HSC 교면포장-rev.8

GCT

그린건설기술(주)

목 차

1. HSC 교면포장 공법

2. 교면포장 공법 비교

3. 재료의 성능 특성

4. 품질시험 및 결과

5. HSC 교면포장 공법 특징

6. 경제성 분석

7. HSC 교면포장 시공 순서

8. HSC 교면포장 시공 예

GCT

2

1. HSC 교면포장 공법

2. 교면포장 공법 비교

3. 재료의 성능 특성

4. 품질시험 및 결과

5. HSC 교면포장 공법 특징

6. 경제성 분석

7. HSC 교면포장 시공 순서

8. HSC 교면포장 시공 예

1. HSC 교면포장 공법

• 낮은 투수성에 의한 수밀성/기밀성 콘크리트 교면포장 공법

• 낮은 수축변형성에 의한 수축균열/크리이프 저감 콘크리트 교면포장 공법

• 수경성 유황콘크리트(HSC)에 의한 강도(압축, 인장, 휨 및 부착) 증진

• 수경성 유황콘크리트(HSC)에 의한 바닥판과의 부착력 증가

• 피로저항성(Fatigue Resistance) 및 인성(Toughness) 증가

• 우수한 내산성, 내화학성 및 내염성

• 유황폴리머시멘트의 미세 섬유 형성 및 분산(Fibril Formation & Dispersion)

• 수경성 유황콘크리트(HSC)의 우수한 동결/융해저항성

(KSF 2456 Procedure A에 의한 상대 동탄성지수 80이상)

à타 공법은 KSF 2456 Procedure B에 의한 상대 동탄성지수 80이상

• 배치플랜트를 통한 수경성 유황콘크리트(HSC) 대량 생산 및 공급

• 고압 워터젯/숏블라스팅 등을 이용한 콘크리트 표면처리방법 개선

• 아스팔트계 교면포장 대비 우수한 내구성 및 공용 수명

• 방수층이 불필요하여 공용 중 하자발생저감

개요

GCT

• 낮은 투수성에 의한 수밀성/기밀성 콘크리트 교면포장 공법

• 낮은 수축변형성에 의한 수축균열/크리이프 저감 콘크리트 교면포장 공법

• 수경성 유황콘크리트(HSC)에 의한 강도(압축, 인장, 휨 및 부착) 증진

• 수경성 유황콘크리트(HSC)에 의한 바닥판과의 부착력 증가

• 피로저항성(Fatigue Resistance) 및 인성(Toughness) 증가

• 우수한 내산성, 내화학성 및 내염성

• 유황폴리머시멘트의 미세 섬유 형성 및 분산(Fibril Formation & Dispersion)

• 수경성 유황콘크리트(HSC)의 우수한 동결/융해저항성

(KSF 2456 Procedure A에 의한 상대 동탄성지수 80이상)

à타 공법은 KSF 2456 Procedure B에 의한 상대 동탄성지수 80이상

• 배치플랜트를 통한 수경성 유황콘크리트(HSC) 대량 생산 및 공급

• 고압 워터젯/숏블라스팅 등을 이용한 콘크리트 표면처리방법 개선

• 아스팔트계 교면포장 대비 우수한 내구성 및 공용 수명

• 방수층이 불필요하여 공용 중 하자발생저감

특허

GCT

• [유황폴리머시멘트 및 그 제조방법] 물질 특허 공개

• [유황폴리머시멘트 및 그 제조방법] 물질 특허 우선심사 출원

• [유황폴리머시멘트를 이용한 교면포장 방법] 특허 출원

2. 교면포장 공법 비교구분

콘크리트 교면포장 아스팔트 교면포장

HSC 공법 HPC 공법 LMC 공법 SMA 공법

강도

/

내구성

• 강도(압축, 휨, 인장, 부착) 우수

• 동결/융해저항성 우수

• 염소이온투과저항성 우수

• 마모저항성 우수

• 내산성/내화학성/내염성 우수

• HSPC혼입으로 탁월한 부착성능,

균열저항성 향상

• 강도 우수

• 동결/융해저항성 우수

• 염소이온투과저항성 우수

• 마모저항성 우수

• PVA섬유혼입으로 균열저항성 향상

• 워터젯표면처리로 부착 성능향상

• 강도 우수

• 동결/융해저항성 우수

• 염소이온투과저항성 우수

• 마모저항성 우수

• 라텍스혼입으로 균열저항성 향상

• 가요성 재료로 내구성이

다소 낮음

• 투수성 증가로 하자 발생

• 제설제 영향으로 바닥판

손상 증가

• 방수층밀림, 포트홀 생성

시공성

/

품질

관리

• 현장 B/P 사용으로 대량생산 가능

• 보통 콘크리트 수준의 품질관리

• 가사시간 90분 확보로 시공성 우수

• 대단위 공사의 신속시공 가능

• 합성경사 7% 적용 가능

•국내 원천 기술

• 현장 B/P 사용으로 대량생산 가능

• 보통 콘크리트 수준의 품질관리

• 가사시간 90분 확보로 시공성 우수

• 대단위 공사의 신속시공 가능

• 합성경사 7% 적용 가능

•외국(미국) 기술 모방, 개량

• 모바일 믹서 사용-생산량 제한

• 라텍스 사용으로 품질관리 불량

• 급속한 초결-가사시간 확보 곤란

• 모바일 믹서 사용-시공효율 저하

• 합성경사 7%에서 흐름문제 발생

• 외국(미국) 기술 모방, 개량

• 방수층 별도 시공 필요

• 포장층 시공 중 빈번한

방수층 파손

• 합성경사 10% 적용 가능

•외국(독일) 기술 모방,

개량

GCT

시공성

/

품질

관리

• 현장 B/P 사용으로 대량생산 가능

• 보통 콘크리트 수준의 품질관리

• 가사시간 90분 확보로 시공성 우수

• 대단위 공사의 신속시공 가능

• 합성경사 7% 적용 가능

•국내 원천 기술

• 현장 B/P 사용으로 대량생산 가능

• 보통 콘크리트 수준의 품질관리

• 가사시간 90분 확보로 시공성 우수

• 대단위 공사의 신속시공 가능

• 합성경사 7% 적용 가능

•외국(미국) 기술 모방, 개량

• 모바일 믹서 사용-생산량 제한

• 라텍스 사용으로 품질관리 불량

• 급속한 초결-가사시간 확보 곤란

• 모바일 믹서 사용-시공효율 저하

• 합성경사 7%에서 흐름문제 발생

• 외국(미국) 기술 모방, 개량

• 방수층 별도 시공 필요

• 포장층 시공 중 빈번한

방수층 파손

• 합성경사 10% 적용 가능

•외국(독일) 기술 모방,

개량

경제성

• HPC 공법 이하의 초기 공사비

• 유지관리/보수 비용 저렴

• LCC 유리

• 장기 공용수명

• SMA 공법 이상 ~ LMC 공법 이하의

초기 공사비

• 유지관리/보수 비용 저렴

• LCC 유리

• 장기 공용수명

• 초기 공사비 고가

• 유지관리/보수 비용 저렴

• LCC 보통

• 장기 공용수명

• 초기 공사비 저렴

• 유지관리/보수 비용 증가

• LCC 불리

• 단기 공용수명

• 주기적인 재포장

강도/내구성, 시공성/품질관리, 경제성 등 HSC 공법이 기존 공법 대비 우수

HSC 공법은 고성능 신설/유지보수 교면포장 공법

3. 재료의 성능 특성HSC 혼합물

• 최적 배합설계로 수경성 유황폴리머시멘트(HSPC) 사용량사용량 절감절감

• 수경성 유황폴리머시멘트(HSPC)를 첨가하여 내산성내산성//내화학성내화학성//내알칼리성내알칼리성//내염성내염성 증진증진

• 염소이온침투저항성염소이온침투저항성의 획기적 증진증진

• 수경성 유황폴리머시멘트(HSPC) 혼입으로 교량 바닥판과의 부착성부착성 우수우수

• 수경성 유황콘크리트(HSC) 혼합물의 우수한 접착, 코팅, 윤활성능으로 균열저항성균열저항성 증가증가

• 우수한 동결/융해저항성(KSF 2456 Procedure AProcedure A에 의한 상대상대 동탄성지수동탄성지수 8080이상이상)

GCT

Gmax

설계강도슬럼프 공기량

잔골재조립률

HSPC/Cement HRWR압축, fck 휨, fbk

mm MPa MPa mm % % % %

13 27 4.5 180±30 4.5±1.5 2.5~3.0 5.0~7.5 0.5~2.5

• 최적 배합설계로 수경성 유황폴리머시멘트(HSPC) 사용량사용량 절감절감

• 수경성 유황폴리머시멘트(HSPC)를 첨가하여 내산성내산성//내화학성내화학성//내알칼리성내알칼리성//내염성내염성 증진증진

• 염소이온침투저항성염소이온침투저항성의 획기적 증진증진

• 수경성 유황폴리머시멘트(HSPC) 혼입으로 교량 바닥판과의 부착성부착성 우수우수

• 수경성 유황콘크리트(HSC) 혼합물의 우수한 접착, 코팅, 윤활성능으로 균열저항성균열저항성 증가증가

• 우수한 동결/융해저항성(KSF 2456 Procedure AProcedure A에 의한 상대상대 동탄성지수동탄성지수 8080이상이상)

유황(Sulfur)

DCPD(Dicyclopentadiene)`

기타 개질제(Other Modifiers)

중합 반응(Polymerization Reaction)

수경성수경성 유황폴리머시멘트유황폴리머시멘트(HSPC)(HSPC)

• 유황(Sulfur)과 DCPD(Dicyclopentadiene)와 기타 개질제와의

중합반응에 의해 생성된 화합물로 120 ℃이상의 온도에서 재용융되는

유황폴리머시멘트. SPC-HM으로 고온 용해 SPC임.

àPCPC(Polymer Concrete)인 SC(Sulfur Concrete; 유황콘크리트) 제조

원소유황(Elemental Sulfur )

• 천연 유황 또는 원유정제 및 개스정제의 부산물 유황

SPC(Sulfur Polymer Cement)

유황폴리머시멘트: SPC-HM

S

GCT

유황폴리머시멘트

HSPC(Hydraulic Sulfur Polymer Cement)

수경성 유황폴리머시멘트: SPC-LM

• 유황(Sulfur)과 DCPD(Dicyclopentadiene)와 기타 개질제와의

중합반응에 의해 생성된 화합물로 120 ℃이상의 온도에서 재용융되는

유황폴리머시멘트. SPC-HM으로 고온 용해 SPC임.

àPCPC(Polymer Concrete)인 SC(Sulfur Concrete; 유황콘크리트) 제조

• 유황(Sulfur)과 DCPD(Dicyclopentadiene)와 기타 개질제와의

중합반응에 의해 생성된 화합물로 100 ℃미만의 온도에서 재용융되는

유황폴리머시멘트. SPC-LM으로 저온 용해 SPC임.

àPPCCPPCC (Polymer Portland Cement Concrete )인

HSC(Hydraulic Sulfur Concrete; 수경성 유황콘크리트) 제조

SPC

HSPC

HSC 반응기구(1)PCC(포틀랜드 시멘트콘크리트): 시멘트 수화반응

Cement

Binder

Water` Fine Aggregate

CoarseAggregate

Admixture

(2)SC(유황콘크리트): SPC재용융 후 고화반응

SPC`

Binder

Fine Aggregate

CoarseAggregate

Admixture

GCT

(주) Functions of Binders(Cementitious Materials) à Bonding, Coating & Lubricating Bonding, Coating & Lubricating

Binder

(3)HSC(수경성 유황콘크리트): 시멘트 수화반응 및 HSPC재용융 후 고화반응

HSPC`

Binders

Cement Water`

Fine Aggregate

CoarseAggregate

Admixture

종류

항목

HSPC(SPC-LM) SPC(SPC-HM ) 비 고

GCT(HSC)

한미이엔씨(HSMC)

JX NipponO&E

(RECOSUL)

미국(Chempruf)

캐나다(STARcrete)

SK(Micropowder)

GS Caltex 유황콘크리트

개질제

DCPD/Amide or

DCPD/SAE

DCPD/Amine

DCPD(/Modifiers)

DCPD DCPD DCPDDCPD

/Aromatic유황 + 개질제

내폭렬성/내화성

내폭렬성 내폭렬성120℃이상

용융120℃이상

용융120℃이상

용융120℃ 이상

용융120℃이상

용융

사용 장소 모든 장소 모든 장소액체와

접하는 장소액체와

접하는 장소액체와

접하는 장소액체와

접하는 장소액체와

접하는 장소

HSPC(SPC-LM) vs. SPC(SPC-HM) 비교GCT

액체와접하는 장소

액체와접하는 장소

액체와접하는 장소

액체와접하는 장소

액체와접하는 장소

재용융온도 ≥60℃ ≥80℃ ≥120℃ ≥120℃ ≥120℃ ≥120℃ ≥120℃ SPC

적정작업온도

30~40℃ 40~50℃ 130~140℃ 130~140℃ 130~140℃ 130~140℃ 130~140℃유황콘크리트의적정 작업온도

응결시간30분 ~5시간

30분~5시간

30분 미만 30분 미만 30분 미만 30분 미만 30분 미만 SPC 응결시간

제조 방식 반연속식 배치식 배치식 배치식 배치식 배치식 배치식

제조 단가 고가 고가 저가 저가 저가 저가 저가 SPC의 제조 원가

사용량0.2~1.5%

(Additives)0.3~2.0%

(Additives)10~20%(Binder)

10~20%(Binder)

10~20%(Binder)

10~20%(Binder)

10~20%(Binder)

유황콘크리트 총 중량대비

SPC 사용량

PCC와작업성

가능(HSC)

가능(HSC)

불가능(SC)

불가능(SC)

불가능(SC)

불가능(SC)

불가능(SC)

SPC의 재용융온도에따라 좌우

HPC 성능 등급(FHWA)

성능 특성2 표준 시험방법FHWA HPC 성능 등급3 (FHWA HPC PG3)

관련 KS 규격1 2 3동결/융해 내구성4

(F/T = 300사이클상대 동탄성계수)

AASHTO T161ASTM C666Procedure A

70% ≤ F/T ≤ 80% 80% ≤ F/T ≤ 90% 90% ≤ F/T KSF 2456

스케일링 저항성5

(SR = 50사이클 후 표면에대한 육안 평가)

ASTM C672 3.0 ≥ SR > 2.0 2.0 ≥ SR > 1.0 1.0 ≥ SR > 0.0 N/A

마모 저항성6

(AR = 평균 마모깊이, mm) ASTM C944 2.0 > AR ≥ 1.0 1.0 > AR ≥ 0.5 0.5 > AR KSF 2429

염화물 침투성7

(CP = coulombs)AASHTO T277ASTM C1202 2500 ≥ CP > 1500 1500 ≥ CP > 500 500 ≥ CP

KSF 2711

알칼리 실리카 반응(ASR = 56일 팽창) (%) ASTM C441 0.20 ≥ ASR > 0.15 0.15 ≥ ASR > 0.10 0.10 ≥ ASR

KSF 2585

GCT

10

알칼리 실리카 반응(ASR = 56일 팽창) (%) ASTM C441 0.20 ≥ ASR > 0.15 0.15 ≥ ASR > 0.10 0.10 ≥ ASR

KSF 2585

황산염 저항성(SR = 팽창) (%) ASTM C1012 SR ≤ 0.10

6 개월 후SR ≤ 0.1012 개월 후

SR ≤ 0.1018 개월 후 N/A

유동성(SL = 슬럼프, SF = 슬럼프 유동)

AASHTO T110 ASTM C143 및제안된 슬럼프유동시험

SL > 190 mm (SL = 7 1/2 in.)

및SF < 500 mm(SF < 20 in.)

500 ≤ SF ≤ 600 mm(20 ≤ SF ≤ 24 in.)

600 mm < SF(24 in. < SF)

KSF 2428

강도8

(f’c = 압축강도)AASHTO T22ASTM C39

55 ≤ f’c < 69 MPa(8 ≤ f’c < 10 ksi)

69 ≤ f’c < 97 MPa(8 ≤ f’c < 10 ksi)

97 Mpa ≤ f’c(14 ksi ≤ f’c) KSF 2405

탄성9

(Ec = 탄성계수) ASTM C469 34 ≤ Ec < 41 GPa(5 ≤ Ec < 6 x 106 psi)

41 ≤ Ec < 48 GPa(6 ≤ Ec < 7 x 106 psi)

48 GPa ≤ Ec(7 x 106 psi ≤ Ec) KSF 2438

건조수축10

(S = microstrain)AASHTO T160ASTM C157 800 > S ≥ 600 600 > S ≥ 400 400 >S

KSF 2595

크리이프11

(C = microstrain/pressure unit)

ASTM C512 75 ≥ C > 55/ MPa(0.52 ≥ C > 0.38/ psi

55 ≥ C > 30/ MPa(0.38 ≥ C > 0.21/ psi

30/ MPa ≥ C (0.21/psi ≥ C) KSF 2453

품질 시험 기준4. 품질 시험 및 결과

GCT

한국도로공사 기준

항목 시험 방법 기준 HSC HPC LMC

압축강도

(MPa)KSF 2405 fck = 27 42.9 44.7 32.7

휨강도

(MPa)

KSF 2407

KSF 2408fbk= 4.5 5.9 5.5 5.6

부착강도

(MPa)직접 인발시험 fsk =1.4 1.9 2.0 1.7

품질 시험 결과

GCT

염소이온 투과시험

(Coulombs)

ASTM C1202

AASHTO T259

낮은 투과율 : 1,000~2,000

아주 낮은 투과율 : 100~1000

180 560 1,400

마모저항성 시험(g/cm²)

ASTM C944 (낮을수록 우수함) 0.0271 0.0265 0.0275

동결/융해시험

(상대 동탄성지수, %)KSF 2456 300 Cycles

83.5

( Procedure A )

98.3

(Procedure B)

97.1

(Procedure B)

표면박리저항성 시험

(Visual Rating)ASTM C672

50 Cycles

0 = 좋음, 5 = 나쁨1 1 1

5. HSC 교면포장 공법 특징생산성 향상 및 공기단축

GCT

이동식 LMC믹서 사용(대당: 7.0~7.5m3/hr)이동식 LMC믹서 사용(대당: 7.0~7.5m3/hr) 현장 B/P 사용((생산효율생산효율: 70m: 70m33/hr /hr 이상이상))현장 B/P 사용((생산효율생산효율: 70m: 70m33/hr /hr 이상이상))

• 혼화재(수경성 유황폴리머시멘트 포함) 투입장치를 이용한 혼화재 정량 투입

• 현장 Batch Plant 생산으로 콘크리트 품질 확보

• 대량물량 확보에 따른 공기단축 및 원가 절감

• 대형 공사 시공 가능(복수의 시공팀 구성)

• 기존 콘크리트 포장공법 대비 시공성 향상(70㎥/hr 이상)

방수층 문제 해결

GCT

14

방수층문제해결방수층 시공 불량

(밀림 및 포트홀 발생)

방수층 시공 불량

(밀림 및 포트홀 발생)

방수층 시공 불요

(숏블라스팅 처리, 모르타르

도포를 통한 접착력 증대)

방수층 시공 불요

(숏블라스팅 처리, 모르타르

도포를 통한 접착력 증대)• 낮은 투수성에 의한 수밀성/기밀성 콘크리트 포장

• 염화물침투저항성이 우수하여 구조물의 내구성 증진

• 별도의 방수층이 필요 없어 시공 용이

• 수경성 유황폴리머시멘트의 섬유 형성 및 분산(Fibril Formation & Dispersion)

• 수경성 유황콘크리트의 우수한 접착접착, , 코팅코팅, , 윤활윤활성능 발현

6. 경제성 분석

(m2당, 원)(m2당, 원)

구분콘크리트 교면포장 아스팔트 교면포장

비고HSC HPC LMC SMA+도막방수

포장단가

재료비 14,049 18,210 21,999 17,336 • 아스팔트 교면포장

두께 : 8㎝

• 콘크리트 교면포장

두께 : 5㎝

• HSC 교면포장이 기존 공법대비 약 20% 저렴

노무비 21,929 21,312 17,590 3,235

경비 6,367 4,432 6,890 1,031

도막방수 - - 17,405

총비용 41,711 43,954 46,479 39,007

초기 공사비 및 LCC분석

GCT

• 아스팔트 교면포장

두께 : 8㎝

• 콘크리트 교면포장

두께 : 5㎝

• HSC 교면포장이 기존 공법대비 약 20% 저렴

총비용 41,711 43,954 46,479 39,007

(단위 : 백만원)(단위 : 백만원)

구분 초기비용 유지관리비용 사용자비용 총 생애주기비용

HSC 750 290 101 1,040

HPC 791 323 111 1,114

LMC 836 446 128 1,282

SMA+도막방수 702 783 309 1,485

비고

• 연장 : 1,000m , 왕복 4차선(18m) , 30년 생애주기 비용 기준

• 보수 주기 산정 기준

: 고속도로 교량의 구성 요소 별 생애주기비용(LCC) 분석 연구, 한국도로공사, 2003

현장 전경 레벨 측량 숏블라스팅 및 그라인딩 습윤상태유지

7. HSC 교면포장 시공 순서GCT

포장장비/레일 설치 HSC 생산 HSC 포설

HSC 레벨링

블루우밍 작업

타이닝 양생제 살포

8. HSC 교면포장 시공 예GCT

17한미이엔씨

감사합니다

GCT

그린건설기술(주)TEL : 031-783-2560FAX : 031-783-2561

경기도 성남시 분당구 서현동 255-1풍림아이원 B-422(zip)463-822