KR102133427B1 - 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수공법 - Google Patents

염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 속경성 시멘트 결합재 10 내지 30 중량%, 잔골재 30 내지 60 중량%, 굵은 골재 20 내지 50 중량%, 라텍스 개질 혼화제 1 내지 20 중량% 및 배합수 1 내지 20 중량%를 포함하는 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물에 있어서; 상기 속경성 시멘트 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 20 내지 50 중량%, 메타카올린 20 내지 30 중량%, 분말도가 6,000 내지 12,000 ㎠/g인 고로슬래그 미분말 15 내지 20 중량%, 분말도가 4,500 내지 8,000 ㎠/g인 칼슘설포알루미네이트 5 내지 30 중량%, 석고 5 내지 15 중량%, 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 플라이애시 1 내지 10 중량%, 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 탈황석고 1 내지 10 중량% 및 평균입경이 0.1 내지 5 ㎛인 유리미분말 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 것이고; 상기 라텍스 개질 혼화제는 스티렌 30 내지 40 중량%, 부틸-프로-2-에노에이트 30 내지 40 중량%, 2-프로펜아미드-코-프로프-2-에노익산 1 내지 10 중량%, 폴리비닐아민 1 내지 10 중량% 및 2,2-디니트로프로필 아크릴레이트 1 내지 10 중량%를 포함하는 고성능 합성라텍스 100 중량부, 폴리실세스퀴옥산 공중합체 20 내지 30 중량부, 규산나트륨 수용액 5 내지 15 중량부 및 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드 5 내지 15 중량부를 포함하는 것을 사용하여, 강도 특성이 조기에 발현되도록 하여 교통 통제 기간을 최소화할 수 있고, 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수공법에 관한 것이다.

Description

염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수공법{Latex modified ultra rapid harding concrete composition having improved chloride iontophoretic resistance and durability and a repairing method of road pavement using the same}
본 발명은 강도 특성이 조기에 발현되도록 하여 교통 통제 기간을 최소화할 수 있고, 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로포장 보수공법에 관한 것이다.
일반적으로 각종 콘크리트 구조물을 제조하는 데에는 시멘트 콘크리트를 사용해 왔다. 상기 시멘트 콘크리트의 경우 시공성이 양호하다는 이점이 있는 반면 투수성이 높아 염화물이나 수분의 침투로 인하여 콘크리트가 열화되는 문제점을 가지고 있었다.
특히, 해양환경 하에 철근콘크리트 구조물이 설치되어 해수 속의 염분이 콘크리트 속으로 침투되는 경우 또는 겨울철 제설작업으로 사용한 염화칼슘이 교량의 콘크리트 속으로 침투되는 경우에는 콘크리트 속에 매립되어 있는 철근이 매우 쉽게 부식될 수 있고, 부식된 철근은 팽창하여 콘크리트에 균열을 발생시킨다.
또한, 속경성 시멘트 콘크리트 구조물 및 포장체는 초고온 또는 초저온 상태에서 장기간 노출되면 외부온도 변화에 따라 설계량보다 큰 폭으로 수축과 팽창을 하게 된다. 이로 인해 심한 경우에는 길이변화 응력이 과도하게 발생하여 콘크리트 분리판 간의 융기, 침하 또는 비틀림에 의한 균열이 발생하게 되고, 이로 인하여 구조물 및 포장체의 심각한 파손과 내구성이 저하된다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해 2000년대 초기 일반 콘크리트에 SBR(Styrene -Butadiene Rubber) 라텍스를 첨가하여 수밀한 조직을 형성시키는 라텍스 개질콘크리트(Latex Modified Concrete)가 개발되어 사용되어 왔다. 보다 구체적으로 대한민국등록특허 제10-0421255호에서는 콘크리트 보수 및 보강공사에 SBR(styrene-butadiene rubber) 라텍스를 첨가한 라텍스 개질 콘크리트를 사용하는 기술에 대하여 기재하고 있다. 그러나 상기 기술은 SBR 라텍스가 신설교량의 교면포장용으로만 특정되어 있고, 상기 라텍스는 일반적인 보통 포틀랜드 시멘트(1종 시멘트)에 특화되어 있어 시멘트의 구성성분의 차이가 현저히 다른 속경성 또는 조강성 시멘트에 적용하는데는 사용상 무리가 있으며, 성능 또한 열화 또는 중성화가 진행된 기체 콘크리트와 보수용 라텍스 개질 콘크리트와의 요구된 부착강도를 유지하는데 한계가 있었다.
또한, 상기 기재된 내용에 의해 개질 속경성, 조강성 콘크리트를 제조하기 위해 SBR 라텍스를 사용하는 경우, 동절기 동결융해 안정성이 떨어져 이듬해 기온이 상승할 경우, 콘크리트의 표면박리 현상이 심하게 발생하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0421255호 대한민국 등록특허 제10-1222086호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현예는 강도 특성이 조기에 발현되도록 하여 교통 통제 기간을 최소화할 수 있고, 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수공법을 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현예는 속경성 시멘트 결합재 10 내지 30 중량%, 잔골재 30 내지 60 중량%, 굵은 골재 20 내지 50 중량%, 라텍스 개질 혼화제 1 내지 20 중량% 및 배합수 1 내지 20 중량%를 포함하는 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물에 있어서; 상기 속경성 시멘트 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 20 내지 50 중량%, 메타카올린 20 내지 30 중량%, 분말도가 6,000 내지 12,000 ㎠/g인 고로슬래그 미분말 15 내지 20 중량%, 분말도가 4,500 내지 8,000 ㎠/g인 칼슘설포알루미네이트 5 내지 30 중량%, 석고 5 내지 15 중량%, 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 플라이애시 1 내지 10 중량%, 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 탈황석고 1 내지 10 중량% 및 평균입경이 0.1 내지 5 ㎛인 유리미분말 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 것이고;
상기 라텍스 개질 혼화제는 스티렌 30 내지 40 중량%, 부틸-프로-2-에노에이트 30 내지 40 중량%, 2-프로펜아미드-코-프로프-2-에노익산 1 내지 10 중량%, 폴리비닐아민 1 내지 10 중량% 및 2,2-디니트로프로필 아크릴레이트 1 내지 10 중량%를 포함하는 고성능 합성라텍스 100 중량부, 폴리실세스퀴옥산 공중합체 20 내지 30 중량부, 규산나트륨 수용액 5 내지 15 중량부 및 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드 5 내지 15 중량부를 포함하는 것인 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물을 제공한다.
상기 라텍스 개질 혼화제는 알킬페놀 노볼락 수지 1 내지 10 중량부, 유동파라핀 0.1 내지 1 중량부 및 미더덕껍질 분말 0.5 내지 5 중량부를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 고성능 합성라텍스는 반응기에, 소디움 도데실벤젠 설포네이트 0.5 내지 1 중량%, 소디움 도데칸 설포네이트 0.1 내지 0.3 중량% 및 아비트산 0.1 내지 0.3 중량%를 포함하는 유화제 조성물을 투입하는 단계; 상기 반응기의 온도를 75 내지 85 ℃로 승온한 후, 스티렌 30 내지 40 중량%, 부틸-프로-2-에노에이트 30 내지 40 중량%, 2-프로펜아미드-코-프로프-2-에노익산 1 내지 10 중량%, 폴리비닐아민 1 내지 10 중량% 및 2,2-디니트로프로필 아크릴레이트 1 내지 10 중량%를 투입하고, 포타슘 퍼설페이트(potassium persulfate) 0.05 내지 0.1 중량%를 추가로 투입하여 반응을 개시하는 단계; 및 반응이 개시되고 4 내지 5 시간 후, 터셔리-부틸 하이드로 퍼옥사이드(tertiary-butyl hydro peroxide) 0.05 내지 0.1 중량%와 포타슘 퍼설페이트(potassium persulfate) 0.05 내지 0.1 중량%를 투입하여, 상기 반응을 종결하는 단계;를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 사용할 수 있다.
상기 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드는 소듐(Na) 알지네이트 수용액 및 소듐(Na) 알루미네이트 수용액을 혼합한 후, 폴리케톤 및 콜라겐 분산 수용액을 혼합하여 복합수용액을 제조하는 단계; 상기 복합수용액을 염화칼슘 수용액에 적가하여 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드를 합성하는 단계; 및 상기 합성된 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드를 세척 및 건조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수공법으로서,
도로면을 파쇄기, 평삭기, 숏블라스터, 워터젯 등을 이용하여 절삭, 블라스팅하여 레이탄스, 불순물 및 열화부위를 제거하는 단계; 제거된 부위를 청소하는 단계; 청소된 부위에 살수하여 습윤 상태를 유지하는 단계; 습윤 상태 유지 후 높은 접착력 및 방수효과를 얻기 위하여 브루밍 또는 프라이머 처리하는 단계; 브루밍 또는 프라이머 처리한 상부에, 본 발명의 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물을 타설하는 단계; 타설 후 균열 유발 및 미끄럼 저항치를 높이기 위하여 타이닝하는 단계; 타이닝 단계 후 상부의 수분 증발을 방지하여 초기 소성균열을 방지하기 위하여 양생제를 살포하는 단계 및 양생하는 단계를 포함하는 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수공법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물은 속경성 시멘트 결합재 및 라텍스 개질 혼화제를 포함함으로써, 시멘트의 초기 수화 및 조직의 치밀화를 촉진하여 밀실한 콘크리트를 만들 수 있고, 도포 후 초기강도 확보가 가능하여 모르타르의 양생 속도를 대폭 향상시켜 교통 통제 시간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 염분침투저항성이 획기적으로 향상되어 보수 효과가 장기간 유지될 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 내화학성, 방수성 및 동결융해저항성이 우수한 효과가 있다. 또한, 기존 교면 포장과의 부착성능이 우수하고, 휨강도, 인장강도 및 압축강도 등 역학적 특성이 매우 강화되어, 콘크리트의 표면균열 및 팽창파괴현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이로써, 본 발명의 일 구현예에 따른 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법은 콘크리트의 역학적 성질을 개선하고, 중성화, 염화물에 의한 콘크리트의 부식을 억제시키며, 기온변화에 따른 동결융해저항성을 개선함으로써, 콘크리트의 전반적인 내구성 및 생애주기를 연장할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드의 개략적인 이미지를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예는 속경성 시멘트 결합재 10 내지 30 중량%, 잔골재 30 내지 60 중량%, 굵은 골재 20 내지 50 중량%, 라텍스 개질 혼화제 1 내지 20 중량% 및 배합수 1 내지 20 중량%를 포함하는 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물에 있어서; 상기 속경성 시멘트 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 20 내지 50 중량%, 메타카올린 20 내지 30 중량%, 분말도가 6,000 내지 12,000 ㎠/g인 고로슬래그 미분말 15 내지 20 중량%, 분말도가 4,500 내지 8,000 ㎠/g인 칼슘설포알루미네이트 5 내지 30 중량%, 석고 5 내지 15 중량%, 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 플라이애시 1 내지 10 중량%, 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 탈황석고 1 내지 10 중량% 및 평균입경이 0.1 내지 5 ㎛인 유리미분말 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 것이고; 상기 라텍스 개질 혼화제는 스티렌 30 내지 40 중량%, 부틸-프로-2-에노에이트 30 내지 40 중량%, 2-프로펜아미드-코-프로프-2-에노익산 1 내지 10 중량%, 폴리비닐아민 1 내지 10 중량% 및 2,2-디니트로프로필 아크릴레이트 1 내지 10 중량%를 포함하는 고성능 합성라텍스 100 중량부, 폴리실세스퀴옥산 공중합체 20 내지 30 중량부, 규산나트륨 수용액 5 내지 15 중량부 및 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드 5 내지 15 중량부를 포함하는 것인 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물을 제공한다.
보다 구체적으로 본 발명의 일 구현예에 따른 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물은 속경성 시멘트 결합재 10 내지 30 중량%, 잔골재 30 내지 60 중량%, 굵은 골재 20 내지 50 중량%, 라텍스 개질 혼화제 1 내지 20 중량% 및 배합수 1 내지 20 중량%를 포함한다.
상기 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 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물에 30 내지 60 중량% 함유되는 것이 바람직하고, 굵은 골재는 본 발명의 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물에 20 내지 50 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 본 발명에서 사용하는 속경성 시멘트 결합재는 조강 포틀랜드 시멘트 20 내지 50 중량%, 메타카올린 20 내지 30 중량%, 분말도가 6,000 내지 12,000 ㎠/g인 고로슬래그 미분말 15 내지 20 중량%, 분말도가 4,500 내지 8,000 ㎠/g인 칼슘설포알루미네이트 5 내지 30 중량%, 석고 5 내지 15 중량%, 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 플라이애시 1 내지 10 중량%, 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 탈황석고 1 내지 10 중량% 및 평균입경이 0.1 내지 5 ㎛인 유리미분말 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 것을 사용하여, 시멘트의 초기 수화 및 조직의 치밀화를 촉진하여 밀실한 콘크리트를 만들 수 있고, 도포후 초기강도 확보가 가능하여 모르타르의 양생 속도를 대폭 향상시켜 교통 통제 시간을 최소화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 라텍스 개질 혼화제와 혼합되어, 염분침투저항성이 획기적으로 향상되어 보수 효과가 장기간 유지될 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 내화학성, 방수성 및 동결융해저항성이 우수한 효과가 있다. 또한, 기존 교면 포장과의 부착성능이 우수하고, 휨강도, 인장강도 및 압축강도 등 역학적 특성이 매우 강화되어, 콘크리트의 표면균열 및 팽창파괴현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
상기 조강 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 분말도가 4,000 내지 8,500 ㎠/g인 것을 사용하여, 속경성 및 초기 강도 개선 효과를 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 조강 포틀랜드 시멘트는 상기 속경성 시멘트 결합재에 대하여 20 내지 50 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 조강 포틀랜드 시멘트의 함량이 너무 적으면, 상기한 초기 강도 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 조강 포틀랜드 시멘트의 함량이 너무 많으면, 초기 강도는 증진되나 균열이 발생될 수 있는 문제점이 있다.
상기 메타카올린은 고령토 산업부산물로서, 상기 속경성 시멘트 결합재의 다른 성분들과 혼합되어, 초기강도 발현과 수밀성 및 부착성을 증대에 따른 내구성을 증진시키기 위하여 사용한다. 이러한 상기 메타카올린은 분말도가 5,000 내지 10,000 ㎠/g인 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있고, 특히, 상기 속경성 시멘트 결합재의 다른 성분들과 혼합되어, 포졸란 반응성을 더욱 개선하여 장기강도를 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 메타카올린은 상기 속경성 시멘트 결합재에 대하여 20 내지 30 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 메타카올린의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 메타카올린의 함량이 너무 많으면, 초기강도 발현이 지연될 수 있는 문제점이 있다.
상기 고로슬래그 미분말은 제철 공업에서 발생되는 부산물로서, 상기 속경성 시멘트 결합재의 다른 성분들과 혼합되어, 장기강도를 증진시키고, 수화열을 낮추며, 화학적 내구성을 향상시키기 위하여 사용한다. 특히, 초기반응을 효과적으로 유도하면서 적은 양으로도 염소이온 침투저항성을 효과적으로 발현할 수 있는 효과가 있다. 또한, 시멘트의 사용량을 감소시킴으로써, 시멘트 제조 시 발생되는 이산화탄소 가스의 양을 감소시키며, 석회석 등의 자원을 절약하는 효과가 있다. 특히, 상기 고로슬래그 미분말은 분말도가 6,000 내지 12,000 ㎠/g인 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있고, 특히, 상기 속경성 시멘트 결합재의 다른 성분들과 혼합되어, 초기 압축강도를 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 고로슬래그미분말은 상기 속경성 시멘트 결합재에 대하여 15 내지 20 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 고로슬래그 미분말의 함량이 너무 적으면, 초기 압축강도가 저하되거나 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 고로슬래그 미분말의 함량이 너무 많으면, 미반응의 고로슬래그가 잠재적으로 존재하여 초기 압축강도 발현이 낮아질 수 있는 문제점이 있다.
상기 칼슘설포알루미네이트는 속경성 재료로서 시멘트와 혼합할 때 수일 혹은 수 십일에 얻어지는 일반 포틀랜드 시멘트의 압축강도를 수 시간 내에 얻을 수 있게 한다. 이러한 상기 칼슘설포알루미네이트는 Al2O3 함량이 30 중량% 이상이면서 분말도가 4,500 내지 8,000 ㎠/g인 것으로 사용하여, 초기에 적절한 반응이 가능하여 초기강도 발현이 가능해지는 효과가 있다.
상기 칼슘설포알루미네이트는 상기 속경성 시멘트 결합재에 대하여 5 내지 30 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘설포알루미네이트의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 칼슘설포알루미네이트의 함량이 너무 많으면, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 석고는 상기 속경성 시멘트 결합재의 다른 성분들과 혼합되어, 초기 강도 발현 및 수축 방지를 위하여 사용한다. 또한, 조직을 치밀하게 하여 콘크리트의 균열을 방지하고 콘크리트의 수축을 방지할 수 있는 효과가 있다.
상기 석고는 상기 속경성 시멘트 결합재에 대하여 5 내지 15 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 석고의 함량이 너무 적으면, 콘크리트 초기 강도 및 균열 발생 억제 효과가 미약할 수 있고, 상기 석고의 함량이 너무 많으면, 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나, 과팽창 또는 내수성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 플라이애시는 페트로코크스를 순환유동층 보일러 연료로 사용하는 연소과정에서 발생되는 무기질 산화물로서, 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 주로 CaO, SiO2, f-CaO, SO3 등의 무기산화물로 구성된다. 이러한 상기 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 플라이애시는 상기 속경성 시멘트 결합재의 다른 성분들과 혼합되어, 초기 강도 발현성을 향상시키면서도 낮은 수화열 발현특성과 내구성을 향상시키기 위하여 사용한다. 이러한 상기 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 플라이애시는 CaO 성분이 50 중량% 이상인 것을 사용하여, 물과 반응하여 생성된 Ca(OH)2의 자극효과에 의해, 상기 속경성 시멘트 결합재의 다른 성분들의 포졸란 반응이 초기에 활성화되어 초기강도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 플라이애시는 상기 속경성 시멘트 결합재에 대하여 1 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 플라이애시의 함량이 너무 적으면, 포졸란 반응에 의한 에트링자이트 결정이 충분히 생성되지 않아 초기 강도가 저하될 수 있고, 상기 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 플라이애시의 함량이 너무 많으면, 투입량 대비 초기 강도의 향상 정도가 미미할 수 있는 바, 상기한 함량 범위 이내에서 실시되는 것이 좋다.
상기 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 탈황석고는 페트로코크스를 순환유동층 보일러 연료로 사용하는 연소과정에서 발생되는 황산화물을 배연탈황 장치를 이용하여 제거하는 과정에서 발생되는 부산물로서, 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 주로 CaO 및 SO3 등의 무기산화물로 구성된다. 이러한 상기 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 탈황석고는 상기 속경성 시멘트 결합재의 다른 성분들과 혼합되어, 수화반응을 통해 침상의 에트링자이트 결정을 생성하며, 생성된 에트링자이트는 수화물의 조직을 치밀하고 단단하게 하여 응결을 촉진시키고 초기 강도에 영향을 미치는 역할을 한다. 또한, 페트로코크스 배연탈황 석고 내에 포함된 다량의 삼산화황(SO3) 성분은 고로슬래그 미분말과 반응하여 초기 강도 향상에 기여한다.
상기 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 탈황석고는 상기 속경성 시멘트 결합재에 대하여 1 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 탈황석고의 함량이 너무 적으면, 포졸란 반응에 의한 에트링자이트 결정이 충분히 생성되지 않아 초기 강도가 저하될 수 있고, 상기 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 탈황석고의 함량이 너무 많으면, 투입량 대비 초기 강도의 향상 정도가 미미할 수 있는 바, 상기한 함량 범위 이내에서 실시되는 것이 좋다.
Figure 112020068430748-pat00001
상기 유리미분말은 상기 속경성 시멘트 결합재의 다른 성분들과 혼합되어, 부착력 및 수밀성을 증가시켜, 콘크리트의 강도 및 점도를 증가시키고, 균열을 방지하며 콘크리트의 수축 및 팽창을 방지하기 위하여 사용한다. 이러한 상기 유리미분말은 평균입경이 0.1 내지 5 ㎛인 것을 사용하여, 내충격성 및 인장력을 더욱 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 유리미분말은 상기 속경성 시멘트 결합재에 대하여 0.1 내지 5 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 유리미분말의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 유리미분말의 함량이 너무 많으면, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
이러한 속경성 시멘트 결합재는 본 발명의 일 구현예에 따른 고성능 라텍스 개질 초속경 시멘트 콘크리트 조성물에 대해 10 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 속경성 시멘트 결합재의 함량이 너무 적은 경우에는 굳지 않은 콘크리트의 점성 부족과 블리딩 발생 가능성이 높아지고, 이에 따른 소성크랙 발생 가능성 또한 높아질 수 있다. 아울러 콘크리트의 강도 및 수밀성 저하로 인한 투수저항성이 감소할 수 있다. 또한, 상기 속경성 시멘트 결합재의 혼합 함량이 너무 많으면, 점성이 증가하여, 작업성이 저하되고, 가사시간 조절이 어려워지며, 초기강도가 떨어지고 과도한 수밀성 증대로 장기강도가 지속적으로 증가하여 콘크리트 구조물 및 포장체의 건조수축 균열이 발생할 수 있다.
한편, 상기 본 발명에서 사용하는 라텍스 개질 혼화제는 스티렌 30 내지 40 중량%, 부틸-프로-2-에노에이트 30 내지 40 중량%, 2-프로펜아미드-코-프로프-2-에노익산 1 내지 10 중량%, 폴리비닐아민 1 내지 10 중량% 및 2,2-디니트로프로필 아크릴레이트 1 내지 10 중량%를 포함하는 고성능 합성라텍스 100 중량부, 폴리실세스퀴옥산 공중합체 20 내지 30 중량부, 규산나트륨 수용액 5 내지 15 중량부 및 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드 5 내지 15 중량부를 포함하는 것을 사용하여, 염분침투저항성이 획기적으로 향상되어 보수 효과가 장기간 유지될 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 내화학성, 방수성 및 동결융해저항성이 우수한 효과가 있다. 또한, 기존 교면 포장과의 부착성능이 우수하고, 휨강도, 인장강도 및 압축강도 등 역학적 특성이 매우 강화되어, 콘크리트의 표면균열 및 팽창파괴현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이러한 상기 라텍스 개질 혼화제는 본 발명의 일 구현예에 따른 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물에 1 내지 20 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 라텍스 개질 혼화제의 함량이 너무 적으면 경화시간, 작업성, 강도 및 내구성의 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 라텍스 개질 혼화제의 함량이 너무 많으면 재료분리가 발생하기 쉽고, 수화반응을 지연시켜 초기 압축강도 발현을 저하시킴과 동시에 가격 경쟁력이 저하될 수 있다.
상기 고성능 합성라텍스는 상기 라텍스 개질 혼화제의 다른 성분들과 혼합되어, 우수한 강도 특성 뿐만 아니라, 내화학성 및 방수성이 우수하고, 특히, 동결융해 및 염해에 대한 내성을 획기적으로 개선시키는 역할을 한다.
이러한 상기 고성능 합성라텍스는 스티렌 30 내지 40 중량%, 부틸-프로-2-에노에이트 30 내지 40 중량%, 2-프로펜아미드-코-프로프-2-에노익산 1 내지 10 중량%, 폴리비닐아민 1 내지 10 중량% 및 2,2-디니트로프로필 아크릴레이트 1 내지 10 중량%를 유화중합하여 얻어지는 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
이때, 상기 스티렌은 중합된 고성능 합성라텍스에 스티프니스(stiffness)를 부여하며 본 발명의 일 구현예에 따른 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물의 압축강도 및 경도를 조절을 할 수 있다. 상기 스티렌은 중합율을 고려하여 30 내지 40 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 부틸-프로-2-에노에이트는 중합된 고성능 합성라텍스에 연성을 부여하고, 본 발명의 일 구현예에 따른 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물의 휨강도를 증진하는데 효과적이며, 특히, 기존 교면 포장과의 부착성능을 보강시킬 수 있다. 상기 부틸-프로-2-에노에이트는 중합율을 고려하여 30 내지 40 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 2-프로펜아미드-코-프로프-2-에노익산은 유화중합되는 성분들의 혼화성을 좋게 하여, 서로 상이한 효과를 내는 성분들이 고르게 중합될 수 있도록 하고, 자기 치유성 및 부착력을 개선함으로써, 압축강도, 휨강도 및 부착강도 등의 콘크리트의 역학적 성질을 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다. 상기 2-프로펜아미드-코-프로프-2-에노익산은 상기한 효과를 고려하여, 1 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴리비닐아민은 중합된 고성능 합성라텍스의 스티프니스(stiffness)를 보강하며, 주쇄의 가교결합과 본 발명의 일 구현예에 따른 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물의 인장강도를 증대시킬 수 있다. 따라서 교통량 진동에 의한 라텍스-시멘트, 라텍스-골재간 인장강도 유지와 단면파괴 저항성을 향상시킬 수 있다. 상기 폴리비닐아민은 상기한 효과를 고려하여, 1 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 2,2-디니트로프로필 아크릴레이트는 라텍스 입자간, 라텍스 입자와 시멘트, 골재 입자간 결합력을 높여 콘크리트의 장기 강도를 증진시킬 수 있다. 상기 2,2-디니트로프로필 아크릴레이트는 상기한 효과를 고려하여, 1 내지 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로 상기 고성능 합성라텍스는 반응기에, 소디움 도데실벤젠 설포네이트 0.5 내지 1 중량%, 소디움 도데칸 설포네이트 0.1 내지 0.3 중량% 및 아비트산 0.1 내지 0.3 중량%를 포함하는 유화제 조성물을 투입하는 단계; 상기 반응기의 온도를 75 내지 85 ℃로 승온한 후, 스티렌 30 내지 40 중량%, 부틸-프로-2-에노에이트 30 내지 40 중량%, 2-프로펜아미드-코-프로프-2-에노익산 1 내지 10 중량%, 폴리비닐아민 1 내지 10 중량% 및 2,2-디니트로프로필 아크릴레이트 1 내지 10 중량%를 투입하고, 포타슘 퍼설페이트(potassium persulfate) 0.05 내지 0.1 중량%를 추가로 투입하여 반응을 개시하는 단계; 및 반응이 개시되고 4 내지 5 시간 후, 터셔리-부틸 하이드로 퍼옥사이드(tertiary-butyl hydro peroxide) 0.05 내지 0.1 중량%와 포타슘 퍼설페이트(potassium persulfate) 0.05 내지 0.1 중량%를 투입하여, 상기 반응을 종결하는 단계;를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 사용할 수 있다.
상기 폴리실세스퀴옥산 공중합체는 상기 라텍스 개질 혼화제의 다른 성분들과 혼합되어, 접착강도를 향상시키고, 경화 초기에 발생하는 수축균열을 저감시키며, 조성물의 내피로도 및 내마모성을 향상시키기 위하여 사용한다. 이러한 상기 폴리실세스퀴옥산 공중합체는 폴리프로필실세스퀴옥산 및 폴리메틸실세스퀴옥산이 1: 1 중량비율로 혼합되는 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
이러한 상기 폴리실세스퀴옥산 공중합체는 상기 고성능 합성라텍스 100 중량부에 대하여 20 내지 30 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리실세스퀴옥산 공중합체의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 폴리실세스퀴옥산 공중합체이 너무 많으면, 작업성 및 가격 경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 규산나트륨 수용액은 상기 라텍스 개질 혼화제의 다른 성분들과 혼합되어, 우수한 부착력 및 역학적 안정성을 제공하여, 표면균열 및 팽창파괴현상을 방지하고, 특히, 기온변화에 따른 동결융해저항성 및 염해에 대한 내성을 개선하기 위하여 사용한다. 이러한 상기 규산나트륨 수용액은 산화나트륨(Na2O) 30 내지 40 중량%, 이산화규소(SiO2) 5 내지 15 중량% 및 잔량의 물(H2O)을 포함하는 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
이러한 상기 규산나트륨 수용액은 상기 고성능 합성라텍스 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 상기 규산나트륨 수용액의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 규산나트륨 수용액의 함량이 너무 많으면, 작업성 및 가격 경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드는 상기 라텍스 개질 혼화제의 다른 성분들과 혼합되어, 기존 교면 포장과의 부착성능이 우수하고, 휨강도, 인장강도 및 압축강도 등 역학적 특성을 매우 강화하는 효과가 있다. 특히, 완충구조를 제공하여 균열에 대한 저항성을 획기적으로 개선하여, 콘크리트의 표면균열 및 팽창파괴현상을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 내화학성 및 방수성이 우수하고, 특히, 동결융해 및 염해에 대한 내성이 획기적으로 향상되어 보수 효과가 장기간 유지될 수 있는 효과가 있다. 이러한 상기 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드는 평균입경이 50 내지 200 μm인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
또한, 상기 폴리케톤은 섬도가 0.5 내지 8.0 데니어이고, 섬유강도가 15 내지 50 g/d인 섬유 형태를 갖도록 제조된 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
이러한 상기 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드는 상기 고성능 합성라텍스 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드의 함량이 너무 적으면, 상기한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드의 함량이 너무 많으면, 압축강도 등의 강도 특성이 오히려 저하되거나 가격 경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
이러한 폴리케톤(10) 및 콜라겐(20)을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드(1)의 개략적인 이미지를 도 1에 도시하였다.
보다 구체적으로 상기 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드는 소듐(Na) 알지네이트 수용액 및 소듐(Na) 알루미네이트 수용액을 혼합한 후, 폴리케톤 및 콜라겐 분산 수용액을 혼합하여 복합수용액을 제조하는 단계; 상기 복합수용액을 염화칼슘 수용액에 적가하여 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드를 합성하는 단계; 및 상기 합성된 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드를 세척 및 건조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 사용할 수 있다.
상기 소듐(Na) 알지네이트 수용액 및 소듐(Na) 알루미네이트 수용액은 0.5 내지 3 중량% 농도의 소듐(Na) 알지네이트 수용액 및 0.1 내지 1.5 중량% 농도의 소듐(Na) 알루미네이트 수용액을 100: 100 부피비율로 혼합한 후, 10 내지 20 중량%의 폴리케톤 및 10 내지 20 중량% 콜라겐을 분산시킨 수용액 50 내지 100 부피부를 혼합하여 복합수용액을 형성할 수 있다.
상기 복합수용액을 0.1 내지 2.0 M농도의 염화칼슘 수용액에 적가하여 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드를 합성할 수 있는 것이다.
상기 라텍스 개질 혼화제는 높은 강도 및 부착력으로 압축강도, 휨강도 및 부착강도 등의 콘크리트의 역학적 성질을 더욱 개선할 수 있고, 염화물 침투저항성 및 기온변화에 따른 동결융해저항성을 더욱 개선하기 위하여, 알킬페놀 노볼락 수지 1 내지 10 중량부, 유동파라핀 0.1 내지 1 중량부 및 미더덕껍질 분말 0.5 내지 5 중량부를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 알킬페놀 노볼락 수지는 당분야에서 사용되는 일반적인 방법으로 제조된 것으로, 그 제조방법을 특별히 한정하지 않는다. 다만 예를 들면, 상기 알킬페놀 노볼락 수지는 촉매 존재 하에 알킬페놀과 포름알데히드를 반응시켜 제조된 것으로, 상기 알킬페놀과 포름알데히드는 1: 0.1 내지 0.2 몰비로 반응시켜 제조된 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
또한, 상기 알킬페놀 노볼락 수지의 상기 알킬기는 C5 내지 C60 알킬기인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
또한, 상기 미더덕껍질 분말은 상온에서 자연건조한 후 오븐을 이용하여 완전히 건조시키고, 완전히 건조된 미더덕 껍질을 통상의 분쇄기, 바람직하게는 핀 밀링을 이용하여 분쇄한 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 미더덕껍질 분말은 평균입경이 100 내지 300 ㎛인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물은 속경성 시멘트 결합재 10 내지 30 중량%, 잔골재 30 내지 60 중량% 및 굵은 골재 20 내지 50 중량%를 강제 믹서에서 교반시킨 후, 라텍스 개질 혼화제 1 내지 20 중량% 및 배합수 1 내지 20 중량%를 더 혼합하여 소정시간(예컨대, 1∼10분) 동안 교반하여 제조할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수공법으로서, 도로면을 파쇄기, 평삭기, 숏블라스터, 워터젯 등을 이용하여 절삭, 블라스팅하여 레이탄스, 불순물 및 열화부위를 제거하는 단계; 제거된 부위를 청소하는 단계; 청소된 부위에 살수하여 습윤 상태를 유지하는 단계; 습윤 상태 유지 후 높은 접착력 및 방수효과를 얻기 위하여 브루밍 또는 프라이머 처리하는 단계; 브루밍 또는 프라이머 처리한 상부에, 본 발명의 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물을 타설하는 단계; 타설 후 균열 유발 및 미끄럼 저항치를 높이기 위하여 타이닝하는 단계; 타이닝 단계 후 상부의 수분 증발을 방지하여 초기 소성균열을 방지하기 위하여 양생제를 살포하는 단계 및 양생하는 단계를 포함하는 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수공법을 제공한다.
상기 양생하는 단계는, 현장의 온도, 습도, 바람의 세기를 포함하는 대기 상태에 따라 1) 양생제만을 살포하거나, 2) 양생제를 살포한 후 상부에 비닐 또는 양생포를 덮고 살수하여 습윤상태를 유지하거나, 또는 3) 양생제 살포 후 비닐, 양생포, 또는 보온덮개를 이용하여 보온을 유지하면서 양생하는 단계를 구분하여 적용하는 것이 좋다.
특히, 상기 양생하는 단계에서, 현장 대기 조건(예를 들면, 하절기처럼 대기온도(25℃이상)가 높고 상대습도가 낮으며 바람이 많은 대기조건인 경우에는 양생제 살포 후 비닐, 양생포 등을 덮고 살수하여 습윤 상태를 유지한다. 반대로 대기온도(25℃이하)가 높지 않고 상대습도가 높으며 바람이 적은 대기조건인 경우에는 양생제만을 살포하여 양생한다.)에 따라 양생제만을 살포하거나 양생제를 살포한 후 상부에 비닐, 양생포 등을 덮고 살수하여 습윤 상태를 유지하면서 양생하는 단계를 구분하여 적용할 수 있다. 또한, 대기온도가 5℃ 이하가 되는 경우에는 양생제 살포 후 비닐, 양생포, 보온덮개 등을 이용하여 보온양생을 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하에서, 상기 브루밍 또는 프라이머 처리는 본 발명의 일 구현예에 따른 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물이 콘크리트 슬래브에 부착되기 용이하게 하는 작업을 의미하는 것으로 사용한다. 브루밍재로는 SBR(Styrene Butadiene Rubber) 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르(Poly Acryl Ester; PAE), 에폭시 에멀젼, 에틸 비닐 아세테이트(Ethyl Vinyl Acetate; EVA) 및 아크릴 에멀젼 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 선택하여 사용할 수 있다. 상기 프라이머 재료로는 SBR(Styrene Butadiene Rubber) 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르(Poly Acryl Ester; PAE), 에폭시 에멀젼, 에틸 비닐 아세테이트(Ethyl Vinyl Acetate; EVA) 및 아크릴 에멀젼 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물은 속경성 시멘트 결합재 및 라텍스 개질 혼화제를 포함함으로써, 시멘트의 초기 수화 및 조직의 치밀화를 촉진하여 밀실한 콘크리트를 만들 수 있고, 도포 후 초기강도 확보가 가능하여 모르타르의 양생 속도를 대폭 향상시켜 교통 통제 시간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 염분침투저항성이 획기적으로 향상되어 보수 효과가 장기간 유지될 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 내화학성, 방수성 및 동결융해저항성이 우수한 효과가 있다. 또한, 기존 교면 포장과의 부착성능이 우수하고, 휨강도, 인장강도 및 압축강도 등 역학적 특성이 매우 강화되어, 콘크리트의 표면균열 및 팽창파괴현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이로써, 본 발명의 일 구현예에 따른 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물을 이용한 콘크리트 포장 보수공법은 콘크리트의 역학적 성질을 개선하고, 중성화, 염화물에 의한 콘크리트의 부식을 억제시키며, 기온변화에 따른 동결융해저항성을 개선함으로써, 콘크리트의 전반적인 내구성 및 생애주기를 연장할 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
<제조예 1>
고성능 합성라텍스의 제조
반응기에, 소디움 도데실벤젠 설포네이트 0.7 중량%, 소디움 도데칸 설포네이트 0.3 중량% 및 아비트산 0.3 중량%를 포함하는 유화제 조성물을 투입하였다.
상기 반응기의 온도를 약 80 ℃로 승온한 후, 스티렌 39 중량%, 부틸-프로-2-에노에이트 36 중량%, 2-프로펜아미드-코-프로프-2-에노익산 7 중량%, 폴리비닐아민 8 중량% 및 2,2-디니트로프로필 아크릴레이트 8.5 중량%를 투입하고, 포타슘 퍼설페이트(potassium persulfate) 0.06 중량%를 추가로 투입하여 반응을 개시하였다.
반응이 개시되고 5 시간 후, 터셔리-부틸 하이드로 퍼옥사이드(tertiary-butyl hydro peroxide) 0.07 중량%와 포타슘 퍼설페이트(potassium persulfate) 0.07 중량%를 투입하여 4 시간 동안 반응시킨 후, 1 시간 가량 안정화시간으로 반응 종결함으로써, 고성능 합성라텍스를 제조하였다.
<제조예 2>
폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드의 제조
먼저, 18 중량%의 폴리케톤 및 15 중량% 콜라겐을 잔량의 물에 분산시킨 수용액을 준비하였다.
이후, 1.5 중량% 농도의 소듐(Na) 알지네이트 수용액 및 0.8 중량% 농도의 소듐(Na) 알루미네이트 수용액을 100: 100 부피비율로 혼합한 후, 상기 준비된 폴리케톤 및 콜라겐을 분산시킨 수용액 75 부피부를 혼합하여 복합수용액을 형성하였다.
상기 복합수용액을 2.0 M농도의 염화칼슘 수용액에 적가하여 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드를 합성하였고, 상기 합성된 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드를 세척 및 건조함으로써, 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드를 제조하였다.
<실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3>
하기 표 2에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량으로 혼합된 속경성 시멘트 결합재, 잔골재 및 굵은 골재를 강제식 혼합믹서에 투입한 후, 건배합 조건으로 3분간 혼합하고, 하기 표 2에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량으로 혼합된 배합수 및 라텍스 개질 혼화제를 동시에 투입하여 1분 30초간 혼합하여 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물 및 비교용 콘크리트 조성물을 제조하였다.
한편, 비교예 3에서는 본 발명의 고성능 합성 라텍스를 대신한 대조군으로서, 대한민국등록특허공보 제4441055호에 기재된 스티렌-부타디엔 코폴리머 합성라텍스를 사용하였다.
(중량%) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
속경성 시멘트 결합재
(중량%)		 25 17 19 25 17 17
조강포틀랜드시멘트
(분말도:6,300㎠/g) 		　 21 　 22 　 23 　 21 　 22 　 22
메타카올린 　 22 　 28 　 26 　 22 　 7 　 28
고로슬래그미분말
(분말도:11,000㎠/g) 		　 16 　 18 　 14 　 16 　 22 　 18
칼슘설포알루미네이트
(분말도:5,500㎠/g) 		　 17 　 16 　 17 　 17 　 25 　 16
석고 　 11 　 7 　 8 　 11 　 13 　 7
플라이애시
(페트로코크스사용순환유동층보일러) 		　 6 　 5 　 6 　 6 　 8 　 5
탈황석고
(페트로코크스사용순환유동층보일러) 		　 5 　 3 　 4 　 5 　 3 　 3
유리미분말(평균입경: 3.8 um) 　 2 　 1 　 2 　 2 　 0 　 1
속경성시멘트결합재_합계 　 100 　 100 　 100 　 100 　 100 　 100
라텍스 개질 혼화제
(중량부)		 7 4 8 7 4 4
고성능합성라텍스
[제조예1] 		　 100 　 100 　 100 　 100 　 100 　 0
폴리실세스퀴옥산
공중합체		 　 22 　 28 　 24 　 0 　 0 　 0
규산나트륨 수용액 　 9 　 11 　 7 　 0 　 0 　 0
폴리케톤 및 콜라겐을담지한 알지네이트-알루미네이트비드[제조예2] 　 7 　 10 　 8 　 7 　 0 　 0
알킬페놀 노볼락 수지 　 0 　 0 　 3 　 0 　 100 　 0
유동파라핀 　 0 　 0 　 0.5 　 0 　 0 　 0
미더덕껍질 분말 　 0 　 0 　 2 　 0 　 0 　 0
스티렌-부타디엔코폴리머합성라텍스[대한민국등록특허공보제4441055호] 　 0 　 0 　 0 　 0 　 0 　 100
잔골재 37 43 41 37 43 43
굵은골재 25 32 28 25 32 32
배합수 6 4 4 6 4 4
　 100 100 100 100 100 100
<시험예>
본 발명에 따른 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물의 특성을 보다 구체적으로 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따른 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물 및 비교예 1 내지 3에 따른 비교용 콘크리트 조성물의 특성을 평가하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
시험항목 시험방법 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
건조수축(길이변화율(%)) KS F 2424 0.03 0.01 0.01 0.06 0.07 0.07
압축강도(MPa)_4시간 KS F 2405 31.9 33.1 36.8 24.8 23.1 24.5
압축강도(MPa)_28일 KS F 2405 45.3 46.8 47.9 41.7 39.5 41.3
휨강도(MPa)_4시간 KS F 2405 5.33 5.72 5.94 4.7 4.5 4.61
휨강도(MPa)_28일 KS F 2405 6.89 7.09 7.34 6.5 6.2 6.4
부착강도(MPa)_4시간 KS F 2762 2.14 2.21 2.3 1.94 1.89 1.92
부착강도(MPa)_28일 KS F 2762 2.46 2.51 2.55 2.28 2.15 2.2
열팽창계수 AASHITO TP 60 4.8x10-6 4.85x10-6 4.86x10-6 4.9x10-6 4.93x10-5 4.92x10-6
탄성계수 KS F 2438 2.46x104 2.48x104 2.49x104 2.41x104 2.39x104 2.4x104
염분침투저항성(coulomb) KS F 2711 365 385 207 512 660 650
동결융해저항성(%) KS F 2456 87 94 95 84 81 83
마모저항성(mm) ASTM C 779B 0.67 0.49 0.48 0.78 0.82 0.91
균열 저항성 ASTM C 1581 균열없음 균열없음 균열없음 균열없음 미세균열 미세균열
상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 따른 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물은 비교예 1 내지 3에 따른 콘크리트 조성물과 비교하여, 건조수축에 따른 길이변화율이 적은 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1 내지 3에 따른 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물은 비교예 1 내지 3에 따른 콘크리트 조성물과 비교하여, 우수한 압축강도, 휨강도 및 부착강도를 갖고; 열팽창계수가 현저히 작고, 탄성계수가 우수하며; 우수한 염분침투저항성, 동결융해저항성, 마모저항성 및 균열저항성을 갖는 것을 확인할 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.
1: 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드
10: 폴리케톤 20: 콜라겐

Claims (5)

  1. 속경성 시멘트 결합재 10 내지 30 중량%, 잔골재 30 내지 60 중량%, 굵은 골재 20 내지 50 중량%, 라텍스 개질 혼화제 1 내지 20 중량% 및 배합수 1 내지 20 중량%를 포함하는 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물에 있어서;
    상기 속경성 시멘트 결합재는
    조강 포틀랜드 시멘트 20 내지 50 중량%, 메타카올린 20 내지 30 중량%, 분말도가 6,000 내지 12,000 ㎠/g인 고로슬래그 미분말 15 내지 20 중량%, 분말도가 4,500 내지 8,000 ㎠/g인 칼슘설포알루미네이트 5 내지 30 중량%, 석고 5 내지 15 중량%, 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 플라이애시 1 내지 10 중량%, 페트로 코크스를 사용한 순환유동층 보일러에서 발생한 탈황석고 1 내지 10 중량% 및 평균입경이 0.1 내지 5 ㎛인 유리미분말 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 것이고;
    상기 라텍스 개질 혼화제는
    스티렌 30 내지 40 중량%, 부틸-프로-2-에노에이트 30 내지 40 중량%, 2-프로펜아미드-코-프로프-2-에노익산 1 내지 10 중량%, 폴리비닐아민 1 내지 10 중량% 및 2,2-디니트로프로필 아크릴레이트 1 내지 10 중량%를 포함하는 고성능 합성라텍스 100 중량부, 폴리프로필실세스퀴옥산 및 폴리메틸실세스퀴옥산의 공중합체 20 내지 30 중량부, 규산나트륨 수용액 5 내지 15 중량부 및 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드 5 내지 15 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 라텍스 개질 혼화제는
    알킬페놀 노볼락 수지 1 내지 10 중량부, 유동파라핀 0.1 내지 1 중량부 및 미더덕껍질 분말 0.5 내지 5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고성능 합성라텍스는
    반응기에, 소디움 도데실벤젠 설포네이트 0.5 내지 1 중량%, 소디움 도데칸 설포네이트 0.1 내지 0.3 중량% 및 아비트산 0.1 내지 0.3 중량%를 포함하는 유화제 조성물을 투입하는 단계;
    상기 반응기의 온도를 75 내지 85 ℃로 승온한 후, 스티렌 30 내지 40 중량%, 부틸-프로-2-에노에이트 30 내지 40 중량%, 2-프로펜아미드-코-프로프-2-에노익산 1 내지 10 중량%, 폴리비닐아민 1 내지 10 중량% 및 2,2-디니트로프로필 아크릴레이트 1 내지 10 중량%를 투입하고, 포타슘 퍼설페이트(potassium persulfate) 0.05 내지 0.1 중량%를 추가로 투입하여 반응을 개시하는 단계; 및
    반응이 개시되고 4 내지 5 시간 후, 터셔리-부틸 하이드로 퍼옥사이드(tertiary-butyl hydro peroxide) 0.05 내지 0.1 중량%와 포타슘 퍼설페이트(potassium persulfate) 0.05 내지 0.1 중량%를 투입하여, 상기 반응을 종결하는 단계;를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드는
    소듐(Na) 알지네이트 수용액 및 소듐(Na) 알루미네이트 수용액을 혼합한 후, 폴리케톤 및 콜라겐 분산 수용액을 혼합하여 복합수용액을 제조하는 단계;
    상기 복합수용액을 염화칼슘 수용액에 적가하여 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드를 합성하는 단계; 및
    상기 합성된 폴리케톤 및 콜라겐을 담지한 알지네이트-알루미네이트 비드를 세척 및 건조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수공법으로서,
    도로면을 파쇄기, 평삭기, 숏블라스터 또는 워터젯을 이용하여 절삭, 블라스팅하여 레이탄스, 불순물 및 열화부위를 제거하는 단계; 제거된 부위를 청소하는 단계; 청소된 부위에 살수하여 습윤 상태를 유지하는 단계; 습윤 상태 유지 후 브루밍 또는 프라이머 처리하는 단계; 브루밍 또는 프라이머 처리한 상부에, 본 발명의 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물을 타설하는 단계; 타설 후 균열 유발 및 미끄럼 저항치를 높이기 위하여 타이닝하는 단계; 타이닝 단계 후 상부의 수분 증발을 방지하여 초기 소성균열을 방지하기 위하여 양생제를 살포하는 단계 및 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염분침투저항성 및 내구성이 우수한 라텍스 개질 속경성 콘크리트 조성물을 이용한 도로포장 보수공법.
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