KR100503741B1 - 고강도 폴리머 침투성 모르타르 및 이를 이용한보수시공방법 - Google Patents

고강도 폴리머 침투성 모르타르 및 이를 이용한보수시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고유의 첨가제 작용으로 모세관을 따라 침투하여 모체 콘크리트의 수산화 칼슘과 결합하여 무수한 용해 불능의 결정체를 형성시켜 모세관과 공극을 완전히 메워줌으로써 산소 및 물분자의 침투를 막아 콘크리트 구조물의 부식 방지 및 성능을 개선할 수 있는 고강도 폴리머 침투성 모르타르 및 이를 이용한 보수시공방법을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 고강도 폴리머 침투성 모르타르는 칼슘 술폰산 알루미네이트 10중량%, 가용성 마이크로 실리카 50중량%, 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose) 5중량%, 고령토 5중량%, 펄프 가루 5중량%를 혼합한 분말형태의 A제와 액상의 내방부성 수성 아크릴 폴리머 B제를 25중량% 혼합한 고강도 폴리머 침투성 모르타르로 구성된다. 상기 고강도 폴리머 침투성 모트타르에 시멘트를 각각 60 ~ 70중량%와 30 ~ 40중량%씩 혼합한 혼합물을 이용하여 열화 및 중성화된 콘크리트를 보수하기 위하여 미장한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 중성화의 근본 원인이 되는 수산화 칼슘을 가용성 마이크로 실리카와 반응시켜 불용성 규산 칼슘으로 전환시켜 외부의 탄산가스와의 반응을 차단시킴으로써 구조물의 내구성을 증대시킨다. 그리고, 재료의 배합 및 시공이 간편하여 공기를 단축할 수 있고, 습윤상태 시공으로 공정 적용이 용이하고, 강력한 접착력을 가진다. 또한, 무기질 성분으로 무독성이므로 식수의 정수와 오폐수 처리에 유효하게 활용될 수 있고, 재질 자체의 특성인 침투성과 접착성으로 차수 및 방수 등 부수적 효과를 기대할 수 있으며, 물리적, 화학적 성질이 우수하여 외부의 충격이나 다양한 환경으로부터 콘크리트 구조물을 보호할 수 있다.

Description

고강도 폴리머 침투성 모르타르 및 이를 이용한 보수시공방법{Permeable mortar using high intensity polymer and Repairing method for using its mortar}
본 발명은 고강도 폴리머 침투성 모르타르 및 이를 이용한 보수시공방법에 관한 것으로서, 특히 습기있는 콘크리트에 시공하면 고유의 첨가제 작용으로 모세관을 따라 침투하여 모체 콘크리트의 수산화 칼슘과 결합하여 무수한 용해 불능의 결정체를 형성시켜 모세관과 공극을 완전히 메워줌으로써 산소 및 물분자의 침투를 막아 콘크리트 구조물의 부식 방지 및 성능을 개선할 수 있는 고강도 폴리머 침투성 모르타르 및 이를 이용한 보수시공방법에 관한 것이다.
일반적으로, 경화된 콘크리트에는 시멘트 수화생성물인 수산화 칼슘(Ca (OH)2)이 존재하는데, 이는 강알칼리성으로 공기중의 탄산가스(CO2)를 흡수하여 서서히 탄산칼슘(CaCO3)으로 변한다. 이를 반응식으로 표현하면 다음과 같다.
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
이와 같이 알칼리성이 산성에 중화되어 pH가 7.5∼10 정도로 될 때의 현상을 중성화 현상이라고 한다. 중성화 자체는 콘크리트에 크게 문제가 되지 않으나, 그것이 내부에 있는 철근에 영향을 미치는 것이 문제가 된다. 콘크리트의 pH가 10정도만 되어도 철근에 녹이 발생하고, 녹슨 철은 체적이 약 2.5배 팽창하므로 콘크리트에 중대한 손상을 주는 것은 물론 구조물의 내구성에 직접적인 영향을 끼치게 된다.
본 발명은 이상과 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 습기있는 콘크리트에 시공하면 고유의 첨가제 작용으로 모세관을 따라 침투하여 모체 콘크리트의 수산화 칼슘과 결합하여 무수한 용해 불능의 결정체를 형성시켜 모세관과 공극을 완전히 메워줌으로써 산소 및 물분자의 침투를 막아 콘크리트 구조물의 부식 방지 및 성능을 개선할 수 있는 고강도 폴리머 침투성 모르타르 및 이를 이용한 보수시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 첨부된 도 1은 본 발명의 재료를 이용하여 열화 및 중성화된 콘크리트 구조물의 표면에 시공한 도면으로서 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고강도 폴리머 침투성 모르타르는,
칼슘 술폰산 알루미네이트 10중량%, 가용성 마이크로 실리카 50중량%, 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose) 5중량%, 고령토 5중량%, 펄프 가루 5중량%를 혼합한 분말형태의 A제와 액상의 내방부성 수성 아크릴 폴리머 B제를 25중량% 혼합한 것으로 구성된다. 상기 고강도 폴리머 침투성 모트타르에 시멘트를 각각 60 ~ 70중량%와 30 ~ 40중량%씩 혼합한 혼합물(20)을 이용하여 열화 및 중성화된 콘크리트 구조물(10)을 보수하기 위하여 미장한다.
이와 같은 조성을 갖는 본 발명에 따른 고강도 폴리머 침투성 모르타르는 실리카 모래와 20여 종류의 활성 화학물질로 이루어진 분말 형태와 아크릴 폴리머를 함께 혼합하여 습기 있는 콘크리트에 시공하면, 본 발명의 모르타르에 함유되어 있는 첨가제 작용으로 모세관을 따라 침투하여 모체 콘크리트의 수산화 칼슘과 결합하여 무수한 용해 불능의 결정체를 형성시키게 되며, 그에 의해 모세관과 공극을 완전히 메우게 되어 산소 및 물분자의 침투를 막아 부식방지 및 성능을 개선할 수 있는 단면 복원용 재료로 사용할 수 있다.
본 발명의 고강도 폴리머 침투성 모르타르는 칼슘 설폰산 알루미네이트, 가용성 마이크로 실리카, 내방부성 수성 아크릴 폴리머 등을 주성분으로 하는 바, 고강도 무수축 시멘트의 강성과 수지의 유연성 및 반응성 실리카의 수밀성을 함께 가지며, 접착성, 방수성, 내구성, 내마모성, 내화학성 등 콘크리트의 열화방지 및 중성화방지에 우수한 물성으로 구성되어 있다.
이상과 같은 본 발명의 재료는 중성화의 근본 원인이 되는 수산화 칼슘을 가용성 마이크로 실리카와 반응시켜 불용성 규산 칼슘으로 변환시키며, 그에 의해 외부의 탄산가스와의 반응을 차단함으로써 구조물의 내구성을 한층 증대시킬 수 있다. 또한, 무수축 시멘트의 원료인 칼슘 설폰산 알루미네이트의 작용으로 인하여 0.002%의 미세한 불구속 팽창으로 공기를 생성하여 치밀한 구조로 이루어진 구조체는 충격에 의한 강도 저하를 방지하고 수축이 되지 않으며, 반복 하중에 의한 충격을 흡수하는 한편 수축 및 균열이 발생하지 않는다.
한편, 콘크리트는 건조, 경화과정에서 시멘트의 수화 반응에 필요한 양보다 더 많은 수분을 사용하여 증발함에 따라 내부에 공극이 발생되고, 수화반응중 다량의 Ca(OH)2를 생성 용출함에 따라 구조물 내에 모세관을 형성하게 되는데, 본 발명의 모르타르(제품명:CONJECT-AR234)를 이용하여 보강공사를 할 경우 상기 모세관 내에 재료와 시멘트의 배합물질이 침투하여 공극을 완전히 메워 수밀한 콘크리트를 만들어 주게 된다. 이에 의해 완전한 방수층이 형성되어 물이나 습기로부터 콘크리트 구조물(10)을 보호해 주게 된다.
그리고, 내방부성 수성 아크릴 폴리머는 통기성이 우수하고 자외선이나 물의 영향을 받지 않기 때문에 어떠한 환경이나 조건에서도 부식되지 않으며, 뛰어난 내구성을 발휘한다.
카르복실 메틸 셀룰로우스는 펄프 가루를 접착시키기 위한 접착제이며, 0.2㎜이내의 펄프가루는 혼합물(20)의 균열방지 및 수화열 발생방지, 진동차단(흡수) 및 공기 정화 작용을 하게 된다.
또한, 본 발명의 재료는 구조물 내의 모세관 내에 침투하여 공극을 완전히 메워주게 되어 동결융해로부터 구조물을 보호하고, 안정된 알류민산염과 아크릴 수지막이 밀도가 높은 치밀한 구조체를 형성하여 내화학성을 증대시키며, 유해물질로부터 시멘트 경화제의 침식을 막아주어 외부로부터 구조물의 부식을 방지하여 내약품성이 우수하다. 뿐만 아니라, 내방부성이 있는 수성 아크릴 폴리머를 혼합 사용하게 되므로, 박테리아, 이끼, 해조류 등의 서식을 억제하며, 이로 인한 콘크리트 구조물의 손상을 방지함으로써 구조물을 보호한다.
다음의 표 1은 이상과 같은 본 발명의 고강도 폴리머 침투성 모르타르의 물리적 특성을 보여주는 표이다.
이상과 같은 본 발명의 재료는 통상 시멘트와 배합한 혼합물(20)을 콘크리트 구조물(10)의 표면에 미장시공하는 방식으로 열화 및 중성화되어 노후화된 콘크리트 구조물(10)을 보수한다. 이때 노후화된 콘크리트 구조물(10)의 철근이 노출될 때까지 제거한 후에 상기 본 발명의 재료와 시멘트를 혼합한 혼합물로 미장한다. 다음에 이에 대한 보수시공방법에 대해 설명해 보기로 한다.
먼저 기존 콘크리트 구조물(10)의 표면상의 흙먼지나 기름 등의 이물질을 완전히 제거한다. 그런 후, 시공면에 물을 충분히 적시어 모체가 충분히 함습 상태로 유지되도록 한다. 이렇게 하여 작업준비 상태가 완료되면, 칼슘 설폰산 알루미네이트 10중량%, 가용성 마이크로 실리카 50중량%, 카르복실 메틸 셀룰로우스(carboxyl methyl cellulose) 5중량%, 고령토 5중량%, 펄프 가루 5중량%를 혼합한 분말형태의 A제(CONJECT AR234)와 액상의 내방부성 수성 아크릴 폴리머 B제(CONJECT AR234) 25중량%의 배합비로 서서히 넣으면서 가급적이면 손비비기를 하지 말고, 핸드 믹서나 기계 믹서를 이용하여 충분히 혼합하여 본 발명의 모트타르를 제공한다. 이때, 크림 반죽 상태가 될 때까지 충분히 5분이상 혼합한다. 일단 배합한 재료는 가능한 한 1시간 이내에 사용하며, 1시간을 초과하여 사용할 경우에는 점도가 올라가 작업이 곤란할 경우가 생기는데, 이때에는 B제액을 더 넣어 점도를 적절히 조절한 후 작업한다. 작업중 하지의 수분이 증발하면 수분을 충분히 유지시키며 작업한다.
이렇게 혼합된 본 발명의 모르타르와 시멘트를 각각 60 ~ 70중량%와 30 ~ 40중량%씩 혼합한 혼합물(20)을 이용하여 열화 및 중성화된 콘크리트 구조물(10)을 보수시공 한다.
시공된 표면은 충분히 습윤 양생하도록 3일간 3회씩 촉촉히 젖은 상태가 되도록 물을 뿌려 양생시킨다. 양생이 어려울 경우에는 B제를 물과 1:1로 희석하여 표면에 살포하여 수분이 증발하는 것을 방지한다.
이상과 같은 본 발명의 재료는 내산성, 내염성, 내알칼리성이 요구되는 각종 공사를 비롯하여 콘크리트 표면의 열화부위 복원공사, 터널 및 교량 구조물의 보수공사, 항만, 부두, 댐 등의 중성화 방지공사, 발전소, 화학공장, 제철소 등의 보수공사, 기타 콘크리트 구조물의 개선을 요구하는 각종 공사에 두루 사용될 수 있다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 고강도 폴리머 침투성 모르타르는 중성화의 근본 원인이 되는 수산화 칼슘을 가용성 마이크로 실리카와 반응시켜 불용성 규산 칼슘으로 전환시켜 외부의 탄산가스와의 반응을 차단시킴으로써 구조물의 내구성을 증대시키며, 기타 다음과 같은 장점 및 효과를 갖는다.
1) 재료의 배합 및 시공이 간편하여 공기를 단축할 수 있다.
2) 습윤상태 시공으로 공정 적용이 용이하고, 강력한 접착력을 가진다.
3) 무기질 성분으로 무독성이므로 식수의 정수와 오폐수 처리에 유효하게 활용될 수 있다.
4) 재질 자체의 특성인 침투성과 접착성으로 차수 및 방수 등 부수적 효과를 기대할 수 있다.
5) 물리적, 화학적 성질이 우수하여 외부의 충격이나 다양한 환경으로부터 콘크리트 구조물을 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 재료를 이용하여 열화 및 중성화된 콘크리트 구조물의 표면에 시공한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 보호의 설명>
10... 콘크리트 구조물
20... 고강도 폴리머 침투성 모르타르와 시멘트 혼합물

Claims (5)

  1. 칼슘 술폰산 알루미네이트 10중량%, 가용성 마이크로 실리카 50중량%, 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose) 5중량%, 고령토 5중량%, 펄프 가루 5중량%를 혼합한 분말형태의 A제와 액상의 내방부성 수성 아크릴 폴리머 B제를 25중량% 혼합한 것으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 고강도 폴리머 침투성 모르타르.
  2. 기존 열화 및 중성화로 인하여 노후화된 콘크리트 구조물의 표면의 흙먼지나 기름 등의 이물질을 완전히 제거하는 단계;
    상기 콘크리트 구조물의 표면에 물을 충분히 적시어 충분히 함습 상태로 유지되도록 하는 단계;
    상기 칼슘 술폰산 알루미네이트 10중량%, 가용성 마이크로 실리카 50중량%, 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose) 5중량%, 고령토 5중량%, 펄프 가루 5중량%를 혼합한 분말형태의 A제와 액상의 내방부성 수성 아크릴 폴리머 B제를 25중량%를 믹서기를 이용하여 충분히 혼합하여 크림 반죽 상태가 될 때까지 충분히 5분이상 혼합하여 고강도 폴리머 침투성 모르타르를 제조하는 단계;
    상기 고강도 폴리머 침투성 모르타르와 시멘트를 혼합한 혼합물을 이용하여 열화 및 중성화된 콘크리트 구조물의 표면에 미장시공하는 단계;
    상기 시공된 표면은 충분히 습윤 양생하도록 3일간 3회씩 촉촉히 젖은 상태가 되도록 물을 살포하여 보수시공을 완료하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 고강도 폴리머 침투성 모르타르를 이용한 보수시공방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 양생하는 단계에서 양생이 어려울 경우에는 B제를 물과 1:1로 희석하는 것을 특징으로 하는 고강도 폴리머 침투성 모르타르를 이용한 보수시공방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 고강도 폴리머 침투성 모르타르와 시멘트를 각각 60 ~ 70중량%와 30 ~ 40중량%씩 혼합한 혼합물인 것을 특징으로 하는 고강도 폴리머 침투성 모르타르를 이용한 보수시공방법.
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KR100898095B1 (ko) 2008-08-13 2009-05-18 매일종합건설(주) 콘크리트 구조물 보수·보강용 무기계 충진제 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수·보강 방법

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