KR102352110B1 - 섬유를 사용한 법면 또는 호안 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 혼합물 및 이의 시공방법 - Google Patents

섬유를 사용한 법면 또는 호안 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 혼합물 및 이의 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 법면 또는 호안 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 혼합물 및 이의 시공 방법에 관한 것으로, 콘크리트 내에 식생이 가능하도록 3성분계 시멘트, 섬유 및 pH 조절제에 의해 pH 6~8을 나타내고 공극율 15% 이상을 나타내는 다공성 보습 콘크리트 혼합물 및 이를 설치 현장에서 타설하여 일체화된 콘크리트 구조의 법면 및 호안을 구성하는 방법에 관한 것이다. 시공 후 다공성 보습 콘크리트 공극을 통하여 식물의 생장이 가능할 뿐만 아니라 공극을 관통한 뿌리가 원지반에 활착되어 더욱 견고하고 친환경적인 생태 법면 및 호안을 형성할 수 있다.

Description

섬유를 사용한 법면 또는 호안 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 혼합물 및 이의 시공방법 {Cast-in-place type moisturizing porous concrete mixture for plant slopes or revetments using fiber, and its construction method}
본 발명은 섬유를 사용한 법면 또는 호안 식생용 현장 타설형 중성화 다공성 보습 콘크리트 혼합물 및 이의 시공 방법에 관한 것으로, 콘크리트 내에 식생이 가능하도록 3성분계 시멘트, 섬유 및 pH 조절제에 의해 pH 6~8을 나타내고, 콘크리트 내 수분 공급 및 건조수축균열 제어로 콘크리트의 취성적 파괴를 방지하며, 공극율 15% 이상인 중성화 다공성 보습 콘크리트 혼합물 및 이를 설치 현장에서 타설하여 일체화된 콘크리트 구조의 법면 및 호안을 구성하는 방법에 관한 것이다. 시공 후 다공성 보습 콘크리트 공극 및 친수성 섬유의 보습효과를 통하여 콘크리트 양생 시 식물의 생장에 있어서 수분을 지속적으로 공급 가능할 뿐만 아니라 공극을 관통한 뿌리가 원지반에 활착되어 더욱 견고하고 친환경적인 생태 법면 및 호안을 형성할 수 있다.
최근 들어 급격한 산업화 및 도시화에 따른 하천 및 하천 생태계의 파괴가 가속화되고 있고, 파괴된 하천 생태계를 회복하기 위한 여러 연구와 시도들이 활발하게 이루어지고 있다. 특히, 국내의 하천 관리는 이수 및 치수 관리를 위해 환경 기능을 희생시켜 왔으며, 국가하천 및 지방 1급 하천의 대부분이 콘크리트로 덮여 있고 직강화가 이루어져 인공화되어 있는 실정이다.
또한, 일반적으로 국내의 하천 정비 사업에 가장 많이 사용되었던 일반 콘크리트 블록을 설치한 하천 호안의 경우, 동·식물이 서식하지 못하며, 콘크리트 블록이 원지반과 일체화되지 못하고 결합의 불안정에 따라 블록이 이탈하고, 이로 인해 하천 제방의 유실이 일어나고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 친환경 다공성 콘크리트를 법면 및 호안에 적용하는 공법이 개발되었다.
대한민국 특허 10-0471670호에는 다공성 콘크리트 블록 몸체 상부에 배양토 조성물로 이루어진 녹생토층을 구성한 호안블록으로, 식물이 식생하기 위하여 약 알칼리성을 가진 배양토를 사용하여 녹생토층을 시공하는 것을 특징으로 하는 기술이 개시되었다.
대한민국 특허 10-1029325호는 콘크리트 호안블록이나 식생블록 등의 구조물을 제조하는데 사용되는 다공성 콘크리트 조성물에 관한 것으로, 알칼리 양이온 흡착제 및 식물성장 촉진제를 첨가하여 식물의 성장이 용이하게 하며 다공성 콘크리트를 제조하여 식물 및 하부토양과의 일체화를 이루는 기술을 개시하였다. 그러나 상기 특허는 호안블록 또는 식생블록을 미리 제작하여 운반 및 현장 인근에 적재함으로써 비용이 증가하고, 블록 시공 후 일체화된 콘크리트가 아닌 서로 결합으로 이루어진 콘크리트 블록이기 때문에 결합이 불안정하여 블록이 이탈하고, 이에 따라 하천 호안이 유실되는 문제가 발생한다. 또한, 블록 제작시 약 알칼리성 콘크리트를 사용하기 때문에 식물의 식생에 적합한 pH 값인 6~8을 만족시키지 못하기 때문에 실제로 시공하였을 때 지반과의 일체화를 이루는 데에 문제가 있다.
최근에는 조경공사 및 도시개발에 있어서, 우수를 자연적으로 지반에 환원시키며 식물 식생의 안정화를 목적으로 하는 투수성 및 다공성을 가지는 콘크리트를 사용한 포장공법이 개발되고 있다.
본 출원인의 대한민국 특허 10-0367196호는 포틀랜드 시멘트를 일부 대체하여 식물의 식생을 위하여 알칼리성을 낮추고, 장기강도 발현을 확보하기 위하여 고로슬래그를 사용하고, 다공질 콘크리트를 시공하여 식물의 식생이 용이하도록 공극율을 높이는 기술을 개시하고 있다.
대한민국 특허 10-1718960호는 황토, 고로슬래그 등의 혼화재와 시멘트를 혼합하며 페이스트에 적정 발포율을 가지는 기포 콘크리트를 제조하였으며, 기포 콘크리트 제조시 혼합되는 히드로겔에 의해 식물이 생장할 수 있는 영양분을 공급하는 식물생장용 토양콘크리트 제조 기술을 개시하고 있다. 상기 특허는 고로슬래그를 사용한 다공질 콘크리트에서 pH 값이 9~12로 알칼리성을 어느 정도 중성화하는 결과를 얻었으나, 이는 약 알칼리성으로 식물이 안정적으로 정착할 수 있는 pH 6~8 수준에 크게 못 미친다. 또한, 히드로겔을 사용한 콘크리트를 시공하여 식물의 식생에 도움이 될 수 있는 영양분을 공급할 수 있음에도 불구하고 pH 값이 높아 식물의 활착 및 생장이 어렵다는 문제점을 가진다.
대한민국 특허 10-0471670 "식생기반이 구비된 호안블록" (2005.03.08.) 대한민국 특허 10-1029325 "환경친화형 다공성 식생 콘크리트 조성물" (2011.04.13.) 대한민국 특허 10-1718960 "식물생장용 토양콘크리트 제조방법" (2017.03.22.)
따라서, 본 발명은 다공성을 나타내면서도 충분한 내구성을 발휘하는 다공성 보습 콘크리트 혼합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 식물이 잘 자랄 수 있는 중성 다공성 보습 콘크리트 혼합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 시공성이 개선된 다공성 보습 콘크리트 혼합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 다공성 보습 콘크리트 혼합물을 현장에서 포설하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 섬유를 사용한 호안, 하안 또는 법면 식생용 현장 타설형 중성화 다공성 보습 콘크리트 혼합물을 제조하기 위하여 3성분계 시멘트 및 pH 조절제를 사용하여 pH 12 이상의 기존 시멘트의 알칼리성을 식물의 활착 및 생장이 용이하도록 pH 6~8 범위의 중성으로 저감되고, 친수성 섬유를 사용하여 수분을 내재한 다공성 보습 콘크리트를 하안, 호안 또는 법면에 적용함으로써 콘크리트 타설 초기에 초본류 및 목본류 등이 쉽게 활착되고, 중성화된 다공성 보습 콘크리트 내에서 식물이 잘 생장할 수 있는 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 혼합물을 제공한다.
또한, 본 발명은 15% 이상, 바람직하게는 20% 이상의 공극을 포함하는 다공성 콘크리트의 강도, 내구성 및 시공성을 개선하기 위하여 고로슬래그 및 실리카퓸에 의한 강도 개선, 친수성 섬유 보강에 의한 휨 인성 및 균열저항성 개선과 보습성 부여, 라텍스 및 EVA에 의한 고점착성 부여로 휨 부착 강도 개선, 현장 타설형 다공성 콘크리트의 특성상 운반 중 재료분리 및 초기응결을 방지하기 위한 응결 지연제 및 고성능 감수제 등을 적용하여 충분한 공극을 포함하면서도 18MPa 이상의 강도, 동결융해지수 98 이상을 발현할 수 있는 고강도 및 고내구성 다공성 보습 콘크리트 혼합물을 제공한다.
또한, 본 발명은 호안, 하안 또는 법면에 시공되는 프리캐스트 콘크리트 블록의 경우 현장에서 블록과 블록을 체결하는 방식으로 시공성 및 일체 구조성이 떨어지는 단점을 개선하기 위하여 공장에서 다공성 보습 콘크리트 혼합물을 제조 및 운반하여 현장에서 타설 및 다짐하는 방식으로 시공속도가 빠르고 일체 구조에 의한 지지력 증가로 유수가 빠른 호안, 소류력이 큰 호안 및 유수에 의해 침식이 예상되는 곳에 적용할 수 있는 일체화 구조의 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 구조물 시공방법을 제공한다.
본 발명은
보통 포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 및 실리카퓸이 각각 중량 대비 6~8:1~2:1~2 비율로 혼합된 3성분계 시멘트 10~20 중량%;
섬유 0.01~0.05 중량%;
pH 조절제 0.2~0.4 중량%;
점착 개선제 0.3~0.6 중량%;
물 3~7 중량%;
Gmax25 또는 Gmax20 중 선택된 1종 이상의 골재 75~85 중량%;
응결 지연제 0.05~0.1 중량%; 및
감수제 0.05~0.1 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 혼합물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 골재가 25mm 체의 통과중량 백분율이 100 중량%, 13mm 체의 통과중량 백분율이 1~20 중량%, 5mm 체의 통과중량 백분율이 1~20 중량%, 2.5mm 체의 통과중량 백분율이 1~15 중량%인 Gmax25 골재 또는 20mm 체의 통과중량 백분율이 100 중량%, 13mm 체의 통과중량 백분율이 1~20 중량%, 5mm 체의 통과중량 백분율이 1~20 중량%, 2.5mm 체의 통과중량 백분율이 1~15 중량%인 Gmax20 골재 중 선택된 1종 이상인, 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 혼합물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 섬유가 친수성 셀룰로오스 섬유 및 콘셀 섬유 중 선택된 1종 이상이며, 섬유의 길이가 2~30mm인 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 혼합물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 pH 조절제가 이인산암모늄 ((NH4)2HPO4) 및 황산알루미늄 (Al2(SO4)3) 중 선택된 1종 이상인, 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 혼합물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 점착 개선제가 스티렌 부타디엔 고무 (Styrene Butadiene Rubber: SBR) 및 에틸렌 비닐 아세테이트 (Ethylene Vinyl Acetate: EVA) 중에서 선택된 1종 이상인, 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 혼합물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 응결 지연제가 리그닌설폰산, 카르복실산, 당류 및 인산염 중 선택된 1종 이상인, 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 혼합물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 감수제가 폴리카르본산 (Polycarboxylate)인, 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 혼합물에 관한 것이다.
이뿐만 아니라, 본 발명은
a) 사면을 고르게 다지는 안정화 단계;
b) 안정화된 사면의 상·하부에 콘크리트 거더 및 유지부재를 설치하는 단계;
c) 콘크리트 거더 및 유지부재가 설치된 사면에 콘크리트의 수축 또는 팽창에 의한 균열을 예방하기 위하여 시공 이음 부재를 설치하는 단계;
d) 토사의 유출 및 지반침하를 방지하기 위하여 시공 이음 부재가 설치된 사면에 부직포를 덮는 단계;
e) 보통 포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 및 실리카퓸이 각각 중량 대비 6~8:1~2:1~2 비율로 혼합된 3성분계 시멘트 10~20 중량%; 섬유 0.01~0.05 중량%; pH 조절제 0.2~0.4 중량%; 점착 개선제 0.3~0.6 중량%; 물 3~7 중량%; Gmax25 또는 Gmax20 중 선택된 1종 이상의 골재 75~85 중량%; 응결 지연제 0.05~0.1 중량%; 및 감수제 0.05~0.1 중량%;를 포함하며, 운반거리, 현장여건 또는 날씨에 따라 응결 지연제의 첨가량을 조절하여 섬유를 사용한 다공성 보습 콘크리트 혼합물을 제조하는 단계;
f) 제조된 섬유를 사용한 다공성 보습 콘크리트 혼합물을 시공 현장으로 운반하는 단계;
g) 상기 d)의 부직포가 덮인 사면에 섬유를 사용한 다공성 보습 콘크리트 혼합물을 포설하는 단계;
h) 상기 g)의 사면에 포설된 섬유를 사용한 다공성 보습 콘크리트 혼합물을 고르게 펼치고 다짐하는 단계; 및
i) 다짐 완료 후 양생하는 단계;를 포함하는 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 시공 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트의 pH가 6~8인 것을 특징으로 하는 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 시공 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트의 공극율이 15% 이상, 좀 더 바람직하게는 20% 이상 30% 이하, 더욱 바람직하게는 20% 이상 25% 이하인, 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 시공 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트의 동결융해지수가 95% 이상, 바람직하게는 95% 이상 99% 이하인, 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 시공 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트의 압축강도가 18 MPa 이상, 바람직하게는 18 MPa 이상 25 MPa 이하, 좀 더 바람직하게는 18 MPa 이상 21 MPa 이하인, 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 시공 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트의 휨강도가 2.5 MPa 이상인, 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 시공 방법에 관한 것이다.
아래에서는 본 발명의 섬유를 사용한 사면 식생용 다공성 보습 콘크리트 혼합물의 구성 요소를 자세히 살펴본다.
3성분계 시멘트
본 발명에 따른 다공성 보습 콘크리트 혼합물은 3성분계 시멘트 10~20 중량%, 3~7 중량%의 물, 70~80 중량%의 골재, 0.01~0.05 중량%의 섬유, 0.2~0.4 중량%의 pH 조절제, 0.3~0.6 중량%의 점착 개선제, 0.05~0.1 중량%의 응결 지연제 및 0.05~0.1 중량%의 고성능 감수제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 3성분계 시멘트는 포틀랜드 시멘트의 수화반응에 의해 생성되는 Ca(OH)2를 소비하여 고로슬래그의 잠재수경성 반응 및 실리카퓸의 포졸란 반응에 의해 장기 강도와 내구성 증진 및 pH 저감 효과를 나타낸다. 3성분계 시멘트는 포틀랜드 시멘트 60~80 중량%, 고로슬래그 10~20 중량% 및 실리카퓸 10~20 중량%를 혼합하는 것을 특징으로 하며, 시멘트 중 고로슬래그가 10중량% 미만이고/이거나 실리카퓸이 10 중량% 미만인 경우, 잠재수경성 및 포졸란 반응이 미미하여 효과적인 pH 및 강도 확보가 불가능하며, 시멘트 중 고로슬래그가 20중량%을 초과하고/하거나 실리카퓸이 20 중량%을 초과하는 경우 포틀랜드 시멘트의 양이 과도하게 줄어들어 콘크리트 혼합물의 내구성 및 강도 저하가 발생한다.
시멘트 수화반응
시멘트 수화반응은 포틀랜드 시멘트의 주성분인 규산삼칼슘(3CaO·SiO2)과 규산이칼슘(2CaO·SiO2)이 물과 만나 화학변화를 일으켜 수화물(수산화칼슘, Ca(OH)2)을 생성하여 돌처럼 굳어지는 반응이다. 이렇게 수화된 시멘트의 pH 값은 보통 12 이상의 강알칼리성을 나타낸다.
Figure 112021066082942-pat00001
Figure 112021066082942-pat00002
고로슬래그 시멘트 수화반응
시멘트 수화물인 수산화칼슘(Ca(OH)2)의 자극으로 인하여 고로슬래그와 물이 만나 생성된 표면의 피막이 파괴되면서 고로슬래그에 내재된 수경성 물질과 반응하는 잠재수경성 반응으로, 칼슘실리케이트 수화물 (C-S-H) 및/또는 칼슘알루미네이트 수화물 (C-A-H)의 경화체를 형성하며, 시멘트 일부를 고로슬래그로 치환함으로써 pH를 10~11 범위로 낮출 수 있다.
실리카퓸 시멘트 수화반응
시멘트 일부를 실리카퓸으로 치환할 경우 시멘트 수화물인 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 소비하여 칼슘실리케이트 수화물 및/또는 칼슘알루미네이트 수화물을 생성하는 포졸란 반응이 일어나 수화물이 공극을 충전하고 모세관 공극이 감소하여 콘크리트 조직을 밀실하게 하며 다공성 콘크리트의 강도 증진에 기여할 뿐만 아니라 알칼리 수화반응 중 수산화칼슘(Ca(OH)2)의 소비에 의해 pH를 9~11 범위로 낮출 수 있다.
Ca(OH) 2 + SiO 2 = C-S-H → 3CaO · 2SiO 2 · 3H 2 O
Ca(OH) 2 + Al 2 O 3 = C-A-H → 3CaO · Al 2 O 3 · 6H 2 O
이와 같이, 본 발명에서는 포틀랜드 시멘트 일부를 고로슬래그와 실리카퓸으로 치환한 3성분계 시멘트를 사용함으로써 잠재수경성 반응과 포졸란 반응을 통하여 콘크리트 혼합물의 pH를 9~11로 낮출 수 있다.
골재
본 발명에서 골재는 Gmax25 또는 Gmax20의 골재를 사용할 수 있으며, 다음 표 1과 같이 Gmax25 의 골재를 사용하는데, 25mm 체의 통과중량 백분율이 100 중량%, 13mm 체의 통과 중량 백분율이 1~20 중량%, 5mm 체의 통과 중량 백분율이 1~20 중량%이고 2.5mm 체의 통과 중량 백분율이 1~15 중량%가 되는 골재를 사용하며, Gmax20 의 골재를 사용할 경우, 20mm 체의 통과 중량 백분율이 100 중량%, 13mm 체의 통과 중량 백분율이 1~20 중량%, 5mm 체의 통과 중량 백분율이 1~20 중량%이고, 2.5m 체의 통과 중량 백분율이 1~15 중량%가 되는 골재를 사용한다.
체의 구멍크기
(mm) 		25~13mm 골재의 통과 중량
(%) 		20~13mm 골재의 통과 중량
(%)
25 90~100 100
20 - 90~100
13 1~20 1~20
5 1~20 1~20
2.5 1~15 1~15
섬유
본 발명에서 섬유는 수분을 콘크리트 내에 보유하여 다량의 수분을 필요로 하는 식물의 활착에 도움을 주기 위해 사용되므로 친수성인 섬유를 사용하며, 또한 섬유는 콘크리트 내에 임의적으로 분산되어 콘크리트 내에서 발생하는 균열의 성장을 조절하여 파괴를 방지할 수 있다. 그러므로 보강된 섬유는 친수성으로 인한 수분 보습, 콘크리트의 휨 인성 및 균열저항성을 증진하기 위하여 사용된다. 본 발명에서는 구체적인 섬유의 종류에 특별한 제한은 없으나, 효과적인 균열 제어 및 식물 활착에 필요한 수분 보습을 위해 친수성 섬유를 사용한다. 친수성 섬유는 수분의 흡수율이 높은 보수성 섬유로서 천연마섬유 등과 같은 셀룰로오스 섬유, 천연자원인 목재로부터 추출된 콘셀 섬유가 여기에 해당된다. 또한 이러한 상기 친수성 섬유들은 화학적 가공이 되지 않은 천연 자원이므로 모두 친환경 재료라 할 수 있다. 본 발명에서는 길이가 2~30mm인 친수성 섬유인 셀룰로오스 섬유 및 콘셀 섬유 중 1종 이상을 선택하여 0.01~0.05 중량%를 사용한다. 0.01 중량% 미만인 경우 보습효과, 섬유의 가교작용 부족으로 인한 건조수축균열제어 및 휨 강도 개선 효과, 그리고 식물의 발아율 향상이 미미하고, 0.05 중량%를 초과하면 건조수축균열제어 및 휨 강도 개선 효과와 보습량 증대로 인한 식물의 발아율은 향상되지만 과도한 섬유의 혼입으로 인한 극심한 슬럼프 값의 저하로 작업 성능이 저하될 수 있으며, 배합 시 섬유 뭉침 현상이 발생하면 콘크리트 제조 과정에서 재료분리가 일어나 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 셀룰로오스 섬유는 거친 표면 조직이 콘크리트 내부에서 부착 표면이 잘 맞물릴 수 있도록 하여 상호 간의 양호한 부착성능을 확보함에 따라 인장성능의 보강효과를 증진시키는 역할을 수행한다. 콘셀 섬유의 경우 표면의 수산기가 수산화 반응으로 양생되는 시멘트의 특성과 맞물려 시멘트 매트릭스에 뛰어난 부착능력을 가지고 있으며, 유효 직경이 작고 단위 체적당 차지하는 섬유 수가 많아 시멘트 매트릭스에서 열 변형 차이, 건조수축, 크리프 등의 이유로 인해 매트릭스 전반적으로 발생되는 미세균열의 발생과 성장을 해당 섬유가 시멘트 매트릭스에 부족한 인장력을 보강함으로써 효과적으로 제어하여 소성 및 건조수축균열제어 특성을 나타낸다. 본 발명에 사용될 수 있는 섬유의 특성은 표 2에 나타낸 바와 같다.
탄성계수
( GPa ) 		비중 길이
(mm) 		유효 직경
(mm) 		인장강도
( MPa ) 		표면 특성
55 이상 1.2~1.6 2~30 0.015~0.3 500 이상 친수성
pH 조절제
본 발명에서 pH 조절제는 강알칼리성을 가지는 포틀랜드 시멘트 콘크리트 혼합물 (pH 12 이상)을 대체하여 3성분계 시멘트를 포함하는 콘크리트 혼합물 (pH 9~11)에 가하여 식물의 활착 및 생장에 요구되는 콘크리트의 중성화 효과 (pH 6~8)를 발휘한다. 본 발명의 pH 조절제로는 콘크리트 혼합물의 강도와 내구성에 영향을 주지 않는 것이면 특별한 제한은 없으며, 바람직하게는 이인산암모늄 ((NH4)2HPO4) 및 황산알루미늄 (Al2(SO4)3) 중 1종 이상을 선택하여 0.2~0.4 중량%을 사용한다. pH 조절제가 콘크리트 혼합물 중 0.2 중량% 미만인 경우 pH를 낮추는 효과가 미미하고, 0.4% 중량%를 초과할 경우 수화반응에 부정적인 영향을 미치기 때문에 콘크리트의 강도 및 내구성의 발현의 저하현상이 발생할 수 있다. 이인산암모늄 ((NH4)2HPO4)은 pH 3.8~4.4이고, 황산알루미늄 (Al2(SO4)3)은 pH 3.0 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다. pH 조절제는 다공성 콘크리트의 알칼리 용출을 억제하여 식물 식생에 바람직하다.
점착 개선제
본 발명에서 점착 개선제는 다공성 콘크리트의 경우 공극율 20% 이상에 의해 골재의 부착성이 감소하기 때문에 이를 해결하기 위하여 골재에 대한 피복두께의 확보를 위해 사용된다. 스티렌 부타디엔 고무(Styrene butadiene rubber : SBR) 및 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene vinyl acetate : EVA) 중 1종 이상을 선택하여 0.3~0.6 중량%으로 사용한다. 전체 콘크리트 혼합물 중 0.3 중량% 미만인 경우 충분한 부착강도와 인장강도를 얻을 수 없으며, 0.6 중량%를 초과하는 경우에는 다공성 콘크리트 혼합물의 강도가 저하될 수 있다. 스티렌 부타디엔 고무(Styrene butadiene rubber: SBR)는 골재의 계면에서 필름을 형성하며 미세균열 또는 시멘트와 골재 사이를 필름으로 채워 콘크리트의 수밀성, 부착성, 휨강도 등의 내구성을 향상시키는 역할을 한다. 에틸렌 비닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate: EVA)는 콘크리트의 경화 과정에서 모르타르 속의 작은 공극과 모세 구조를 성장형 유기화학 접착성분으로 채워 물의 이동을 차단하여 내부 공극을 감소시키며, 골재와의 부착성을 향상시켜 내구성 향상에 기여한다.
응결 지연제
본 발명에서 응결 지연제는 현장 타설형 다공성 콘크리트의 운반 및 현장 타설시 초기응결을 지연하기 위해 사용하며, 콘크리트 혼합물 중량 대비 0.5~1.0 중량%를 사용한다. 0.5 중량% 미만인 경우 응결 지연 효과가 미미하며, 1.0 중량%를 초과하는 경우 과다한 공기연행에 의한 강도 저하현상이 발생할 수 있다.
본 발명의 응결 지연제로는 리그닌술폰산, 카르복실산, 당류 및 인산염 중 선택된 1종 이상을 사용하며, 리그닌술폰산 및 카르복실산의 경우 시멘트 입자를 감싸게 됨으로써 응결지연 효과가 나타나며, 당류의 경우 수화반응의 진행을 방해하여 응결지연 효과를 얻으며, 인산염의 경우에는 시멘트 입자에 불용성 막을 형성하여, 시멘트에서 칼슘이온의 용출을 억제하여 시멘트의 수화반응을 지연하는 효과를 얻는다.
감수제
본 발명에서 고성능 감수제는 다공성 콘크리트의 경우 일반 콘크리트와 달리 W/C를 감소시켜 공극 형성 및 공극 막힘을 해결하기 때문에 사용된다. 콘크리트 혼합물 대비 0.05~0.1 중량%를 사용한다. 0.05 중량% 미만에서는 시멘트 입자의 분산성이 떨어지며, 0.1 중량%을 초과하면 초기강도 발현에 가장 큰 영향을 미치는 C3S의 수화가 지연되어 초기 재령의 강도저하가 발생할 수 있으며, 수화생성물의 변화로 인한 응결 지연이 일어날 수 있다.
본 발명의 감수제로는 폴리카르본산 (Polycarboxylate: PC) 계열이 바람직하다. 리그닌산계 감수제의 경우 감수율이 10% 내외이며 과다하게 사용할 경우 콘크리트의 응결 및 경화 불량이 발생하는 등의 문제점이 있으며, PNS (Polynaphthalene Sulfonates)계 감수제의 경우 리그닌산계 감수제에 비하여 감수율이 20% 이상으로 효과적인 면에서는 우수하나 시간이 지날수록 콘크리트의 유동성을 저하시키는 단점이 있기 때문에 시멘트와 혼합했을 때 초기 흡착량이 적고 액상 중에 많은 양이 존재해 분산 성능을 유지시키는 데 큰 효과를 가지고 있는 폴리카르본산 (PC)계 고성능 감수제를 사용하는 것이 바람직하다.
위와 같이 3성분계 시멘트, 골재, 물, 섬유, pH 조절제, 점착 개선제, 응결 지연제, 감수제를 포함하는 본 발명의 다공성 보습 콘크리트 혼합물은 하안, 호안 또는 법면의 식생용으로 시공된다.
본 발명의 다공성 보습 콘크리트 혼합물 시공 순서는 포크레인 등과 같은 장비로 시공할 사면을 고르게 다지는 안정화 단계; 다공성 보습 콘크리트 혼합물 포장의 두께에 따라 사면의 상·하부에 콘크리트 거더 및 유지부재를 설치하는 단계; 콘크리트의 수축 및 팽창에 의한 균열을 예방하기 위하여 시공할 사면의 곳곳에 시공 이음 부재를 설치하는 단계; 시공할 사면에 토사의 유출 및 지반침하를 방지하기 위하여 부직포를 덮는 단계; 3성분계 시멘트(보통 포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 및 실라카퓸), 물, 골재, 섬유, pH 조절제, 점착 개선제, 응결 지연제 및 고성능 감수제를 포함하며 pH 6~8의 범위를 가지는 다공성 보습 콘크리트 혼합물을 제조하는 단계; 덤프트럭 등에 콘크리트 혼합물을 싣고 현장으로 운반시 운반 거리, 현장여건 및 날씨에 따라 응결 지연제의 첨가량을 조절하여 다공성 보습 콘크리트 혼합물의 타설 및 시공에 문제가 없도록 운반하는 단계; 시공할 사면으로 운반된 다공성 보습 콘크리트 혼합물을 포크레인 (10W 또는 6W) 등과 같은 장비로 포설하는 단계; 포설된 다공성 보습 콘크리트 혼합물을 인력 또는 포크레인 (10W 또는 6W)으로 고르게 펼쳐주는 단계; 인력 시공시 다짐 콤팩터 또는 장비 시공시 포크레인에 특수 다짐 장비를 설치하여 콘크리트 혼합물을 다지는 단계; 및 다짐이 완료된 경사면에 양생포를 덮어 양생하는 단계를 포함하여 구성된다.
상기 시공 방법은 하안, 법면 또는 호안에 다공성 보습 콘크리트를 시공하는 것이며, 특히 다짐공정에 있어서 포크레인에 특수 다짐 장비인 포크레인 콤팩터를 설치하여 실시할 경우 호안 및 경사면에서의 콘크리트 시공의 한계를 극복할 수 있다.
본 발명은 법면, 하안 및 호안 식생용 다공성 콘크리트 구조물 시공에 적합하도록 포틀랜드 시멘트에 고로슬래그 및 실리카퓸을 최적 비율로 배합함으로써 포졸란 반응 및 잠재수경성 반응을 통하여 다공성 콘크리트의 강도를 개선하였다.
또한, 본 발명은 섬유, 라텍스 및 EVA를 사용하여 다공성 콘크리트 구조물의 휨 부착 강도를 향상하였다.
또한, 본 발명은 다공성 콘크리트 혼합물을 현장으로 운반할 때 운반거리, 현장여건 및 날씨를 고려하여 혼합물 중 응결 지연제를 가감하여 다공성 콘크리트의 현장 시공에 필요한 작업시간을 충분히 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 다공성 보습 콘크리트 혼합물은 공극율 15% 이상, 바람직하게는 공극율 20% 이상을 확보하며, 친수성 섬유를 사용하여 콘크리트의 보습 효과의 향상으로 인해 식물의 뿌리가 토사를 통과한 후 다공성 보습 콘크리트의 공극을 통해 지면에 뿌리를 활착시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다공성 보습 콘크리트 혼합물은 섬유가 pH 조절제를 흡수하여 콘크리트가 양생되는 동안 pH 조절제의 적절한 용출로 인해 콘크리트의 알칼리 성분을 억제하여 식물의 생장에 바람직한 역할을 수행한다.
또한, 본 발명의 다공성 보습 콘크리트 혼합물은 3성분계 시멘트 (포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 및 실리카퓸)를 사용하여 다공성 콘크리트의 강알칼리성을 pH 9~11로 낮추었으며, pH 조절제를 더 포함하여 식물이 적응할 수 있는 최적의 pH 값 (pH: 6~8)을 확보하여 식물의 식생을 원활하게 하며 하천 생태계를 보호할 수 있는 환경을 조성할 수 있다.
또한, 본 발명의 다공성 보습 콘크리트 혼합물은 다공성 콘크리트의 특성상 골재의 부착성이 매우 중요하기 때문에 골재에 대한 피복두께를 확보하기 위하여 스티렌 부타디엔 고무(Styrene butadiene rubber: SBR) 및 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene vinyl acetate: EVA) 중 1종 이상을 사용하여 우수한 부착강도 및 인장강도를 나타낸다.
또한, 본 발명은 응결 지연제를 포함하는 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트를 운반하여 현장 타설하므로 이미 제조된 블록을 이용한 사면 설치공사에 비하여 운반 및 보관비용이 현저히 저감된다.
또한, 본 발명은 다공성 콘크리트의 특성상 W/C (Water Cement Ratio)의 조절이 불가피하기 때문에 폴리카르본산 (Polycarboxylate :PC)계 감수제를 사용하여 공극률, 시멘트 입자의 양호한 분산성 및 콘크리트의 내구성을 확보하였다.
또한, 본 발명의 다공성 보습 콘크리트 혼합물은 동결융해저항성이 높은 것으로 나타나 동절기에도 우수한 내구성을 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 사면 식생용 다공성 보습 콘크리트 혼합물이 적용될 수 있는 사면의 예를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 사면 식생용 다공성 보습 콘크리트 혼합물의 적용 상태도를 나타낸 단면도이다.
도 3은 의 사면 식생용 다공성 보습 콘크리트 혼합물로 제조한 콘크리트 공시체의 동결융해시험 1 사이클(조건변화)을 나타내는 그래프이다.
아래에서는 구체적인 다공성 보습 콘크리트 혼합물의 실시예 및 비교예를 들어 본 발명의 구성을 좀 더 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사면 식생용 다공성 보습 콘크리트 혼합물은 3성분계 시멘트 중 포틀랜드 시멘트 200 kg/㎥, 40 kg/㎥의 고로슬래그, 40 kg/㎥의 실리카퓸, 75 kg/㎥의 물, 1,530 kg/㎥의 골재, 0.6kg/㎥의 섬유와, 6 kg/㎥의 pH 조절제와, 9 kg/㎥의 점착 개선제와, 1.5 kg/㎥의 응결 지연제와, 1.5 kg/㎥의 감수제를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 사면 식생용 다공성 보습 콘크리트 혼합물은 25mm 체의 통과중량 백분율이 100 중량%, 13mm 체의 통과중량 백분율이 1~20 중량%, 5mm 체의 통과중량 백분율이 1~20 중량%, 2.5mm 체의 통과중량 백분율이 1~15 중량%인 Gmax25 골재 또는 20mm 체의 통과중량 백분율이 100 중량%, 13mm 체의 통과중량 백분율이 1~20 중량%, 5mm 체의 통과중량 백분율이 1~20 중량%, 2.5mm 체의 통과중량 백분율이 1~15 중량%인 Gmax20 골재 중 선택된 1종 이상을 사용하며, 본 발명의 실시예에서는 위 Gmax25 골재 및 Gmax20 골재 중 Gmax20 골재를 사용하였다.
이하, 본 발명의 구성 및 효과를 실시예 및 비교예에 의거하여 설명하나, 본 발명이 다음 실시예 및 비교예에 한정되는 것이 아님은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
1. 골재입도
아래 표 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 사용된 골재입도이다.
체의 구멍크기
(mm) 		20~13mm 골재의 통과 중량
(%)
25 100
20 95
13 17
5 13
2.5 6
2. 콘크리트 배합
아래 표 4와 같은 배합비로 다공성 보습 콘크리트 공시체를 제조하였으며 비교를 위하여 3성분계 시멘트를 사용한 실시예와, 일반 포틀랜드 시멘트 및 고로슬래그 시멘트를 사용한 배합을 실시하였다.
구 분 물 3성분계 시멘트 골재 섬유 pH
조절제 		점착
개선제 		응결
지연제 		감수제
C SG SF G
실시예 1 75 200 40 40 1,530 0.6 6 9 1.5 1.5

비교예 		1 75 280 0 0 1,530 0 0 9 0 1.5
2 75 240 40 0 1,530 0 0 0 0 1.5
3 75 200 40 40 1,530 0 0 0 1.5 1.5
4 75 200 40 40 1,530 0 0 9 1.5 1.5
5 75 200 40 40 1,530 0 6 0 1.5 1.5
6 75 200 40 40 1,530 0 6 9 1.5 1.5
7 75 200 40 40 1,530 0.6 0 0 1.5 1.5
8 75 200 40 40 1,530 0.6 0 9 1.5 1.5
9 75 200 40 40 1,530 0.6 6 0 1.5 1.5
·단위량(kg/m3)
·C = 시멘트, SG = 고로슬래그, SF = 실리카퓸, G = 골재
3. 실험 방법
(1) 공극율
콘크리트의 공극율 시험은 Φ 100×200 mm인 시험체를 일본 콘크리트공학협회 에코콘크리트 연구위원회의 포러스 콘크리트의 공극율 시험방법 중 용적법에 준하여 재령 7일에 다음 식으로 산출하였다.
Figure 112021066082942-pat00003
여기에서,
Figure 112021066082942-pat00004
: 콘크리트의 공극율 (%)
Figure 112021066082942-pat00005
: 콘크리트 공시체의 수중중량 (g)
Figure 112021066082942-pat00006
: 콘크리트 공시체의 25시간 방치 후 기건중량 (g)
Figure 112021066082942-pat00007
: 시험체의 용적 (㎠).
(2) 건조수축
건조수축 시험은 KS F 2424 (모르타르 및 콘크리트의 길이변화 시험방법)의 다이얼 게이지 방법에 준하여 100×100×400 mm 각주형 시험편을 제작한 후 실시하였으며, 습윤상태로 20±2℃ 조건에서 양생기간을 거쳐 재령 1일에 탈형한 후 20±2℃ 조건에서 수중양생을 실시하였다. 길이 변화율은 재령 28일에 다음 식에 따라 산출하였다.
Figure 112021066082942-pat00008
여기에서,
Figure 112021066082942-pat00009
: 길이변화율 (%)
Figure 112021066082942-pat00010
: 28일 양생 후 콘크리트 공시체의 길이 (mm)
Figure 112021066082942-pat00011
: 탈형 후 콘크리트 공시체의 길이 (mm)
(3) 식물 발아율
식물 발아율은 300×300×50 mm 시험체를 제작하여 초본 및 목본식물 중 1종을 선택하여 씨앗을 뿌려 양생 7일 후에 씨앗의 발아율을 다음 식에 따라 산출하였다.
발아율(%) = 정상아생수 / 치상종자수 × 100
여기에서,
발아율 : 식물이 발아한 정도
정상아생수 : 정상발아한 씨앗의 개수
치상종자수 : 도포한 씨앗의 총 개수
(4) pH
pH는 50×50×50 mm 시험체를 20±3℃ 조건에서 수중 양생 후 재령 28일에 시험체 부피 5배의 증류수에 1일간 침지하여 밀봉한 후 유리전극과 비교전극으로 구성된 실험장치로 측정하였다.
(5) 압축강도
콘크리트의 압축강도 시험은 Φ 100×200 mm의 시험체를 제작하여 KS F 2405 (콘크리트의 압축강도 시험방법)에 준하여 20±3 ℃ 조건에서 수중 양생 후 재령 28일에 측정하였으며, 다음 식에 따라 산출하여 유효숫자 3자리로 한다.
Figure 112021066082942-pat00012
여기에서,
f c : 압축강도 (MPa)
P: 최대 하중 (N)
d: 공시체 지름.
(6) 휨 강도
콘크리트의 휨 강도 시험은 100×100×400 mm의 시험체를 제작하여 KS F 2408 (콘크리트의 휨 강도 시험방법)에 준하여 20±3 ℃ 조건에서 수중 양생 후 재령 28일에 측정하였으며, 다음 식에 따라 산출하여 유효숫자 3자리로 한다.
Figure 112021066082942-pat00013
여기에서,
f b : 휨 강도 (MPa)
P: 시험기가 나타내는 최대 하중 (N)
l : 지간
b : 파괴 단면의 너비 (mm)
h : 파괴 단면의 높이 (mm).
(7) 응결
3성분계 시멘트를 사용하여 시멘트 페이스트로 시편을 제작하였으며, KS L ISO9597 (시멘트의 응결 및 안정성 시험방법)에 준하여 보다 정밀하게 측정하기 위하여 5분 간격으로 측정하였다.
(8) 동결융해
콘크리트의 동결융해 시험은 Φ 100×200 mm 시험체를 제작하여 KS F 2456 (급속 동결 융해에 대한 콘크리트의 저항 시험방법)에 준하여 수중동결 및 수중융해의 A 방법으로 실시하였다. 도 3과 같이 -18℃에서 4℃까지를 1 사이클로 하였으며, 매 30 사이클마다 다음 식 3.4에 따라 상대 동탄성 계수를 측정한 후 300 사이클에서 다음 식에 따라 내구성 지수를 평가하였다.
Figure 112021066082942-pat00014
(3.4)
여기에서,
P c : 동결융해 C 사이클 후의 상대 동탄성 계수 (%)
n o : 동결융해 0 사이클에서의 변형 진동의 1차 공명 진동수 (Hz)
n c : 동결융해 C 사이클 후의 변형 진동의 1차 공명 진동수 (Hz).
Figure 112021066082942-pat00015
(3.5)
DF: 시험용 공시체의 내구성 지수
P: N사이클에서의 상대 동 탄성 계수 (%)
N: 상대 동탄성 계수가 60%가 되는 사이클 수 또는 동결 융해로의 노출이 끝나게 되는 순간의 사이클 수
M: 동결 융해로의 노출이 끝날 때의 사이클 수.
4. 실험 결과
상기 실시예 및 비교예에 따른 콘크리트 양생 7일 후 공극율, 양생 28일 후 압축강도, 휨강도, pH 및 동결융해 시험 결과는 아래 표 5와 같다.
구 분 시험 항목
공극율
(%) 		압축강도
( MPa ) 		휨강도
( MPa ) 		건조수축
(%) 		발아율
(%) 		pH 동결융해
(%) 		응결( hour:min )
초결 종결
실시예 1 20.28 20.33 2.54 0.2 78 7.2 99.0 6:45 8:10

비교예 		1 20.13 14.21 1.87 2.2 21 12.2 87.2 5:45 7:30
2 20.33 15.07 1.88 2.1 28 10.9 90.4 5:50 7:30
3 20.37 18.74 1.96 1.8 32 9.8 96.7 6:40 7:55
4 20.41 19.27 2.24 1.7 34 9.3 97.5 6:35 8:00
5 20.40 18.03 2.01 1.9 65 8.2 96.7 6:40 7:55
6 20.29 19.56 2.36 1.7 68 7.6 98.1 6:40 8:05
7 20.27 19.06 2.34 0.3 39 9.8 97.3 6:45 8:05
8 20.32 20.28 2.51 0.3 42 9.6 98.5 6:40 8:00
9 20.49 18.93 2.22 0.4 73 7.5 97.4 6:45 8:10
위 표 5의 공극율 시험 결과를 보면, 물, 시멘트 및 골재의 비율이 고정되어있기 때문에 배합에 관계없이 실시예와 비교예 모두 공극율 20% 이상으로 측정되었으며, 본 발명의 다공성 보습 콘크리트 혼합물에 식물의 뿌리의 침투 및 지면 활착이 원활하게 이루어질 정도의 공극율임을 확인할 수 있었다.
반면, 압축강도 및 휨강도 시험 결과에서는 고로슬래그, 실리카퓸, 섬유 및 점착 개선제의 투입 여부에 따라 시료 간에 차이가 나타났으며, 포틀랜드 시멘트만 사용한 비교예 1 및 포틀랜드 시멘트와 고로슬래그의 혼합인 비교예 2의 경우 압축강도 14.21, 15.07MPa 및 휨 강도 1.87, 1.88MPa로 나타났으며, 3성분계 시멘트 콘크리트에 점착 개선제가 첨가되지 않은 배합인 비교예 3번, 5번, 7번 및 9번 배합의 경우 압축강도 18.74, 18.03, 19.06, 18.93MPa 및 휨 강도 1.96, 2.01, 2.34, 2.22MPa로 나타났다. 또한, 3성분계 시멘트 콘크리트에 점착 개선제가 첨가된 배합에서는 압축강도 19.27, 19.56MPa 및 휨 강도 2.24, 2.36MPa로 나타났으며, 3성분계 시멘트 콘크리트에 섬유가 첨가된 배합에서는 압축강도 19.06, 18.93MPa 및 휨 강도 2.34, 2.22MPa로 측정되었다. 특히, 3성분계 시멘트 콘크리트에 점착개선제와 섬유가 첨가된 배합에서는 압축강도 20.28, 20.33MPa 및 휨 강도 2.51, 2.54MPa로 높은 강도를 확보하는 것으로 나타났다. 따라서, 3성분계 시멘트, 점착 개선제 및 섬유의 강도 증진 효과가 뛰어난 것으로 판단된다.
건조수축 시험 결과, 섬유를 첨가한 실시예 1 및 비교예 7번, 8번, 9번 배합에서 0.5% 미만을 나타내었으며, 비교예 1번, 2번, 3번, 4번, 5번, 6번 배합의 섬유 미첨가 배합에서는 건조수축율이 모두 1.7% 이상으로 나타나 섬유 첨가에 의한 건조수축율의 개선이 확연하게 나타났다.
또한, 각 시료의 pH 측정 결과, 비교예 1 및 비교예 2의 경우 보통 포틀랜드 시멘트 콘크리트인 비교예 1에서 pH 12.2 및 고로슬래그 시멘트 콘크리트인 비교예 2에서 pH 10.9로 측정되었으며, 3성분계 시멘트 콘크리트에 pH 조절제가 사용되지 않은 배합인 비교예 3번, 4번, 7번, 8번에서는 pH 값이 각각 9.8, 9.3, 9.8, 9.6으로 측정되었다. 또한, 3성분계 시멘트 콘크리트에 pH 조절제를 사용한 배합인 비교예 5 및 비교예 6의 경우 pH 값이 각각 8.2, 7.6으로 나타났으며, 3성분계 시멘트 콘크리트에 섬유와 pH 조절제를 사용한 배합인 비교예 9 및 실시예 1의 경우 pH 값이 각각 7.5, 7.2로 나타났다.
발아율 실험 결과, 실시예 1번 배합의 경우 3성분계 시멘트 콘크리트에 pH 조절제 및 점착 개선제, 섬유의 첨가됨에 따라 식물 뿌리의 활착이 원활하게 이루어질 수 있는 pH 값이 측정되어 78%의 높은 발아율을 나타내었다. 점착 개선제를 첨가하지 않은 비교예 9번 배합의 경우 실시예 1에 비해 상대적으로 낮은 73%의 발아율을 보였고, pH 조절제를 적용하지 않은 비교예 1번, 2번, 3번, 4번, 7번, 8번 배합의 경우에는 50% 이하의 매우 낮은 발아율을 보였다. 그리고 친수성 섬유의 보수성을 확인하기 위해 비교예 3번 배합과 7번 배합을 살펴보면, 섬유가 첨가된 비교예 7번 배합의 발아율이 39%, 섬유가 첨가되지 않은 비교예 3번 배합의 발아율이 32%로 나타났다. 섬유의 첨가만으로 7%의 발아율 차이를 보이고 있는 실험 결과는 친수성 섬유가 식물이 발아 및 성장할 수 있는 보수성 효과를 보유하고 있음을 나타내고 있다. 따라서 3성분계 시멘트 및 pH 조절제의 사용은 pH 조절 효과가 뛰어나 식물의 발아율을 증대시킬 수 있음을 확인할 수 있으며, 여기에 점착 개선제와 친수성 섬유를 첨가함에 따라 식물의 발아율을 더욱 개선할 수 있는 것으로 판단된다.
응결 시험 결과, 응결 지연제를 사용하지 않은 배합인 비교예 1 및 비교예 2의 경우, 각각 초결 5시간 45분, 5시간 50분 및 종결 7시간 30분으로 측정되었으며, 응결 지연제를 사용한 배합인 비교예 3번, 4번, 5번, 6번, 7번, 8번, 9번 및 실시예 1의 경우 초결 6시간 35분 ~ 6시간 45분 및 종결 7시간 55분 ~ 8시간 10분으로 측정되어 응결 지연제의 첨가에 따른 응결 지연 효과가 높은 것으로 나타났다.
또한, 동결융해 시험 결과 보통 포틀랜드 시멘트 콘크리트인 비교예 1번을 제외한 나머지 배합에서 모두 내구성 지수 90 이상을 나타내었으며, 특히 3성분계 시멘트 콘크리트에 섬유, pH 조절제, 점착 개선제, 응결 지연제 및 고성능 감수제를 첨가한 배합인 실시예 1번 배합에서 내구성 지수 99 이상을 나타내어 동결융해 저항성이 뛰어난 것으로 나타났다.

Claims (13)

  1. 보통 포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 및 실리카퓸이 각각 중량 대비 6~8:1~2:1~2 비율로 혼합된 3성분계 시멘트 10~20 중량%;
    친수성 셀룰로오스 섬유 및 콘셀 섬유 중 선택된 1종 이상이며, 길이 2~30mm, 탄성 계수 55 GPa 이상, 인장강도 500 MPa 이상인 섬유 0.01~0.05 중량%;
    pH 조절제 0.2~0.4 중량%;
    스티렌 부타디엔 고무 (Styrene Butadiene Rubber: SBR) 및 에틸렌 비닐 아세테이트 (Ethylene Vinyl Acetate: EVA) 중에서 선택된 1종 이상의 점착 개선제 0.3~0.6 중량%;
    물 3~7 중량%;
    25mm 체의 통과중량 백분율이 100 중량%, 13mm 체의 통과중량 백분율이 1~20 중량%, 5mm 체의 통과중량 백분율이 1~20 중량%, 2.5mm 체의 통과중량 백분율이 1~15 중량%인 Gmax25 골재 또는 20mm 체의 통과중량 백분율이 100 중량%, 13mm 체의 통과중량 백분율이 1~20 중량%, 5mm 체의 통과중량 백분율이 1~20 중량%, 2.5mm 체의 통과중량 백분율이 1~15 중량%인 Gmax20 골재 중 선택된 1종 이상의 골재 75~85 중량%;
    리그닌설폰산, 카르복실산, 당류 및 인산염 중 선택된 1종 이상의 응결 지연제 0.05~0.1 중량%; 및
    폴리카르본산 (Polycarboxylate)계 감수제 0.05~0.1 중량%;를 포함하며,
    타설 후 다공성 보습 콘크리트가 pH 6~8, 공극율 20% 이상 25% 이하, 동결융해지수 95% 이상, 압축강도 20 MPa 이상, 휨강도가 2.5 MPa 이상을 나타내는 것을 특징으로 하는, 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 혼합물.
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  8. a) 사면을 고르게 다지는 안정화 단계;
    b) 안정화된 사면의 상·하부에 콘크리트 거더 및 유지부재를 설치하는 단계;
    c) 콘크리트 거더 및 유지부재가 설치된 사면에 콘크리트의 수축 또는 팽창에 의한 균열을 예방하기 위하여 시공 이음 부재를 설치하는 단계;
    d) 토사의 유출 및 지반침하를 방지하기 위하여 시공 이음 부재가 설치된 사면에 부직포를 덮는 단계;
    e) 보통 포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 및 실리카퓸이 각각 중량 대비 6~8:1~2:1~2 비율로 혼합된 3성분계 시멘트 10~20 중량%; 친수성 셀룰로오스 섬유 및 콘셀 섬유 중 선택된 1종 이상이며, 길이 2~30mm, 탄성 계수 55 GPa 이상, 인장강도 500 MPa 이상인 섬유 0.01~0.05 중량%; pH 조절제 0.2~0.4 중량%; 스티렌 부타디엔 고무 (Styrene Butadiene Rubber: SBR) 및 에틸렌 비닐 아세테이트 (Ethylene Vinyl Acetate: EVA) 중에서 선택된 1종 이상의 점착 개선제 0.3~0.6 중량%; 물 3~7 중량%; 25mm 체의 통과중량 백분율이 100 중량%, 13mm 체의 통과중량 백분율이 1~20 중량%, 5mm 체의 통과중량 백분율이 1~20 중량%, 2.5mm 체의 통과중량 백분율이 1~15 중량%인 Gmax25 골재 또는 20mm 체의 통과중량 백분율이 100 중량%, 13mm 체의 통과중량 백분율이 1~20 중량%, 5mm 체의 통과중량 백분율이 1~20 중량%, 2.5mm 체의 통과중량 백분율이 1~15 중량%인 Gmax20 골재 중 선택된 1종 이상의 골재 75~85 중량%; 리그닌설폰산, 카르복실산, 당류 및 인산염 중 선택된 1종 이상의 응결 지연제 0.05~0.1 중량%; 및 폴리카르본산 (Polycarboxylate)계 감수제 0.05~0.1 중량%;를 포함하며, 운반거리, 현장여건 또는 날씨에 따라 응결 지연제의 첨가량을 조절하여 타설 후 콘크리트의 pH 6~8, 공극율 20% 이상 25% 이하, 동결융해지수 95% 이상, 압축강도가 20 MPa 이상, 휨강도가 2.5 MPa 이상인, 섬유를 사용한 다공성 보습 콘크리트 혼합물을 제조하는 단계;
    f) 위와 같이 제조된, 섬유를 사용한 다공성 보습 콘크리트 혼합물을 시공 현장으로 운반하는 단계;
    g) 상기 d)의 부직포가 덮인 사면에 섬유를 사용한 다공성 보습 콘크리트 혼합물을 포설하는 단계;
    h) 상기 g)의 사면에 포설된 섬유를 사용한 다공성 보습 콘크리트 혼합물을 고르게 펼치고 다짐하는 단계; 및
    i) 다짐 완료 후 양생하는 단계;를 포함하는 섬유를 사용한 사면 식생용 현장 타설형 다공성 보습 콘크리트 시공 방법.
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