KR20020072684A - 폴리머 콘크리트가 부착된 이중구조형 경계석 및 그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리머 콘크리트가 부착된 이중구조형 경계석 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 불포화 폴리에스테르 수지, 메틸메타크릴레이트 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리머 결합재 8∼12중량%, 충전재 10∼30중량%, 세골재 10∼30중량% 및 조골재 40∼70중량%로 이루어진 폴리머 콘크리트를 보통 시멘트 콘크리트에 부착시켜 얻어지는 고기능성 보차도 경계석과 그 제조방법을 제공하며, 얻어진 경계석은 지상에 노출되는 표면층에 폴리머 콘크리트를 제조·부착시켜 이중구조형으로 제조됨으로써 화강석으로 만든 경계석보다 가격이 훨씬 싸고 성능은 화강석과 대등한 기능성 제품이며, 강도, 동결융해 저항성, 내마모성, 내약품성, 내충격성 및 수밀성 등이 보통 시멘트 콘크리트보다 월등히 우수한 폴리머 콘크리트를 적용함에 따라 고내구성의 제품을 제공할 수 있다.

Description

폴리머 콘크리트가 부착된 이중구조형 경계석 및 그 제조방법{Double structural curb attached polymer concrete and manufacturing method thereof}

본 발명은 폴리머 콘크리트가 부착된 이중구조형 경계석 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지표면에 표출되는 면에 고기능성의 폴리머 콘크리트를 부착하여 제조되는 보차도(步車道) 경계석과 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

산업의 발달과 더불어 도로망이 기하급수적으로 증가됨에 따라 도로의 안전성 및 내구성이 대단히 중요한 국가발전의 요소로 대두되게 되었다.

이를 확충하기 위한 시설로서 보도와 차도의 경계를 형성하기 위한 경계석이 설치되는 바, 현재 사용되고 있는 보차도 콘크리트 경계석은 보통의 시멘트 콘크리트로 만들어진다.

그런데, 이같은 콘크리트 경계석은 압축강도에 비하여 충격강도와 휨강도가 매우 약하기 때문에 차량 등에 의한 작은 충돌에 의해서도 쉽게 깨지고, 또 동결융해작용에 의한 파괴가 쉽게 일어나 구조물로서의 제 기능을 다하지 못하고 있다.따라서, 인적, 물적 피해가 심각하여 국가발전에 장애요인이 되고 있다.

콘크리트 경계석은 물이 닿기 쉬운 지표면에 시공됨에 따라 콘크리트 내부로 물이 쉽게 스며들고, 스며든 물이 겨울철에 얼게 되면 체적이 팽창되면서 압력이 발생되어 콘크리트가 손상되게 된다. 이와같은 동결융해에 의한 파괴원인 외에도, 염해, 중성화 반응, 알카리 골재반응 등의 원인 등이 있으며, 제조과정 중에 사용한 불량골재, 적절치 못한 배합, 양생불량 및 품질관리 불량 등이 원인이 될 수도 있다.

이와같은 다양한 원인에 의해 보통 시멘트 콘크리트 경계석은 쉽게 파괴됨으로써 보수공사를 자주 해야 하므로 경제적 손실이 크며, 공사중 교통혼잡 등으로 인한 보행자나 운전자의 불편함을 감수해야만 했다.

한편, 최근에는 보통 시멘트 콘크리트 경계석에 대리석과 같은 질감을 내기 위하여 화강석이나 대리석과 같은 쇄석을 종석으로 사용하여 만든 인조석을 덧붙인 경계석도 사용되고 있으나, 외관이 달라진 것 외에는 물성 측면에서는 보통 시멘트 콘크리트와 비슷하여 별다른 장점을 가지고 있지 못하다.

따라서 요즈음에는 외관을 중시하는 대형 건물의 주변이나 보수공사가 어려운 도심지역에서는 아예 보통 시멘트 콘크리트 경계석을 사용하는 대신에 화강석으로 만든 경계석을 많이 사용하고 있다.

화강석은 내구성이 우수하고 외관이 미려하여 도심지역의 경계석으로 많이 사용은 되고 있으나, 석산 개발로 인한 환경파괴가 심각하고 또 가공공정에서 발생되는 소음, 분진, 폐석분 등의 배출로 인한 환경오염이 문제점으로 대두되고 있다.또한, 가격이 보통 시멘트 콘크리트 경계석에 비하여 훨씬 비싸기 때문에 경제성 면에서도 재고하지 않을 수 없다.

따라서, 보통 시멘트 콘크리트를 사용하면서도 그에 비해 강도나 동결융해 저항성, 내마모성, 내약품성 등에 있어서 향상된 새로운 경계석의 제조가 절실한 실정이다.

이에, 본 발명자들은 보통 시멘트 콘크리트의 단점인 휨강도, 충격강도 및 내구성을 개선하고 화강석보다 가격이 훨씬 싼 고기능성 경계석을 개발하기 위하여 연구노력하던 중, 폴리머 콘크리트를 보통 시멘트 콘크리트의 표면에 부착한 결과, 휨강도, 충격강도, 수밀성, 내마모성, 내약품성 및 내구성 등 성능 면에서 보통 시멘트 콘크리트보다 훨씬 우수하고 가격 면에서 화강석보다 월등히 싼 효과를 얻을 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 강도, 동결융해 저항성, 내마모성, 내약품성, 내충격성 및 수밀성이 우수한 폴리머 콘크리트를 적용하여 보통 시멘트 콘크리트 경계석에 비하여 고기능성이면서 화강석에 비하여 저렴하여 실용적인 이중구조형의 경계석을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또 다른 본 발명의 목적은 상기와 같은 경계석의 제조방법을 제공하는 데도 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이중구조형 경계석은 불포화 폴리에스테르 수지, 메틸메타크릴레이트 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 폴리머 결합재 8∼12중량%, 충전재 10∼30중량%, 세골재 10∼30중량% 및 조골재 40∼70중량%로 이루어진 폴리머 콘크리트를 보통 시멘트 콘크리트 경계석에 부착하여 얻어진 것임을 그 특징으로 한다.

이와같은 이중구조형 경계석은 통상의 공정을 거쳐 보통 시멘트 콘크리트를 제조하는 단계; 이와는 별도로 불포화 폴리에스테르 수지, 메틸메타크릴레이트 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 폴리머 결합재 8∼12중량%, 충전재 10∼30중량%, 세골재 10∼30중량% 및 조골재 40∼70중량%를 혼합한 후 양생시켜 경화하여 폴리머 콘크리트를 제조하는 단계; 및 상기 보통 시멘트 콘크리트에 폴리머 콘크리트를 부착하는 단계를 거쳐 얻어질 수 있다.

또한, 본 발명의 이중구조형 경계석은 통상의 공정을 거쳐 보통 시멘트 콘크리트를 제조하는 단계; 상기 보통 시멘트 콘크리트에 불포화 폴리에스테르 수지, 메틸메타크릴레이트 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 폴리머 결합재 8∼12중량%, 충전재 10∼30중량%, 세골재 10∼30중량% 및 조골재 40∼70중량%로 이루어진 폴리머 콘크리트 조성을 타설하여 양생 및 건조하는 단계를 거쳐서 얻어질 수도 있다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 보통 시멘트 콘크리트 경계석에 부착되는 폴리머 콘크리트는1960년대부터 연구·개발이 시작되어 1970년대부터는 선진국에서 토목, 건축 및 화학공업분야에 활용된 고기능성 재료이다.

본 발명에서 적용된 폴리머 콘크리트는 본 출원인에 의해 기출원된(특허출원 제1999-049892호 및 제1999-049893호) 조성으로 제조된 것으로서, 구체적인 조성은 불포화 폴리에스테르 수지, 메틸메타크릴레이트 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 폴리머 결합재 8∼12중량%, 충전재 10∼30중량%, 세골재 10∼30중량% 및 조골재 40∼70중량%로 이루어진 것이다.

여기서, 충전재로는 탄산칼슘이나 실리카를 사용할 수 있다.

그리고, 세골재나 조골재의 의미는 통상적인 건설시공업계에서 통용되는 정도의 범위로 보면 타당할 것이다.

이와같은 조성을 갖는 폴리머 콘크리트는 연마공정을 거치면 대리석과 같은 질감을 얻을 수 있으며, 기계적 강도, 내구성, 내약품성, 내충격성, 수밀성 등이 매우 우수하여 본 발명에서와 같은 경계석 뿐만 아니라 인조대리석, 수로관, 맨홀, 진동흡수재 및 예술품에 이르기까지 응용분야가 다양한 고기능성 재료이다.

본 발명에서는 폴리머 콘크리트를 보통 시멘트 콘크리트 경계석이 지표면에 노출되는 부분에 적용함으로써 고기능성의 경계석을 제공할 수 있도록 하였다.

전체적으로 폴리머 콘크리트 자체를 경계석으로 사용할 수도 있으나 이는 경제적인 측면에서 바람직하지 않으므로 보통 시멘트 콘크리트의 단점인 동결융해저항성을 향상시키기 위해 땅속에 매설되는 후면은 값이 싼 보통 시멘트 콘크리트로 만들고 지상에 노출되는 표면층은 동결융해저항성이 매우 우수한 폴리머 콘크리트를 부착시킴으로써 고기능성의 경계석을 제조하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 조성의 폴리머 콘크리트를 사용하여 경계석을 제조하는 제 1 방법은 보통 시멘트 콘크리트를 통상의 방법으로 제조하고, 이와는 별도로 폴리머 콘크리트를 제조한 다음, 각 콘크리트를 부착시키는 방법을 들 수 있다.

제 2 방법으로는 보통 시멘트 콘크리트를 제조, 양생 및 건조한 다음, 그 표면에 폴리머 콘크리트를 타설하는 방법을 들 수 있다.

본 발명의 경계석은 상기한 방법 이외의 어떠한 방법으로든 제조될 수 있음은 당연하나, 바람직하게는 상기 두가지의 방법을 들 수 있다.

먼저, 제 1 방법은 시멘트, 세골재, 조골재 및 물을 혼합하여 통상의 방법에 따라 보통 시멘트 콘크리트를 제조하여 두고, 이와는 별도로 상기와 같은 조성의 폴리머 콘크리트를 제조한 다음, 이들을 접착재 등을 사용하여 부착하는 단계를 거친다.

이 방법은 별도의 접착재를 사용하게 되고, 또한 부착공정을 거쳐야 하므로 생산단가가 높아지게 되는 단점이 있을 수 있다. 한편, 접착재로는 에폭시 수지, 아크릴 수지 또는 SBR 라텍스 등을 사용할 수 있다.

제 2 방법은 시멘트, 세골재, 조골재 및 물을 혼합하여 통상의 방법에 따라 보통 시멘트 콘크리트를 제조, 양생 및 건조한 다음, 여기에 상기와 같은 조성의 폴리머 콘크리트 조성을 직접 타설하여 폴리머 결합재의 접착성을 이용하여 접착하도록 하는 방법이다.

제 2 방법은 제 1 방법에 비하여 공정을 단순화시킬 수 있고, 생산비용을 절감할 수 있는 이점이 있다. 그러나, 폴리머 콘크리트의 경화수축율과 보통 시멘트 콘크리트의 건조수축율이 달라 부착력이 떨어지게 되므로 폴리머 콘크리트 조성 중 폴리머 결합재에 수축저감재를 별도로 첨가하여 사용하는 것이 바람직하다.

이때, 수축저감재로는 폴리스티렌 용액형, 폴리우레탄 용액형, 아크릴계 용액형 등을 사용할 수 있다.

제 1 방법이나 제 2 방법 중 어느 방법이든 보통 시멘트 콘크리트는 폴리머 콘크리트의 부착이 잘 되도록 표면의 레이턴스를 제거하고 건조시켜 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 폴리머 콘크리트는 대리석과 같은 질감을 얻기 위해 경계석 제조의 마지막 공정에서 연마하여 제품을 완성하는 것이 바람직하다.

제조된 경계석은 폴리머 콘크리트층과 보통 시멘트 콘크리트층의 이중구조형상을 갖게 되는 바, 폴리머 콘크리트층은 전체 경계석 두께 중 15∼30%를 차지하는 것이 기능성을 살리면서도 가격적 측면에서 바람직하다.

이와같이 제조된 경계석은 표면층을 구성하는 폴리머 콘크리트가 휨강도, 충격강도, 수밀성, 내마모성, 내약품성 및 내구성 등이 보통 시멘트 콘크리트보다 훨씬 우수하기 때문에 이의 성능 발현으로 경계석의 제반성능이 향상되면서, 화강석을 사용한 것에 비하여는 월등이 경제적인 효과를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 보통 시멘트 콘크리트와 폴리머 콘크리트 각각의 제조 및 물성측정결과

1)보통 시멘트 콘크리트의 제조

물-시멘트비 : 50%

스럼프 : 12㎝

시멘트 : 364 ㎏/㎥

세골재 : 611 ㎏/㎥

조골재 : 1,188 ㎏/㎥

상기와 같은 배합비로 콘크리트 믹서를 사용하여 통상의 방법에 따라 보통 시멘트 콘크리트를 제조하였다.

얻어진 보통 시멘트 콘크리트의 압축 및 휨 강도를 KS F 2405 및 KS F 2407에 의거하여 측정하였는 바, 그 결과 압축강도는 380 ㎏/㎠이고, 휨강도는 36 ㎏/㎠이었다.

2)폴리머 콘크리트의 제조

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성 및 배합비로 콘크리트 믹서를 사용하여 JIS A 1181(폴리에스테르 수지 콘크리트의 강도시험용 공시체 제조방법으로 폴리머 콘크리트를 제조하였다.

얻어진 폴리머 콘크리트에 대하여 압축강도와 휨강도를 상기 1)방법에 따라 측정한 결과는 다음 표 1과 같다.

구분	불포화폴리에스테르수지(중량％)	탄산칼슘 (중량％)	세골재(중량％)	조골재(중량％)	압축강도(㎏/㎠)	휨강도(㎏/㎠)
PC 1	10	10	10	70	947	180
PC 2			20	60	1028	193
PC 3			30	50	1066	202
PC 4		20	10	60	1075	220
PC 5			20	50	1130	229
PC 6			30	40	1182	234

상기 표 1의 결과로부터, 폴리머 콘크리트는 보통 시멘트 콘크리트에 비하여 압축강도나 휨강도가 우수함을 알 수 있다.

실시예 2: 경계석의 제조

상기 실시예 1의 1)에 의해 제조된 보통 시멘트 콘크리트의 일면을 철골을 사용하여 레이턴스를 제거한 후 건조시킨 다음, 일면에 접착제로서 에폭시 수지나 SBR 라텍스를 도포하고 상기 실시예 1의 2)에 의해 제조된 폴리머 콘크리트를 접착제 상부에 올려놓고 압력을 가하는 방법으로 부착시켜 본 발명의 이중구조형 경계석을 제조하였다.

얻어진 경계석의 폴리머 콘크리트 표면을 연마기를 사용하여 연마하여 제품을 완성하였다.

제조된 경계석은 윗면 폭 150mm× 아래면 폭 170mm× 높이 200mm이며, 이때 표면층(폴리머 콘크리트층)의 두께는 30mm이었다.

실시예 3: 경계석의 제조

상기 실시예 1의 1)에 따라 제조된 보통 시멘트 콘크리트를 양생 및 건조한 후, 그 상부에 상기 표 1의 조성 중 PC 3을 타설하여 공기중에서 상온양생법으로 양생시켜 경계석을 제조하였다. 이때, 폴리머 콘크리트 조성 중 폴리스티렌 용액형 수축저감재를 15중량% 되도록 첨가하여 타설하였다.

실험예

상기 실시예 2 및 실시예 3을 통해 얻어진 경계석에 대하여 28일 양생한 공시체를 80±2℃에서 함량이 될 때까지 건조한 후 중량을 측정하였고, 20±2℃에서 7일간 침수시킨 다음 다시 중량을 측정하여 수밀성을 구하였으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

이때 비교는 상기 실시예 1의 1)에서 얻어진 보통 시멘트 콘크리트 경계석으로 수행하였다.

여기서, 수밀성은 흡수율을 구하는 방법으로 측정하였다.

흡수율(%)={(w₁-w₀)/w₀}×100(여기서, w₀는 침수전의 공시체 중량이고, w₁은 침수후의 공시체 중량이다)

구 분	흡수율(%)
보통 시멘트 콘크리트	5.2
폴리머 콘크리트	0.04
본 발명(이중구조 경계석)	3.6

한편, 보통 시멘트 콘크리트에 폴리머 콘크리트를 부착시켜 제조한 경계석의 압축강도는 폴리머 콘크리트에 비하여 상대적으로 약한 보통 시멘트 콘크리트가 먼저 파괴되므로 측정의미가 없고, 휨강도는 폴리머 콘크리트의 강도에 따라 크게 영향을 받게 되는데 PC 3 배합으로 30mm 두께의 폴리머 콘크리트를 부착한 경계석의 휨강도는 80∼100 ㎏/㎠ 정도로 나타났다. 결국 휨강도의 크기는 표면층을 구성하는 폴리머 콘크리트의 두께에 의하여 좌우되게 된다.

30mm 두께의 폴리머 콘크리트를 부착한 경계석의 휨강도는 현재 사용되고 있는 보통 시멘트 콘크리트의 휨강도 보다 대략 2.2∼2.8 정도 높게 나타나므로 충격에 의한 파괴가 쉽게 일어나지 않아 내구성을 유지하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 보통 시멘트 콘크리트의 표면에 폴리머 콘크리트를 부착시킨 이중구조형 경계석은 화강석이나 폴리머 콘크리트만으로 만든 제품보다 가격이 훨씬 싸고, 현재 시판되고 있는 보통 시멘트 콘크리트 경계석 제품보다 휨강도, 충격강도, 수밀성, 내구성 등이 현저히 우수한 제품으로서, 석산개발로 인한 환경파괴를 방지할 수 있고, 경계석의 잦은 보수 및 교체공사로 인한 교통혼잡과 경제적 손실을 막을 수 있게 되었다.

Claims (6)

1. 불포화 폴리에스테르 수지, 메틸메타크릴레이트 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 폴리머 결합재 8∼12중량%, 충전재 10∼30중량%, 세골재 10∼30중량% 및 조골재 40∼70중량%로 이루어진 폴리머 콘크리트를 보통 시멘트 콘크리트 경계석에 부착하여 얻어진 이중구조형 경계석.
2. 제 1 항에 있어서, 충전재는 탄산칼슘 또는 실리카인 것임을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트가 부착된 이중구조형 경계석.
3. 제 1 항에 있어서, 폴리머 콘크리트는 전체 경계석 두께에 대하여 15∼30% 되도록 형성됨을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트가 부착된 이중구조형 경계석.
4. 통상의 공정을 거쳐 경계석 제조용 보통 시멘트 콘크리트를 제조하는 단계;

   이와는 별도로 불포화 폴리에스테르 수지, 메틸메타크릴레이트 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 폴리머 결합재 8∼12중량%, 충전재 10∼30중량%, 세골재 10∼30중량% 및 조골재 40∼70중량%를 혼합한 후 양생시켜 경화하여 폴리머 콘크리트를 제조하는 단계; 및

   상기 보통 시멘트 콘크리트에 폴리머 콘크리트를 부착하는 단계를 포함하는 폴리머 콘크리트가 부착된 이중구조형 경계석의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서, 폴리머 콘크리트의 부착은 에폭시 수지, 아크릴 수지 및 SBR 라텍스로 이루어진 군으로부터 선택된 접착제를 도포하는 방법으로 수행됨을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트가 부착된 이중구조형 경계석의 제조방법.
6. 통상의 공정을 거쳐 경계석 제조용 보통 시멘트 콘크리트를 제조하는 단계; 및

   상기 보통 시멘트 콘크리트에 불포화 폴리에스테르 수지, 메틸메타크릴레이트 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 폴리머 결합재 8∼12중량%, 충전재 10∼30중량%, 세골재 10∼30중량% 및 조골재 40∼70중량%로 이루어진 폴리머 콘크리트 조성을 타설하여 양생 및 건조하는 단계를 포함하는 폴리머 콘크리트가 부착된 이중구조형 경계석의 제조방법.