KR20220134745A - 초속경 콘크리트 포장용 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 콘크리트 보수방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잔골재 20 내지 50 중량%, 굵은 골재 10 내지 40 중량%, 초속경 결합재 10 내지 40 중량%, 아크릴 라텍스 및 혼화제 1 내지 20 중량% 및 물 0.1 내지 5 중량%를 포함하고, 상기 초속경 결합재는 초속경 시멘트 100 중량부, 칼슘설포알루미네이트 25 내지 35 중량부, 고로슬래그 미분말 10 내지 20 중량부, 래들슬래그 10 내지 20 중량부, 산화주석 1 내지 20 중량부 및 황산망간 0.1 내지 10 중량부를 포함하고, 상기 혼화제는 아크릴 라텍스 100 중량부를 기준으로, 폴리메틸메타크릴레이트-(아다만틸)아크릴레이트 공중합체 70 내지 90 중량부, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 80 내지 85 중량부, 아미노메틸폴리스티렌 수지 10 내지 30 중량부, 트리실릴아민 10 내지 30 중량부, 폴리아미도아민 0.1 내지 10 중량부, 에틸헥실코코에이트 1 내지 5 중량부를 포함하는, 초속경 콘크리트 보수용 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 콘크리트 보수방법에 관한 것이다.

Description

초속경 콘크리트 포장용 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 콘크리트 보수방법{RAPID SETTING PAVEMENT COMPOSITION, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND CONSTRUCTION METHOD USING THE SAME}

본 발명은 열화된 콘크리트 포장의 보수에 사용하기 위한 초속경 콘크리트 포장용 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 콘크리트 보수방법에 관한 것이다.

도로포장은 크게 아스팔트 콘크리트 포장(아스콘)과 시멘트 콘크리트 포장으로 나눌 수 있으며, 아스팔트 콘크리트 포장은 아스팔트 바인더의 점착성에 기인한 기계적 결합에 의하여 부착강도가 발현되는데, 특히, 폴리우레탄 기반의 아스팔트 콘크리트 포장의 경우, 기존 포장체와 부착할 수 있는 화학적 기저가 부족하여 부착성능 매우 불량하고, 조기에 기계적 강도 및 내구성 등의 기능이 상실되는 문제점이 있었다.

또한, 아스팔트 콘크리트 포장은 재료 생산 시 발생하는 공해와, 강성 부족에 따른 조기 파손으로 인한 폐아스콘의 발생, 빈번한 유지보수 필요 및 지속가능성 결여 등의 문제점을 가지고 있었다.

한편, 시멘트 콘크리트 포장은 시멘트 몰탈과 포졸란 반응에 의해 수화물을 형성하여 강도가 발현되는데, 상대적으로 우수한 강성발현 효과로 장기 공용성능이 우수한 장점이 있다. 그러나 온도 변화에 대한 유연성 부족으로 건조수축균열, 반사균열, 피로균열 및 블로우업(Blow-up) 발생으로 막대한 사후 유지보수 비용이 발생하는 문제점이 있었다.

콘크리트 구조물을 제작하거나 포장 시에는 경화됨에 따라 수축에 의한 균열이 발생하며, 이로 인해 표면 강도가 약하고 내구성이 떨어진다는 단점이 있다.

더욱이, 콘크리트의 균열은 염해, 열화와 같은 외적 환경원인, 설계하중, 소성수축 또는 건조수축과 같은 재료 특성, 배합조건, 시공적인 요인 등의 여러 가지 요인에 의하여 더욱 심화된다.

특히, 도로 포장은 기온의 변화에 따른 신축과 팽창 및 강설 또는 강우에 의해 포장층 하부에 발생하는 스펀지 현상으로 인해 포장층의 받침력이 저하되어 포장층에 균열이 생기거나 차량 하중 등에 의해 균열이 빈번히 발생한다. 포장층에 균열 등이 발생하게 되면 그 틈으로 우수 등이 침투하여 도로의 손상부가 신속히 확장되고 도로 위를 달리는 차량 하중에 의해 균열이 진행되기 때문에 신속한 보수가 필요하다.

본 발명의 발명자들은 이와 같은 문제점을 인식하고 이를 해결하기 위한 연구를 거듭한 끝에, 상술한 과제를 해결하기 위한 초속경 콘크리트 보수용 조성물을 개발하기에 이르렀다.

대한민국 등록특허 제1796932호 대한민국 등록특허 제2390756호

본 발명은 콘크리트 포장 슬래브 열화부를 제거한 후 이를 보수하는데 사용이 가능한 초속경 콘크리트 보수용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 소성변형이 없어 장기간 평탄성이 유지되는 특성을 갖는 초속경 콘크리트 보수용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 방수층 없이도 방수성이 우수하고, 열화 콘크리트를 제거한 콘크리트 슬라브 표면에서의 부착성이 우수한 특성을 갖는 초속경 콘크리트 보수용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 내동해성, 내구성이 우수한 초속경 콘크리트 보수용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 균열저항성이 우수하며, 유지기간 기준 시공, 보수 비용이 절감되는 초속경 콘크리트 보수용 조성물 및 이를 이용한 보수방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 초속경 콘크리트 보수용 조성물은,

잔골재 20 내지 50 중량%, 굵은 골재 10 내지 40 중량%, 초속경 결합재 10 내지 40 중량%, 아크릴 라텍스 및 혼화제 1 내지 20 중량% 및 물 0.1 내지 5 중량%를 포함하고, 상기 초속경 결합재는 초속경 시멘트 100 중량부, 칼슘설포알루미네이트 25 내지 35 중량부, 고로슬래그 미분말 10 내지 20 중량부, 래들슬래그 10 내지 20 중량부, 산화주석 1 내지 20 중량부 및 황산망간 0.1 내지 10 중량부를 포함하고, 상기 혼화제는 아크릴 라텍스 100 중량부를 기준으로, 폴리메틸메타크릴레이트-(아다만틸)아크릴레이트 공중합체 70 내지 90 중량부, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 80 내지 85 중량부, 아미노메틸폴리스티렌 수지 10 내지 30 중량부, 트리실릴아민 10 내지 30 중량부, 폴리아미도아민 0.1 내지 10 중량부, 에틸헥실코코에이트 1 내지 5 중량부를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 아크릴 라텍스는 고형분 함량이 40 내지 60%인 액상형 아크릴라텍스일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체는 에틸헥실코코에이트와 혼합한 혼합물 형태로 첨가되는 것일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 초속경 콘크리트 보수용 조성물의 물-시멘트비(W/C)는 35 내지 40 중량%일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 초속경 콘크리트 보수용 조성물은 초속경 시멘트 100 중량부를 기준으로 폴리아크릴로니트릴과 폴리메틸메타크릴레이트의 폴리머 블렌드를 5 내지 10 중량부 더 포함하는 것일 수 있다.

본 발명은 또한, 본 발명에 따른 초속경 콘크리트 보수용 조성물의 제조방법으로서,

(a) 폴리아크릴로니트릴을 DMF에 1 내지 5% 농도로 용해시키는 단계;

(b) 폴리메틸메타크릴레이트를 DMF에 1 내지 5% 농도로 용해시키는 단계;

(c) 상기 폴리아크릴로니트릴 용액을 반바리 믹서에 넣고 폴리메틸메타크릴레이트 용액을 1 내지 3 ml/sec의 속도로 적가하며 혼합하는 단계;

(d) 상기 (c) 단계를 거친 용액을 10 내지 20분 동안 60℃의 증류수에 넣어 중탕시키는 단계;

(e) 용매를 제거하고 평균 직경 0.01 내지 0.5 cm의 입자로 가공하는 단계;

(f) 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 80 내지 85 중량부를 에틸헥실코코에이트 1 내지 5 중량부와 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;

(g) 상기 (e) 단계에서 제조된 입자를 아크릴 라텍스, 폴리메틸메타크릴레이트-(아다만틸)아크릴레이트 공중합체, 아미노메틸폴리스티렌 수지, 트리실릴아민, 폴리아미도아민 및 상기 (f) 단계의 혼합물을 혼합하는 단계; 및

(h) 상기 (g) 단계의 혼합물을 잔골재, 굵은 골재, 초속경 결합재와 혼합하여 초속경 콘크리트 보수용 조성물을 제조하는 단계;

를 포함하는 초속경 콘크리트 보수용 조성물의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 (c) 단계는 온도 조건 30 내지 40℃로 유지한 상태에서 수행되는 것일 수 있다.

본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 (e) 단계의 입자는 폴리아크릴로니트릴과 폴리메틸메타크릴레이트의 폴리머 블렌드일 수 있다.

본 발명에 따른 초속경 콘크리트 보수용 조성물을 이용한 콘크리트 보수방법으로서, 콘크리트 포장 슬라브 상단의 열화부, 손상부 또는 오염부를 제거하여 평평한 면으로 정리하는 단계, 정리된 평평한 면의 표면을 클리닝하는 단계, 상기 클리닝된 부위에 초속경 콘크리트 보수용 조성물을 타설하는 단계 및 타설 후, 양생하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 콘크리트 슬라브의 열화된 부분을 제거하고 보수하여 장기간 콘크리트 포장의 유지가 가능한 효과를 갖는다.

본 발명에 따르면, 장기 평탄성이 우수하고, 내동해성과 내구성이 우수한 효과를 갖는다,

본 발명은 또한, 균열저항성이 우수하여 장기간 유지되는 특성을 가지며, 이에 따라, 유지기간 기준 초기시공비 및 보수 비용을 크게 절감할 수 있는 장점을 갖는다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 각 구성을 보다 상세히 설명하나, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 권리범위가 다음 내용에 의해 제한되지 아니한다.

본 발명에 사용된 "바람직한" 또는 "바람직하게는"은 특정 조건에서 특정 장점을 갖는 본 발명의 실시예를 나타낸다. 그러나, 다른 실시예 또한 동일 조건 또는 다른 조건에서 바람직할 수 있다. 또한, 하나 이상의 바람직한 실시예는 다른 실시예가 유용하지 않다는 것을 의미하는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에 있는 다른 실시예를 배제하는 것도 아니다.

본 명세서에 사용된 "포함한다"는 용어는 본 발명에 유용한 재료, 조성물, 장치, 및 방법들을 나열할 때 사용되며 그 나열된 예에 제한되는 것은 아니다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 초속경 콘크리트 보수용 조성물은, 기존과 대비하여, 장기 유지가 가능하고, 내구성이 우수하면서도 장기적 평탄성이 우수한 특성을 갖는다.

본 발명에 따른 초속경 콘크리트 보수용 조성물은, 잔골재 20 내지 50 중량%, 굵은 골재 10 내지 40 중량%, 초속경 결합재 10 내지 40 중량%, 아크릴 라텍스 및 혼화제 1 내지 20 중량% 및 물 0.1 내지 5 중량%를 포함하고, 상기 초속경 결합재는 초속경 시멘트 100 중량부, 칼슘설포알루미네이트 25 내지 35 중량부, 고로슬래그 미분말 10 내지 20 중량부, 래들슬래그 10 내지 20 중량부, 산화주석 1 내지 20 중량부 및 황산망간 0.1 내지 10 중량부를 포함하고, 상기 혼화제는 아크릴 라텍스 100 중량부를 기준으로, 폴리메틸메타크릴레이트-(아다만틸)아크릴레이트 공중합체 70 내지 90 중량부, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 80 내지 85 중량부, 아미노메틸폴리스티렌 수지 10 내지 30 중량부, 트리실릴아민 10 내지 30 중량부, 폴리아미도아민 0.1 내지 10 중량부, 에틸헥실코코에이트 1 내지 5 중량부를 포함한다.

상기 초속경 결합재는 초속경 시멘트 100 중량부, 칼슘설포알루미네이트 25 내지 35 중량부, 고로슬래그 미분말 10 내지 20 중량부, 래들슬래그 10 내지 20 중량부, 산화주석 1 내지 20 중량부 및 황산망간 0.1 내지 10 중량부를 포함하고;

상기 혼화제는 아크릴 라텍스 100 중량부를 기준으로, 폴리메틸메타크릴레이트-(아다만틸)아크릴레이트 공중합체 70 내지 90 중량부, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 80 내지 85 중량부, 아미노메틸폴리스티렌 수지 10 내지 30 중량부, 트리실릴아민 10 내지 30 중량부, 폴리아미도아민 0.1 내지 10 중량부, 에틸헥실코코에이트 1 내지 5 중량부를 포함하는 것인 고연성의 초속경 콘크리트 보수용 조성물을 제공한다.

이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 초속경 콘크리트 보수용 조성물 및 이를 이용한 도로포장 시공방법에 의하면, 초속경 결합재와 혼화제를 포함함으로써, 포졸란 반응에 의한 수화물의 결합력과 함께 유기 고분자의 수소 결합력으로 조직의 치밀화를 촉진하고, 기존 포장과의 우수한 부착성능, 휨 강도 및 압축강도 등의 우수한 물리적 강도를 제공하는 효과가 있다.

특히, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체는 에틸헥실코코에이트와 혼합한 혼합물 형태로 첨가함으로써, 장기 내구성이 크게 향상된 효과를 갖는다.

또한, 빠르게 경화되어, 공사기간이 대폭 단축되고, 교통 통제 시간을 최소화할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 동일 강도 발현을 위하여 요구되는 초속경 시멘트의 사용량을 절감할 수 있어 가격 경쟁력을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 탄산화된 콘크리트 내부에 알칼리성을 부여하여 내식성(방청)을 개선하고, 콘크리트 도로 포장에 요구되는 제반 특성으로서 내마모성, 수밀성, 부착성, 내화학성, 방수성, 방청성, 중성화 저항성, 염화물 저항성, 기온변화에 따른 동결 융해 저항성 등을 크게 향상시킴으로써 도로포장의 내구수명을 연장하고 유지관리 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서 사용하는 골재는 잔골재와 굵은 골재로 구분되며, 입경이 5 mm 이하인 것을 잔골재라 하고 입경이 5 mm 보다 큰 것을 굵은 골재라 한다.

잔골재는 본 발명의 초속경 콘크리트 보수용 조성물 전체 중량을 기준으로 20 내지 50 중량% 함유되는 것이 바람직하고, 굵은 골재는 본 발명의 초속경 콘크리트 보수용 조성물 전체 중량을 기준으로 10 내지 40 중량% 함유되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용하는 초속경 결합재는 본 발명의 초속경 콘크리트 보수용 조성물 전체 중량을 기준으로 10 내지 40 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 초속경 결합재의 함량이 너무 적은 경우에는 점성 부족과 블리딩 발생 가능성이 높아지고, 이에 따른 강도가 저하되는 문제가 있을 수 있다.

아울러 콘크리트의 강도 및 수밀성 저하로 인한 투수저항성이 감소할 수 있다. 또한, 상기 초속경 결합재의 함량이 너무 많은 경우에는 점성이 증가하여, 작업성이 저하되고, 가사시간 조절이 어려워지며, 초기강도가 떨어지고 과도한 수밀성 증대로 장기강도가 지속적으로 증가하여 콘크리트 구조물 및 포장체의 건조수축 균열이 발생할 수 있다.

본 발명에서 "초속경"이란, 2 내지 3시간 만에 보통 포틀랜드 시멘트의 재령 7일 압축강도를 발현하는 것을 의미한다.

초속경 결합재는 초속경 시멘트 100 중량부, 칼슘설포알루미네이트 25 내지 35 중량부, 고로슬래그 미분말 10 내지 20 중량부, 래들슬래그 10 내지 20 중량부, 산화주석 1 내지 20 중량부 및 황산망간 0.1 내지 10 중량부를 포함한다.

상기 초속경 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 분말도가 4,500 내지 7,000 ㎠/g인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.

이하, 상기 초속경 결합재를 구성하는 다른 성분들의 함량은 상기 초속경 시멘트 100 중량부를 기준으로 한다.

상기 칼슘설포알루미네이트는 빠른 경화특성을 제공하는 기능을 한다.

상기 칼슘설포알루미네이트는 상기 초속경 시멘트 100 중량부에 대하여, 25 내지 35 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘설포알루미네이트의 함량이 너무 적은 경우에는 외부 충격에 의해 균열이 크게 발생될 수 있는 문제점이 있고, 상기 칼슘설포알루미네이트의 함량이 너무 많은 경우에는 경화속도가 지나치게 빨라져 작업성이 저하되거나 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

고로 슬래그는 고로(Blast Furnace)에서 선철을 제조하는 공정에서 부산물로 발생되는 고온의 용융상태인 슬래그에 물을 분사하여 급냉시킨 고로수쇄슬래그(Granulated Blast Furnace Slag, GBFS)를 미세한 분말의 형태로 분쇄한 것을 고로슬래그라고 한다.

본 발명에서는 고로슬래그 미분말을 초속경 시멘트 100 중량부 기준으로 10 내지 20 중량부로 포함할 수 있는데, 상기 함량보다 과량으로 포함되는 경우에는, 내동해성이 떨어지고, 상기 함량보다 소량으로 포함되는 경우에는, 압축강도가 떨어지는 문제가 있다.

상기 래들슬래그는 제강공정 중 발생하는 전로 또는 래들에서 발생되는 슬래그를 의미하고, 일반 시멘트와 유사한 성분을 가진 산업부산물로서, 시멘트와 유사하게 C-S-H gel을 형성하는 수화반응을 진행할 수 있다. 이로써, 안정적인 장기강도 발현과 수밀성을 향상시키고, 수화열을 낮추어 미세균열 방지 및 수축 방지 효과를 제공하며, 화학적 내구성을 향상시켜 우수한 염해 및 동결 융해 저항성을 제공하는 기능을 한다.

상기 래들슬래그는 상기 초속경 시멘트 100 중량부에 대하여, 1 내지 20 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 래들슬래그의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선 효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 래들슬래그의 함량이 너무 많은 경우에는 초기강도 발현이 지연될 수 있는 문제점이 있다.

상기 산화주석은 우수한 강도 발현 효과와 함께, 내화학성, 내후성, 염해 및 동결융해 저항성을 향상시키고, 내열성, 내마모성, 균열방지 및 수축 방지 효과를 제공하는 기능을 한다.

상기 산화주석의 함량이 너무 적은 경우에는 상술한 개선 효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 산화주석의 함량이 너무 많은 경우에는 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

상기 아크릴 라텍스는 우수한 접착력으로, 휨, 인장 및 부착강도를 증진시킬 뿐만 아니라 내수성, 내알칼리성, 내후성을 개선하는 기능을 한다.

구체적으로, 상기 아크릴 라텍스는 (중합용 모노머 조성물의 전체 중량을 기준으로) 메틸메타크릴레이트(MMA: Methyl Methacrylate) 30 내지 50 중량%, 아크릴산 노말 부틸에스테르(BA: Butyl Acrylate Monomer) 5 내지 20 중량%, 아크릴로니트릴 0.1 내지 10 중량%, 디메틸암모노 에틸메틸아크릴레이트 0.1 내지 10 중량% 및 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-EHA: 2-Ethyl Hexylacrylate) 30 내지 50 중량%를 포함하는 중합용 모노머 조성물을 중합함으로써 제조되는 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 상기 아크릴 라텍스는 고형분 함량이 40 내지 60%인 액상형 아크릴라텍스일 수 있다.

한편, 상기 혼화제는 경화시간, 작업성, 강도 및 내구성을 개선시키는 기능을 한다.

상기 혼화제는 본 발명의 초속경 콘크리트 보수용 조성물에 아크릴 라텍스와 함께 1 내지 20 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 혼화제의 함량이 너무 적은 경우에는 상술한 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 혼화제의 함량이 너무 많은 경우에는 점도가 낮아져 작업성(슬럼프)은 좋아질 수 있으나, 수화반응을 지연시켜 속경성이 저하되거나, 제조원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

상기 아크릴 라텍스는 초속경 콘크리트 보수용 조성물의 전체 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.

상기 혼화제는 아크릴 라텍스 100 중량부를 기준으로, 폴리메틸메타크릴레이트-(아다만틸)아크릴레이트 공중합체 70 내지 90 중량부, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 70 내지 90 중량부, 아미노메틸폴리스티렌 수지 10 내지 30 중량부, 트리실릴아민 10 내지 30 중량부, 폴리아미도아민 0.1 내지 10 중량부, 에틸헥실코코에이트 1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 사용할 수 있다.

상기 폴리메틸메타크릴레이트-(아다만틸)아크릴레이트 공중합체는 휨, 인장 및 부착강도를 증진시키는 기능을 한다. 또한, 재료분리를 방지하고 인장강도를 증진시키고 균열발생을 억제하며 균열이 발생한 후에는 균열의 폭을 감소시키고 내구성을 향상시키고, 내후성을 개선하는 기능을 한다.

상기 폴리메틸메타크릴레이트-(아다만틸)아크릴레이트 공중합체는 상기 아크릴 라텍스 100 중량부에 대하여, 70 내지 90 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리메틸메타크릴레이트-(아다만틸)아크릴레이트 공중합체의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 저하될 수 있는 문제점이 있고, 상기 폴리메틸메타크릴레이트-(아다만틸)아크릴레이트 공중합체의 함량이 너무 많은 경우에는 상기한 개선효과는 더이상 개선되지 않아, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체는 휨, 인장 및 부착강도를 증진시키고, 우수한 혼화성, 동결 융해 저항성, 내화학성, 방수성 및 내구성을 개선시키는 기능을 한다.

특히, 본 발명에서는, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체는 조성물의 제조 시, 에틸헥실코코에이트와 먼저 혼합하여 충분히 균일하게 혼합한 후에, 첨가함으로써, 두 물질 간의 균일한 혼합물로 형성될 수 있도록 한다.

이와 같이, 에틸헥실코코에이트를 함께 첨가함으로써, 시공 후의 시공부위의 강도가 증가하고, 특히, 장기 내구성이 증가하게 되어, 시공 유지 시간이 연장되는 효과를 갖는다.

상기 에틸헥실코코에이트는 아크릴 라텍스 100 중량부를 기준으로 1 내지 5 중량부로 첨가될 수 있다. 상기 함량보다 소량으로 첨가되면, 장기 내구성 개선 효과가 미미하고, 상기 함량보다 과량으로 첨가되면, 조성물 간의 혼화성이 떨어지게 되는 문제가 있다.

상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체는 상기 아크릴 라텍스 100 중량부에 대하여, 70 내지 90 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 저하될 수 있는 문제점이 있고, 상기 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체의 함량이 너무 많은 경우에는 초기강도 발현이 지연되거나, 상기한 개선효과는 더이상 개선되지 않아, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

상기 아미노메틸폴리스티렌 수지는 휨, 인장 및 부착강도를 증진시키고, 우수한 내화학성, 방수성, 균열저항성 및 내구성을 개선시키는 기능을 한다.

상기 아미노메틸폴리스티렌 수지는 상기 아크릴 라텍스 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 아미노메틸폴리스티렌 수지의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 저하될 수 있는 문제점이 있고, 상기 아미노메틸폴리스티렌 수지의 함량이 너무 많은 경우에는 초기강도 발현이 지연될 수 있는 문제점이 있다.

상기 트리실릴아민은 휨, 인장 및 부착강도를 증진시키고, 우수한 혼화성, 동결 융해 저항성, 내열성, 내화학성 및 내구성을 개선시키는 기능을 한다.

상기 트리실릴아민은 상기 아크릴 라텍스 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 트리실릴아민의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 저하될 수 있는 문제점이 있고, 상기 트리실릴아민의 함량이 너무 많은 경우에는 상기한 개선 효과는 더이상 개선되지 않아, 가격 경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

상기 폴리아미도아민은 휨, 인장 및 부착강도를 증진시키고, 방수성, 균열저항성 및 내구성을 개선하고, 경화시간을 단축할 수 있는 기능을 한다.

보다 구체적으로 상기 폴리아미도아민은 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산, 니트릴로트리아세트산, N,N,N',N'-에틸렌디아민테트라아세테이트, 1,2-시클로헥산디카르복실산, 1,3-시클로헥산디카르복실산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 카르복실산 화합물; 세바코일 클로라이드; 및 디에틸렌트리아민 (DETA), 트리에틸렌테트라민 (TETA), 테트라에틸렌펜타민 (TEPA), 디프로필렌트리아민 (DPTA) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 아민 화합물을 0.5 내지 0.9: 0.2 내지 0.6: 1 중량비율로 반응시켜서 형성되는 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

상기 폴리아미도아민은 상기 아크릴 라텍스 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리아미도아민의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 폴리아미도아민의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성 및 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 상기 혼화제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 첨가제로서, 소포제, 공기연행제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 물은 물-시멘트비(W/C)가 35 내지 40 중량%되도록 첨가된다. 다른 물질들의 함량을 고려하여, 물은 잔량으로 상기 비율 범위를 갖도록 첨가된다.

한편, 본 발명에 초속경 콘크리트 보수용 조성물은 아크릴 라텍스 100 중량부를 기준으로 폴리아크릴로니트릴과 폴리메틸메타크릴레이트의 폴리머 블렌드를 5 내지 10 중량부 더 포함할 수 있다.

보다 바람직하게는, 6 내지 9 중량부로 포함할 수 있다.

상기 폴리머 블렌드를 더 포함함으로써, 균열저항성이 증가된 효과를 갖는다.

구체적으로, 콘크리트는 비나, 외부의 강한 바람 등의 환경에 노출되기 쉽고, 특히, 산성비에 노출되는 경우에 표면이 열화되어 쉽게 손상될 수 있으며, 균열이 형성되기 쉽다. 본 발명에서는 상기 폴리머 블렌드를 더 포함함으로써, 외부에 노출된 상태에서 균열이 형성되는 것을 억제하거나, 형성되더라도 더 크게 벌어지는 것을 방지하는 효과를 갖는다.

후술할 바와 같이, 제조된 폴리머 블렌드는 평균 직경 0.01 내지 0.5 cm의 입자로 가공하여 사용될 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 초속경 콘크리트 보수용 조성물의 제조방법은,

(a) 폴리아크릴로니트릴을 DMF(디메틸포름아미드, Dimethylformamide)에 1 내지 5% 농도로 용해시키는 단계, (b) 폴리메틸메타크릴레이트를 DMF에 1 내지 5% 농도로 용해시키는 단계, (c) 상기 폴리아크릴로니트릴 용액을 반바리 믹서에 넣고 폴리메틸메타크릴레이트 용액을 1 내지 3 ml/sec의 속도로 적가하며 혼합하는 단계, (d) 상기 (c) 단계를 거친 용액을 10 내지 20분 동안 60℃의 증류수에 넣어 중탕시키는 단계, (e) 용매를 제거하고 평균 직경 0.01 내지 0.5 cm의 입자로 가공하는 단계, (f) 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 80 내지 85 중량부를 에틸헥실코코에이트 1 내지 5 중량부와 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계, (g) 상기 (e) 단계에서 제조된 입자를 아크릴 라텍스, 폴리메틸메타크릴레이트-(아다만틸)아크릴레이트 공중합체, 아미노메틸폴리스티렌 수지, 트리실릴아민, 폴리아미도아민 및 상기 (f) 단계의 혼합물을 혼합하는 단계 및 (h) 상기 (g) 단계의 혼합물을 잔골재, 굵은 골재, 초속경 결합재와 혼합하여 초속경 콘크리트 보수용 조성물을 제조하는 단계를 포함한다.

구체적으로, 상기 (a) 단계와 (b) 단계는 폴리아크릴로니트릴과 폴리메틸메타크릴레이트 폴리머 블렌드를 제조하기 위한 단계로서, 각 폴리머를 DMF에 각각 용해시켜 준비하는 단계이다.

상기 폴리아크릴로니트릴은 중량평균분자량 100,000 내지 200,000g/mol인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 폴리메틸메타크릴레이트는 30,000 내지 40,000g/mol인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

(c) 단계에서 두 용액을 혼합하는 과정을 거치는데, 폴리메틸메타크릴레이트 용액을 1 내지 3 ml /sec의 속도로 천천히 적가하여 두 폴리머 용액이 잘 섞일 수 있도록 한다.

이 때, 적가 속도가 상기 속도보다 빠른 경우에는, 본 발명에서 목적하는 폴리머 블렌드를 제조하지 못하고, 폴리머 종류별로 뭉쳐진 입자를 형성하게 되는 문제가 있다. 상기 적가 속도보다 느린 경우에는, 공정 효율성이 떨어지게 되는 문제가 있다.

상기 (c) 단계의 혼합과정은 온도 조건 30 내지 40℃로 유지한 상태에서 수행되는 것이 바람직한데, 상기 온도보다 높은 경우에는, 폴리머 블렌드를 형성하기 어려운 문제가 있고, 상기 온도보다 낮은 경우에는, 폴리머 블렌드의 형성 속도가 느려지는 문제가 있다.

혼합된 용액은 10 내지 20분 동안 60℃의 증류수에 넣어 중탕시키는데 이 과정을 통해서, 폴리머 블렌드의 내부 기포가 방출되며 다공성의 조직을 형성하게 되고, 이는 초속경 콘크리트 보수용 조성물로 보수시공을 한 후에 외부 온도 변화에 따라 폴리머 블렌드가 쉽게 용융, 유동하여 균열저항성을 향상시키는데 더욱 기여할 수 있게 한다.

혼합 과정을 거쳐 형성된 폴리머 블렌드 용액에서 용매를 제거하고, 평균 직경 0.01 내지 0.5 cm의 입자로 가공하는 과정을 수행한다. 바람직하게는, 0.1 내지 0.2 cm의 입자로 형성하는 것이 조성물 내에 균일하게 혼합하기 위해 적합하다.

상기 입자보다 크기가 작은 경우에는, 혼합 시 서로 뭉쳐져 혼합되기 어려워지는 문제가 있고, 상기 입자보다 크기가 큰 경우에는, 표면적이 적어져, 실제 균열저항성 개선 효과가 미미한 문제가 있다.

그 다음 과정에서, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 80 내지 85 중량부를 에틸헥실코코에이트 1 내지 5 중량부와 혼합하여 혼합물로 제조하는 단계를 거치는데, 에틸헥실코코에이트가 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체의 표면에 충분히 코팅될 수 있도록 함으로써, 조성물 내에 보다 균일하게 분산될 수 있도록 하여, 시공 부위의 강도를 향상시키고 장기 내구력을 향상시킨다.

(e) 단계에서 제조된 입자를 아크릴 라텍스, 폴리메틸메타크릴레이트-(아다만틸)아크릴레이트 공중합체, 아미노메틸폴리스티렌 수지, 트리실릴아민, 폴리아미도아민 및 상기 (f) 단계의 혼합물과 혼합하고, 이를 기타 고형재료인 잔골재, 굵은 골재, 초속경 결합재와 혼합하여 초속경 콘크리트 보수용 조성물로 제조한다.

각 단계의 세부 구성은 앞서 서술한 초속경 콘크리트 보수용 조성물에 관한 내용을 참고할 수 있다.

본 발명은 또한, 초속경 콘크리트 보수용 조성물을 이용한 콘크리트 보수방법으로서, 콘크리트 포장 슬라브 상단의 열화부, 손상부 또는 오염부를 제거하여 평평한 면으로 정리하는 단계, 정리된 평평한 면의 표면을 클리닝하는 단계, 상기 클리닝된 부위에 초속경 콘크리트 보수용 조성물을 타설하는 단계 및 타설 후, 양생하는 단계를 포함하는 콘크리트 보수방법을 제공한다.

보다 구체적으로 상기 콘크리트 포장 슬라브 상단의 열화부, 손상부 또는 오염부를 제거하여 평평한 면으로 정리하는 단계는 시공대상면의 열화부, 손상부 또는 오염부를 파쇄기, 평삭기, 숏블라스터 또는 워터젯을 이용하여 절삭 및 블라스팅함으로써 수행될 수 있다.

상기 양생하는 단계는, 현장 대기조건에 따라, 하절기 날씨와 같이 온도가 높고 상대습도가 낮으며 바람이 많은 대기조건인 경우에는 양생제 살포 후 비닐, 양생포 등을 덮고 살수하여 습윤 상태를 유지한다.

반대로 대기온도가 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, 동절기 날씨와 같이 대기온도가 5℃ 이하가 되는 경우에는 양생제 살포 후 비닐, 양생포, 보온덮개 등을 이용하여 보온양생을 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 기초로 보다 상세히 설명하나 이는 본 발명의 이해를 위한 하나의 예시적인 기재에 불과한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 다음의 실시예로 한정되거나 제한되지 아니한다.

<실시예 1>

천연강모래(잔골재) 25 중량%, 굵은 골재(굵은 골재 최대치수는 19 mm 부순 돌) 25 중량%, 초속경 결합재 35 중량%, 아크릴 라텍스와 혼화제 10 중량% 및 물-시멘트비(W/C)는 38 중량%가 되도록 잔량의 물을 첨가하였다. 초속경 시멘트 100 중량부, 칼슘설포알루미네이트 27 중량부, 고로슬래그 미분말 20 중량부, 래들슬래그 10 중량부, 산화주석 15 중량부 및 황산망간 1 중량부를 사용하였고, 혼화제는 아크릴 라텍스 100 중량부를 기준으로, 폴리메틸메타크릴레이트-(아다만틸)아크릴레이트 공중합체 90 중량부, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 80 중량부, 아미노메틸폴리스티렌 수지 15 중량부, 트리실릴아민 12 중량부, 폴리아미도아민 3 중량부, 에틸헥실코코에이트 2 중량부를 사용하였다.

비빔 및 타설에 필요한 작업시간을 확보하기 위하여 구연산 계열의 지연제(Retarder)를 시멘트 중량의 0.3% 사용하였다.

아크릴 라텍스는 액상형 아크릴 라텍스를 사용하였다. 고형분(Solid content)50%, 소량의 계면활성제 및 물 50%로 구성된 것을 사용하였다.

상기 혼화제 중 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체는 먼저 에틸헥실코코에이트와 반바리 믹서에서 3 내지 4시간 동안 혼합한 다음, 실험에 사용하였다.

<실시예 2>

폴리아크릴로니트릴(120,000~150,000g/mol)을 DMF에 3% 농도로 용해시키고, 폴리메틸메타크릴레이트(30,000~40,000g/mol)를 DMF에 3% 농도로 용해시킨 후, 폴리아크릴로니트릴 용액을 30~35℃ 온도 조건이 유지된 환경에서 반바리 믹서에 넣은 후, 믹서로 교반하며, 폴리메틸메타크릴레이트 용액을 약 2 ml/sec의 속도로 적가하였다. 모두 넣은 후, 약 10 분간 추가 혼합한 후, 10분 동안 60℃의 증류수에 넣어 중탕시키고, 이를 상온에서 식힌 후, 용매를 제거한다.

용매를 제거한 후, 폴리머 블렌드를 평균 직경 약 0.1 cm의 입자로 가공하였다. 해당 폴리머 블렌드 입자를 아크릴 라텍스 100 중량부 기준, 7 중량부로 준비하여 이를 상기 실시예 1의 아크릴 라텍스 및 혼화제 제조과정에서 더 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

<비교예 1>

상기 실시예 1에서 아크릴 라텍스 대신 동량의 혼화제를 포함한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하였다.

<비교예 2>

상기 실시예 1에서 에틸헥실코코에이트 대신, 동량의 이소프렌 고무를 포함한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하였다.

[실험방법]

상기 제조예에서 제조한 채움재에 대하여 다음과 같은 실험을 진행하였다.

1) 슬럼프 시험

슬럼프 실험은 KS F2402의 규정에 따라 수행하였다.

2) 강도 시험

인장강도는 KS F2423 규정에 의해 쪼갬인장강도 실험을 진행하고, 균열이 육안으로 관찰 가능한 수준으로 관찰되는 경우에 각 길이와 간격을 측정하였다.

부착강도 실험은 실험체 좌측, 우측 및 중앙의 3개소에서 실시하였다.

3) 변형 시험

콘크리트가 경화된 이후 진폭 ±1.5 mm에서 주파수에 변화를 주어 변형율의 변화를 관찰하였다.

4) 시공 비용 비교

동일 면적의 콘크리트 보수 시공을 진행하는데 사용되는 비용을, 아스콘을 이용한 보수 시공 진행 비용과 대비하여 확인하였다.

시편	슬럼프 시험	균열길이(mm)	균열간격(mm)	부착강도	변형율(%)	시공비용
실시예1	23	10	3	2.7	2	76%
실시예2	20	5	2	2.5	2	78%
비교예1	17	1000	5	1.3	50	71%
비교예2	14	1300	10	1.0	20	80%

그 외, 실시예의 경우에는, 슬럼프 특성이 양호하며, 강도가 우수하고 변형율이 적어 장기간 변형되지 않고 유지되며, 부착성과 내구성이 우수한 특성을 가짐을 확인할 수 있다.

특히, 실시예 2의 경우, 균열저항성이 우수하여, 균열길이가 크게 증가되지 않았으며, 균열간격 또한 좁게 유지됨을 확인할 수 있었다.

또한, 비교예 2 및 아스콘 보수 시공과 대비하여 시공 비용을 절감할 수 있어, 장기 내구성이 우수하면서도, 경제성이 우수한 특성을 가짐을 확인할 수 있다.

Claims (1)

1. 잔골재 25 중량%, 굵은 골재 25 중량%, 초속경 결합재 35 중량%, 아크릴 라텍스 및 혼화제 10 중량% 및 잔량의 물을 포함하고,
   상기 초속경 결합재는 초속경 시멘트 100 중량부, 칼슘설포알루미네이트 25 내지 35 중량부, 고로슬래그 미분말 10 내지 20 중량부, 래들슬래그 10 내지 20 중량부, 산화주석 1 내지 20 중량부 및 황산망간 0.1 내지 10 중량부를 포함하고,
   상기 혼화제는 아크릴 라텍스 100 중량부를 기준으로, 폴리메틸메타크릴레이트-(아다만틸)아크릴레이트 공중합체 70 내지 90 중량부, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 80 내지 85 중량부, 아미노메틸폴리스티렌 수지 10 내지 30 중량부, 트리실릴아민 10 내지 30 중량부, 폴리아미도아민 0.1 내지 10 중량부, 에틸헥실코코에이트 1 내지 5 중량부를 포함하는,
   초속경 콘크리트 보수용 조성물.