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KR102160181B1 - 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법 - Google Patents

속경형 지오폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법 Download PDF

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KR102160181B1
KR102160181B1 KR1020200008696A KR20200008696A KR102160181B1 KR 102160181 B1 KR102160181 B1 KR 102160181B1 KR 1020200008696 A KR1020200008696 A KR 1020200008696A KR 20200008696 A KR20200008696 A KR 20200008696A KR 102160181 B1 KR102160181 B1 KR 102160181B1
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KR
South Korea
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repair
weight
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setting
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KR1020200008696A
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공병하
이선영
Original Assignee
공병하
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Publication date
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Abstract

본 기술은 20~25 중량%의 플라이애시 및 10~15 중량%의 고령토를 포함하는 주결합재; 2~4 중량%의 모르타르 수축 보상제; 3~5 중량%의 활성화제; 4~6 중량%의 칼슘 알루미네이트 시멘트 또는 칼슘설포 알루미네이트 시멘트 및 1~2 중량%의 1종 포틀랜드 시멘트를 포함하는 초속경 부여제; 0.5~2.0 중량%의 응결촉진제; 0.5~2.0 중량%의 응결지연제; 및 45~54 중량%의 규사를 포함하는 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용하는 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법에 관한 것이다.

Description

속경형 지오폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법{RAPID CURING GEOPOLYMER MORTAR COMPOSITION AND METHOD FOR REPARING AND REINFORCING ROAD SIDE DITCH, MEDIAN STRIP AND KERB USING THE SAME}
본 발명은 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 박리된 콘크리트 표면 보수보강 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로 주변의 콘크리트 구조물의 보수보강에 적용되어 콘크리트의 물리적 특성을 높게 유지하면서도 시공 시간을 현저하게 단축할 수 있어 원활한 교통 소통을 제공할 수 있으며, 동결 융해 및 염해에 대한 저항성을 높이고 콘크리트의 열화를 감소시켜 내구성을 향상시킴으로써 보수 효과를 장기간 유지하는 동시에 2차적인 열화를 방지할 수 있는 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법에 관한 것이다.
일반적으로 도로의 가장자리에는 도로 측구가 있어 배수를 담당하고 있으며, 도로 중앙에는 분리대를 설치하여 교통 안전을 꾀하고 있다. 또한, 차도와 인도 사이에는 교통 차량이 다니는 도로와 사람이 통행하는 인도를 구분하여, 비가 올 때 빗물이 인도에 흘러드는 것을 방지하기 위하여 경계석이 배치되어 있다.
이러한 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석은 초기 콘크리트 타설 불량, 동절기 제설용 염의 살포로 인한 동결 융해 및 제설용 염에 포함되어 있는 황산염과 일반 시멘트의 반응에 의한 균열 등에 따라 열화될 수 있다.
구체적으로, 일반 시멘트(1종 포틀랜드 시멘트)를 사용하여 만든 콘크리트는 콘크리트 제작 당시 혼합수 사용량이 적절하지 못하면 콘크리트 작업이 끝난 후, 많은 양의 블리딩이 발생하고 블리딩을 따라 레이턴스가 용출 발생하여 콘크리트 표면이 매우 약하게 된다. 또한, 콘크리트 작업 후 콘크리트 슬러리 내 골재가 비중 차이에 의해 가라앉아 골재가 분리되면서 블리딩과 레이턴스가 발생하여 콘크리트 표면이 매우 약하게 되어 차량이 지나가면서 표면 박리가 발생하고 많은 양의 먼지를 만들어 낸다.
또한, 동절기에 도로의 결빙의 막기 위해 염을 살포하는데, 염의 살포에 의해 콘크리트 내부에 염이 용해된 물의 침투가 매우 용이하게 된다. 이어지는 온도 저하로 인하여 콘크리트 도로는 동결 융해가 진행되어 콘크리트, 특히 표면의 물리적 성능이 저하된다.
이와 같은 손상에 의해 콘크리트 도로 주변 콘크리트 구조물, 예를 들어, 도로 측구, 중앙 분리대, 경계석 등이 열화되므로, 이러한 콘크리트 구조물의 장기 사용성을 확보하기 위해서는 이러한 열화 부분에 대한 보수 작업이 필요하다.
일반적으로, 도로 측구 등의 보수는 열화된 부분을 치핑하여 파쇄하고, 모르타르나 레미콘으로 타설하는 것으로 이루어지는데, 일반 시멘트를 사용하는 보수 방법은 충분한 강도를 발현하기 위해서는 상당한 시간을 필요로 하므로 오랜 기간 교통 통제가 요구되는 단점이 있다.
이러한 문제를 해결하여 도로 콘크리트 구조물 보수에 있어서 공기를 단축하면서도 물리적 성능을 향상시키고자 하는 기술 개발이 지속적으로 진행되고 있다.
특허문헌 1은 일반 시멘트와 석고, 규산질 방수제, CSA계 팽창제 및 첨가제 등을 사용한 무기분체조성물에 액상 폴리머와 단 섬유를 분산시킨 콘크리트 보수재를 사용하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 특허문헌 1에 개시된 방법에 따르면, 일반 시멘트를 이용하므로, 속경이 이루어지지 않아 물성 확보를 위하여 장시간이 요구되므로 교통 통제 시간이 길어지게 된다.
특허문헌 2 및 특허문헌 3은 도로 측구 및 소파 보수보강용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 보수보강 시공 방법을 개시하고 있으며, 구체적으로 시멘트 외 다양한 재료를 포함하는 제1 분말 성분 및 규산질계 방수제, CSA계 팽창재 등을 포함하는 제2 성분을 포함하는 분체 성분을 포함하는데, 이러한 성분으로 이루어진 모르타르는 속경형이 되지 못하며 속경성을 발현하기 위해 액상 고무 수지에 초속경 시멘트를 혼합한 추가 성분(개질 라텍스 성분)을 만들어 혼합하는 것을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 방법에 따를 경우, 추가 성분은 현장에서 사용 직전에 제조하여야 하는 어려움이 있으며, 경화 속도를 용이하게 조절하지 못해 작업성이 저하되는 요인이 될 수 있다.
대한민국 등록특허 제10-1461198호(2014.11.06.) 대한민국 등록특허 제10-1663690호(2016.09.30.) 대한민국 등록특허 제10-1621199호(2016.05.04.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 도로 주변의 콘크리트 구조물의 보수보강에 적용되어 콘크리트의 물리적 특성을 높게 유지하면서도 시공 시간을 현저하게 단축할 수 있어 원활한 교통 소통을 제공할 수 있으며, 동결 융해 및 염해에 대한 저항성을 높이고 콘크리트의 열화를 감소시켜 내구성을 향상시킴으로써 보수 효과를 장기간 유지하는 동시에 2차적인 열화를 방지할 수 있는 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물을 제공하며, 상기 조성물은 20~25 중량%의 플라이애시 및 10~15 중량%의 고령토를 포함하는 주결합재; 2~4 중량%의 모르타르 수축 보상제; 3~5 중량%의 주결합재용 활성화제; 4~6 중량%의 칼슘 알루미네이트 시멘트 또는 칼슘설포 알루미네이트 시멘트 및 1~2 중량%의 1종 포틀랜드 시멘트를 포함하는 초속경 부여제; 0.5~2.0 중량%의 응결촉진제; 0.5~2.0 중량%의 응결지연제; 및 45~54 중량%의 규사를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예는 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법을 제공하며, 상기 보수보강 방법은 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수 대상 표면을 치핑 또는 연삭하고 이물질을 제거하는 단계; 상기 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수 대상 표면에 전술한 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물을 미리 정해진 간격으로 부분적으로 1차 타설하는 단계; 1차 타설된 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물이 굳기 전에 상부에 망사형 균열 방지 메시를 설치하는 단계; 상기 망사형 균열 방지 메시 상부에 전술한 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물을 2차 타설하는 단계; 2차 타설된 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물이 굳은 후에 접착 증강제를 표면에 도포하는 단계; 및 접착 증강제가 도포된 보수 대상 표면에 전술한 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물을 도포하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물은 도로 주변의 콘크리트구조물 보수보강에 있어서 압축강도, 휨강도 및 인장강도 등 물리적 특성을 높게 유지하면서도, 현장에서의 사용이 편리하고, 빠른 시간에 경화가 진행되어 교통 통제 시간을 단축시켜 원활한 교통 소통을 제공할 수 있도록 한다.
또한, 기존 콘크리트 구조물과의 부착 성능이 우수하며, 내화학성 및 방수성을 개선하고, 1종 포틀랜드 시멘트의 사용을 최소화하여 지구 온난화의 주범인 이산화탄소 발생량을 감소시켜 친환경성을 높일 수 있다.
나아가, 보수면의 동결 융해 및 염해에 대한 저항성이 향상되어, 보수체가 장기간 유지될 수 있는 효과가 있어, 2차 열화에 의한 재보수의 사이클을 감소시켜 경제적이다.
또한, 본 발명에 따른 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물은 적절한 점도를 가지고 있어 경사진 도로 측구의 기울기 조절이 가능하고, 시공후 도막형 양생제를 도포시켜 급격한 수분 증발을 방지하고, 모세관을 통해 침투 가능한 열화 인자를 차단할 수 있다.
도로 주변의 콘크리트구조물 보수보강에 있어서, 이와 같은 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물과 함께 격자형 메시를 설치하여 모르타르의 균열을 방지하고, 차량의 동하중에 대한 콘크리트 구조물의 인장강도를 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 응결 촉진제 및 응결 지연제의 사용량에 따른 응결 시험 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법에 이용되는 망사형 균열 방지 메시를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법에 의해 시공된 결과물을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시예는 20~25 중량%의 플라이애시 및 10~15 중량%의 고령토를 포함하는 주결합재; 2~4 중량%의 모르타르 수축 보상제; 3~5 중량%의 주결합재용 활성화제; 4~6 중량%의 칼슘 알루미네이트 시멘트 또는 칼슘설포 알루미네이트 시멘트 및 1~2 중량%의 1종 포틀랜드 시멘트를 포함하는 초속경 부여제; 0.5~2.0 중량%의 응결촉진제; 0.5~2.0 중량%의 응결지연제; 및 45~54 중량%의 규사를 포함하는 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 있어서는, 2종의 지오폴리머, 즉 알루미노-실리케이트계 지오폴리머인 플라이애시와 하이드로소다라이트(hydrosodalite)계 지오폴리머인 고령토의 조합을 주결합재로 사용함으로써, 산, 황산염 및 염화물과 같은 콘크리트 열화 요인에 대한 저항성을 높이고, 높은 강도를 발현하는 지오폴리머를 형성할 수 있으며, 이를 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석 등의 콘크리트 구조물 보수보강에 이용함으로써, 콘크리트 열화 요인에 대하여 우수한 저항성을 가지도록 하여 콘크리트 구조물의 구조적 안정성을 향상시키고 수명을 연장시킬 수 있으며, 동시에 시멘트 제조 시 발생되는 이산화탄소 배출량을 현저하게 감소시킬 수 있다.
지오폴리머는 공유결합으로 결합된 무기물 분자의 체인이나 네트워크로서, 무기 폴리머라고도 하며, 일반 시멘트를 제조하는 과정 중에 발생되는 다량의 이산화탄소와 비교하여 매우 적은 양의 이산화탄소만을 배출하여, 그린 시멘트라고도 불려진다. 지오폴리머는 일반 포틀랜드 시멘트와 비교하여 칼슘이 적고 미세구조를 가지게 되어 산성 환경에 대하여 매우 우수한 저항성을 가지며, 미생물이 유발하는 부식에 대하여도 우수한 저항성을 갖는다.
본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 플라이애시는 지오폴리머의 결합재로서 작용할 수 있다.
플라이애시는 화력발전소 등에서 발생되는 석탄재 중 미분탄 연소 보일러의 집진기로 포집되는 입자상의 물질로서, 알루미노실리케이트 성분을 풍부하게 함유하고 있어 잠재 수경성 재료로 이용될 수 있으며, 비중이 가벼워 시공성을 높일 수 있다.
본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 플라이애시의 함량은 조성물 총 중량을 기준으로 20~25 중량%일 수 있다. 플라이애시의 함량이 20 중량% 미만인 경우에는 모르타르의 응결 시간이 길어지고 강도가 저하되는 문제가 있으며, 25 중량%를 초과하는 경우에는 응결이 지나치게 빨라져 작업성이 저하될 수 있다.
본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 고령토는 지오폴리머의 결합재로서 작용할 수 있다.
고령토는 하이드로소다라이트계 지오폴리머로서, Si:Al = 1:1의 비율을 갖는 것으로, 콘크리트에서 혼화재로 사용되는 Si:Al = 2:1의 비율을 갖는 메타카올린과 차이가 있다. 메타카올린은 고령토를 약 600~800℃에서 가열시킨 것으로 고령토 자체와는 상이한 Si:Al 비율을 갖는다.
본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 고령토의 함량은 조성물 총 중량을 기준으로 10~15 중량%일 수 있으며, 고령토의 함량이 10 중량% 미만인 경우에는 모르타르의 응결 시간이 길어지고 강도가 저하되며, 15 중량%를 초과하는 경우에는 응결이 지나치게 빨라져 작업성이 저하될 수 있다.
본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 모르타르 수축 보상제는 경화시에 모르타르의 수축에 의한 균열 발생을 방지하기 위하여 수축을 보상하는 역할을 할 수 있다.
일 실시예에서, 모르타르 수축 보상제는 칼슘 설포 알루미네이트 시멘트, 석고 및 그 조합을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 모르타르 수축 보상제의 함량은 조성물 총 중량을 기준으로 2~4 중량%일 수 있다. 모르타르 수축 보상제의 함량이 2 중량% 미만인 경우에는 수축에 의한 균열 발생 우려가 있으며, 4 중량%를 초과하는 경우에는 강도 및 작업성이 저하될 수 있다.
본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 활성화제는 주결합재로 포함되는 2종의 지오폴리머인 플라이애시와 고령토의 활성화를 촉진시키는 역할을 할 수 있다. 특히, 본 실시예에 있어서는 상이한 계열인 2종의 지오폴리머, 즉 알루미노-실리케이트계 지오폴리머인 플라이애시와 하이드로소다라이트계 지오폴리머인 고령토를 사용하므로, 이 2종의 지오폴리머를 모두 효과적으로 자극시킬 수 있는 활성화제를 사용하여야 한다.
일 실시예에 있어서, 활성화제는 시멘트 킬른 분진(cement kiln dust)을 포함할 수 있다. 시멘트 킬른 분진은 시멘트 산업의 부산물로서 상당한 양의 알칼리, 유리석회 및 황산염이 포함되어 있어, 알루미노-실리케이트계 지오폴리머인 플라이애시와 하이드로소다라이트계 지오폴리머인 고령토를 자극시키는데 매우 유용하다.
본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 활성화제의 함량은 조성물 총 중량을 기준으로 3~5 중량%일 수 있다. 활성화제의 함량이 3 중량% 미만인 경우에는 알칼리 자극 성능이 저하되어 강도가 저하되며, 5 중량%를 초과하는 경우에는 강도는 상승될 수 있으나, 작업성이 저하된다.
본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 초속경 부여제는 모르타르를 초속경화시킬 수 있도록 하여 단시간 내에 교통을 통행시켜 원활한 교통 흐름을 확보할 수 있는 역할을 할 수 있다. 도로 주변 콘크리트 구조물 보수보강에 있어서, 무엇보다도 중요한 것은 안정한 물리적 성능을 확보하면서도 시공 시간을 단축하여 빠르게 교통 통행을 가능하게 하는 것이다. 본 실시예에 있어서는, 특정한 초속경 부여제를 이용함으로써 약 3시간 이내로 시공 시간을 현저하게 감축시킬 수 있으며 동시에 우수한 기계적 특성을 확보할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 특성을 발휘하기 위한 초속경 부여제는 칼슘 알루미네이트 시멘트 또는 칼슘설포 알루미네이트 시멘트, 및 1종 포틀랜드 시멘트의 조합을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 칼슘 알루미네이트 시멘트 또는 칼슘설포 알루미네이트 시멘트의 함량은 조성물 총 중량을 기준으로 4~6 중량%일 수 있다. 칼슘 알루미네이트 시멘트 또는 칼슘설포 알루미네이트 시멘트의 함량이 4 중량% 미만인 경우에는 응결 속도가 느려지고, 6 중량%를 초과하는 경우에는 지나치게 빠른 응결로 작업성이 저하된다.
본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 1종 포틀랜드 시멘트의 함량은 조성물 총 중량을 기준으로 1~2 중량%일 수 있다. 1종 포틀랜드 시멘트의 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 응결 속도가 느려지고, 2 중량%를 초과할 경우에는 지나치게 빠른 응결로 작업성이 저하된다.
본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 응결촉진제 및 응결지연제는 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물의 응결 속도를 적절하게 조절함으로써 충분한 작업 시간 확보를 가능하도록 하는 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 응결촉진제는 초기 응결 속도가 지나치게 느려져 모르타르의 성능이 저하되고 시공이 곤란해지는 문제점을 해결할 수 있으며, 응결지연제는 응결 속도가 지나치게 빨라질 경우 작업 공정이 어려워지고 성능이 떨어지는 문제점을 해결할 수 있다.
일 실시예에서, 응결촉진제는 리튬하이드록사이드를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 응결지연제는 아세트산 구리, 질산 구리 및 그 조합을 포함하는 구리염을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 응결촉진제의 함량은 조성물 총 중량을 기준으로 0.5~2.0 중량%일 수 있다. 응결촉진제의 함량이 0.5 중량% 미만인 경우에는 응결과 초기 강도 발현이 느려지며, 2.0 중량%를 초과하는 경우에는 응결 및 초기 강도 발현은 빨라질 수 있으나 제품 가격 상승으로 효율적이지 못하다.
본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 응결지연제의 함량은 조성물 총 중량을 기준으로 0.5~2.0 중량%일 수 있다. 응결지연제의 함량이 0.5 중량% 미만인 경우에는 응결이 지나치게 빨라지고, 2.0 중량%를 초과하는 경우에는 응결이 지연되고 강도가 저하될 수 있다.
본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 규사는 모르타르의 뼈대를 이루는 역할을 하는 골재이다.
일 실시예에서, 두 가지 이상의 입도를 갖는 규사를 조합함으로써, 충진성을 높일 수 있다.
본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 포함되는 규사의 함량은 45~54 중량%일 수 있다. 규사의 함량이 45 중량% 미만인 경우에는 균열 발생 가능성이 높아지고 제품 가격이 상승하며, 54 중량%를 초과하는 경우에는 모르타르가 거칠어져 작업성이 저하될 수 있다.
본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물은 아크릴 재분산성 수지, 폴리프로필렌 섬유 및 유동화제로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상을 더 포함할 수 있다.
아크릴 재분산성 수지는 모르타르의 레올로지를 향상시키는 역할을 할 수 있다.
아크릴 재분산성 수지의 함량은 조성물 총 중량을 기준으로 0.5~3 중량%일 수 있다. 아크릴 재분산성 수지의 함량이 0.5 중량% 미만인 경우에는 모르타르의 레올로지 개선 효과가 미미하며, 3 중량%를 초과하는 경우에는 지나친 점도 상승으로 작업성이 저하되며, 제품 가격이 상승되어 비효율적이다.
폴리프로필렌 섬유는 모르타르의 균열 방지 및 입자 분리를 방지하는 역할을 할 수 있다.
폴리프로필렌 섬유의 함량은 조성물 총 중량을 기준으로 0.1~0.3 중량%일 수 있다. 폴리프로필렌 섬유의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 모르타르의 균열 방지 효과가 미미하며, 0.3 중량%를 초과하는 경우에는 모르타르 조성물 생산이 어렵게 된다.
유동화제는 모르타르의 유동성을 개선시켜 작업성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
일 실시예에서, 유동화제는 설포네이티드 멜라민 포름알데히드(sulfonated melamine formaldehyde)를 포함할 수 있다.
유동화제의 함량은 조성물 총 중량을 기준으로 0.1~1.5 중량%일 수 있다. 유동화제의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 모르타르의 유동성 개선 효과가 미미하며, 1.5 중량%를 초과할 경우에는 모르타르의 물성을 저하시킬 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물은 콘크리트의 물리적 특성을 높게 유지하면서도 시공 시간을 현저하게 단축할 수 있어 원활한 교통 소통을 제공할 수 있으며, 동결 융해 및 염해에 대한 저항성을 높이고 콘크리트의 열화를 감소시켜 내구성을 향상시킴으로써 보수 효과를 장기간 유지하는 동시에 2차적인 열화를 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예는 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수 대상 표면을 치핑 또는 연삭하고 이물질을 제거하는 단계; 상기 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수 대상 표면에 전술한 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물을 미리 정해진 간격으로 부분적으로 1차 타설하는 단계; 1차 타설된 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물이 굳기 전에 상부에 망사형 균열 방지 메시를 설치하는 단계; 상기 망사형 균열 방지 메시 상부에 전술한 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물을 미리 정해진 간격으로 부분적으로 2차 타설하는 단계; 2차 타설된 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물이 굳은 후에 접착 증강제를 표면에 도포하는 단계; 및 접착 증강제가 도포된 보수 대상 표면에 전술한 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물을 도포하는 단계를 포함하는 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법의 일 예를 나타내는 도면이다.
먼저, 보수가 필요한 대상 부위를 측정 파악한 후, 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수 대상 표면을 치핑 또는 연삭하고 이물질을 제거할 수 있다(단계 S1).
보수 대상 부위의 측정 파악은, 예를 들면 비파괴 전기화학적 방법을 이용하여 철근 부식 정도를 측정하고, 페놀프탈레인을 이용하여 콘크리트의 중성화 정도를 측정함으로써 이루어질 수 있다.
치핑 또는 연삭은 콘크리트의 열화 부위를 제거하기 위한 것으로, 보수 대상 부위의 측정 결과에 기초하여 치핑할 부위 및 연삭할 부위를 결정할 수 있다.
콘크리트 치핑 방법은, 전기 해머, 공기타격식 해머 등의 장비를 이용하여 열화 부위를 완전히 제거함으로써 이루어질 수 있다.
연삭은 통상적인 연삭기를 이용하여 이루어질 수 있다.
치핑 또는 연삭된 보수면의 이물질 제거는 물을 이용하는 보수면 청소, 예를 들어, 4 bar 이상의 압력의 고압 세척기를 이용하여 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이와 같이 물을 이용하는 보수면 청소에 의해 치핑 또는 연삭된 보수면의 이물질을 제거하는 것과 동시에 콘크리트에 수분을 공급할 수 있다. 이 때, 수분은 콘크리트의 수분이 포화 상태가 되도록 공급할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 치핑된 부위의 면적이 넓을 경우에는, 단계 S1 이후에, 치핑 또는 연삭된 보수 대상 표면 주위에 접착 증강제를 도포하고, 전술한 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에, 접착 증강제 및 물을 혼합하여 치핑 또는 연삭된 보수 대상 표면에 미리 정해진 높이로 도포하는 패칭 단계를 더 포함할 수 있다.
접착 증강제는 카복실레이트 스타이렌 부타디엔 공중합 라텍스를 포함할 수 있다.
패칭 단계 이후, 청소 등에 의해 이물질을 제거할 수 있다.
다음으로, 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수 대상 표면에 전술한 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물을 미리 정해진 간격으로 부분적으로 1차 타설할 수 있다(단계 S2).
속경형 지오폴리머 모르타르 조성물의 1차 타설은 후속 공정에서 이루어지는 망사형 균열 방지 메시의 설치를 위한 것으로, 보수 대상 표면에 일정 간격으로, 예를 들어 약 10~50 cm의 간격으로 이루어질 수 있다. 부력에 의한 망사형 균열 방지 메시의 들뜸을 방지하기 위해서는 보수 대상 표면의 중앙 부분에도 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물이 1차 타설되는 것이 바람직하다.
다음으로, 1차 타설된 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물이 굳기 전에 상부에 망사형 균열 방지 메시를 설치할 수 있다(단계 S3).
망사형 균열 방지 메시는 보수에 이용되는 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물과 콘크리트 보수 대상 면과의 접착 분리를 바지하고, 보수 후에 발생될 수 있는 균열을 최소화 또는 방지하는 역할을 할 수 있다.
망사형 균열 방지 메시의 각각의 그물눈의 크기는 2~10 mm, 바람직하게 3~5 mm일 수 있으며, 망사형 균열 방지 메시의 두께는 0.1~0.5 mm일 수 있다. 그물눈의 크기가 상기 범위 미만인 경우에는 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물이 메시를 관통하는 것이 용이하지 않아 모르타르 조성물과 콘크리트 보수면의 분리가 발생할 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 모르타르 조성물과 콘크리트 보수 대상 면과의 접착 개선 효과가 미미할 수 있다. 망사형 균열 방지 메시의 두께가 상기 범위를 초과하는 경우에는 시공 두께에 따라 콘크리트 표면에 메시가 노출될 수 있다.
다음으로, 망사형 균열 방지 메시 상부에 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물을 2차 타설할 수 있다(단계 S4).
다음으로, 2차 타설된 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물이 굳은 후에 접착 증강제를 표면에 도포할 수 있다(단계 S5).
다음으로, 접착 증강제가 도포된 보수 대상 표면에 전술한 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물을 도포할 수 있다(단계 S6).
이 때, 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 물 및 접착 증강제를 혼합하여 도포할 수 있다. 혼합은 핸드 믹서 또는 강제식 믹서를 이용하여 이루어질 수 있다.
다음으로, 5~10분 후 표면 마감 작업을 할 수 있다(단계 S7). 측구의 경우 빗물 등이 물이 하수구로 용이하게 흘러가도록 기울기 작업을 할 수 있다.
다음으로, 양생제를 도포하거나 양생포를 덮어 양생시킬 수 있다(단계 S8).
본 실시예의 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법에 따르면, 우수한 특성을 갖는 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물과 함께 망사형 균열 방지 메시를 설치함으로써, 모르타르 조성물과 콘크리트의 접착 분리를 방지하여 균열 발생을 최소화 또는 방지할 수 있으며, 차량의 동하중에 대한 콘크리트 구조물의 인장강도를 포함하는 기계적 특성을 증진시키고, 콘크리트 구조물의 수명을 증가시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
1. 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물의 제조
하기 표 1에 나타내어진 조성비에 따라 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물을 제조하였다. 표 1에 나타내어진 조성비는 중량%로 표시된다. CA cement는 칼슘 알루미네이트 시멘트 또는 칼슘 설포 알루미네이트 시멘트를 나타내며, OPC는 일반 포틀랜드 시멘트를 나타낸다.
시료명 # 1 # 2 # 3 # 4 # 5
플라이애시 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5
고령토 14.0 14.0 14.0 14.0 14.0
CA cement 5.4 5.4 5.4 5.4 5.4
석고 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3
OPC 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1
LiOH - 1.05 1.05 1.05 -
구리염 - 1.05 1.05 1.05 -
시멘트 킬른 분진 3.8 3.8 4.3 4.8 5.3
재분산성 수지 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
폴리프로필렌 섬유 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
유동화제 0.35 0.4 0.4 0.4 0.35
규사 49.45 47.3 46.8 46.3 47.95
합계 100 100 100 100 100
2. 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물의 속경성 및 압축 강도 평가
상기 제조된 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 물을 혼합하여 슬러리를 만들고, 속경성 및 압축 강도 시험을 실시하여 하기 표 2에 그 결과를 나타낸다. 압축 강도는 가로 × 세로 × 높이 = 5 ㎝ × 5 ㎝ × 5 ㎝의 몰드를 사용하여 시험하였다.
응결 시간 압축 강도 (N/mm2)
초결 종결 2시간 3시간 1일 3일 7일
# 1 9.2 14.3 18.4 22.5 30.2
# 2 35분 49분 13.5 17.2 21.2 27.5 31.3
# 3 32분 41분 13.8 21.3 25.4 28.3 33.0
# 4 23분 35분 14.4 22.3 26.4 30.2 35.0
# 5 1시간 10분 3시간 13분 - 5.7 10.3 15.8 21.2
표 2에 나타내어진 바와 같이, 응결촉진제 및 응결지연제를 포함하지 않는 시료 #1 및 #5의 경우, 응결 시간이 너무 길어 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석 등의 보수 작업 시간이 지나치게 길어져 교통 재개의 어려움이 있는 반면, 시료 #2, #3, #4의 경우, 빠른 시간 내에 경화가 완료되었으며, 압축 강도도 우수하게 발현되어, 작업성이 향상되고, 교통 재개 시간도 단축시킬 수 있다.
3. 응결 촉진제 및 응결 지연제 사용량에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물의 작업성 평가
상기 표 1에 기재된 시료 #3에 따라 모르타르 조성물을 제조하되, 응결 촉진제 및 응결 지연제의 사용량에 따른 효과를 평가하기 위하여 리튬 하이드록사이드 및 구리염의 함량을 변화시켜 하기 표 3에 기재된 조성비에 따라 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물을 제조하였다.
1 2 3 4 5 6 7 8
플라이애시 21.5
고령토 14.0
CA cement 5.4
석고 3.3
OPC 1.1
시멘트 킬른 분진 4.3
재분산성 수지 1.0
폴리프로필렌 섬유 0.1
유동화제 0.4
규사 잔부
LiOH 1.05 1.05 1.05 0.76 0.5 1.27 1.52 0.5
구리염 1.05 0.76 0.5 1.05 1.05 0.76 0.5 1.52
합계 100 100 100 100 100 100 100 100
상기 제조된 시편에 대하여 응결 시간을 측정하여 하기 표 4 및 도 2에 나타낸다.
응결시간 1 2 3 4 5 6 7 8
초결 32분 24분 19분 42분 48분 21분 11분 1시간54분
종결 41분 37분 32분 49분 1시간3분 32분 24분 3시간31분
표 4 및 도 2를 참조하면, 구리염의 사용량이 증가할수록 응결 시간이 느려지며, LiOH의 사용량이 증가할수록 응결 시간이 빠르게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따르면 보수 대상 콘크리트 구조물의 상태 및 현장 조건 등을 고려하여 응결 촉진제와 응결 지연제를 적절한 비율로 사용함으로써 우수한 물성을 확보하면서도 응결 속도를 개선시킬 수 있다.
4. 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법
상기에서 제조된 모르타르 조성물을 이용하여 본 발명의 실시예에 따라 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법을 실시하였다. 사용된 망사형 균열 방지 메시를 도 3에 나타내며, 본 실시예에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법에 의해 시공된 결과물을 도 4에 나타낸다.
본 실시예의 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법에 따르면, 압축강도, 휨강도 및 인장강도 등 물리적 특성을 높게 유지하면서도, 현장에서의 사용이 편리하고, 빠른 시간에 경화가 진행되어 교통 통제 시간을 단축시켜 원활한 교통 소통을 제공할 수 있도록 한다. 또한, 이용된 모르타르 조성물이 적절한 점도를 가지고 있어 경사진 도로 측구의 기울기 조절이 가능하고, 시공후 도막형 양생제를 도포시켜 급격한 수분 증발을 방지하고, 모세관을 통해 침투 가능한 열화 인자를 차단할 수 있다. 또한, 기존 콘크리트 구조물과의 부착 성능이 우수하며, 내화학성 및 방수성을 개선하고, 1종 포틀랜드 시멘트의 사용을 최소화하여 지구 온난화의 주범인 이산화탄소 발생량을 감소시켜 친환경성을 높일 수 있다. 나아가, 보수면의 동결 융해 및 염해에 대한 저항성이 향상되어, 보수체가 장기간 유지될 수 있는 효과가 있어, 2차 열화에 의한 재보수의 사이클을 감소시켜 경제적이다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims (12)

  1. 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물로서,
    20~25 중량%의 플라이애시 및 10~15 중량%의 고령토를 포함하는 주결합재;
    2~4 중량%의 모르타르 수축 보상제;
    3~5 중량%의 시멘트 킬른 분진;
    4~6 중량%의 칼슘 알루미네이트 시멘트 또는 칼슘설포 알루미네이트 시멘트, 및 1~2 중량%의 1종 포틀랜드 시멘트의 조합을 포함하는 초속경 부여제;
    0.5~2.0 중량%의 리튬하이드록사이드;
    0.5~2.0 중량%의 아세트산 구리, 질산 구리 및 그 조합을 포함하는 구리염; 및
    45~54 중량%의 규사를 포함하며,
    상기 주결합재는 콘크리트 열화 요인에 대한 저항성을 높이고, 강도를 발현하는 지오폴리머를 형성하기 위하여 사용되고,
    상기 시멘트 킬른 분진은 지오폴리머의 주결합재인 플라이애시와 고령토를 자극하여 활성화를 촉진시키기 위한 활성화제로 사용되고,
    상기 초속경 부여제는 모르타르 조성물을 초속경화시켜, 기계적 특성을 확보하면서도 시공 시간을 감축시키기 위하여 사용되며,
    상기 리튬하이드록사이드 및 구리염은 모르타르 조성물의 응결 속도를 조절하여 작업 시간 확보를 가능하도록 하기 위하여 사용되는
    도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    0.5~3 중량%의 아크릴 재분산성 수지, 0.1~0.3 중량%의 폴리프로필렌 섬유 및 0.1~1.5 중량%의 유동화제로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상을 더 포함하는
    도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모르타르 수축 보상제는 칼슘 설포 알루미네이트 시멘트, 석고 및 그 조합을 포함하는
    도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 유동화제는 설포네이티드 멜라민 포름알데히드(sulfonated melamine formaldehyde)를 포함하는
    도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물.
  5. 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수 대상 표면을 치핑 또는 연삭하고 이물질을 제거하는 단계;
    상기 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수 대상 표면에 제1항에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물을 미리 정해진 간격으로 부분적으로 1차 타설하는 단계;
    1차 타설된 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물이 굳기 전에 상부에 망사형 균열 방지 메시를 설치하는 단계;
    상기 망사형 균열 방지 메시 상부에 제1항에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물을 2차 타설하는 단계;
    2차 타설된 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물이 굳은 후에 접착 증강제를 표면에 도포하는 단계; 및
    접착 증강제가 도포된 보수 대상 표면에 제1항에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물을 도포하는 단계를 포함하는
    도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물을 도포하는 단계 이후,
    표면 마감 작업을 하는 단계; 및
    양생제를 도포하거나 양생포를 덮어 양생시키는 단계를 더 포함하는
    도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 접착 증강제는 카복실레이트 스타이렌 부타디엔 공중합 라텍스를 포함하는
    도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수 대상 표면을 치핑 또는 연삭하고 이물질을 제거하는 단계하는 단계 이후,
    치핑 또는 연삭된 보수 대상 표면 주위에 접착 증강제를 도포하고, 제1항에 따른 도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강용 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에, 접착 증강제 및 물을 혼합하여 미리 정해진 높이로 도포하는 단계를 더 포함하는
    도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물을 도포하는 단계에 있어서, 상기 속경형 지오폴리머 모르타르 조성물에 접착 증강제 및 물을 혼합하여 도포하는 것을 특징으로 하는
    도로 측구, 중앙 분리대 및 경계석의 보수보강 방법.
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