KR101816756B1 - 고성능 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수공법 - Google Patents

고성능 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도로의 노면, 교량의 교면포장, 도로 보수공사 등에 단시간에 보수후 차량 통행이 가능한 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장도로 및 교면 포장 유지보수 공법에 관한 것이다. 본 발명은 초속경 시멘트계 결합재 5~40중량%, 잔골재 25~65중량%, 굵은골재 15~65중량%, 물 2~25중량% 및 혼화제 0.5~11중량% 및 폴리머 성능 개선제 0.01~17중량%를 포함하며, 상기 초속경 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 클링커 분쇄 분말 10~30중량%, 아윈계 속경성 시멘트 35~60중량%, 칼슘알루미네이트 15~42중량%, 실리카 흄 0.5~10중량%, 석고 0.1~10중량%, 슬래그 미분말 2~10중량% 및 소석회 0.1~5중량%를 포함하며, 혼화제는 응결지연제로서 인산염, 탄산화아연, 구연산, 구연산 알칼리 금속염, 리그닌 술폰산염, 폴리비닐알콜의 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 화합물 0.05~5중량%와 응결촉진제로서 트리에탄올 아민, 규산칼슘, 염화칼슘, 리튬 카보네이트의 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 화합물 0.1~8중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.

Description

고성능 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수공법{High Performance Fast Cement Concrete Composition and Road Pavement Maintenance Method Using the Same}
본 발명은 콘크리트 포장도로, 교면의 보수에 사용되는 초속경 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 도로의 노면, 교량의 교면포장, 도로 보수공사 등에 단시간에 보수후 차량 통행이 가능한 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 포장도로 및 교면 포장 유지보수 공법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 구조물은 시간 경과와 환경의 영향, 소성수축, 건조수축, 피로현상 등 영향으로 강도저하, 균열 등으로 인해 치명적인 결함을 초래할 수 있다.
콘크리트 구조물 중에서 도로 노면이나 교량의 바닥판 등에서도 차량 하중에 의한 열화, 환경적 요인에 의한 부식이나 침식이 많이 발생하며, 이들 부위에 대한 보수와 이들 요인에 의한 콘크리트 구조물의 성능저하를 방지하기 위한 예방이 필요하다. 이러한 보수보강 공사에는 과거에는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하여 이루어졌으나, 보통 포틀랜드 시멘트 콘크리트에 의한 보수보강 공사는 양생에 많은시간이 소요되어 도로의 교통체증을 유발하고 있다. 그러나 도로의 물류 수송기능을 고려할때 도로 보수공사로 인한 교통 체증으로 야기되는 경제적 손실은 막대하므로 도로 보수로 인한 교통 체증을 완화시키기 위해서는 초속경 시멘트를 사용하여 단시간에 완료하여야 한다. 그러나 도로보수공사로 인한 교통 통제를 최소화하기 위하여 초속경 시멘트 콘크리트를 사용한 도로보수에는 보수비용이 높으며, 빠른 강도발현에는 효과적이나, 보통 포틀랜드 시멘트, 조강시멘트에 비해서 높은 수화열과 건조수축으로 인해 구조물 내부에 내부응력이 잔류하게 되고 미소균열이 발생하기 쉽고, 이러한 미소 내부결함은 콘크리트 구조물의 역학적 특성에 직간접적으로 영향을 미쳐 콘크리트 구조물의 안정성에 악영향을 미칠수 있다.
따라서 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 경제적이고, 특성이 개선된 초속경 시멘트 콘크리트 조성을 제공하고, 이들 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 유지보수 공법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 초속경 시멘트계 결합재 5~40중량%, 잔골재 25~65중량%, 굵은골재 15~65중량%, 물 2~25중량% 및 혼화제 0.5~11중량%, 폴리머 성능개선제 0.01~17중량%를 포함하며, 상기 초속경 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 클링커 분쇄 분말 10~30중량%, 아윈계 속경성 시멘트 35~60중량%, 칼슘알루미네이트 15~42중량%, 실리카 흄 0.5~10중량%, 석고 0.1~10중량%, 슬래그 미분말 2~10중량% 및 소석회 0.1~5중량%를 포함하며, 혼화제는 응결지연제로서 인산염, 탄산화아연, 구연산, 구연산 알칼리 금속염, 리그닌 술폰산염, 폴리비닐알콜의 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 화합물 0.05~5중량%와 응결촉진제로서 트리에탄올 아민, 규산칼슘, 염화칼슘, 리튬 카보네이트의 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 화합물 0.1~8중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
또한 상기 초속경 시멘트 콘크리트 결합재는 폴리머 혼화제로서 스티렌, 부타디엔, 부틸메타크릴레이트, 메틸메타크릴레이트-부타디엔, 포타슘퍼설페이트 또는 하이드로퍼옥사이드 중 1종 이상으로 구성되는 화합물 및 소르비탄 트리올레에이트, 소르비탄 트리스테아레이트, 글리세릴 모노스테아레이트, 소르비탄 모노올레에이트 중에서 선택되는 1종 이상의 친유성 계면활성제 중에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 더 포함할 수 있다.
상기 초속경 시멘트 콘크리트 결합재는 산화아연 및 이산화티탄에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 1~3중량% 더 포함할 수 있다.
상기 초속경 시멘트 콘크리트 결합재는 잠열재로서 스테아린산, 수산화 스트론튬, 시안아미드, 세탄 및 이소세탄의 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 0.2~1중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로 유지보수 공법을 제공한다.
콘크리트 도로면 또는 교면의 열화되어 있는 콘크리트 부분을 파쇄기 및 워터젯을 이용하여 불순물 및 열화부위를 제거하는 단계;
열화된 콘크리트가 제고된 부위를 수세하고 청소를 하는 단계;
상기 초속경 콘크리트 조성물을 타설하여 열화된 부위의 단면을 복구하는 단계;
상기 타설된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 상부에 양생제를 도포하는 단계;를 포함하는 단계로 이루어질수 있다.
본 발명에 의하면, 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 보통 포틀랜드 시멘트계 결합재, 아윈 클링커 미분말, 칼슘 알루미네이트, 실리카 흄, 석고, 슬래그 미분말, 소석회 및 혼화제를 포함하여 일반 포틀랜드 시멘트 결합재 및 초조강 시멘트계 결합재를 포함하는 콘크리트에 비하여 양생기간이 단축되고, 초기 수화에 의한 발열을 줄임으로써 균열발생을 방지하여 내구성이 증진되며, 초속경 시멘트계 결합재의 고비용을 해결할 수 있는 경제적인 도로포장, 교면포장 보수공법용 시멘트 콘크리트 재료를 제공할 수 있다.
본 발명의 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 초속경 시멘트계 결합재 5~40중량%, 잔골재 25~65중량%, 굵은골재 15~65중량%, 물 2~25중량% 및 혼화제 0.1~11중량%, 폴리머 성능개선제 0.01~17중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용하는 골재는 굵은골재와 잔골재로 구분되며, 잔골재는 입경이 5㎜ 이하인 것을 말하며, 굵은 골재는 입경이 5㎜ 이상인 것을 말한다. 잔골재는 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 대해서 25~65중량%, 굵은골재는 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 대해서 15~65중량%, 혼화제는 상기 초속경 시멘트 콘트리트 조성물에 대해서 0.1~13중량%가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 초속경 시멘트계 결합재는 분말도가 5,500~8,500㎠/g인 포틀랜드 시멘트 클링커 분말 10~30중량%, 분말도가 6,000㎠/g 이상인 아윈 속경성 시멘트 분말 35~60중량%, 분말도가 6,000~8,5000㎠/g 인 고로 슬래그 미분말을 2~10중량%, 칼슘 알루미네이트 15~42중량%, 실리카 흄 0.5~10중량%, 석고 0.1~10중량%, 소석회 0.1~5중량%, 혼화제로서 초기 초속경 시멘트 콘크리트 타설시 작업성 향상을 위한 응결지연제로서 염화아연, 인산염, 탄산화아연, 구연산, 구연산 알칼리 금속영, 그리닌 술폰산염, 폴리비닐 알콜 중에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 0.05~5중량%, 초속경 시멘트 콘크리트 타설 후 경화속도 증진을 위한 응결 촉진제로서 트리에탄올 아민, 규산칼슘, 염화칼슘, 리튬 카보네이트 중에서 선택되는 1종 이상의 화합물을0.1~8중량%가 포함될 수 있다.
상기 초속경 시멘트 콘크리트 결합재 중에서 석고는 천연무수석고, 화학이수석고, 화학반수석고 중에서 선택되는 1종 이상이 포함될 수 있다.
상기 포틀랜드 시멘트는 KS제품이 사용될 수 있으나, 수화반응 속도를 증가시켜 경화반응 속도를 증가시키기 위해 분말도 5,500~8,500㎠/g을 가지는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다.
초속경 시멘트를 포함한 수경성 결합재의 경화반응은 C2S, C3S, C3A, C12A7, CSA와 같은 수경성 재료와 물의 화학반응(수화반응)에 의한 것이므로 분말도가 높을수록 반응속도는 빨라진다. 그러나 분말도를 높게하기 위해서는 분쇄비용이 증가하므로 적정한 수준의 분말도를 얻는 것이 필요하다.
상기 포틀랜드 시멘트의 분말도가 5,500㎠/g 보다 낮으면 수화반응속도가 느려 경화지연 현상이 나타나며, 8,500㎠/g 보다 높으면 수화반응 속도는 증가하지만 분쇄비용이 높고 생산성이 악화된다. 또한 보통 포틀랜드 시멘트 중 주요 수화광물인 C2S, C3S의 수화반응속도가 다른 초속경성 광물보다 낮아 분말도를 높임으로써 경화속도를 높이는데는 한계가 있다.
아윈 속경성 시멘트의 중량비가 증가하면 빠른 경화속도를 나타내며 초기 팽창성을 나타낸다. 상기 아윈 속경성 시멘트는 분말도 6,000㎠/g 이상으로 초속경 시멘트계 결합재에 대해서 35~60중량%가 포함될 수 있다. 아윈 속경성 시멘트는 수화반응에 의해서 빠르게 경화되는 시멘트 광물로서 분말도를 6,000㎠/g 이상으로 하여, 초속경 성질을 나타내게 할 수 있다. 상기 아윈 속경성 시멘트 함량이 35중량% 미만인 경우, 초기 강도가 낮으며, 경화속도가 늦어지며, 상기 아윈 속경성 시멘트 함량이 60중량%를 초과하는 경우, 경화속도는 빨라지나, 작업성이 불량하고 초기 강도가 낮아진다.
상기 칼슘 알루미네이트는 속경성 시멘트 광물인 C12A7(12CaO·7Al2O3)가 주성분으로 수화반응에 의해서 속경성 수화광물을 생성하며, 상기 칼슘 알루미네이트는 초기 강도 발현을 위해 사용한다. 상기 칼슘 알루미네이트는 초속경 시멘트계 결합재에 대해서 15~42중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘 알루미네이트 함량이 15중량% 미만을 포함하면 초기 강도발현이 늦어져 초속경시멘트 기능을 발휘하지 못하며, 42중량%를 초과하면 초기 경화속도가 빨라져 작업성이 나빠진다. 이때 작업성 확보를 위해 과잉의 경화지연제를 사용하면 지연제가 수화광물을 피복시키는 작용에 의해 초기 강도저하가 발생하게 된다.
상기 초속경 시멘트계 결합재에는 실리카 흄이 0.5~10중량% 함유되고 소석회가 0.1~5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 실리카 흄은 소석회와 반응하여 칼슘실리케이트 수화물을 생성하여 상기 초속경 시멘트 콘크리트의 기공을 메워 콘크리트 강도를 증진시키며, 상기 실리카 흄이 10중량%, 소석회가 5중량%를 초과하면 더 이상 강도증진 효과를 보이지 않는다. 상기 실리카 흄은 분말도가 매우 높으므로, 소석회와 반응성을 향상시키기 위해 상기 소석회는 평균입경 75㎛ 인 것이 바람직하다.
상기 슬래그 미분말은 잠재 수경성을 가지고 있으며 포졸란 반응성을 나타내는 물질로서 장기 강도발현 및 내구성 증진과 수화열을 줄이기 위해 사용될 수 있다. 상기 슬래그 미분말은 초속경 시멘트계 결합재에 대해서 2~10중량% 포함될 수 있다. 또한 상기 슬래그 미분말은 분말도 6,000~8,500㎠/g인 것이 바람직하며, 분말도가 6,000㎠/g보다 낮은 경우, 포졸란 반응성이 낮을 수 있고, 분말도가 8,500㎠/g 이상인 경우 포졸란 반응성은 높으나 비용이 높아 경제성이 떨어질 수 있다. 아울러 상기 슬래그 미분말이 2중량% 미만인 경우, 장기강도 발현이 미약할 수 있으며, 10중량%를 초과하는 경우, 초기 강도 발현이 늦어질 수 있다. 또한 상기 슬래그 미분말은 고로슬래그 미분말이 사용되는 것이 더욱 바람직하다.
상기 석고는 천연무수석고 또는 화학무수석고 중에서 1종 이상이 선택되어 사용될 수 있으며, 속경성 초조강 시멘트계 결합재에 대해서 0.1~10중량%가 포함될 수 있다. 석고는 수화광물의 조직을 치밀하게 하고, 초기 수화반응속도를 증가시키며 콘크리트의 수축을 방지하며, 시멘트 광물의 수화속도를 조절하는 기능을 한다. 상기 석고 함량이 0.1중량% 미만인 경우, 석고에 의한 수화속도 조절능력을 기대할 수 없고, 콘크리트의 수축 방지효과를 기대할 수 없으며, 석고 함량이 10중량%를 초과하는 경우, 수화속도의 지연으로 초기 강도 발현이 늦어질 수 있다.
상기 초속경 시멘트계 결합재를 포함하는 콘크리트 조성물은 혼화제로서 응결지연제가 0.05~5중량% 포함는 것이 바람직하며, 상기 응결지연제는 초속경 시멘트계 결합재와 잔골재, 굵은골재, 물을 첨가한 콘크리트의 초기 작업시간 유지와 작업성 향상을 위해 사용된다. 상기 응결지연제는 염화아연, 인산염, 탄산화아연, 구연산, 구연산 알칼리 금속염, 리그닌 술폰산, 폴리비닐알콜의 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 사용되는 것이 바람직하다. 상기 응결지연제 함량이 0.05중량% 미만인 경우, 초기 응결지연 효과를 기대할 수 없어 작업성이 불량할 수 있으며, 상기 응결지연제의 함량이 3중량%를 초과하는 경우, 초기강도 발현이 늦어질 수 있다.
상기 응결촉진제는 초속경 시멘트계 결합재와 잔골재, 굵은골재, 물을 첨가한 시멘트 콘크리트 혼합물을 도로 또는 교면 보수면에 타설한 후 상기 초속경 시멘트 콘크리트의 수화반응을 활성화시켜 초기강도 발현을 촉진시키는 작용을 하여 3시간 이내에 자동차 통행이 가능한 시멘트 압축강도를 나타내도록 한다. 상기 응결촉진제는 트리에탄올 아민, 규산칼슘, 염화칼슘, 리튬 카보네이트 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 화합물을 0.05~8중량% 사용하는 것이 바람직하다. 상기 응결촉진제 함량이 0.05중량% 미만인 경우, 초기 경화속도가 지연되며, 상기 응결촉진제 함량이 8중량%를 초과하는 경우, 경화속도는 증가하지만, 초기 수화 발열량이 증가하여 경화후 콘크리트에 미세한 균열이 발생되어 내구성을 저하시킬 수 있다.
상기 폴리머 성능 개선제는 스티렌 20~63중량%, 부타디엔 2~25중량%, 부틸메타크릴레이트 5~15중량%, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 1~10중량%, 포타슘퍼설페이트 또는 하이드로퍼옥사이드 중 1종 이상으로 구성되는 화합물 0.2~4중량% 및 소르비탄 트리올레에이트, 소르비탄 트리스테아레이트, 글리세릴 모노스테아레이트, 소르비탄 모노올레에이트 중에서 선택되는 1종 이상의 친유성 계면활성제 0.05~2중량%로 구성되며, 상기 폴리머 성능개선제는 스티렌과 부타디엔, 부틸레타크릴레이트, 메틸메타크릴레이트-부타디엔의 중합반응에 의해 생성된 라텍스 피막에 의해 시멘트 수화반응 지연 및 초기 반응생성 수화물인 에트린자이트 생성을 억제시켜 초기 강도발현이 늦어지는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 포타슘설페이트, 하이드로퍼옥사이드는 스티렌과 부타디엔의 반응 촉매기능을 하며, 시멘트 수화열에 의해 스티렌, 부타디엔, 부틸레마트릴레이트, 메틸메타크릴레이트-부타디엔의 중합반응을 촉진시키며, 수화열을 흡수하여 수화열에 의한 콘크리트 구조물의 미세균열이 발생하는 것을 예방하는 기능을 한다. 상기 친유성 계면활성제는 상기 스티렌, 부타디엔, 부틸레마트릴레이트, 메틸메타크릴레이트-부타디엔이 상기 초속경 시멘트 콘크리트 조성물 내에서 빠른시간 내에 균일하게 분산시키는 역할을 한다.
상기 초속경 시멘트계 콘크리트 결합재는 산화아연, 이산화티탄에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 초속경 시멘트계 결합재에 1~3중량% 더 포함할 수 있다. 상기 산화아연 또는 이산화티탄은 태양광 에너지를 받아 전자를 방출하고 방출된 전자는 외부의 유기성 오염물질과 반응하여 분해시키는 작용을 한다. 상기 산화아연 또는 이산화티탄을 1종 이상 포함하는 초속경 시멘트 콘크리트는 도로포장 면 또는 교면 표면의 유기성 오염물질을 감소시키는 작용을 한다.
상기 초속경 시멘트계 콘크리트 결합재는 스테아린산, 수산화스트론튬, 시안아미드, 세탄, 이소세탄 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 0.2~1중량% 더 포함할 수 있다. 상기 스테아린산, 수산화스트론튬, 시안아미드, 세탄, 이소세탄 군는 잠열재로서 상기 초속경 시멘트계 결합재가 굵은골재, 잔골재, 혼화제, 물과 혼합한후 경화되지 않은 콘크리트 혼합물에서 콘크리트가 경화되는 단계에서 발생하는 수화열에 의해 상변태를 하여 콘크리트의 수화열을 저감시키는 작용을 할 수 있다. 상기 잠열재는 상기 초속경 시멘트계 결합재에 대해서 0.2~1중량%가 포함될 수 있다. 상기 잠열재가 0.2중량% 미만인 경우, 콘크리트의 초기 수화열을 흡수하는 기능이 미약하여 수화열 저감효과가 낮을 수 있으며, 상기 잠열재가 1중량%를 초과하는 경우, 초기 수화단계에서 콘크리트의 온도가 낮아져 반응성이 떨어지고 수화속도가 저하될 수 있다.
상기 잠열재의 잠열량은 스테아린산 203J/g, 수산화스트론튬 343J/g, 시안아미드 208J/g, 세탄, 이소세탄 229J/g으로서 초속경 시멘트 콘크리트 타설을 할 때 발생되는 수화열을 줄여 수화열로 인하여 발생되는 미세균열을 줄일수 있다.
이하에서, 본 발명에 의한 포장 보수공법을 설명한다.
본 발명의 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 도로 또는 교면포장 유지 보수 공법은, 콘크리트 도로면 또는 교면의 열화되거나 파손된 콘크리트 부분을 파쇄기 및 워터젯을 이용하여 불순물 및 열화된 부위를 제거하는 단계와, 열화된 콘크리트가 제거된 부위를 수세하고 청소를 하는 단계와, 열화된 부위의 파손된 콘크리트를 제거하고 수세된 부위에 초속경 시멘트 콘크리트를 타설하여 파손된 단면을 복구하는 단계와, 상기 타설된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 상부에 양생제를 도포하는 단계를 포함하는 단계를 포함한다.
상기 열화된 부위는 워터젯을 이용하여 열화되거나 파손된 콘크리트를 제거하고 열화된 콘크리트 하부의 열화되지 않은 콘크리트 표면이 완전히 나타날때까지 제거하는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명에 따른 고기능성 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시한다. 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
초속경 시멘트계 결합재 18중량%, 잔골재 42중량%, 굵은골재 32중량%를 믹서에 넣고 교반한 후, 물 3.5중량%와 혼화제로서 응결지연제 1중량%, 응결촉진제 2중량%, 폴리머 성능개선제를 1.5중량%를 넣고 콘크리트용 믹서에서 혼합하여 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
상기 응결지연제는 구연산과 폴리비닐알콜을 1:1(중량비)로 혼합한 것을 사용하였으며, 상기 응결촉진제는 리튬카보네이트를 사용하였다.
상기 초속경 시멘트계 결합재는 분말도 6,500㎠/g인 보통 포틀랜드 시멘트 18중량%, 분말도 7,000㎠/g인 아윈 속경성 시멘트 45중량%, 칼슘 알루미네이트 23중량%, 분말도 7,000㎠/g인 고로슬래그 미분말 5중량%, 무수석고와 탈황석고를 1:1(중량비)로 혼합한 석고분말 4중량%, 실리카 흄 3.5중량%, 평균입경 74㎛인 소석회 분말 1.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 폴리머 성능개선제는 스티렌 58중량%, 부타디엔 25중량%, 부틸메카크릴레이트 11중량%, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 5중량%, 포타슘퍼설페이트 0.5중량%, 소프비탄 트리올레에이트 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 2>
초속경 시멘트계 결합재 18중량%, 잔골재 42중량%, 굵은골재 32중량%를 믹서에 넣고 교반한 후, 물 3.5중량%와 혼화제로서 응결지연제 1중량%, 응결촉진제 2중량%, 폴리머 성능개선제를 1.5중량%를 넣고 콘크리트용 믹서에서 혼합하여 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
상기 응결지연제는 구연산과 폴리비닐알콜을 1:1(중량비)로 혼합한 것을 사용하였으며, 상기 응결촉진제는 리튬카보네이트를 사용하였다.
상기 초속경 시멘트계 결합재는 분말도 6,500㎠/g인 보통 포틀랜드 시멘트 12중량%, 분말도 7,000㎠/g인 아윈 속경성 시멘트 45중량%, 칼슘 알루미네이트 29중량%, 분말도 7,000㎠/g인 고로슬래그 미분말 5중량%, 무수석고와 탈황석고를 1:1(중량비)로 혼합한 석고분말 4중량%, 실리카 흄 3.5중량%, 평균입경 74㎛인 소석회 분말 1.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 폴리머 성능개선제는 스티렌 58중량%, 부타디엔 25중량%, 부틸메카크릴레이트 11중량%, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 5중량%, 포타슘퍼설페이트 0.5중량%, 소프비탄 트리올레에이트 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 3>
초속경 시멘트계 결합재 18중량%, 잔골재 42중량%, 굵은골재 32중량%를 믹서에 넣고 교반한 후, 물 3.5중량%와 혼화제로서 응결지연제 1중량%, 응결촉진제 2중량%, 폴리머 성능개선제를 1.5중량%를 넣고 콘크리트용 믹서에서 혼합하여 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
상기 응결지연제는 구연산과 폴리비닐알콜을 1:1(중량비)로 혼합한 것을 사용하였으며, 상기 응결촉진제는 리튬카보네이트를 사용하였다.
상기 초속경 시멘트계 결합재는 분말도 6,500㎠/g인 보통 포틀랜드 시멘트 12중량%, 분말도 7,000㎠/g인 아윈 속경성 시멘트 51중량%, 칼슘 알루미네이트 23중량%, 분말도 7,000㎠/g인 고로슬래그 미분말 5중량%, 무수석고와 탈황석고를 1:1(중량비)로 혼합한 석고분말 4중량%, 실리카 흄 3.5중량%, 평균입경 74㎛인 소석회 분말 1.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 폴리머 성능개선제는 스티렌 58중량%, 부타디엔 25중량%, 부틸메카크릴레이트 11중량%, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 5중량%, 포타슘퍼설페이트 0.5중량%, 소프비탄 트리올레에이트 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 4>
초속경 시멘트계 결합재 18중량%, 잔골재 42중량%, 굵은골재 32중량%를 믹서에 넣고 교반한 후, 물 3.5중량%와 혼화제로서 응결지연제 1중량%, 응결촉진제 2중량%, 폴리머 성능개선제를 1.5중량%를 넣고 콘크리트용 믹서에서 혼합하여 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
상기 응결지연제는 구연산과 폴리비닐알콜을 1:1(중량비)로 혼합한 것을 사용하였으며, 상기 응결촉진제는 리튬카보네이트를 사용하였다.
상기 초속경 시멘트계 결합재는 분말도 6,500㎠/g인 보통 포틀랜드 시멘트 12중량%, 분말도 7,000㎠/g인 아윈 속경성 시멘트 48중량%, 칼슘 알루미네이트 26중량%, 분말도 7,000㎠/g인 고로슬래그 미분말 5중량%, 무수석고와 탈황석고를 1:1(중량비)로 혼합한 석고분말 4중량%, 실리카 흄 3.5중량%, 평균입경 74㎛인 소석회 분말 1.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 폴리머 성능개선제는 스티렌 58중량%, 부타디엔 25중량%, 부틸메카크릴레이트 11중량%, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 5중량%, 포타슘퍼설페이트 0.5중량%, 소프비탄 트리올레에이트 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 5>
초속경 시멘트계 결합재 18중량%, 잔골재 41중량%, 굵은골재 31중량%를 믹서에 넣고 교반한 후, 물 3중량%, 잠열재 0.5중량%, 방오재 1.5중량%와 혼화제로서 응결지연제 1중량%, 응결촉진제 2중량%, 폴리머 성능개선제를 1.5중량%를 넣고 콘크리트용 믹서에서 혼합하여 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
상기 잠열재는 세탄, 수산화스트론튬을 중량비로 1:1로 혼합하여 사용하였으며, 방오재는 산화아연을 사용하였다.
상기 응결지연제는 구연산과 폴리비닐알콜을 1:1(중량비)로 혼합한 것을 사용하였으며, 상기 응결촉진제는 리튬카보네이트를 사용하였다.
상기 초속경 시멘트계 결합재는 분말도 6,500㎠/g인 보통 포틀랜드 시멘트 18중량%, 분말도 7,000㎠/g인 아윈 속경성 시멘트 45중량%, 칼슘 알루미네이트 23중량%, 분말도 7,000㎠/g인 고로슬래그 미분말 5중량%, 무수석고와 탈황석고를 1:1(중량비)로 혼합한 석고분말 4중량%, 실리카 흄 3.5중량%, 평균입경 74㎛인 소석회 분말 1.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 폴리머 성능개선제는 스티렌 58중량%, 부타디엔 25중량%, 부틸메카크릴레이트 11중량%, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 5중량%, 포타슘퍼설페이트 0.5중량%, 소프비탄 트리올레에이트 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 6>
초속경 시멘트계 결합재 18중량%, 잔골재 41중량%, 굵은골재 31중량%를 믹서에 넣고 교반한 후, 물 3.5중량%, 잠열재 0.5중량%, 방오재 1.5중량%와 혼화제로서 응결지연제 1중량%, 응결촉진제 2중량%, 폴리머 성능개선제를 1.5중량%를 넣고 콘크리트용 믹서에서 혼합하여 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
상기 잠열재는 세탄, 수산화스트론튬을 중량비로 1:1로 혼합하여 사용하였으며, 방오재는 산화아연을 사용하였다.
상기 응결지연제는 구연산과 폴리비닐알콜을 1:1(중량비)로 혼합한 것을 사용하였으며, 상기 응결촉진제는 리튬카보네이트를 사용하였다.
상기 초속경 시멘트계 결합재는 분말도 6,500㎠/g인 보통 포틀랜드 시멘트 12중량%, 분말도 7,000㎠/g인 아윈 속경성 시멘트 51중량%, 칼슘 알루미네이트 23중량%, 분말도 7,000㎠/g인 고로슬래그 미분말 5중량%, 무수석고와 탈황석고를 1:1(중량비)로 혼합한 석고분말 4중량%, 실리카 흄 3.5중량%, 평균입경 74㎛인 소석회 분말 1.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 폴리머 성능개선제는 스티렌 58중량%, 부타디엔 25중량%, 부틸메카크릴레이트 11중량%, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 5중량%, 포타슘퍼설페이트 0.5중량%, 소프비탄 트리올레에이트 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 실시예 1 내지 실시예 6의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예들을 제시하며, 비교예를 다음에 후술한다.
<비교예 1>
시멘트계 결합재 19중량%, 잔골재 41중량%, 굵은골재 32.5중량%를 믹서에 넣고 교반한 후, 물 7중량%와 혼화제 0.5중량%를 넣고 콘크리트용 믹서에서 혼합하여 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
상기 혼화제는 나프탈렌계 감수제를 사용하였다.
상기 시멘트계 결합재는 분말도 보통 포틀랜드 시멘트 60중량%, 분말도 7,000㎠/g인 고로슬래그 미분말 28중량%, 무수석고와 탈황석고를 1:1(중량비)로 혼합한 석고분말 8중량%, 평균입경 74㎛인 소석회 분말 4중량%를 혼합하여 사용하였다.
<비교예 2>
시멘트계 결합재 19중량%, 잔골재 41중량%, 굵은골재 32.5중량%를 믹서에 넣고 교반한 후, 물 7중량%와 혼화제 0.5중량%를 넣고 콘크리트용 믹서에서 혼합하여 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
상기 혼화제는 나프탈렌계 감수제를 사용하였다.
상기 초속경 시멘트계 결합재는 분말도 6,500㎠/g인 보통 포틀랜드 시멘트 15중량%, 분말도 7,000㎠/g인 아윈 속경성 시멘트 51중량%, 칼슘 알루미네이트 29중량%, 분말도 7,000㎠/g인 고로슬래그 미분말 5중량%를 혼합하여 사용하였다.
<비교예 3>
시멘트계 결합재 19중량%, 잔골재 41중량%, 굵은골재 32.5중량%를 믹서에 넣고 교반한 후, 물 7중량%와 혼화제 0.5중량%를 넣고 콘크리트용 믹서에서 혼합하여 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
상기 초속경 시멘트계 결합재는 분말도 6,500㎠/g인 보통 포틀랜드 시멘트 52중량%, 분말도 7,000㎠/g인 아윈 속경성 시멘트 20중량%, 칼슘 알루미네이트 10중량%, 분말도 7,000㎠/g인 고로슬래그 미분말 9중량%, 무수석고와 탈황석고를 1:1(중량비)로 혼합한 석고분말 4중량%, 실리카 흄 3.5중량%, 평균입경 74㎛인 소석회 분말 1.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 실시예 1 내지 실시예6에 의한 초속경 시멘트계 결합재를 사용한 초속경 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 내지 비교예 3에 의해 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 물리적 특성을 비교하였으며, 비교 결과는 하기 표와 같다. 비교를 위한 물리적 특성은 압축강도, 휨강도, 수화되는 과정에서 발생되는 수화에 의한 최고 상승온도를 측정하였다.
하기 표 1은 실시예 1 내지 실시예 6과 비교예 1 내지 비교예 3에 의한 압축강도 변화이다.

 압축강도 (MPa)
3시간 12시간 1일 7일 28일
실시예 1 29.5 32.9 34.5 38.1 41.8
실시예 2 30.2 33.6 37.4 39.7 42.3
실시예 3 30.8 34.1 37.7 40.3 43.7
실시예 4 32.4 35.7 38.3 42.5 45.6
실시예 5 28.5 30.2 34.5 38.9 41.8
실시예 6 29.7 31.7 34.2 38.3 41.2
비교예 1 - - - 29.2 36.7
비교예 2 23.4 25.4 27.3 34.8 38.6
비교예 3 20.6 21.5 25.8 33.7 37.4
상기 표 1에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 6에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1 내지 비교예 3에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비해 우수한 압축강도를 나타내고 있다.
하기 표 2는 실시예 1 내지 실시예 6과 비교예 1 내지 비교예 3에 의한 휨강도 변화이다.

 휨강도 (MPa)
3시간 12시간 1일 7일 28일
실시예 1 5.1 5.6 6.0 6.4 6.9
실시예 2 5.4 5.9 6.5 6.9 7.3
실시예 3 5.4 6.0 6.4 6.8 7.3
실시예 4 5.7 6.4 6.7 7.1 7.4
실시예 5 4.9 5.5 5.9 6.3 7.0
실시예 6 4.9 5.8 6.0 6.4 7.0
비교예 1 - - - 5.0 6.2
비교예 2 4.2 4.6 5.0 6.2 6.5
비교예 3 3.7 4.3 4.9 5.8 6.3
상기 표 2에서와 같이 실시예 1 내지 실시예 6에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1 내지 비교예 3에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비해 우수한 휨강도 특성을 나타내고 있다. 이것은 도로면에 본 발명에 의한 초속경 시멘트 콘크리트 타설을 한 경우에 차량 운행에 따라 발생하는 하중에 대해서 비교예 1 내지 비교예 3에 의한 시멘트 콘크리트 조성물 보다 우수한 특성을 나타내며, 조기에 차량통행을 시킬수 있다는 것을 나타낸다.
하기 표 3은 실시예 1 내지 실시예 6과 비교예 1 내지 비교예 3에 의한 시멘트 콘크리트 조성물이 수화될때 발생되는 수화열에 의한 상승 온도를 측정한 것이다.
최고 상승 온도 (℃) 비 고
실시예 1 61.2
실시예 2 63.7
실시예 3 63.4
실시예 4 65.5
실시예 5 57.3
실시예 6 58.4
비교예 1 60.4
비교예 2 68.8
비교예 3 63.7
상기 표 3에서와 같이 실시예 1 내지 실시예 6에 따라 제조된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 수화에 의해서 발생되는 온도는 수화되는 과정에서 콘크리트 구조물에 미세균열을 발생시키는 원인이 되며, 이와같은 미세균열은 도로와 같은 콘크리트 구조물의 수명을 단축시키는 주원인이 된다. 표 3의 실시예 5와 실시예 6은 잠열재 사용에 의해 초속경 시멘트 콘크리트 조성물이 수화될때 수화열을 낮출수 있으며, 상기 잠열재에 의해 수화 과정에서 발열을 줄임으로써 콘크리트 구조물내의 미세균열 발생을 방지할수 있어 콘크리트 구조물의 수명 단축을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 여러가지 변형이 가능하다.

Claims (6)

  1. 초속경 시멘트계 결합재 5~40중량%, 잔골재 25~65중량%, 굵은골재 15~65중량%, 물 2~25중량% 및 혼화제 0.1~11중량%, 폴리머 성능개선제 0.01~17중량%를 포함하며,
    상기 초속경 시멘트계 결합재는 보통 포틀랜드 시멘트 클링커 분쇄 분말 10~30중량%, 아윈계 속경성 시멘트 35~60중량%, 칼슘알루미네이트 15~42중량%, 실리카 흄 0.5~10중량%, 석고 0.1~10중량%, 슬래그 미분말 2~10중량% 및 소석회 0.1~5중량%를 포함하며,
    혼화제는 응결지연제로서 구연산 및 폴리비닐알콜의 1:1(중량비) 혼합물 0.05~5중량%와 응결촉진제로서 리튬카보네이트 0.05~6중량%를 포함하며,
    폴리머 성능개선재는 스티렌 58중량%, 부타디엔 25중량%, 부틸메타크릴레이트 11중량%, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 5중량%, 포타슘퍼설페이트 0.5중량% 및 소프비탄 트리올레에이트 0.5중량%로 구성되며,
    잠열재로서 세탄 및 수산화스트론튬의 1:1(중량비)혼합물 0.5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포틀랜드 시멘트 클링커 분쇄 분말의 분말도는 5,500~8,500㎠/g 이고, 아윈계 속경성 시멘트의 분말도는 6,000㎠/g 이상이며, 고로슬래그 미분말의 분말도는 6,000~8,500㎠/g 인 초속경 시멘트 콘크리트 조성물
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 초속경 시멘트 조성물은 산화아연 및 이산화티탄에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 1~3중량% 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물
  5. 삭제
  6. 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 사용한 도로 유지보수 공법으로서,
    콘크리트 도로면 또는 교면의 열화되어 있는 콘크리트 부분을 파쇄기 및 워터젯을 이용하여 불순물 및 열화부위를 제거하는 단계;
    열화된 콘크리트가 제거된 부위를 수세하고 청소를 하는 단계;
    제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 기재된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 열화된 부위의 단면을 복구하는 단계;
    상기 타설된 초속경 시멘트 콘크리트 조성물의 상부에 양생제를 도포하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초속경 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법.
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