KR102594516B1 - 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법 및 이에 사용되는 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물 - Google Patents
저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법 및 이에 사용되는 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법 및 이에 사용되는 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물이 개시된다. 본 발명에 따른 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법은, 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 배합하는 단계, 상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 성형 몰드에 투입하여 강성관을 성형하는 단계, 상기 성형 몰드 내에서 상기 강성관을 양생시키는 단계, 및 상기 강성관으로부터 상기 성형 몰드를 탈형하는 단계를 포함하고, 상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는 무기 폴리머 결합재, 유기 폴리머 혼화제, 잔골재, 굵은골재 및 물을 구성성분으로 포함한다.
Description
본 발명은 오수 및/또는 우수를 흘려 보내기 위한 하수관 등으로 사용되는 콘크리트 강성관을 제조하기 위한 방법 및 이에 사용되는 콘크리트 조성물에 관한 것이다.
오수 및/또는 우수를 흘려 보내기 위한 하수관의 종류는 크게 강성관과 연성관으로 구분될 수 있는데, 강성관은 흄관, VR관, PC관 등의 콘크리트 관과 레진관이 대표적이고, 연성관은 PVC관과 PE관이 대표적이다.
연성관은 강성관에 비해 재질상 외부 압력과 열에 약하고 파열, 처짐, 변형 등이 발생하기 쉬워서 하수관으로서의 사용이 제한적일 수 밖에 없다.
강성관으로 분류되는 흄관 등의 콘크리트 관은 압축강도는 비교적 우수하나 취성이 약해 균열강도가 떨어지고 내부식성, 내산성, 내염성 등의 내화학성능이 하수관으로서 요구되는 성능에 미치지 못하는 문제점이 있다. 또한, 콘크리트 관은 시멘트를 결합재로 사용함에 따라 그 제조 과정에서 다량의 이산화탄소를 발생시켜 탄소 배출량이 많아 친환경적이지 못하다는 문제점이 있다.
특히, 하수관은 오수에 포함된 음식물 쓰레기 등의 오물의 부패로 인한 부식이나 침식과 겨울철 제설제로 인한 염해가 발생하기 쉬운 환경이라는 점에서 내화학성은 하수관으로서 요구되는 성능 중에서도 매우 중요한 성능이라 할 수 있다.
한편, 강성관으로 분류되는 레진관은 압축강도, 균열강도 및 내화학성 모두 우수하지만 가격이 너무 비싸다는 문제점이 있다.
관련 선행기술문헌으로는 등록특허공보 제10-1827960호(발명의 명칭: 라텍스 개질 콘크리트를 포함하는 교면 포장층 및 이의 시공 방법, 공고일자: 2018년 02월 13일) 및 등록특허공보 제10-2010278호(발명의 명칭: LMC를 이용한 도로 포장 및 LMC를 이용한 도로 포장 보수 방법, 공고일자: 2019년 08월 13일) 등이 있다.
본 발명의 목적은, 오수 및/또는 우수를 흘려 보내기 위한 하수관 등으로 사용되는 콘크리트 강성관을 제조함에 있어서, 종래의 일반 콘크리트 강성관과 비교하여 그 제조 과정에서 발생하는 탄소 배출량을 대폭 저감시키면서도, 압축강도, 균열하중 등의 기계적 성능 및 내부식성, 내산성, 내염성 등의 내화학성능이 매우 우수한 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법 및 이에 사용되는 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 배합하는 단계, 상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 성형 몰드에 투입하여 강성관을 성형하는 단계, 상기 성형 몰드 내에서 상기 강성관을 양생시키는 단계, 및 상기 강성관으로부터 상기 성형 몰드를 탈형하는 단계를 포함하고, 상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는 무기 폴리머 결합재, 유기 폴리머 혼화제, 잔골재, 굵은골재 및 물을 배합하여 제공되는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 강성관을 성형하는 단계는 상기 성형 몰드에 상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 투입한 후 상기 성형 몰드를 회전시키는 원심 성형 방식으로 상기 강성관을 성형하고, 상기 강성관을 양생시키는 단계는 증기 양생 방식으로 상기 성형 몰드 내의 상기 강성관을 양생시킬 수 있다.
바람직하게, 상기 무기 폴리머 결합재는 광물질 분말 및 수화촉진재 분말로 구성되며, 상기 광물질 분말은 고로슬래그 분말, 플라이애쉬, 천연포졸란 분말, 실리카흄, 메타카올린 분말 및 실리카 분말 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 구성되고, 상기 수화촉진재 분말은 칼슘설포알루미네이트 분말, 비정질 칼슘알루미네이트 분말, 무수석고 분말, 알칼리 분말, 소석회, 생석회, 과소생석회, 리튬카보네이트 및 유기산 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 구성될 수 있다. 이때, 유기산은 주석산, 구연산, 글루콘산염 등을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 무기 폴리머 결합재는 그 전체 중량에 대하여 광물질 분말 60~95중량% 및 수화촉진재 분말 5~40중량%로 구성되며, 상기 광물질 분말은 그 전체 중량에 대하여 고로슬래그 분말 30~80중량% 및 플라이애쉬 20~70중량%를 혼합하여 구성되고, 상기 수화촉진재 분말은 그 전체 중량에 대하여 칼슘설포알루미네이트 분말 30~70중량%, 무수석고 분말 25~65중량%, 리튬카보네이트 1~3중량% 및 유기산 1~3중량%를 혼합하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 유기 폴리머 혼화제는 SB 라텍스 폴리머, VAE 라텍스 폴리머, 아크릴 라텍스 폴리머, 폴리카복실산 폴리머 및 폴리우레탄 폴리머 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 유기 폴리머 혼화제는 그 전체 중량에 대하여 상기 SB 라텍스 폴리머 20~80중량% 및 상기 아크릴 라텍스 폴리머 20~80중량%를 혼합하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 유기 폴리머 혼화제는 아크릴산을 반응성 실란과 함께 수분산 조건에서 중합반응시키는 공정을 통해 유기-무기 하이브리드 폴리머 타입의 혼화제로 제공될 수 있다.
바람직하게, 상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는 그 전체 중량에 대하여 상기 무기 폴리머 결합재 10~30중량%, 상기 유기 폴리머 혼화제 0.1~5중량%, 상기 잔골재 10~50중량%, 상기 굵은골재 30~55중량% 및 상기 물 3~15중량%로 배합될 수 있다.
바람직하게, 상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는 상기 무기 폴리머 결합재에 대하여 포틀랜드 시멘트를 포함한 수경성 결합재를 상기 무기 폴리머 결합재의 50중량% 이하로 치환하여 배합될 수 있다.
상기 목적은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 강성관의 제조에 사용되는 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물로서, 무기 폴리머 결합재, 유기 폴리머 혼화제, 잔골재, 굵은골재, 및 물를 구성성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물에 의해 달성된다.
본 발명은 오수 및/또는 우수를 흘려 보내기 위한 하수관 등으로 사용되는 콘크리트 강성관을 제조함에 있어서, 시멘트 대신에 친환경적인 무기물 폴리머 결합재를 사용함으로써 종래의 일반 콘크리트 강성관과 대비하여 그 제조 과정에서 발생하는 탄소 배출량을 대폭 저감시킬 수 있고, 유기물 폴리머 혼화제를 추가로 배합함으로써 종래의 일반 콘크리트 강성관과 대비하여 압축강도, 균열하중 등의 기계적 성능 및 내부식성, 내산성, 내염성 등의 내화학성능을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다.
도 2는 비교예 1에 따른 일반 콘크리트 흄관 및 본 발명의 실시예 1에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관에 대해 압축강도 시험을 실시한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 3은 비교예 1에 따른 일반 콘크리트 흄관 및 본 발명의 실시예 1에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관에 대해 균열하중 시험을 실시한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 4는 비교예 1에 따른 일반 콘크리트 흄관 및 본 발명의 실시예 1에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관에 대해 염화칼슘 2.5mol 수용액 침지 일수에 따른 압축강도 증감률 시험을 실시한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 2는 비교예 1에 따른 일반 콘크리트 흄관 및 본 발명의 실시예 1에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관에 대해 압축강도 시험을 실시한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 3은 비교예 1에 따른 일반 콘크리트 흄관 및 본 발명의 실시예 1에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관에 대해 균열하중 시험을 실시한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 4는 비교예 1에 따른 일반 콘크리트 흄관 및 본 발명의 실시예 1에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관에 대해 염화칼슘 2.5mol 수용액 침지 일수에 따른 압축강도 증감률 시험을 실시한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법은 하수도에서 오수 및/또는 우수(빗물)를 흘려 보내기 위한 하수관 등으로 사용되는 강성관을 제조하기 위한 방법으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면 도 1에 도시된 바와 같이 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 배합하는 단계(S110), 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 성형 몰드에 투입하여 강성관을 성형하는 단계(S120), 성형 몰드 내에서 강성관을 양생시키는 단계(S130), 및 강성관으로부터 성형 몰드를 탈형하는 단계(S140)를 포함한다.
먼저, 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 배합하는 단계(S110)는 강성관을 제조하기 위한 재료가 되는 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트의 구성성분들을 미리 정해진 배합비에 따라 각 구성성분을 계량하고 이들 구성성분을 믹싱 장비를 통해 골고루 혼합하는 단계이다. 여기서, 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는 무기 폴리머 결합재, 유기 폴리머 혼화제, 잔골재, 굵은골재 및 물을 배합하여 제공되는데, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물의 구성성분 및 그 배합비(함량)에 대한 상세한 내용은 후술하기로 한다.
다음으로, 강성관을 성형하는 단계(S120)는 앞서 S110 단계에서 배합이 완료된 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 성형 몰드의 내부에 적당한 양으로 투입하여 강성관을 성형하는 단계이다. 여기서, 성형 몰드는 강철 재질의 상부 몰드와 하부 몰드가 서로 결합된 구조로 제공되고, 그 내부 공간은 제조하고자 하는 강성관의 형상에 대응하는 형상으로 마련된다. 일반적으로, 성형 몰드는 원형 단면을 갖는 강성관을 제조하기 위해 전체적으로 원형 단면을 갖는 중공형 구조로 제작된다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 사각 단면을 갖는 강성관을 제조하기 위해 사각 원형 단면을 갖는 중공형 구조의 성형 몰드가 사용될 수 있다. 한편, 성형 몰드의 내부 공간에는 강성관의 인장강도 등을 증가시키기 위해 철근이 배근될 수 있다.
이때, 강성관을 성형하는 단계(S120)에서 조직이 치밀하고 강도가 뛰어난 강성관을 성형하기 위해, 성형 몰드의 내부에 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 투입한 후, 성형 몰드를 중심축을 기준으로 고속으로 회전시켜 성형하는 원심 성형 방식으로 강선관을 성형하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명에 있어서 강성관은 원심력 콘크리트관에 해당하는 이른바 '흄관(Hume pipe)'으로 제공되는 것이 바람직하다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 다른 다양한 성형 방식으로 강선관을 제조할 수 있는데, 예컨대 본 발명에 있어서 강성관은 흄관과 함께 하수관으로 많이 사용되고 있는 'VR관(Vibrated & Rolled Pipe)'으로 제공될 수 있다. 참고로, VR관은 진동 롤전압 콘크리트관을 말한다.
다음으로, 강성관을 양생시키는 단계(S130)는 앞서 S120 단계에서 성형이 완료된 강성관, 즉 성형 몰드의 내부에 투입되어 강성관으로 성형된 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트가 요구되는 압축강도, 균열강도 등이 충분히 발현되도록 성형 몰드 내에서 강성관을 일정 시간 동안 양생시키는 단계이다.
이때, 강성관을 양생시키는 단계(S130)에서 증기 양생 방식으로 성형 몰드 내의 강성관을 양생시키는 것이 바람직하다. 구체적으로, 강성관 성형이 완료되면 강성관이 포함된 성형 몰드를 증기양생조로 이동시킨 후, 적절한 승온 속도(예컨대 20℃/시간)에 따라 승온하여 미리 설정된 온도(예컨대 60℃)에서 미리 설정된 시간(예컨대 4시간)동안 증기 양생을 실시할 수 있다. 참고로, 미리 설정된 시간 동안 증기 양생이 완료된 후에는 자연 방치하여 온도가 자연히 하강하도록 한다.
다음으로, 성형 몰드를 탈형하는 단계(S140)는 앞서 S130 단계에서 양생이 완료된 강성관으로부터 성형 몰드를 탈형하는 단계이다. 구체적으로, 성형 몰드를 탈형하는 단계(S140)에서 성형 몰드를 구성하는 상부 몰드와 하부 몰드의 체결을 풀어 강성관을 외부로 노출시킨 후, 크레인 등의 장비를 사용하여 성형 몰드 안에 있는 강성관을 성형 몰드 밖으로 꺼낼 수 있다.
참고로, 위와 같은 단계들에 의해 제조된 강성관은 야적장으로 이동시켜 일정기간 보관하고 있다가, 시공 현장 등에서 요청이 들어오면 소정의 검사를 거친 후 출하된다.
이하, 본 발명에 따른 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법에 사용되는 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물의 구성성분 및 그 배합비에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물은 무기 폴리머 결합재, 유기 폴리머 혼화제, 잔골재, 굵은골재 및 물을 구성성분으로 포함한다. 그리고, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물은 필요에 따라 고성능감수제를 구성성분으로 더 포함할 수 있다. 여기서, 무기 폴리머 결합재는 광물질 분말 및 수화촉진재 분말를 혼합하여 구성된다.
여기서, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물은 종래에 하수관으로 사용되는 흄관을 제조하기 위한 콘크리트 조성물에서 결합재로 포틀랜드 시멘트(예컨대, 1종 보통 포틀랜드 시멘트) 또는 포틀랜드 시멘트를 주원료로 하는 수경성 결합재 대신에 친환경적인 광물질 분말과 수화촉진재 분말을 혼합한 무기 폴리머 결합재를 사용한다. 일반적으로, 포틀랜드 시멘트는 그 제조 공정에서 다량의 이산화탄소를 발생시키는 반면, 본 발명에서 무기 폴리머 결합재는 고로슬래그 분말, 플라이애쉬 등의 광물질 분말을 사용하므로 그에 따른 탄소 배출량이 감소하여 기후 변화 예방과 환경 보전에 기여할 수 있다. 참고로, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는 결합재로 포틀랜드 시멘트를 사용하는 종래의 시멘트 콘크리트와 비교하여 탄소 배출량을 95% 이상 저감시킬 수 있을 것으로 기대된다.
다만, 이와 다르게 본 발명에 있어서 무기 폴리머 결합재는 포틀랜드 시멘트를 포함한 수경성 결합재로 일부 치환될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는 무기 폴리머 결합재에 대하여 포틀랜드 시멘트를 포함한 수경성 결합재로 일부 치환하여 배합될 수 있는데, 이때 이때 수경성 결합재는 무기 폴리머 결합재의 50중량% 이하로 치환되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물에 있어서, 무기 폴리머 결합재는 앞서 설명한 바와 같이 광물질 분말 및 수화촉진재 분말로 구성된다.
무기 폴리머 결합재를 구성하는 광물질 분말은 고로슬래그 분말, 플라이애쉬, 천연포졸란 분말, 실리카흄, 메타카올린 분말 및 실리카 분말 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 구성될 수 있다. 바람직하게, 광물질 분말은 고로슬래그 분말과 플라이애쉬를 혼합하여 구성되는데, 광물질 분말의 전체 중량(100중량%)에 대하여 고로슬래그 분말 20~80중량% 및 플라이애쉬 20~80중량%를 혼합하여 구성될 수 있다. 가장 바람직하게, 광물질 분말은 그 전체 중량에 대하여 고로슬래그 분말 50중량% 및 플라이애쉬 50중량%를 혼합하여 구성될 수 있다.
참고로, 고로슬래그는 제철 과정에서 철광석으로부터 선철을 만들 때 얻어지는 부산물로서 철광석 중에 불순물이 코크스의 재와 석회석과 반응하여 생긴 용융물이다. 이러한 고로 슬래그는 잠재 수경성 물질로 물과 접촉하게 되면 수화반응이 빠르지 않아서 결합재로 사용되는 경우 유동성이 우수하고 장기적인 강도 특성을 개선할 수 있다. 플라이애쉬는 발전소 등의 미분탄 보일러의 연도 가스로부터 집진기로 채취한 애쉬를 말한다. 플라이애쉬는 양질의 포졸란(Pozzolan)으로 입자 크기는 시멘트와 같은 정도이며 실리카와 알루미나가 주성분이고 통상적으로 콘크리트에 섞으면 볼 베어링처럼 작용하여 작업성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 무기 폴리머 결합재를 구성하는 수화촉진재 분말은 칼슘설포알루미네이트 분말, 비정질 칼슘알루미네이트 분말, 무수석고 분말, 알칼리 분말, 소석회, 생석회, 과소생석회, 리튬카보네이트 및 유기산 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 구성될 수 있다. 이때, 유기산은 구연산, 주석산, 글루콘산염 등을 포함할 수 있다. 참고로, 칼슘설포알루미네이트 분말 및 비정질 칼슘알루미네이트 분말은 각각 CSA 분말 및 비정질 C12A7 분말이라고도 한다. 바람직하게, 수화촉진재 분말은 칼슘설포알루미네이트 분말, 무수석고 분말, 리튬카보네이트 및 유기산을 혼합하여 구성되는데, 수화촉진재 분말의 전체 중량(100중량%)에 대하여 칼슘설포알루미네이트 분말 30~70중량%, 무수석고 분말 25~65중량%, 리튬카보네이트 0.1~3중량% 및 유기산 0.1~3중량%를 혼합하여 구성될 수 있다. 가장 바람직하게, 수화촉진재 분말은 그 전체 중량에 대하여 칼슘설포알루미네이트 분말 58중량%, 무수석고 분말 40중량%, 리튬카보네이트 1중량% 및 구연산 1중량%를 혼합하여 구성될 수 있다. 참고로, 구연산은 시트르산(Citric acid)을 통상적으로 부르는 명칭이다.
위와 같은 광물질 분말 및 수화촉진재 분말을 포함하는 무기 폴리머 결합재는 그 전체 중량(100중량%)에 대하여 광물질 분말 60~95중량% 및 수화촉진재 분말 5~40중량%를 혼합하여 구성되는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게, 무기 폴리머 결합재는 그 전체 중량에 대하여 광물질 분말 80중량% 및 수화촉진재 분말 20중량%를 혼합하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물에 있어서, 유기 폴리머 혼화제는 SB 라텍스 폴리머(Styrene Butadiene Latex Polymer), VAE 라텍스 폴리머(Vinyl Acetate Ethylene Latex Polymer), 아크릴 라텍스 폴리머(Acrylic Latex Polymer), 폴리카복실산 폴리머(Polycarboxylic acid Polymer) 및 폴리우레탄 폴리머(Polyurethane Polymer)중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합한 액상 에멀전 또는 분말 형태로 제공될 수 있다. 바람직하게, 유기 폴리머 혼화제는 SB 라텍스 폴리머 및 VAE 라텍스 폴리머를 혼합하여 구성되는데, 유기 폴리머 혼화제의 전체 중량(100중량%)에 대하여 SB 라텍스 폴리머 20~80중량% 및 VAE 라텍스 폴리머 20~80중량%를 혼합하여 구성될 수 있다. 가장 바람직하게, 유기 폴리머 혼화제는 그 전체 중량에 대하여 SB 라텍스 폴리머 50중량% 및 VAE 라텍스 폴리머 50중량%를 혼합하여 구성될 수 있다.
더 나아가, 유기 폴리머 혼화제는 위와 같은 유기 폴리머들을 혼합하여 그대로 제공되는 것보다는, 유기 폴리머로서 필름막 효과 등의 특성을 발현하면서도 무기물로서의 특성인 내화학성, 내구성 등을 함께 발현하도록, 아크릴산을 반응성 실란과 함께 수분산 조건에서 중합반응시키는 공정을 통해 유기-무기 하이브리드 폴리머 타입의 혼화제로 제공되는 것이 바람직하다. 여기서, 반응성 실란은 아미노 실란, 염소 실란, 에폭시 실란, 멜라민 실란, 메타그릴레이트 실란, 비닐 실란 중 적어도 어느 하나로 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물에 있어서, 잔골재는 결정체 석영을 주 성분으로 하는 것으로, 암석, 자갈 등을 깨어 얻어진 부순 모래 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직하게, 잔골재는 통상의 모르타르나 콘크리트 배합에 사용되는 일반적인 잔골재인 모래와 함께, 특수 골재인 소성 보크사이트 골재(Calcined bauxite aggregate)를 포함할 수 있다. 잔골재로서 소성 보크사이트 골재는 잔골재의 전체 중량(100중량%)에 대하여 30중량% 이상으로 포함하되, 미리 정해진 입경 이하(5mm 이하의 입경)로 제공되는 것이 바람직하다.
여기서, 소성 보크사이트는 천연 보크사이트를 회전하는 원형 또는 샤프트 가마에서 미리 설정된 온도(바람직하게 1500~1800℃ 범위의 온도)로 소결(소성 처리)하여 얻어지는데, 이러한 고온의 소성 과정에서 수분이 제거되고 높은 알루미나 함량과 낮은 철 함량이 발현되며 내화성, 입자 경도 및 인성이 향상된다. 이와 같이 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 보수 시공방법은 소성 보크사이트 골재를 포함한 잔골재를 사용함으로써, 콘크리트 구조물의 단면이나 표면의 마찰력 및 내마모성이 크게 향상되므로 결과적으로 콘크리트 구조물의 내구수명을 연장시킬 수 있다.
더 나아가, 잔골재는 소성 보크사이트 골재뿐만 아니라 돌로마이트 골재(Dolomite aggregate)를 더 포함할 수 있다. 잔골재로서 돌로마이트 골재는 잔골재의 전체 중량(100중량%)에 대하여 10중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다. 여기서, 돌로마이트 골재는 천연 돌로마이트를 물리적으로 파쇄한 후 이를 입도 선별하여 얻어지는데, 앞서 설명한 소성 보크사이트 골재와 마찬가지로 미리 정해진 입경 이하(5mm 이하의 입경)로 제공되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물에 있어서, 굵은골재는 통상의 콘크리트 배합에 사용되는 일반적인 굵은골재인 자갈로 제공될 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물에 있어서, 물은 물-결합재비(W/B) 20~40%로 제공되는 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같은 구성성분을 포함하는 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물은 그 전체 중량(100중량%)에 대하여 무기 폴리머 결합재 10~30중량%, 유기 폴리머 혼화제 0.1~5중량%, 잔골재 10~50중량%, 굵은골재 30~55중량%, 고성능감수제 0.05~1중량% 및 물 3~15중량%로 배합되는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게, 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물은 그 전체 중량에 대하여 무기 폴리머 결합재 20중량%, 유기 폴리머 혼화제 1중량%, 잔골재 30중량%, 굵은골재 42.9중량%, 고성능감수제 0.1중량% 및 물 6중량%로 배합될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예와 그 시험 결과를 설명함으로써, 본 발명의 구성 및 작용효과를 더 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며, 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
1. 시험 개요 및 콘크리트 배합설계
본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트의 기계적 성능인 압축강도 및 균열강도, 그리고 내화학성능을 평가하기 위해, 일반 콘크리트 흄관(비교예 1)와 함께 본 발명의 바람직한 배합비 및 제조방법에 따라 제조된 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관(실시예 1)에 대하여 압축강도 시험과 균열하중 시험, 그리고 염화칼슘 수용액 침지 일수에 따른 압축강도 증감률 시험을 실시하였다. 참고로, 압축강도 시험은 KS 규격 「KS F 2454」에 규정된 시험 방법에 따라 실시하였으며, 균열하중 시험은 KS 규격 「KS F 4403」에 규정된 시험 방법에 따라 실시하였다. 한편, '균열하중'이란 일반적으로 콘크리트 구조물에서 휨 균열을 발생시키는 하중, 즉 휨 하중 시험시 처음으로 균열이 인정되었을 때의 하중을 말한다.
비교예 1은 결합재로 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)를 사용하고 유기 폴리머를 전혀 사용하지 않고 제조된 것으로, 현재 하수관 시공 현장에서 통상 사용되는 관 지름 600mm의 '일반 콘크리트 흄관'을 대상으로 하였다.
실시예 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트의 배합으로 제조된 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관으로, 결합재로서 무기 폴리머 결합재를 사용하고 유기 폴리머 혼화제를 사용하고 있다. 구체적으로, 실시예 1에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관은 무기 폴리머 결합재 20중량%, 유기 폴리머 혼화제 1중량%, 잔골재 30중량%, 굵은골재 42.9중량%, 고성능 감수제 0.1중량% 및 물 6중량%로 배합하여 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조되었다. 여기서, 무기 폴리머 결합재는 광물질 분말 80중량% 및 수화촉진재 분말 20중량%로 구성되는데, 광물질 분말은 고로슬래그 분말 50중량% 및 플라이애쉬 50중량%를 혼합하여 사용하였고, 수화촉진재 분말은 그 전체 중량에 대하여 칼슘설포알루미네이트 분말 50중량%, 무수석고 분말 48중량%, 리튬카보네이트 1중량% 및 구연산 1중량%를 혼합하여 사용하였다. 그리고, 유기 폴리머 혼화제는 SB 라텍스 폴리머 50중량% 및 VAE 라텍스 폴리머 50중량%를 혼합하여 사용하였다. 한편, 실시예 1에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관은 비교예 1에 따른 일반 콘크리트 흄관과 동일한 규격과 치수로 제조하였다.
2. 압축강도 및 균열하중 시험 결과 및 분석
도 2는 비교예 1에 따른 일반 콘크리트 흄관 및 본 발명의 실시예 1에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관에 대해 압축강도 시험을 실시한 결과를 그래프로 나타낸 도면이고, 도 3은 비교예 1에 따른 일반 콘크리트 흄관 및 본 발명의 실시예 1에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관에 대해 균열하중 시험을 실시한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 비교예 1(일반 콘크리트 흄관)은 28일 재령 압축강도가 약 40Pa로 발현되었고, 실시예 1(유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관)은 28일 재령 압축강도가 약 52Pa로 발현되었다. 이러한 압축강도 시험 결과에 따르면, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관(실시예 1)은 일반 콘크리트 흄관(비교예 1)과 비교하여 압축강도가 30% 정도 증가한 것으로 확인되었다.
도 3을 참조하면, 비교예 1(일반 콘크리트 흄관)은 균열하중이 약 29KN/m로 나타났고, 실시예 1(유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관)은 균열하중이 약 36KN/m로 나타났다. 이러한 균열하중 시험 결과에 따르면, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관(실시예 1)은 일반 콘크리트 흄관(비교예 1)과 비교하여 균열강도가 25% 가까이 증가한 것으로 확인되었다.
3. 내화학성 시험 결과 및 분석
도 4는 비교예 1에 따른 일반 콘크리트 흄관 및 본 발명의 실시예 1에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관에 대해 염화칼슘 2.5mol 수용액 침지 일수에 따른 압축강도 증감률 시험을 실시한 결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 비교예 1(일반 콘크리트 흄관) 및 실시예 1(유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관)을 염화칼슘 2.5mol 수용액에 침지시킨 결과, 침지 일수 90일에서 비교예 1과 실시예 1의 압축강도 저하 차이가 발생하였고, 침지 일수 180일에 비교예 1(일반 콘크리트 흄관)은 압축강도가 70% 가까이로 감소한 반면, 실시예 1(유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관)은 침지 일수 180일 무렵에도 압축강도가 거의 감소하지 않은 것으로 나타났다.
이와 같은 염화칼슘 수용액 침지 일수에 따른 압축강도 증감률 시험 결과에 따르면, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 흄관(실시예 1)은 일반 콘크리트 흄관(비교예 1)과 비교하여 내화학성능이 크게 향상된 것으로 확인되었다.
결론적으로, 이상의 압축강도 및 균열하중 시험, 그리고 내화학성 시험의 결과에 따르면, 본 발명에 따른 유기-무기 복합 콘크리트 강성관(흄관)은 종래의 일반 콘크리트 강성관(흄관)과 비교하여 압축강도, 균열강도 등의 기계적 성능이 매우 우수할 뿐만 아니라, 내부식성, 내산성, 내염성 등의 내화학성능에 있어서도 매우 우수한 결과를 나타내었다.
본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
Claims (10)
- 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 배합하는 단계;
상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 성형 몰드에 투입하여 강성관을 성형하는 단계;
상기 성형 몰드 내에서 상기 강성관을 양생시키는 단계; 및
상기 강성관으로부터 상기 성형 몰드를 탈형하는 단계;
를 포함하고,
상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는 무기 폴리머 결합재, 유기 폴리머 혼화제, 잔골재, 굵은골재 및 물을 배합하여 제공되며,
상기 무기 폴리머 결합재는 그 전체 중량에 대하여 광물질 분말 60~95중량% 및 수화촉진재 분말 5~40중량%로 구성되고,
상기 광물질 분말은 그 전체 중량에 대하여 고로슬래그 분말 20~80중량% 및 플라이애쉬 20~80중량%를 혼합하여 구성되며,
상기 수화촉진재 분말은 그 전체 중량에 대하여 칼슘설포알루미네이트 분말 30~70중량%, 무수석고 분말 25~65중량%, 리튬카보네이트 0.1~3중량% 및 유기산 0.1~3중량%를 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 강성관을 성형하는 단계는 상기 성형 몰드에 상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 투입한 후 상기 성형 몰드를 회전시키는 원심 성형 방식으로 상기 강성관을 성형하고,
상기 강성관을 양생시키는 단계는 증기 양생 방식으로 상기 성형 몰드 내의 상기 강성관을 양생시키는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 유기 폴리머 혼화제는 SB 라텍스 폴리머, VAE 라텍스 폴리머, 아크릴 라텍스 폴리머, 폴리카복실산 폴리머 및 폴리우레탄 폴리머 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법.
- 제5항에 있어서,
상기 유기 폴리머 혼화제는 그 전체 중량에 대하여 상기 SB 라텍스 폴리머 20~80중량% 및 상기 아크릴 라텍스 폴리머 20~80중량%를 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법.
- 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 배합하는 단계;
상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트를 성형 몰드에 투입하여 강성관을 성형하는 단계;
상기 성형 몰드 내에서 상기 강성관을 양생시키는 단계; 및
상기 강성관으로부터 상기 성형 몰드를 탈형하는 단계;
를 포함하고,
상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는 무기 폴리머 결합재, 유기 폴리머 혼화제, 잔골재, 굵은골재 및 물을 배합하여 제공되며,
상기 무기 폴리머 결합재는 광물질 분말 및 수화촉진재 분말로 구성되고,
상기 광물질 분말은 고로슬래그 분말, 플라이애쉬, 천연포졸란 분말, 실리카흄, 메타카올린 분말 및 실리카 분말 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 구성되며,
상기 수화촉진재 분말은 칼슘설포알루미네이트 분말, 비정질 칼슘알루미네이트 분말, 무수석고 분말, 알칼리 분말, 소석회, 생석회, 과소생석회, 리튬카보네이트 및 유기산 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 구성되고,
상기 유기 폴리머 혼화제는 SB 라텍스 폴리머, VAE 라텍스 폴리머, 아크릴 라텍스 폴리머, 폴리카복실산 폴리머 및 폴리우레탄 폴리머 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 구성되며,
상기 유기 폴리머 혼화제는 아크릴산을 반응성 실란과 함께 수분산 조건에서 중합반응시키는 공정을 통해 유기-무기 하이브리드 폴리머 타입의 혼화제로 제공되는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법.
- 제1항 또는 제7항에 있어서,
상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는
그 전체 중량에 대하여 상기 무기 폴리머 결합재 10~30중량%, 상기 유기 폴리머 혼화제 0.1~5중량%, 상기 잔골재 10~50중량%, 상기 굵은골재 30~55중량% 및 상기 물 3~15중량%로 배합되는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트는
상기 무기 폴리머 결합재에 대하여 포틀랜드 시멘트를 포함한 수경성 결합재를 상기 무기 폴리머 결합재의 50중량% 이하로 치환하여 배합되는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 강성관 제조방법.
- 강성관의 제조에 사용되는 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물로서,
무기 폴리머 결합재;
유기 폴리머 혼화제;
잔골재;
굵은골재; 및
물;
를 구성성분으로 포함하고,
상기 무기 폴리머 결합재는 그 전체 중량에 대하여 광물질 분말 60~95중량% 및 수화촉진재 분말 5~40중량%로 구성되며,
상기 광물질 분말은 그 전체 중량에 대하여 고로슬래그 분말 20~80중량% 및 플라이애쉬 20~80중량%를 혼합하여 구성되고,
상기 수화촉진재 분말은 그 전체 중량에 대하여 칼슘설포알루미네이트 분말 30~70중량%, 무수석고 분말 25~65중량%, 리튬카보네이트 0.1~3중량% 및 유기산 0.1~3중량%를 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저탄소 내화학성 유기-무기 복합 폴리머 콘크리트 조성물.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102654388B1 (ko) * | 2023-10-27 | 2024-04-04 | 휴먼이엔티 주식회사 | 폐자원을 활용한 경량 방음판 제조방법 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006219320A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 遠心力成形助剤、コンクリート、それを用いたヒューム管の製造方法、及びヒューム管。 |
| KR101745871B1 (ko) * | 2016-09-21 | 2017-06-12 | 남태우 | 고강도 원심력 철근 콘크리트관의 제조방법 |
| KR20190072938A (ko) * | 2017-12-18 | 2019-06-26 | 한국건설기술연구원 | 내구성이 우수한 콘크리트 복합단면 하수관용 시멘트 콘크리트 조성물, 세라믹 코팅제 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 하수관의 제조방법 |
| CN110526645A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-12-03 | 武汉中地大非开挖研究院有限公司 | 一种管道离心喷筑内衬修复砂浆及制备方法 |
| KR102291783B1 (ko) * | 2020-12-29 | 2021-08-25 | (주)상봉이엔씨 | 다중벽 탄소나노튜브가 포함된 속경성 시멘트 조성물, 이를 포함하는 속경성 라텍스 개질 콘크리트 조성물, 및 이를 사용한 콘크리트 구조물의 보수 공법 |
| KR102453238B1 (ko) * | 2021-12-16 | 2022-10-12 | 주식회사 송현산업 | 초속경 저탄소 폴리머 콘크리트 교면 포장 보수 시공방법 |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006219320A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 遠心力成形助剤、コンクリート、それを用いたヒューム管の製造方法、及びヒューム管。 |
| KR101745871B1 (ko) * | 2016-09-21 | 2017-06-12 | 남태우 | 고강도 원심력 철근 콘크리트관의 제조방법 |
| KR20190072938A (ko) * | 2017-12-18 | 2019-06-26 | 한국건설기술연구원 | 내구성이 우수한 콘크리트 복합단면 하수관용 시멘트 콘크리트 조성물, 세라믹 코팅제 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 하수관의 제조방법 |
| CN110526645A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-12-03 | 武汉中地大非开挖研究院有限公司 | 一种管道离心喷筑内衬修复砂浆及制备方法 |
| KR102291783B1 (ko) * | 2020-12-29 | 2021-08-25 | (주)상봉이엔씨 | 다중벽 탄소나노튜브가 포함된 속경성 시멘트 조성물, 이를 포함하는 속경성 라텍스 개질 콘크리트 조성물, 및 이를 사용한 콘크리트 구조물의 보수 공법 |
| KR102453238B1 (ko) * | 2021-12-16 | 2022-10-12 | 주식회사 송현산업 | 초속경 저탄소 폴리머 콘크리트 교면 포장 보수 시공방법 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102654388B1 (ko) * | 2023-10-27 | 2024-04-04 | 휴먼이엔티 주식회사 | 폐자원을 활용한 경량 방음판 제조방법 |
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