대하여 0.1~5 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등이 있고, 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등이 있다.
상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등이 있고, 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등이 있다.
상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등이 있고, 알콜계 소포제로는 글리콜(glycol) 등이 있다.
상기 감수제는 상기 보수성 혼화제 100 중량%에 대하여 0.1~5 중량%를 첨가하는 것이 바람직하며, 조성물의 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용된다.
상기 감수제의 종류에는, 폴리칼본산계, 멜라민계, 나프탈렌계 등이 있는데, 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제는 폴리카본산계 감수제에 비하여 강도 및 내구성의 개선 효과가 미약하고, 물-시멘트비의 저감 효과가 크지 않으며, 보수성 혼화제와의 혼화성이 나쁘다는 단점이 있다. 따라서, 폴리카본산계 감수제를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 노반의 상부에 보조기층을 형성하는 단계; 보조기층 상부에 필터층을 형성하는 단계; 상기 필터층의 상부에 무기계 결합재 2~25 중량%, 잔골재 15~30 중량%, 굵은골재 40~60 중량%, 물 0.1~15 중량%, 보수성 혼화제 0.1~10 중량%를 포함한 보투수성 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 콘크리트 포장층을 형성하는 단계; 상기 보투수성 시멘트 콘크리트 포장층의 상부에 증점형 아크릴(acryl) 40~99 중량%, 폴리비닐아세테이트 0.1~20 중량%, 진크암모늄클로라이드 0.1~20 중량%, 스티렌 0.1~20 중량%, 카르복시메틸셀롤로오스 0.1~10 중량%, ABS수지 0.1~10 중량%;를 포함하는 보수성 혼화제; 무기계 결합재; 잔골재; 물;을 포함하며, 상기 무기계 결합재와 잔골재의 중량비는 1 : 1~5이고, 상기 잔골재는 규사와 버텀애쉬를 중량비로 1:0.1~1의 비율로 사용하고, 상기 무기계 결합재 100 중량%에 대하여 물 0.1~20 중량%, 보수성 혼화제 0.1~20 중량%가 혼입되며, 상기 무기계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 30~90 중량%, 고로슬래그 5~30 중량%, 칼슘알루미네이트 0.1~30 중량%, 무수석고 0.1~20 중량%, 플라이애쉬 0.1~20 중량%, 제올라이트 0.1~20 중량%, 유동화제 0.5~2 중량%, 지연제 0.05~1 중량%, 나일론 섬유 0.01~1 중량%, 무기질 안료 0.1~10 중량%를 포함하는 보투수성 시멘트 모르타르 조성물을 타설하여 모르타르 포장층을 형성하는 단계;를 포함하는 보투수성 포장 시공방법을 제시한다.
이하, 본 발명에 의한 조성물의 물성의 우수성을 입증하기 위한 실시예 및 시험예에 대하여 설명한다.
무기계 결합재 및 잔골재의 중량비를 1 : 1.5로 하여 강제믹서에서 교반시킨 후, 무기계 결합재에 대하여 물 및 보수성 혼화제를 각각 10 중량% 및 10 중량%로 혼입하였다.
상기 무기계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 43 중량%, 고로슬래그 20 중량%, 칼슘알루미네이트 20 중량%, 무수석고 5 중량%, 플라이애쉬 5 중량%, 제올라이트 5 중량%, 유동화제 0.5 중량%, 안료 0.5 중량%, 지연제 0.5 중량% 및 나일론 섬유 0.5 중량%로 혼합한 것을 사용하였다.
상기 보수성 혼화제는 증점형 아크릴(acryl) 92 중량%, 폴리비닐아세테이트 1 중량%, 진크암모늄클로라이드 1 중량%, 스티렌 1 중량%, 카르복시메틸셀롤로오스 1 중량%, ABS수지 1 중량%, 폴리 아크릴 아마이드 및 폴리비닐알코올 2 중량%, 소포제 0.5 중량% 및 감수제 0.5 중량%를 혼합한 것을 사용하였다. 이때, 폴리 아크릴 아마이드 및 폴리비닐알코올은 중량비로 1:0.3으로 혼합한 것을 사용하였다.
또한, 상기 잔골재는 규사와 버텀애쉬를 중량비로 1:0.4로 혼합한 것을 사용하였다.
무기계 결합재 및 잔골재의 중량비를 1 : 1.5로 하여 강제믹서에서 교반시킨 후, 무기계 결합재에 대하여 물 및 보수성 혼화제를 각각 10 중량% 및 10 중량%로 혼입하였다.
상기 무기계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 43 중량%, 고로슬래그 20 중량%, 칼슘알루미네이트 20 중량%, 무수석고 5 중량%, 플라이애쉬 5 중량%, 제올라이트 5 중량%, 유동화제 0.5 중량%, 안료 0.5 중량%, 지연제 0.5 중량% 및 나일론 섬유 0.5 중량%로 혼합한 것을 사용하였다.
상기 보수성 혼화제는 증점형 아크릴(acryl) 86 중량%, 폴리비닐아세테이트 2 중량%, 진크암모늄클로라이드 2 중량%, 스티렌 2 중량%, 카르복시메틸셀롤로오스 2 중량%, ABS수지 2 중량%, 폴리 아크릴 아마이드 및 폴리비닐알코올 3 중량%, 소포제 0.5 중량% 및 감수제 0.5 중량%를 혼합한 것을 사용하였다. 이때, 폴리 아크릴 아마이드 및 폴리비닐알코올은 중량비로 1:0.3으로 혼합한 것을 사용하였다.
또한, 상기 잔골재는 규사와 버텀애쉬를 중량비로 1:0.4로 혼합한 것을 사용하였다.
무기계 결합재 및 잔골재의 중량비를 1 : 1.5로 하여 강제믹서에서 교반시킨 후, 무기계 결합재에 대하여 물 및 보수성 혼화제를 각각 10 중량% 및 10 중량%로 혼입하였다.
상기 무기계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 43 중량%, 고로슬래그 20 중량%, 칼슘알루미네이트 20 중량%, 무수석고 5 중량%, 플라이애쉬 5 중량%, 제올라이트 5 중량%, 유동화제 0.5 중량%, 안료 0.5 중량%, 지연제 0.5 중량% 및 나일론 섬유 0.5 중량%로 혼합한 것을 사용하였다.
상기 보수성 혼화제는 증점형 아크릴(acryl) 80 중량%, 폴리비닐아세테이트 3 중량%, 진크암모늄클로라이드 3 중량%, 스티렌 3 중량%, 카르복시메틸셀롤로오스 3 중량%, ABS수지 3 중량%, 폴리 아크릴 아마이드 및 폴리비닐알코올 4 중량%, 소포제 0.5 중량% 및 감수제 0.5 중량%를 혼합한 것을 사용하였다. 이때, 폴리 아크릴 아마이드 및 폴리비닐알코올은 중량비로 1:0.3으로 혼합한 것을 사용하였다.
또한, 상기 잔골재는 규사와 버텀애쉬를 중량비로 1:0.4로 혼합한 것을 사용하였다.
상술한 본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3의 물성과 비교하기 위하여, 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 보통 포틀랜드 시멘트 콘크리트 조성물 및 폴리머 시멘트 콘크리트 조성물을 비교예 1 및 2로서 제시한다.
[비교예 1]
보통 포틀랜드 시멘트 및 잔골재의 중량비를 1 : 1.5로 하여 강제믹서에서 교반시킨 후, 시멘트에 대하여 물을 20 중량%를 혼입하여 교반시켜 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
[비교예 2]
보통 포틀랜드 시멘트 및 잔골재의 중량비를 1 : 1.5로 하여 강제믹서에 투입하여 교반한 후, 물 10 중량%와 증점형 아크릴 10 중량%를 더 혼합하여 다시 2분간 교반하여 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
이하, 상술한 본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3과 비교예 1 및 비교예 2의 물성을 비교평가하기 위한 시험결과에 관하여 설명한다.
[시험예 1]
표 1은 본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3과 비교예 1 및 비교예 2의 강도를 시험한 결과이다.
각각 KS F 2405), KS F 2408, KS F 2423 및 KS F 2762의 기준에 의거 시험을 실시하였다.
구분 재령 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
휨강도
(kgf/cm2)		 1일 69 71 73 32 37
7일 79 83 86 38 44
28일 85 88 92 55 65
압축강도
(kgf/cm2)		 1일 349 355 366 228 245
7일 365 395 402 245 285
28일 380 425 435 315 336
인장강도
(kgf/cm2)		 1일 30 38 42 10 13
7일 33 42 45 12 18
28일 40 47 50 16 21
부착강도
(kgf/cm2)		 1일 21 23 25 8 17
7일 24 27 28 10 22
28일 27 30 31 13 25
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 조성물(실시예 1, 2 및 3)의 휨, 압축, 인장강도가 비교예 1 및 2에 의한 시멘트 콘크리트 조성물보다 월등히 높았다.
즉, 본 발명에 의해 제조된 보투수성 시멘트 모르타르 조성물이 비교예에 의해 제조한 시멘트 콘크리트 조성물과 비교하여 강도 면에서 월등히 우수함을 확인할 수 있었다.
[시험예 2]
본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3의 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2424(콘크리트의 길이변화 시험방법)에 의하여 건조수축율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
건조수축율
(%)		 0.05 0.04 0.04 0.11 0.08
표 2에서와 같이, 본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1 및 비교예 2에 비해 건조수축량이 감소되어 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
[시험예 3]
표 3은 본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3의 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 의하여 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 대하여, KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해저항성시험의 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.
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
내구성지수 91 92 93 62 88
표 3에서와 같이, 본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로, 내구성이 향상된 것을 알 수 있다.
[시험예 4]
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 보투수성 시멘트 모르타르 조성물과 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 JIS A 1171(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
염화물 이온 침투 깊이() 1.1 0.9 0.8 4.9 2.0
위의 표 4에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 보투수성 시멘트 모르타르 조성물이 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 염화물 이온 침투 깊이가 적게 나타나 염해에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
[시험예 5]
본 발명에 의한 조성물의 투수성능을 확인하기 위하여, 실시예 1 내지 실시예 3과 비교예 1 및 비교예 2의 조성물로 Ф10×10cm의 콘크리트 공시체를 제작하였고, KS F 2322(흙의 정수위 투수시험방법)에 의하여 재령 28일에 투수계수를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
투수계수
(cm/sec)		 0.31 0.33 0.35 0.15 0.18
표 5에서와 같이, 본 발명에 의한 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 투수계수가 월등히 높음을 알 수 있다.
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.

Claims (19)

  1. 증점형 아크릴(acryl) 40~99 중량%, 폴리비닐아세테이트 0.1~20 중량%, 진크암모늄클로라이드 0.1~20 중량%, 스티렌 0.1~20 중량%, 카르복시메틸셀롤로오스 0.1~10 중량%, ABS수지 0.1~10 중량%;를 포함하는 보수성 혼화제; 무기계 결합재; 잔골재; 물;을 포함하며,
    상기 무기계 결합재와 잔골재의 중량비는 1 : 1~5이고, 상기 잔골재는 규사와 버텀애쉬를 중량비로 1:0.1~1의 비율로 사용하고,
    상기 무기계 결합재 100 중량%에 대하여 물 0.1~20 중량%, 보수성 혼화제 0.1~20 중량%가 혼입되며,
    상기 무기계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 30~90 중량%, 고로슬래그 5~30 중량%, 칼슘알루미네이트 0.1~30 중량%, 무수석고 0.1~20 중량%, 플라이애쉬 0.1~20 중량%, 제올라이트 0.1~20 중량%, 유동화제 0.5~2 중량%, 지연제 0.05~1 중량%, 나일론 섬유 0.01~1 중량%, 무기질 안료 0.1~10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 보투수성 시멘트 모르타르 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 무기질 안료는 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬 (Cr2O3), 자색 산화철 및 흑색 산화철(카본 블랙) 중 1 또는 2 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 보투수성 시멘트 모르타르 조성물.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 보수성 혼화제는 폴리 아크릴 아마이드 및 폴리비닐알코올을 더 포함하며, 상기 보수성 혼화제 100 중량%에 대하여 폴리 아크릴 아마이드 및 폴리비닐알코올 0.1~15 중량% 함유된 것을 특징으로 하는 보투수성 시멘트 모르타르 조성물.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 보수성 혼화제는 소포제를 더 포함하며, 상기 보수성 혼화제 100 중량%에 대하여 소포제 0.1~5 중량% 함유된 것을 특징으로 하는 보투수성 시멘트 모르타르 조성물.
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 보수성 혼화제는 감수제를 더 포함하며, 상기 보수성 혼화제 100 중량%에 대하여 감수제 0.1~5 중량% 함유된 것을 특징으로 하는 보투수성 시멘트 모르타르 조성물.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 노반의 상부에 보조기층을 형성하는 단계;
    보조기층 상부에 필터층을 형성하는 단계;
    상기 필터층의 상부에 무기계 결합재 2~25 중량%, 잔골재 15~30 중량%, 굵은골재 40~60 중량%, 물 0.1~15 중량%, 보수성 혼화제 0.1~10 중량%를 포함한 보투수성 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 콘크리트 포장층을 형성하는 단계;
    상기 보투수성 시멘트 콘크리트 포장층의 상부에 증점형 아크릴(acryl) 40~99 중량%, 폴리비닐아세테이트 0.1~20 중량%, 진크암모늄클로라이드 0.1~20 중량%, 스티렌 0.1~20 중량%, 카르복시메틸셀롤로오스 0.1~10 중량%, ABS수지 0.1~10 중량%;를 포함하는 보수성 혼화제; 무기계 결합재; 잔골재; 물;을 포함하며, 상기 무기계 결합재와 잔골재의 중량비는 1 : 1~5이고, 상기 잔골재는 규사와 버텀애쉬를 중량비로 1:0.1~1의 비율로 사용하고, 상기 무기계 결합재 100 중량%에 대하여 물 0.1~20 중량%, 보수성 혼화제 0.1~20 중량%가 혼입되며, 상기 무기계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 30~90 중량%, 고로슬래그 5~30 중량%, 칼슘알루미네이트 0.1~30 중량%, 무수석고 0.1~20 중량%, 플라이애쉬 0.1~20 중량%, 제올라이트 0.1~20 중량%, 유동화제 0.5~2 중량%, 지연제 0.05~1 중량%, 나일론 섬유 0.01~1 중량%, 무기질 안료 0.1~10 중량%를 포함하는 보투수성 시멘트 모르타르 조성물을 타설하여 모르타르 포장층을 형성하는 단계;를 포함하는 보투수성 포장 시공방법.
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