KR101562542B1 - 투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시멘트 100중량부를 기준으로, 골재 10 내지 1,000중량부; 플라이 애쉬와 제지 애쉬를 1:9 내지 9:1 중량비율로 혼합한 애쉬 10 내지 80중량부; 제강 슬래그, 고로 슬래그 또는 이들의 혼합물인 슬래그 10 내지 70중량부; 칼슘설포알루미네이트 10 내지 30중량부; 규사 30 내지 500중량부; 발포제로서 단백포 소화액 20 내지 60중량부; 및 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 투수성 콘크리트 조성물에, 탈크를 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 10 내지 100중량부로 더 포함하고, 파이버로서 장섬유를 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함하며, 유화제로서 수지산나트륨염을 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고, 발포제 또는 기포제로서 코코넛오일, 왁스 또는 파라핀유를 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며, 양생 촉진제로서 탄산칼륨(K2CO3)을 시멘트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 1중량부로 더 포함하고, 지연제로서 타르타르산, 구연산 또는 글루콘산에서 선택된 적어도 하나 이상을 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 0.05 내지 0.2중량부로 더 포함하며, 평활제로서 폴리옥사이드계 평활제, 우레탄계 평활제 또는 폴리카르본산계 평활제에서 선택된 적어도 하나 이상을 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하는 투수성 콘크리트 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 친환경 투수성 콘크리트 조성물은 콘크리트가 요구하는 강도를 유지하면서도, 콘크리트 구조물에 투수성을 제공할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 시공과정에서 고온에 의한 열변형을 방지하여 콘크리트 조성물 사이의 공극을 최소화시켜 콘크리트의 안정도를 높이고, 투수성을 유지할 수 있는 효과가 있다

Description

투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 시공방법{Water Permeable Concrete Composition and Constructing Methods Using Thereof}
본 발명은 투수성 콘크리트 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주차장, 자전거 도로, 광장, 인도, 비행기 활주로 등 물이 통과할 수 있는 기능이 요구되는 장소에 적용 가능한 투수성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 보도 및 자전거로 포장에는 투수성 아스팔트 콘크리트가 사용되어 왔다.
이러한 투수성 아스팔트 콘크리트는 골재와 골재 사이의 공극에 의해 물을 지반으로 투수시켜 가로수 등에 물을 공급하여 수목의 발육성장에 도움을 주고, 장마 때 내리는 빗물이 지반으로 투수됨에 따라 도시 하천으로 유입되는 물을 지연시키는 효과를 가져와 강이나 하천의 범람을 방지하는데 결정적인 도움을 주고 있다.
또한, 빗물의 투수에 의해 보도 및 자전거로에 빗물이 흐르지 않게 되어 편리하게 통행할 수 있다.
이와 같은 효과에 따라 근래에 투수성 아스팔트 콘크리트의 공급이 확대되어 가고 있는바, 이러한 일례로서, 대한민국 특허등록 제10-0841221호에는 아스팔트의 투수성(透水性)을 원활하게 유지하고 투수율을 극대화하며, 투수성 포장재의 공극을 상대적으로 최소화하여 포장된 도로의 안정도를 높일 수 있는 소형 유공관이 포함된 투수성 아스팔트 콘크리트 포장재가 개시되어 있다.
한편, 종래의 투수성 아스팔트 콘크리트의 경우 투수성을 향상시키기 위해 공극률을 크게 하면, 도로로 이용할 수 있을 정도의 강도를 충분히 구현하기 힘들며, 여름철에는 노면 온도의 상승으로 변형이 되거나, 투수성 아스팔트 콘크리트에 포함된 아스팔트가 용융되어 투수공이 폐쇄되는 등의 문제점이 있다.
전술한 문제점을 개선하기 위해 투수성 발포 콘크리트가 제공되었다.
그런데 통상적으로 도로의 층별 구조는 노상 상부에 필터층, 보조기층 및 투수성 발포 콘크리트 층이 순차적으로 적층된 구조이며, 필터층 재료에는 자연모래가 일반적으로 사용되고, 보조기층은 지지력과 내구성이 요구되므로 함수량 변화나 동결 또는 융해 등에 의해 그 성질의 변화가 적은 파쇄석이 사용된다.
또한, 투수성 발포 콘크리트는 통상의 콘크리트 배합에서 미세분말입자를 제거한 후, 투수성을 확보하기 위해 기포 발생용 혼합재로 화산재의 일종인 천연 제올라이트와 생석회를 혼합한 후 온수를 가하거나, 강도를 증대시키기 위해 SBR(Styrene butadien rubber) 라텍스 등을 혼합하여 제조된다.
이와 같은 종래의 투수성 발포 콘크리트는 기포 유지력이 약하여 콘크리트가 어느 정도 양생될 때까지 기포를 유지할 수 없으므로 균일하게 분포된 공극율을 유지할 수 없게 되어, 최종적으로 투수성이 양호하지 못하다는 문제점이 있다.
또한, 강도를 보강하기 위해 탄성과 접착력이 있는 SBR 라텍스 등을 사용하고 있으나 고점도를 유지할 수 없어 공극을 메워 투수성을 저하하는 문제점이 있다.
본 발명은 콘크리트가 요구하는 강도를 유지하면서도, 콘크리트 구조물에 투수성을 제공할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 시공과정에서 고온에 의한 열변형을 방지하여 콘크리트 조성물 사이의 공극을 최소화시켜 콘크리트의 안정도를 높이고, 투수성을 유지할 수 있도록 한다.
본 발명은
시멘트 100중량부를 기준으로,
골재 10 내지 1,000중량부;
플라이 애쉬와 제지 애쉬를 1:9 내지 9:1 중량비율로 혼합한 애쉬 10 내지 80중량부;
제강 슬래그, 고로 슬래그 또는 이들의 혼합물인 슬래그 10 내지 70중량부;
칼슘설포알루미네이트 10 내지 30중량부;
규사 30 내지 500중량부;
발포제로서 단백포 소화액 20 내지 60중량부; 및
고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 투수성 콘크리트 조성물에,
탈크를 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 10 내지 100중량부로 더 포함하고,
파이버로서 장섬유를 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함하며,
유화제로서 수지산나트륨염을 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고,
발포제 또는 기포제로서 코코넛오일, 왁스 또는 파라핀유를 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며,
양생 촉진제로서 탄산칼륨(K2CO3)을 시멘트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 1중량부로 더 포함하고,
지연제로서 타르타르산, 구연산 또는 글루콘산에서 선택된 적어도 하나 이상을 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 0.05 내지 0.2중량부로 더 포함하며,
평활제로서 폴리옥사이드계 평활제, 우레탄계 평활제 또는 폴리카르본산계 평활제에서 선택된 적어도 하나 이상을 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하는 투수성 콘크리트 조성물을 제공한다.
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또한, 본 발명은
포장 대상표면의 이물질을 제거한 후 청소하는 이물질 제거-청소단계;
상기 이물질 제거-청소단계가 종료된 표면에 시멘트 100중량부를 기준으로,
골재 10 내지 1,000중량부, 플라이 애쉬와 제지 애쉬를 1:9 내지 9:1 중량비율로 혼합한 애쉬 10 내지 80중량부, 제강 슬래그, 고로 슬래그 또는 이들의 혼합물인 슬래그 10 내지 70중량부, 칼슘설포알루미네이트 10 내지 30중량부, 규사 30 내지 500중량부, 발포제로서 단백포 소화액 20 내지 60중량부, 및 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 투수성 콘크리트 조성물에, 탈크를 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 10 내지 100중량부로 더 포함하고, 파이버로서 장섬유를 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함하며, 유화제로서 수지산나트륨염을 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고, 발포제 또는 기포제로서 코코넛오일, 왁스 또는 파라핀유를 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며, 양생 촉진제로서 탄산칼륨(K2CO3)을 시멘트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 1중량부로 더 포함하고, 지연제로서 타르타르산, 구연산 또는 글루콘산에서 선택된 적어도 하나 이상을 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 0.05 내지 0.2중량부로 더 포함하며, 평활제로서 폴리옥사이드계 평활제, 우레탄계 평활제 또는 폴리카르본산계 평활제에서 선택된 적어도 하나 이상을 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하는 투수성 콘크리트 조성물을 물과 혼합한 뒤 타설하는 타설단계; 및
상기 타설단계가 종료된 후 투수용 콘크리트 조성물을 양생하는 양생단계를 포함하는 투수성 콘크리트 조성물의 시공방법을 제공한다.
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본 발명에 따른 투수성 콘크리트 조성물은 콘크리트가 요구하는 강도를 유지하면서도, 콘크리트 구조물에 투수성을 제공할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 시공과정에서 고온에 의한 열변형을 방지하여 콘크리트 조성물 사이의 공극을 최소화시켜 콘크리트의 안정도를 높이고, 투수성을 유지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
한 가지 관점에서, 본 발명은 시멘트 100중량부를 기준으로, 골재 10 내지 1,000중량부; 애쉬 10 내지 80중량부; 슬래그 10 내지 70중량부; 칼슘설포알루미네이트 10 내지 30중량부; 규사 30 내지 500중량부; 발포제 20 내지 60중량부; 및 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 투수성 콘크리트 조성물을 제공한다.
다른 관점에서, 본 발명은 포장 대상표면의 이물질을 제거한 후 청소하는 이물질 제거-청소단계; 상기 이물질 제거-청소단계가 종료된 표면에 시멘트 100중량부를 기준으로, 골재 10 내지 1,000중량부, 애쉬 10 내지 80중량부, 슬래그 10 내지 70중량부, 칼슘설포알루미네이트 10 내지 30중량부, 규사 30 내지 500중량부, 발포제 20 내지 60중량부; 및 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 투수성 콘크리트 조성물을 물과 혼합한 뒤 타설하는 타설단계; 및 상기 타설단계가 종료된 후 투수용 콘크리트 조성물을 양생하는 양생단계를 포함하는 투수성 콘크리트 조성물의 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따른 투수성 콘크리트 조성물은 주차장, 자전거 도로, 광장, 비행기 활주로 등 물이 통과할 수 있는 기능이 요구되는 장소에 적용되어 외부의 물이 콘크리트를 통해 투과될 수 있도록 하는 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 투수성 콘크리트 조성물이라면 특별히 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 시멘트는 당업계에서 통상적으로 사용되는 시멘트라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 일반 시멘트, 포틀랜드 시멘트 또는 고로슬래그시멘트, 초미분말시멘트 등의 특수 시멘트 등을 사용할 수 있다.
상기 시멘트의 바람직한 분말도는 3,200 내지 6,500cm2/g인 것이 좋다.
본 발명에 따른 투수성 콘크리트 조성물의 시멘트 외 나머지 성분들의 함량은 시멘트 100중량부를 기준으로 한다.
본 발명에 따른 골재는 콘크리트 등과 같이 결합재에 의하여 뭉쳐져서 한 덩어리를 이룰 수 있는 건설용 광물질 재료이며, 화학적으로 안정하다.
상기 골재는 콘크리트 포장 또는 콘크리트 구조체를 제조하기 위해 시멘트와 물에 혼합하는 모래, 자갈, 현무암, 오석, 바잘트, 기타 이와 비슷한 재료를 지칭한다.
특정적으로, 상기 골재로서 약 25mm의 입경 및 약 0.7%의 흡수율을 갖는 염기성 맥암 및/또는 약 5mm의 입경 및 5.40%의 흡수율을 갖는 보크사이트를 더 포함할 수 있다.
상기 골재는 크기에 따라 0.074mm 이상 4.76mm 미만의 것은 잔골재라 하고, 4.76mm 이상의 것은 굵은 골재라 한다. 바람직한 골재의 사용량은 시멘트 100중량부를 기준으로 10 내지 1,000중량부인 것이 좋고, 상기 골재에 포함되는 잔골재 및 굵은 골재의 혼합량은 특별히 제한되지 않으므로 필요에 따라 적절하게 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 애쉬는 투수성 콘크리트 조성물에 적량 혼합하여 사용하면 가공성이 개선되고 경화열이 완화됨과 더불어 장기적인 강도를 향상시킬 수 있다.
이에, 상기 애쉬는 전술한 목적으로 사용되는 애쉬라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 플라이 애쉬 및/또는 제지 애쉬를 사용하는 것이 좋다.
상기 플라이 애쉬는 미분탄을 연소하는 보일러의 연도 가스로부터 집진기로 채취한 석탄재를 의미하는 것으로서, 구상인 입자 크기는 시멘트와 같은 정도이고, 알루미나와 실리카가 주성분이다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 플라이 애쉬는 미분쇄한 플라이 애쉬를 사용할 수 있는바, 상기 미분쇄한 플라이 애쉬는 미분쇄하지 않은 플라이 애쉬를 사용하는 것 보다 향상된 고강도성 및/또는 유동성을 제공한다.
이때, 본 발명에 따른 미분쇄한 플라이 애쉬의 분말도는 3,000 내지 3,800cm2/g, 바람직하게는 3,000 내지 3,800cm2/g, 보다 바람직하게는 3,700cm2/g 미만이고, 밀도는 1.5 내지 2.8g/cm3, 바람직하게는 약 2.2g/cm3인 것이 좋다.
한편, 상기 제지 애쉬는 시멘트의 수화시 발열반응에 의해 형성될 수 있는 수화물과 상온에서 서서히 반응하여 불용성의 화합물을 생성할 수 있도록 한다.
특히, 본 발명에 따른 투수성 콘크리트 조성물은 상기 제지 애쉬가 포함됨으로써, 투수 능력뿐만 아니라 보수능력이 제공될 수 있다.
이러한 제지 애쉬는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 폐기물로 처리되어 왔던 제지공장 슬러지를 500 내지 1,300℃ 정도의 온도에서 열처리하여 얻은 애쉬를 분말도가 블레인(blaine) 비표면적으로 4,000 내지 12,000cm2/g 정도가 되도록 분쇄한 것을 사용하는 것이 좋다.
특히, 상기 제지 애쉬는 투수성 콘크리트 조성물에 포함되어 고강도성, 고내구성 및 유동성을 향상시킬 수 있다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 애쉬는 플라이 애쉬와 제지 애쉬를 1:9 내지 9:1 중량비율, 바람직하게는 2:8 내지 8:2의 중량비율로 혼합하여 투수성 콘크리트 조성물의 강도, 수밀성 및 보수성뿐만 아니라 내구성과 유동성을 함께 향상시킬 수 있다.
바람직한 애쉬의 사용량은 시멘트 100중량부를 기준으로 10 내지 80중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 슬래그는 콘크리트에 포함된 시멘트에 일정량을 대체하여 사용함으로써, 시멘트의 사용량을 감소시킬 수 있도록 하는 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 슬래그라면 특별히 한정되지 않는다.
바람직한 슬래그로는 제강 슬래그(PS Ball) 및/또는 고로 슬래그를 사용할 수 있다.
이때, 상기 제강 슬래그 및/또는 고로 슬래그는 폐기 처분되던 제강 및/또는 고로 슬래그를 회수하여 재활용함으로써 부수적으로 자원 재활용 효과를 얻을 수 있다.
특정적으로, 본 발명에 따른 제강 슬래그 및/또는 고로 슬래그는 제철 또는 제강공정에서 부산물로 발생하는 것을 포집하여 사용할 수 있다.
바람직한 슬래그의 사용량은 투수성 콘크리트 조성물 100중량부 기준으로 10 내지 70중량부인 것이 좋고, 슬래그의 분말도는 3,700 내지 4,000cm2/g, 바람직하게는 약 3,850cm2/g이고, 밀도는 2.9 내지 3.5g/cm3, 바람직하게는 약 3.1g/cm3인 것이 좋다.
본 발명에 따른 칼슘설포알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate)는 수축보상, 고강도, 예를 들면 높은 압축강도와 휨강도 및 속경성을 부여하기 위한 물질로서, 이러한 목적을 갖는 칼슘설포알루미네이트라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 그 사용량은 시멘트 100중량부 기준으로 10 내지 30중량부인 것을 추천한다.
여기서, 상기 칼슘설포알루미네이트는 물과 접촉할 경우 순식간에 반응하여 에트린가이트(Ettringite) 수화물을 생성함으로써, 시멘트의 압축강도를 수분 내지 수 시간 안에 얻을 수 있도록 한다.
이때, 보다 신속한 수화반응을 위해 초미립 비정질 칼슘설포알루미네이트를 사용할 수도 있다.
상기 수화반응성 증대를 위해 사용되는 초미립 비정질 칼슘설포알루미네이트의 블레인 분말도는 5,000 내지 8,000㎠/g 정도인 것이 좋다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 투수성 콘크리트 조성물은 보다 신속한 경화를 위해 상기 칼슘설포알루미네이트 등과 반응하여 경화가 일어날 수 있도록 하는 석고를 더 포함할 수 있다.
바람직한 석고로서 무수석고 및/또는 탈황석고를 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 탈황석고를 사용하는 것을 추천한다.
여기서, 상기 탈황석고는 탈황공정에서 발생되는 부산석고로서, 황 성분이 배제되어 친환경적이고, 탈황공정의 부산물을 재활용한다는 측면에서 고려될 수 있다.
상기 석고의 사용량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 투수성 콘크리트 조성물 전체 중량부 기준으로 2 내지 10중량부인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 규사는 콘크리트 조성물에 투수성을 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 규사라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 규사2호, 규사3호, 규사토 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
바람직한 규사의 사용량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 추천하기로는 시멘트 100중량부 기준으로 30 내지 500중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 발포제는 상기 규사와 마찬가지로 콘크리트 조성물에 투수성을 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 발포제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 단백포 소화액, 고기포성 계면활성제, 유기산과 탄산수소나트륨의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
바람직한 발포제의 사용량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 추천하기로는 시멘트 100중량부 기준으로 20 내지 60중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 고성능 감수제는 시멘트를 포함하는 투수성 콘크리트 조성물 시공을 할 때 콘크리트 속에 있는 작은 공기 거품을 고르게 하기 위하여 사용하는 혼화제로서, 거품을 일으키는 성질이 좋아, 콘크리트 중에 작은 기포를 고르게 발생시켜 내동결 융해성, 내식성, 내구성 등을 개선한다.
특히, 상기 감수제는 미리 믹싱된 시멘트에 첨가하여 이것을 교반함으로써 더 부드럽게 하며, 시멘트에 의해 형성되는 콘크리트의 품질을 저하시키지 않고 콘크리트의 시공성을 개선할 목적으로 이용된다.
더욱이, 상기 감수제는 투수성 콘크리트 조성물의 유동성을 좋게 하여 부어 넣기 작업을 용이하게 하고, 굳은 콘크리트의 열전도율을 저하시키며, 수밀성을 향상시키는 등 2차적인 효과도 있다.
이때, 투수성 콘크리트 조성물에 사용되는 감수제의 감수율은 일반적으로 10 내지 15%정도이나 그 중 감수율이 20 내지 30%인 것을 본 발명에서는 고성능 감수제라 통칭한다.
바람직한 고성능 감수제는 나프탈렌형, 멜라민형, 폴리카르복실산형, 아미노 술폰산형 감수제 또는 이들의 혼합물로 이루어진 것이 좋고, 그 함량은 특별히 제한되지 않고 필요에 따라 적절하게 조절할 수 있으며, 예를 들어 시멘트 100중량부를 기준으로 0.01 내지 10중량부를 사용할 수 있다.
이때, 상기 나프탈렌형 감수제로서 대표적인 것은 변성리그닌, 알킬아릴술폰산 및 활성지속폴리머, 폴리알킬아일슬폰산염과 반응성고분자, 알킬아릴술폰산염고축합물, 슬폰산기카르복실기 함유 다원폴리머, 알킬나프탈렌슬폰산염, 알킬아릴술폰산염변성리그닌공축합물과 변성리그닌, 리그닌유도체와 알킬아릴술포네이트 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상을 들을 수 있다.
상기 멜라민형 감수제로서 대표적인 것은 변성메칠멜라민축합물과 수용성특수고분자화합물, 슬폰화멜라민고축합물 또는 이들로부터 선택된 하나 이상의 혼합물을 들을 수 있다.
상기 폴리카르복실산형 감수제로서 대표적인 것은 불포화 카르복시산 단량체를 단일 성분으로 포함하는 공중합체 또는 그의 염, 예컨대, 폴리(알킬렌 글리콜)모노아크릴레이트, 폴리(알킬렌 글리콜)모노메타크릴레이트, 무수말레인산 및 스티렌의 공중합체, 아크릴레이트나 메타크릴레이트의 공중합체 및 이들 단량체와 공중합가능한 단량체로부터 유도되는 공중합체 등을 포함할 수 있다.
상기 아미노 술폰산형 감수제로서 대표적인 것은 방향족아미노슬폰산계 고분자화합물, 방향족고분자축합물과 리그닌슬폰산유도체 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 들을 수 있다.
또한, 바람직한 고성능 감수제는 나프탈렌형 고성능 감수제를 단독으로 사용하거나 나프탈렌계 고성능 감수제가 80 내지 95중량%이고, 폴리카르복실산형 고성능 감수제가 5 내지 20중량%로 이루어진 혼합조성을 사용하는 것이 좋다.
상기 고성능 감수제의 사용량은 투수성 콘크리트 조성물에 의해 형성된 콘크리트 중의 전 공기량이 용적으로 약 4 내지 6%가 되도록 하는 것이 바람직하다. 너무 많이 사용하면 비경제적일 뿐만 아니라, 압축강도의 감소, 철근과의 부착강도의 저하 등 여러 가지 장애가 일어나므로, 적정 사용량을 엄수해야 한다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 투수성 콘크리트 조성물은 골재의 한 종류로서 석분을 더 포함할 수 있으며, 그 사용량은 투수성 콘크리트 조성물 전체 중량 기준으로 10 내지 100중량부인 것이 좋다.
상기 석분은 일반적으로 입경이 5 내지 200㎜인 한수석이나 석회암의 가루를 지칭하며, 본 발명에서는 입경이 0.5mm 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 석분은 탈크라고도 하고 탈크는 화학명으로 함수규산마그네슘이라 하며 화학식은 Mg3Si4O10(OH)2로 물분자를 함유하고 있는 규소와 결합한 마그네슘 분자를 지칭한다.
다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 투수성 콘크리트 조성물은 콘크리트의 블록의 균열을 방지하기 위해 투수성 콘크리트 조성물 100중량부 기준으로 5 내지 20중량부의 파이버를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 파이버(fiber)는 상기 파이버는 전술한 목적을 갖는 파이버라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 단섬유, 장섬유, 필라멘트, 위스커(whisker), 토우(tow), 직물, 매트(mat) 또는 펠트(felt) 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 투수성 콘크리트 조성물, 은 유화제를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 유화제는 콘크리트 타설을 위해 투수성 콘크리트 조성물과 혼합되는 물속에서 콘크리트를 미립자 형태로 분산시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 유화제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.
바람직한 유화제로는 수지산나트륨염, 리그닌술폰산알카리금속염, 나프탈렌 설포닉 산(Naphthalene Sulfonic acid) 유도체, 클로로벤젠(Chlorobenzene) 유도체, 고급지방산알카리금속염, 알킬벤젠슬폰산염, 알파-올레핀슬폰산염, 폴리옥시에칠렌알킬페닐에텔류, 알킬아릴슬폰산나트륨류 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있고, 그 사용량은 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부인 것을 추천한다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 투수성 콘크리트 조성물은 제조되는 콘크리트의 단열성을 향상시키는 동시에 무게를 감소시키고, 식물 생장을 위한 공극을 제공하기 위하여 투수성 콘크리트 조성물 100중량부 기준으로 발포제 또는 기포제 1 내지 10중량부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 발포제 또는 기포제는 통상적인 발포제 또는 기포제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 보다 친환경적인 콘크리트 블록 조성물을 제공하기 위해 동물성 기포제 보다는 식물성 기포제를 사용하는 것이 좋다.
바람직한 발포제 또는 기포제로는 코코넛 오일, 왁스, 파라핀유 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
한편, 상기 발포제 또는 기포제는 그 사용량이 과다하게 첨가되면 콘크리트 블록에 형성되는 공극으로 인하여 강도가 급격히 감소될 수 있으므로, 사용자는 이를 고려하여 부가되는 발포제 또는 기포제의 사용량을 조절하는 것이 바람직하다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 투수성 콘크리트 조성물은 시멘트 100중량부 기준으로 0.1 내지 1중량부, 바람직하게는 약 0.5중량부의 양생 촉진제를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 양생 촉진제는 탄산칼륨(K2CO3)이나 탄산리튬(Li2CO3), 탄산나트륨(Na2CO3) 중에 선택된 적어도 하나 이상을 사용하는 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 투수성 콘크리트 조성물은 작업시간 및/또는 강도발현 속도 조절을 위해 지연제를 더 포함할 수 있으며, 그 사용량은 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 0.05 내지 0.2중량부인 것을 추천한다.
상기 지연제로서 바람직한 것은 타르타르산, 구연산, 글루콘산 등의 카르복시산 또는 그 염으로 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 투수성 콘크리트 조성물은 콘크리트 조성물 100 중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 평활제를 더 포함할 수 있다.
상기 평활제는 페이스트의 셀프 레벨링(자기충전성능)을 개선하기 위하여서 첨가되는 것으로, 폴리옥사이드계, 우레탄계 및 폴리카본산계 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 투수성 콘크리트 조성물은 콘크리트 조성물 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 수축저감제를 더 포함할 수 있다.
상기 수축저감제는 시멘트 경화체의 건조수축을 방지하기 위하여 첨가되는 것으로, 폴리에테르계, 에틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 투수성 콘크리트 조성물은 부가적으로 첨가제, 예를 들면 가공조제, 안정제, 안료, 계면활성제, 노화방지제, 충진제, 흐름방지제 또는 이들로부터 선택된 적어도 두 개 이상의 혼합물로 이루어진 첨가제를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 첨가제로 사용되는 가공조제, 안정제, 안료, 계면활성제, 노화방지제, 충진제 및/또는 흐름방지제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 사용량은 시멘트 100중량부를 기준으로 1 내지 15중량부를 사용하는 것이 좋다.
상기 안료는 투수성 콘크리트 조성물에 색상을 부가하기 위해 사용되는 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 안료라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.
바람직한 안료로는 무기계 안료 및/또는 유기계 안료를 사용하는 것이 좋다.
상기 무기계 안료는 산화철, 수산화철, 산화크롬, 산화티탄 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
이때, 산화철, 수산화철은 적갈색을 나타내고, 산화크롬은 녹색을 나타내고, 산화티탄은 백색을 나타낸다.
상기 유기계 안료는 카본 블랙, 아조피그먼트 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
상기 충진제는 실리카, 아크릴 파우더, 규사 등을 사용할 수 있다
또한, 상기 계면활성제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 계면활성제라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 비이온계, 음이온계 및/또는 양이온계 계면활성제를 사용하는 것을 추천한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 투수성 콘크리트 조성물의 시공방법을 설명하면 다음과 같다.
여기서, 상기 투수성 콘크리트 조성물의 시공방법은 특별히 한정되지 않지만, 한 가지 일례로서 포장 대상표면의 이물질을 제거한 후 청소하는 이물질 제거-청소단계;
상기 이물질 제거-청소단계가 종료된 표면에 시멘트 100중량부를 기준으로, 골재 10 내지 1,000중량부, 애쉬 10 내지 80중량부, 슬래그 10 내지 70중량부, 칼슘설포알루미네이트 10 내지 30중량부, 규사 30 내지 500중량부, 발포제 20 내지 60중량부; 및 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 투수성 콘크리트 조성물을 물과 혼합한 뒤 타설하는 타설단계; 및
상기 타설단계가 종료된 후 투수용 콘크리트 조성물을 양생하는 양생단계를 포함한다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
포틀랜드 시멘트 100g, 골재로서 5mm의 입경의 자갈 100g, 플라이 애쉬 50g, 제강 슬래그 30g, 칼슘설포알루미네이트 20g, 규사2호 100g, 단백포 소화액 30g, 폴리모노아크릴레이트로 이루어진 고성능 감수제 5g을 혼합하여 투수성 콘크리트 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 양생 촉진제로서, 탄산칼륨 0.5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 실리카 충진제 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 4]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 투수성 콘크리트 조성물에 폴리옥사이드계를 포함하는 평활제 20g을 더 추가하여 실시하였다.
[실시예 5]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 투수성 콘크리트 조성물에 폴리에테르계를 포함하는 수축저감제 7g을 더 추가하여 실시하였다.
[실시예 6]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 투수성 콘크리트 조성물에 폴리에테르계를 포함하는 파이버로서 장섬유 60g을 더 추가하여 실시하였다.
[실시예 7]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 투수성 콘크리트 조성물에 폴리에테르계를 포함하는 유화제로서 수지산나트륨염 10g을 더 추가하여 실시하였다.
[실험]
실시예 1 내지 실시예 5에 따라 제조된 조성물에 대하여 저온과 표준상태에서의 겔타임, 투수성, 압축강도, 휨강도, 부착강도 등을 측정하였다.
겔타임(분) 투수성(%) 압축강도(N/mm2)/재령1일 휨강도(N/mm2) 부착강도(N/mm2)/28일
실시예 1 32 97 53.3 15.5 1.8
실시예 2 25 98 56.6 11.3 1.6
실시예 3 31 96 52.5 12.8 1.7
실시예 4 33 97 48.7 11.4 1.5
실시예 5 33 97 46.6 11.5 1.6
실시예 6 32 98 48.5 11.6 1.5
실시예 7 31 97 46.8 11.7 1.6
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 5에 따라 제조된 투수성 콘크리트 조성물의 압축강도는 통상적인 투수성 콘크리트 조성물에서 요구하는 물성에 만족할 뿐만 아니라, 신속한 경화에도 불구하고 투수성을 나타내는 것을 알 수 있었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 시멘트 100중량부를 기준으로,
    골재 10 내지 1,000중량부;
    플라이 애쉬와 제지 애쉬를 1:9 내지 9:1 중량비율로 혼합한 애쉬 10 내지 80중량부;
    제강 슬래그, 고로 슬래그 또는 이들의 혼합물인 슬래그 10 내지 70중량부;
    칼슘설포알루미네이트 10 내지 30중량부;
    규사 30 내지 500중량부;
    발포제로서 단백포 소화액 20 내지 60중량부; 및
    고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 투수성 콘크리트 조성물에,
    탈크를 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 10 내지 100중량부로 더 포함하고,
    파이버로서 장섬유를 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함하며,
    유화제로서 수지산나트륨염을 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고,
    발포제 또는 기포제로서 코코넛오일, 왁스 또는 파라핀유를 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며,
    양생 촉진제로서 탄산칼륨(K2CO3)을 시멘트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 1중량부로 더 포함하고,
    지연제로서 타르타르산, 구연산 또는 글루콘산에서 선택된 적어도 하나 이상을 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 0.05 내지 0.2중량부로 더 포함하며,
    평활제로서 폴리옥사이드계 평활제, 우레탄계 평활제 또는 폴리카르본산계 평활제에서 선택된 적어도 하나 이상을 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하는 투수성 콘크리트 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 포장 대상표면의 이물질을 제거한 후 청소하는 이물질 제거-청소단계;
    상기 이물질 제거-청소단계가 종료된 표면에 시멘트 100중량부를 기준으로,
    골재 10 내지 1,000중량부, 플라이 애쉬와 제지 애쉬를 1:9 내지 9:1 중량비율로 혼합한 애쉬 10 내지 80중량부, 제강 슬래그, 고로 슬래그 또는 이들의 혼합물인 슬래그 10 내지 70중량부, 칼슘설포알루미네이트 10 내지 30중량부, 규사 30 내지 500중량부, 발포제로서 단백포 소화액 20 내지 60중량부, 및 고성능 감수제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 투수성 콘크리트 조성물에, 탈크를 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 10 내지 100중량부로 더 포함하고, 파이버로서 장섬유를 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함하며, 유화제로서 수지산나트륨염을 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고, 발포제 또는 기포제로서 코코넛오일, 왁스 또는 파라핀유를 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며, 양생 촉진제로서 탄산칼륨(K2CO3)을 시멘트 100중량부를 기준으로 0.1 내지 1중량부로 더 포함하고, 지연제로서 타르타르산, 구연산 또는 글루콘산에서 선택된 적어도 하나 이상을 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 0.05 내지 0.2중량부로 더 포함하며, 평활제로서 폴리옥사이드계 평활제, 우레탄계 평활제 또는 폴리카르본산계 평활제에서 선택된 적어도 하나 이상을 투수성 콘크리트 조성물 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하는 투수성 콘크리트 조성물을 물과 혼합한 뒤 타설하는 타설단계; 및
    상기 타설단계가 종료된 후 투수용 콘크리트 조성물을 양생하는 양생단계를 포함하는 투수성 콘크리트 조성물의 시공방법.
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