2020년 04월 4일, 토요일  



HiCon-S 초속경 시멘트 및 개질 라텍스 이용 콘크리트 교면포장 보수공법


신소재 적용, 양생시간 짧아 도로포장 조기개통 가능
 
양생시간이 짧아 조기개통이 가능한 도로포장공법이 나왔다. 이 기술은 초미립자로 구성되어 적은 양으로도 높은 내구성을 기대할 수 있으며 기존 시멘트 사용량을 3% 감량할 수 있다. 또한 4시간 양생으로 21Mpa 이상의 압축강도를 발현하여 도로 조기개통이 가능하다. 초속경시멘트 및 아크릴계 개질 라텍스를 이용한 시멘트 콘크리트 제조기술과 다기능 워터젯 장비를 활용한 시멘트 콘크리트 교면포장 보수공법인 HiCon-S 공법은 이러한 기술력을 바탕으로 건설신기술 제874호로 지정됐다.
 
■ 기술개발자
 · ㈜이레하이테크이앤씨 (대표이사 이동현)
   경기도 성남시 분당구 장미로 42, 야탑리더스빌딩 510, 511호
   www.ire-enc.com
 · 남경건설㈜ (대표이사 최정필)
   광주광역시 서구 상무대로 1071
   www.nkcon.com
 · 케이에스엠기술㈜ (대표이사 홍현표)
   경상남도 창원시 성산구 완암로 50, 넥스동 509호 (에스케이테크노파크)
   www.ksmeng.co.kr
 · 백양엔지니어링㈜ (대표이사 최동하)
   서울특별시 송파구 충민로 10, 제8층-에스20호 (가든파이브툴)
   www.baekyangeng.co.kr
■ 건설신기술 제874호
   보호기간 : 2019. 10. 04 ~ 2027. 10. 03 (8년)

이 기술은 아크릴계 개질 라텍스와 초속경 시멘트로 대표되는 재료적 측면과 다기능 워터젯 장비로 구분할 수 있다.
먼저 재료적 기능을 살펴보면 고로슬래그와 메타카올린 등 신소재를 사용하여 시멘트 및 라텍스 사용량을 줄이면서도 강도와 내구성을 강화한 것이 특징이다.
아크릴계 개질 라텍스는 아크릴 에멀젼 약 78%, 스티렌모노머 약 12%, 폴리메틸아크릴레이트 약 5%와 기타 안정제 등을 혼합하여 구성된다. 또한 초속경 시멘트는 고로슬래그 10%와 메타카올린 5% 등으로 구성된다.

서로 다른 입도의 고로슬래그와 메타카올린 미분말을 사용하여 충진효과를 극대화하고 장기 내구성을 확보하는 것이다. 충진효과란 공극을 최소화하여 강도를 증진시키는 개념으로 초고강도 콘크리트 개발 원리 중 하나다.
이러한 화학적 특성을 바탕으로 4시간 양생으로 조기개통이 가능한 압축강도를 발현하게 되며 기존기술보다 32% 향상된 높은 휨강도를 가진다. 또한 적은 양으로도 우수한 부착력을 가진다. 부착강도는 기존기술보다 40% 높다.

아울러 콘크리트 사이를 충진하면서 소수성으로 방수와 발수효과를 발휘하여 내수성이 향상되며 방수 기능과 동결융해 저항성이 강화된다. 또한 내마모성으로 바닥판을 보호할 수 있으며 콘크리트 강도 증진으로 교량의 진동에 의한 균열발생을 억제할 수 있어 도로포장의 공용수명이 증가된다.
도로포장 유지보수에 특화된 공법이라 할 수 있다. 손상된 슬라브를 보강하거나 파손된 교면 포장보수, 제설제를 많이 사용하는 구간의 보수 등에서 다양하게 활용될 수 있다.
 


신소재 혼합, 부착력·내구성 확보
교면포장은 일반적인 포장 구조에 비해 차량하중과 충격하중, 동결융해와 같은 외부 환경에 많은 영향을 받는다. 또한 겨울철 염화칼슘을 비롯한 제설제 사용이 증가하면서 도로포장에 균열이 생기고 압축강도가 저하되는 조기열화가 발생할 수 있다. 이에 따라 도로상황에 맞는 장기적인 내구성 확보가 중요하다 할 수 있다.

전통적으로 교면포장은 교량 바닥판 상부에 표면처리 후 방수작업을 하고 아스팔트 콘크리트로 포장하는 방식이 적용되어 왔다. 그러나 아스팔트는 다양한 외부 환경에 적응성이 떨어진다는 단점이 있다. 이에 따라 2000년 이후 부착력과 방수성이 우수한 폴리머를 첨가한 라텍스 개질 콘크리트(LMC)가 적용되어 왔다. 여기에 도로 조기개통을 위하여 초속경 시멘트 등이 첨가된다.

그러나 초속경 시멘트는 급속한 반응속도에 의해 강도 발현은 빠르지만 미세구조가 밀실하지 못하는 단점을 가지고 있다. 또한 수화반응에 필요한 물과 시멘트의 비율은 38%가 임계값으로 수화초기에 많은 양의 시멘트가 미반응 상태로 남아있는 단점이 있다. 밀실하지 못한 미세구조로 장기적인 내구성능을 기대하기 어려운 것이다.

이에 ㈜이레하이테크이앤씨와 남경건설㈜, 케이에스엠기술㈜, 백양엔지니어링㈜은 이러한 단점을 보안한 초속경 시멘트 및 아크릴계 개질 라텍스를 이용한 시멘트 콘크리트 제조기술과 다기능 워터젯 장비를 활용한 시멘트 콘크리트 교면포장 보수공법인 HiCon-S 공법을 개발했다.
 
 

다기능 워터젯 장비 개발, 작업효율 강화
HiCon-S 공법은 재료의 개량을 통하여 기존 시멘트 15% 대비 12%로 감량할 수 있다. 사용재료의 절감으로 경제성을 확보할 수 있으며 이산화탄소 발생량을 19% 저감할 수 있어 친환경적이다.
또한 워터젯 장비를 활용하여 물 분무와 기계 절삭 작업을 동시에 수행하여 비산·분진을 저감할 수 있다. 이러한 워터젯 장비에는 안전센서가 부착되어 있는데 이를 통해 작업자의 안전사고를 예방하고 기계 절삭에 의한 안전사고를 방지할 수 있다.

HiCon-S 공법의 또 다른 특징 중 하나인 워터젯 장비는 틸팅, 측면 절삭, 안전거리 유지 기능이 특징이다 이를 통해 시공성과 안전성, 효율성이 증대된다.
구체적으로 살펴보면 워터젯 장비는 측면부 및 구조물부를 동시에 면처리 작업할 수 있는 장치다. 구조물절삭 장치는 상하좌우 구조물의 모양에 따라 절삭날을 자동으로 움직일 수 있도록 수평 수직 방향 스프링이 장착됐다. 이러한 특징을 바탕으로 구조물이나 측면의 요철에 따라 작업이 가능하며 측면부와 구조물부의 동시 기계절삭이 가능하다. 아울러 이동 중 절삭날이 파손되지 않는 위치로 절삭날을 이동할 수 있다.

이와 함께 바닥판 슬래브 열화부위를 효과적으로 제거하기 위해 틸팅 기술이 도입됐다. 별도의 추가 인력과 장비 없이 측면부 및 구조물부의 열화부 제거가 가능하다.
이처럼 워터젯 장비는 불필요한 표면을 깎아내는 치핑 시 장비와 치핑면 사이의 경사각을 일정하게 유지할 수 있어 치핑 효과가 균일하게 유지될 수 있게 한다. 또한 워터젯 장비의 측면부와 구조물 부분의 면 작업을 동시에 수행할 수 있다.



센서 활용으로 안전성 강화
기존기술에서는 파쇄 장비가 접근하기 어려운 측면부 및 구조물 부분은 평삭기나 그라인더를 이용하여 인력에 의해 작업이 진행되어 왔다. 이 경우 분할 작업에 의하여 작업 효율이 떨어지고 인력에 의한 작업으로 품질의 균질성 및 안전사고에 대한 문제가 지적되어 왔다. 이에 개발된 다기능 워터젯 장비를 통하여 기계화 작업이 가능해진 것이다.
HiCon-S 공법의 또 다른 특징 중 하나는 안전센서를 이용한 안전성 강화다. 근로자가 워터젯 장비에 접근하면 자동으로 정지하는 센서를 부착하여 안전성을 높였다. 이를 통해 충돌 및 비산에 의한 사고를 방지하고 그라인더 파손에 의한 사고를 방지할 수 있다.

공사기간 10% 단축…시공성 확보
교면포장보수 공사의 공사기간은 기존포장 절삭, 교면 청소, 치핑작업, 측면부 절삭, 진공흡입 청소, 포설 및 양생 등으로 진행된다.

여기서 HiCon-S 공법은 측면부 및 구조물부 절삭을 기계를 이용하여 진행하여 측면부 절삭에 따른 작업시간을 단축하고 측면부 절삭 작업 인원이 장비 조립 설치 및 후속 공정에 투입해 공정 중첩을 줄여 후속 공정속도를 가속화할 수 있다. 또한 워터젯 장비의 틸팅 기능에 의한 단차제거로 치핑 작업 시간을 줄일 수 있다.

이러한 기술력을 바탕으로 HiCon-S 공법은 기존기술 대비 공사기간을 10% 단축할 수 있으며 생애주기비용(LCC) 또한 노면절삭 8㎝ 기준 10% 절감할 수 있다.

도로포장은 고속도로에서 시군구에 이르기까지 지속적으로 증가하고 있으며 도로의 환경적 요인에 따라 장기적인 내구성과 유지보수의 적시성이 높아지고 있다. 이에 ㈜이레하이테크이앤씨와 남경건설㈜, 케이에스엠기술㈜, 백양엔지니어링㈜이 개발한 HiCon-S 공법은 △신소재 혼합에 의한 라텍스 및 시멘트 사용량 절감, △워터젯 장비의 틸팅 기능에 의한 균일한 치핑과 절삭 기계화, △근로자 접근 시 자동 정지 기능으로 내구성, 시공성, 안전성을 강화하여 앞으로 국내외 도로공사현장에서 활발히 적용될 것으로 기대된다.

김정현 기자 (ltmkjh@hanmail.net)
기자 김정현 기자        
작성일 2020-03-06 (금) 13:17
분류 건설신기술
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