KR100879882B1 - 친환경 보수모르타르와 침투식 구체강화제 및 엑폭시도료를 이용한 콘크리트 구조물의 단면복구공법 - Google Patents

친환경 보수모르타르와 침투식 구체강화제 및 엑폭시도료를 이용한 콘크리트 구조물의 단면복구공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 침투식 구체강화제와 친환경 보수모르타르 및 엑폭시 도료를 제공하고, 상기 세 종류의 단면복구재를 콘크리트 구조물에 도포하여, 손상된 콘크리트 구조물을 보수하고, 내구성을 향상시킨 콘크리트 구조물의 단면복구 보수공법에 관한 것이다.

Description

친환경 보수모르타르와 침투식 구체강화제 및 엑폭시 도료를 이용한 콘크리트 구조물의 단면복구공법{Restoring Concrete Structures by using Strengthening Agency, Eco-friendly Repair Mortar and Epoxy Paint }
본 발명은 열화된 콘크리트 구조물의 단면복구를 위해서 손상된 콘크리트를 제거하고, 구체강화 및 방수의 효과가 있는 침투식 구체강화재를 도포하고, 내구성이 우수한 친환경 보수모르타르를 타설한 후에, 마지막으로 중성화 방지 및 미관을 위해서 엑폭시 도료를 도포하는 순서로 이루어진 콘크리트 구조물의 단면보수공법 에 관한 것이다.
여러 가지 원인에 의해서 열화된 콘크리트는 구조물의 안정성을 확보하고 수명을 연장시키기 위해서 보수를 해야 한다. 손상된 콘크리트 구조물을 보수하기 위하여, 다양하고, 많은 종류의 재료가 사용되고 있으며, 현재 보수공사에 많이 사용되는 단면복구재, 도포함침재, 철근방청 처리재, 표면처리재 등이 있다. 그 중에서도 단면복구재는 사용량이 많고, 내구성에 미치는 영향이 크다. 따라서 단면복구재료의 종류는 극히 제한되어 있으며, 주로 많이 사용되는 재료는 원래의 콘크리트와 같은 물성을 지닌 무기계가 많이 쓰이고 있다. 그러나 최근에는 무기계와 유기계의 장점을 최대한 이용하기 위하여 폴리머(유기계) 계통의 재료를 시멘트와 혼합하여 사용하고 있다. 단면복구재를 적절히 노후된 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서는 우선적으로 구콘크리트와 부착력 등 역학적인 특성이 중요하고, 보수단면의 수명을 최대한 연장시키기 위해서는 중성화 저항성, 저 침투성 등 내구성이 우수한 재료를 선택하는 것이 중요하다. 특히 건축물, 터널, 지하철 등 화재에 취약한 콘크리트 구조물을 보수할 경우에는 내열성이 중요한 역할을 하기 때문에 열에 강한 재료를 선택하는 것이 필요하다. 따라서 보수공사의 품질을 향상시키기 위해서는 이러한 재료의 특성을 사전에 철저히 분석한 후에 적절한 보수재료를 구조물의 종류 및 특성에 따라 사용하는 것이 중요하다.
현재 국내에서 사용하고 있는 보수공법은 크게 단면복구재와 표면처리재를 이용 하여 보수를 하는 것으로 몇 가지 공법들이 대표적으로 사용되고 있다. 이러한 공법들은 과거의 재래식 공법들을 발전시킨 것으로 국내에서 많이 사용하고 있다. 그러나 이들 공법들이 핵심적으로 사용하고 있는 단면복구재는 아래와 같이 기술적, 시공성, 경제성 및 유지관리 면에서 보완해야 할 단점을 가지고 있다.
a) 콘크리트가 고온(약 1000℃ 이상)에 노출되면 손상을 입게 된다. 특히 건축구조물이나, 토목구조물 중에서 지하구조물은 고온에 노출되어서 성능저하의 가능성을 항상 지니고 있다. 콘크리트가 고온에 노출되면 약 300℃까지는 큰 피해가 일어나지 않지만, 그 이상의 온도에서는 시멘트가 재 수화반응을 하게 된다. 약 400℃∼600℃에서는 수화물이 수분을 급격히 잃게 되어서 강도가 떨어지고, 600℃ 이상의 온도에서는 수화물인 수산화칼슘이 수분을 잃고 산화칼슘으로 변하게 되어서 콘크리트의 응집력이 현저히 떨어진다. 기존에 사용하고 있는 단면복구용 폴리머 모르타르도 화재 발생시에 콘크리트와 유사한 반응을 보이기 때문에 보수 단면에 화재가 발생하면 강도가 급격히 떨어져서 구조물이 붕괴되어 인명피해를 유발시키거나, 재보수를 실시해야하는 문제점을 가지고 있다.
b) 기존에 단면복구재로 사용되는 폴리머 시멘트 모르타르에 폴리머는 대부분이 수용성이거나 수성타입으로서, 수분과 접촉하면 용해되는 성질을 가지고 있다. 그러므로 생산 공장에서는 폴리머를 제조하는 과정에서 폴리머 입자의 표면을 코팅하여 폴리머가 수분에서 용해되는 것을 방지하고 있으며, 폴리머 코팅제로는 폴리비닐 알코올(Polyvinyl alcohol)이 많이 사용되고 있으나, 이러한 재료는 인장강도, 신장률, 내마모성이 우수하지만, 산이나 알칼리에 노출되면 용해되는 성질이 있다. 그러므로 시멘트 모르타르와 같이 사용을 하면 시멘트가 수화작용을 함으로서 알칼리 농도가 높아지고, 결과적으로 코팅제인 폴리비닐알코올이 용해됨으로서 폴리머의 코팅이 벗겨지고 폴리머가 용해되어 콘크리트와의 접착력을 저하시키게 된다. 그리고 장기간 수분과 접촉 시에 폴리머의 침식 및 유실로 인하여 다공성의 구조로 바뀌게 되어서 외부로부터 염화물, CO2 가스 등의 유입이 용이하게 되기 때문에 접착성을 상실하게 되고 방수성능이 급격히 감소되어 내구성이 현저히 떨어지게 된다.
Figure 112008024502353-pat00001
[그림 1] 폴리머 입자의 표면처리 과정
c) 일부 단면복구재는 방청기능을 부여하기 위해서 방청제를 모르타르에 혼합하여 사용하고 있다. 방청제는 아질산염계로 구성되어 있으며, 아질산이온(NO2 -)과 철이온(Fe++)의 반응으로 철근 표면에 부동태피막을 형성하게 된다. 그러나 이러한 방청제는 다음과 같은 단점을 가지고 있다.
- 위 반응에서 생성되는 NO 가스는 자동차 매연에서 발생하는 NOx 가스 범위에 포함되어 대기를 오염시킬 뿐만 아니라 오존을 파괴하는 가스의 일종으로서 SOx 가 스와 더불어 유해가스로 분류되고 있다.
- 내부에 구속되어 공존하고 있는 NO 가스는 H2O와 반응하여 질산(HNO3)을 생성하여 오히려 철근주위의 pH를 감소시키는 결과를 초래할 수 있다.
- 내부의 염농도를 증가시켜 중성화를 촉진 시킬 수 있으며, 알칼리 골재반응으로 인한 팽창으로 내부균열을 발생시킬 수 있다.
d) 물리적인 특성이 다른 재료, 특히 열팽창계수 및 건조수축이 현저하게 다른 재료를 같이 사용함으로써 계면에서 발생하는 응력의 크기를 예측하기가 어렵고, 유사한 재료를 적용하는 것보다 높은 응력이 발생함으로서 하자의 발생 확률이 높다
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 우선적으로 손상된 콘크리트 구조물의 구체를 강화하고, 방수 성능을 부여해서 공극을 최소화하며, 손상된 콘크리트와 단면복구 모르타르의 부착력을 확보하기 위해서 손상된 콘크리트 표면에 피막을 형성해서 부착력 증진 및 방수성능을 향상시킨 아크릴 실리콘 에멀젼을 포함하면서, 침투성 및 공극 메움 효과가 개선된 침투식 구체강화재, 그리고 내열성 및 내구성을 확보하기 위해서 친환경 재료인 칼슘 알루미네이트계의 무기계 보수모르타르와 순환골재를 이용해서 손상된 콘크리트 단면을 복구하고, 외부에서 침 입하는 열화인자를 차단하기 위해서 중성화 방지제인 엑폭시 도료를 도포함으로서, 기존 공법이 가지고 있는 문제점을 해결한 콘크리트 단면보수공법이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명에서는 리튬(Li) 1~5중량부, 규산 칼륨(Potassium Silicate)(K2SiO3) 5~24 중량부, 트리메틸실릴아크릴레이트(trimethylsilyl acrylate; TEA) 1~3중량부, 아크릴 실리콘 에멀젼(acrylic silicone emulsion) 4~15중량부 및 잔량의 (H2O)물 53~89중량부를 포함하는 pH 11±0.5의 강알칼리성 침투식 구체강화제의 조성물을 제공한다.
상기 아크릴 실리콘 에멀젼은 아크릴 실리콘 에멀전은 메틸 메타크릴에이트 1∼2 중량부와 가교 단량체 1,3-부탄디올 디메타크릴레이트 1∼1.5중량부 및 옥타메틸시클로테트라실록산 1∼2중량부와 테트라에톡시실란 1∼1.5중량부 및 잔량의 물 8∼11중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 침투식 구체강화제 조성물이다.
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본 발명에 따른 침투성 구체강화제는 우선 리튬과 규산 칼륨 간의 반응에 의해 높은 용해도와 접착성을 가지는 폴리실리케이트 형태의 규산 리튬(LixSiyOz, 이때 x는 2~4, y는 1~2, z는 3~5이다)을 형성한다. 상기 폴리실리케이트 형태의 규산리튬은 이온보다는 크고 콜로이드보다 작은 2∼20㎛의 입경 크기의 미립자 형태를 가지기 때문에 콘크리트 표면에 도포 되었을 때, 콘크리트 내부로 침투가 용이하다. 따라서, 콘크리트 표면에 존재하는 알칼리 성분과 반응하여 수산화리튬 및 실 리카 고형분을 생성하면서 콘크리트 내부의 공극을 메우는 효과가 우수하다.
또한, 상기 아크릴 실리콘 에멀젼의 경우도 저분자량에 의해 콘크리트 내부로의 침투가 용이하며, 콘크리트 표면의 알칼리 성분과 아크릴 분자 간에 가교 결합을 형성하여 얇은 피막을 형성한다. 따라서, 외부로부터 수분 침투를 더욱 효과적으로 차단할 수 있다. 더욱이, 콘크리트 표면과의 가교 결합으로 높은 부착력을 가지기 때문에 후속 공정으로 도포하는 보수모르타르와 부착력을 향상시켜 내구 성능을 지속적으로 유지할 수 있다.
이와 같이 구성 성분에 의해 본 발명의 침투성 구체강화제는 종래 침투성 구체강화제보다 콘크리트 구조물의 공극 메움 효과가 우수할 뿐만 아니라, 외부로부터의 수분 침투를 효과적으로 방지해서 방수성능을 발휘하고, 계면의 부착력을 확보할 수 있는 다양한 특성을 지닌다.
또한, 본 발명에서는 포틀랜트 시멘트 20∼30 중량부, 슬래그 10∼20중량부, 규사 25∼35 중량부, 순환골재 10∼20 중량부, 실리카흄 4∼5 중량부, 물유리 5 중량부, 규불아연 3 중량부, 폴리머 0.5∼1.0 중량부, 유동화제 0.5∼1.0 중량부, 촉진제 0∼0.5 중량부인 것을 특징으로 하는 친환경 보수모르타르 조성물를 제공한다.
본 친환경 보수모르타르의 결합반응은 크게 포졸란 반응과 중합반응으로 구분할 수 있다. 첫 번째는 포졸란 반응으로 보통의 포졸란 재료는 그 자체가 수화하지 않고 Ca(OH)2, 알카리 등을 첨가하는 것에 의해 수화하여 경화된다. 포졸란 재료의 생성수화물은 보통 포틀랜드 시멘트의 경우와 거의 동일하나, 생성하는 C-S-H의 양은 포틀랜드시멘트 경우보다 낮다. 포졸란 재료중의 SiO2, Al2O3는 공급되는 알 칼리의 공급량이 많을수록 수화물의 생성량이 많아지고, 생성되는 칼슘도 많아지게 된다. 알칼리를 공급하는 활성화제는 Ca(NO3)2와CaCl2가 있으며, 이것들은 칼슘염의 해리에 의해서 Ca(OH)2의 생성을 촉진시킨다. 특히 Na2SO4는 Ettringite(에트링자이트)생성으로 인하여 Ca(OH)2의 생성량이 줄어들지만, 조기 강도 발현이 우수하다.
포졸란 재료를 다량 치환하여 혼합한 경우, 보통 포틀랜드 시멘트에 비하여 Ca 이온 농도가 낮고, Alite의 수화반응이 늦어지기 때문에 조기강도 발현의 저하 및 수화열의 감소현상이 나타난다. 본 제품에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 Na2SO4으로 구성되는 알칼리 무기염계를 사용하여 초기에 보다 높은 강도발현을 나타내도록 하였다. 일반적인 포졸란 수화반응은 C3S의 경우와 거의 비슷하며, 에트링자이트, 모노설페이트 수화물, C-A-H, C-S-H 등이 포졸란 입자표면에 필림상으로 형성되거나 aluminate (C3A)입자 표면에 수화물 층을 형성한다. 이 때의 생성수화물의 종류 및 양은 Ca2+, SO3 이온의 농도에 의존한다. 알칼리 무기염계 혼화제로부터 공급된 SO3이온은 초기재령에서 포졸란 재료 Al2O3 성분의 용출을 촉진시켜 유리질상, 결정상의 구조를 파괴함으로 인해 반응표면적을 증가시키고, 다량의 에트링자이트를 생성시키는 것으로 인해 조기에 높은 강도를 발현한다. 특히 본 제품은 많은 양의 산업부산물인 포졸란 재료를 사용함으로서 내구성이 현저히 증가하는 특징을 지니고 있다. 포졸란 반응으로 모르타르 내부의 공극이 기존 모르타르에 비해서 많이 감소함으로서, 염화물 이온 침투 저항성이 현저히 높아지고, 물 흡수 계수가 떨어지면서 외부에서 침투하는 열화인자를 차단시키는 역할을 하게 된다.
두 번째는 중합반응으로서 알루미노 실리케이트를 주성분으로 하는 무기물에 물유리, 규불화염로 구성되는 중합조절제(Polymerization agent)를 첨가하여 알루미노 실리케이트 옥사이드가 알칼리와 반응하고, 알칼리-폴리실리케이트가 폴리메릭 Si-O-Al 형태의 구성을 이루고 있으며, (Si2O5, Al2O2)로 표기된다.
Figure 112008024502353-pat00002
본 기술은 알루미노 실리케이트에 물을 첨가하고, 알칼리 촉진제를 첨가함으로서 초기에 반응을 촉진시키고, Si-O-Al를 연결하여 중합작용을 하게 된다. 따라서 공정이 간단하고 안정적이다.
이러한 두가지 반응에 의해서 생성된 모르타르는 상온에서 반응하여 굳은 것을 의미하며, 폴리머는 광물질이면서 압축강도 및 내구성이 기존의 제품보다 우수하고, 높은 온도에 대한 저항성이 강한 특징을 가지고 있다. 특히 콘크리트 구조물의 내부온도가 1000℃에서도 다른 무기재료와 달리 저항성이 우수한 특징을 지니고 있다. 또한, 본 발명에서는 중성화 방지를 위해서 엑폭시 도료를 보수모르타르 위에 도포하게 된다. 엑폭시 도료는 콘크리트와 유사한 열팽창계수와 건조수축율을 지니고 있기 때문에, 부착이 우수하고, 내구성이 우수하다.
본 발명에서 단면복구공법의 시공 순서는, 열화된 콘크리트 구조물의 박리, 들뜸, 중성화 부위를 제거한 후, 구체강화 및 방수효과가 있는 침투식 구체강화제(WCH)를 도포한 후에 내열성 및 내구성이 우수한 친환경 보수 모르타르(ERM450)를 사용하여 구조물의 열화를 방지하고, 내구성을 향상시키며, 엑폭시 도료인 EW4380를 이용해서 마감함으로서, 콘크리트 구조물의 중성화를 방지하는 보수공법이다. 침투식 구체강화제는 방수성능이 뛰어나서, 노후된 콘크리트를 습기로부터 격리하고, 친환경 보수모르타르는 밀실하기 때문에 외부로부터 열화인자의 침입을 막아주고, 철근을 부식으로부터 보호할 수 있는 기능을 가지고 있으며, 엑폭시 도료는 외부에서 침투하는 이산화탄소를 비롯해서, 콘크리트를 열화시키는 열화인자의 침입을 막아주는 기능을 하게 된다. 시공 순서는 아래와 같다.
치 핑
철근 녹슨부위 제거
침투식 구체 강화제 도포( WCH )
건조 및 경화(3~4시간)
친환경 보수 모르타르 타설( ERM450 )
양생(24~48시간)
엑폭시 도료 도포( EW4380 )
[그림 2] 단면복구공법 시공순서
콘크리트 구조물 표면의 이물질을 제거하는 표면 처리 단계:
상기 콘크리트 구조물 표면에 침투식 구체강화제제를 도포하는 단계
상기 침투식 구체강화제를 건조, 경화시키는 단계
상기 경화된 침투식 구체강화제 전면에 친환경 보수모르타르를 도포하는 단계
상기 보수모르타르가 양생한 후에 엑폭시 도료를 도포하는 콘크리트 구조물의 단면보수공법을 제공한다.
이때, 상기 침투식 구체강화제를 콘크리트 표면에 도포하면, 콘크리트 구조물 표면은 방수성 및 부착성을 갖는 동시에, 콘크리트 내부 공극으로 유기질의 구체강화제가 스며들어 경화되면서, 공극을 줄이는 효과를 발휘한다.
상기 건조, 경화 단계는 콘크리트 상부에 침투식 구체강화제를 도포하고, 3∼4 시간을 방치하여 수행한다.
이어서, 상기 친환경 보수모르타르를 손상된 콘크리트의 두께만큼 도포한다.
이때, 상기 침투식 구체강화제에 의해 방수력 및 부착력이 향상될 뿐만 아니라, 친환경 보수모르타르 및 엑폭시 도료가 보수된 콘크리트의 내구성을 현저히 증가 시킨다.
이와 같은 본 발명의 침투식 구체강화제, 친환경 보수모르타르, 엑폭시도료를 이용해서 손상된 콘크리트 구조물을 보수함에 따라, 콘크리트의 수축과 팽창에 따른 균열과 방수층 파손과 균열, 들뜸 현상 등을 억제하여 외부에서 침입하는 수 분을 최대한 방지하기 때문에, 콘크리트 내부의 철근 부식 및 화학적 열화 작용을 미리 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 아크릴 실리콘 에멀젼을 필수 성분으로 포함함으로서, 침투성 및 공극 매움 효과와 부착력이 증진된 침투식 구체강화제와, 알루미노 실리케이트의 무기계가 주성분인 친환경 보수모르타르로 손상된 콘크리트 단면복구는 물론이고, 내열성을 증진시켜 화재에 강한 구조물로 거듭나고, 엑폭시 도료를 이용해서 중성화를 방지함으로서 손상된 콘크리트 구조물의 원래 기능을 확보하는 특성을 지닌 단면보수공법이다.
1. 본 발명의 침투식 구체강화제 제조
실시예 1~4.
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 비율로 증류수, 리튬, 규산 칼륨(R.S.Chem사), 트리메틸실릴아크릴레이트 (trimethylsilyl acrylate; TEA, 독일 알드리지사), 아크릴 실리콘 에멀젼을 혼합한 침투식 구체강화제를 제조하였다.
[표 1] 침투식 구체강화제(WCH) 배합비
(중량%) 증류수 리튬 규산칼륨 TEA 아크릴 실리콘 에멀젼
실시예 1 80.5 2.5 17.0 - -
실시예 2 82.0 - 16.5 1.5 -
실시예 3 83.5 2.5 13.0 1.0 -
실시예 4 70.0 2.5 17.0 2.0 8.5
2. 본 발명의 침투식 구체강화제의 압축강도 및 방수 효능 실험
실험예 1 ~ 4.
KS L 5201 포틀랜드 시멘트 규정에 합격하는 포틀랜드 시멘트 중량비100%로 이루어진 시편을 제조하였다. 이어서, 침투식 방수제를 도포하지 않는 시험체 (대조군1)와 현재 상용화되고 있는 침투식 방수제(스위스 Sika사의 Sika 101 PM 제품) 및 상기 실시 예 1 내지 4의 침투식 구체강화제를 도포한 시편의 시험체들을 제조하였다. KS F 2451(건축용 시멘트 방수제 시험방법) 방법을 이용하여 각각의 시험체들의 물 흡수 저항성을 실험하여 하기 표 2 및 3에 나타내었다.
[표 2] 침투식 구체강화제(WCH) 흡수량 실험 결과
종류 0분 (g) 10분 (g) 30분 (g) 60분 (g) 120분 (g) 240분 (g) 1,440분 (g) 흡수량 (%)
비교예1 대조군 0 12.04 19.20 28.50 34.70 42.50 44.50 100
비교예2 Sika 101PM (Sika제품) 0 6.80 11.0 14.90 24.60 28.85 32.60 73
실험예1 실시예1 0 6.30 9.95 13.15 20.05 23.80 32.65 73
실험예2 실시예2 0 8.65 14.30 19.45 30.95 35.20 39.65 89
실험예3 실시예3 0 6.70 11.20 15.30 23.55 23.70 31.55 71
실험예4 실시예4 0 7.30 11.50 14.95 20.90 22.85 26.05 59
[표 3] 침투식 구체강화제(WCH) 흡수율 비
종류 1일 후, 단위 면적 ( Cm 2 ) 당 물 흡수율비
대조군1 0.9 g/cm2
Sika 101 PM ( Sika 제품) 0.7g/cm2
실시예1 0.7g/cm2
실시예2 0.8g/cm2
실시예3 0.6g/cm2
실시예4 0.5g/cm2
상기 표 2로 알 수 있듯이, 본 발명의 침투식 구체강화제를 도포한 시험체의 경우 구체강화제를 도포하지 않는 시험체(대조군)보다 물흡수량이 최소 11%에서 최대 41%까지 감소하였다. 더욱이, 리튬을 포함한 실시 예3의 구체강화제의 경우, 리튬을 포함하지 않은 실시 예2의 구체강화제에 비하여 물 흡수량이 감소함으로써 리튬에 의해서도 물 흡수량의 변화를 보이는 것을 알 수 있었다. 특히, 상기 표 2 및 3에 나타낸 바와 같이, 아크릴 실리콘 에멀젼을 포함한 침투식 구체강화제를 도포한 실험 예4의 시험체의 경우 물 흡수량이 대조군이나, 현재 상용화되고 있는 방수제에 비하여 현저히 감소 된 것을 알 수 있었다.
표 4는 구체강화제(WCH)의 성능을 시험하기 위해서 KS L5105"경화성 시멘트 모르타르의 압축강도 시험 방법"에 준하여 제작 한 공시체를 일반 생활용수와 WCH에 7일과 28일 동안 침수 시킨 후에 압축강도를 시험한 결과에서 WCH에 침수시킨 공시체가 일반 생활용수에 침수시킨 공시체의 압축강도보다, 7일에는 약 0.2MPa이 증가하고, 28일에는 0.3MPa이 더 증가하는 것을 알 수 있었다.
[표 4] 압축강도 시험 결과
종류 7일 강도( MPa ) 28일 강도( MPa )
생활용수 (3시간 함침 ) 2.3 2.4
WCH (3시간 함침 ) 2.5 2.7
3. 본 발명의 친환경 보수모르타르 제조
실시예 5 ~ 7.
하기 표 5에 도시한 바와 같은 비율로 시멘트, 골재, 혼화제(실리카흄, 팽창제,석고, 고로슬래그) 및 혼화제(지연제, 촉진제, 유동화제 및 폴리머를 배합하여 친환경 보수모르타르를 제조하였다.
[표 5] 친환경 보수모르타르(ERM 450) 배합비
슬래그 +시멘트 (포스코) 골재 ( 순한골 재포함, 인선 E&T) 물유리 ( 유리소다 ) 실리카흄 (체코산) 규불아연 (일본산) 혼화제 (중량) 비고
실시예5 30% 55% 5% 5% 3% 2% 100%
실시예6 40% 45% 5% 4.5% 3% 2.5% 100%
실시예7 50% 35% 5% 4% 3% 3% 100%
4. 본 발명의 친환경 보수모르타르의 물성 실험
KS F 4042 콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르 품질규정에 따라서 시험을 한 결과 표6과 같은 결과를 얻었다.
[표 6] 친환경 보수모르타르(ERM 450) 물성치 실험결과
종류 품질 기준 ( KS F 4042) 실시예 5 실시예 6 실시예 7
압축강도 (N/ mm 2 ) 20.0이상 (재령 28일) 50.0 49.0 51.0
휨 강도 (N/ mm 2 ) 6.0이상(재령28일) 10.2 10.0 10.4
부착 강도 (N/㎟) 표준 1.0 이상 1.9 1.8 2.0
온냉반복 1.0 이상 1.7 1.6 1.8
내알카리성(N/ mm 2 ) 20.0 이상 48.1 47.0 49.8
중성화저항성 ( mm ) 2 이하 1이하 1이하 1이하
투수량 (g) 20 이하 8.0 8.0 7.0
물 흡수 계수 ( kg /(m 2 h 0.5 )) 0.5 이하 0.09 0.07 0.07
습기투과 저항성(m) 2 이하 0.5 0.4 0.4
염화물 이온침투 저항성(C) 1000 이하 100이하 100이하 100이하
길이변화율(%) ±0.15 이내 (재령 28일) -0.025이하 -0.023 -0.024
내열성(%) 250℃ - 70 이상 70 이상 70 이상
500℃ - 60 이상 60 이상 60 이상
1000℃ - 40 이상 40 이상 40 이상
친환경 보수모르타르(ERM450)는 재령 28일의 압축강도 49~51N/mm2범위로서 KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에서 규정하는 재령 28일 압축강도 기준(20.0 N/mm2)을 만족하였으며, 재령 28일 측정한 휨 강도의 결과는 10.0~10.4N/mm2 범위로서, KS F 4042의 기준 6.0 N/mm2 이상을 약 2배 가량 상회하였다. 부착강도는 모르타르 제품에서 가장 중요한 품질성능 항목으로서, KS F 4042에서는 표준상태와 동결융해 조건 후의 성능을 규정하고 있다. 시험결과 표준양생시 평균 1.9N/mm2으로 나타났으며 폴리머 모르타르의 규정 및 일반 모르타르의 규정을 모두 만족하는 결과를 보였다. 친환경 보수모르타르(ERM450)의 내알칼리성을 평 가하기 위하여 포화 수산화칼슘(Ca(OH)2)용액에 28일 동안 침지 후 KS L 5105에 의해 측정한 압축강도 시험결과는 47~49.8N/mm2 범위로 나타났다. 현재 KS F 4042에서는 내알칼리성에 대하여 20.0 N/mm2 이상으로 규정하고 있으며, 표준상태에서 양생한 재령 28일 압축강도와 동일하게 나타나 알칼리 저항성이 우수하였다. CO2에 의한 중성화 저항성을 측정한 결과, 재령 28일에서는 중성화의 진행이 거의 없는 것으로 나타났다. KS F 4042(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르)에서는 보수용 모르타르의 투수량을 20g 이하로 규정하고 있으며, 이에 대하여 보수모르타르를 대상으로 실험한 결과 평균 투수량 7.0~8.0g으로 나타나 규정을 만족하는 것으로 나타났다. KS F 4042에서는 폴리머 모르타르의 물흡수계수를 0.5 kg/m2h0.5 이하로 규정하고 있으며, 친환경 보수모르타르(ERM450)는 평균 0.08 kg/m2h0.5로 나타나 물 흡수에 대한 저항성이 우수한 것으로 나타났다. 습기투과성능이 0.4m로 나타나 KS F 4042에서 규정하는 2m 이하 규정을 만족하는 것으로 나타났다. KS F 2711(전기전도도에 의한 콘크리트의 염소이온 침투저항성)시험방법을 사용하여 평가한 결과, 100이하로 나타나 KS F 4042의 규정치를 만족하는 것으로 나타났다. 평균 길이변화율은 -0.024%로 나타나 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 내열성능을 평가하기 위하여 250℃, 500℃, 1000℃로 각각 60분간 가열한 후 압축강도를 측정한 결과, 강도변화가 크지 않은 것을 알 수 있다. 시험 결과에서 모든 배합이 KS기준을 만족했으며, 그 중에서도 실시 예 7의 배합이 가장 우수한 특성을 지닌 것을 알 수 있었 다.
5. 본 발명의 엑폭시 도료의 물성 실험
본 발명에서는 손상된 콘크리트 구조물을 단면복구 후에 중성화 방지 및 외부에서 칩입하는 불순물을 방지하기 위해서 엑폭시 도료를 이용해서 마감을 하게 되는데, 외부환경의 오염이 심하지 않은 경우에는 생략이 가능하다. 엑폭시 도료의 물리적 특성은 표 7과 같다.
[표 7] EW4380(엑폭시 도료)의 물성치
구 분 시험항목 시험결과
건 조 시 간 지촉건조 6시간
경화건조 12시간

Claims (14)

  1. 리튬 1~5중량부, 규산 칼륨 5~24중량부, 트리메틸실릴아크릴레이트 1~3중량부, 아크릴 실리콘 에멀젼 4~15중량부 및 잔량의 물 53~89 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 침투식 구체강화제 조성물
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 침투식 구체강화제 조성물은 pH 11±0.5의 강알칼리성인 것을 특징으로 하는 침투식 구체강화제 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    아크릴 실리콘 에멀전은 메틸 메타크릴에이트 1∼2 중량부와 가교 단량체 1,3-부탄디올 디메타크릴레이트 1∼1.5중량부 및 옥타메틸시클로테트라실록산 1∼2중량부와 테트라에톡시실란 1∼1.5중량부 및 잔량의 물 8∼11중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 침투식 구체강화제 조성물
  4. 포틀랜트 시멘트 20∼30 중량부, 슬래그 10∼20중량부, 규사 25∼35 중량부, 순환골재 10∼20 중량부, 실리카흄 4∼5 중량부, 물유리 5 중량부, 규불아연 3 중량부, 폴리머 0.5∼1.0 중량부, 유동화제 0.5∼1.0 중량부, 촉진제 0∼0.5 중량부인 것을 특징으로 하는 친환경 보수모르타르 조성물
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