KR101953105B1 - 하수박스 통수단면 확장 시공에 사용하는 수중불분리 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 하수박스 통수단면 확장 시공 방법 - Google Patents

하수박스 통수단면 확장 시공에 사용하는 수중불분리 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 하수박스 통수단면 확장 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 개질 결합재 5~75중량%, 잔골재 5~65중량%, 굵은 골재 5~75중량% 및 물 0.1~15중량%를 포함하며, 상기 개질 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 30~85중량%, 고로슬래그 5~40중량%, 트리칼슘알루미네이트 시멘트 1~40중량%, 무수 석고 1~20중량%, 천매암 분말 0.1~20중량%, 세피올라이트 0.1~20중량%, 소듐마그네슘실리케이트 0.01∼10중량% 산화리튬 0.01~5중량%, 에틸렌-메틸메타크릴레이트 또는 에틸렌-메타아크릴산메틸 공중합체 0.01~10중량%, 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 0.01~10중량%, 폴리아미드-이미드 공중합체 0.01~10중량%, 플루오린실란 0.01~10중량% 및 폴리비닐부틸알 0.01~10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 하수 박스 통수 단면 확장 시공방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 강도, 내구성, 내오염성, 내염해성, 내산성, 접착력, 수밀성 등이 우수하여 구조물의 화학적 침식으로 인한 콘크리트 부식을 방지할 수 있어 이에 사용되는 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 하수 박스 통수 단면 확장 시공방법에 의하면, 기존의 하수 박스를 철거하지 않고 하부슬래브를 일부 제거하고 제거된 곳에 수직으로 확장하여 하수 박스를 설치함으로써 단면적을 수직으로 확장하여 통수능력을 극대화하고 전면보수 또는 신설 등의 대규모 공사가 필요 없고 미숙련공도 소정의 품질로 빠르고 경제적으로 시공할 수 있다.

Description

하수박스 통수단면 확장 시공에 사용하는 수중불분리 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 하수박스 통수단면 확장 시공 방법{UNDERWATER NON-SEGREGATION CEMENT CONCRETE COMPOSITION AND CONSTRUCTION METHOD FOR EXPANDING SECTIONAL AREA OF WATER FLOW IN SEWAGE BOX}
본 발명은 하수박스의 통수능력을 확보하기 위하여, 하수박스 통수단면 확장 시공에 사용하는 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 하수박스 통수단면 확장 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수중에 콘크리트를 타설하여도 타설 재료가 물속에서 흩어지지 않고, 고유동을 나타내면서 고점성을 발현하여 구성 원료가 자중 차에 의해 분리되는 재료 분리성이 억제되어 수중에서도 일정한 경화 구조체를 형성시킬 수 있으며, 기존 하수 박스 구조물을 최대한 활용하여 전면 철거나 신축하는 등의 대규모 공사에 필요한 비용을 절감하고 공기를 단축할 수 있는 하수박스 통수단면 확장 시공에 사용하는 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 하수 박스 통수단면 확장 시공방법에 관한 것이다.
콘크리트 구조물에서 열화 등에 의해 콘크리트에 균열이 발생하여 시간이 지나게 되면 콘크리트의 압축강도와 철근의 인장강도가 점차 떨어지게 되고, 균열 부위로 통해 노출된 콘크리트는 중성화 현상이 진행되어 철근의 부식이 일어난다. 이러한 철근의 부식 현상이 심해지면 콘크리트 구조물이 결국 붕괴될 수도 있다. 따라서, 콘크리트 구조물이 열화되어 균열이 발생하면 조속하게 열화된 부위를 보수할 필요가 있다.
한편, 최근 기상이변에 의한 강우량 증가로 홍수발생이 빈번하여 강우강도 빈도년수의 상향조정에 대한 접근이 급속히 진전되고 있어 우수유출량 증가로 하수암거의 통수능 부족구간이 다수 발생할 것으로 판단되며, 기존 공법의 기술적 또는 비용적 문제 해결을 위하여 신속하고 효과적인 개선대책이 시급한 실정이다.
또한, 최근 년도 강우량 증가와 과거 확률년수를 늘리고 있는 추세로 강우강도가 늘어나 우수 유출량이 증가(하수암거는 10년에서 30년으로 늘렸으나 최근 50년 이상으로 검토)하고 있다. 그리고 급속한 도시화로 인하여 유출계수가 증가하고 있다.
또한, 기존의 하수 박수는 통수능력이 부족할 경우, 시점부와 종점부의 관저고가 고정되어 해당구간에서 통수능 확보를 위해 기존 하수암거를 철거한 후 신설하게 된다. 그러나 기존의 공법은 작업공간이 확보되지 않고 전면철거 및 신설 과정에서 공기가 늘어나 최근에는 고비용임에도 불구하고 대심도 저류지 등이 대안으로 제시되고 있다.
따라서, 기존 하수박스를 철거한 후 단면적을 확보하기 위해 가로방향으로 단면적을 확장하여 신설하는 경우에는 토공사 규모가 커지고 가시설의 설치와 구조물 철거 및 신설에 따른 고비용이 발생한다. 또한 도심지는 하수박스 주변으로 지장물이 복잡하게 있어 하수암거 신설을 위한 공간 및 작업공간 확보에 어려움이 많다. 또한, 기존 하수박스에 연결된 하수관거들이 하수박스의 측면으로 유입되어 유입되는 관로의 재시공이 필요하여 이에 따라 많은 비용이 발생한다. 더불어 도심지 대규모 굴착으로 인하여 교통의 불편을 야기하여 많은 간접비용이 발생하는 문제점이 있다.
한편, 지하수가 존재하는 하수 박스의 단면을 확장하기 위해서는 콘크리트 조성물의 구성 원료가 분리되지 않는 수중 불분리성이 요구된다. 수중 불분리성을 위해서는 자체 유동성에 의해 다짐이 가능한 소요의 워커빌러티와 재료의 흩어짐 방지를 위한 점성 및 재료분리 저항성이 요구되고 있다. 일반적인 시멘트 모르타르의 경우 기존의 수중 불분리성을 갖는 콘크리트에 비해 높은 유동성, 점성, 재료분리 저항성을 갖는 수중 불분리를 위한 증점제가 필요하며, 이를 이용한 안정적인 시멘트 콘크리트 제조가 요구된다.
대한민국 특허등록번호 제10-1720037호(2017년03월21일 등록) 대한민국 특허등록번호 제10-1609697호(2016년03월31일 등록)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 수중에 시멘트 콘크리트를 타설하여도 타설 재료가 물속에서 흩어지지 않고, 고유동을 나타내면서 고점성을 발현하여 구성 원료가 자중 차에 의해 분리되는 재료 분리성이 억제되어 수중에서도 일정한 경화 구조체를 형성시킬 수 있는 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물을 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 기존의 하수 박스를 하수암거를 철거하지 않고 하부슬래브를 일부 제거하고 제거된 곳에 확장하수박스를 설치함으로써 전면보수나 신설 등의 대규모 공사가 필요 없이, 단면적을 확장하여 통수능력을 극대화하는 단면 확장을 위한 하수 박스의 시공방법을 제공하고자 한다.
본 발명은, 개질 결합재 5~75중량%, 잔골재 5~65중량%, 굵은 골재 5~75중량% 및 물 0.1~15중량%를 포함하는 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물을 제공한다.
상기 개질 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 30~85중량%, 고로슬래그 5~40중량%, 트리칼슘알루미네이트 시멘트 1~40중량%, 무수 석고 1~20중량%, 천매암 분말 0.1~20중량%, 세피올라이트 0.1~20중량%, 소듐마그네슘실리케이트 0.01∼10중량% 산화리튬 0.01~5중량%, 에틸렌-메틸메타크릴레이트 또는 에틸렌-메타아크릴산메틸 공중합체 0.01~10중량%, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 0.01~10중량%, 폴리아미드-이미드 공중합체 0.01~10중량%, 플루오린실란 0.01~10중량% 및 폴리비닐부틸알 0.01~10중량%를 포함할 수 있다.
상기 개질 결합재는 고성능 감수제 0.1~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 개질 결합재는 소포제 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 개질 결합재는 아질산 칼슘 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 개질 결합재는 지연제 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 개질 결합재는 친수성 섬유 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 개질 결합재는 수산화아파타이트 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 개질 결합재는 폴리카르보실란 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 골재는 잔골재와 굵은 골재로 구분되며, 입경이 5mm 이하인 것을 잔골재라 하고 입경이 5mm 보다 큰 것을 굵은 골재로 구분한다. 잔골재는 본 발명의 수중불분리 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여 5 ~65중량% 함유되는 것이 바람직하고, 굵은 골재는 본 발명의 수중불분리 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여 5 ~75중량% 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 거푸집 및 콘크리트 타설 방식으로 기존 하수 박스의 통수 단면을 확장하기 위한 것으로, 지중에 매설된 기존 하수 박스 내에 보강재를 설치하는 단계; 상기 기존 하수 박스의 하부 슬래브 양쪽 부위를 일정 폭으로 커팅한 후 그 아래부분을 굴착하고, 굴착된 부분에 철근을 배근한 후 상기 수중불분리 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 흙막이를 설치하는 단계; 상기 흑막이 설치후 상기 기존 하수 박스의 하부 슬래브를 굴착한 후, 상기 굴착된 부분의 바닥에 잡석 다짐 후 버림 콘크리트 층을 타설하는 단계; 상기 굴착된 부분의 측면과 바닥에 철근을 배근한 후, 그 바닥에는 상기 수중 불분리 시멘트 콘크리트를 타설하여 양생하고, 그 측면에는 벽체 거푸집을 설치한 후 상기 수중 불분리 시멘트 콘크리트를 타설하고 양생하여 확장 하수 박스를 형성하는 단계; 상기 기존 하수 박스의 하부 슬래브 중 남아있는 부분의 단면과 상기 확장 하수 박스의 상단 사이의 연결부에서 각각 노출된 철근 단부를 용접하여 서로 연결하고, 연결된 부위에 거푸집을 설치한 후 상기 수중 불분리 시멘트 콘크리트를 타설하고 양생함으로써, 상기 기존 하수 박스의 측면 하단과 상기 확장 하수 박스의 측면 상단이 서로 연결되도록 하는 단계; 및 상기 보강재와 거푸집을 제거하고 마무리하는 단계를 포함하는 하수 박스 통수단면 확장 시공방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 조립식 PC(precast concrete) 방식으로 기존 하수 박스의 통수 단면을 확장하기 위한 것으로, 지중에 매설된 기존 하수 박스 내에 보강재를 설치하는 단계; 상기 기존 하수 박스의 하부 슬래브 양쪽 부위를 일정폭으로 커팅한 후 그 아래부분을 굴착하고, 굴착된 부분에 철근을 배근한 후 상기 수중불분리 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 흙막이를 설치하는 단계; 상기 흙막이 설치 후 상기 기존 하수 박스의 하부 슬래브를 굴착한 후, 상기 굴착된 부분의 바닥에 잡석 다짐 후 버림 콘크리트 층을 타설하는 단계; 상기 버림 콘크리트 층을 타살한 후 상부가 개방된 형태의 조립식 PC를 안착시켜 확장 하수 박스를 형성하는 단계; 상기 기존 하수 박스의 하부 슬래브 중 남아있는 부분의 단면과 상기 확장 하수 박스의 측면 상단 사이의 연결부에서 각각 노출된 철근 단부를 용접하여 서로 연결하고, 연결된 부위에 거푸집을 설치한 후 상기 수중 불분리 시멘트 콘크리트를 타설하고 양생함으로써, 상기 기존 하수 박스의 측면 하단과 상기 확장 하수 박스의 측면 상단이 서로 연결되도록 하는 단계; 및 상기 보강재와 거푸집을 제거하고 마무리하는 단계를 포함하는 하수 박스 통수단면 확장 시공방법을 제공한다.
본 발명의 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물에 의하면, 강도, 내구성, 내오염성, 내염해성, 내산성, 접착력, 수밀성 등이 우수하여 구조물의 화학적 침식으로 인한 콘크리트 부식을 방지할 수 있어 이에 사용되는 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 기존 시멘트 콘크리트 제품보다 탁월한 유동성, 응집력 및 재료분리 방지성을 부여하여 수중에서의 안정적인 콘크리트 구조체를 형성할 수 있으며, 부수적으로는 탁월한 응집력에 의한 수중 오염방지, 수중 구조물의 철근 보호 등의 부수적인 효과를 거둘 수 있다.
또한, 본 발명의 하수 박스 통수 단면 확장 시공방법에 의하면, 기존의 하수 박스를 철거하지 않고 하부슬래브를 일부 제거하고 제거된 곳에 수직으로 확장하여 하수 박스를 설치함으로써 단면적을 수직으로 확장하여 통수능력을 극대화하고 전면보수 또는 신설 등의 대규모 공사가 필요 없고 미숙련공도 소정의 품질로 빠르고 경제적으로 시공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하수 박스의 통수 단면 확장 시공방법의 과정을 예시하는 흐름도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하수 박스의 통수 단면 확장 시공방법 중 기존 하수박스 내에 보강재를 설치하는 과정을 설명하기 위한 개략도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하수 박스의 통수 단면 확장 시공방법 중 기존 하수 박스 하부에 거푸집 및 콘크리트 타설 방식으로 확장 박스를 시공하는 과정을 설명하기 위한 개략도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하수 박스의 통수 단면 확장 시공방법 중 기존 하수 박스 하부에 조립식 PC 방식으로 확장 박스를 시공하는 과정을 설명하기 위한 개략도.
이하, 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.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물은, 개질 결합재 5~75중량%, 잔골재 5~65중량%, 굵은 골재 5~75중량% 및 물 0.1~15중량%를 포함한다.
강도 및 내구성이 우수한 상기 개질 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 30~85중량%, 고로슬래그 5~40중량%, 트리칼슘알루미네이트 시멘트 1~40중량%, 무수 석고 1~20중량%, 천매암 분말 0.1~20중량%, 세피올라이트 0.1~20중량%, 산화리튬 0.01~5중량%, 에틸렌-메틸메타크릴레이트 또는 에틸렌-메타아크릴산메틸 공중합체 0.01~10중량%, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 0.01~10중량%, 폴리아미드-이미드 공중합체 0.01~10중량%, 플루오린실란 0.01~10중량% 및 폴리비닐부틸알 0.01~10중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 조강 포틀랜드 시멘트는 KS규격에 맞는 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 보통 포틀랜드 시멘트는 상기 개질 결합재에 대하여 30~85중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 고로슬래그는 잠재 수경성 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 상기 고로슬래그 분말의 중량비가 증가하면 조기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다. 상기 고로슬래그는 상기 개질 결합재에 대하여 5~40중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 고로슬래그의 함량이 40중량%를 초과할 경우 내구성은 개선되나 조기 강도 발현이 저하되고, 상기 고로슬래그의 함량이 5중량%미만일 경우 장기 강도 및 내구성 개선효과가 미흡하게 된다.
상기 트리칼슘알루미네이트 시멘트는 조기 강도, 수축에 의한 균열저항성, 내약품성, 특히 내산성을 개선하기 위해 사용된다. 상기 트리칼슘알루미네이트 시멘트는 상기 개질 결합재에 대하여 1~40중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 트리칼슘알루미네이트 시멘트의 중량비가 증가하면 빠른 경화특성을 나타내며, 상기 트리칼슘알루미네이트 시멘트의 함량이 1중량% 미만일 경우 조기 강도 발현, 균열저항성, 내약품성 및 내산성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 트리칼슘알루미네이트 시멘트의 함량이 40중량%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 에트린자이트(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 무수석고가 첨가될 경우 에트린자이트가 초기부터 충분히 생성되어 시멘트의 구조를 치밀화시킴으로써 초기 재령에서 염화물 이온에 대한 침투저항성을 증가시키게 된다. 또한 일반 시멘트의 경우 생성된 에트린자이트가 초기에만 주로 존재하게 되지만 본 발명의 개질 결합재의 경우 석고량이 충분히 첨가되기 때문에 장기재령에 있어서도 에트린자이트가 일정 부분 존재하게 되거나 또는 일부의 에트린자이트가 연속적으로 생성되기도 한다. 이와 같이 생성된 에트린자이트는 콘크리트 구조체 내의 공극을 치밀하게 채워줌으로써 장기 재령에 있어서도 염화물에 대한 침투 저항성을 증가시키게 된다. 상기 무수석고는 상기 개질 결합재에 대하여 1 ~20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 무수석고의 함량이 1중량% 미만일 경우 내구성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 무수석고의 함량이 20중량%를 초과할 경우에는 반응성이 저하되어 조기 강도 발현 및 내수성이 저하된다.
상기 천매암 분말은 SiO2함량이 높은 정방구조의 결정을 가지고 있으며 포졸란 반응성이 높아 강도, 자기 치유성, 방수성, 내염해성, 동결융해저항성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 천매암 분말은 상기 개질 결합재에 대하여 0.1~20중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 천매암 분말의 함량이 0.1중량% 미만일 경우 자기 치유성, 방수성, 내염해성, 동결융해저항성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 천매암 분말의 함량이 20중량%를 초과할 경우에는 조기 강도 발현이 저하된다.
상기 세피올라이트는 다공성 무기재로서 흡착재 역할을 수행한다. 상기 세피올라이트는 상기 개질 결합재에 대하여 0.1 ~20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 세피올라이트의 중량비가 증가하면 점도 개선 성능을 나타내며, 상기 세피올라이트의 함량이 0.1중량% 미만일 경우 점도 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 세피올라이트의 함량이 20중량%를 초과할 경우에는 작업성이 저하되고 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 소듐마그네슘실리케이트는 점도를 조절하여 작업성 및 흡습성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 소듐마그네슘실리케이트의 중량비가 증가하면 조기 강도는 저하되나, 점도 및 흡습성이 개선된다. 상기 소듐마그네슘실리케이트는 상기 개질 결합재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 소듐마그네슘실리케이트의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 작업성, 흡습성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 소듐마그네슘실리케이트의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 흡습성이 좋아지나 점도가 높아져 작업성 및 강도가 저하된다.
상기 산화리튬은 강도, 균열저항성, 내수성 및 내화성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 산화리튬은 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 산화리튬의 함량이 0.01중량% 미만이면 강도, 균열저항성, 내수 및 내화성 개선 효과가 미흡하게 되고, 상기 산화리튬의 함량이 5중량%를 초과하면 성능 개선효과는 크지 않고 경제성이 떨어진다.
상기 에틸렌-메틸메타크릴레이트 또는 에틸렌-메타아크릴산메틸 공중합체는 강도, 내구성, 재료분리저항성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 에틸렌-메틸메타크릴레이트 또는 에틸렌-메타아크릴산메틸 공중합체는 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 에틸렌-메틸메타크릴레이트 또는 에틸렌-메타아크릴산메틸 공중합체의 함량이 0.01중량%미만이면 강도, 내구성, 재료분리방지성의 개선 효과가 미흡하게 되고, 상기 에틸렌-메틸메타크릴레이트 또는 에틸렌-메타아크릴산메틸 공중합체의 함량이 10중량%를 초과하면 성능 개선효과는 뚜렷하나 작업성이 저하된다.
상기 에틸렌-비닐알코올 공중합체는 재료분리저항성 및 내수성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 에틸렌-비닐알코올 공중합체는 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 에틸렌-비닐알코올 공중합체의 함량이 0.01중량% 미만이면 재료분리저항성 및 내수성 개선 효과가 미흡하게 되고, 상기 에틸렌-비닐알코올 공중합체의 함량이 10중량%를 초과하면 성능 개선효과는 뚜렷하나 작업성이 저하된다.
상기 폴리아미드-이미드 공중합체는 강도, 내열성, 재료분리저항성 및 내수성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 폴리아미드-이미드 공중합체는 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리아미드-이미드 공중합체의 함량이 0.01중량% 미만이면 강도, 내열성, 재료분리저항성 및 내수성 개선 효과가 미흡하게 되고, 상기 폴리아미드-이미드 공중합체의 함량이 10중량%를 초과하면 성능 개선효과는 뚜렷하나 작업성 및 경제성이 저하된다.
상기 플루오린실란은 반응성을 높여 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 플루오린실란은 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 플루오린실란의 함량이 0.01중량% 미만이면 반응성이 낮아져 성능 개선효과가 미흡하게 되고, 상기 플루오린실란의 함량이 10중량%를 초과하면 반응성이 높아져 작업성이 저하된다.
상기 폴리비닐부틸알은 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 폴리비닐부틸알은 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리비닐부틸알의 함량이 0.01중량% 미만이면 강도, 내구성의 개선 효과가 미흡하게 되고, 상기 폴리비닐부틸알의 함량이 10중량%를 초과하면 성능 개선효과는 뚜렷하나 작업성이 저하된다.
상기 개질 결합재는 고성능 감수제를 더 포함할 수 있다. 상기 고성능 감수제는 개질 결합재의 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 고성능 감수제는 폴리카본산계, 멜라민계 또는 나프탈렌계 유동화제를 사용할 수 있다. 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제는 폴리카본산계 감수제에 비하여 강도 및 내구성의 개선 효과가 미약하고, 물-시멘트비의 저감 효과가 크지 않으며, 성능 개선제와 혼합되는 경우 거품 현상이 발생하여 혼화성이 나쁘다는 단점이 있다. 따라서, 상기 고성능 감수제는 폴리카본산계 고성능 감수제를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 개질 결합재에 대하여 0.1~10중량% 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 개질 결합재는 개질 결합재 내의 기포를 제거하여 강도 및 내구성을 높이기 위한 소포제를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 소포제가 성능 개선제에 첨가되면 공기연행 효과를 부여하여 작업성 및 가사시간을 향상시킬 수 있다. 상기 소포제는 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 소포제로는 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제 등을 사용할 수 있다. 상기 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등이 있다. 상기 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등이 있다. 상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등이 있다. 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등이 있다. 상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등이 있다. 상기 알콜계 소포제로는 글리콜(glycol) 등이 있다.
또한, 상기 개질 결합재는 아질산 칼슘을 더 포함할 수 있다. 상기 아질산 칼슘는 콘크리트 내부의 철근 부식을 방지하기 위하여 사용하다. 상기 아질산 칼슘는 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~10중량%함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 개질 결합재는 지연제를 더 포함할 수 있다. 상기 지연제는 일정 시간 동안 작업성을 확보하고 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 지연제는 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 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.
또한, 상기 개질 결합재는 친수성 나일론 섬유, 폴리비닐클로라이드(PVC) 섬유, 폴리에틸렌(PE) 섬유 및 폴리프로필렌(PP) 섬유 중 어느 하나 또는 혼합한 친수성 섬유를 더 포함할 수 있다. 상기 친수성 섬유는 소성 균열 방지, 휨인성을 개선하기 위하여 사용할 수 있다. 상기 친수성 섬유는 상기 개질 결합재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 친수성 섬유의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 소성 균열 방지 및 휨인성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 친수성 섬유의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 작업성이 저하되고 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
또한, 상기 개질 결합재는 수산화아파타이트를 더 포함할 수 있다. 상기 수산화아파타이트는 강도, 내화학성, 내마모성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 수산화아파타이트는 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 수산화아파타이트의 중량비가 증가하면 강도, 내화학성, 내마모성을 나타내며, 상기 수산화아파타이트의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 강도, 내화학성, 내마모성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 수산화아파타이트의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
또한, 상기 개질 결합재는 폴리카르보실란을 더 포함할 수 있다. 상기 폴리카르보실란은 강도, 내열성, 내마모성, 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 폴리카르보실란은 상기 개질 결합재에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리카르보실란의 중량비가 증가하면 강도, 내열성, 내마모성, 내구성을 나타내며, 상기 폴리카르보실란의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 강도, 내열성, 내마모성, 내구성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 폴리카르보실란의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
본 발명에서 사용하는 골재는 잔골재와 굵은 골재로 구분되며, 입경이 5mm 이하인 것을 잔골재라 하고 입경이 5mm 보다 큰 것을 굵은 골재로 구분한다. 잔골재는 본 발명의 수중불분리 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여 5~65중량% 함유되는 것이 바람직하고, 굵은 골재는 본 발명의 수중불분리 시멘트 콘크리트 조성물에 대하여 5~75중량% 함유되는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물의 제조방법을 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물은, 개질 결합재 5~75중량%, 잔골재 5~65중량% 및 굵은 골재 5~75중량%를 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 물 0.1 ~15중량% 첨가하여 강제식 믹서나 연속식 믹서로 소정시간(예컨대, 1 ~10분) 동안 믹싱하여 제조할 수 있다.
이하에서, 상술한 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물을 이용한 하수 박스 통수 단면 확장 시공방법을 제시한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하수 박스의 통수 단면 확장 시공방법의 과정을 예시하는 흐름도이고, 도 2는 도 1에 예시된 시공방법 중 기존 하수박스 내에 보강재를 설치하는 과정을 설명하기 위한 개략도이며, 도 3은 도 1에 예시된 시공방법 중 기존 하수 박스 하부에 거푸집 및 콘크리트 타설 방식으로 확장 박스를 시공하는 과정을 설명하기 위한 개략도이고, 또한 도 4 및 도 5는 도 1에 예시된 시공방법 중 기존 하수 박스 하부에 조립식 PC 방식으로 확장 박스를 시공하는 과정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 1 내지 도 5에 예시된 본 발명의 실시예에 따른 하수 박스의 통수 단면 확장 시공방법에 따르면, 기존 하수 박스 전체를 철거하는 것이 아니라, 기존 하수 박스의 측벽과 상부슬라브는 그대로 둔 채, 하부슬라브 아래쪽으로 단면을 확장한다. 이를 위해, 먼저 기존 하수 박스의 하부슬라브를 파쇄하고 그 아래 부분을 굴착한다. 그런 다음 굴착된 부분에 (1) 거푸집 및 콘크리트 타설 방식 또는 (2) 조립식 PC 안착 방식으로 확장 하수 박스를 형성한다. 이후 기존 하수 박스 하단과 확장 하수 박스 하단을 연결한 다음 마무리하게 된다.
구체적으로 살펴보면, 도 1 및 도 2에 예시된 바와 같이, 먼저 지중에 매설된 기존 하수 박스 내에 보강재를 설치하는 단계(101)가 진행된다. 이 단계(101)에서 보강재를 설치하는 이유는, 본 발명에 따라, 기존 하수 박스(20)의 측벽(20b) 및 상부 슬래브(20c)는 그대로 둔 상태에서 하부 슬래브(20a)를 제거하고 그 아래에서 확장 공사가 진행되어야 하므로, 확장 공사 진행 동안, 도 2의 (a)에 예시된 바와 같이 대체로 사각형의 단면을 가지는 기존 하수 박스(20)의 형태를 안정적으로 유지하기 위해서이다. 보강재는 수평보강재(22), 횡보강재(24), 및 수직보강재(26)로 이루어질 수 있고, 예컨대 H빔과 같은 기둥 형태의 강성 재료로 이루어질 수 있다. 먼저 도 2의 (b)에 예시된 바와 같이, 기존 하수 박스(20)의 내부에서 하부 슬래브(20a)의 양단에서 종방향(즉, 하수 박스의 길이방향)으로 수평보강재(22)를 평행하게 설치할 수 있다. 그런다음 도 2의 (c)에 예시된 바와 같이, 양 수평보강재(22) 부분을 예컨대 1 ~ 2m의 간격으로 서로 지지하여 연결하는 횡보강재(24)를 설치할 수 있다. 마지막으로 도 2의 (d)에 예시된 바와 같이, 측벽(20b) 쪽으로 수평보강재(22)와 횡보강재(24)가 겹쳐져 있는 부분에 수직보강재(26)의 하단이 접하는 상태에서 수직보강재(26)의 상단이 기존 하수 박스(20)의 상부 슬래브(20c)와 접하도록 하는 방식으로 설치할 수 있다. 이러한 보강재(22, 24, 26) 구조에 의해 기존 하수 박스(20)의 대체로 사각형 단면 형상은 확장공사 중에 안정적으로 유지할 수 있게 된다.
일단 보강재 설치가 완료되면, 도 1의 단계(103)가 진행되어, 도 3의 (a), 도 4의 (a) 및 도 5의 (a)에 예시된 바와 같이 기존 하수 박스(20)의 하부 슬래브(22a)에서 양 수평보강재(22) 사이 부분의 콘크리트를 파쇄한 후, 그 아래부분을 굴착하고, 굴착된 부분(31, 41, 51)에 철근을 배근한 후 상기 수중불분리 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 흙막이(32, 42, 52)를 설치한다.
그 결과, 도 3의 (a), 도 4의 (a) 및 도 5의 (a)에 예시된 바와 같이, 기존 하수 박스(20)의 기존공간(A) 하부에 확장공간(B)이 형성된다.
이렇게 형성된 확장공간(B)을 내부면에 콘크리트층을 형성함으로써, 도 3의 (d), 도 4의 (d) 및 도 5의 (d)에 예시된 바와 같은 확장 하수 박스(30, 40, 50)를 형성하게 된다. 이것은 도 1에서 예시된 바와 같이, 거푸집 및 타설 방식(105)과 조립식 PC 방식(l06) 중 어느 하나의 방식으로 이루어질 수 있다.
거푸집 및 타설 방식(105)으로 시공하는 경우는 도 1의 단계(107, 109) 및 도 3의 (b)에 예시된다. 먼저 단계(107)에서, 굴착된 부분(31)의 바닥에 잡석을 다짐하고(33), 그 위에 버림 콘크리트 층(34)을 타설한다. 타설된 버림 콘크리트가 양생된 후, 단계(109)에서, 굴착된 부분(31)의 측면과 바닥에 철근을 배근한 후, 그 바닥에는 본 발명에 따른 수중 불분리 시멘트 콘크리트를 타설하여 양생하고, 그 측면에는 벽체 거푸집을 설치한 후 본 발명에 따른 수중 불분리 시멘트 콘크리트를 타설하고 양생하여 확장 하수 박스(35)를 형성할 수 있다.
한편, 조립식 PC 방식(106)으로 시공하는 경우는 도 1의 단계(108)와 도 4의 (b) 및 도 5의 (b)에 예시된다. 단계(108)에서는 잡석 다짐 및 버림 콘크리트 층을 형성한 후, 굴착된 부분(41, 51)의 내면에 조립식 PC를 안착시켜 확장 하수 박스(43, 53)를 형성한다. 이 경우 조립식 PC(precast concrete)는 공장에서 미리 형태를 만들어 제조한 콘크리트체를 말한다. 본 발명에서의 조립식 PC는, 굴착된 부분(41, 51)의 내부면 형상에 대응하고 상부가 개방된 형태이다. 구체적으로 도 4에 도시된 예에서 조립식 PC는 └┘형태 또는 상부가 열려 있는 대체로 사각 단면을 가진 각진 U자 형상이며, 도 5에 도시된 예에서 조립식 PC는
Figure 112018122435729-pat00001
형태 또는 상부가 열려 있는 대체로 반원형 단면을 가진 둥근 U자 형상이지만, 도시된 예로만 한정될 필요는 없고, 다양한 단면 형상이 가능하다는 것은 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
일단 확장 하수 박스(35, 43, 53)가 각각 시공되면, 도 1의 단계(111)와 도 3의 (c), 도 4의 (c) 및 도 5의 (c)에 예시된 바와 같이, 기존 하수 박스(20)의 하단부와 확장 하수 박스(35, 43, 53)의 상단부가 서로 인접하는 연결부(36, 45, 55)를 형성한다. 이때, 기존 하수 박스(20)의 측벽 슬래브의 하단에서 하부 슬래브(20a) 중 남아 있는 부분의 단부에 노출되어 있는 철근과, 확장 하수 박스(35, 43, 53)의 측벽 상단에 노출되어 있는 철근을 서로 용접하여 연결한다. 그런 다음, 철근이 연결된 부위에 거푸집을 설치한 후 본 발명에 따른 수중 불분리 시멘트 콘크리트를 타설하고 양생한다. 그 결과 기존 하수 박스(20)의 측면 하단과 확장 하수 박스(35, 43, 53)의 측면 상단이 매끈하게 콘크리트 재질로 서로 연결된 연결부(36, 45, 55)를 형성할 수 있다.
마지막으로, 도 1의 단계(113)에 도시된 바와 같이, 기존 하수 박스(20)의 기존공간(A)에 설치되어 있던 보강재와, 그 아래에서 완성된 확장 하수 박스(30, 40)를 형성하기 위하여 설치되었던 거푸집을 제거하고 마무리한다. 그 결과 도 3의 (d), 도 4의 (d) 및 도 5의 (d)에 예시된 바와 같이, 기존 하수 박스(20)의 기존공간(A) 아래에서 연장된 확장공간(B)이 형성될 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
개질 결합재 20중량%, 잔골재 30중량% 및 굵은골재 40중량%를 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 물 10중량%을 첨가하여 2분간 강제식 믹서로 교반하여 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 개질 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 35중량%, 고로슬래그 15중량%, 트리칼슘알루미네이트 시멘트 15중량%, 무수 석고 10중량%, 천매암 분말 5중량%, 세피올라이트 5중량%, 소듐마그네슘실리케이트 5중량%, 산화리튬 1중량%, 에틸렌-메틸메타크릴레이트 또는 에틸렌-메타아크릴산메틸 공중합체 1중량%, 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 1중량%, 폴리아미드-이미드 공중합체 1중량%, 플루오린실란 1중량%, 폴리비닐부틸알 1중량,아질산 칼슘 1중량%, 고성능 감수제 0.5중량%, 소포제 0.5중량%, 지연제 0.5중량%, 친수성 섬유 0.5중량%, 수산화아파타이트 0.5중량% 및 폴리카르보실란 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 고성능 감수제는 폴리카본산계 고성능 감수제를 사용하였다. 상기 지연제로는 시트릭산을 사용하였다. 상기 친수성 섬유는 나일론 섬유를 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였다.
<실시예 2>
개질 결합재 20중량%, 잔골재 30중량% 및 굵은골재 40중량%를 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 물 10중량%을 첨가하여 2분간 강제식 믹서로 교반하여 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 개질 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 32.5중량%, 고로슬래그 15중량%, 트리칼슘알루미네이트 시멘트 15중량%, 무수 석고 10중량%, 천매암 분말 5중량%, 세피올라이트 5중량%, 소듐마그네슘실리케이트 5중량%, 산화리튬 1중량%, 에틸렌-메틸메타크릴레이트 또는 에틸렌-메타아크릴산메틸 공중합체 1.5중량%, 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 1.5중량%, 폴리아미드-이미드 공중합체 1.5중량%, 플루오린실란 1중량%, 폴리비닐부틸알 1중량, 아질산 칼슘 2중량%, 고성능 감수제 0.5중량%, 소포제 0.5중량%, 지연제 0.5중량%, 친수성 섬유 0.5중량%, 수산화아파타이트 0.5중량% 및 폴리카르보실란 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 고성능 감수제는 폴리카본산계 고성능 감수제를 사용하였다. 상기 지연제로는 시트릭산을 사용하였다. 상기 친수성 섬유는 나일론 섬유를 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였다.
<실시예 3>
개질 결합재 20중량%, 잔골재 30중량% 및 굵은골재 40중량%를 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 물 10중량%을 첨가하여 2분간 강제식 믹서로 교반하여 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 개질 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 30중량%, 고로슬래그 15중량%, 트리칼슘알루미네이트 시멘트 15중량%, 무수 석고 10중량%, 천매암 분말 5중량%, 세피올라이트 5중량%, 소듐마그네슘실리케이트 5중량%, 산화리튬 1중량%, 에틸렌-메틸메타크릴레이트 또는 에틸렌-메타아크릴산메틸 공중합체 2중량%, 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 2중량%, 폴리아미드-이미드 공중합체 2중량%, 플루오린실란 2중량%, 폴리비닐부틸알 1.5중량, 아질산 칼슘 1.5중량%, 고성능 감수제 0.5중량%, 소포제 0.5중량%, 지연제 0.5중량%, 친수성 섬유 0.5중량%, 수산화아파타이트 0.5중량% 및 폴리카르보실란 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 고성능 감수제는 폴리카본산계 고성능 감수제를 사용하였다. 상기 지연제로는 시트릭산을 사용하였다. 상기 친수성 섬유는 나일론 섬유를 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였다.
상기의 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예들을 제시하며, 후술할 비교예 1 및 2는 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 보통 시멘트 모르타르 조성물 및 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 제시한 것이다.
<비교예 1>
보통 포틀랜드 시멘트 20중량%, 잔골재 30중량%, 굵은골재 40중량% 및 물 10중량%를 강제식 믹서로 교반하여 보통 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
아래의 시험예들은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 비교예 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
상기 실시예 1 내지 3에서 제조한 수중불분리 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에서 제조한 시멘트 콘크리트 조성물을 KS L 5220에 규정한 방법에 따라 플로우 시험(비타격 시의 흐름성)을 측정하였다.
재료분리는 콘크리트를 손으로 저어 보아 판단하였으며, 수중 제작 공시체는 수면아래 10cm 몰드를 설치 후 자유 낙하하여 제작하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
플로우(㎜) 188 195 202 115
재료분리 없음 없음 없음 발생
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물의 비타격 시의 흐름성은 비교예 1보다 매우 높은 흐름성을 보여 유동성이 우수함을 알 수 있었다. 또한, 비교예 1에서는 재료분리가 발생하였으나 실시예 1 내지 실시예 3에서는 재료분리가 발생하지 않아 수중불분리성이 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 2>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에서 제조한 시멘트 콘크리트 조성물의 물리적 특성을 비교하기 위하여, 상기에서 설명한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 의하여 제조된 시멘트 모르타르 조성물을 KS F 2476(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의한 압축강도 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 또한, KS F 2476에 의하여 휨강도 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 또한, KS F 2476에 의하여 접착강도를 측정하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
압축강도
(MPa)		 기중 3일 32.5 33.5 35.3 28.5
기중 28일 50.8 53.5 56.0 45.0
수중 3일 30.5 31.5 33.6 27.1
수중 28일 49.3 51.2 54.2 46.0
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
휨강도
(MPa)		 기중 3일 4.8 5.1 5.5 2.2
기중 28일 6.0 6.3 6.8 4.8
수중 3일 4.5 4.9 5.3 1.6
수중 28일 5.8 6.1 6.5 5.0
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
접착강도
(MPa)		 기중 3일 1.5 1.6 1.8 0.6
기중 28일 1.9 2.0 2.1 1.3
수중 3일 1.3 1.5 1.7 0.8
수중 28일 1.8 2.0 2.1 1.4
상기 표 2 내지 표 4에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물의 압축, 휨 및 접착강도는 비교예 1 에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 월등히 높았다.
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에서 제조한 시멘트 콘크리트 조성물과 비교하여 강도 면에서 월등히 우수함을 확인할 수 있었다.
<시험예 3>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2476에 의하여 길이변화율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
길이변화율(%) 0.05 0.03 0.02 0.12
위의 표 5에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 길이변화율이 감소되어 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
<시험예 4>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2476에 규정한 방법에 따라 흡수율의 측정 결과를 아래의 표 6에 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
흡수율(%) 0.6 0.5 0.3 2.0
위의 표 6에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물은 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 흡수율이 낮았다.
<시험예 5>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 4042에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
염화물 이온 침투 저항성(coulombs) 800 710 650 1650
위의 표 7에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 모르타르 조성물에 비하여 염화물 이온 침투 깊이가 적게 나타나 염해에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 6>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1 에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 4042에 의한 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
중성화 깊이(mm) 0.9 0.7 0.6 1.9
위의 표 8에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 중성화 침투 깊이가 적게 나타나 중성화에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 7>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 일본 공업 규격 원안 [콘크리트의 용액침적에 의한 내약품성 시험 방법]에 준하여 2% 염산, 5% 황산 및 45% 수산화 나트륨의 수용액을 시험 용액으로 28일 공시체를 침적하여 내약품성 시험의 측정결과를 아래의 표 9에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
중량변화율
(%)		 염산 -1.3 -1.0 -0.8 -5.0
황산 -0.3 -0.2 -0.1 -2.3
수산화나트륨 +0.3 +0.4 +0.8 -0.1
위의 표 9에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 내약품성에 대한 중량변화율이 적게 나타나 내약품성에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
<시험예 8>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물을 KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해저항성 시험의 측정 결과를 아래의 표 10에 나타내었다. 동결융해는 콘크리트에 모세관 내에 흡수된 수분이 결빙되고 녹는 것을 말하는 것으로, 동결융해가 반복되면 콘크리트 조직에 미세한 균열이 발생하게 되어 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다. 표 10은 동결융해 저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예의 내구성 지수를 표시한 것이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내구성 지수 91 92 93 68
위의 표 10에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 시멘트 콘크리트 조성물에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로, 내구성이 향상된 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (10)

  1. 하수박스 통수단면 확장 시공에 사용하는 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물로서,
    개질 결합재 5~75중량%, 잔골재 5~65중량%, 굵은 골재 5~75중량% 및 물 0.1~15중량%를 포함하고,
    상기 개질 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 30~85중량%, 고로슬래그 5~40중량%, 트리칼슘알루미네이트 시멘트 1~40중량%, 무수 석고 1~20중량%, 천매암 분말 0.1~20중량%, 세피올라이트 0.1~20중량%, 소듐마그네슘실리케이트 0.01∼10중량% 산화리튬 0.01~5중량%, 에틸렌-메틸메타크릴레이트 또는 에틸렌-메타아크릴산메틸 공중합체 0.01~10중량%, 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 0.01~10중량%, 폴리아미드-이미드 공중합체 0.01~10중량%, 플루오린실란 0.01~10중량%, 폴리비닐부틸알 0.01~10중량%, 고성능 감수제 0.1~10중량%, 소포제 0.01~10중량%, 아질산 칼슘 0.01~10중량%, 지연제 0.01~10중량%, 친수성 섬유 0.01~10중량%, 수산화아파타이트 0.01~10중량% 및 폴리카르보실란 0.01~10중량%을 포함하고,
    KS L 5220에 규정한 방법에 따라 측정한 플로우(mm)는 188 ~ 202 mm이고,
    KS F 2476(폴리머 시멘트 모르타르의 시험방법)에 의해 수행된 압축강도(MPa)는 기중 3일 32.5 ~ 35.3, 기중 28일 50.8 ~ 56.0, 수중 3일 30.5 ~ 33.6, 수중 28일 49.3 ~ 54.2이고, 휨강도(MPa)는 기중 3일 4.8 ~ 5.5, 기중 28일 6.0 ~ 6.8, 수중 3일 4.5 ~ 5.3, 수중 28일 5.8 ~ 6.5이고, 접착강도(MPa)는 기중 3일 1.5 ~ 1.8, 기중 28일 1.9 ~ 2.1, 수중 3일 1.3 ~ 1.7, 수중 28일 1.8 ~ 2.1이고, 길이변화율(%)은 0.02 ~ 0.05이고, 흡수율(%)은 0.3 ~ 0.6이고,
    KS F 4042에 의한 염화물이온침투저항성(coulombs)은 650 ~ 800이고, 중성화깊이(mm)는 0.6 ~ 0.9이고,
    일본 공업 규격 원안 [콘크리트의 용액침적에 의한 내약품성 시험 방법]에 준하여 2% 염산, 5% 황산 및 45% 수산화 나트륨의 수용액을 시험 용액으로 28일 공시체를 침적하여 내약품성 시험의 측정결과 중량변화율(%)은 염산에 대해 -1.3 ~ -0.8, 황산에 대해 -0.3 ~ -0.1, 수산화나트륨에 대해 +0.3 ~ +0.8이고,
    KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해저항성 시험의 측정 결과 내구성 지수는 91 ~ 93인
    것을 특징으로 하는 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물.
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  7. 삭제
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  9. 제 1항에 기재된 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물을 이용하여, 거푸집 및 콘크리트 타설 방식으로, 기존 하수 박스의 통수 단면을 확장하기 위한 하수 박스 통수단면 확장 시공방법으로서,
    지중에 매설된 기존 하수 박스 내에 보강재를 설치하는 단계;
    상기 기존 하수 박스의 하부 양쪽 부위를 일정 폭으로 커팅한 후 그 아래부분을 굴착하고, 굴착된 부분에 철근을 배근한 후 상기 수중불분리 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 흙막이를 설치하는 단계;
    상기 흙막이 설치 후 상기 기존 하수 박스의 하부 슬래브를 굴착한 후, 상기 굴착된 부분의 바닥에 잡석 다짐 후 버림 콘크리트 층을 타설하는 단계;
    상기 굴착된 부분의 측면과 바닥에 철근을 배근한 후, 그 바닥에는 상기 수중 불분리 시멘트 콘크리트를 타설하여 양생하고, 그 측면에는 벽체 거푸집을 설치한 후 상기 수중 불분리 시멘트 콘크리트를 타설하고 양생하여 확장 하수 박스를 형성하는 단계;
    상기 기존 하수 박스의 하부 슬래브 중 남아있는 부분의 단면과 상기 확장 하수 박스의 상단 사이의 연결부에서 각각 노출된 철근 단부를 용접하여 서로 연결하고, 연결된 부위에 거푸집을 설치한 후 상기 수중 불분리 시멘트 콘크리트를 타설하고 양생함으로써, 상기 기존 하수 박스의 측면 하단과 상기 확장 하수 박스의 측면 상단이 서로 연결되도록 하는 단계; 및
    상기 보강재와 거푸집을 제거하고 마무리하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 하수 박스 통수단면 확장 시공방법.
  10. 제 1항에 기재된 수중 불분리 시멘트 콘크리트 조성물을 이용하여, 조립식 PC(precast concrete) 방식으로, 기존 하수 박스의 통수 단면을 확장하기 위한 하수 박스 통수단면 확장 시공방법으로서,
    지중에 매설된 기존 하수 박스 내에 보강재를 설치하는 단계;
    상기 기존 하수 박스의 하부 슬래브 양쪽 부위를 일정 폭으로 커팅한 후 그 아래부분을 굴착하고, 굴착된 부분에 철근을 배근한 후 상기 수중불분리 시멘트 콘크리트 조성물을 타설하여 흙막이를 설치하는 단계;
    상기 흙막이 설치 후 상기 기존 하수 박스의 하부 슬래브를 굴착한 후, 상기 굴착된 부분의 바닥에 잡석 다짐 후 버림 콘크리트 층을 타설하는 단계;
    상기 버림 콘크리트 층을 타설한 후 상부가 개방된 형태의 조립식 PC를 안착시켜 확장 하수 박스를 형성하는 단계;
    상기 기존 하수 박스의 하부 슬래브 중 남아있는 부분의 단면과 상기 확장 하수 박스의 측면 상단 사이의 연결부에서 각각 노출된 철근 단부를 용접하여 서로 연결하고, 연결된 부위에 거푸집을 설치한 후 상기 수중 불분리 시멘트 콘크리트를 타설하고 양생함으로써, 상기 기존 하수 박스의 측면 하단과 상기 확장 하수 박스의 측면 상단이 서로 연결되도록 하는 단계; 및
    상기 보강재와 거푸집을 제거하고 마무리하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 하수 박스 통수단면 확장 시공방법.
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