KR100772622B1 - 콘크리트 구조물의 단면 보수용 모르타르 볼 조성물 및이를 이용한 콘크리트 구조물의 단면 보수방법 - Google Patents

콘크리트 구조물의 단면 보수용 모르타르 볼 조성물 및이를 이용한 콘크리트 구조물의 단면 보수방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일반 시멘트 80∼94중량%, 실리카 흄 또는 메타 카올린 1∼5중량%, 스티렌-부타디엔 러버 4∼15중량% 및 비닐론계 섬유 0.05∼1중량%를 포함하는 콘크리트 구조물의 단면 보수용 모르타르 볼 조성물과 상기 모르타르 볼 조성물을 이용하여 콘크리트 구조물의 단면을 보수하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 보수된 모르타르내 수분의 침투 억제가 매우 좋고 우수한 방청성을 발현함과 동시에 안정된 물성, 특히 강도를 발현하며 염화물이나 이산화 탄소에 노출되었을 경우 콘크리트 구조물을 형성하는 철근의 열화를 감소시켜 보다 안정된 구조물을 유지하는데 매우 유용한 효과를 얻을 수 있다.
콘크리트, 구조물, 보수, 볼, 시멘트, 모르타르, 방청제

Description

콘크리트 구조물의 단면 보수용 모르타르 볼 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 단면 보수방법{Mortar ball composition and method for repairing the chipped portion of concrete structures using the same}
도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 단면 보수용 모르타르 볼을 콘크리트 구조물의 표면에 부착시킨 상태를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 단면 보수 과정을 나타낸 절차도이다.
도 3은 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 단면 보수방법으로 복구된 콘크리트 구조물의 단면을 나타낸 개략도이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
10 : 모르타르 볼 11 : 섬유
20 : 피착면 30 : 철근
본 발명은 콘크리트 구조물의 단면 보수용 모르타르 볼 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 단면 보수방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 교량, 정수시설물, 하수시설물, 지하 암거 등과 같은 철근 콘크리트 구조물이 염화물에 노출되었을 경우와 콘크리트에 여러 경로를 통해 유입된 염화물에 의한 철근 콘크리트의 열화된 단면의 보수가 요구될 때 기존 콘크리트(구 콘크리트)의 복구되어질 단면과 새롭게 보수할 보수 모르타르와의 접착을 보다 강력하게 하여 들뜸이나 균열의 발생을 감소시키기 위해 사용되는 모르타르 볼 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 단면 보수방법에 관한 것이다.
일반 시멘트를 이용하여 만든 철근 콘크리트는 수경성분의 결합력으로 강도가 발현하게 된다. 일반 시멘트 및 골재를 사용한 철근 콘크리트 구조물이 다양한 원인으로 인해 열화되는데 대표적으로 물리적인 힘의 작용에 의한 콘크리트의 손상이나 다양한 경로에 침입한 염화물 등에 의한 철근의 부식이 철근 콘크리트 자체의 강도를 저하시키고 미관은 물론 구조물까지 심각한 영향을 주게 된다.
이때 콘크리트 구조물을 보수하는 대부분의 방법의 경우, 콘크리트 표면을 제거하고, 산화된 철근 교체 및 일반 보수 모르타르로 보수하고, 보강조치를 하게 되어 있다. 그러나 현재 사용되고 있는 보수방법은 일반적인 보수 모르타르를 사용하고 피착체와 보수 모르타르 사이 부착력을 수성의 에멀젼(프라이머)을 이용하 여 접착력을 높이는 공법을 이용하고 있다.
이러한 콘크리트 구조물의 단면 보수방법에 관련된 특허문헌을 살펴보면, 한국 등록특허 제0515948호에서는 아질산계 하이드로탈사이트 또는 하이드로칼루마이트를 함유하는 단면복구용 모르타르 조성물 및 이를 이용한 철근콘크리트 구조물의 철근부식억제 보수공법을 개시하고 있다.
또한, 한국 공개특허 제2006-0086901호에서는 아크릴 연질수지로 보호 피막이 형성된 수용성 에폭시를 함유한 모르타르를 이용한 콘크리트 구조물의 단면보수 및 중성화 및 염해방지용 처리제 제조방법 및 그 보수공법을 개시하고 있고, 한국 등록특허 제0397138호에서는 콘크리트 구조물용 신구접착 프라이머와 보수 및 단면증설재를 이용한 콘크리트 구조물의 보수 및 단면증설방법 및 콘크리트 구조물의 단면증설방법을 제시하고 있으며, 상기 방법은 하지에 폭 50㎜, 깊이 25㎜ 정도의 홈을 파는 방법으로 키웨이(key-way)를 형성하는 것이 특징이다.
그러나, 이러한 공법은 재료의 대부분이 염화물에 재노출되었을 경우 다시 철근의 부식이 진행하게 되고 부착력이 낮아 들뜸이나 균열이 발생하게 되어 다시 보수해야 하는 결과를 가져온다.
따라서, 본 발명은 상기와 같이 콘크리트가 열화되어 단면 보수가 필요한 부위에 사용하여 구 콘크리트와 단면 복구용 보수 모르타르 사이의 약한 접착력에 의해 발생되는 들뜸이나 균열의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 콘크리트 구조물의 피착면과 단면 보수재 사이의 접착 강도를 증가시켜 구조적인 안정을 발휘하도록 비 표면적이 높고 돌기 섬유가 있어 접착이 잘되는 모르타르 볼 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 조성물을 이용하여 철근 콘크리트가 염화물에 노출되었을 때 철근의 부식을 억제하여 구조적인 안정을 발휘하도록 방청성능이 높은 보수 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 콘크리트 구조물의 단면 보수용 모르타르 볼 조성물은 일반 시멘트 80∼94중량%, 실리카 흄 또는 메타 카올린 1∼5중량%, 스티렌-부타디엔 러버(styrene-butadiene rubber) 4∼15중량% 및 비닐론계 섬유 0.05∼1중량%를 포함한다.
여기서, 상기 비닐론계 섬유의 길이가 10∼16㎜이고, 직경은 16∼26㎛이다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 상기 콘크리트 구조물의 단면 보수방법은 콘크리트 구조물의 치핑된 콘크리트의 피착면에 모르타르 볼이 형성되고, 철근에는 방청제가 도포되며, 치핑된 콘크리트의 단면은 콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르 조성물로 충진한다.
여기서, 상기 치핑된 콘크리트의 단면에 콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르 조성물로 충진한 표면에는 콘크리트 표면 보호제로 마감한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 상기 콘크리트 구조물의 단면 보수방법은 콘크리트 구조물의 복구할 단면 부위를 확인 및 표시하는 단계; 상기 복구할 단면 부위를 치핑하는 단계; 상기 치핑된 내면을 상기 모르타르 볼 조성물로 처리 하는 단계; 상기 치핑 부위를 콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르 조성물로 복구하는 단계를 포함한다.
그리고, 상기 치핑 단계 다음에 상기 콘크리트 구조물의 중성화 진행 부위를 확인하고, 청소한 다음, 상기 콘크리트 표면에 수분을 공급하는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 치핑 단계 다음에 상기 콘크리트 구조물의 치핑된 부위에 철근이 노출된 경우 상기 철근에 방청제를 도포하는 단계를 더 포함한다.
한편, 상기 방청제는 일반 시멘트 84∼95중량%, 스티렌-부타디엔 러버 4∼15중량% 및 아민-카복실계 방청제 0.01∼1중량%를 포함한다.
그리고, 상기 콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르 조성물은 보통 포틀랜드 시멘트 30∼50중량%, 골재 40∼60중량%, 실리카 흄 또는 메타 카올린 2∼5 중량%, 유기 엑시드 아민 복합형 방청제 1∼10중량%, 칼슘 포메이트 0.01∼2중량%, 비닐아세테이트-비닐버세테이트 폴리머 0.1∼5중량%, 및 2,2-디메틸-1,3프로판디올 0.1∼2중량%를 포함한다.
또한, 상기 치핑된 부위가 복구된 콘크리트 표면에 콘크리트 표면 보호제를 도포하는 단계를 더 포함한다.
그리고, 상기 콘크리트 표면 보호제는 알리파틱 폴리카보네이트 타입의 1성분형 수성 우레탄 수지 50∼85중량%, 황산 바륨, 규조토 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 무기질 충진제 10∼45중량%, 및 안료 1∼5중량%를 포함한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
일반 콘크리트는 타설 후 시간이 경과함에 따라 건조해져 콘크리트 내부에 수분이 거의 없게 된다. 이러한 콘크리트 보수를 위해서는 피착면의 접착력 증가가 요구되며 일반적으로 구 콘크리트 표면의 피착면에 새로운 보수 모르타르를 바로 사용하게 되면 건조된 구 콘크리트의 표면에서 급격한 수분 이동이 있게 되며 구 콘크리트 표면의 수분의 정도와 피착면과 접촉된 보수 모르타르의 수분 정도, 및 보수 모르타르 사이의 수분이 차이가 나타나 부착되지 않고 들뜸이 나타나 이후에 균열의 원인으로 작용한다.
보수 모르타르에 들뜸이나 균열이 발생하면 콘크리트 구조물은 이 균열을 통해 다시 열화의 원인이 되는 수분의 침투 및 이산화탄소의 침투가 용이하게 되어 다시 열화가 급속히 진행하게 된다. 특히 이 균열을 통해 들어온 염화물은 철근을 국부적으로 심하게 부식시켜 철근의 변형을 유도하여 철근 콘크리트 자체의 강도가 저하되어 미관은 물론 구조물에 심각한 영향을 주게 된다.
이와 같이 신·구 콘크리트의 계면 상에서 접착 증강을 위해 현존하는 방법은 단순히 수성의 에멀젼을 프라이머로 하여 구 콘크리트 표면에 붓이나 롤러를 이용하여 도포해 주고 있다. 이 방법에 사용된 수성의 수지는 이미 수성화되어 있어 내수성이 약하여 이후 타설되어질 보수 모르타르 내의 수분에 의해 접착력이 저하될 수도 있다. 또 단순히 피착면에 발라주는 형식으로 부착면의 비표면적이 낮아 상대적으로 낮은 부착력을 보이게 된다. 또 프라이머가 건조한 상태에 있어 피막이 형성되면 보수 모르타르가 전혀 붙지 않는 경우가 있어 사용시 세심한 주의가 요구된다.
본 발명에 사용된 모르타르 볼(10)은 접착력 증가를 위해 분말 형태의 재분산 수지인 스티렌-부타디엔 러버를 사용하였으며, 보수 모르타르와 접착이 용이하도록 돌기를 갖는 섬유(11)를 첨가하였다.
상기 조성물은 물을 첨가하면 일정 점도를 갖게 되며 노즐 직경이 큰 스프레이기를 사용하여 분사하면, 도 1과 같이 일정 크기의 볼 형태로 만들어져 콘크리트 피착면(20)에 붙어 강한 접착력을 발휘함과 동시에 비표면적을 크게 해주고 돌기를 갖는 섬유(11)가 이후에 시공될 방청 보수 모르타르 조성물(이하 본 명세서에 있어서 "폴리머 시멘트 모르타르 조성물"도 같은 의미로 사용된다)을 잡아주게 되어 강한 접착력을 발휘하게 된다.
본 발명에 있어서, 상기 모르타르 볼 조성물은 일반 시멘트 80∼94중량%, 실리카 흄 또는 메타 카올린 1∼5중량%, 스티렌-부타디엔 러버 4∼15중량% 및 비닐론계 섬유 0.05∼1중량%를 포함한다.
본 발명의 모르타르 볼 조성물의 주성분은 일반 시멘트이다. 일반 시멘트가 갖는 높은 알칼리가 철근 방청에 효과적이라는 사항은 주지의 사항이다. 상기 시멘트의 사용량이 80중량% 미만이면 상대적으로 실리카 흄/메타 카올린 사용량이 증가해야 하거나 규사와 같은 골재를 사용해야 하여 94중량%를 초과하면 반대로 실리카 흄/메타 카올린의 사용량을 줄여야 하므로 콘크리트 모체에 침투하여 부착력을 증가시키는 충진제가 적게되어 부착력 및 강도의 저하를 가져올 수 있다.
본 발명에 실리카 흄 또는 메타 카올린은 아주 미세한 입자로 콘크리트 모세관을 통해 피착면에 침투하여 시멘트 성분과 반응하여 충진성을 증가시켜 주며 이러한 미세한 입자를 사용하여 모르타르 볼과 콘크리트 피착면과의 부착력을 증가시켜주기도 한다. 실리카 흄이나 메타 카올린 둘 중 어느 하나를 사용하도 동일한 효과를 나타낸다. 상기 실리카 흄이나 메타 카올린이 1중량% 미만이면 부착력 증가의 효과가 다소 감소하며, 5중량%를 초과하면 부착력이나 강도는 증가하나 생산성에 영향을 준다.
본 발명에 있어서, 재 분산성 분말 수지인 스티렌-부타디엔 러버는 일반 시멘트의 물성을 향상시키기 위해 사용된다. 본 발명에서도 유사한 재 분산성 분말 수지를 사용할 수 있다. 예를 들어, 재분산성 분말 수지는 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 비닐버사테이트-비닐아세테이트 중합체(Copolymer of vinylversatate-vinylacetate), 에틸렌비닐아세테이트(ethylene vinylacetate) 등 다양한 중합체의 재분산성 수지를 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 스티렌-부타디엔 러버가 가장 바람직하다. 상기 스티렌-부타디엔 러버의 사용량이 4중량% 미만이면 몰탈 볼의 접착력이 저하되며, 15중량%를 초과하면 접착력은 크게 향상되나 점력의 증가로 작업성이 크게 저하된다.
본 발명에 사용된 섬유(11)는 비닐론 섬유로 길이는 10∼16㎜ 정도의 섬유를 사용하였으며 돌기를 갖게 하기 위해서 직경이 16∼26㎛인 섬유를 선택하였다. 이 섬유(11)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 시멘트와 재 분산성 수지와 결합하여 콘크 리트 피착면(20)에 접합할 때 직경이 커서 섬유 자체를 지탱하게 되어 모르타르 볼(10) 표면에 돌출하게 되고 이후에 시공될 보수 모르타르에 묻혀 접착력을 증가시키게 된다. 상기 비닐론계 섬유의 사용량이 0.05중량% 미만이면 섬유의 수가 적어 돌기된 섬유의 양이 적어 접착력이 저하되며, 1중량%를 초과하면 작업성이 크게 저하된다. 또한, 섬유(11)의 길이가 10㎜ 미만이면 돌기 섬유 길이가 짧아 부착력이 저하되며, 16㎜를 초과하면 부착력은 증가하나 작업성이 감소하고, 직경이 16㎛ 미만이면 섬유의 돌기의 수가 감소하며, 26㎛를 초과하면 섬유가 강해 작업성이 저하되는 경향이 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 모르타르 볼 조성물은 구 콘크리트와 보수 모르타르 사이에 우수한 접착을 발현하여 콘크리트의 보수가 예상되는 구조물, 특히 건축물, 교량 및 정수장의 콘크리트 보수에 들뜸과 균열을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 이러한 모르타르 볼 조성물을 이용하여 콘크리트 구조물의 단면을 보수한다. 즉, 피착체와의 접착을 증가시키는 모르타르 볼 조성물을 이용하여 열화된 콘크리트 단면을 복구하는 공법이다. 아울러, 본 발명에서는 특정의 철근 방청제 및 콘크리트 보호용 도막제를 더욱 사용하여 열화된 콘크리트 단면을 복구할 수 있다.
도 2를 참조하면, 열화된 콘크리트의 단면을 방청 보수 모르타르를 이용하여 복구하는 절차는 크게 세 가지로 구분된다.
1. 준비 작업
열화된 콘크리트가 확인되면 단면 복구해야 할 부위를 확인하고 선정한다. 그 다음, 상기 복구할 단면 부위를 치핑(chipping)하는데, 이때 중성화된 부분까지 제거하는 것이 바람직하다. 페놀프탈리엔을 제거된 콘크리트 표면에 도포하여 중성화 여부를 확인하며 색상이 변하지 않는 면이 나올 때까지 계속 제거한다. 보수되어질 면의 절취는 최소 10㎜ 이상이어야 하며, 특히 모서리 부분은 직각으로 제거하는 것이 바람직하다. 콘크리트 구조물 내에 철근이 존재하는 경우, 철근 주변의 콘크리트는 물론 철근 후위도 제거한다. 그 다음, 제거된 콘크리트 부위(보수되어질 부위)를 샌드 블라스팅 등을 이용하여 청결하게 하는 것이 접착 효율 면에서 바람직하다.
2. 본 작업
보수될 부위의 콘크리트 표면에 물을 충분히 적혀 준다(표면 포화 상태). 표면에 남은 잉여의 물은 헝겊 등을 이용하여 닦아낸다. 콘크리트 표면의 강도가 약할 경우에는 알칼리 실리케이트 등을 이용하여 표면을 강화시켜준다. 철근이 노출되었을 경우에는 철근 방청제를 철근에 도포시킨다.
상기 철근 방청제는 콘크리트 구조물의 복구에 사용되는 일반적으로 시판되는 모든 방청제의 사용이 가능하나, 본 발명에서는 일반 시멘트 84∼95중량%, 스티렌-부타디엔 러버 4∼15중량% 및 아민-카르복실계(amine-carboxylates) 방청제 0.01∼1중량%를 포함하는 방청제가 특히 바람직하다.
상기 아민-카르복실계 방청제는 음 및 양의 두 가지 이온을 모두 가지고 있어 OH, O기의 철근의 접착을 막아 주고, 또한 방청제 내에서 OH 및 O기의 흐름을 블록킹(Blocking) 한다. 아울러, 시멘트의 응결시간에 영향을 주지 않으며 건조 수축도 매우 작다.
상기 일반 시멘트 및 스티렌-부타디엔 러버의 사용 범위를 벗어나는 경우는 상기 모르타르 볼의 경우와 동일하고, 다만, 아민-카르복실계 방청제의 사용량이 0.01중량% 미만이면 방청 성능이 감소하고, 1중량%를 초과하면 방청 성능은 증가하나 강도 저하를 가져온다.
이와 같이, 보수될 부위의 콘크리트 표면은 수분, 알카리, 및 필요에 따라 철근 녹방지제(방청제)로 철근을 처리한 다음, 상기 콘크리트 표면에 방청 보수 모르타르 조성물(또는 폴리머 시멘트 모르타르 조성물)의 접착력을 증가시켜주기 위해 상기 모르타르 볼을 스프레이로 뿌려 상기 콘크리트 표면의 비표면적이 높여 준다. 필요한 경우 모르타르 접착 강화제를 도포시킬 수 있고, 접착 강화제가 끈적해지면 방청 보수 모르타르를 이용하여 단면 복구시킨다. 단면 복구 방법은 미장/스프레이 두 가지 방법을 시행할 수 있으며, 스프레이를 이용했을 경우 다시 미장으로 마감한다.
본 발명에 있어서, 바람직한 상기 방청 보수 모르타르 조성물(또는 폴리머 시멘트 모르타르 조성물)은 보통 포틀랜드 시멘트 30∼50중량%, 골재 40∼60중량%, 실리카 흄 또는 메타 카올린 1∼5중량%, 유기 엑시드 아민 복합형 방청제(Organic Acid amine complex) 1∼10중량%, 칼슘 포메이트 0.01∼2중량%, 비닐아세테이트-비닐버세테이트 폴리머(vinylacetate-vinyl versatate polymer) 0.1∼5중량%, 및 2,2-디메틸-1,3프로판디올 0.1∼2중량%를 포함한다. 상기 조성물은 본 출원인이 본 발명과 동일자에 출원하며, 그 명세서에 기재된 모든 내용은 본 발명에 포함된 다.
이와 같은 조성물은 보수된 콘크리트 구조물의 모르타르 내 수분의 침투 억제가 매우 좋고 우수한 방청성을 발현함과 동시에 안정된 물성, 특히 강도를 발현하며 염화물에 노출되었을 경우 콘크리트 구조물을 형성하는 철근의 열화를 감소시켜 보다 안정된 구조물을 유지하는데 매우 유용한 효과를 얻을 수 있다.
3. 마무리 작업
미장 마감이 된 단면의 복구된 부위를 외부의 충격이 없도록 보호 조치한다. 방청 모르타르 조성물로 복구된 약 24시간 후 콘크리트 표면 보호 도막제(중성화/염해 방지 보호제)를 도포한다. 콘크리트 표면 보호 도막제는 2회 이상 시공을 원칙으로 한다. 콘크리트 표면 보호 도막제 시공 전, 기후 조건을 확인해야 하며 비가 오거나 이슬이 맺히는 경우에는 시공을 중단해야 하며 영하의 온도에서 사용을 금한다. 마무리 작업이 끝나면 외부의 충격이 없도록 보호 조치해야 한다.
상기 콘크리트 표면 보호 도막제 또한 시판되는 제품의 사용이 가능하며, 바람직하게는 알리파틱 폴리카보네이트 타입의 1성분형 수성 우레탄 수지 50∼85중량%, 황산바륨, 규조토 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 무기질 충진제 10∼45중량%, 및 안료 1∼5중량%를 포함한다.
상기 알리파틱 폴리카보네이트 타입의 1성분형 수성 우레탄 수지는 인장 강도, 탄성력, 접착강도 등의 기계적 특성이 탁월하며 무황변으로 내열성 및 내 가수분해 안정성이 우수한 수지이다. 특히 내 스크래치성 및 내수성, 내 알칼리성 및 내 오염성이 우수한 수지다. 상기 수지의 사용량이 50중량% 미만이면 유연성 및 접착성이 저하되며, 85중량%를 초과하면 작업성이 저하되며 통기성에 영향을 줄 수 있다.
한편, 상기 1성분형 수성 우레탄에 일부 아크릴이나 SBR 라텍스를 치환하여 사용할 수 있고, 이러한 경우에 다소간 물성의 변화를 가져올 수 있다.
상기 충전제로는 콘크리트 표면 보호 도막제에 통기 기능을 주기 위해 무기질 계통의 충진제를 사용하였으며 황산 바륨, 규조토 또는 이들의 혼합물을 사용한다. 통기성은 콘크리트 표면 도막제에 중요한 물성이다. 통기성이 나쁘면 콘크리트 내부에 있는 수분이 햇볕을 받을 때 증기 상태로 변하며 증가압이 차면 표면으로 올라오는데 이때 도막제에 통기성이 없으면 도막을 부풀어 오르게 되어 기능을 약화시키게 된다.
상기 무기질 충진제의 사용량이 10중량% 미만이면 작업성이 저하되고 통기성에 영향을 주게 되며, 45중량%를 초과하면 유연성 및 접착성이 저하될 수 있다.
본 발명에 사용된 안료는 콘크리트 표면 보호 도막제의 색상을 부여하여 콘크리트 마감면의 미관을 향상시키기 위한 것으로, 산화티타늄이 백색을 위해 사용되었으며 이 백색에 다양한 색상을 위한 착색 안료가 사용될 수 있다.
상기 1성분형 수성의 우레탄 에멀젼은 우레탄의 장점인 강한 신장률과 부착성이 동시에 발현된다. 여기에 사용된 무기질 충진제는 도막제가 잘 호흡할 수 있도록 통기성이 매우 좋으면서도 물 분자 같이 직경이 큰 분자의 유입을 막아주어 안정된 부착력과 동결융해에 매우 안정하다. 아울러, 색상을 자유롭게 발현되도록 하여 건축물의 미관을 수려하게 꾸밀 수 있다. 상기 콘크리트 표면 보호 도막제는 수성 제품으로 일정한 점도를 가지고 있어 붓이나 롤러, 스프레이 등으로 도포가 가능하다.
이와 같이, 본 발명에 따른 콘크리트 표면 보호 도막제는 콘크리트 표면에 미관을 수려하게 하는 효과와 더불어 외부의 영향, 즉, 이산화탄소에 의한 중성화나 염화물의 침투, 황산염의 침투 등으로부터 콘크리트를 보호하여 콘크리트의 수명을 연장할 수 있다.
한편, 본 발명의 방법에 따라 시공된 콘크리트 구조물의 단면은, 도 3에 도시된 바와 같이, 콘크리트 구조물의 치핑된 콘크리트의 피착면(20)에 모르타르 볼(10)이 형성되고, 철근에는 철근 방청제(32)가 도포되며, 치핑된 콘크리트의 단면은 콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르 조성물로 충진된다. 그리고, 최종적으로 상기 콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르 조성물로 충진된 콘크리트의 표면은 콘크리트 표면 보호제(36)(또는 보호 도막제)로 마감된다.
이와 같이, 본 발명에 사용된 방법은 피착체인 구 콘크리트에 비 표면적을 증가시켜 새로운 보수 폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 접착력을 증가시켰고, 선택적으로 보수 모르타르 조성물에 방청 효과를 부과하여 이차 열화를 예방하였으며, 부가적으로 최종 마감작업을 콘크리트 표면 보호 도막제로 마감하여 콘크리트가 중성화되거나 염화물에 노출되었을 때 콘크리트 표면을 보호해 주는 기능을 첨가하였다.
이하 실시 예 및 비교 예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
실시 예 1
일반 시멘트 92중량%, 메타 카올린(수입사: 케미우스, 제품명: 메타멕스) 3중량%, 고형분이 98중량% 이상이고, 필름 형성온도가 5℃인 백색 분말(pH = 5∼6) 형태의 스티렌-부타디엔 러버(수입사: 케미우스, 제품명: 로지매트) 4.8중량%, 및 길이 10∼16㎜ 및 직경 16∼26㎛의 폴리에틸렌 섬유(수입사: 케미우스. 제품명: 바르칩) 0.2중량%를 잘 혼합하여 본 발명의 모르타르 볼을 제조하였다.
비교 예 1
시판되는 콘크리트 단면 복구용 보수 모르타르를 기존의 콘크리트 면에 프라이머 사용없이 직접 부착시켰다. 사용된 물/모르타르 비율은 제조사가 추천한 비율인 18중량%를 사용하였다(시편 1).
비교 예 2
상기 비교 예 1과 동일한 방법을 이용하였으나 피착면(기존 콘크리트면)에 프라이머를 도포시킨 후, 보수 모르타르를 부착시켰다(시편 2). 여기서 사용된 프라이머는 씬소머사 29Y40을 물에 50% 희석하여 사용하였다.
시편 3은 상기 실시 예 1에 따른 모르타르 볼을 이용하여 먼저 피착면인 기존 콘크리트 면에 스프레이로 뿌려 부착시켜 준 후 비교 예 2와 동일한 방법으로 제작하였고, 그 접착강도를 KSF4042의 방법을 이용하였으며 들뜸 및 균열은 망치로 두들겨 주거나 육안으로 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1과 같다.
비교 예 1(시편 1) 비교 예 2(시편 2) 실시 예 1(시편 3)
접착강도(㎏/㎠) 0.8 1.6 2.5
들뜸 및 균열 전체적으로 발생 국부적으로 발생 발생하지 않음
비고 프라이머 미사용 프라이머 사용 프라이머 사용
이와 같이, 본 발명에 따른 모르타르 볼 조성물(시편 3)은 구 콘크리트와 보수 모르타르 사이에 우수한 접착을 발현하며 들뜸과 균열에 우수한 결과를 보였다. 상대적으로 기존의 방법과 비교한 결과 이는 매우 우수한 성능이며 콘크리트의 보수가 예상되는 구조물 특히 건축물, 교량 및 정수장의 콘크리트 보수에 우수하게 사용될 수 있음을 보여주는 모르타르 볼이다.
실시 예 2
폴리머 시멘트 모르타르 조성물의 제조
보통 포틀랜드 시멘트 45중량%, 골재(규사) 49중량%, 실리카 흄 2중량%, 유기 엑시드 아민 복합형 방청제(제조사: 하록스, 제품명: 하록스570) 2중량%, 칼슘 포메이트 0.5중량%, 비닐아세테이트-비닐버세테이트 폴리머(제조사: 에로텍스, 제품명: 73WS) 1중량%, 및 2,2-디메틸-1,3프로판디올 0.5중량%로 이루어진 폴리머 시멘트 모르타르 100중량부에 물 18중량부를 혼합시켜 본 발명의 콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르 조성물을 제조하였다.
실시 예 3
일반 시멘트 90중량%, 고형분이 98중량% 이상이고, 필름 형성온도가 5℃인 백색 분말(pH = 5∼6) 형태의 스티렌-부타디엔 러버(수입사: 케미우스, 제품명: 퍼시메이트 피에스비) 9.8중량%, 및 흰색 분말이고, pH가 10.5∼11.3(10% 수용액)인 아민-카르복실계 방청제(제조사: 코르텍, 품명: 엠씨아이) 0.2중량%를 잘 혼합하여 철근 방청제를 제조하였다.
실시 예 4∼6
하기 표 2에 기재된 양으로 상기 실시 예 3과 동일하게 실시하여 철근 방청제를 제조하였다.
상기 실시 예 3∼6에 따른 방청제의 인발-부착 강도 및 방청율을 각각 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 기재하였다.
대조구 실시 예 3 실시 예 4 실시 예 5 실시 예 6
시멘트(중량%) 100 90 90 95 95
방청제(중량%) - 0.2 0.1 0.1 0.2
재분산수지(중량%) - 9.8 9.9 4.9 4.8
시험항목 대조구 실시 예 3 실시 예 4 실시 예 5 실시 예 6
인발-부착강도(%) - 108 106 103 103
방청율(%) - 98.3 97.5 95.5 96.5
1) 인발-부착 강도: KSF 4042 콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르 규격 중 6.7항 부착강도 시험의 방법을 따른다.
2) 방청제 성능 시험은 KSF2561 철근 콘크리트용 방청제 시험규격을 응용하여 실시하였다.
이와 같이, 본 발명에 따른 철근 방청제는 콘크리트와 우수한 접착을 발현하며 철근 방청과 관련된 시험 항목에서 우수한 결과를 알 수 있다. 상대적으로 일반 철근 방청제와 비교한 결과 이는 매우 우수한 성능이며 철근 콘크리트의 열화가 예상되는 구조물, 특히 건축물, 교량 및 주차장, 해안 건축물의 철근 콘크리트 보수에 우수하게 사용될 수 있음을 보여준다.
실시 예 7
알리파틱 폴리카보네이트 타입의 액상 1성분형 수성 우레탄 수지(고형분: 34∼35중량%, 점도(25℃에서): 100cps 이하, pH: 7.5∼8.0)(제조사: 노프코, 제품명: 하이퍼진 FW-1104, 1107) 60중량%, 황산바륨(외관: 백색 분말, 순도: 88% 이상, 비중: 4.2 이상 및 분말도: 325 mesh 97% 통과) 30중량%, 규조토(외관: 백색 분말, 웨트(Wet) 비중: 0.35, 150 mesh 잔량: 9%) 6중량%, 이산화티타늄 3중량% 및 백색의 착색 안료 1중량%을 혼합하여 본 발명의 콘크리트 표면 보호용 도막제 조성물을 제조하였다.
상기 도막제 조성물의 물성을 측정하여 하기 표 4에 기재하였다.
Figure 112007033046412-pat00001
실시 예 8
도 3에서와 같이, 열화된 콘크리트(철근 존재)의 복구해야 할 부위를 확인하고, 철근 주변의 콘크리트 물론 철근 후위를 포함하는 복구할 단면 부위를 치핑하였다. 이때, 페놀프탈리엔을 제거된 콘크리트 표면에 도포하여 중성화 여부를 확인하며 색상이 변하지 않는 면이 나올 때까지 제거하였다. 그 다음, 제거된 콘크리트 부위(보수되어질 부위)를 샌드 블라스팅으로 청소하였다.
보수될 부위의 콘크리트 표면에 물을 충분히 적혀 주고, 표면에 남은 잉여의 물은 헝겊 등을 이용하여 닦아내었다. 상기 철근은 상기 실시 예 3의 방청제로 철근에 도포시켰다.
그 다음, 상기 콘크리트 표면에 상기 실시 예 1의 모르타르 볼을 스프레이로 도포하고, 상기 실시 예 2의 방청 보수 모르타르를 이용하여 치핑된 단면을 미장방법으로 복구하였다.
미장 마감된 단면은 복구된 약 24시간 후 상기 실시 예 7의 콘크리트 표면 보호 도막제를 2회 도포하였다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 보수된 모르타르내 수분의 침투 억제가 매우 좋고 우수한 방청성을 발현함과 동시에 안정된 물성, 특히 강도를 발현하며 염화물이나 이산화 탄소에 노출되었을 경우 콘크리트 구조물을 형성하는 철근의 열화를 감소시켜 보다 안정된 구조물을 유지하는데 매우 유용한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (12)

  1. 일반 시멘트 84∼94중량%, 실리카 흄 또는 메타 카올린 1∼5중량%, 스티렌-부타디엔 러버 4∼15중량% 및 길이가 10∼16㎜이고, 직경이 16∼26㎛인 비닐론계 섬유 0.05∼1중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 단면 보수용 모르타르 볼 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 콘크리트 구조물의 복구할 단면 부위를 확인 및 표시하는 단계;
    상기 복구할 단면 부위를 치핑하는 단계;
    상기 치핑된 내면을 제1항에 따른 모르타르 볼 조성물로 처리하는 단계;
    상기 치핑 부위를 보통 포틀랜드 시멘트 30∼50중량%, 골재 40∼60중량%, 실리카 흄 또는 메타 카올린 2∼5 중량%, 알킬암모니움 염 방청제 1∼10중량%, 칼슘 포메이트 0.01∼2중량%, 비닐아세테이트-비닐버세테이트 폴리머 0.1∼5중량%, 및 2,2-디메틸-1,3프로판디올 0.1∼2중량%를 포함하는 콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르 조성물로 복구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 단면 보수용 모르타르 볼 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 단면 보수방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 치핑 단계 다음에 상기 콘크리트 구조물의 중성화 진행 부위를 확인하고, 청소한 다음, 상기 콘크리트 표면에 수분을 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 단면 보수방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 치핑 단계 다음에 상기 콘크리트 구조물의 치핑된 부위에 철근이 노출된 경우 상기 철근에 방청제를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 단면 보수방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 방청제가 일반 시멘트 84∼95중량%, 스티렌-부타디엔 러버 4∼15중량% 및 아민-카복실계 방청제 0.01∼1중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 단면 보수방법.
  10. 삭제
  11. 제6항에 있어서, 상기 치핑된 부위가 복구된 콘크리트 표면에 콘크리트 표면 보호제를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 단면 보수방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 콘크리트 표면 보호제는 알리파틱 폴리카보네이트 타입의 1성분형 수성 우레탄 수지 50∼85중량%, 황산 바륨, 규조토 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 무기질 충진제 10∼45중량%, 및 안료 1∼5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 단면 보수방법.
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