KR100933224B1 - Composition of polymer mortar and repair method of concrete structures using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법에 관한 것이다. The present invention relates to a polymer mortar composition and a repair method for a concrete structure using the same.
지금까지 건설현장에서 구조재료로 가장 널리 사용되고 있는 콘크리트의 대표적인 시멘트계 재료는 우수한 압축강도, 경제성 및 내구성이 뛰어나 건설구조물의 주요 구성 재료로서 널리 사용되어 왔으나, 인장 및 휨강도가 작고 변형 능력이 작아 유해한 균열발생 후에 응력 및 내구성이 급격히 저하되는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점으로 인하여 시멘트계 재료는 최대 응력에 도달한 이후 갑자기 파괴가 되어 구조물의 수명을 급격히 저하시키는 대표적인 취성재료가 되었다. Until now, the representative cement-based material of concrete, which is widely used as a structural material in construction sites, has been widely used as a major constituent material of construction structures because of its excellent compressive strength, economical efficiency and durability, but it is harmful to cracks due to its low tensile and bending strength and low deformation capacity. It has a problem that the stress and durability sharply lower after generation. Due to these problems, cement-based materials are suddenly destroyed after reaching the maximum stress, thereby becoming a representative brittle material that rapidly decreases the life of the structure.
한편, 건설 기술의 발전과 함께 오늘날 많은 콘크리트 구조물들이 만들어지면서 문제점이 발생하고 있는데 이중 균열발생이 그 대표적이라 하겠다. 일반적으로 사용되는 콘크리트 및 보수용 모르타르는 양생 전후에 초기균열 및 미세균열 등이 발생하는데, 이는 콘크리트 구조물에서 나타나는 이중 균열의 원인 중 하나인 것이다. On the other hand, with the development of construction technology, a lot of concrete structures are being made today, a problem occurs, the double crack generation is representative. Generally used concrete and repair mortars occur before and after curing, such as early cracking and microcracks, which is one of the causes of double cracks appearing in concrete structures.
균열은 크게 구조적인 균열(structural crack)과 비구조적인 균열(nonstructural crack)의 두 가지로 분류할 수 있는데 콘크리트 구조물에 균열이 발생하면, 구조적 결함, 내구성 저하, 외관손상, 철근부식, 방수성능 저하 등으로 구조물의 수명단축에 치명적인 손실을 초래한다. Cracks can be classified into two types: structural cracks and nonstructural cracks. When a crack occurs in a concrete structure, structural defects, deterioration of durability, appearance damage, corrosion of reinforcing bars, and deterioration of waterproof performance Etc., can cause a fatal loss in the life of the structure.
이러한 균열 원인 중의 하나로서 시멘트를 이용한 모르타르의 양생과정 중 수급의 급격한 방출에 의해 모르타르 내부와 표면 사이의 응력이 발생하고, 보수재료인 모르타르가 가져야 할 점착력을 얻기 위해 시멘트의 사용량을 증가시킬 경우 수화열에 의한 모르타르 내ㆍ외부간 응력이 발생함으로써 몰탈 소성 과정 중에 균열이 발생되는 가능성을 가지게 된다. 이러한 균열 가능성은 양생 후반기에 들어서 균열발생이라는 중대한 결점으로 나타난다. As one of the causes of cracks, the stress between the inside and the surface of the mortar is generated by the rapid release of supply and demand during the mortar curing process using cement, and the heat of hydration is increased when the amount of cement used is increased to obtain the adhesive force of the mortar as a repair material. As the stress between the inside and outside of the mortar is generated, there is a possibility of cracking during the mortar firing process. This possibility of cracking presents a serious drawback of cracking in the latter part of curing.
이 외의 균열 원인으로는 외적인 하중이나 부등침하에 의한 작용력을 지속적으로 받게 되고 외부의 온도변화에 의하여 수축팽창이 반복적으로 일어남에 따라 구조적 강도가 취약한 부위로부터 균열이 발생되고, 양생시의 급격한 온도 차이와 시멘트의 수화반응에 의해 균열이 발생된다. Other causes of cracking include continuous action of external loads or unequal settling, and cracks are generated from weak structural strength due to repeated expansion and contraction caused by external temperature changes, and rapid temperature differences during curing. Cracks are generated by the hydration of and cement.
또한 환경이 오염되면서 많은 차량에서 또는 공장에서 배출되는 대기중에 이산화탄소가 수분과 결합하여 콘크리트에 침입하면 철근 콘크리트내 철근 주변을 감싸고 있는 강알칼리성 보호막을 중성화시켜 (pH가 13에서 9 이하) 철근 콘크리트내 철근의 부식이 발생하게 된다. 하기 화학식 1은 콘크리트 내에 이산화탄소와 물의 화학반응을 나타낸 것이다. In addition, when the environment is polluted and carbon dioxide enters the concrete in the atmosphere emitted from many vehicles or factories, the carbon dioxide enters the concrete and neutralizes the strong alkaline protective film surrounding the reinforcement in reinforced concrete (pH is 13 to 9 or less). Corrosion of the steel will occur. Formula 1 shows the chemical reaction of carbon dioxide and water in the concrete.
통상 철근의 부식은 약 7배의 부피 팽창을 자져오며, 이 팽창압이 콘크리트를 밀어내어 심각한 결함을 발생하게 된다. 또한 보강 철근의 역할이 감소 되어 인장강도가 떨어져 콘크리트 구조물에 심각한 영향을 받게 된다. Corrosion of rebars typically results in about seven times the volume expansion, which causes the concrete to squeeze into concrete defects. In addition, the role of the reinforcing bars is reduced, which results in a severe impact on the concrete structure.
<화학식 1><Formula 1>
Ca(OH)2 + CO2 --------→ CaCO3 + 2H2O Ca (OH) 2 + CO 2 -------- → CaCO 3 + 2H 2 O
↑ ↑
H2OH 2 O
상기 화학반응 후 생성되는 H2O가 콘크리트 표면에서 증발하면 콘크리트의 수축현상으로 인하여 인장응력이 발생되며 이것이 인장강도를 초과하면 표면균열이 생기는 것이다. When H 2 O generated after the chemical reaction evaporates from the concrete surface, tensile stress is generated due to shrinkage of the concrete, and when this exceeds the tensile strength, surface cracking occurs.
콘크리트 제조시 사용되는 골재는 주로 규산계통으로써 시멘트 알칼리 성분(Na, K)과 알칼리 용해성 규산을 함유한 골재와의 반응으로 체적이 팽창하여 콘크리트의 균열파손 현상이 나타난다. 알칼리는 시멘트 이외에도 해사, 혼화제 또는 제설제에도 함유되어 있다. 규산을 함유한 골재로는 단백석, 옥수, 인규석, 화산성 유리, 은미정질의 석영 및 규산염, 백운석을 함유한 석회암이 있는데 가장 민감한 것은 단백석이고 비교적 반응성이 작은 것은 화산성 유리나 규산염, 백운석을 함유한 석회암이다. 알칼리 골재반응은 습윤상태에서 하기 화학식 2와 같은 화학반응을 한다. Aggregate used in the manufacture of concrete is mainly silicic acid system, and the volume expansion occurs due to the reaction between aggregates containing cement alkali components (Na, K) and alkali-soluble silicic acid. Alkali is contained not only in cement but also in sea sand, admixtures and snow removing agents. Aggregates containing silicic acid include opal, agate, phosphorus, volcanic glass, silver-crystal quartz and silicate, and limestone containing dolomite, the most sensitive being opal and relatively less reactive volcanic glass, silicate and dolomite One limestone. Alkali aggregate reaction is a chemical reaction as shown in the formula (2) in the wet state.
<화학식 2><Formula 2>
SiO2ㆍnH2O + 2NaOH ------> Na2SiO2ㆍ(n+1)H2OSiO 2 ㆍ nH 2 O + 2 NaOH ------> Na 2 SiO 2 ㆍ (n + 1) H 2 O
이때 규산은 수산화염과 함께 진한 알칼리 실리카용액으로 변하여 골재의 강성이 약해지고 또한 체적이 증가하는 알칼리 팽창현상이 나타난다. 알칼리 반응은 기후조건에 따라 수 개월에서 수 년 동안 진행하면서 백화현상, 골재뽑힘 및 세척현상, 깔때재뽑형태의 파열이 나타나며, 미세한 격자모양의 균열이 형성되어 최악의 경우에는 콘크리트가 완전히 파괴되기도 한다. At this time, silicic acid is converted into a thick alkali silica solution together with the hydroxide salt, weakening the aggregate stiffness and alkali expansion phenomenon increases in volume. Alkaline reactions can occur for months or years depending on climatic conditions, resulting in bleaching, aggregate and washing, and funnel rupture. In the worst case, concrete cracks can be completely destroyed. .
또한, 해수나 지하수에는 다량의 황산염을 함유하고 있으며 공장폐수, 점토질 흙, 및 공장 배출가스에도 황산염이 함유되어 있어 하수오니의 생물학적 반응에 의해서도 균열이 발생한다. 물에 용해된 SO4 -2 이온이 콘크리트 공극을 통해서 침투하면 시멘트 수화물이 알루미네이트 하이드레이트(aluminate Hydrate; 3CaOㆍAl2O3ㆍ6H2O)와 반응하여 침상구조 결정인 에트링가이트(ettringite; 3CaOㆍAl2O3ㆍ3CaSO4ㆍ32H2O)로 변하고 이때 체적은 약 227% 증가하여 공극벽에 압축력을 가한다. 따라서 콘크리트는 인장응력이 발생하면서 균열이 형성된다. 이런 균열 부위에 Ca(OH)2와 SO4 -2의 반응 결과물인 석고(CaSO4 ㆍ2H2O)로 인하여 균열폭이 더욱 증가되면서 에트링가이트 형성 전선이 계속 콘크리트안으로 진행되고 결과적으로 콘크리트는 파괴되는 것이다. In addition, since seawater and groundwater contain a large amount of sulfates, and also plant wastewater, clay soil, and plant exhaust gas, sulfates are also cracked by the biological reaction of sewage sludge. Of ettringite; (3CaO and Al 2 O 3 and 6H 2 O aluminate Hydrate) and needle-like crystal structure in response (ettringite if the SO 4 -2 ions, soluble in water penetration through concrete pores cement hydrate aluminate hydrate; 3CaO · Al 2 O 3 · 3CaSO 4 · 32H 2 O), where the volume increases by about 227% to exert a compressive force on the pore walls. Therefore, concrete is cracked while tensile stress occurs. As the crack width increases due to the gypsum (CaSO 4 ㆍ 2H 2 O), which is the result of the reaction of Ca (OH) 2 and SO 4 -2, the ettringite-forming wire continues to move into the concrete. Will be.
이러한 콘크리트 결합을 유지 및 보수하는 방법 중의 하나로 보수용 모르타르를 이용하는 방법이 있다. 종래의 이러한 보수 방법은 철근콘크리트 구조물의 열화된 부위를 제거하고 그 제거된 부분을 단순히 보수용 모르타르를 메우는데 사용되거나, 기존의 철근콘크리트 구조물의 단면을 증가시켜 그 강성을 키우는데 사용되었다. One of the methods for maintaining and repairing the concrete bond is a method of using a repair mortar. Conventional repair methods have been used to remove deteriorated areas of reinforced concrete structures and simply remove the removed portions of the repair mortar, or increase the cross-section of existing reinforced concrete structures to increase their rigidity.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 폴리머 시멘트 모르타르 등이 개발되었으나, 이러한 폴리머 시멘트 모르타르 역시 다음과 같은 문제점가 있다. In order to solve this problem, such as polymer cement mortar has been developed, the polymer cement mortar also has the following problems.
기존의 폴리머 보수용 모르타르는 비록 일부가 섬유를 함유하고 있지만 친수성이 좋지 않아 부착력이 저하되고, 섬유간 정전기 발생으로 상호 엉겨 분산성이 나쁘고 작업성이 저하되는 문제점이 있다. 또 적합하지 못한 폴리머 사용으로 기존의 폴리머 시멘트 모르타르는 기존 콘크리트와의 부착성이 떨어지며, 물리적 강도가 빈약하며, 양생 초기 전후에 균열이 발생하여 그에 따른 문제점이 발생되고 있다. Although some of the conventional polymer repair mortars contain fibers, adhesion is reduced due to poor hydrophilicity, and there is a problem in that dispersibility is poor and workability is degraded due to inter-fiber static electricity generation. In addition, due to the inappropriate use of the polymer, the existing polymer cement mortar is inferior in adhesion with the existing concrete, the physical strength is poor, and cracking occurs before and after curing, causing problems.
본 발명의 목적은 양생 전후에 발생하는 초기균열 및 미세균열 등을 방지하고, 내구성, 내균열성 및 물리적 강도를 향상시킨 폴리머 모르타르 조성물을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a polymer mortar composition which prevents initial crack and microcrack occurring before and after curing and improves durability, crack resistance and physical strength.
본 발명의 다른 목적은 상기 폴리머 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention to provide a repair method for a concrete structure using the polymer mortar composition.
다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 평균적 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. However, technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other technical problems will be clearly understood by the average technician from the following description.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 구현예는 시멘트 25.0 내지 38중량%, 세골재 12.5 내지 28.5중량%, 플라이애쉬 5.0 내지 25.0중량%, 유동화제 0.3 내지 1.5중량%, 응결지연제 0.3 내지 1.2중량%, 경화촉진제 0.01 내지 0.15중량%, 팽창제 3.0 내지 5.0중량%, 혼화제 0.1 내지 1.0중량%, 폴리벤즈옥사졸 섬유 8.5 내지 16.5중량%, 및 폴리에틸렌옥사이드계 고분자 1.0 내지 3.5중량%을 포함하는 폴리머 모르타르 조성물을 제공하는 것이다. In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention is cement 25.0 to 38% by weight, fine aggregate 12.5 to 28.5%, fly ash 5.0 to 25.0% by weight, fluidizing agent 0.3 to 1.5% by weight, coagulation delay 0.3 to 1.2 A polymer comprising a weight percent, 0.01 to 0.15 weight percent curing accelerator, 3.0 to 5.0 weight percent expanding agent, 0.1 to 1.0 weight percent admixture, 8.5 to 16.5 weight percent polybenzoxazole fiber, and 1.0 to 3.5 weight percent polyethylene oxide polymer It is to provide a mortar composition.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 폴리머 모르타르 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공하는 것이다. Another embodiment of the present invention is to provide a repair method for a concrete structure using the polymer mortar composition.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다. Other specific details of embodiments of the present invention are included in the following detailed description.
본 발명의 폴리벤즈옥사졸 섬유 및 폴리에틸렌옥사이드계 고분자를 포함하는 폴리머 모르타르 조성물은 양생 전후에 발생하는 초기균열 및 미세균열 등을 방지하고, 내구성, 내균열성 및 물리적 강도를 향상시키는 장점이 있다. The polymer mortar composition including the polybenzoxazole fiber and the polyethylene oxide-based polymer of the present invention has an advantage of preventing initial cracking and microcracks occurring before and after curing, and improving durability, crack resistance and physical strength.
또한, 본 발명에 따른 폴리머 모르타르 조성물을 이용하여 보수공법을 실시하는 경우 작업이 보다 원활하고 시공이 우수하여 콘크리트 구조물을 보수하고 유지하는데 장기적인 효과를 가진다. In addition, when performing the repair method using the polymer mortar composition according to the present invention has a long-term effect to repair and maintain the concrete structure is more smooth and excellent construction.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is presented as an example, by which the present invention is not limited and the present invention is defined only by the scope of the claims to be described later.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 시멘트 25.0 내지 38중량%, 세골재 12.5 내지 28.5중량%, 플라이애쉬 5.0 내지 25.0중량%, 유동화제 0.3 내지 1.5중량%, 응결지연제 0.3 내지 1.2중량%, 경화촉진제 0.01 내지 0.15중량%, 팽창제 3.0 내지 5.0중량%, 혼화제 0.1 내지 1.0중량%, 폴리벤즈옥사졸 섬유 8.5 내지 16.5중량%, 및 폴리에틸렌옥사이드계 고분자 1.0 내지 3.5중량%을 포함하는 폴리머 모르타르 조성물을 제공한다. According to one embodiment of the present invention, cement 25.0 to 38% by weight, fine aggregate 12.5 to 28.5%, fly ash 5.0 to 25.0% by weight, fluidizing agent 0.3 to 1.5% by weight, coagulation delay 0.3 to 1.2% by weight, curing accelerator It provides a polymer mortar composition comprising 0.01 to 0.15% by weight, 3.0 to 5.0% by weight of a swelling agent, 0.1 to 1.0% by weight of admixtures, 8.5 to 16.5% by weight of polybenzoxazole fibers, and 1.0 to 3.5% by weight of polyethylene oxide-based polymers. .
상기 시멘트는 보통포틀랜드시멘트, 조강포틀랜드시멘트, 초조강포틀랜드시멘트 및 초속경시멘트 등 특별한 제한이 없으며, 초기강도를 확보하기 위해서는 조 강시멘트, 초조강시멘트 및 초속경시멘트의 사용이 바람직하고, 더욱이 보통포틀랜드시멘트와 급결제를 조합하여 사용하여도 된다. 상기 시멘트의 함량은 폴리머 모르타르 조성물 100중량%를 기준으로 하여 25.0 내지 38중량%이다. 상기 시멘트의 함량이 25.0중량% 미만인 경우 응결속도가 지연되고, 강도가 저하되는 문제점이 있고, 38중량%를 초과하는 경우 수화열의 발생에 의한 수축균열이 발생하는 문제점이 있다. The cement has no special limitations such as ordinary portland cement, crude steel portland cement, crude steel portland cement and cemented carbide cement, and in order to secure initial strength, it is preferable to use crude cement, cemented cement and cemented carbide cement. Portland cement and a fastener may be used in combination. The content of the cement is 25.0 to 38% by weight based on 100% by weight of the polymer mortar composition. If the content of the cement is less than 25.0% by weight, there is a problem in that the setting speed is delayed and the strength is lowered, and when the content of the cement is more than 38% by weight, shrinkage cracks are generated due to the generation of heat of hydration.
상기 세골재는 천연사, 규사, 인조골재, 및 이들이 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 사용할 수 있다. 상기 세골재의 함량은 폴리머 모르타르 조성물 100중량%를 기준으로 하여 12.5 내지 28.5중량%이다. 상기 세골재의 함량이 12.5중량% 미만인 경우 강도가 저하되고 작업하는데 어려움이 있고, 28.5중량%를 초과하는 경우 경화 속도가 지연되고, 작업하는데 매우 어려운 단점이 있다. The three aggregates may be any one selected from the group consisting of natural sand, silica sand, artificial aggregate, and combinations thereof. The content of the aggregate is 12.5 to 28.5% by weight based on 100% by weight of the polymer mortar composition. When the content of the aggregate is less than 12.5% by weight, the strength is reduced and difficult to work, and when the content exceeds 28.5% by weight, the curing speed is delayed, and it is very difficult to work.
상기 플라이애쉬는 화력발전소 등에서 부산물로 발생하는 것으로 분말도는 3100 내지 4600㎠/g, 비중은 화학성분 중의 Fe2O3에 의해 좌우되며, 시멘트의 2/3정도인 1.91 내지 2.32 정도이다. 또한, 상기 플라이애쉬의 입자 크기는 1 내지 140㎛ 정도이며, 플라이애쉬의 형태는 거의 대부분이 구형이고, 큰 입자들 가운데는 중앙부가 비어 있는 형태로 존재하거나, 내부가 미세한 구상의 입자로 채워져 있는 것도 있다. 또한, 상기 플라이애쉬의 화학적 주성분은 SiO2, Al2O3, CaO 등이다. 상기 플라이애쉬의 함량은 폴리머 모르타르 조성물 100중량%를 기준으로 하여 5.0 내지 25.0중량%이다. 상기 플라이애쉬의 함량이 5.0중량% 미만인 경우 장기강도의 저하, 콘크리트의 수밀성 부족 및 작업성(workability) 저하의 문제점이 있고, 25.0중량%를 초과하는 경우 응결속도 지연 및 작업성 저하의 문제점이 있다. The fly ash is generated as a by-product in a thermal power plant, etc. The powder degree is 3100 to 4600 cm 2 / g, the specific gravity is dependent on Fe 2 O 3 in the chemical composition, about 2/3 of the cement is about 1.91 to 2.32. In addition, the particle size of the fly ash is about 1 to 140㎛, the shape of the fly ash is almost spherical, among the large particles are present in the form of a hollow center, or the inside is filled with fine spherical particles There is also. In addition, the chemical main components of the fly ash are SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO and the like. The content of the fly ash is 5.0 to 25.0% by weight based on 100% by weight of the polymer mortar composition. When the content of the fly ash is less than 5.0% by weight, there is a problem of lowering long-term strength, lack of watertightness of concrete and workability, and when it exceeds 25.0% by weight, there is a problem of delayed setting speed and workability. .
상기 유동화제는 통상적으로 사용하는 것으로, 이의 함량은 폴리머 모르타르 조성물 100중량%를 기준으로 하여 0.3 내지 1.5중량%이다. 상기 유동화제의 함량이 상기 범위 내에 있는 경우 유동성이 확보되어 작업성이 향상되고, 초기 응결이 우수한 효과가 있다. The glidant is conventionally used, the content of which is 0.3 to 1.5% by weight based on 100% by weight of the polymer mortar composition. When the content of the fluidizing agent is within the above range, the fluidity is secured to improve workability and excellent initial condensation.
상기 응결지연제는 통상적으로 사용하는 것으로, 이의 함량은 폴리머 모르타르 조성물 100중량%를 기준으로 하여 0.3 내지 1.2중량%이다. 상기 응결지연제의 함량이 0.3중량% 미만인 경우 초기의 급격한 경화현상으로 인한 균열이 발생하고, 1.2중량%를 초과하는 경우 초기강도 및 초기응결이 저하되는 문제점이 있다.The coagulation delay agent is conventionally used, and its content is 0.3 to 1.2% by weight based on 100% by weight of the polymer mortar composition. If the content of the coagulation retardant is less than 0.3% by weight, cracks may occur due to an initial rapid curing phenomenon, and when the content of the coagulation retardant exceeds 1.2% by weight, the initial strength and initial coagulation may be degraded.
상기 경화촉진제는 통상적으로 사용하는 것으로, 이의 함량은 폴리머 모르타르 조성물 100중량%를 기준으로 하여 0.01 내지 0.15중량%이다. 상기 경화촉진제의 함량이 0.01중량% 미만인 경우 응결속도의 영향을 미치지 못하여 초기강도를 발현할 수 없는 문제점이 있고, 0.15중량%를 초과하는 경우 응결속도가 너무 빨라 작업성을 확보할수 없으며, 장비의 펌핑(pumping) 현상이 발생하는 문제점이 있다.The curing accelerator is commonly used, the content of which is 0.01 to 0.15% by weight based on 100% by weight of the polymer mortar composition. If the content of the curing accelerator is less than 0.01% by weight, there is a problem that the initial strength cannot be expressed because it does not affect the setting speed, and if the content exceeds 0.15% by weight, the setting speed is too fast to ensure workability, and There is a problem in that a pumping phenomenon occurs.
상기 팽창제는 통상적으로 사용하는 것으로, 이의 함량은 폴리머 모르타르 조성물 100중량%를 기준으로 하여 3.0 내지 5.0중량%이다. 상기 팽창제의 함량이 3.0중량% 미만인 경우 완료된 제품의 수축이 발생하여 장기적인 균열의 원인이 되는 문제점이 있고, 5.0중량%를 초과하는 경우 과도하게 제품이 팽창하여 초기의 균열을 발생시키는 문제점이 있다.The swelling agent is conventionally used, the content of which is 3.0 to 5.0% by weight based on 100% by weight of the polymer mortar composition. If the content of the swelling agent is less than 3.0% by weight, there is a problem of causing a long-term cracking caused by shrinkage of the finished product, and if the content exceeds 5.0% by weight, there is a problem of excessively expanding the product to cause initial cracking.
상기 혼화제는 혼화제 100중량부를 기준으로 하여 수축저감제 3.5 내지 4.6중량부, 증점제 4.4 내지 6.7중량부, 소포제 5.2 내지 8.5중량부, 재유화형 분말수지 18.3 내지 24.1중량부, 보강화이바 38.5 내지 42.3중량부, 구상 유동성 개선제 18.2 내지 25.7중량부로 구성된다. 상술한 구성으로 이루어진 혼화제의 함량은 폴리머 모르타르 조성물 100중량%를 기준으로 하여 0.1 내지 1.0중량%이다. 상기 혼화제의 함량이 0.1중량% 미만인 경우 시멘트가 굳지 않고 강도를 발현할 수 없는 문제점이 있고, 1.0중량%를 초과하는 경우 급격한 건조 수축으로 인한 균열 발생 및 작업성 미확보 등의 문제점이 있다. The admixture is 3.5 to 4.6 parts by weight of shrinkage reducing agent, 4.4 to 6.7 parts by weight of thickener, 5.2 to 8.5 parts by weight of antifoaming agent, 18.3 to 24.1 parts by weight of remulsifying powder resin, 38.5 to 42.3 parts by weight of reinforcing bar And spherical fluidity improver 18.2 to 25.7 parts by weight. The content of the admixture consisting of the above-described configuration is 0.1 to 1.0% by weight based on 100% by weight of the polymer mortar composition. When the content of the admixture is less than 0.1% by weight, there is a problem in that the cement is not hardened and the strength cannot be expressed, and when the content of the admixture is greater than 1.0% by weight, there are problems such as crack generation and workability due to rapid drying shrinkage.
한편, 본 발명의 폴리머 모르타르 조성물은 폴리벤즈옥사졸 섬유 및 폴리에틸렌옥사이드계 고분자를 포함한다. Meanwhile, the polymer mortar composition of the present invention includes polybenzoxazole fiber and polyethylene oxide polymer.
즉, 본 발명은 고인성 섬유로서 폴리벤즈옥사졸(polybenzoxazole; PBO) 섬유를 포함하고 있어, 친수성을 향상시켜 부착력이 우수하고 정전기가 발생하지 않아 분산성이 우수하며, 내구성, 인장력, 균열 억제성 및 부착강도가 우수하고, 작업성이 뛰어난 효과를 얻을 수 있다. That is, the present invention includes a polybenzoxazole (PBO) fiber as a high toughness fiber, improves hydrophilicity, excellent adhesion, no static electricity generated, excellent dispersibility, durability, tensile strength, crack suppression And it is excellent in adhesive strength and excellent workability can be obtained.
이를 구체적으로 설명하면, 본 발명에서는 폴리벤즈옥사졸 섬유를 사용함으로써 분사장치나 미장 칼과의 사이에서 발생하는 마찰력을 감소시켜 작업능률이 향상되고, 모르타르의 양생시 수화열을 감소시켜 건조수축균열의 억제 및 장기적인 내구성의 향상을 가져올 수 있는 것이다. Specifically, in the present invention, by using the polybenzoxazole fiber, the frictional force generated between the injector or the plastering knife is reduced and the working efficiency is improved, and the heat of hydration during the curing of the mortar reduces the dry shrinkage crack. It can bring about inhibition and long-term durability.
일반적으로 시멘트는 물과 혼합되면 에트링가이트(ettringite; 3CaOㆍAl2O3 ㆍ3CaSO4ㆍ32H2O)가 생성되어 경화가 시작되는데, 이때 생성되는 과정에서 발생하는 열을 수화열이라 한다. 상기 에트링가이트가 생성되면서 폴리벤즈옥사졸 섬유와 에트링가이트가 결합되어 수화열을 분산시켜 이로 인한 균열을 억제시키며, 또한 물리적 화학적 강도 및 내구성이 증가되는 것이다. In general, when cement is mixed with water, ettringite (3CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 .32H 2 O) is produced and curing begins. Heat generated in the process is called a heat of hydration. As the ettringite is produced, polybenzoxazole fibers and ettringite are combined to disperse heat of hydration, thereby inhibiting cracking, and physical and chemical strength and durability are increased.
또한, 본 발명은 폴리에틸렌 옥사이드계 고분자를 포함함으로써, 경화 전에 폴리머 입자와 연행공기의 볼 베어링 작용, 그리고 폴리머 중에 함유된 계면 활서어제의 분산작용에 의해 우수한 작업성을 갖는다. 소정의 반죽질기를 얻는데 필용한 물-시멘트비(W/C)는 폴리머-시멘트비(P/C)의 증가에 따라 감소하며, 이것은 고강도발현과 건조수축 감소에도 기여한다. 공기연행은 반죽질기 향상과 내동결융해성 개선에도 효과가 있다. 또한 계면활성제에 의한 기포의 작용 때문에 보통 적당한 양의 공기가 연행된다. 이 작용은 공기연행 및 감수효과에 의해서 블리딩(bleeding) 및 재료분리에 대해 양호한 저항성을 갖는다. In addition, the present invention includes a polyethylene oxide-based polymer, thereby having excellent workability due to the ball bearing action of the polymer particles and the entrained air, and the dispersing action of the interface active agent contained in the polymer before curing. The water-cement ratio (W / C) necessary to obtain the desired dough kneader decreases with increasing polymer-cement ratio (P / C), which also contributes to high strength expression and reduced dry shrinkage. Air entrainment is also effective in improving dough kneading and improving freeze-melting resistance. In addition, due to the action of the bubbles by the surfactant, an appropriate amount of air is usually entrained. This action has good resistance to bleeding and material separation due to air entraining and susceptibility effects.
따라서, 본 발명은 이러한 폴리벤즈옥사졸 섬유 및 폴리에틸렌옥사이드계 고분자를 포함함으로써, 콘크리트의 취성파괴를 연성파괴로 유도하고, 분사장치의 시공에 적합하도록 원활한 작업성 및 유동성을 보유할 수 있어, 콘크리트 구조물의 보수공법에 사용 적합한 폴리머 모르타르를 제공할 수 있는 것이다. Therefore, the present invention includes the polybenzoxazole fiber and the polyethylene oxide-based polymer, thereby inducing brittle fracture of the concrete to ductile fracture, and can maintain smooth workability and fluidity to be suitable for the construction of the injection device, It is possible to provide a polymer mortar suitable for use in the repair of the structure.
상기 폴리벤즈옥사졸 섬유의 함량은 폴리머 모르타르 조성물 100중량%를 기준으로 하여 8.5 내지 16.5중량%이다. 상기 폴리벤즈옥사졸 섬유의 함량이 8.5중량% 미만인 경우 일부 건조수축이 발생하는 문제점이 있고, 16.5중량%를 초과하는 경우 재료의 뭉침현상이 발생하여 재료분리 현상이 발생하는 문제점이 있다. The content of the polybenzoxazole fiber is 8.5 to 16.5% by weight based on 100% by weight of the polymer mortar composition. When the content of the polybenzoxazole fiber is less than 8.5% by weight, there is a problem that some dry shrinkage occurs, and when it exceeds 16.5% by weight, there is a problem that a material separation occurs due to agglomeration of materials.
상기 폴리에틸렌옥사이드계 고분자는 널리 사용되고 있는 고분자로서 특별히 한정되는 것은 아니며, 상업적으로 구입하여 사용할 수도 있다. 상기 폴리에틸렌옥사이드계 고분자의 함량은 폴리머 모르타르 조성물 100중량%를 기준으로 하여 1.0 내지 3.5중량%이다. 상기 폴리에틸렌옥사이드계 고분자의 함량이 1.0중량% 미만인 경우 수축균열이 발생하며 작업성이 저조한 문제점이 있고, 3.5중량%를 초과하는 경우 경화속도가 매우 느리게 되어 초기강도의 발현이 매우 늦어지는 문제점이 발생한다. The polyethylene oxide polymer is not particularly limited as a polymer widely used, and may be commercially available. The content of the polyethylene oxide-based polymer is 1.0 to 3.5% by weight based on 100% by weight of the polymer mortar composition. When the content of the polyethylene oxide-based polymer is less than 1.0% by weight, shrinkage cracks occur and workability is poor. When the content of the polyethylene oxide polymer exceeds 3.5% by weight, the curing speed is very slow, and the initial strength is very slow. do.
한편 상술한 폴리머 모르타르 조성물은 물과 배합하여 사용할 수 있는데, 이때 물의 함량은 폴리머 모르타르 조성물 100중량부를 기준으로 하여 9.5 내지 32중량부로 포함할 수 있다. 상기 물의 함량이 상기 범위 내에 있는 경우 각각의 성분들이 균일하게 혼합할 수 있고, 유동성이 우수하여 작업성을 향상시키는 효과를 가진다. Meanwhile, the above-described polymer mortar composition may be used in combination with water, wherein the water content may be included in an amount of 9.5 to 32 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer mortar composition. When the content of the water is within the above range, each of the components can be mixed uniformly, and excellent fluidity has the effect of improving the workability.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 폴리머 모르타르 조성물 이용한 콘크리트 구조물의 보수공법을 제공하는 것이다. Another embodiment of the present invention is to provide a repair method for a concrete structure using the polymer mortar composition.
본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 보수공법은 열화된 콘크리트를 제거하는 공정(S1), 상기 S1 공정 후 콘크리트가 제거된 부분을 고압수를 이용하여 세척한 후 접착증강제를 도포하는 공정(S2), 상기 S2 공정 후 콘크리트가 제거된 부분의 철근에 방청제를 시공하는 공정(S3), 상기 S3 공정 후 분사 장치를 이용하여 상술한 폴리머 모르타르 조성물을 분사하여 시공부분을 복구하는 공정(S4), 및 상기 S4 공정 후 중성화 방지재를 시공부분에 도포하여 코팅하는 공정(S5)을 포함한다. Repairing method of the concrete structure according to the present invention is a step of removing the deteriorated concrete (S1), the step of applying the adhesive enhancer after washing the portion from which the concrete is removed after the S1 process using high pressure water (S2), the After the step S2, the step of constructing the anti-rust agent to the reinforcement of the concrete portion is removed (S3), the step of spraying the above-described polymer mortar composition using the spraying device after the step S3 (S4) to recover the construction part, and the S4 And a step (S5) of coating the neutralization prevention material after the process by applying it to the construction part.
우선, 콘크리트 구조물의 보수공법을 실시하기 전 보수공법을 실시할 콘크리트 구조물의 표면 상태를 점검하여 오염된 콘크리트 표면을 치핑(chipping)하면서 페놀프탈레인 용액을 이용하여 중성화 깊이를 파악한다. 중성화 깊이가 파악된 후 중성화 반응에 의해 열화된 콘크리트 표면을 제거한다(S1). First, check the surface condition of the concrete structure to be repaired before performing the repair method of the concrete structure, and determine the depth of neutralization using the phenolphthalein solution while chipping the contaminated concrete surface. After the neutralization depth is determined, the concrete surface deteriorated by the neutralization reaction is removed (S1).
이어서, 콘크리트가 제거된 부분을 고압수를 이용하여 세척한 후 접착증강제를 도포하는 공정(S2)을 실시한다. 이때, 고압수로 세척공정을 실시하기 전 무급유식 공기압축기(oil-free compressed air)를 사용하여 세척하는 공정을 더 실시할 수 있다. 상기 접착증강제는 기존 콘크리트 모체와 새로이 충전하는 폴리머 모르타르 조성물과의 부착력을 증대시키는 역할을 하는 것으로 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으며 특별히 한정되는 아니다. Subsequently, after washing the portion from which the concrete is removed using high pressure water, a process of applying an adhesion enhancer (S2) is performed. At this time, before performing the washing process with high pressure water may be further carried out a washing step using an oil-free compressed air (oil-free compressed air). The adhesion enhancer may be used to increase the adhesion between the existing concrete matrix and the newly filled polymer mortar composition may be used that is commonly used and is not particularly limited.
상기 S2 공정 후 콘크리트가 제거된 부분의 철근에 방청제를 시공하는 공정(S3)을 실시한다. 이때, 철근의 상태를 확인하여 만약 철근의 부식이 심할 경우 철근 배면을 꺼내어 부식이 심한 부분에 철 브러쉬나 그라인더를 이용하여 부식부분(녹)을 제거하고, 방청재를 도포하거나, 부식의 정도가 매우 심하여 철근으로서 구조적 기능을 상실한 경우 부식이 심한 철근을 절단하고 새로운 철근, 탄소봉, 로드(rod) 등의 보강재를 삽입하여 보강하는 작업을 더 실시할 수 있다. After the step S2 is carried out the step (S3) of constructing a rust preventive to the rebar of the portion from which the concrete is removed. At this time, check the condition of the rebar and if the rebar is severely corroded, take out the back of the rebar and remove the corroded parts (rust) by using an iron brush or grinder in the areas with high corrosion, apply rust preventive materials, or the degree of corrosion If the structure is very severe and loses its structural function as a reinforcing bar, it may be possible to cut the reinforcing bar and insert and reinforce new reinforcing bars, carbon rods, and rods.
상기 방청제는 통상적으로 사용되는 것으로서 특별히 한정되는 아니며, 예를 들어 카복실아민(carboxyl-amine)계 방청제를 사용할 수 있다. The rust inhibitor is not particularly limited as it is commonly used, and for example, a carboxyl-amine rust inhibitor may be used.
상기 S3 공정 후 분사 장치를 이용하여 본 발명에 따른 폴리머 모르타르 조 성물을 분사하여 시공부분을 복구하는 공정(S4)을 실시한다. 상기 분사 장치는 특별히 제한되는 것은 아니며 폴리머 모르타르 조성물을 분사시킬 수 있는 통상적인 분사 장치 모두 사용할 수 있다. 이때, 분사장치를 사용하기 전 상기 S2 공정에서 실시한 접착 증강제가 지촉건조되면 콘크리트가 제거된 부분의 철근 후면에 본 발명에 따른 폴리머 모르타르 조성물을 손으로 밀어 넣는 공정을 더 실시할 수 있다. 또한, 상기 S3 공정 후 흙손 등으로 마감 미장하는 공정을 더 실시할 수 있다. After the step S3 is carried out by the injection of the polymer mortar composition according to the present invention using a spraying device (S4) to recover the construction part. The injector is not particularly limited and any conventional injector capable of injecting the polymer mortar composition may be used. At this time, if the adhesion enhancer carried out in the step S2 before using the injector is dry-touched, the step of pushing the polymer mortar composition according to the present invention by hand to the reinforcing bar of the concrete is removed portion may be further carried out. In addition, after the step S3 may be further performed to finish the plastering process with a trowel.
상기 S4 공정 후 중성화 방지재를 시공부분에 도포하여 코팅하는 공정(S5)을 실시한다. 이때, 코팅공정은 상기 S4 공정 후 일정기간 예를 들어 1일 정도 지난 후 실시하는 것이 좋다. 상기 중성화 방지제는 중성화를 억제하는 역할을 하는 것으로서, 일례로 아크릴-우레탄 코폴리머(acryl-urethane copolymer)계 중성화 방지제를 들 수 있다. After the step S4 is carried out a step (S5) of coating by applying a neutralization prevention material to the construction portion. At this time, the coating process may be performed after a certain period of time, for example, about one day after the S4 process. The anti-neutralization agent plays a role of suppressing neutralization, and examples thereof include an acryl-urethane copolymer-based anti-neutralization agent.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only preferred embodiments of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.
실시예Example 1 내지 4 및 1 to 4 and 비교예Comparative example 1 내지 3 1 to 3
모르타르 조성물(시멘트, 세골재, 플라이애쉬, 유동화제, 응결지연제, 경화촉진제, 팽창제, 혼화제, 폴리벤즈옥사졸 섬유, 및 폴리에틸렌옥사이드계 고분자, 폴리비닐알콜 단섬유)의 각 성분을 하기 표 1에 나타낸 함량으로 측정하여 혼합하 여 모르타르 조성물을 제조하였다. 이때 물의 함량은 하기 표 1에서 나타낸 함량으로 측정하여 배합하였다. 상기 각각의 성분들은 통상적으로 사용하는 것으로 일부 성분들의 제조회사 및 상품명을 일례로 기재하였다. 하기 표 1의 함량 단위는 중량%이다. Each component of the mortar composition (cement, fine aggregate, fly ash, fluidizing agent, coagulant delaying agent, curing accelerator, expanding agent, admixture, polybenzoxazole fiber, and polyethylene oxide polymer, polyvinyl alcohol short fiber) is shown in Table 1 below. The mortar composition was prepared by mixing to measure the indicated content. At this time, the content of water was measured and combined with the content shown in Table 1. Each of the above components is commonly used, and the manufacturer and trade names of some of the components are described as an example. The content units in Table 1 below are by weight.
※ ①: 현대포조라닉, 플라이애시※ ①: Hyundai Pozo Ranik and Fly Ash
②: Basf, Melment②: Basf, Melment
③: 미성통상, Citric acids③: Acute, Citric acids
④: 케미콘, Lithum hydrate④: Chemicon, Lithum hydrate
⑤: 지오시스, Denka #20⑤: Geosis, Denka # 20
⑥: 미광다이텍, PBO섬유⑥: Glow dietech, PBO fiber
⑦: 케미우스코리아, SPAOX⑦: Chemius Korea, SPAOX
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에 따른 모르타르 조성물의 시료를 사용하여 KS F 4042 시험방법에 따라 물성측정을 각각 실시하였다. Using the samples of the mortar composition according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, physical properties were measured according to the KS F 4042 test method.
하기 표 2는 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3의 결과를 나타낸 것이다. Table 2 below shows the results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3.
상기 표 2에서 보는 바와 같이 실시예 1 내지 4는 비교예 1 내지 3에 비하여 모든 물성이 현저하게 향상되었음을 알 수 있었다. 특히 PVA를 포함한 비교예 3은 비교에 1 및 2보다 물성이 전반적으로 향상되었음을 알 수 있다. 그러나 실시예 1 내지 4가 비교예 3보다 현저히 우수한 물성을 가짐을 알 수 있었다. As shown in Table 2, Examples 1 to 4 it can be seen that all the physical properties significantly improved compared to Comparative Examples 1 to 3. In particular, Comparative Example 3, including the PVA can be seen that the overall physical properties than the comparison 1 and 2. However, it can be seen that Examples 1 to 4 have significantly superior physical properties than Comparative Example 3.
이로부터 본 발명에 따른 폴리머 모르타르 조성물은 균열의 발생을 억제시키며, 내구성, 내균열성, 물리적 강도의 성능을 향상시키며, 콘크리트의 거동을 연성거동으로 유도하고 인장저항력을 증대시키며 매트릭스의 국부적인 균열의 생성 및 성장을 억제하는 등의 제반적인 역학적 성질을 개선 및 보수, 보강하는 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다. From this, the polymer mortar composition according to the present invention suppresses the occurrence of cracks, improves the performance of durability, crack resistance and physical strength, induces the behavior of concrete into ductile behavior, increases tensile resistance, and local cracking of the matrix. It can be seen that the effect of improving, repairing, and reinforcing general mechanical properties, such as suppressing the formation and growth of, can be obtained.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다. All simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be seen to be included in the scope of the present invention.
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